Utilizzo del glucosio: la glicolisi

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Gianmarco Rosa
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1 Utilizzo del glucosio: la glicolisi GLUCOSIO Sistema rapido, reversibile, GLICOLISI avviene anche in assenza di ossigeno. Produce poca energia OSSIDAZIONE PIRUVATO Fermentazione LATTATO ACETATO CICLO DI KREBS E OSSIDAZIONI MITOCONDRIALI Sistema lento, irreversibile, Richiede la presenza di ossigeno. Produce molta energia ANIDRIDE CARBONICA ED ACQUA

2 Utilizzo del glucosio: la glicolisi

3 La glicolisi Glucosio + 2 NAD ADP + 2Pi 2 Piruvato+ 2 NADH + 2 ATP H + +2 H 2 O

4 La glicolisi: 1 a fase Vengono consumate due molecole di ATP/molecola di glucosio

5 La glicolisi: : 2 a fase

6 La glicolisi: : 3 a fase

7 Il recupero di NAD + (anaerobiosi)

8 Resa energetica della glicolisi anaerobia Consumo di ATP Glucosio glucosio-6-p Fruttosio-6-P fruttosio 1,6 P Produzione di ATP 1,3 bis-fosfoglicerato fosfoglicerato (+1 ATP x2) Fosfoenolpiruvato piruvato (+1 ATP x2) Resa netta: 2 ATP (+ 2 NADH)

9 GLICOLISI AEROBIA ATP/MOLI di D-GLUCOSIO 1. Fosforilazione del D-glucosio Fosforilazione del D-fruttosio 6-P ,3-diP-glicerato 3-P-glicerato * Fosfoenolpiruvato piruvato * NADH + H+ FADH2 * 2 +4 ovvero NADH + H+ NAD+ * 2 +6 Totale +6 o +8 GLUCOSIO 2 PIRUVATO G = -502 KJ/mole ADP + Pi ATP G = 51,6 KJ/mole RESA ENERGETICA : 1) Glicolisi anaerobia 2x51,6 = 103,2 kj/mole 2) Glicolisi aerobia 8x51,6 = 412,8 kj/mole

10 Sequenza di reazioni Molecole di ATP / molecola di glucosio Glicolisi: da glucosio a piruvato (nel citosol) Fosforilazione del glucosio -1 Fosforílazione del fruttoso 6-fosfato -1 Defosforilazione di 2 molecole di 1,3-BPG + 2 Defosforilazione di 2 molecole di fosfoenolpiruvato NADH si formano nell'ossidazione di 2 molecole di gliceraldeide 3-fosfato Conversione del piruvato in acetil CoA (nei mitocondrí) Si formano 2 NADH Ciclo dell'acido citrico (nei mitocondrí) Si formano 2 molecole di GTP da due molecole di succinil-coa Si formano 6 NADH nell'ossidazione di 2 molecole di isocitrato, a-chetoglutarato e malato Si formano 2 FADH2 nell'ossidazione di 2 molecole di succinato Fosforilazione ossidativa (nei mitocondri) 2 NADH formati nella glicolisi; ognuno rende 2ATP (assumendo che operi il sistema navetta dei glicerolo fosfato) +4//6 2 NADH formati nella decarbossilazione ossidativa del piruvato; ognuno rende 3ATP +6 2 FADH2 formati nel ciclo dell'acido citrico; ognuno rende 2 ATP +4 6 NADH formati nel ciclo dell'acido citrico; ognuno rende 3 ATP +18 RESA COMPLESSIVA 36 // 38

11 GLUCOSIO 2 Acetil-CoA 4 CO 2 Energia totale glucosio = 2840 KJ/mole ADP + Pi ATP G = 51,6 KJ/mole RESA ENERGETICA Glicolisi + Krebs 36/38 x 51,6 = / kj/mole (Rendimento = 70%)

12 La gluconeogenesi Indica i meccanismi e le vie responsabili della conversione di composti non glucidici in glucosio o glicogeno. Importante per il mantenimento della glicemia Principali substrati: aminoacidi glucogenetici, lattato, glicerolo, propionato. Fegato e rene Non è la glicolisi percorsa in senso inverso

13 Variazioni di energia libera delle reazioni della glicolisi (calcolate da stime di concentrazioni di substrati) ENZIMA ESOCHINASI FOSFOGLUCOISOMERASI FOSFOFRUTTOCHINASI ALDOLASI TRIOSO FOSFATO ISOMERASI GLICERALDEIDE-3P DEIDROGENASI FOSFOGLICERATO CHINASI FOSFOGLICERATO MUTASI ENOLASI PIRUVATO CHINASI G (kjmol -1 )

14 Glicolisi e Gluconeogenesi Reazioni irreversibili della glicolisi

15 La gluconeogenesi Enzimi necessari per la gluconeogenesi: Piruvato carbossilasi (piruvato ossalacetato) Fosfoenolpiruvato carbossichinasi (ossalacetato fosfoenolpiruvato) Fruttosio 1,6 bifosfatasi (fruttosio 1,6P fruttosio 6P) Glucosio 6 fosfatasi (glucosio 6P glucosio)

16 Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi Regolate reciprocamente in modo opposto Diversa disponibilità di substrati modifiche secrezione Ormonale cambiamento attività enzimatica tramite: 1) Regolazione allosterica 2) Modificazioni covalenti (fosforilazione) 3) Sintesi/degradazione Enzimi chiave glicolisi

17 Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi FRUTTOSIO-6-P FRUTTOSIO-1,6-P regolazione allosterica F-2,6-BP inibitori in rosso, attivatori in nero

18 Regolazione allosterica della Fosfofruttochinasi V (PFK-1) Bassa [ATP] Alta [ATP] [F-6-P]

19 Fruttosio 2,6 bip e PFK-2 Fruttosio-2,6-P è un potente attivatore di PFK-1 (glicolisi) e inibitore della Frt-1,6-biFosfatasi (gluconeogenesi)!! Frt-6-P Frt-2,6-P mediata da PFK-2 PFK-2 contiene sia attività chinasica (fosforilazione) sia attività fosfatasica (defosforilazione) PFK-2 defosforilato Frt-6-P Frt-2,6-P PFK-2 fosforilato La fosforilazione di PFK-2 e stimolata dal glucagone (via camp)

20 Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi Fosfoenolpiruvato Piruvato regolazione allosterica inibitori in rosso, attivatori in nero

21 Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi Fosfoenolpiruvato Piruvato regolazione tramite fosforilazione (tipico della Isoforma L del fegato; M nel cervello) H2O Pi PIRUVATO CHINASI FOSFORILATA GLICEMIA BASSA GLUCAGONE [camp] PIRUVATO CHINASI DEFOSFORILATA ADP ATP Fosfoenolpiruvato Piruvato

22 Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi GLUCOSIO GLUCOSIO-6-P ESOCHINASI è inibita da elevata [GLUCOSIO-6-P] GLUCOCHINASI NEL FEGATO GLUCOSIO-6-FOSFATASI : solo nel fegato (e rene)

23 Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi

24 Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi

25 Regolazione di Glicolisi e Gluconeogenesi REGOLAZIONE GENICA

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