AGISCONO NEL SISTEMA NAVETTA 2 ISOFORME DELL ENZIMA: UNA FORMA MITOCONDRIALE ( MEMBRANA MIT. INTERNA) FAD-dipendente

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1 METABOLISMO AEROBIO I NADH prodotti durante la glicolisi nel citosol, in condizioni aerobiche (respirazione mitocondriale attiva), possono trasferire elettroni all interno del mitocondrio attraverso i Sistemi Navetta, in questo modo vengono recuperati NAD + citosolici necessari per la glicolisi. SISTEMA NAVETTA diidrossiacetone-fosfato/glicerolo 3-fosfato NEL CITOSOL: IL NADH VIENE OSSIDATO A NAD + E IL DIIDROSSIACETONEFOSFATO RIDOTTO A GLICEROLO 3-FOSFATO È SFRUTTATA L ATTIVITA DELLA GLICEROLO 3-FOSFATO DEIDROGENASI AGISCONO NEL SISTEMA NAVETTA 2 ISOFORME DELL ENZIMA: UNA FORMA CITOSOLICA NADH-dipendente UNA FORMA MITOCONDRIALE ( MEMBRANA MIT. INTERNA) FAD-dipendente

2 Glicerolo 3-fosfato deidrogenasi mitocondriale (FAD-dipendente) Direttamente al complesso III Membrana mitocondr. interna

3 METABOLISMO ANAEROBIO Il NADH viene ri-ossidato attraverso la Fermentazione lattica o alcolica, in questo modo la glicolisi può continuare a procedere e a produrre ATP anche se la fosforilazione ossidativa mitocondriale è assente, scarsa o rallentata. La fonte di energia della cellula è l ATP glicolitico. FERMENTAZIONE LATTICA: Nei mammiferi la produzione di lattato è essenziale negli eritrociti, nei tessuti glicolitici obbligati parti del cervello, midollare del rene- e nella cornea. In questi tipi cellulari non avvengono biosintesi, non ci sono mitocondri (eritrociti) non avviene o è scarsa la fosforilazione ossidativa perché c è uno scarso apporto di ossigeno. Lattato deidrogenasi Piruvato L-lattato Disponibile per la gliceraldeide 3-P deidrogenasi

4 LA FERMENTAZIONE LATTICA è UN PROCESSO CHE AVVIENE INTENSAMENTE NELLE CELLULE MUSCOLARI SOTTO INTENSO SFORZO. Ciclo di Cori: è un ciclo di metaboliti che si verifica tra il muscolo e il fegato FEGATO SANGUE Glucosio MUSCOLO Glicogeno ADP+GDP +P I Glucosio ATP ATP+ GTP gluconeogensi Piruvato glicolisi Piruvato NADH NAD + LATTATO SANGUE LATTATO

5 FERMENTAZIONE ALCOLICA: Molti batteri e alcuni eucarioti (lieviti) possono sopravvivere in assenza di O 2 metabolizzando il piruvato ottenuto dalla glicolisi TPP, Mg 2+ DECARBOSSILAZIONE TPP-DIPENDENTE OSSIDAZIONE Effetto netto: mantenere il flusso glicolitico e la produzione di ATP Reso disponibile per la Gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi

6 Gluconeogenesi Il glucosio può essere sintetizzato a partire da precursori più semplici, i precursori possono essere vari a seconda della specie vivente, nei mammiferi sono: piruvato, lattato, ossalacetato, amminoacidi, glicerolo. Avviene nel CITOSOL delle cellule del fegato e dei reni È operativa in condizioni di digiuno estremo (dopo le 24 h) forte ipoglicemia e dopo deplezione delle riserve di glicogeno endogeno. La gluconeogenesi condivide con la glicolisi tutte le reazioni reversibili le quali procedono in direzione opposta quando utilizzate nella sintesi Le reazioni irreversibili della glicolisi sono aggirate attraverso l azione di enzimi differenti

7 LA GLUCONEOGENESI A PARTIRE DAL PIRUVATO 2 piruvato + 2 NADH + 4 ATP + 2 GTP + 6 H 2 O + 2 H + Glucosio + 2 NAD ADP + 2 GDP + 6P i La reazione della glicolisi con cui si ottiene PIRUVATO dal FOSOFOENOLPIRUVATO è IRREVERSIBILE: è catalizzata dalla PIRUVATO CHINASI che NON PUO catalizzare la REAZIONE INVERSA Per riottenere FOSFOENEOLPIRUVATO è necessario utilizzare una via alternativa: reazioni catalizzate da enzimi differenti. Il piruvato prodotto dalla glicolisi è immediatamente trasportato dentro il mitocondrio dove può subire diversi destini metabolici. SE È NECESSARIO UTILIZZARLO PER LA SINTESI DI GLUCOSIO, IL PIRUVATO VIENE CARBOSSILATO A OSSALACETATO.

8 Bicarbonato + piruvato CARBOSSILAZIONE DEL PIRUVATO Piruvato carbossilasi POICHÉ LA GLUCONEOGENESI AVVIENE NEL CITOSOL, L OSSALACETATO DOVRA USCIRE DAL MITOCONDRIO. Ossalacetato

9 Legame fosfoanidridico ad alta energia La biotina attacca la CO 2 Nel sito attivo dell enzima si produce CO 2

10 IN CONDIZIONI DI FORTE IPOGLICEMIA: TUTTO L ossalacetato presente nel mitocondrio, viene sottratto ad altre vie metaboliche e indirizzato verso la gluconeogenesi. Ossalacetato NADH + H + NAD + Malato deidrogenasi mitocondriale H l OH Malato MITOCONDRIO Malato deidrogenasi citosolica NAD + NADH + H + CITOSOL Si genera una scorta di NADH citosolici che sono necessari per il proseguimento della gluconeogenesi Ossalacetato

11 L ossalacetato nel citosol è convertito in fosfoenolpiruvato dalla FOSFOENOLPIRUVATO CARBOSSICHINASI Ossalacetato: viene decarbossilato con conseguente formazione di un enolo che poi viene fosforilato Enolasi Fosfoenolpiruvato 2-fosfoglicerato

12 FOSFOENOLPIRUVATO Fosfoenolpiruvato carbossichinasi mitocondriale Piruvato carbossilasi mitocondrio Produce il citosolico necessario alla gluconeogenesi citosol Lattato deidrogenasi

13 GLUCONEOGENESI Reazioni inverse della glicolisi (stessi enzimi e stessi intermedi metabolici) BYPASS ALLA PIRUVATO CHINASI GLICOLISI

14 FosfoFruttochinasi 1 Glicolisi H GLUCONEOGENESI Gluconeogenesi Glucosio 6-fosfato Fruttosio 1,6- bisfosfatasi 1 β-d-fruttosio 1,6-bisfosfato (F1,6P) Reazione alternativa GLICOLISI

15 Il glucosio neosintetizzato è liberato dagli epatociti nel torrente circolatorio per raggiungere i tessuti extraepatici che sono in carenza di glucosio (in particolare il cervello) GLUCONEOGENESI Reazione alternativa Glucosio 6-fosfato Reazione alternativa GLICOLISI

16 Vari amminoacidi sono precursori del glucosio durante il digiuno, per es. l alanina, che partecipa al Ciclo Glucosio/Alanina con cui il piruvato prodotto nei tessuti extraepatici raggiunge il fegato per essere indirizzato verso la gluconeogenesi Piruvato ALANINA Transamminazione nel muscolo Glutammato ALANINA α-chetoglutarato α-chetoglutarato Piruvato Glutammato Alanina trasportata al fegato attraverso il circolo sanguigno Transamminazione epatica, il piruvato può essere utilizzato per sintetizzare glucosio