glucosio piruvato Ac-CoA

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1 glucosio piruvato Ac-oA Biochimica FA040 NAD TF 2011

2 gluconeogenesi Via dei pentosi fosfati via metabolica del citosol, imperniata sul glucosio (G-6-P) ( 6 ) produce gran parte del NADP necessario per le biosintesi riduttive nella cellula (es. AG) (Fase 1 ossidativa) fornisce il ribosio-5-p necessario per la sintesi di oligonucleotidi. 2 2 NADP ( 5 ) è anche connessa con la glicolisi e la gluconeogenesi (Fase 2 non ossidativa) NADP NTP F2 non ox 2 X 6 2 X F1 ox glicolisi /gluconeogenesi dall esosio fosfato (glucosio) si accede a tre pentosi, un tetrosio, un triosio ed un eptosio fosfati è particolarmente attiva nel fegato e nei tessuti adiposi, mentre è poco attiva nel muscolo glicolisi

3 Via dei pentosi fosfati fase 1 (reazioni ossidative) La via del pentosio fosfato consiste in una fase SSIDATIVA ed una fase NN SSIDATIVA FASE 1: REAZINI SSIDATIVE decarbossilazione ossidativa e produzione di NADP glucosio-6-fosfato deidrogenasi [NADP] VPF glucolattonasi 6-fosfogluconato deidrogenasi 1 6 NADP + 2 P P NADP ( ) NADP 2-2 P - NADP + 2 P NADP glucosio-6-p (G-6-P) 6-fosfogluconato ribulosio-5-p P

4 Reazioni ossidative: glucosio-6-deidrogenasi ossida G-6-P, altamente specifica per cofattore NADP + (regolazione a feedback da NADP meno attiva se NADP non è consumato) il prodotto è un lattone ciclico che si apre spontaneamente per idrolisi a 6-fosfo-D-gluconato in una reazione assistita anche dalla glucolattonasi. decarbossilazione ossidativa di 6-fosfogluconato avviene in due stadi a) 6-fosfogluconasi deidrogenasi trasferisce 2e - a NADP b) decarbossilazione spontanea del prodotto 3-cheto-6P-gluconato (ß-cheto acido) per produrre il ribulosio-5-fosfato

5 Via dei pentosi fosfati fase 2 (reazioni nonossidative) REAZINI NN SSIDATIVE (trasferimento di unità bi- e tricarboniose) partendo dal ribulosio-5-fosfato: 2 P ribulosio-5-p ribosio-5-p 2 P transchetolasi 2 P sedoeptulosio-7-p eritrosio-4-p 2 P transaldolasi 2 P 2 P xilulosio-5-p (X-5-P) gliceraldeide-3-p (G-3-P/GAP) fruttosio-6-p (F-6-P) X-5-P G-3-P 2 P 2 P fosfopentosio isomerasi fosfopentosio epimerasi transchetolasi transaldolasi

6 Reazioni non ossidative: fosfopentosio isomerasi interconverte ribulosio-5-p e ribosio-5-p - formazione di un intermedio enediolo con meccanismo simile alla fosfoglucoisomerasi (GL) - ribosio-5-p - importante intermedio biosintetico (NTP, DNA, NAD, NADP, FAD e vit. B12) fosopentosio epimerasi ribulosio-5-p xilulosio-5-p - formazione di un intermedio enediolo (N.B. epimerasi trasferimento sullo stesso, isomerasi trasferimento fra diversi) E B: fosfopentosio epimerasi - B E 2 P 3 2 P 3 2 P 3 Ribulosio-5-P intermedio endiolato Xilulosio-5-p N.B. Queste reazioni che interconvertono i tre pentosi hanno un G 0 i tre pentosi quindi coesisitono ad equilibrio.

7 reazioni di trasferimento 2 o 3 unità di carbonio Le reazioni catalizzate dalle transaldolasi e transchetolasi producono zuccheri con 3, 6 e 7 partendo da ribosio-5-p alcuni di questi prodotto sono intermedi metabolici della glicolisi / gluconeogenesi. Ribosio-5-P Gliceraldeide-3-P Sedoeptulosio-7-P transchetolasi - catalizza trasferimento di 2 unità di carbonio. - molecola donante ketosio - molecola ricevente aldosio. - coenzima tiammina pirofosfato 2 P 3 2 Transchetolasi 2 P 3 Xilulosio-5-P 2 P 3 Eritrosio-4-P 2 P 3 2 P P P 3 Gliceraldeide-3-P Fruttosio-6-P

8 meccansimo d azione della transchetolasi TPP R' R'' S N + R''' E B: 2 R 1 R' R'' S N R''' 2 R 2 R 1 R' R'' S N R''' - 2 R 2 R' S R'' N R''' 2 R 2 + TPP 2 R 1

9 meccanismo d azione della transaldolasi la transaldolasi trasferisce tre unità di carbonio (donatore chetosio - ricevente aldosio). - simile all aldolasi nella glicolisi, si forma un intermedio a base di Schiff. - l'eliminazione di eritrosio-4-p lascia un enammina legata all'enzima - questa rimane stabile nel sito attivo fino a quando non entra l'altro substrato (es. G-3-P). - attacca il carbonile nell'aldosio, ed in seguito ad idrolisi si libera il prodotto. (Eritrosio-4-P) E.. Lys N 2 2 R 1 2 P Sedoeptulosio-7-P 2 E Lys N + 2 R 1 Base di Schiff R1 E E Lys Lys N N enammina 2 P 2 G-3-P 2 P N Lys E P Fruttosio-6-P

10 glicolisi Utilizzi alternativi del glucosio-6-p nella via dei pentosi fosfati L utilizzo di G-6-P dipende dalle condizioni (esigenze metaboliche) cellulari: la fosfofruttochinasi (glicolisi) e la glucosio-6-p deidrogenasi (VPF) sono altamente regolate. la sorte del G-6-P è determinata dalle relative attività dei due enzimi. La PFK è regolata dai livelli di AMP/ATP, citrato e F-2,6-P; la G6PD dai livelli di NADP e AG. le due vie possono essere combinate in maniera da fornire la miscela ottimale di prodotti a secondo delle condizioni cellulari NDIZINE I: la richiesta di ribosio-5-p è predominante 5x Glucosio-6-P ATP GL 4x Fruttosio-6-P GL transaldolasi & transchetolasi 1x Fruttosio-1,6-bP xilulosio ribulosio eptulosio eritrosio 6 xribosio-5-p 2x G-3-P DAP epimerasi isomerasi piruvato le reazioni ossidative sono evitate producendo F-6-P e G-3-P con la glicolisi combinando le attività della transchetolasi e transaldolasi con isomerasi ed epimerasi si produce solo ribosio-5-p. questa combinazione rimuove intermedi dalla glicolisi e costa una molecola di ATP. 5 glucosio-6-p + ATP 6 ribosio-5-p + ADP +

11 NDIZINE II: richiesti sia Ribosio-6-P sia NADP le reazioni ossidative sono attive producendo NADP e ribulosio-5-p Glucosio-6-P NADP 2 NADP deidrogenasi lattonasi l isomerasi lo converte in ribosio-5-p le reazioni non-ossidative sono inattive Questo rimuove metaboliti dalla glicolisi, ma non richiede energia (ATP). Ribulosio-5-P isomerasi Ribosio-5-P glucosio-6-p + 2 NADP ribosio-5-p + 2NADP

12 NDIZINE III: maggiore necessità di NADP che di Ribosio-5-P o di ATP. 12 NADP+ 12 NADP x Glucosio-6-P 6 x Ribulosio-5-P deidrogenasi lattonasi epimerasi 5x isomerasi Fruttosio-6-P P i Fruttosio-1,6-bP 4x 2x Ribosio-5-P + 4x Xilulosio-5-P transaldolasi & transchetolasi le reazioni ossidative della VPF NADP producono ribosio-5-p è convertito dalle transchetolasi e transaldolasi ad intermedi della gluconeogenesi (reaz. non-ossidative). 5/6 del glucosio-6-p è riformato per ulteriore utilizzo. la glicolisi è interrotta. DAP 2x G-3-P 1) 6 Glu-6-P + 12 NADP Ribulosio-5-P NADP ) 6 Ribulosio-5-P 5 Glu-6-P + Pi Tot: 6 Glu-6-P + 12 NADP Glu-6-P + Pi NADP

13 NDIZINE IV: richiesta di NADP e di ATP ma non di ribosio-6-p. 6 NADP + 3 x Glucosio-6-P 3 x Ribulosio-5-P -2 ATP Fruttosio-6-P 2x Fruttosio-1,6-bP deidrogenasi lattonasi 6 NADP le reazioni ossidative producono epimerasi isomerasi 1x Ribosio-5-P + 2x Xilulosio-5-P. transaldolasi & chetolasi NADP il ribulosio-5-p è convertito in ribosio e xilulosio fosfato Questi sono convertiti dalle transchetolasi e transaldolasi (reazioni non-ossidative) in intermedi della glicolisi. DAP 1x G-3-P 4x 5 piruvato 5 NAD + 10 ATP K 3 G-6-P + 6 NADP + +5 NAD + + 5Pi 5 piruvato NADP + 5 NAD + 8 ATP

14 Via dei pentosi fosfati - gluconeogenesi utilizzo di glucosio-6-p - riassunto biosintesi riduttive NADP biosintesi biosintesi biosintesi riduttive biosintesi riduttive NADP NADP glicolisi (energia)