(2 x) (2 x) (2 x) Il NADH prodotto in questa reazione DEVE essere ri-ossidato affinché la glicolisi non si fermi. Gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi

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1 Il NADH prodotto in questa reazione DEVE essere ri-ossidato affinché la glicolisi non si fermi (2 x) (2 x) Gliceraldeide 3-fosfato Fosfato inorganico Gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi Reazione di ossidoriduzione: NAD + viene ridotto CHO in 1 viene ossidato a COOH Reazione esoergonica L energia liberata dall ossidoriduzione è utilizzata per formare un acil-fosfato e quindi immagazzinata sotto forma di elevato potenziale di trasferimento del gruppo fosfato. (2 x) 1,3-bisfosfoglicerato

2 Meccanismo di reazione della reazione catalizzata dalla glicerladeide 3-P deidrogenasi Cys S Intermedio tioacetale Il NAD + strappa uno ione idruro :H dal carbonio 1 della GA3P Cys S H Complesso enzimasubstrato: Cys acida del sito attivo attacca il gruppo aldeidico della GA3P Cys S Il tioacetale si trasforma in un intermedio tioestere Cys S H Entrano NAD + e GA3P Cys S Entra un fosfato inorganico E avviene una fosforolisi 1,3-BPG

3 Anidride mista ad alta energia Fosforilazione a livello del substrato in cui sono prodotti 2 ATP/glucosio X 2 1,3-bisfosfoglicerato + ADP Nella cellula è una reazione prossima all equilibrio (è importante che possa avvenire anche nel verso opposto) Fosfoglicerato chinasi (PGK) X 2 3-fosfoglicerato + ATP

4 Arsenato (AsO 4 3- ) = compete con il fosfato per il suo sito di legame con la gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi. Il prodotto che si ottiene è 1-arseno-3-fosfoglicerato O ll As O - l O - H 2 O AsO 4 3- Composto instabile Si scinde rapidamente e non enzimaticamente 3-fosfoglicerato In presenza di arsenato viene prodotto 3-fosfoglicerato saltando il passaggio catalizzato dalla fosfoglicerato chinasi che produce ATP: la glicolisi procede ma con una resa energetica minore! L arsenato è un veleno perché può rimpiazzare il fosfato in diverse reazioni metaboliche.

5 Bypass del 2,3-BPG nei globuli rossi: ~20% di 1,3-BPG è dirottato verso la produzione di 2,3-BPG Questa mutasi negli eritrociti rilascia il 2,3-BPG dal sito attivo bisfosfoglicerato mutasi OPO 3 2-1,3-BPG Rientra nella glicolisi Se il 2,3-BPG negli eritrociti è in eccesso interviene la bisfosfoglicerato fosfatasi 2,3-BPG Modula l ossigenazione dell emoglobina 3-fosfoglicerato

6 Interconversione prossima all equilibrio Fosfoglicerato mutasi 3-fosfoglicerato X 2 2-fosfoglicerato X 2 La fosfoglicerato mutasi è fosforilata su una His del sito attivo: la fosfo-his trasferisce il fosfato sul C-2 del substrato Si riforma il fosfoenzima Si forma 2,3-BPG L His viene rifosforilata col fosfato proveniente dal C-3 del 2,3-BPG

7 X 2 Disidratazione: un fosfoestere è convertito in un estere enol-fosfato 2Mg 2+ ENOLASI Elevato potenziale di trasferimento del gruppo fosfato X 2 2-fosfoglicerato fosfoenolpiruvato + X 2 PIRUVATO Mg 2+, K + PIRUVATO CHINASI X 2 ATP

8 PIRUVATO CHINASI = enzima regolato Inibita allostericamente dall ATP e dall Acetil-CoA (prodotto in grande quantità dall ossidazione degli ac. grassi. Viene inibita la glicolisi quando è intensa la degradazione dei grassi). Attivata allostericamente dal fruttosio 1,6-bisfosfato (prodotto dall azione della PFK-1, in modo che la regolazione della PFK-1 sia coordinata con quella della piruvato chinasi) È anche modulata attraverso la fosforilazine/defosforilazione negli epatociti e nelle cellule intestinali dei mammiferi (processo che è sotto controllo ormonale)

9 ΔG = KJ/mol Punto di controllo Reazione irreversebile ΔG = -2.5 KJ/mol ΔG = KJ/mol ΔG = -1.3 KJ/mol ΔG = +2.5 KJ/mol ΔG = -3.4 KJ/mol ΔG = +2.6 KJ/mol ΔG = +1.6 KJ/mol Punto di controllo Reazione irreversebile RESA ENERGETICA: 4 molecole di ATP prodotte - 2 consumate nella 1 a fase = 2 ATP prodotte per ogni glucosio ossidato 2 NADH prodotti per ogni glucosio ossidato ΔG = -6.6 KJ/mol ΔG ΔG = KJ/mol = KJ/mol Punto di controllo Reazione irreversebile

10 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 Il NADH viene ossidato a NAD + e il diidrossiacetonefosfato ridotto a glicerolo 3- fosfato Glicerolo 3-fosfato deidrogenasi mitocondriale (FAD-dipendente) direttamente al complesso III

11 Altri monosaccaridi possono essere assorbiti e utilizzati come fonte di energia nei mammiferi. Sono convertiti in intermedi della glicolisi Fruttosio Nel muscolo e in altri tessuti viene fosforilato dall esochinasi ed entra nella glicolisi come fruttosio 6-P Glicolisi (stessa resa energetica del glucosio)

12 Nel fegato è fosforilato dalla fruttochinasi in fruttosio 1-P Fruttosio (stessa resa energetica del glucosio, ma viene aggirato il punto di regolazione della PFK-1) Alcol deidrogenasi Sintesi lipidi Gliceraldeide + NADH NAD + Glicerolo ATP ADP Glicerolo 3-fosfato Diidrossiacetone fosfato Trioso-fosfato isomerasi ATP Gliceraleide 3-fosfato ADP Glicolisi Gliceraldeide chinasi NAD + Glicerolo 3-P deidrogenasi NADH Diidrossiacetone fosfato Trioso-fosfato isomerasi

13 Fermentazione lattica o alcolica (metabolismo anaerobio). Quando è attiva, la glicolisi può continuare a procedere senza che avvenga produzione di ATP mitocondriale, la fonte di energia della cellula è l ATP glicolitico. RIDUZIONE DEL PIRUVATO A LATTATO 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 avviene la fosforilazione ossidativa oppure c è uno scarso apporto di ossigeno. Piruvato Lattato deidrogenasi L-lattato Disponibile per la gliceraldeide 3-P deidrogenasi

14 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

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

16 Condizioni aerobiche NADH (prodotto nella glicolisi) Condizioni anaerobiche Riossidati attraverso i sistemi navetta >>> e - trasferiti nella catena di trasporto mitocondriale Carbossilazione a ossalacetato Gluconeogenesi Transamminazioni Ciclo di KREBS Sintesi ac. grassi PIRUVATO Destini metabolici Transamminazione ad alanina Acetil-CoA Riossidati nel citosol con la fermentazione lattica o alcolica Condizioni aerobiche Ciclo di KREBS Ossidazione completa Condizioni anaerobiche Fermentazione lattica o alcolica