BIOCHIMICA e BIOTECNOLOGIE degli ALIMENTI

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1 Seconda Università degli Studi di Napoli DiSTABiF Anno Accademico Corso di Laurea Magistrale in SCIENZE DEGLI ALIMENTI E DELLA NUTRIZIONE UMANA Insegnamento di BIOCHIMICA e BIOTECNOLOGIE degli ALIMENTI Prof. Augusto Parente Lezione

2 PROVENIENZA DEL GLUCOSIO e ALTRI MONOSACCARIDI

3 Alimento semplice Enzima Prodotti Amido Glicogeno della dieta Amilasi n D-Glucosio Glucosio 6-fosfato Glicogeno endogeno Glicogeno n Glucosio 1-fosfato Glucosio 6-fosfato fosforilasi, P i Lattosio Lattasi D-Glucosio D-Galattosio* Saccarosio Fruttosio alimentare Saccarasi (rompe il legame Glucosio C1-O) Invertasi (rompe il legame O-C2 fruttosio) D-Glucosio D-Fruttosio > (zucchero invertito, miele artificiale) Glucosio 6-fosfato Fruttosio 1,6-diP (esochinasi, fosfofruttochinasi; muscolo) Fruttosio 1-P ( fruttochinasi; fegato) >gliceraldeide e diidrossiaceton-p Trealosio Trealasi 2 D-Glucosio Glucosio 6-fosfato Maltosio Maltasi 2 D-Glucosio Glucosio 6-fosfato Isomaltosio Isomaltasi 2 D-Glucosio Glucosio 6-fosfato Mannosio Fosfomannosio isomerasi Fruttosio 6-fosfato Glucosio 6-fosfato *Galattosio Via di Leloir > > > n Glucosio 1-fosfato Glucosio 6-fosfato

4 Via di Leloir

5 PROVENIENZA DEL GLUCOSIO

6 Saccarasi Invertasi 1 2

7 I prodotti della glicolisi 2 molecole di piruvato 2 NADH + H + 2 ATP (14,6 kcal/mole)

8 Resa energetica COMPOSTO PRODOTTO DG Anaerobiosi C 6 H 12 O 6 2 Lattato - 42 kcal/mole 6 O Lattato 6 CO H 2 O kcal/mole Somma (demolizione ossidativa del glucosio) kcal/mole Formazione di 2 ATP= 14,6 kcal/mole 14,6/42 35%

9 Condizioni di anaerobiosi Le fermentazioni Fermentazione lattica: nel muscolo Fermentazione alcolica: nei lieviti Obiettivo: 1- riossidare il NADH, che si è formato nella ossidazione della gliceraldeide 3-P in acido 1,3 bis-fosfoglicerato, a NAD +. La quantità di NAD + è limitante. Se non venisse formato, la glicolisi verrebbe bloccata. 2- formare prodotti intermedi (acido lattico, etanolo, ) di grande importanza in molti prodotti alimentari

10 Formazione di etanolo e CO 2 Formazione di acido lattico

11 IN CONDIZIONI DI AEROBIOSI: Il NADH citoplasmatico viene riossidato attraverso la spola malato-aspartato e del glicerolfosfato (gli equivalenti di riduzione vengono portati all interno dei mitocondri). il piruvato entra nei mitocondri (trasformazione in acetil-coa e ingresso nel ciclo di Krebs).

12 REAZIONE DELLA PIRUVATO DEIDROGENASI

13 Piruvato deidrogenasi di E. coli Enzima Coenzima Peso molecolare dell enzima Piruvico decarbossilasi Diidrolipoammi de acetiltransferasi Diidrolipoammi de deidrogenasi Tiamina pirofosfato Acido lipoico, CoASH Numero di subunità Peso molecolar e della subunità Numero di subunità per complesso PM Totale FAD, NAD Totale

14 L ossidazione completa dell acetil-coa Il ciclo di Krebs Ciclo dell acido citrico Ciclo degli acidi tricarbossilici Alcuni concetti di base: - Chetoacidi: piruvato, ossalacetato e a-chetoglutarato - I tioesteri (acetil-coa: composti ad alto contenuto energetico) - Decarbossilazione ossidativa - La specificità di substrato delle ossido-reduttasi piridiniche e flaviniche (NAD + e FAD dipendenti, rispettivamente) - La fosforilazione a livello del substrato- sintesi di ATP (GTP)

15 - Glicolisi - Amminoacidi - -ossidazione acidi grassi

16

17 Citrato sintasi (non utilizza ATP) - Omodimero - Esempio di adattamento indotto 1) ossalacetato; 2) acetil-coa; 3) citroil-coa- idrolisi del tioestere e liberazione di CoA-SH

18 * Atomi di C dell acetil- CoA entrante ACONITASI - La reazione della aconitasi è stereospecifica; - L aconitasi contiene ferro non eminico e zolfo labile (centro ferro-zolfo). Il ferro forma un complesso con il citrato che coinvolge due gruppi carbossilici ed il gruppo OH del citrato. * *

19 Isocitrato deidrogenasi

20 TPP Acido lipoico FAD Complesso della a-chetoglutarato deidrogenasi- Enzimi E1, E2, E3

21 Succinil-CoA sintetasi

22 H H H H FUMARASI L-malato deidrogenasi

23 Ciclo dell acido citrico incompleto: produzione di precursori biosintetici

24 Resa di ATP dal completo catabolismo del glucosio-6-p Glicolisi Processo Moli di ATP Utilizzate o prodotte G G-6-P -1 F-6-P F-1,6-bisP -1 2 NADH + 2H Acido 1,3-bisfosfoglicerico 2 acido 3-fosfoglicerico 2 Fosfoenolpiruvato piruvato + 2 Ossidazione del piruvato ad acetil -SCoA + 2 Totale glicolisi NADH + 2H Ciclo di Krebs Totale ossidazione 6 NADH + 2H FADH Succinil CoA 2 succinato Totale ciclo + 24 Totale catabolismo del glucosio + 38 Totale catabolismo del glucosio-1-p + 39

25 Resa energetica della glicolisi a partire da glucosio Composto Prodotto DG aerobiosi C 6 H 12 O 6 6 CO H 2 O - 277,4 kcal/mole Demolizione del glucosio kcal/mole Formazione di 38 ATP= 277,4 kcal/mole 277,4/686= 40%