SECREZIONE DI INSULINA: O Ca ++ VGCC K-ATP GLUT2 Ca ++ K + O Ca ++ HK I P GK ATP O ADP piruvato acidi grassi corpi chetonici aminoacidi secretina glucagone incretine: colecistochinina (CCK) peptide inibitore gastrico (GIP) glucagon-like peptide 1 (GLP-1) sulfoniluree adrenalina (rec. β2-adren.) acetilcolina vasoactive intestinal polypeptide (VIP) somatostatina adrenalina (rec. α2-adren.) neuropeptide Y (NPY) calcitonin gene-related peptide (CGRP) sostanza P (SP) Lucidi del Corso di Biochimica Prof. Dario Ghigo - Tessuti - 1
insulina OUT IN esocitosi GLUT-1 recettore dell'insulina GLUT-4 endocitosi Lucidi del Corso di Biochimica Prof. Dario Ghigo - Tessuti - 3
glicemia a digiuno 1,4 1,2 V (U/mg) 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 glucocinasi (Km = 10 mm) (Vmax = 1,5 U/mg) esocinasi (Km = 0,1 mm) (Vmax = 0,1 U/mg) 4 8 12 16 20 24 28 32 (mm) Lucidi del Corso di Biochimica Prof. Dario Ghigo - Tessuti - 4
Una persona sedentaria mediamente consuma: carboidrati proteine lipidi 200-300 g 70-100 g 60-90 g per un apporto calorico di 1600-2400 kcal, così ripartite: carboidrati 50-55% proteine 15-20% lipidi 30% Scorte energetiche in una persona di 70 kg: glicogeno epatico glicogeno muscolare ematico trigliceridi degli adipociti proteine muscolari 70-90 g 100-150 g 20 g 11-15 kg 6 kg Lucidi del Corso di Biochimica Prof. Dario Ghigo - Tessuti - 5
Vie metaboliche esclusive o prevalenti del fegato: gluconeogenesi conversione altri monosaccaridi in chetogenesi sintesi acidi biliari sintesi proteine (e lipoproteine) plasmatiche detossificazione conversione etanolo ad acido acetico sintesi pigmenti biliari ureagenesi uricogenesi Destino del nel fegato: sintesi di glicogeno sintesi di acidi grassi, trigliceridi e fosfolipidi ciclo dei pentosi (per la sintesi di NADPH) Destino degli acidi grassi nel fegato: sintesi di trigliceridi e fosfolipidi sintesi di corpi chetonici produzione di energia Lucidi del Corso di Biochimica Prof. Dario Ghigo - Tessuti - 6
Metabolismo adipocita: (dal fegato) VLDL (fegato) chilomicroni (intestino) insulina GLUT4 LPL insulina glicolisi + gly-3-p DH insulina glicolisi + PirDH acetil-coa acido grasso sintasi acidi grassi acil-coa sintasi glicerolo-3-p acil-coa turnover TG: 10-15 giorni triacilgliceroli aciltransferasi insulina glicerolo lipasi ormone-sensibile glucagone acidi grassi glicerolo (al fegato) acidi grassi/albumina (al muscolo e cuore) Lucidi del Corso di Biochimica Prof. Dario Ghigo - Tessuti - 7
Metabolismo muscolo scheletrico: muscolo = 40% della massa corporea consumo O 2 : a riposo, 30-40%; durante uno sforzo intenso, fino al 90% sotto sforzo l'attività metabolica può aumentare di 100 volte in una frazione di secondo. Due tipi di fibre: tipo I (a contrazione lenta, fibre rosse): grande numero di mitocondri elevato metabolismo ossidativo (β-ossidazione, ciclo di Krebs) buona vascolarizzazione bassi livelli di glicogeno contengono molta mioglobina convertono il in CO2 e H2O; tipo II (a contrazione veloce, fibre bianche): pochi mitocondri glicolitiche meno vascolarizzate più elevati livelli di glicogeno e fosfocreatina poca mioglobina convertono il in lattato sviluppano potenze maggiori ma per tempi più limitati Sorgenti di combustibile per la contrazione muscolare fonte energetica per la contrazione muscolare velocità massima di produzione dell'atp (mmoli/sec) legami ~P totali disponibili (mmoli) ATP muscolare 223 creatina fosfato 73,3 446 glicogeno muscolare lattato 39,1 6.700 glicogeno muscolare CO2 16,7 84.000 glicogeno epatico CO2 6,2 19.000 acidi grassi CO2 6,7 4.000.000 Dati stimati per un adulto di 70 kg con una massa muscolare di 28 kg. Lucidi del Corso di Biochimica Prof. Dario Ghigo - Tessuti - 9
acidi grassi, corpi chetonici, glicogeno muscolare attività intensa lattato CO 2 attività lieve fosfocreatina attività intensa creatina ADP + P i ATP contrazione muscolare Differenze nel cuore rispetto al muscolo scheletrico: 1. la variazione di lavoro è meno ampia; 2. il metabolismo è esclusivamente aerobio; 3. le scorte di energia (glicogeno, lipidi) sono scarse; quindi l'apporto di nutrienti (soprattutto acidi grassi, ma anche, lattato, corpi chetonici, Leu) deve essere continuo; il viene preferito quando è alto dopo un pasto, mentre a digiuno sono preferiti acidi grassi e corpi chetonici; 4. l ATP nel miocardio è assai esiguo, e conta sulla fosfocreatina per essere continuamente ricostituito. Lucidi del Corso di Biochimica Prof. Dario Ghigo - Tessuti - 10
Cicli futili: ADP ATP fruttoso-1,6-bisfosfato PFK-1 FBPasi fruttoso-6-fosfato H 2 O P i ATP H 2 O ADP P i Lucidi del Corso di Biochimica Prof. Dario Ghigo - Tessuti - 11
Ciclo di Cori: 6 ADP 6 ATP gluconeogenesi fegato 2 lattato lattato sangue muscolo glicolisi 2 lattato 2 ATP 2 ADP Lucidi del Corso di Biochimica Prof. Dario Ghigo - Tessuti - 12
Ciclo -alanina: 2 piruvato 6 ATP 6 ADP 4 ATP 4 ADP 2 -NH 2 2 alanina fegato alanina urea sangue muscolo 2 ADP 2 -NH 2 2 ATP 2 alanina 2 piruvato Lucidi del Corso di Biochimica Prof. Dario Ghigo - Tessuti - 13
Metabolismo cerebrale: dieta normale corpi chetonici digiuno CO 2 ADP + P i ATP Na + /K + ATPasi 2-3% della massa corporea dell'adulto consuma il 40% del (120 g/die) ed il 20% dell ossigeno ouabaina inibisce la respirazione di fettine di cervello di oltre il 50% la quantità di complessivamente consumata dal cervello non varia in funzione del sonno, veglia o particolari attività cerebrali il cervello metabolizza il in condizioni aerobie il glicogeno è scarso, pertanto il cervello dipende dal ematico glicemia < 50 mg%: sudorazione, fame, tremori, ridotta attenzione, sonnolenza, convulsioni, coma consumo di acidi grassi è nullo, mancano trigliceridi; sono consumati i corpi chetonici sintesi di fosfolipidi e glicolipidi molto attiva Lucidi del Corso di Biochimica Prof. Dario Ghigo - Tessuti - 14
Controllo del metabolismo: Insulina: assunzione di (fegato) assunzione di (muscolo, adipocita) glicogenolisi (fegato, muscolo) glicogenosintesi (fegato, muscolo) glicolisi (fegato) sintesi di acidi grassi (fegato) chetogenesi (fegato) sintesi di trigliceridi (adipocita) demolizione dei trigliceridi (adipocita) sintesi di proteine, DNA, RNA demolizione di proteine Glucagone: glicogenolisi (fegato) glicogenosintesi (fegato) gluconeogenesi (fegato) glicolisi (fegato) demolizione trigliceridi (adipocita) Adrenalina: glicogenolisi (muscolo, fegato) glicogenosintesi (muscolo, fegato) gluconeogenesi (fegato) glicolisi (muscolo) demolizione trigliceridi (adipocita) secrezione di glucagone (pancreas) secrezione di insulina (pancreas) Lucidi del Corso di Biochimica Prof. Dario Ghigo - Tessuti - 15