LEZIONE DEL 27/04/2017 I. DIGESTIONE DEI CARBOIDRATI; II. I GLUT; III. GLICOLISI (GLUCOSIO); IV. GLICOLISI A PARTIRE DA ALTRI ZUCCHERI; V. REAZIONI DELLA GLICOLISI. I. DIGESTIONE DEI CARBOIDRATI Carboidrati, lipidi e proteine nn vengono digeriti nello stesso modo. La digestione ha inizio nella cavità boccale con la rottura dei legami glicosidici α-1,6 e α-1,4 nel glicogeno. La cellulosa invece non la digeriamo, i suoi legami glicosidici β-1,4 infatti non si rompono. Le AMILASI interrompono il legame glicosidico spezzando i polisaccaridi in unità più piccole. Nello stomaco il ph precipita enormemente, si attivano produttori di ioni H+; durante questa fase della digestione si passa da ph 5.5 a 1-2. Questa variazione attiva alcuni enzimi e ne disattiva altri (amilasi). Nell'intestino si attivano delle α-amilasi di origine pancreatica; si disattivano quelle di origine salivare. Sulle pareti del tubo intestinale ci sono dei villi che aumentano a livello perimetrale la distanza che gli alimenti devono percorrere per essere digeriti (rallentano quanto necessario il processo). A questo punto siamo in presenza di cellule a orletto, a spazzola, che si piazzano sulla membrana delle proteine che portano zucchero nelle cellule epiteliali, che si tiene solo ciò che le serve per sopravvivere (poco), mentre il resto viene esportato nella circolazione sanguigna. 1
II. I TRASPORTATORI, I GLUT 1) SGlt (Na + + Glc; Sodium glucose transporter) Ha una funzione di simporto: conduce due sostanze nella stessa direzione. Se avesse condotto due sostanze in direzione opposta, avrebbe avuto una funzione antiporto. 2) GLUT (Glucose transporter) Ce ne sono tanti. Essi fanno entrare/uscire lo zucchero dalle cellule. GLUT fa uscire Glc nei capillari; quest'ultimo si solubilizza nel flusso sanguigno, non ha dunque più bisogno di trasportori per raggiungere varie altre cellule. I GLUT sono come degli enzimi. Infatti la loro velocità di dissociazione segue una legge analoga a quella adottata nello studio della cinetica enzimatica da parte di Michaelis e Menten, nella loro equazione. V 0 = V max [S]/([S] + K t ) in cui l'unica variazione rispetto all'eq. di M.M. sta nella costante, che in questo caso è detta di trasporto. Nel nostro caso 2
[Glc]= 70-80 mg/dl (non usare mai questa forma numerica e di unità di misura)= 5mM ERITROCITA (GLOBULO ROSSO) E' detto GHOST perché non si riproduce; infatti non ha né nucleo né mitocondri. Trasporta soltanto ossigeno attraverso le migliaia di emoglobine che contiene. Fa solo la glicolisi; Il GLUT1 è il trasportatore impiegato per far entrare/uscire gli zuccheri dal GHOST; GLUT1 esegue un trasporto secondo gradiente, a Kt = 1.5 mm; questo trasportatore funziona solitamente in condizioni di saturazione (in sua presenza stiamo quasi sempre sopra il 5 mm. 3
Glucosio ----> Glucosio-6-fosfato (G6P) ---> 1) via del pentoso fosfato (che lo zucchero prende per difendere il globulo rosso) oppure 2) continuazione della glicolisi... ----> Piruvato ----> Lattato (ottenuto per mezzo di fermentazione lattica) Il globulo rosso, per evitare la perdita del glucosio, sottopone quest'ultimo a fosforilazione (il trasfortatore in primis non vuole che il glucsio torni indietro). CELLULA DEL TESSUTO NERVOSO 4
Agisce GLUT3 - (facilitato), ad altissima efficienza. Il glucosio in cellula viene fosforilato a G6P e 1) segue il processo della glicolisi per trasformarsi in piruvato; nei mitocondri avviene il ciclo di Krebs. oppure 2) segue la via del pentoso fosfato ( per altre ragioni rispetto a quelle nel globulo rosso). CELLULA MUSCOLARE Agisce GLUT4, che dipende da ormoni (insulina e glucagone, con effetti contrastanti); stiamo a Kt = 5 mm. Nel muscolo ci sono molti processi. 5
Glc ---> G6P ---> 1) via del glicogeno (polisaccaride); quando siamo in abbondanza di zucchero, la cellula si mette da parte dello zucchero; lo deposita sotto forma di polimero perché lo zucchero monomerico (monosaccaride, glucosio nel nostro caso) sarebbe più difficile da contenere nel muscolo. Le cellule muscolari contengono circa il 10% del glicogeno; il resto si trova nel fegato. oppure 2) via dei pentoso fosfati oppure 3) continuazione della glicolisi... ---> piruvato ---> TESSUTO ADIPOSO - (fermentazione lattica) -> lattato oppure - ciclo di Krebs Agisce sempre GLUT4, come nel muscolo. Due vie: Glc ---> G6P ---> 1) via dei pentoso fosfati (per un terzo motivo, diverso dai precedenti) 6
oppure 2) piruvato ---> acetil CoA ---> grassi Per un eccesso di zucchero si forma sempre grasso Il trasportatore del glucosio (GLUT4) si trova in delle vescicole interne al citosol della cellula, per mezzo dell'insulina, che, per mezzo di un recettore, fa uscire in superficie una vescicola lipidica, che si fonde con la membrana e assume una funzione di recettore, assume infatti zucchero. Nel diabete il fegato provvede all'assorbimento dello zucchero. FEGATO Il fegato è quello, tra gli organi, tra i pochi che anche esporta il glucosio, perché possiede una fosfatasi che rimuove il fosfato da G6P. Questa proprietà ce l'hanno anche le cellule a spazzola. Mentre i grassi formati nel tessuto adiposo si depositano o si rimuovono, il fegato ingloba i grassi in trasportatori ormonali come VLDL, LDL e HDL. Agisce GLUT2 (trasporto facilitato) - non è quasi mai saturo. Stiamo a Kt = 40-60 mm 7
[ "Tanto zucchero satura comunque tutti gli organi Poco zucchero porta alla glicemia" cit. Uno Stomaco Indeciso ] STATEGIA DELLA GLICOLISI Glucosio ---> OX Piruvato Per fare questo contemporaneamente si riduce NAD+ a NADH accumulando notevolmente energia: NAD + + H + + 2e - ---> NADH con potenziale di riduzione standard ΔV ' = -0.32 V con variazione di energia libera standard (biochimica) ΔG ' = -n*f*δv ' = -2*(96.5)*(-0.32) = +61.76 kj/mol dove F è la costante di Faraday. Mi prendo la comodità di riportarvi l'intero schema della glicolisi con molecole disegnate in dettaglio da internet, riscrivendovi di seguito le annotazioni sulle tappe affrontate in classe: 8
Lo scopo è arrivare al piruvato, che è sicuramente una molecola più ossidata. 9
TAPPA 1 Glc ---> G6P Enzima: ESOCHINASI (esokinase), che fosforila il glucosio, irreversibilmente; esistono anche esochinasi del (1) cervello, (2) del fegato: Le reazioni nel retroscena energetico: - Glc + Pi ---> G6P - ATP ---> ADP + Pi TAPPA 2 G6P <===> Fruttosio-6-fosfato l'importante è ottenere una struttura pentaciclica e passare da una molecola asimmetrica ad una simmetrica. Enzima: ISOMERASI, che trasforma un isomero in un altro isomero. TAPPA 3 Fru6P ---> Fru-1,6-bifosfato Enzima: FOSFOFRUTTO CHINASI 1 (PFK-1)comporta una serie di esecutori ed inibitori allosterici; è un 10
omotetramero (formato da 4 subunità) Retroscena energetico: Fru6P + ATP ---> ADP + Fru-1,6-BP Finora ho consumato 2 ATP; queste sono state reazioni di investimento energetico. TAPPA 4 Fru-1,6-BP <===> 1) DHAP (diidrossiacetone fosfato) et 2) G3P (gliceraldeide-3-fosfato) Enzima: ALDOLASI 11
TAPPA 5 DHAP <===> G3P Enzima: ISOMERASI Gli zuccheri in uno stato attivato nelle reazioni successive si defosforileranno. Alla fine della glicolisi il mio retroscena energetico darà un guadagno: -2ATP + 4ATP = 2ATP 12