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1 Metabolismo Dr. Augusto Innocenti, PhD Biologo Nutrizionista Prof. a contratto – Università di Parma Perfezionamento in Biochimica e Biologia Molecolare Phd in Neurobiologia e Neurofisiologia Metabolismo Il complesso di tutte le reazioni organiche di trasformazioni tra energia e materia viene definito come metabolismo. Anabolismo caratterizzato dalla sintesi di molecole complesse con relativo consumo energetico Catabolismo caratterizzato dalla degradazione di molecole complesse in molecole più semplici con liberazione di energia.
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Metabolismo
Dr. Augusto Innocenti, PhDBiologo Nutrizionista
Prof. a contratto – Università di ParmaPerfezionamento in Biochimica e Biologia Molecolare
Phd in Neurobiologia e Neurofisiologia
Metabolismo
Il complesso di tutte le reazioni organiche di trasformazioni tra energia e materia viene definito come metabolismo.
Anabolismo caratterizzato dalla sintesi di molecole complesse con relativo consumo energetico
Catabolismo caratterizzato dalla degradazione di molecole complesse in molecole più semplici con liberazione di energia.
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Catabolismo
Carboidrati Lipidi Proteine
Acidi GrassiMonosaccaridi Amminoacidi
Fosforilazione Ossidativa
Acetil CoA
Piruvato
Glicogenolisi Lipolisi Proteolisi
Glicolisi -Ossidazione Deaminazione
Ciclo di Krebs
Ossalacetato
Le varie vie del catabolismo dei nutrienti che convergono nel ciclo di Krebs che poi conduce alla fosforilazione ossidativa .
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Glicolisi
Glucosio +2Pi +2ADP +2NAD+
2 piruvato +2ATP +2NADH +2H+ +2H2O
Glicolisi
ANAEROBIOSI (Muscolo)
AEROBIOSI
Piruvato
Ciclo di Krebs
AcetilCoA
NADH
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Lipolisi
I trigliceridi vengono utilizzati come fonte di energia; il primo passaggio è la lipolisi che, grazie alla lipasi, dà acidi grassi non esterificati (NEFA) e glicerolo.
Il glicerolo viene trasformato in una molecola che è un intermedio sia della glicolisi che della gluconeogenesi.
Stimolata da adrenalina e glucagone.L'attività lipolitica aumenta per:insufficiente apporto di glucidi con la dieta durante il digiuno
Ciclo di Krebs
Mitocondrio
Fosforilazione Ossidativa
NADH
3 ATP
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Acidi grassi
Lipolisi
Trigliceridi
Glicerolo
Catabolismo
Glucosio
Glicolisi
Piruvato
Ciclo di Krebs
AcetilCoA
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L'energia che si ricava dalla completa demolizione di una molecola di glucosio attraverso i tre diversi stadi della respirazione cellulare (glicolisi, ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa), è idealmente di 36 molecole di ATP.
In realtà sono 38 le molecole nette di ATP ad essere prodotte, ma 2 di esse vengono consumate per trasportare (tramite trasporto attivo) dal citoplasma alla matrice mitocondriale le 2 molecole di NADH prodotte nella glicolisi.
Glicolisi 2 ATP + 2 NADH2 Piruvato → 2 AcetilCoA2 Krebs 2 ATP + 6 NADH + 2 FADH2
Degradazione degli aminoacidi
Quando avviene la degradazione degli amminoacidi
aminoacidi inutilizzati durante la sintesi proteica dieta iperproteica durante il digiuno quando carboidrati e lipidi non sono disponibili
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Degradazione degli aminoacidiI venti aminoacidi hanno venti vie diverse di degradazione che però convergono sostanzialmente in verso la formazione di cinque prodotti principali, tutti correlati col ciclo di Krebs
Degradazione degli aminoacidi
LeucinaLisina
FenilalaninaIsoleucinaTriptofano
MetioninaTreoninaValina
Essenziali
TirosinaAlaninaArgininaAsparaginaAspartatoCisteinaGlutammatoGlutamminaGlicinaIstidinaProlinaSerina
Non essenziali
Aminoacidi chetogenici
Aminoacidi glucogenici echetogenici
Aminoacidi glucogenici
Gli amminoacidi degradati ad acetilCoA sono detti chetogeneticiGli altri sono glucogenetici e possono formare glucosio attraverso la gluconeogenesi.
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Degradazione degli aminoacidi
La prima tappa del catabolismo degli amminoacidi prevede l'allontanamento del gruppo amminico (transaminazione e deaminazione)Lo scheletro carbonioso viene così utilizzato nel ciclo di Krebs o nella gluconeogenesiIl residuo amminico entra nel ciclo dell’urea per essere escreto o viene utilizzato per la sintesi di composti azotati
GluconeogenesiProcesso metabolico mediante il quale, in caso di necessitàdovuta ad una carenza di glucosio nel flusso ematico, che permette di produrre glucosio a partire da precursori non saccaridici, quali piruvato, lattato, glicerolo e amminoacidi.
2 PIRUVATO + 2ATP+ 2NADH+ 2H+ + 6H2O
GLUCOSIO+ 2ADP+ 2Pi+ 2NAD+
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Ciclo di Cori
Ciclo dell’Alanina
Il muscolo che si contrae violentemente, agisce in condizioni di anaerobiosi, e produce non solo ammoniaca (dalla degradazione delle proteine), ma anche elevate quantità di piruvato e lattato dalla glicolisi. Questi prodotti devono passare dal muscolo al fegato: l'ammoniaca per essere convertita in urea ed essere escreta, il piruvato ed il lattato per essere riconvertiti in glucosio e ritornare al muscolo.
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Il ciclo glucosio-alanina è stimolato dalla concentrazione plasmatica di piruvato e dall'aumento dei livelli plasmatici di glucocorticoidi(cortisolo) in risposta ad un evento stressante di origine fisica (digiuno, malattia, operazione chirurgica, sforzo intenso) o psichica (ansia da prestazione ecc.).
Anabolismo
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Glicogenosintesi e GlicogenolisiEpinefrina nei muscoli glucagone del fegato stimolano l'attivazione della glicogenolisi che sarà inibita da un eccesso di ATP ed attivata da alte concentrazioni di AMP.
Affinché il glucosio possa essere utilizzato dalla glicogeno sintetasioccorre che sia attivato da un enzima detto UDP-glucosiopirofosforilasi.
Sintesi degli acidi grassiLa biosintesi degli acidi grassi avviene principalmente nel citoplasma delle cellule del fegato a partire dai gruppi acetile (acetil CoA) generati all'interno del fegato. Dato che tali gruppi possono derivare dal glucosio è possibile convertire i carboidrati in grassi.
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Sintesi Proteica
La sintesi proteica, anche detta traduzione, è il processo di creazione delle proteine che coinvolge diverse strutture genetiche e cellulari.
In pratica è la parte finale dell’insieme di processi biochimici che portano all’espressione delle informazioni contenute nel patrimonio genetico di un organismo ed è in grado di fabbricare migliaia di esemplari di ognuna delle proteine di cui necessita un essere vivente.
Sintesi Proteica
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Insulina
Azione ipoglicemizzante richiama glucosio in cellule Stimola la glicogenosintesi a livello epatico Inibisce glicogenolisi Facilita il passaggio degli aminoacidi dal sangue alle cellule Stimola la sintesi proteica e inibisce la neoglucogenesi Facilita il passaggio degli acidi grassi dal sangue alle cellule Stimola la sintesi di acidi grassi a partire da glucosio e aminoacidi Inibisce la lipolisi Facilita il passaggio di potassio all'interno delle cellule. Stimola la proliferazione cellulare. Stimola glicolisi Stimola la produzione endogena di colesterolo.
Glucagone
Il glucagone è un antagonista dell'insulina
Promuove la glicogenolisi a livello epatico (non quella muscolare) Inibisce la glicogenosintesi Stimola la gluconeogenesi. Favorisce la sintesi surrenalica di catecolamine ed aumenta la forza di contrazione del cuore (azione inotropa positiva). Stimola la mobilitazione degli a. grassi e ne favorisce l’ossidazione Inibisce la sintesi di a. grassi
Il maggior stimolo per l'azione del glucagone è dato dal digiuno e dall'attività fisica prolungata di intensità medio alta.
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Cortisolo Induce un aumento della gittata cardiaca Aumenta la glicemia,
- Incrementa la gluconeogenesi epatica - Stimola la secrezione di glucagone- Riduce l'attività dei recettori insulinici
Riduce le difese immunitarie diminuendo, di conseguenza, anche le reazioni infiammatorie (inibizione della fosfolipasi A2) Diminuisce la sintesi di collagene e della matrice ossea Favorisce il catabolismo proteico Favorisce la mobilitazione e l'utilizzo degli acidi grassi, ma in alcuni distretti stimola la lipogenesi
Un aumento del cortisolo in circolo si manifesta anche in caso di digiuno prolungato o abitudini alimentari scorrette. Saltare la prima colazione e/o mangiare molto in un unico pasto giornaliero, favorisce infatti l'ipercortisolismo
L’assunzione del cibo include quattro fasi durante le quali si attuano quattro atti fisiologici correlati all’ingestione del cibo, ricercare e mangiare, digerire, assorbire ed infine consumare le riserve.
Tali fasi sono associate ad altrettanti processi del metabolismo energetico che possono essere definite come fase cefalica, fase gastrica, fase del substrato e fase del digiuno.
Il Flusso di Energia dei Nutrienti
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Durante le quattro fasi il flusso di energia derivante dal catabolismo dei vari nutrienti viene controllato ed indirizzato dagli ormoni
insulina glucagone.
Il Flusso di Energia dei Nutrienti
Il Flusso di Energia dei Nutrienti
Pasto
Fase del Substrato
Fase delDigiuno
FaseGastrica
Fase
Cefalica
Insulina
Glucagone
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Il Flusso di Energia dei Nutrienti
Pasto ad alto carico glicemico
Pasto a basso carico glicemico
