Utilizzo del glucosio: laUtilizzo del glucosio: la glicolisiglicolisiGLUCOSIOGLUCOSIO

OSSIDAZIONE Fermentazione

ACETATO

CICLO DI KREBS EOSSIDAZIONIMITOCONDRIALI

Sistema lento, irreversibile, Richiede la presenza diossigeno. Produce molta energia

ANIDRIDE CARBONICA ED ACQUA

GLICOLISISistema rapido, reversibile, avviene anche in assenza diossigeno. Produce poca energia

PIRUVATO LATTATO

Utilizzo Utilizzo del del

glucosio: glucosio: lala glicolisiglicolisi

LaLaglicolisiglicolisi

Glucosio + 2 NAD+ + 2 ADP + 2Pi2 Piruvato + 2 NADH + 2 ATP + + 2 H+ +2 H2O

LaLa glicolisiglicolisi::11aa fasefase

Vengono consumate due molecole di ATP/molecola di glucosio

LaLa glicolisiglicolisi: 2: 2aa fasefase

LaLa glicolisiglicolisi: 3: 3aa fasefase

Il recupero di NADIl recupero di NAD++ (anaerobiosi)(anaerobiosi)

Resa energetica della Resa energetica della glicolisi glicolisi anaerobiaanaerobia

Fosfoenolpiruvato piruvato (+1 ATP x2)

Fruttosio-6-P fruttosio 1,6 P

1,3 bis-fosfogliceratofosfoglicerato (+1 ATP x2)

Glucosio glucosio-6-P

Produzione di ATPConsumo di ATP

Resa netta: 2 ATP (+ 2 NADH)

GLICOLISI AEROBIA ATP/MOLI di D-GLUCOSIO1. Fosforilazione del D-glucosio -12. Fosforilazione del D-fruttosio 6-P -13. 1,3-diP-glicerato 3-P-glicerato * 2 +24. Fosfoenolpiruvato piruvato * 2 +25. NADH + H+ FADH2 * 2 +4

ovveroNADH + H+ NAD+ * 2 +6

Totale +6 o +8

GLUCOSIO 2 PIRUVATO ∆G = -502 KJ/moleADP + Pi ATP ∆G = 51,6 KJ/mole

RESA ENERGETICA : 1) Glicolisi anaerobia 2x51,6 = 103,2 kj/mole2) Glicolisi aerobia 8x51,6 = 412,8 kj/mole

Sequenza di reazioni Molecole di ATP /molecola di glucosio

Glicolisi: da glucosio a piruvato (nel citosol)Fosforilazione del glucosio -1Fosforílazione del fruttoso 6-fosfato -1Defosforilazione di 2 molecole di 1,3-BPG + 2Defosforilazione di 2 molecole di fosfoenolpiruvato + 2

2 NADH si formano nell'ossidazione di 2 molecole di gliceraldeide 3-fosfato

Conversione del piruvato in acetil CoA (nei mitocondrí)Si formano 2 NADH

Ciclo dell'acido citrico (nei mitocondrí)Si formano 2 molecole di GTP da due molecole di succinil-CoASi formano 6 NADH nell'ossidazione di 2 molecole di isocitrato, a-chetoglutarato e malatoSi formano 2 FADH2 nell'ossidazione di 2 molecole di succinato

Fosforilazione ossidativa (nei mitocondri)2 NADH formati nella glicolisi; ognuno rende 2ATP

(assumendo che operi il sistema navetta dei glicerolo fosfato) + 4//62 NADH formati nella decarbossilazione ossidativa del piruvato;

ognuno rende 3ATP +62 FADH2 formati nel ciclo dell'acido citrico;

ognuno rende 2 ATP +46 NADH formati nel ciclo dell'acido citrico;

ognuno rende 3 ATP +18

RESA COMPLESSIVA 36 // 38

GLUCOSIO 2 Acetil-CoA 4 CO2

Energia totale glucosio = 2840 KJ/mole

ADP + Pi ATP ∆G = 51,6 KJ/mole

RESA ENERGETICA Glicolisi + Krebs

36/38 x 51,6 = 1857.6/1960.8 kj/mole (Rendimento = 70%)

La La gluconeogenesigluconeogenesi

• Indica i meccanismi e le vie responsabili della conversione di composti non glucidici in glucosio o glicogeno.

• Principali substrati: aminoacidi glucogenetici, lattato, glicerolo,propionato.

• Fegato e rene

• Non è la glicolisi percorsa in senso inverso

• Importante per il mantenimento della glicemia

Variazioni di energia libera delle reazioni dellaglicolisi (calcolate da stime di concentrazioni di substrati)

0.8FOSFOGLICERATO MUTASI-3.3ENOLASI-16.7PIRUVATO CHINASI

-1.8FOSFOGLICERATO CHINASI-1.7GLICERALDEIDE-3P DEIDROGENASI+2.5TRIOSO FOSFATO ISOMERASI-1.3ALDOLASI-22.2FOSFOFRUTTOCHINASI-2.5FOSFOGLUCOISOMERASI-33.5ESOCHINASI

∆G (kJmol-1)ENZIMA

Glicolisi Glicolisi ee

GluconeogenesiGluconeogenesi

Reazioni irreversibilidella glicolisi

La La gluconeogenesigluconeogenesi

Enzimi necessari per la gluconeogenesi:

• Fosfoenolpiruvato carbossichinasi(ossalacetato fosfoenolpiruvato)

• Fruttosio 1,6 bifosfatasi(fruttosio 1,6P fruttosio 6P)

• Glucosio 6 fosfatasi(glucosio 6P glucosio)

• Piruvato carbossilasi(piruvato ossalacetato)

Regolazione di Regolazione di GlicolisiGlicolisi e e GluconeogenesiGluconeogenesi

• Regolate reciprocamente in modo opposto

• Diversa disponibilità di substrati modifiche secrezioneOrmonale cambiamento attività enzimatica tramite:1) Regolazione allosterica2) Modificazioni covalenti (fosforilazione)3) Sintesi/degradazione

• Enzimi chiave glicolisi

F-2,6-BP

Regolazione diRegolazione di GlicolisiGlicolisi e e GluconeogenesiGluconeogenesiFRUTTOSIO-6-P FRUTTOSIO-1,6-Pregolazione allosterica

inibitori in rosso, attivatori in nero

RegolazioneRegolazione allosterica allosterica della della FosfofruttochinasiFosfofruttochinasi

V (PFK-1)

[F-6-P]

Alta [ATP]

Bassa [ATP]

Fruttosio 2,6 biP e PFKFruttosio 2,6 biP e PFK--22• Fruttosio-2,6-P è un potente attivatore di PFK-1 (glicolisi)e inibitore della Frt-1,6-biFosfatasi (gluconeogenesi) !!

• Frt-6-P Frt-2,6-P mediata da PFK-2 • PFK-2 contiene sia attività chinasica (fosforilazione) sia attività fosfatasica (defosforilazione)

Frt-6-P Frt-2,6-P

PFK-2 defosforilato

PFK-2 fosforilato• La fosforilazione di PFK-2 e stimolata dal glucagone (via cAMP)

Regolazione diRegolazione di GlicolisiGlicolisi e e GluconeogenesiGluconeogenesiFosfoenolpiruvato Piruvatoregolazione allosterica

inibitori in rosso, attivatori in nero

Regolazione diRegolazione di GlicolisiGlicolisi e e GluconeogenesiGluconeogenesi

Fosfoenolpiruvato Piruvato regolazione tramite fosforilazione (tipico dellaIsoforma L del fegato; M nel cervello)

PIRUVATO CHINASI FOSFORILATA

PIRUVATO CHINASI DEFOSFORILATA

H2O

Pi

ADP

ATP

Fosfoenolpiruvato Piruvato

GLICEMIA BASSA GLUCAGONE [cAMP]

Regolazione diRegolazione di GlicolisiGlicolisi e e GluconeogenesiGluconeogenesi

GLUCOSIO GLUCOSIO-6-P

ESOCHINASI è inibita da elevata [GLUCOSIO-6-P]

GLUCOCHINASI NEL FEGATO

GLUCOSIO-6-FOSFATASI : solo nel fegato (e rene)

Regolazione diRegolazione di GlicolisiGlicolisi e e GluconeogenesiGluconeogenesi

Regolazione diRegolazione di GlicolisiGlicolisi e e GluconeogenesiGluconeogenesi

Regolazione diRegolazione di GlicolisiGlicolisi e e GluconeogenesiGluconeogenesiREGOLAZIONE GENICA