Utilizzo del glucosio: la
Utilizzo del glucosio: la
glicolisi
glicolisi
GLUCOSIO GLUCOSIO OSSIDAZIONE Fermentazione ACETATO CICLO DI KREBS E OSSIDAZIONI MITOCONDRIALI
Sistema lento, irreversibile, Richiede la presenza di
ossigeno. Produce molta energia
ANIDRIDE CARBONICA ED ACQUA
GLICOLISI
Sistema rapido, reversibile, avviene anche in assenza di
ossigeno. Produce poca energia
Utilizzo
Utilizzo
del
del
glucosio:
glucosio:
la
la
glicolisi
glicolisi
La
La
glicolisi
glicolisi
Glucosio + 2 NAD
++ 2 ADP + 2Pi Æ
Æ2 Piruvato + 2 NADH + 2 ATP +
+ 2 H
++2 H
2O
La
La
glicolisi
glicolisi
:
:
1
1
aafase
fase
Vengono consumate due molecole di ATP/molecola di glucosioLa
La
Il recupero di NAD
Resa energetica della
Resa energetica della
glicolisi
glicolisi
anaerobia
anaerobia
Fosfoenolpiruvato Æ piruvato (+1 ATP x2) Fruttosio-6-P Æ fruttosio 1,6 P 1,3 bis-fosfoglicerato Æ fosfoglicerato (+1 ATP x2) Glucosio Æ glucosio-6-P
Produzione di ATP
Consumo di ATP
GLICOLISI AEROBIA ATP/MOLI di D-GLUCOSIO 1. Fosforilazione del D-glucosio -1
2. Fosforilazione del D-fruttosio 6-P -1
3. 1,3-diP-glicerato 3-P-glicerato * 2 +2 4. Fosfoenolpiruvato piruvato * 2 +2 5. NADH + H+ FADH2 * 2 +4 ovvero NADH + H+ NAD+ * 2 +6 Totale +6 o +8 GLUCOSIO 2 PIRUVATO ∆G = -502 KJ/mole ADP + Pi ATP ∆G = 51,6 KJ/mole
RESA ENERGETICA : 1) Glicolisi anaerobia 2x51,6 = 103,2 kj/mole
Sequenza di reazioni Molecole di ATP / molecola di glucosio Glicolisi: da glucosio a piruvato (nel citosol)
Fosforilazione del glucosio -1 Fosforílazione del fruttoso 6-fosfato -1 Defosforilazione di 2 molecole di 1,3-BPG + 2 Defosforilazione 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-CoA
Si formano 6 NADH nell'ossidazione di 2 molecole di isocitrato, a-chetoglutarato e malato Si 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//6 2 NADH formati nella decarbossilazione ossidativa del piruvato;
ognuno rende 3ATP +6
2 FADH2 formati nel ciclo dell'acido citrico;
ognuno rende 2 ATP +4
6 NADH formati nel ciclo dell'acido citrico;
ognuno rende 3 ATP +18
GLUCOSIO Æ2 Acetil-CoA Æ 4 CO2
Energia totale glucosio = 2840 KJ/mole ADP + Pi ÆATP ∆G = 51,6 KJ/mole
RESA ENERGETICA Glicolisi + Krebs
36/38 x 51,6 = 1857.6/1960.8 kj/mole
(Rendimento = 70%)
La
La
gluconeogenesi
gluconeogenesi
• 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
Variazioni di energia libera delle reazioni della
glicolisi
(calcolate da stime di concentrazioni di substrati)0.8 FOSFOGLICERATO MUTASI -3.3 ENOLASI -16.7 PIRUVATO CHINASI -1.8 FOSFOGLICERATO CHINASI -1.7 GLICERALDEIDE-3P DEIDROGENASI +2.5
TRIOSO FOSFATO ISOMERASI
-1.3 ALDOLASI -22.2 FOSFOFRUTTOCHINASI -2.5 FOSFOGLUCOISOMERASI -33.5 ESOCHINASI ∆G (kJmol-1) ENZIMA
Glicolisi
Glicolisi
e
e
Gluconeogenesi
Gluconeogenesi
Reazioni irreversibili della glicolisiLa
La
gluconeogenesi
gluconeogenesi
Enzimi necessari per la gluconeogenesi:
• Fosfoenolpiruvato carbossichinasi (ossalacetatoÆ fosfoenolpiruvato) • Fruttosio 1,6 bifosfatasi (fruttosio 1,6P Æ fruttosio 6P) • Glucosio 6 fosfatasi (glucosio 6P Æ glucosio) • Piruvato carbossilasi (piruvato Æ ossalacetato)
Regolazione di
Regolazione di
Glicolisi
Glicolisi
e
e
Gluconeogenesi
Gluconeogenesi
• Regolate reciprocamente in modo opposto
• Diversa disponibilità di substrati Æ modifiche secrezione
Ormonale Æ cambiamento attività enzimatica tramite: 1) Regolazione allosterica
2) Modificazioni covalenti (fosforilazione) 3) Sintesi/degradazione
F-2,6-BP
Regolazione di
Regolazione di
Glicolisi
Glicolisi
e
e
Gluconeogenesi
Gluconeogenesi
FRUTTOSIO-6-P ÅÆ FRUTTOSIO-1,6-P
regolazione allosterica
Regolazione
Regolazione
allosterica
allosterica
della
della
Fosfofruttochinasi
Fosfofruttochinasi
V (PFK-1) [F-6-P] Alta [ATP] Bassa [ATP]Fruttosio 2,6 biP e PFK
Fruttosio 2,6 biP e PFK
-
-
2
2
• Fruttosio-2,6-P è un potente attivatore di PFK-1 (glicolisi)
e inibitore della Frt-1,6-biFosfatasi (gluconeogenesi) !!
• Frt-6-P Å Æ 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
Regolazione di
Regolazione di
Glicolisi
Glicolisi
e
e
Gluconeogenesi
Gluconeogenesi
Fosfoenolpiruvato Å Æ Piruvato
regolazione allosterica
Regolazione di
Regolazione di
Glicolisi
Glicolisi
e
e
Gluconeogenesi
Gluconeogenesi
Fosfoenolpiruvato Å Æ Piruvato
regolazione tramite fosforilazione (tipico della
Isoforma L del fegato; M nel cervello)
PIRUVATO CHINASI FOSFORILATA
PIRUVATO CHINASI DEFOSFORILATA H2O Pi ADP ATP
Fosfoenolpiruvato Æ Piruvato
GLICEMIA BASSA Æ Æ GLUCAGONE Æ [cAMP]Regolazione di
Regolazione di
Glicolisi
Glicolisi
e
e
Gluconeogenesi
Gluconeogenesi
GLUCOSIO ÅÆ GLUCOSIO-6-P
ESOCHINASI è inibita da elevata [GLUCOSIO-6-P] GLUCOCHINASI NEL FEGATO
