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lezione 13 biochimica - Omero

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Il trasporto del glucosio

Il glucosio non

nelle cellule

può diffondere direttamente

Esso entra nelle cellule mediante due

meccanismi di trasporto:

a) diffusione facilitata Na + indipendente

b) co-trasporto Na + -monosaccaride







Diffusione facilitata Na +

indipendente

Avviene secondo il gradiente di concentrazione, per

cui non richiede energia!

E’ un processo mediato da una famiglia di proteine

comprendente almeno 14 trasportatori (GLUT-

1…..GLUT-14)

L’espressione è tessuto specifica (Glut-1 G. Rossi ed

encefalo, Glut-2 fegato, rene...)

Questi trasportatori si trovano nella membrana

cellulare

Il glucosio extracellulare si lega al trasportatore,

esso modifica la propria conformazione e così

trasporta il glucosio attraverso la membrana







Co-trasporto Na + monosaccaride

Richiede energia !

Trasporta il glucosio contro

concentrazione

E’

il suo

mediato da un trasportatore

gradiente di

Il trasporto del glucosio è accoppiato al

gradiente di concentrazione del Na+

(contemporaneamente trasportato dentro la

cellula)

Questo trasporto avviene nelle cellule epiteliali

dell’intestino, dei tubuli renali e del plesso

corioideo







Le reazioni della glicolisi (2)

(1) Fosforilazione del glucosio

Intrappola lo zucchero nel citosol (gli

zuccheri fosforilati non attraversano le

membrane cellulari)

è irreversibile

è catalizzata dall’enzima esochinasi (uno dei 3

enzimi regolatori della glicolisi, insieme a

fosfofruttochinasi e piruvato chinasi)

Nel fegato e nel pancreas è catalizzata dalla

glucochinasi







L’

esochinasi

L’esochinasi catalizza la fosforilazione del glucosio

nella maggior parte dei tessuti

Ha un’ampia specificità per il substrato (fosforila

anche altri esosi)

è inibita dal prodotto della reazione (glucosio 6fosfato)

ha una Km alta)

bassa

per il glucosio (e quindi un’affinità

ha una Vmax bassa, per cui non possono essere

fosforilati più zuccheri di quanti la cellula non ne

possa utilizzare.





La glucochinasi

E’ il principale enzima responsabile della fosforilazione

del glucosio nel fegato e nelle cellule delle isole

pancreatiche.

Nel fegato facilita la fosforilazione del glucosio

durante l’iperglicemia.

Differisce dalla esochinasi perché:

1) ha una Km >> esochinasi (cioè richiede una

[ glucosio] più elevata per raggiungere 1/2 Vmax) perciò

funziona soltanto quando la [glucosio] negli epatociti è

alta (p.es. dopo un pasto ricco di carboidrati)

2) ha una Vmax elevata (permette al fegato di eliminare

con efficienza dal sangue portale il glucosio, anche dopo

un pasto ricco di carboidrati, minimizzando

l’iperglicemia durante il periodo dell’assorbimento)


REGOLAZIONE DELLA GLUCOCHINASI


INSULINA

Negli epatociti,

l’attività

della glucochinasi.

FRUTTOSIO 6-FOSFATO e GLUCOSIO

Nel nucleo c’è una proteina regolatrice della

glucochinasi:

1) in presenza di fruttosio 6-fosfato (che si trova in

equilibrio con il glucosio 6-fosfato), l’enzima si

trasferisce nel nucleo, si lega alla proteina regolatrice e

diventa inattivo.

2) un di glucosio attiva l’enzima poiché provoca il

distacco della glucochinasi dalla proteina regolatrice.

L’enzima migra nel citosol e fosforila il glucosio a

glucosio 6-fosfato









(2) L’isomerizzazione del glucosio 6-fosfato in

fruttosio 6-fosfato

E’

E’

catalizzata dalla fosfoglucosio-isomerasi

reversibile

(3) Fosforilazione del fruttosio 6-fosfato a

fruttosio 1,6 bisfosfato

è irreversibile

è catalizzata dalla fosfofruttochinasi-1 (PFK-1)

E’ il punto di controllo più importante della glicolisi ed è

la tappa che limita la velocità della via

La PFK-1 è inibita da: ATP, citrato

La PFK-1 è attivata da: AMP, fruttosio 2,6bisfosfato.






Regolazione della

fosfofruttochinasi-1 (PFK-1)

La PFK-1 è

INIBITA

in modo allosterico da:

[ATP] (indicano abbondanza di composti

ad alta energia)


[citrato]

La PFK-1 è ATTIVATA in modo allosterico

da:

[AMP] (indicano un impoverimento della

riserva energetica della cellula)

fruttosio 2,6-bisfosfato







Il più potente ATTIVATORE della PFK-1

èil fruttosio 2,6-bisfosfato

esso è

sintetizzato in tutti i tessuti

la sua sintesi è

glucagone

(+)

dall’insulina e (-)

funge da segnale intracellulare,

indicando un’abbondanza di glucosio

dal

La sua azione contemporanea sulla

glicolisi [(+) fosfofruttochinasi-1] e sulla

gluconeogenesi [(-) fruttosio 1,6

bisfosfatasi] fa sì che le due vie non

siano attive nello stesso momento,

evitando un ciclo futile.




Durante lo stato alimentato nel fegato

[fruttosio 2,6 bisfosfato] con della

glicolisi.

Durante il digiuno

nel fegato si ha una

[fruttosio 2,6 bisfosfato ] con

conseguente della gluconeogenesi.




Regolazione della piruvato chinasi

(a livello epatico)

Nel fegato, la piruvato chinasi è

attivata

da un

[fruttosio 1,6-bisfosfato] (il prodotto della

reazione della fosfofruttochinasi-1)

Questa regolazione collega l’attività delle due

chinasi:

attività fosfofruttochinasi (PFK-1)


[fruttosio 1,6-bisfosfato]


(+) piruvato chinasi




La fosforilazione della piruvato chinasi (ad opera di

una proteina chinasi cAMP dipendente) determina la

sua inattivazione

1) Quando la [glucosio] è

bassa:

[glucagone] [cAMP] intracellulare

fosforilazione della piruvato chinasi (-) piruvato

chinasi

2) Il fosfoenolpiruvato (PEP) non può continuare la via

glicolitica e sarà utilizzato nella via gluconeogenica

La defosforilazione della piruvato chinasi (ad opera

di una fosfatasi) riattiva l’enzima







REGOLAZIONE DELLA GLICOLISI

La regolazione della glicolisi è affidata a tre passaggi di

importanza strategica:

1) fosforilazione del glucosio (esochinasi e glucochinasi);

2) la formazione di fruttosio 1,6-bisfosfato (PFK-1);

3) la formazione di piruvato (piruvato chinasi).

Nei tessuti, la glicolisi è un processo molto inibito cioè

funziona ad una velocità molto bassa rispetto alla Vmax .

In tal modo le cellule possono modulare velocemente

questo processo, senza ricorrere alla produzione di

nuove proteine ed enzimi.

La regolazione della glicolisi è affidata ad enzimi

regolatori che, in condizioni basali, sono molto inibiti.

Il controllo di questi enzimi avviene ad opera di

effettori allosterici (piccole molecole che si legano ad

un sito diverso dal sito attivo) o per mezzo di

modificazioni covalenti (fosforilazione di una proteina).





REGOLAZIONE ORMONALE

DELLA GLICOLISI

La sintesi dei 3 enzimi chiave della glicolisi

(glucochinasi, fosfofruttochinasi e piruvato

chinasi) è:

dall’ insulina

dal glucagone

Un pasto ricco di carboidrati o la

somministrazione di insulina la sintesi dei

3 enzimi (è favorita la conversione del

glucosio in piruvato)

Nel digiuno e nel diabete, la [glucagone] è

e la sintesi dei 3 enzimi è


Champe et al., Le basi della biochimica, Ed. Zanichelli


Destini alternativi del piruvato

1) Decarbossilazione ossidativa

• via importante nei tessuti con elevata capacità

ossidativa (cuore)

• catalizzata dalla piruvato deidrogenasi

• converte irreversibilmente il piruvato in acetil CoA

(utilizzato nel Ciclo di Krebs o per la sintesi degli

acidi grassi)

2) Carbossilazione ad ossalacetato

• catalizzata dalla piruvato carbossilasi

• rigenera gli intermedi del ciclo di Krebs e fornisce

substrati alla gluconeogenesi

3) Riduzione del piruvato ad etanolo (F. alcolica)

• avviene nei lieviti e in alcuni batteri

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