Glicolisi - E-learning

Glicolisi

H
GLICOLISI- 1 a Reazione (fosforilazione)
Enzima: esocinasi
C=O
H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
CH2-OH
glucosio
ATP ADP
H
C=O
H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
2-
CH2-O-PO3 Glucosio-6-fosfato

GLICOLISI- 2 a Reazione (isomerizzazione)
Enzima: esosofosfato isomerasi
H
C=O
H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
2-
CH2-O-PO3 Glucosio-6-fosfato
CH2-OH
C=O
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
2-
CH2-O-PO3 fruttosio-6-fosfato

GLICOLISI- 3 a Reazione (fosforilazione)
Enzima: fosfofrutto cinasi
2-
CH2-OH CH2-O-PO3 ATP
ADP
C=O
C=O
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
2-
CH2-O-PO3 fruttosio-6-fosfato
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
2-
CH2-O-PO3 fruttosio-1,6-fosfato

GLICOLISI-
4 a Reazione (scissione aldolica del legame C-C)
Enzima: aldolasi
2-
CH2-O-PO3 C=O
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
2-
CH2-O-PO3 fruttosio-1,6-fosfato
di-idrossiacetone fosfato
CH2-OH
C=O
2-
CH2-O-PO3 +
H
C=O
H-C-OH
2-
CH2-O-PO3 Gliceraldeide 3-fosfato

GLICOLISI- 5 a Reazione (isomerizzazione)
N.B anche la molecola di di-idrossiacetone fosfato si
trasforma in gliceraldeide 3-fosfato
Enzima: triosofosfato
isomerasi
CH2-OH
C=O
2-
CH2-O-PO3 di-idrossiacetone fosfato
H
C=O
H-C-OH
2-
CH2-O-PO3 Gliceraldeide 3-fosfato

GLICOLISI- 6 a Reazione
(ossidazione e fosforilazione a livello di substrato)
Enzima: gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi
H
2 NADH + 2 H+
2 NAD O
||
2
C=O
H-C-OH
2
2 Pi
2-
C-O-PO3 H-C-OH
2-
CH2-O-PO3 Gliceraldeide 3-fosfato
2-
CH2-O-PO3 1,3-bis-fosfoglicerato

GLICOLISI- 7 a Reazione
(trasferimento del fosfato su ADP e formazione dell’ATP)
2
Enzima: 3-fosfoglicerato cinasi
O 2 ADP
||
2-
C-O-PO3 H-C-OH
2-
CH2-O-PO3 1,3-bis-fosfoglicerato
2 ATP
2 H-C-OH
COOH
2-
CH2-O-PO3 3-fosfoglicerato

GLICOLISI- 8 a Reazione
(trasferimento del fosfato dal carbonio-3 al carbonio-2)
Enzima: fosfoglicerato mutasi
2 H-C-OH
COOH
2-
CH2-O-PO3 3-fosfoglicerato
2 COOH
2-
CH2-O-PO3 CH2-OH
2-fosfoglicerato

GLICOLISI- 9 a Reazione
(eliminazione di acqua)
Enzima: enolasi
2 COOH
2-
CH2-O-PO3 CH2-OH
2-fosfoglicerato
2 H2O
2 COOH
2-
CH-O-PO3 CH2
Fosfoenol-piruvato

GLICOLISI- 10 a Reazione
(trasferimento del fosfato all’ADP e formazione di ATP)
2
Enzima: piruvato cinasi
COOH
2-
CH-O-PO3 CH2
Fosfoenol-piruvato
ADP
ATP
2 COOH
C=O
CH3
piruvato

GLICERALDEIDE 3-FOSFATO
+Pi
GLUCOSIO
ATP
ADP
GLUCOSIO 6-FOSFATO
FRUTTOSIO 6-FOSFATO
FRUTTOSIO 1,6-bis-FOSFATO
NAD
NADH
1,3-bis-FOSFOGLICERATO
3-FOSFOGLICERATO
2-FOSFOGLICERATO
FOSFOENOLPIRUVATO
PIRUVATO
ADP
ATP
ADP
ATP
ATP
ADP
DIIDROSSIACETONE FOSFATO
GLICERALDEIDE 3-FOSFATO
+Pi
PIRUVATO
ADP
ATP
ADP
ATP
NAD
NADH
1,3-bis-FOSFOGLICERATO
3-FOSFOGLICERATO
2-FOSFOGLICERATO
FOSFOENOLPIRUVATO
Resa
ATP
-1
-1
+2
+2

GLICOLISI ANAEROBIA
Il muscolo di piccoli animali produce ATP mediante vie
aerobie (fosforilazione ossidativa), anche in condizioni di
attività prolungata.
Gli animali di grandi dimensioni (tra questi l’uomo) hanno
un sistema circolatorio che non è in grado di sostenere un
rifornimento di ossigeno adeguato alle necessità energetiche
del muscolo, quando l’attività contrattile è intensa e protratta
nel tempo.
In tali situazioni il muscolo ricorre alla glicolisi anaerobia
(fermentazione lattica), consumando anche le sue riserve di
glicogeno
Gli eritrociti ricorrono alla fermentazione lattica come unica
via per ricavare ATP dai carboidrati, poiché non contengono
mitocondri
Le cellule di tumori solidi captano il glucosio dal sangue e lo
degradano medante la glicolisi anaerobia con una velocità 10
volte maggiore delle cellule non cancerose (effetto Warburg)

Le fermentazioni di particolari ceppi
microbici generano altri prodotti di
notevole interesse economico
Etanolo
Isopropanolo
Butanolo
Acetone
Metanolo
Acido formico
Acido acetico
Acido propionico
Acido butirrico
Acido succinico

MUSCOLO
CICLO DI CORI
glucosio
SANGUE
glucosio
lattato lattato
FEGATO

LOCALIZZAZIONE DELLA GLICOLISI
Nel citoplasma di tutti i tipi di cellule.
FUNZIONI DELLA GLICOLISI
Aerobia: serve a convertire il glucosio in piruvato ed
ATP. Il piruvato viene successivamente bruciato
(ossidato a CO 2 ed H 2 O) per produrre energia (vedi ciclo
di Krebs) oppure convertito in grassi (vedi biosintesi
degli acidi grassi).
Anaerobia: serve a produrre ATP nel muscolo (e negli
eritrociti). In questa via il piruvato viene convertito in
lattato allo scopo di riossidare il NADH a NAD, che viene
riciclato.

CONNESSIONI DELLA GLICOLISI CON ALTRE VIE METABOLICHE
Glucosio 6-fosfato glicogeno (biosintesi del glicogeno)
Glucosio 6-fosfato pentosi (via dei pentoso fosfati)
Piruvato acetil-CoA (irreversibile) (ciclo di Krebs)
Piruvato acetil-CoA (irreversibile) (biosintesi degli acidi grassi)
Piruvato acetil-CoA (irreversibile) (biosintesi del colesterolo)

Metaboliti: Azione
REGOLAZIONI DELLA GLICOLISI
ATP, citrato inibiscono (indicano alta energia disponibile
nella cellula)
AMP attiva (indica scarsa energia disponibile nella cellula)
Fruttosio 2,6-bis-P attiva (solo nel fegato; attiva la fosfofrutticinasi-I)
Ormoni:
Insulina attiva
Glucagone inibisce nel fegato
Adenalina attiva nel muscolo, ma inibisce nel fegato

La fosfofruttocinasi-1
fosfofruttocinasi 1 è un enzima allosterico ed il
principale sito di regolazione da metaboliti della glicolisi
F-1,6-BP
ADP
ADP
ADP
ADP
F-1,6-BP
Fosfofruttocinasi-1 (dimero, ma nativa è tetramero)

La fosfofruttocinasi-1
fosfofruttocinasi 1 è un enzima allosterico ed il
principale sito di regolazione da metaboliti della glicolisi
Inibitori allosterici
attivatori allosterici

Altri siti di regolazione della glicolisi
L’esocinasi esocinasi è inibita reversibilmente dal glucosio
6-fosfato, fosfato, un prodotto della reazione
L’esocinasi esocinasi fosforila il glucosio in tutti i tessuti
extraepatici
Negli epatociti il glucosio viene fosforilato da un
isoenzima dell’esocinasi
dell esocinasi, , la glucocinasi
Gli isoenzimi sono costituiti da proteine
differenti che, tuttavia, catalizzano la stessa
reazione

Altri siti di regolazione della glicolisi
L’esocinasi esocinasi ha una K m = 0.1 mM
La glucocinasi ha una K m = 10 mM
La glicemia normale (concentrazione ( concentrazione di glucosio nel
sangue) sangue)
è 4 – 5 mM
Anche la concentrazione di glucosio negli epatociti è
4 - 5 mM, in equilibrio col sangue
L’esocinasi esocinasi è sempre saturata: saturata:
la sua funzione è la
“cattura cattura” del glucosio dal sangue
Il fegato produce glucosio e lo esporta per altri
organi. Il fegato “cattura cattura” glucosio solo dopo i pasti,
quando la glicemia aumenta
La glucocinasi è regolata dalla concentrazione di
glucosio, glucosio,
in accordo col fatto che non è mai saturata.

Altri siti di regolazione della glicolisi
La La piruvato cinasi viene inibita
allostericamente dall’ATP, dall ATP, che diminuisce
l’affinit affinità per il suo substrato
Anche Anche altri metaboliti (acetil acetil-CoA CoA etc.) il
cui accumulo nella cellula indica
“ricchezza ricchezza energetica” energetica inibiscono
allostericamente la piruvato cinasi

CICLI FUTILI