I principali nutrienti metabolici sono il glucosio e

• I principali nutrienti metabolici sono il glucosio e gli acidi grassi. In circostanze normali il glucosio è l’unico nutriente che possa essere utilizzato dal cervello. E’ anche utilizzato preferenzialmente dal muscolo durante le fasi iniziali dell’attività fisica. • La quantità di glu presente nei liquidi extracellulari è di circa 20 g, 80 kcal. • I carboidrati sono immagazzinati sotto forma di glicogeno. Circa 75 g presenti nel fegato e 400 g nel muscolo(circa 1900 kcal complessivamente). Il glicogeno epatico può essere la principale fonte di glucosio per non più di 16 ore. • Gli esteri del glicerolo e gli acidi grassi a catena lunga sono i composti ideali per immagazzinare i nutrienti. L’apporto calorico dei grassi è 9 kcal/g. L’organismo possiede una capacità pressochè illimitata di accumulare grassi. Un uomo di 70 kg ha circa 15 kg di grasso(trigliceridi) circa 130000 kcal. • Gli aminoacidi possono essere utilizzati come combustibile metabolico durante il digiuno o in seguito a malattie o traumi. D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S. p. A. Copyright © 2006

• A digiuno l’utilizzo di glucosio in un individuo di 70 kg è approssimativamente di 2 mg/kg/min (200 gr nelle 24 h). La concentrazione plasmatica di glucosio riflette l’equilibrio tra l’assorbimento dal tratto gastrointestinale, l’utilizzo a livello dei tessuti (glicolisi, via dei fosfopentosi, ciclo degli acidi tricarbossilici, sintesi di glicogeno) e la produzione endogena (glicogenolisi e gluconeogenesi). • L’insulina è uno dei principali ormoni responsabili del controllo dei livelli plasmatici di glucosio. E’ un ormone anabolico che diminuisce la concentrazione plasmatica di glucosio promuovendone l’entrata nei tessuti, il metabolismo intracellulare del glucosio e la sintesi di glicogeno. • Il glucagone (insieme a molti altri ormoni catabolici: catecolamine, cortisolo e ormoni della crescita) contrastano l’azione dell’insulina stimolando sia il rilascio di glucosio dalle riserve che la sua sintesi de novo. D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S. p. A. Copyright © 2006

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I TRE STADI DEL CATABOLISMO D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI

LE REAZIONI DELLA GLICOLISI La conversione del glucisio in piruvato avviene in due stadi. Le prime cinque reazioni della glicolisi corrispondono a una fase di investimento energetico. Le reazioni successive della glicolisi costituiscono una fase di generazione dell’energia, si formano al netto due molecole di ATP mediante la fosforilazione a livello del substrato, si formano anche due molecole di NADH mentre se il prodotto finale è il lattato il NADH viene convertito in NAD+ D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S. p. A. Copyright © 2006

Le due fasi della glicolisi aerobia D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI

La fosforilazione del glucosio catalizzata dall’esochinasi. L’esochinasi è una transferasi che catalizza la fosforilazione di esosi come il glucosio e il fruttosio, è una reazione di attivazione mediante fosforilazione. Il gruppo fosforico terminale viene trasferito ad un accettore nucleofilo. L’ esochinasi è presente in tutte le cellule di tutti gli organismi. Gli epatociti contengono una forma di esochinasi chiamata esochinasi IV o glucochinasi, che differisce dalle altre forme di esochinasi per le proprietà cinetiche e regolatorie. (isoenzimi)La glucochinasi ha una Km per il glucosio molto maggiore della esochinasi e Vmax molto alta D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S. p. A. Copyright © 2006

Isomerizzazione del glucosio 6 -fosfato a fruttosio 6 -fosfato La reazione è rapidamente reversibile e non è la tappa limitante la velocità della glicolisi, né una reazione soggetta a regolazione D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S. p. A. Copyright © 2006

La conversione del fruttosio 6 -fosfato in triosi fosfati. La reazione irreversibile di fosforilazione catalizzata dalla fosfofruttochinasi 1è il punto di controllo più importante della glicolisi, nonchè la tappa che regola la velocità della glicolisi. L’aldolasi A scinde il fruttosio 1, 6 bifosfato in due triosi. Il trioso fosfato isomerasi catalizza l’interconversione del diidrossacetone fosfato in gliceraldeide 3 -fosfato per essere ulteriormente metabolizzato nella via glicolitica. 1 D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S. p. A. Copyright © 2006

La fase di recupero dell’energia: La conversione della gliceraldeide 3 -fosfato in piruvato. Sintesi dell’ 1 -3 bifosfoglicerato. L’ossidazione del gruppo aldeidico della gliceraldeide 3 -fosfato in un gruppo carbossilico è accoppiata all’unione di un P, al gruppo carbossilico appena generato. Sintesi del 3 -fosfoglicerato. E’ un esempio di fosforilazione a livello del substrato come la reazione che produce ATP e acido piruvico. D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S. p. A. Copyright © 2006

La fase di recupero dell’energia: Conversione della gliceraldeide 3 -fosfato in 1 -3 bifosfoglicerato. L’ossidazione del gruppo aldeidico della gliceraldeide 3 -fosfato in un gruppo carbossilico è accoppiata all’unione di un Pi, al gruppo carbossilico appena generato. La presenza di tale fosfato ad alta energia permetterà la sintesi dell’ATP nella reazione successiva. Sintesi del 3 -fosfoglicerato. E’ un esempio di fosforilazione a livello del substrato. D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S. p. A. Copyright © 2006

La fase di recupero dell’energia Lo spostamento del gruppo fosfato dal carbonio 3 al carbonio 2 del fosfoglicerato ad opera della fosfoglicerato mutasi è liberamente reversibile. La deidratazione del 2 -fosfoglicerato da parte dell’enolasi ridistribuisce l’energia all’interno della molecola di 2 fosfoglicerato determinando la formazione del fosfoenolpiruvato(PEP) il quale contiene un fosfato enolico ad alta energia. La conversione del PEP in piruvato è catalizzata dalla piruvato chinasi ed è un altro esempio di fosforilazione a livello del substrato. D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S. p. A. Copyright © 2006

Ingresso del glicogeno, dell’amido, dei disaccaridi e degli esosi nella fase preparatoria della glicolisi D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S. p. A. Copyright © 2006

La produzione di P ad alta energia è utilizzato per sintetizzare ATP(è accoppiata direttamente all’ ossidazione di un substrato). Fosforilazione a livello del substrato. D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S. p. A. Copyright © 2006

Sintesi della glicolisi anaerobica D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA

Confronto tra le reazioni della via glicolitica e della via gluconeogenetica. Le reazioni della glicolisi sono illustrate in rosso, quelle della via gluconeogenetica in blu. Sono mostrati anche i principali siti di regolazione della gluconeogenesi. D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S. p. A. Copyright © 2006

L’effetto dell’insulina e del glucagone sulla sintesi degli enzimi chiave della glicolisi epatica. D. L. Nelson, M. M. Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER 4/E, Zanichelli Editore S. p. A. Copyright © 2006