GLICOLISI ANAEROBIA Luogo: Citosol Substrato iniziale: D-glucosio Prodotti finali: 2 molecole di D-Piruvato 2 NADH + 2H+ Bilancio energetico: + 4ATP prodotte – 2ATP consumate Note particolari: non ha bisogno di O2

1 - Fosforilazione del glucosio Glucosio - 6 fosfato ATP Scambio con H ADP Gruppo trasferito Gruppo Fosfato Enzima catalizzatore Glucosio esochinasi =

2 - isomerizzazione del glucosio GLUCOSIO 6-P FRUTTOSIO 6-P spostamento di atomi di H Enzima catalizzatore Glucosio 6-P isomerasi

3 – Fosforilazione del fruttosio 6-P Fruttosio 6-P esochinasi Scambio con H FRUTTOSIO 1,6 - difosfato Enzima catalizzatore Fruttosio 6-P esochinasi

Fruttosio 1,6-dP aldolasi 4 – Lisi del fruttosio Diidrossi acetone fosfato FRUTTOSIO 1,6 - difosfato rottura legame C-C con spostamento di H 3 fosfo-gliceraldeide (3-PGAL) Enzima catalizzatore Fruttosio 1,6-dP aldolasi

5 – Isomerizzazione del diidrossiacetone Diidrossi acetone fosfato spostamento di H 3 fosfo-gliceraldeide (3-PGAL) 3 fosfo-gliceraldeide (3-PGAL) Enzima catalizzatore Diidrossiacetone isomerasi

6 – Fosforilazione e deidrogenazione della 3-PGAL NAD+ NADH + H+ HO-Pi 3-PGAL Acido 1,3 difosfoglicerico o1,3 difosfoglicerato (1,3 dPGA) Enzima catalizzatore 1,3 –diPGAL deidrogenasi NAD+ HO-Pi = Fosfato inorganico (da fosfato di calcio, magnesio ecc.) = Accettore di H+ ed elettroni

7 – Defosforilazione del 1,3 dPGA ADP ATP Scambio H con gruppo fosfato P Cambio posizione 2 H con P 1,3 dPGA Acido 3 fosfoglicerico o 3 fosfoglicerato (3-PGA) 2-PGA Enzima catalizzatore 1,3 dPGA defosforilasi Enzima catalizzatore 3 dPGA mutasi

8 – Deidratazione del 2-PGA Acido fosfoenolpiruvico o H2O Acido fosfoenolpiruvico o fosfoenolpiruvato Enzima catalizzatore 2-PGA enolasi

9 – Defosforilazione del fosfoenolpiruvato ADP ATP defosforilazione Fosfoenolpiruvato Acido piruvico o Piruvato Enzima catalizzatore Fosfoenolpiruvato defosforilasi

Bilancio generale Da 1 molecola di glucosio si ottengono 2 molecole di piruvato Vengono consumate 2 molecole di ATP (Fasi 1 e 3) Vengono liberati 4 H+ (2NADH + 2 H+), due per le due 3PGAL (Fase 6) Vengono prodotte 4 molecole di ATP, dalle defosforilazioni dei due 1,3 PGA e dei due fosfoenolpiruvati (Fasi 7 e 9)

Destino del piruvato in condizioni anaerobie: fermentazione lattica In condizioni anaerobie, la glicolisi procede riducendo il piruvato a lattato (fermentazione lattica). Gli elettroni necessari sono forniti dal NADH+H+ generatosi nella fase di rendimento (Vedi fase 5). Muscoli affaticati, fermenti lattici dello yogurt, lattobacilli della mucosa vaginale H+ H+ Non si spende né si ricava energia 12

Fermentazione alcoolica Nei lieviti (saccaromiceti) responsabili delle fermentazioni alcooliche (vino, birra, pane, pizza ecc.), il catabolismo degli zuccheri si conclude con la produzione di etanolo H+

Fermentazione acetica Non è una vera e propria fermentazione: un particolare ceppo batterico, Gluconobacter suboxidans, ricava energia dall’ossidazione dell’alcool etilico Etanolo ossidasi

Complesso Piruvato deidrogenasi Destino del piruvato in condizioni aerobie: L’acetilcoA In condizioni aerobie, il piruvato è importato all’interno dei mitocondri da una specifica proteina di trasporto transmembrana. Nel mitocondrio, il piruvato viene decarbossilato, deidrogenato e legato al coenzima A) Acetil-CoA H+ H S- Complesso Piruvato deidrogenasi

Via metabolica alternativa: la glicogenosintesi La glicolisi in tutte le cellule comincia con l’esochinasi (vedi fase n. 1). L’attività di questo enzima è regolata dalla quantità del substrato (glucosio), ma anche del suo prodotto (glucosio-6P  maggiore è la quantità, minore è l’attività). Nelle cellule epatiche (fegato) oltre a questo enzima ne esiste un secondo: la glucochinasi. La reazione catalizzata è la stessa: produrre il glucosio-6P, ma quest’ultimo non viene indirizzato nella fase 2 (isomerizzazione a fruttosio-6P) bensì alla polimerizzazione del glicogeno (glicogenosintesi). La glucochinasi è regolata dalla concentrazione del substrato (glucosio) e dall’azione dell’insulina. Grazie al suo lavoro, l’iperglicemia (dopo un pasto contenente carboidrati) diventa normoglicemia

La glicogenosintesi 17

Fonti del glucosio Oltre che dai carboidrati assunti con gli alimenti, il glucosio (in caso di digiuno o di attività sportiva) può essere prelevato dal glicogeno (fegato e muscoli). La demolizione del glicogeno prevede la sua graduale idrolisi in singole molecole di glucosio-1-fosfato (isomerizzato, poi, a glucosio 6P), grazie alla glicogeno fosforilasi. Il glucosio può essere sintetizzato a partire da prodotti di provenienza non saccaridica (amminoacidi, grassi) 18

Via alternativa del piruvato (in aerobiosi) H+ H+ C H+ Nel mitocondrio, anziché trasformarsi in acetilcoA, il piruvato può essere carbossilato, con spesa di ATP, ad ossalacetato (acido ossalacetico) un chetoacido simile al piruvato ma con doppia funzione acida (4 atomi ci carbonio). L’ossalacetato rimane nel mitocondrio disponibile per il ciclo di Krebs (ciclo terminale comune del catabolismo delle biomolecole) dove vi parteciperà senza essere consumato (vedremo oltre).

In caso di carenza di glucosio, molecole di ossalacetato possono trasformarsi in malato (acido malico) che uscirà dal mitocondrio e, nel citosol, verrà utilizzato per la gluconeogenesi (via di sintesi del glucosio)