Il metabolismo dei glucidi: la posizione centrale del glucosio

Il metabolismo dei glucidi: la posizione centrale del glucosio Le vie metaboliche del glucosio sono articolate e complesse. Esse portano sia alla produzione di ATP sia alla costruzione di nuove molecole utili ad altri cicli. I principali percorsi in cui il glucosio è coinvolto sono: Glicogenolisi Glicogenosintei Gluconeogenesi Glicolisi Ciclo di Krebs Fermentazione Via dei pentosi-fosfati.

La Glicogenolisi La Glicogenolisi consiste nella degradazione della riserva di glicogeno per liberare glucosio. La demolizione del glicogeno avviene prevalentemente per mezzo di un enzima, la fosforilasi, che permette la rottura del legame α–1,4 glicosidico con l’introduzione di una molecola di fosfato. Questo porta alla formazione di glucosio 1-fosfato. Infine il glucosio-1-fosfato prodotto viene convertito in glucosio-6-fosfato.

È interessante notare che il distacco delle unità di glucosio non è mai completo. Ad un certo punto si arresta, lasciando piccoli polimeri “primer” come accettori di nuove unità di glucosio, quando queste saranno disponibili. Il controllo della glicogenolisi è importantissimo per garantire sempre un livello sufficiente di glucosio nel sangue. Quando la concentrazione di glucosio nel sangue è inferiore alla normalità, 3.9 - 5.5 mmol/L (= 0,8 - 1 g/l) a digiuno, viene liberato l’ormone glucagone, ormone peptidico secreto dal pancreas, per la precisione dalle cellule α delle isole di Langerhans. L’ormone agisce a livello epatico e avvia eventi biochimici che portano alla liberazione di glucosio nel sangue. L’adrenalina, invece, agisce allo stesso modo a livello muscolare. In genere il glucagone è considerato antagonista dell'insulina per il suo compito di contrastare l'ipoglicemia.

La degradazione del glicogeno si arresta alla quarta molecola vicino alla biforcazione α – 1,6.

La Glicogenosintesi È la via per la sintesi di glicogeno a partire dal glucosio. Avviene principalmente nel citoplasma delle cellule del fegato e del muscolo scheletrico. Il glucosio libero viene fosforilato, a spese di ATP, in glucosio-6-fosfato e convertito in glucosio-1-fosfato. Il trasferimento del glucosio sul primer di glicogeno avviene con la mediazione di due enzimi, una fosforilasi, che aggancia il glucosio-1-fosfato a un trasportatore, e la glicogeno sintasi, che permette il definitivo legame dello zucchero al glicogeno preesistente.

La Gluconeogenesi Consiste nella sintesi di nuove molecole di glucosio a partire da materiale non glucidico. Questo avviene quando il glucosio introdotto con la dieta non è sufficiente. Avviene principalmente nei reni e nel fegato, dove permette la formazione di nuove molecole di glucosio, quando le altre fonti sono esaurite, a partire da molecole diverse come il: Piruvato Intermedi del Ciclo di Krebs Acido lattico Alcuni amminoacidi

Intermedi Ciclo di Krebs Amminoacidi Acido lattico

La Gluconeogenesi è un processo necessario per la vita stessa della cellula anche se dal punto di vista energetico può essere definito dispendioso. Il Glucosio è indispensabile soprattutto per il tessuto nervoso.

La Via dei Pentosi-Fosfati È un processo metabolico citoplasmatico, alternativa del glucosio e parallelo alla glicolisi, in grado di generare NADPH e convertire zuccheri pentosi (a 5 atomi di carbonio) in esosi (a 6 atomi di carbonio). L’importanza di questa via è nella produzione di NADPH in organi o tessuti come il fegato, tessuto adiposo, ghiandola mammaria in attività e quella surrenale, dove sono attive le via anaboliche in cui tale coenzima è richiesto, per la biosintesi degli acidi grassi e del colesterolo. Inoltre, è fondamentale nella produzione di zuccheri a cinque atomi di carbonio necessari per la biosintesi dei nucleotidi. Utilizzata molto da quei batteri come via alternativa perché non in grado di fare la glicolisi. Nei globuli rossi è l’unica fonte del NADPH necessario per mantenere in forma ridotta lo ione ferroso dell’emoglobina che, a causa della presenza dell’ossigeno, tende a ossidarsi spontaneamente da Fe2+ a Fe3+, trasformando l’emoglobina in metemoglobina, inattiva in quanto incapace di legare l’ossigeno.

Inizialmente, si ha l’ossidazione del glucosio-6-fosfato a ribosio-5-fosfato, impiegato nella sintesi dei nucleotidi. Un seconda fase, non ossidativa, si ottengono fruttosio-6-fosfato e gliceraldeide-3-fosfato. Il fruttosio-6-fosfato è convertito subito in glucosio-6-fosfato, cosi il ciclo può ritenersi chiuso.