Glicolisi
GLICOLISI-
1a Reazione (fosforilazione)
Enzima: esocinasi
H
H
ATP
ADP
C=O
C=O
H-C-OH
H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
2-
CH2-OH
glucosio
CH2-O-PO3
Glucosio-6-fosfato
GLICOLISI-
2a Reazione (isomerizzazione)
Enzima: esosofosfato isomerasi
H
CH2-OH
C=O
C=O
H-C-OH
HO-C-H
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
2-
2-
CH2-O-PO3
CH2-O-PO3
Glucosio-6-fosfato
fruttosio-6-fosfato
GLICOLISI-
3a Reazione (fosforilazione)
Enzima: fosfofrutto cinasi
2-
CH2-OH
ATP
C=O
HO-C-H
ADP
CH2-O-PO3
C=O
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
2-
CH2-O-PO3
fruttosio-6-fosfato
2-
CH2-O-PO3
fruttosio-1,6-fosfato
GLICOLISI4a Reazione (scissione aldolica del legame C-C)
Enzima: aldolasi
CH2-O-PO32-
di-idrossiacetone fosfato
CH2-OH
C=O
C=O
CH2-O-PO32+
HO-C-H
H-C-OH
H
H-C-OH
C=O
2-
CH2-O-PO3
fruttosio-1,6-fosfato
H-C-OH
2-
CH2-O-PO3
Gliceraldeide 3-fosfato
GLICOLISI- 5a Reazione (isomerizzazione)
N.B
anche la molecola di di-idrossiacetone fosfato si
trasforma in gliceraldeide 3-fosfato
Enzima: triosofosfato
isomerasi
H
CH2-OH
C=O
C=O
2-
CH2-O-PO3
di-idrossiacetone fosfato
H-C-OH
CH2-O-PO32Gliceraldeide 3-fosfato
GLICOLISI-
6a Reazione
(ossidazione e fosforilazione a livello di substrato)
Enzima: gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi
2 NADH + 2 H+
H
2 NAD
C=O
2 H-C-OH
2-
CH2-O-PO3
2 Pi
Gliceraldeide 3-fosfato
O
||
C-O-PO32-
2 H-C-OH
2-
CH2-O-PO3
1,3-bis-fosfoglicerato
GLICOLISI-
7a Reazione
(trasferimento del fosfato su ADP e formazione dell’ATP)
Enzima: 3-fosfoglicerato cinasi
O
2 ADP
||
2C-O-PO3
2 H-C-OH
2-
CH2-O-PO3
1,3-bis-fosfoglicerato
2 ATP
COOH
2 H-C-OH
CH2-O-PO323-fosfoglicerato
GLICOLISI-
8a Reazione
(trasferimento del fosfato dal carbonio-3 al carbonio-2)
Enzima: fosfoglicerato mutasi
COOH
2 H-C-OH
CH2-O-PO323-fosfoglicerato
COOH
2
CH2-O-PO32CH2-OH
2-fosfoglicerato
GLICOLISI-
9a Reazione
(eliminazione di acqua)
Enzima: enolasi
2 H2O
COOH
2
COOH
2-
CH2-O-PO3
CH2-OH
2-fosfoglicerato
2
2CH-O-PO3
CH2
Fosfoenol-piruvato
GLICOLISI-
10a Reazione
(trasferimento del fosfato all’ADP e formazione di ATP)
Enzima: piruvato cinasi
ADP ATP
2
COOH
2CH-O-PO3
CH2
Fosfoenol-piruvato
COOH
2
C=O
CH3
piruvato
Resa
ATP
GLUCOSIO
ATP
-1
ADP
GLUCOSIO 6-FOSFATO
FRUTTOSIO 6-FOSFATO
-1
ATP
ADP
FRUTTOSIO 1,6-bis-FOSFATO
DIIDROSSIACETONE FOSFATO
GLICERALDEIDE 3-FOSFATO
+Pi
NAD
NADH
1,3-bis-FOSFOGLICERATO
GLICERALDEIDE 3-FOSFATO
+Pi
NAD
NADH
1,3-bis-FOSFOGLICERATO
ADP
ADP
ATP
ATP
3-FOSFOGLICERATO
3-FOSFOGLICERATO
2-FOSFOGLICERATO
2-FOSFOGLICERATO
FOSFOENOLPIRUVATO
PIRUVATO
+2
FOSFOENOLPIRUVATO
ADP
ADP
ATP
ATP
PIRUVATO
+2
GLICOLISI ANAEROBIA
Ø Il muscolo di piccoli animali produce ATP mediante vie
aerobie (fosforilazione ossidativa), anche in condizioni di
attività prolungata.
Ø 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.
Ø In tali situazioni il muscolo ricorre alla glicolisi anaerobia
(fermentazione lattica), consumando anche le sue riserve di
glicogeno
Ø Gli eritrociti ricorrono alla fermentazione lattica come unica
via per ricavare ATP dai carboidrati, poiché non contengono
mitocondri
Ø 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
ØEtanolo
ØIsopropanolo
ØButanolo
ØAcetone
ØMetanolo
ØAcido formico
ØAcido acetico
ØAcido propionico
ØAcido butirrico
ØAcido succinico
glucosio
MUSCOLO
lattato
SANGUE
CICLO DI CORI
glucosio
FEGATO
lattato
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 CO2 ed H2O) 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
Glucosio 6-fosfato
Piruvato
Piruvato
Piruvato
glicogeno
pentosi
acetil-CoA (irreversibile)
acetil-CoA (irreversibile)
acetil-CoA (irreversibile)
(biosintesi del glicogeno)
(via dei pentoso fosfati)
(ciclo di Krebs)
(biosintesi degli acidi grassi)
(biosintesi del colesterolo)
REGOLAZIONI DELLA GLICOLISI
Metaboliti:
Azione
ATP, citrato
inibiscono (indicano alta energia disponibile
nella cellula)
AMP
attiva
(indica scarsa energia disponibile nella cellula)
Fruttosio 2,6-bis-P
P
attiva
(solo nel fegato; attiva la fosfofrutticinasi-I)
Ormoni:
Insulina
Glucagone
Adenalina
attiva
inibisce nel fegato
attiva nel muscolo, ma inibisce nel fegato
La fosfofruttocinasi-1 è un enzima allosterico ed il
principale sito di regolazione da metaboliti della glicolisi
ADP
ADP
F-1,6-BP
F-1,6-BP
ADP
ADP
Fosfofruttocinasi-1 (dimero, ma nativa è tetramero)
La 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
Ø L’esocinasi è inibita reversibilmente dal glucosio
6-fosfato, un prodotto della reazione
Ø L’esocinasi fosforila il glucosio in tutti i tessuti
extraepatici
Ø Negli epatociti il glucosio viene fosforilato da un
isoenzima dell’esocinasi, la glucocinasi
Ø Gli isoenzimi sono costituiti da proteine
differenti che, tuttavia, catalizzano la stessa
reazione
Altri siti di regolazione della glicolisi
Ø L’esocinasi ha una Km = 0.1 mM
Ø La glucocinasi ha una Km = 10 mM
Ø La glicemia normale (concentrazione di glucosio nel
sangue) è 4 – 5 mM
Ø Anche la concentrazione di glucosio negli epatociti è
4 - 5 mM, in equilibrio col sangue
Ø L’esocinasi è sempre saturata: la sua funzione è la
“cattura” del glucosio dal sangue
Ø Il fegato produce glucosio e lo esporta per altri
organi. Il fegato “cattura” glucosio solo dopo i pasti,
quando la glicemia aumenta
Ø La glucocinasi è regolata dalla concentrazione di
glucosio, in accordo col fatto che non è mai saturata.
Altri siti di regolazione della glicolisi
Ø La piruvato cinasi viene inibita
allostericamente dall’ATP, che diminuisce
l’affinità per il suo substrato
Ø Anche altri metaboliti (acetil-CoA etc.) il
cui accumulo nella cellula indica
“ricchezza energetica” inibiscono
allostericamente la piruvato cinasi
CICLI FUTILI