Biochimica 2: Glicolisi e Gluconeogenesi

Flashcards basate sul materiale didattico di biochimica riguardante la glicolisi, il destino del piruvato, i sistemi navetta e la gluconeogenesi.

Glicolisi

Via metabolica anaerobica che si svolge nel citoplasma in cui una molecola di glucosio ($6C$) viene convertita in 2 molecole di piruvato ($3C$) con produzione netta di $2\,NADH$ e $2\,ATP$.

Fase Preparatoria (Glicolisi)

Fase di investimento energetico della glicolisi in cui vengono consumate $2\,ATP$ per scindere una molecola a $6C$ in due molecole a $3C$.

Fase di Recupero Energetico (Glicolisi)

Fase in cui vengono prodotte $4\,ATP$ e $2\,NADH$, portando al bilancio netto di $2\,ATP$ per molecola di glucosio.

Esochinasi

Enzima che catalizza la prima reazione irreversibile della glicolisi, trasformando il glucosio in glucosio 6-fosfato utilizzando $1\,ATP$.

Fosfofruttochinasi 1 (PFK-1)

Punto chiave di regolazione della glicolisi, definito "reostato", che catalizza la conversione irreversibile del fruttosio 6-fosfato in fruttosio 1,6-bisfosfato spendendo $1\,ATP$.

Intermedio Enediolico

Intermedio instabile che si forma durante le reazioni di isomerizzazione (come tra glucosio 6-fosfato e fruttosio 6-fosfato) tramite catalisi acido-base.

Aldolasi

Enzima che scinde il fruttosio 1,6-bisfosfato in due triosi fosfati: la gliceraldeide 3-fosfato (aldoso) e il diidrossiacetone fosfato (chetoso).

Gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi (GAPDH)

Enzima che ossida la gliceraldeide 3-fosfato in 1,3-bifosfoglicerato, producendo $NADH + H^+$ tramite l'utilizzo di fosfato inorganico.

Fosfoglicerato chinasi

Enzima che catalizza il trasferimento di un gruppo fosfato dall'1,3-bifosfoglicerato all'ADP per formare ATP; %%%%%%egrave; un raro esempio di chinasi che catalizza una reazione reversibile.

2,3-bifosfoglicerato (2,3-BPG)

Intermedio della glicolisi negli eritrociti che funge da modulatore allosterico dell'emoglobina per l'affinit%%%%%%agrave; all'ossigeno.

Piruvato chinasi

Enzima che catalizza l'ultima tappa irreversibile della glicolisi, trasferendo un fosfato dal fosfoenolpiruvato all'ADP per formare ATP e piruvato.

Avvelenamento da Arsenico

Interferenza metabolica in cui l'arsenico pentavalente si lega alla GAPDH portando alla formazione di 3-fosfoglicerato senza produzione di ATP, rendendo nullo il bilancio energetico della glicolisi.

Lattato deidrogenasi (LDH)

Enzima che riduce il piruvato a lattato in condizioni anaerobiche per rigenerare il $NAD^+$ necessario a far proseguire la glicolisi.

Acidosi lattica

Condizione metabolica derivante dall'accumulo di lattato nel sangue (oltre $4$-$5\,mM$), spesso causata da carenza di $O_2$.

Complesso della Piruvato Deidrogenasi (PDH)

Complesso multienzimatico mitocondriale che catalizza la decarbossilazione ossidativa del piruvato in acetil-CoA, utilizzando $5$ coenzimi: TPP, lipoato, FAD, $NAD^+$ e CoA.

Navetta Malato-Aspartato

Sistema navetta prevalente nel fegato che trasporta il potere riducente del NADH citosolico nel mitocondrio in modo efficiente, mantenendo la resa energetica.

Navetta Glicerolo 3-fosfato

Sistema navetta meno efficiente, presente nel cervello e muscolo, che trasferisce elettroni dal NADH citosolico al FAD mitocondriale producendo $1,5\,ATP$.

Effetto Warburg

Fenomeno per cui le cellule tumorali tendono a compiere glicolisi anaerobia anche in presenza di ossigeno per sostenere la rapida crescita.

Gluconeogenesi

Via metabolica, attiva principalmente nel fegato, che permette di sintetizzare glucosio a partire da precursori non glucidici come piruvato, lattato, glicerolo e amminoacidi.

Piruvato carbossilasi

Enzima biotina-dipendente mitocondriale che converte il piruvato in ossalacetato spendendo $1\,ATP$; %%%%%%egrave; la prima tappa della gluconeogenesi.

Fosfoenolpiruvato carbossichinasi (PEPCK)

Enzima che converte l'ossalacetato in fosfoenolpiruvato tramite decarbossilazione e utilizzo di $1\,GTP$.

Fruttosio 1,6-bisfosfatasi

Enzima idrolitico della gluconeogenesi che rimuove un gruppo fosfato dal fruttosio 1,6-bisfosfato per formare fruttosio 6-fosfato.

Glucosio 6-fosfatasi

Enzima presente nel reticolo endoplasmatico liscio del fegato che scinde il glucosio 6-fosfato in glucosio libero per la sua immissione nel circolo sanguigno.

Bilancio energetico Gluconeogenesi

Il costo per sintetizzare $1$ molecola di glucosio da $2$ di piruvato %%%%%%egrave; di $4\,ATP$, $2\,GTP$ e $2\,NADH$.

Amminoacidi glucogenici

Amminoacidi il cui scheletro carbonioso può essere convertito in piruvato o intermedi del ciclo di Krebs per la sintesi di glucosio.

Reazione 1: Fosforilazione del glucosio

Il glucosio viene fosforilato dall'esochinasi per formare glucosio 6-fosfato, utilizzando $1\,ATP$.

Reazione 2: Isomerizzazione

Il glucosio 6-fosfato viene trasformato in fruttosio 6-fosfato tramite un'interazione con l'intermedio enediolico.

Reazione 3: Fosforilazione del fruttosio 6-fosfato

Il fruttosio 6-fosfato viene convertito in fruttosio 1,6-bisfosfato dalla fosfofruttochinasi 1 (PFK-1), usando $1\,ATP$.

Reazione 4: Scissione dell'aldolasi

Il fruttosio 1,6-bisfosfato viene scisso in gliceraldeide 3-fosfato e diidrossiacetone fosfato dall'aldolasi.

Reazione 5: Isomerizzazione dell'aldolasi

Il diidrossiacetone fosfato viene convertito in gliceraldeide 3-fosfato.

Reazione 6: Ossidazione della gliceraldeide 3-fosfato

La gliceraldeide 3-fosfato viene ossidata a 1,3-bifosfoglicerato dalla gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi (GAPDH), generando $NADH$.

Reazione 7: Fosforilazione del 1,3-bifosfoglicerato

L'1,3-bifosfoglicerato trasferisce un gruppo fosfato all'ADP per formare ATP, catalizzato dalla fosfoglicerato chinasi.

Reazione 8: Isomerizzazione

Il 3-fosfoglicerato viene convertito in 2-fosfoglicerato attraverso la mutasi.

Reazione 9: Deidratazione

Il 2-fosfoglicerato viene deidratato per formare fosfoenolpiruvato (PEP) dalla enolasi.

Reazione 10: Fosforilazione finale

Il fosfoenolpiruvato trasferisce un gruppo fosfato all'ADP per formare ATP e piruvato, catalizzato dalla piruvato chinasi.