-<.

Sommario...

GT;ER-.\TITA' SIILLE PROTEINE .. , . . . . .pgg. 1-14

LIF]ÉR{LITA SUGLI ENZIMI.. .. . . ..: ..-...pgg. 14-16

IGR.GLA. LIBERA ED ENZIMI, CINETICA ENZIMATICA....... r...pgg. 11-21

{* };TTCA ENZIMATICA SECONDO MICHAELIS-MENTEN - . . . ...pss. 2l-26

}BIZIONE ENZIMATICA.. ....psg. 27-32

].fFCC.\NISMI DI CATALISI e SERINA-PROTEASI...... ,...pgg. 33-36

5ZL\fi AlLosrERICI. .... pss. 36-38

:\IOPROTEINE RESPIRATORIE. .......Pgg. 39-47

' METABOLISMO DEL GLUCOSO........... .DA PG.49

:LICOGENO... . . . . . . .Psg. 53-59

.oF_\-TOSO FOSFATI pgg.59-64

+*TRI MONOSACCARIDI: fruttoso e galattoso '.'pgg. 65-68

G-ICOLNI. . . . . . . . ' - " Pgg' 69-77{.TLUCONEOGENESI --.Pgg- 78-82

DECARBOSSILAZIONE OSSIDATIVA e CICLO DI KREBS .- pgs- 83-91

FOSFORILAZIONEOSSIDATTVAeCATENARESPIRATORIA.. ---------pss- 97-r0e

. METABLISMO LIPIDICO .........DA PG.l1O

ossIDAZIoNE DEGLI ACIDI GRASSI" " " "' Fss' Lls-r26

tsIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSI.. Pgg. 126-135

BIOSINTESI DEI LIPIDI COMPLESSI: I TRIGLICERIDIBIOSINTESI DEI LIPIDI COMPLESSI: I GLICEROFOSFOLIPIDI- .-pss- 138-141

\ÍETABOLISMO DEL COLESTEROLO .....Pgg. I42-I5O

' METABOLISMO PROTEICO........... -.-.-.--..DA Pc'lsl

DEGRADAZIONE DELLE PROTEINE ... Pgg. 152-T54

DEGRADAZIONE DEGLI AMINOACIDI... ... Pgg. 154-158

GLUTAMMATO E GLTITAMMINA Pgg. 158-160

cICLo DELL''REA ""'pgg' 160-164

ARGININA"-" """ pss' 164-765

' METAI}OLISMO DEI I{UCLEOTIDI ..."'DA PG.I66

SINTESI DI NUCLEOTIDI. "' pgs' 167-177

DEGRADAZIONE DEGLI ACIDI NUCLEICI... ... . ... Pgg. T72-176

SINTESI DI DEOSSIRIBONUCLEOTIDI.. .... ... Pgg. 117-I]8

CICLODEIFOLATI. . . . : . - - - . . - """" 'pg' r79

METABOLISMO DI DI-NUCLEOTIDI--.... " ' :" ' " 'pss' 180-181

" TRASDUZIONE DEL SEGNALE..... Pg. 182

' GLI oRMoNI Pgg' 183-184

=ùY

APPUNN DI BIOCHIMICA

_AfiM{W PROF. TONETTI

, l flTffffffffffffffffffffffffffffffff r{f: ampio gruppo di composti organici, formati da una sequenza di molecole, chiamate

_#,tegatel 'unaal l 'a l t radategamipept id ic i .Present i intut t ig l iorganismivivent i ,sonogl i- c6i cos*iurivi predominanti delle cellule e sono indispensabili per il loro funzionamento.

_ $[plrure crp€rale di una amminoacido:

coo+[

HrN --c'- HIR

* ffi. n pwoo essere presenti in forma indissociata (nonionic form) oppure nella forrna dissociata (ionic o

_ Zpimù:nfo form):

<

J-

HO1

EjF -{- COOHt

ICH:

Forma IA,lMùrÉ in soluzione acida

'PH<)C^6rica netta: +1

-oTr l' HsN --€- COO -

I{-' cHs

Forma 2l{anina in soluzione neutra

@H circa 6)Carica netta: 0(forma isoeletkica)

Ht :l i

H N-{--c0()-r l

I

cHs

Forma 3fanina in solrrzione basica

(pH>10)Carica netLa: -1

Le piante hanno una quantità dí aa essenzialinon sufEcienti per noi (tranne la soia), per talemotivo è importante mangiare anche la carne.

(ín grassetto: aa di ctti si deve conoscere laformula)

ol lC- OH

IHzl{ --<'- tt

IR

forsur non ionica

ot lc-o

I* lHsN --{:- H

II

R

fonrur zrvitteúonica

H-H

\-t'-.

H

PK1:2'3

oH- H,o\ . / '

\---l/ ,

--5+

H,

PKz:q't

IIII

: ,À

<

AA ESSENUALI AA NON ESSENZIALIArginina

,qp-ziele solo nella prima Alanina

Istidina AsparaginaIsoleucina Aspartato

-J Leucina CisteinaLisina Glutammato

Metionina Glutamminaj Fenilalanina Glicina

Treonina ProlinaTri Serina

!elina Tirosina

5r K

iùílt

fìCTn ->

ìDRt 5!1Lrì5i

XH r l '

,!A Df?H

ÉN'i-roRitti! + lt

l ll ' l i f,

T^,

\ - -_

H

IH.,tI -C-cooH

IH

Le caratteristiche delle catene laterali degli aa condizionano laforma spaziale delle proteine:

II

-fii

,C- l

. A'4.IDROFOBICI (con catene laterali non polarî):

Glicina (GlY) Alanina (Ala)

L'aa* piccolo

H

IH,N -C-COOH

- lcH.

Valina (Val)

HI

HN -C -CooH' t

CH/ r

cH3 cH3

I t:., i,i' " ' ( -

L{_ Altrí aa ídrofobíci:- Leucina (Leu) e Isoleucina (Ile)

- Feninilalanina gni" itlpì"f"1o (Trp) + R-co1lelli aromatici'

iilil;;;b""À r.'" gr'"tt" d' on d a ryqeiori (?'':2 8 0nm)'

ìmportante caratteristica per analisi proteine)

- Metionina O4"t) -+ ;;utore di gruppi *étiU"i CR: CHz - CH'? - S - CH3)

(phe: R= CHaC)

3

hanno PKp e a valori

HI

g.11 -g-CoOH1 t..

H-c . t "z

NHvrr2

. AA.IDROF'ILICI (con catene latetal\polari' neutryt--

_ serina (ser), Treo;;;(Thr), TiroLrna (Tyr) -+_eruppifH

_ cisteina (cys) _+ gupù-sH (nella srutrura III di molte proteine)

- Prolina (Pro) -+ irnminoacidop.t tipi"g;"nto della catena polipeptidica:

Tirosina e Cisteina si troryano nei siti athvr dr motr srz'""'

lontani dal pH fisiorogi*o'popsopo Ult:::::::fiatene neutre'loruru-t (!ar Prr ^'"^"^"f"iù;o" a pH non fisiotogico][pKn

: costante di disst

Altri aa idrofilici:

- arginina (Arg), ryP"Y:o :iÎl?ffS"o (Asp)

- Gtutammato o acido glutammrco (utu,)

- Asparagina (Asn), Glutammina (ÚIn,l

- miaio" (His) -+ con ardo imidazolico

' AAPOLARI con catene laÎeraliACIDE

AcidoasparticoeA.cidoglutammico;'apH:TsonosemprenellaforrradissociataCarichi negativamente perche donano rr

' A-ÀPOLARI con catene laterati BASICIIE

Lisina, Arginina, ;;;; -

a pH :7 presenti ln entrambe le forme

-'=Fl

}--elle proteine la 7" dei vari aa è variabile: sono più frequenti i piccoli aa (Gly, Ala) e rari quelli di più$andi dimensioni (Trp, Cys; quest'ultimo solo quando servono i ponti S-S')-Inolhe, la presenza degli aa è influenzata dal codice genetico: alcun aa sono codificatirda più codoni,mente alti da un solo codone.

ponti S-S (disoliro)

co0+l

HqN -CH' l

CH.lzSH

SHICH.,lar+

cH- NH"I

coo-

? cvs

aH+ +ze-":--l--,

'-t\ **

2H+ +2e-

coCI-+l

rLN - qHICH,t-SIIÈICH-I o*

cH-NlIîI

(cheratine -+ proteine stutturali di unghie ecapelli, ricche di ponti S-S)

coo

cistina

.s' RUOLO DELLE CATEITE LATER,{LI:- determinrzione strutf,ura proteine Off, fY)- *rsfùUi con catene laterali polari (neutre o cariche) sono coinvolti spesso nel meccanismo catalitico deglisnziirti (IsL Cys, Ser, Tyr, Glu, Lys), catalisi acidebase, catalisi covalente.- residui con catene laterali con gruppi -OH (Sea Thr, Tyr) rappresentano siti di fosforilazionè.- Serina, Treonina e Asparagina come possibili siti di glicosilazione.- catene la*er.ali- alifatiche hanno reattività bassissirna.

-dlcuni aa possono.ffiare inconto a modificazioni post-traduzionali:

- iisina idrossilisina nel collagene, proteina dgllo scheletro- proltna ----> idrossiprolina strutfurale connettivale.- desmosina --> 4 catene dl;./,ls&sdrvmite da un anello@*lastico)- ornitina g gitrullina -) aa mai presenti a'Il'interno di proteine; sono intermedi del ciclo dell'ureai ei imin 2sisae ammoniaca dall' organismo)

-{lcuni aa sono importanti precursori di neurotrasmettitori:òa tirosina -+ dopamina *+ noradrealina e adrenalinadzacido glutammíco -+ GABAdaistidina-> istaminada triptofano --+ serotonina

:IA

L'{d

I

t

"e CARATTERISTICHE DEL LEGAME PEPTIDICO:

R* l l

H3N -cH-c -oH +

H R"t l '

H_N-C:H-COO

R1

t "CH-C OOL-

,l

i ' -

ù-, -:s

l*

C onfigurazione in trans(in cis è impossibile)

rì

l lR-C . R.

\ /\ /.N

IH

(JPorrooo ruotare xkè sono legamisingoli

q:0" e V:0"

Forma simile ad un ibrido di risonanza:cariche parziali su N e O, presupposto per legamiH

continuo cambiarnento da una forrna all'altra

l{F- +

o-II

Dl

R-cir , '*\+/.N

IH

tlo4

t lnl l \

H.oJl L t" ,o

Rs/

U /- \ l .\ V3"mr

f1 t"T '

v fi-"\r-- Ér

IT

, /2p

Es. q:120" e V:- 60" s i

II legame peptidico è stabilizzato da forme di risonanza

R* l l

H3N -CH

Il legame tra C e N è a metà tra un legame singolo e uno doppio [C-N]; si trovano ad una distanzeintermedia.Il legame peptidico è un legame rigido, planare, impedisce Ia rot:rzione degli atomi.

L-

OUGOPEPTIDI: piccoli peptidi, pochi aaTripeptide (Glu-Cys-Gly) -+ glutatione

ATP

Allp+pi cys

7-glutemil-cisteina

ATP

ADP+Pi

o,i l lHC_+N _iFI

I tCH:lCH.|

-+

Hc-'- NHI

Icoo

SHII

CH: OrI t t lH

cH-. î *

It -coo

Glutatione(1- gtutam il-c isteina-glicina)

Da y-glutatione a y-glu-cys-gly (ridotto)N.B.!! Inizia e finisce con COO- !!

Usa C della catena laterale, quello del COOHsu Cy per forrrare il legame peptidico

y-glu-cys-gly

ISÌlS

Iy-glu-cys-gly

(ossidato)

i

ta

TTI]RA DELLE PI{OTEINE:-+ serie di aa con legami peptidici (dí, tri, tetra,"')

POLIPEPTIDE + centinaia, mígliaia diaa

PSCITEINA+ polipeptide con struttura e funzione ben precisa

Le proteine possono essere:- SEMPLICI _>

- CONTT]GATE _}( uot:nonnla)

GLOBULARI --+

F.IBROSE -+

composte solamente da aaformate daaa+ guppi diversi (es. gr- prostetico)(Parte proteica: apo) + (gruppo prostetico)LIPOPROTEINEGLICOPROTEINE (residui zuccherini legati a Ser, Thr, Asn)EMEPROTEINE (citocromi, emoglobine) :

FL/IVO P RO TE INE (contenenti FAD)METALLOPROLEINE (ioni metallici, Zn*, Caz*, Mgz*, per proteine

che legano DNA)forma più o meno arrotondata, compatte (enzimi, Hb, p- di trasporto,

p. plasmatiche)

struthre in genere molto lunghe

Tutte le funzioni specializzate della cellula prevedono I'intervento di proteine (ormoni proteici, fattori di

crescita, anticorpi, p. di membrana" di trasporto, canal, di trasduzione del segnale, enzimi'...) s

II

t_ ^/

II

STRUTITJRA:Itrmfv

-+ sequelrzÍÌ di aa (proteine medie 300-600aa)

-+ o-elica, foglietto-P,--.-+ catena polipeptidica (es' mioglobina)

-> più subunità fofipeptidiche associate (es. emoglobina), caratteristica di proteine con 1- subrmita

Per convenzione, \H3 - AA - (AA)' - AA - COO- (xkè vengono sintetizzate in talesenso)

) l l *, STRUTTURE SECONDARIE: si vengono a forma':e grazie a legami H tra gli atomi

coinvolti nel legame PePtidico

1).4.d elica -+ a-ELICA-> nastro 23t - elica 31e - n -elica'"'

2) Foelietto B -+ Parallelo-> antiParallelo

3) ripiegamenti P4) ansa fà (x via della forma) --\Sj ,irotto.à non ripetitive (coil,loop: gomitolo' ansa)

Q strutture II dene proteine frbrose I frlffffirlÎ"ìilffi:l-oo"

i

[quelle sottolineate: tipiche delle proteine globulariì

Alcune variazioni di snutnne II ordinate ; capping dell q-elica, rigonfiamento beta'" '

3)4) 'eo-+erroneamenteinseri t icome,.randomcoi l ' , . InrealtàSonostrutturechenonsir iesconoaricondurre amodelli definiti, ma non sono assolutamente casuali!

Asecondadelleproteine_>contenutivariabilidistruttue

1) u-ELICA (destrorsa) ttutti L-a11-

_ 1" ""t"o"

laterali .porlooo all,esterno, ment€ iiegamiH sono intracatenari

. -passoel ica:5"44-> 3r lazxgiro/ l3atomixgiro i

' - '' <p 57'- Q 47" 12 residui (3 gld)

-glialtitipidielicasonocaratteizzatedadiversespaziaturetragliaa

lelica 3ro 3aa 10 atomi q 49"- Ò 26"]

-ilegamiHvengonoaformarsitraatomirelativamentevicini_>legameHtral'ossigenoel'idrogenodelgruppo amminico ùi 4 residui doPo

_ la sequenza amminoacidica è imForbante: alc'ni aa favoriscono la formazione di regami rl altri la

disturbano(es.gly,Pro,'.-);inoltre,adaconsiderarel,ingombrostericodeilecatenelaterali

- - l ' ' - - -

. - : - . ì ! '

Ar r i

, ! . .

2) Foglietto P- i legami H si formano

- ANTIPARALLELO

tra punti distanti far loro della catena polipeptidica

Legamifl PiùvidiniLegami H leggermente più distanziati

tr fogrietto antiparaneto è piÌ stable.di-q::t:^-*:t:i ::tt:ffi%:J':ffi,1hff#iH: tutravta'

- PARALLELO

il ;;f;:ff;Iifff,ff i,nil*l?JJ;rHffi;sfi; ai I"*"" pe-r-essere stabile (armeno 6)

. l -

t-

l-

t.-

l-

t-

"6 TECNICHE PER ANALISI PROTEINE

' ELETTROFORESI --) migrazione di particelle cariche atfaverso un gas o iun liquido sottoI'influenza di.un campo elettrico, applicato mediante una coppia di elethodi ir,rmersi nel fluido.

Molte molecole biologiche possiedono pruppi iodzabili. quindi, sono assirn ilabili a pqrticelle carìche;sono, perciò, presenti in soluzione come cationi 1+7 o anionf (-). All'interno del carnpo elettrico migranoverso il polo di segno opposto alla loro carica ,:In una proteina vi è una quantità variabile di cariche (coo-, 5ru3;; non importano le caricheidrofobiche, dal momento che a qualsiasi pH non si ionizanoA pH:3-4 (acido) -+ la carica nettra della proteina è positivaAll'aumentare del pH diminuisce la concentrazione degli rf lcoorr _+ coo- + tf;Al punto isoelettrico + [cool : [E*l *] carica della proteina null4 neutra

l-

:

f-L

tL

L

ttrt

proteina (soluzione 9he per aggiunta Ai piò

soluzione; es: le proteine del plasma hanno ,ro i-po.tuot" firnzione tamponej.

lnnon fa variare il pH della

pH:8-6 x proteine plasmatiche(hanno pI = 6)

vI

iI

' ELETTROFORESI sU SUPPORTO SoLIDo (carta -+ derivata dalla cellulosa -)es. acetato dícellulosa), su cui il campione viene posto.

, . r--* --r€_qJ €_aJ

Tutte le q-, quindi la migrazione non avviene per tipo di carica, ma per n" di q- r

" ELEIIR.OFORESI SU GEL (polimero)si effettua generaknente su un sottile sfrato verticale di un gel di poliacrilamide, per cui la direzionedell'elethoforesi è dall'alto verso il basso-Efeno setaccio in un gel uniforme: oltre alla carica si sfrutta

T"!" il diverso peso molecolare delle proteine.Le molecole che hanno dimensioni più piccole dei pori dél gel si muovono ripiau-"ot", menke le molecolepiù grandi dei pori reslano praticamint" ior*ouiti; i" *ol*"il" di dimensioni intermedie si muovono nel gelcon diverse velocita,

' MTGR,A.ZIONE sol,o PER PM

- ,,Sf.Ni

La carica effettiva delle proteine viene mascherata dal legame con sDS (sodio-dodicil-solfato -+ codaapolare * testa q): le proteine hdnno, quindi, tutte la stessa"carica e migranà s,, g*l in posizioni differentisolo per il loro diverso peso molecolare.

ì

a) CAMPIOiYE

b) TAMPONE

c) S{IPPORTO

-+ carica-+ dimensioni (le molecole *grosse hanno maggior atrito)-+ fonna-+ concentrazione (forza ionica)-) pH--+ adsorbimento-+ filtrazione molecolare

I)

Non si può parlare dí valori estremi di pH: a pH : 14 il legame peptidico si rompe e la proteiga si denatura

pH < pH punto isoelettrico pH: pE punto isoeletfrico pH > pE punto isoelettricoPrevalenza in forma

-cooH -NH3carica positiva

Prevalenza in forrna-COO-: -NH3carica neutra

Prevalenza in forma-coo- -NH2

cqrica negativa

Se molto poroso, Ie proteine grosse e ailungate vi si incastrano facilmente

13,,:A

l'k"rr,T,t.-

II+!r

Stl

I t : i7' i (

/ \

euindi, la velocità di migrazione v di una proteina in un campo elethico dipende dalla forza del campo

"ì"tri"l E, dalla carica n"ttr d"llu proteina z e dal coefficiente frizionale.f,

E'zl t - -

î

La forzaeletbica Ez che spinge la morecola carica verso I'eletfodo con carica opposta è gontralala dalla t

forza ritardante .fu, chederiva dalla frizione fra la molecola ed il mer.zocircostante;ìi.""m"i*t m'r}jt"rf J :bÉ$?

I(JIZA lrl.zl lrJrup.' v, eL

dipende dalla massa" dalla forma della molecola migrante e dalla viscosità 4 del mezzqr Per irna sfera di /./ i e-*, i-

rraggio r: / \-Àrîoun

\ *

.f :6mtr r

. FOCALIZZAZIONETSOELETTMCAI

ffi, il punto iro"r"tri* 1pi di una prot"iou e it pH a cui la sua carica nctta è

perciò a tale pH la sua mobilità elettroforetica è pari azeÍo'

í tL-

!:t}"r"ff#; "i"*^"t"rffi "", *r-*ra di protein: i" Ì" ger contenete 1n qradiente di pH, ciascuna

-,,: :r -rr ì ----^t^ ^l -T Àollq nrnteina

;:J#:Iffi;Jr"o " raggiungere ,rou poriao"" nel gel p ":' 1_e'1u,:#::r:lj"-t:1n":::frprolgula sl rlrtluve.4 r

Lafocarizzazione isoelettrica può facilmenie risolvere prot"i"" il cui pI differisceanche soltanto di 0'01, il

che significa che si possono ,"p-*" proteine che differiscono tra loro solo di una singola carica-

l'{ù

jJq'

{ lL tH -

iDRi,s!rcQ!

XH È

t i tuf H

Ér:l -F.;i"'jE ->

APPUNTI PROF. SALAMINO

ENZIMI: struttura molecolare .di natura proteica che negli organismi viventi svolge la funzione di

Èl l luru.

catalizzatore biologico, "upu""

di accelerarà il decorso di t,a reazione chimica'

Essi catalizzano i" r"rrioni stabilizzando-gt;t"tl dl t'"^ld""",L "p"'L;più "1":*.:1"::itT5t::?*catalizzatore biologico, capace cll

.tlssr catalrzzano le rt

reazione: stabilizzanclo in modo selettivo tl "oro

di ransizione' un "à-u

aetermina quale delle moltissime

reazioni potenziali deve realmente awenire'

ISúnIMI-gnzimichecotal izzanolastessareazione,macheSonoGomunquedotat id ipropr ietàewimatiche diverse tra loro'

Le più importanti caratterìsttche dî un enzima sono:

- POTERE CATALITICO- SPECTHCITA' :

. POSSIBILITA' DI REGOLAZIONE

. pOTERE CATALITICO \iIOÀ6Gli enzimi possono accererare anche più di oo ÀN$* di vorte. ra verocità dete reazioni chimiche:

infatti, la maggior parte di queste ooo urrà"o" a velocità alprezzabile in assenza di enzimi'

La reazione, in questo modo, .,oi"o, *"h"ìa"*o uu" óó"ai"io"i ai r "

p fisiologiche, compatibili con i

sistemi viventi.STIBSTRA:IO - '------ - -ù PRODOTTO

. ENZfrVIA

Kot -+

costanJe di ygloqita catalitica

il sito cataliticoutiltzzzsolo le catene laterali degli aa

:

per la catalis í è necessaria la preserua di un metallo' per orientare ir-^

*uooi in base alla loro "*i"u

o per stabilizare il composto

PROTEINE SEMPLICI

METALLO-PROTEINE

PROTEINE CONTUGATE oOLOENZINdI

oenzima)a

Parte non Proteica (cofittore)

cofattore : gruppo prostetico, se legato saldamente

(covalentemente)

\!. l

fficatiaPartiredieta)

14

- t -

-.4-

-.t-

.-I_

J.

__-:

. SPECIFICITA'- Rieonoscimento selettivo del proprio substrato tratutte te alte molecole

ASSOLUTO -> il meccanismo è talmente perfezionato da distinguere i diversi anorneri e [e varieforme isomeriche

MINORE -+ specificita riferita a gruppi, atipi di legameANúIÌP

- Specificità intesa\66me specificità di prodotto (che è singolo e unico, non isomeri). \\Si hatta di un grande vantaggio. poiché se la reazione non fosse cataluzatz si awebbe Ll50o di probabilitadi avere come prodotto la forma isomerica attiva o quella inattiva.

- Garantisce un'elevata resa (>95%)

- Controllata dal sito di legame dsll'snzjma a cui deve adattarsi il subsbatoRegione associata ad tma particolare disposizione delle catene laterali interazione ta loro e con iI subsbato.

Le peptidasi o enzimi proteolitici sono gli enzimi meno specifici in assoluto'. scìndono il legame peptidico eaggitmgono HzO ai prodottì di scissione, ripristinando i gruppi COOH e NH2; scíndono, inoltre, il legamiesreri (alcol+acido).

rt:oarrrvo-+costituitoda ffi'Sllnn"

1

I due siti non sempre sono perfettamente distinguibili]

- Formato da guppi che derivano da parti anche molto lontane tra loro nella sequenzaamminocidica;possono essere parti delle catene laterali dell'enzima o gruppi diversiforniti comecoenzimi o cofaxori.

- Occupa una parte relativamente piccola del volume totale dell'enzima.- LE INTERAZIOM TRA SUBSTR-{TO ED ENZIMA SONO INTERAZIOMDEBOIJ!!

\\(stdo di transizione) | I \- La specificità di legame dipende dalla disposizione degli atomi in un sito attivo- { en = C,rS o +n1"ua J\- /

;èr/aDtTft6 A P66 38N;

. POSSIBILITA' DI REGOLAZIOITE (in genere all'inizio di vie metaboliche)

- ENZIMI AILOSTERICI -> regolati per atttvazione da effettori positivi (AC<e&-ra,r+.<>)-+ regolati per inîbiziona da effettori negativi

$eceÈna,',d)\ e\e,t -pb , 9'ùe-)r-r.-.nr-olQ5-*[-- Lt-t4. uJùh, pn'*ted-*l[cl "

- REGOI,AZIONE A BRE\rE TERMINE

îa

REGOLAZIONE A MEDIO TERMINE: - segnale estsno alla cellula (ap, + Csnrr.r...)rr'€, ; S@' (y*e"'"*l"t

- cascata enzmatica ()

- modificazioni post-traduzionali attivano I'enzima

- MODIFICAZIOM COVALENTI: la più diffirsa è lafosforíIazíone/defosforílazîone (aggiunta/rimozione

di uno o piir gruppi fosfato), grazie ad una serie di enzimi attivati da secondi messaggeri o damodificazioni

esteme di recettori, corrispondenti a segnali ormonali.Associazione/dissociazione di monomeri-

- REGOLAZIOFI-E A LUNGO TERMINE : enzimi controllati dalla concentuazione del substrato

(ENZIMI INDUCIBILI, possono avere inibitori, vasta parte della farmacologta).

Sintetizzati solo se la cellula riceve uno stimolo esterno (es.ormone), che induce la

trascrizione dell' enzima!

fU6-e*r* p.1"€ C€A- {-,c o du t3*rau-.*r^ fl.t:i+-r-t-#l.

15

II * l ' /

tl

a "6 CLA,SSIFICAZIONE ENZIMI

Ogni enzima è definito da 4 numeri:1) classe

2) sottoclasse3) tipo di guppi implicati

4) identifica quel particolare enzima

Alcuni enzimi oltre alla propriafunzione principale hanno attivita suppletive.

tfid\.r

' - , l .I

lL-- -

tÉ--- - ' {

f ,* r

f ' .1 - i -

FF " '-:- -:

Soffoclassi:1.I DEIDROGENASI T I1.1.1.1 alcol deidrogenasi * ( t- !,-o-Pr

\ !4

1.2 (C:O) OSSIDASI

i !Jr-.e' :1:;- *- J{* r \rtAD-A r vf)

rl 1.3 OSSIGENASI > ímLtzz$No ozc()XD Eu6sîf{frìe

2.4 GLUC OSILTRANSFERASI2.7 F'OSFOTRANSF'ERASI

3.4 PEPTIDASI

4.l ALDOLASI4'2 (c: c,)*HrrpJ":rFr+: :ffiff"* ?lJ:"Ti3*5?ffiT ::''uffi i",e gameî

nrÌtnt c0.{$n $!'?.

rìr G&.rùr.l,rsp11,

s.r RAcitMAsr / EpmftERASr/ Morrrs I

6.4 forma C-C legami di condensazione richiedono molta energia di per sé (AG>>)6.4.1 carbossilasi(a volte sintetasi)

condensazione di C u rob"t rto t t ,S,* r, N)

- hUUP,/ u-rrollJ. eK pò =S o.E,/.**"ó r,rvr€,

- lr .? .// @,{at"W , ctr--<-r.,.,,,- _î/r,._Jg òc. . "O/

iúL ri^_*b /e"re3

Esistono 6 classi di enzimi: à 8' *r.z.P b.

I OSSIDOREDUTTASI catzlizzano reazioni di ossidoriduzione, che p."-eaono quinai untrasferimento dí e'

7 TRÀ.NSFERASI Catalizzano reazioni di trasferimento di tm gruppo

3 IDROI.ASI Catalinano reazioni di idrolisi; l,HzO viene u@un legàmei trasfertmento di un Eruppo fimzionale cànl'If,O

4 LIASI(a volte SINTASI)

Addizione dí gruppt a doppi legamí / Fòr*@dalla rimozione di un R-ruppo

f, ISOMERASI Is omerizzazione, trasferimenta intramolecolare di m gruppo

6 LIGASI(SINTETASD

--"-?-

Unione di due substrati a spese dî ìdrolisi di ATp

16

termodinamiche di una reazione:

la differenza di energia libera(AG) tra i prodotti ed ireagenn

(indipendente 612[4 pscsanismo di trasformazione)

determina se la reazione può awenirespontaneamente

I'energia richiestà per la conversione dei reagentinei corrispondenti stati di transizione

solo su quest'ultima proprieta!determina la velocità di reazione

I

I-- .6 EN-ERGIA LIBERA ED ENZIMI

l_LLLLLrt_,

ù)

[ '

l_1_l_1_tttt_L-

',.t|' rú4<9.

Slolo {rsnsi=ione

\

_\

AG = variazione di energia libera(in relazione con la costante di equilibrio Ieq)

II lG dù índicazionî sulla reazione:- se AG < 0 -+ la reazione è spontanea

(psoergonica)

- se AG : 0 -) iI sistema è in equilibrio e nonpuò modificarsi

- se AG > 0 -+ la reazjone non avyiene in modospontaneo, ma richiede la somministrazione di

ljl.t

YLo-Yeg..:}one

energia

Reachbn prryiess ì (endoergonica)

AGO : variazione di.e. n-grgra libera in condizioní standard (i i crrimicilT:*s(- p: lah@' . i

zYl"l< .! , . l

AG0': vari*zione di-energia libera in condizioni standard biochinichàT : 298 "K p : 1 ah pH: 7 --) xkè [soluto]:lMnonèunaconcentrazionefisiòlogica

[lkcal:'4:18 kI

AG#: variazione di energia-di attiv:rzione (in relazione con la costante di velocità)

N.B: la costante di equilibrio K"o di sna rsezione non viene influenzata dalla prese za di unenzima!

E QIIILIBRIO DI RE,A.ZIO}I "ES<+P

AG: AG" +RT ln tPl/tsl Keq: tPlltslPer AG:0 -+ AGo: -RT ln Keq

R:8,315 J/moleT:298 "K 25 "C

ln presen'" di un AG < 0 si forma più prodotto

IIL Potrebbero essere necessarie ore perraggiungere I'equilibrio, solo pochi secondi con un enzima appropriato.

[ .

Gli enzimi accelerano il raseiunsimento dell'equilibrio. ma non la sua oosizione.

t7

diLa reazione chimica che inizia dal substrato S per formare il prodotto P, passa atuaverso lo statotransizione S#, che possiede più energia libera di S e di p.

accelerano Ia velocità di renzione abbassando I'energia di attivazio"", o, i"ìftr" p"*Éformazione dello stato di transizione.

: gli enzimifacilitano la

9

: r .: t r

Lavelocità di reazíone è proporzionale alla concentrazione di f , perché solo # può essere cornertito nelPjolonoi la,concentruione di S a sua volta dípende dct /d, ne cotnsegue che anihe Ia velocttà di reazioner dtDercle dazc .

V - f l ,Su I - ry.f ,Su l .g-^G# rnrhLJ

; K: Boltznann h : Planck

un'energia più bassa rispetto a quella in asserLza di enzima: questo signifi"a"he vi sono molte più *r1"".1"che possono raggiungere l'energia richiesta per passare allo stato di transizione.

KTdove k: costante di velocità :

h . e_LG# / RT

ENERGIA DI ATTWAZIONE o BARRIERA DI ATTIVAZIONE (Ea) -+ quantità di energiada somministrare ad un substrato per passare ad uno stato di transizione con energia maggiore.

L'EA è in relazione esponenziale inversa con la costante di velocita:minore è l'Ea richiesta da una reazione, maggiore sarà la sua velocità.

Un enzima utTlirzadiversi meccanisnli per far progredire la reazione che richiedono una miinore Ea.Sfcrto*rcnsie -

5- ús- €P --

\$Q)

ù0)

tsP

TA?În Ll 'v\t îAÀJli : FiS f4;

Ì-'"*''*u' i','j f r'ruî+-rn Rtrq.rî\-,Ar* 'ALIR;

fuecÉ'on na

F ormazione del compless o ENZIMA-SIIBSTRAT O (E- S) :E+S-+ES-+EP-+P+E

si Fatta di reazioni a cui sono associate diverse Ea con equazioni di velocita in entrambi i sensi

La velocità gemplessiva dipende solo dalla reazione più lenta, che richiede cioè un'E6 maggiore.

PERCHE' GLI EI,I.ZTMI ABBASSANO L,ENERGA DI ATTIVAZIONE?Gli enzimi abbassano I'Ea perché si forma il complesso E-S. IVIa lo stesso enrjma crea un'energia checonsente di raggiungere lo stato di transizione: i legami deboli che si formano nel complesso E-S(interazioni ta S e le catene laterali degli aa dell'E) forniscono I'Ea.

1) destabilizzazione substrato -+ I'energia serve a rendere meno stabili le molecole, dal momento che' i reagenti sono generalrnente stabili. Se si tratta di un singolo substrato. in questo modo viene

destabilizza3o,(sòlvatazione, interazione tra cariche dello stesso segno, distorsione legami e angoli dilegame).

2) riduzione di entronia -+ Se i substrati sono più di uno. questi si legano a diversi enzimi che liorientano'in modo da facilitarne I'inconFo

\ lO / rr! Nrcr:

/trTt sr,.rins;

III

1=aà [il_cat- |

r-;"|:_i____

18

I

LLLLLîLLLLtLtt_ttttLt

L.

s

3) prossimità ed orientamento -+ maggiore è I'energia somminishata al sistema, maggiore èl'energia cinetica delle molecole, maegiore è la probabilità di urti efEcaci

Ii

Il massimo della complementarieta ta enzima e substato è ottimale con la modificazione che il substratosubisce per giungere allo stato di transizione.I siti attivi non sono, quindi, complementari al substrato, ma allo stato di transizione, ossia gllo stato cheil substrato deve raggirrngere per convertirsi in prodotto.

Com'è stata dimostrata I'esistenza dei complessi E-S?

A concentazione costante di enzima la velocita direazione aumenta in modo proporzionaleall'aumento di concentrazione del substrato, finchènon viene la velocita massima. Le reazioninon catalizzate, al contrario, non presentano questacurva di saturazione.

La velocità massima di una reazione cataltzzata daun enzima suggerisce la formazione di rmr complessoE-S discreto-

Quando la concenfuazione del subsbato èsufficientemente alta" tutti i siti catalitici dell'enzimasono occupati dal substrato e la v di reazione èmassima.

I substrati si legano ad una regione specifica dell'enzima -> sito attiyo, regione che contiene i residui chepartecipano direttamente alla formazione o alla rottura di legami chimici.I1 sito attivo è la regione dell'enzima che abbassa maggiormente e direttamente I'Ea, aumentando la velocitàdi rcazione-

Anche se gli enzimi differiscono tra loro per stnrttur4 specificita e sistema catalitico, si possonoharre alcune generalità sulle proprietà del sito attivo: I- il sito attivo è un'entità tridimeniionate formatp da gruppi che derivano da parti diverse d.ella:sequenzaamminoacidica lineare; infatti, residui loritani poisono interagire più fortemente rispetto a residui adiacenti.

- Occupa una parte relativamente piccola del volume totale di un enzima; gli enzimi sono formati da piùdi 100aa" ma la Faggor parte di qlfgsti non vi-ene in,.contatto con il substrato, ma firngono da scheleto su cuicostruire la struthrra tridimensiona'ledel sitgatlivo a partire da aa lontani tra loro:

- I siti attivi sono cavità o fenditure, da cui t'IIzO è normàhnente esclusa (a m'eno che non sia un reagente)

- Le interazióni con il substrato sono deboli, perciò enzima e substrato devono avereforme complementari.

- I-a specificità del legame dipende O"U" pr*"i"t-aisfiori"iooe degli atomi in un sito attivo: per adattarsiai sito attivo il substato deve avere una forma appropriata, poiché l'interazione E-S ha a disposizione scarsavarietà di forze, che richiedono contatti serrati (chiave-seribtirra). Tuttàvia ora sappiamo che g/i enzimi sonomolecole flessibíli e che le forme dei siti attiví possono essere modificate profondamente quando si lega ilsubstrato.n sito attivo di alcuni enzimi presenta forme complementari al substrato solo dopo che il substratostesso si è legato (: adattamento indotto)

,- f-\r L4Jtl

Classica interazione chiave-serratura ba enzima e substato; si parla"inoltre, di adattamento indotto, movimento nell'ambitodell'enzima-

rsl

{ngimo.r EI19

-

I

I

,7

I

\ r l .I

- l ' - -

AMBITI DI MOWMENTO:- flutturzioni atomiche -+ vibrazioni, <0,5 Ar movimenti rapidissimi, in funzione della temperatura (studiotramite diftazione raggl X)- movimenti collettivi -> guppi di atomi covalentemente legati, 10-12 sec (studio x Nl,{R, spethoscopia dirisonanza magnetica nucleare)- transizioni conformazionali -> guppi di atomi, intere sezioni di proteine, lnm, 10-e - 10-3 sec (es: catalisi,regione enzimatica, adat|amento indotto, legame Fez* a IIb,-..) ì

TIPI DI CATATISI:- catalisi acido base- catalisi eovalente- catalisi da ioni metallici

(legami covalenti !A,nsrtaQ=-_ _ \iy -(-+ gruppi ionizzabili (es. IIis, Asp, Glu, Lys)--> gruppi nucleofiIici, facihnente attaccabili (es. Hís, Ser, Cys)-+ f3 rcaziene non può awenire se tl metallo non è presente

(x stabilizazione, orientamento)

SITI DI I]lI ENZIMA:

srroATTTVO

SITO DI LEGAMEper iVi substrato/i

il substrato interagisce con le catene laterali dell'enzima; il sitofornisce l'energi4 ma detennina anche ló stabilita.

SITO CATATITICOlegami covalenti transitori

regione dell'enzima in cui awiene la catalisi, per interventodelle catene laterali dell'enzima o di cofaftori e di coenzimi (che

forniscono Suppi non presenti sulle catene laterali

SITT DI REGOLAZIODI.E per effettori positivi o negativi

^+ t

ffit ..6 CINETICA ENZIMATICADeterminazione della velocità di reazione catnlizr.ata da un enzima.e vedere coÍre questa varia

in risposta a parametri sperimentali:--+ produrre un enzima alterundone la sequenza prÌmoia, per vedere se un

particolare aa ha influenza

-+ legare sostanze a parte delle cmene laterali e vedere se quel particolare gruppo

era iidispensabile alla catalisi (Jecnica della mutagenesi sito-specifica)

-+ tecniche di crístallografia

La velocita di un enzima può essere valutata in base a:

-laquantità diprodottochesiforma infunzione del tempo v = Ipmoli/min]

Ipmoliimin]la quantità di substrafo che'scompardtinfunzione del tempodt

lnformazioni che si possono ottenere dalla velocità di un enzima, in condizioni di dosaggio diverse:

- la [E] e se funziona- la [S] in un liquido fisiologico- la presenza di un enzima come marker di uno stato patologico

Cordizione necessaria tS] > tE] -+ perché n3t lolnento in cui la reazione ha iniziaf, S comincia a

dlmmu1re

dlPldtd[,s]

2A

a

t-_L-l_L-L-t_t--L.L_-

-

:

t

Velocitalepqplgggg della reazione --à "

= #:

k'lESf' tuttavia tESl non è misurabil4

l!>s, *",1;[n* ,ofln'rrtp;C lgL,-n r4.{\ztoile },J ùlrì{iut:g, qu:uc cnt Dtrgri)'l}tiÙ NírY v fruf'e T'rt?!r€

pffiarno dall,assunto di operare allo stato stazionario, ossia nella condizione in cui la variazione di [ES] in

nln'ioo" del tempo è nulla(si modificano solo [S] e [P]):

n grafico mostra i cambiamenti

concenhazione osservati in tutti

componenti della rrezisne f,rno

raggiungi{n€rto dell' e quilibrio

2L

-----+ ftz a^ ;rrq.l*iam.f, n€tla- Ccrìdú]rcr u

,. ,it'

Si parla di u4, ossia la velocità di reazione nei primi 60 secondi

Vmax

(t

CURVA DI SATURAZIONE DASWSTRATO

(ramo di iperbole equilatera)

Non consente però di deterrninare

precisamente Vo,-, e Ku.

Quando tutto I'enzima è complessato al

subshato, non serve aumentare laconcentazione del substato: bisognaattendere che l'enzima si dissoci dal

prodotto per poter legare del nuovo

substrato.

La sahrrazione si raggiunge quando tutto il s è complessato a E (complesso ES)

1

<\CINETICASECONDOMICHAELIS-MENTENCinetica allo stato stazionario --+ sistem. rtroO*a p"r-oJotut" il comportamento di un enzima"

caruttennaroe I'efficienza e confrontarla con qùella di altri'

Dallo studio della cinetica allo stato stazionario si può:

- studiare il pscsanismo di azione degli enzimi

- studiare I'efficienza catalitica degli enzimi

_;"pi.";; '1,

conc*otr"zione fiJorogica del subsbato l'enzima produce una concentrazione di prodotto

significativa- ouando un enzima può cataiizzare la trasformazione di più substrati, stabilire verso quale substrato è più

affine- se Ìrn substrato può essere trasformato in prodotto g-piir di'n enzima, vedere quare enzima è.più efFciente

nella sua trasformazione, a condizioni di [S] fisiologiche

Partendo dalla relazione: E+s= - EL_*,EP*"11_,^\tG;lenifa- Cnb'rúeda- + ers?a-)

Si può passare ad una formula piÌr ridotta: E + S -=-- K-z

dii

al

fsl

tquitrlaj.:m

_bteod,i StsQ. dtESrydb =O rÉl

a-

l -

Equazioni di velocita associate:

- ( \t-' Àî

- l , \ r

E+S-+ESES-+E+S

ES-+ E+PE + P -+,8'.S

v : k1[E][S] - (v s, rS.il,V

V (''J ùJi 5.ÈrC!" 65 llf$Gnr:.tlr. er:;

[Er] : tEl+tESl

S o stituisco [E] nella r",*i"l ?XJÙàSI"',t- -'*''

Raccolgo [ES]:Svolgo il primo membro:

Riordino:

Raccolgo [ES]:

Risolvo per [ES]:

Divido perkl:

!: krtEltslv = k_r[ES]v: kzlESf

v = k-zl0llPl

[E]: [Er]-tESl

k,(lEr)- ttsl)tsl = k_r [ES] + krlESlkr{E,l- tEsl)tsl : [ES](k_, + Èr )È, [8, ] [s] - Èr tEsl tsl = [Es](r-, + kr),t, [Er ] [,S] = 4 [ES][.S] + [ES](È_, + kr)k,[E ][,S] = [f,S](&[,Sf + k _, + kr)

[E.S]:,1,[8.][S]

( ,L, tS] +k_r+kr)

Jr A una concentrazione fissa di enzim4 vo è direttarnente proporzionale a [S], qilando [S] è bassq mentrequando è alta è del tutto indipendente. Il punto focale del modello proiojo^da Michaelis-Menten è laformazione di un complesso ES specifico, quale intermedio essenziate aeiU catalisi; tale modello è iI piùsemplice che consente di studiare le proprietà cinetiche di molti enzimi:

E+s+=ES eg., E+p^ ' ' - ' -

' ,F. ì> \ \_A:5urDt, : r tDrì , l 0V,yrt .Un enzima E, si cornbina al substuato S, per forrnare il complesso ES,;d;'ú;"èó'jdti;'Ai velocita k1.Il complesso ES può andare incontro a due possibili destini: dissociarsi di nuovo in E + S, con una costantedi velocità k -1, oppure può procedere per formare il prodotto P con una costante di velocita k2.

lllp:,fuiTo che il prodotto non possa convertirsi nel substrato, una condizione che awiene sicwamente nelle

llpnme tasi della reazione, quando [P] è ancora bassa. =)flS5d,ríZlottí Vf,,rc,.io {ùjtrr[,t

tESl è determinata dalla velocità con il complesso ES si forma:

c*e si dissocia per tornare a E+S) - (V *o, ar ES che si trasforrna in E+p):ry:4[E][.s]-ft_, [ES] - É, [E^t]

Assunzione dello Ftato stazionario: [Sp>[E] e

Per cui: ,t,tE'ltsl - È_r[Es] - kr[ES]:6

fr, tEl tSl : fr_, [ES] + fr, [ES]

[ES] e [E] non sono note! E'noto soto [81]!

r E .,ì - [8. ][.t]LLP I - ------Zr,-,-r_-ì-t

rsit!*2/---+Km\-{r-

ttrsr - [E.U't]tLpl-

[,S] + K,Per cui :

22

1:LLLLr*|_-]'*'

I

ljljLLLl:LtLLLL-TJ

Tornando alla velocità complessiva della reaziens , u : dlll = É"[ES] -É" [Er]['S]dt [^S] + K,"

La v-* viene raggiunta quando tutti i sti catalitici sull'enzima sono saturati con il substrato. cioèquando [Fr] : [E!]r per cui v-ux: kz [Er] (sempre in condizioni sovrasaturanti di S)

l!>Èpr}lE' srìH0 irr &r$Dlèrr.r$1 Dr gìnrFrìuDrle DElt'fru?rtl4 I v** [rs]

si arriva, quindi, all'equazione di Michaeris-Menten: v0 : rpSl + K,

Questa equazione verifica i dati cinetici delgrafico:

- a concentrazioni di S molto basse, quando[S].=Knr, vale I'equazione di M-M, cioè Iavelocità è direttamente proporzionale aIIa [S]

- a elevate concentrazioni di S, quando[SI>>Kru, y6 : V**, cioè la velocità èindipendente dalla [S].

Quando " =ry -+-+ [S] : KM

Questo perché:

Divido per Vmax

Y max _ I.max.[S]

2 [,SJ+ K-1_ [s];-61;r- 2[s]: ['s]* ro" [,s]=r,

alla con della velocità massima.Ky è un'importante costante di una reazione catzlizzata da un enzima ed è significutitu pir lu su.* firorioo"

Urn.* fsl

Vmo x<-Vo =

J" =vma "

-\

ss

Krn fsl GnMlSe Ky è bassa si dice che I'affinita dell'enzima è alta perché si raggiung" 1u

r*u-"on una [S] piu

L

oiccola!

biologica.

23

d:- Prendiamo 2 enzimi diversi che catalizzano Ia stessa reozione (isozimi):

{ mar

vmax

o&o oÉfihifa'<- Kna Kilz + bc.ssq. eFFinito--

IS

AT

. l

d* r

fsl

Ku:'*:'?,* ?: *, *3 (IG: costante di dissociazione del cornplesso ES)

- quando (5 è piccola -+ l'affinità dell'enzima per il substrato è alta- quando kznq è molto piccolo rispetto a Ik -+ Ku : tr(s -+ I'affinità dell'enzima per il substraté è bassa

Quindi: lllse I'enzima ha una K1,a elevata, sarà bassa la sua alfinità per il subshato

lllse I'enzima ha rura KM bassa, sarà elevata la sua affinità per il subskatolll Kr*r è una misura di affinità enzima -substratoill

Krtr:. è una costante. è una costante cb;e deriva dalle costanti di velocità. assume valori da Iff7M < Ku<a lUI M' negli enzimi MM è una stima della costante di dissocimione dí E da S

Vmax: ;. è una costante' è la velocità massima teorica della reazione ma non viene mai raggiunta nella realtà. per raggiungerlatutte le molecole dt E dowebbero essere legate a S. Ia reaztone st awicina asintotttcamente alla Vmax con I'aumentare del substrato

Grafico dei doppi reciproci o di Lineweaver-BurkSe lo sono inventati perché no si può conoscere Vma:q né Vma:c/2, né Ky!

Y:mx+c

,_K, 1* 1vo V max tsl Vtnax

=K,Vmax

ilrl

4lVnax

t frstnrA

t-l_tt_t_t_t_L-L_L-L_I

f-t_I

t-t-t-t_I

tI

t

Kcat [S-'] : costante catalitica -> nodi turnover, n" di molecole di substrato convertite inprodotto da una molecola di enzima nell'unítà di tempo.

aIn MM -+ kz : Kcat vman: Kz[Er] : Kcat [E1] Kcat= vmaxi[g,rl

Kcatpuò assumere davalori minori di un secando a migltaia di secondi.

Quindi:- Kcat dà informazioni sull'efficienza con cui si forma il prodotto =7 ES +Et p

I t

bK*,/F;f< _

: efficienza catalitica dell'enzima 1s{ N[111l ^-M

- Ku dà informazioni sull'efricienza con cui si forma il complesso ES :) ErS alES

Quando un enzima subisce una mutazione che modifica la sua KlaIe conseguerae possono essereche alle c onc entr czioni fisiologiche del sub str ato I' enzima non furzziona

Es: la sensibilità che alcrmi individui mostano verso I'etanolo.Alcune persone dopo aver ingerito anche quantità modeste di alcol, presentano arrossamento del viso etachicardia. Nel fegato I'alcol-deidrogenasi converte l'etanolo in acetaldeide: questa viene hormalmentedegradata ad acetato dalla acetaldeide-deidrogenasi.La maggior parte delle persone ha due forrne di acetaideide-deidrogenasi:- una mitocondriale a bassa Ky- una citosolica ad alta KyNelle persone sensibili all'alcol la forma mitocondriale presenta una sostituzione di rrn ee, per cui risultameno attivq I'acetaldeide viene convertita quindi solo dall'enzima citosolico che avendo un Kl"r elevata,risulta meno affine al substrato, e meno acetaldeide viene convertita in acetato. Eccesso di acetaldeideriversato nel sangue, responsabile sintomi.

FATTORI CIIE INT'I,IrENS|NOjA VELOCITA' Dr REAZTOhIE:lsl T pH

. il pH ottimale non coincide necessariamente al pH a cui un enzima opera all'interno di trn sistemabiologico .

. altvelli estremi di pH e di T --> densturazione dell'enzima in quanto proteina i

' massìma fficíenzaaTfsíologica

La maesior narte delle reazioni biochimiche hanno oiù substrati e, quindi, più nrodotti: la maggioranzadi queste reazioni comporta il trasferimento di un gruppo funzionale da un substrato ad un alho.

Le reazíont con ptù substrati possono essere divtse in due categorie:

a) SEQUENZMLIb) A DOPPrc SPUZZAWNTO (o a doppío spostamento)

a. SEQIIENZIALIPrima che o$i prodotto venga rilasciato, tutti i substati devono legarsi all'enzima. Di conseguenza" si forma

un complesso ternario, costituito dall'enzima e da enhambii subst"ati.

J meccanismi sequenziaii possono essere di due tipi: ordinati o casuali

- ORDINATI (molto spesso le reazioni 6hs hanno come substrati il NAD* o il NADII) -)CtînRtO SlNfnSf

6rE.S,$ ES,

- ì7- t rS1S2;==---F=Pr=P:\o

L'enzimaforma sempre tm complesso ternmio: 1íríma costituito dall'erzzíma e dai substrati, poi dall'enzimae dai prodotti.t-

L 25

A

\ l l

i l -

)

sl^

-_r aT

- CASUALI

----" ESr ù\

, E-(_ )ESrSz----+ E+Pr+P2\ss 'Z

L'ordine con cui ì substrati vengono legatí e i prodotti rilasciatí è casuale: Ia reazione passa comunqueattrsverso complessì ternui che íncludono príma í substroti e poi i prodotti- ' -

b. A DOPPIO SPIAZZAMENTO (o a ping-pong)=:> M c. hSTUno o più prodotti vengono rilasciati prima che tutti i subsbati si siano legati all'enzima (es. scambi diguppi amminici ha aa e u-chetoacidi). Tali reazioni sono caratterizzate dalla presenza di un intermedio,costituito daLl'enzima. modiJicúo.

f, \zE+Sr ;-+ ES1 ;-+ E'Pr I-4 E' =-l--= E'Sz -------? Eì+pz

i substati entrano ed escono dall'enzinna, ricordando nna pallina da ping-pong che rimbalza su un tavolo da gioco.

"6 INIBIZIONE ENZIMATICA (per enzimi t\llÀ4Modificazione della cinetica enzimatica- regolazione dovuta alla concentrazione di

substrato.

{Jn enzìma a monte O{l\zf) regola l'accensione e/o 1o stop di una serie di reazioniNel caso di enzimi MM non si parla di effettori positivi o negativi, ma solo di inibitori

Inibitorireversibili_+interagisconoconEmedianteffipercuiquestotipo di inibizione è cao;atterizzrtz da una rapida dissoci"zione del complesso enzima-inibitore @I)Inibitoriirreversibili-+interagisconoconEmediante@dissociandosimo1tolentamente dall'enzjma bersaglio (alcuni farmaci irnportanti:penicillin4 acido acetilsalicilico).

b0

tt

non -)

CpmP.

Un inibitore COMPETIIWO si lega al sito attivo dell'snzima"impedendo al substrato di legarsi. Diminuisce la velocità di catalisiriducendo iI no di molecole enzimatiche accessibili aI substrato.L'inibízione competitiva può essere rimossa da tm aumento di [SJ.

Un inibitore INCOMPETITTVO non impedisce al substrato dilegarsi (complesso ESI, S e I legati a siti diversi di E).Diminuisce il no di turnover, ma non la proporzione di molecoleenzimatiche che possono legare il substrato.

Questo típo dí ínibizione non può essere rimossa da tm aumento di [SJ

Quando un inibitore altera sia iI legame del substrato, sia iI no diturnoyer, quadro piir complesso: inibizione MISTA.

26

N-BITORI REVERSIBILI -> in base almeccsnismo d'azione, al tipo di complesso che";siforma eaI sito dell'enzima, si possono distinguere:

INIBITORT COMPETrIIW si legano solo ad E, non a ES(perciò nello stesso sito in cui si lega S)

INIBITORI INC OMPETITTYIsi legano solo ad ES, non ad E

(classe ipotetica mai riscontrata fino ad ora)

I}IIBITORI N{ISTI(NON COMPETITT\rI)

si legano sia ad E sia ad ES

T conpeHfr,,re

En r'rn3

L

l__ . INrBrroRr coMpETrrrvr

l - EtS==€S*€ì-pr-__ ì

l - ÌI

î | r . t

t -L- EI

4

l - rI _ oon partecipa alla catalisi!

L \5 "!+

l - F --\*---r €5 -----r t+ PL; /

_* 2Tl - î l r t ; , (L_ ' ,V , / (^

€T / r>v-

L_ . ,

Cambia la cineticai, risultaapparentemente modificata la Kvr e,quindi, I'affinità dell'enzima alsubstato.

Si tratta di un meccanismo diinibizione che funziona bene a basse

concentrazioni di substrato.

lnfatti, abbiamo dettopuò essere rimossasubstrato-

I' inibizione competitivaalte concentrazioni di

cheda

t_t_L-L-tirt

t_i

t:t

L_L-

fl.Kt

f1l=g Kt

frl = ìoK ù

d=2

La Vmax può essere ottenuta anche in presenza

dell' inibitore comPetitivo.

Tuttavia il valore apparente di KM è alterato -+

I'effetto di un inibitore competitivo è quello di

aumentare iI valore apparente di KM-

Ktunn : Ku (1 + [Il/Ki)dove [f] è la c.oncentrazione dell'inibitore e Ki la costante

.::r di dissociazione del complesso EI'

. '

o:Lrease.ntil: tg[,{flprodottíl Wfl

[Er]: [E]+tEIl+tEsl

?*d*"*,

= Vnon*e

1+tf l"

= T,

esprime presenza ìnibitore in firnzione ai Kr e lfl

î r i l

(y: mx + c) + grafico dei doppi reciproci

4 /dt t i { \ r , IV'

=(V*"-J ' l 'V*ì*

.tKeI

Jl(ffi

Z max'[S]

@+tsl)\graee

-T.

L-{/tsl

otKi\

*" =)vÉlRtfl => t ifu

27

*d

:

Ls

Ar

Un inibitore comnetitivo risulta "simile" al substrato: presenta i gruppi caratteristici in grado dilegarsi aglt stessi siti di legame dell'enzima; ha anche dimensioni simili al substrato, poiché ilegami poco stabili e la direzionalità del legame sono influenzatr dalla distanza tra it gruppochimico ed il substrato.

. INIBITORT INCOMPETITTW\iuQsùaUqXtiXxnEqXrbgilb$al'€uF$Lc$\k kìÈùtc ll complesso temario ESI non procede verso laformazione del prodotto di reazione. Il valore di Vmax tende a diminuire e il nuovo valore è Vmax"pp,mente il valore di KM rimane invariato.

L'inibitore diminuisce semplicemente la concentrazione dell'enzima attivo.Tale inibizione non può essere rimossa da un aumento di [Sl.

€ t- S -------+<-- -------+ € -r P

[Er] : tEl+tESl+[ESrlv, [ES]t I l i

l \ t : -' [Es41+ l-11

d - ------:--::

K,

Zmax-[S]v.-

(a [S] + Kr)t lc(

T,**

i

I f f+i. ,4\

íSe Vmax diminuisce -+ l/Vmax aumenta .'f i(t

( K, l -Le rette hann6 tutte la stessa pendenza | : l=\ r' \Vmax) ' v

Questo meccanismo di inibizione funzionabene anche ad alte concentrazioni di

substrato.

ú

t €S+-T-I

,f.{ ,l l K; 'r lv

ú)J

t -È 1rc*\=t I

I Vnaxl.A

VO

lt

rsl -

:4, ,

NB.: Lfl Kq, ullYlr,jUrs€ nfflnKru iEliehJrc iA,r quftNÌo sE L,iftt6,njÈul;,tcorrrrrîvu f; ..'1,tuur_\;Lq Vn^E{ i)(:11?rv:tl'1ft Dt CpnSBCuíúLn UrHtÀJiJ/SC6 0trciiÉ rN É_l 1ticp5!flBrlìFoructre- au;s*) ftiìRrrJl ft @, oSst fi L n K^ r)lt,t.:6ri Jrirp (,;i.:,:o5, PfiRLfì ld 6'e !tRr-ìW r,,r. AUHEÍùìrj sl2rprruu)rota6 t'116tp,1:1ty1,1i6,t

Dt;fuÌ f6lì INuiú14 et,,tù ZgLfr(í\ióiÎA it, itftv(? .^r],y."utui,y. _vrxi"

-r. svósr,lrìL 'i;::,; ,0).{f;t,1 }"1,,r s,.r11rrc.e sj.qí,it.iHf vrrTaILY f riîHiiiT<"ítr,k Spr'ri GiEt,LFj;ta., *t itf*it,

,jlu^r*

, f

I

J îfot

. INIBITORI MISTI

f rS : €.3 ---------+ €+ P+T

il n' L'inibitore ha il sito sull'enzima diverso daquello per il substrato, per cui si formainvariabilmente prima ESI o EIS.

fI + S :ESl

^lu,

frl =Ki

frl = tkif Il=,.toKi

,/ tElt4 r/, tEslt/lr r , : - r \ - - :' lErl tEs4

[Er]: [E] + [E[ + [ES] + tES[

v-

La presenza diretfa-

I/max[,S]

(ú, + a'[,S])

Volglrt. i o d'

- Vnnar / f5l Vmaxù 4o' d,,#4.,

VARIAv

îK,,n [Vr-"rt.

I influenza la pendenza della

r/tSl

29

,il/

l lfc.t-i-.+L

il

-__l

liI{

Caso particolare: quando Ie rette hanno la stessa

intercetta su x? i

Nell'inibizione rnista non competitiva' nel caso in cui la

costante di dîssociazione di EI è uguale a quglla dt ESI

(h = lq')

L'inibitore si lega in quantita uguati a ES (ESI) e ad E @I)'

att

ù(Ar

5r

.ffcTt* -

iÍDRis;ur

xl- f t

t . t " l t

iDúÀ;Í€ -r

b.-_ \

laKula '- :vo V max tS] V max

Il r

Calcoliamo |'sldinata quando x: 0 -+ 1/[S] : 0

r _ oKr, -o* o' _à

vo Vmax Vmax

Calcoliamo I'intercetla su x quando y : 0

dK,, 1 d'0 - -----i:-" V max tSl V max

. seo:0'inibizione mista non competitiva

K,,dividiamo per cr A/max -) 0 =

ffi *t

Kr, = -ltsl

moltiplico x [S] -+ Kv = -[S]

. tsldivido x Kv -+ r= -E

r se a*s. 'inibizione mista

dK,,dividiamo Per lA/max -l 0 = =ì!-+ a'

LùJ

la Krvr è ora diversa dalla K1a dell'enzima

non inibito Per un fattore u

G,

vo V max

l /vo: 0

lsl = -tKM

divido x S ->

tsl -1

1=-

KM

1

KM tsl(non comPare Piir a)

l/Km è ugualc sia in Presenza

"rr"-" ai t linitizione mista)

a/hr v

sia in

30

I

Ll_Ltttl__t-t_t_L-LL-

tI

t_L_I

+;

INIBITORI IRREVERSIBILILa maggior parte dei meccanismi d'azione di tali inibitori è siraipresentano una somiglianza dí struttura con il substrato, o meglio

""*r4 *;@

substrato nel suo stato stszionario ---+ per tale motivo sono detti anche ANALOGHIDI TRANSIZIOI\IE.

La serina è fondamentale per la catalisi: se I si lega covalentemente aI residuo dí Ser,non potrà piùawenire alcuna catalisi --+ enzima inattivo-

!F E1: il gas nervino (tipo di DIPF) impedisce la degradazione dell'acetilcolina con questo meccanismo F.A-N.S.(farmaco antinfi emmnlorio non competitivo).

Es : DIPF : diisopropilfluorofosfato- Modifica solamente I di 28 residui di Ser dell'enzima chimotripsina -+ questo residuo, quindi, deve essereimportante per la catalisi (infatti è situato nel sito attivo).- Identifica anche un residuo di Ser dell'acetilcolinesterasi, enzima importante nella trasmissione degliimpulsi nervosi.

Es: ciclossigenasi (Cox) _+ aspirina ---+ acetilato-cox inattivo + salicilato

I Cox sono enzimi chefanno parte dellavia che daí lipidi porta allaformszione dí:- prostaglandine --+ difesamucosa gastrica- hombossani -+ .A2 aggregante piasbinico t- molecole che attivano la risoosta antinfiaqmatoria --+ dolore, febbreL'aspirina deve essere pre-sa dopo i pasti perché impeiisce la prod,zÍone di prostaglandine, cheproteggono da HCI Ie pareti dello stomaco, producendola mucosa.

Coxl --+ secrezione mucosa gastrica CaxZ -__+ risposta antinfiammatoria(dffiriscono per I aa)

Trovare un inibitore che agisca solo sulla Cox2 (__+\rte)e! farmaco)

CHIMOTRIPSINA --+ enzima proteolítíco che agrsce zui leeami peptidici in cui il grappocarbossiltco è fornito daun aa aromatico (il sito di legame riconosce t'*"tiffiTPCK -+ inibitore dplla-chimotipsina haunanello aromatíco,riconoscimento a"t ,lto di legame.si lega antche ad m istidina nel sito àtno, necessmía alla catalisí_

TIM -+ triosofosfato isomerasi, enzima che interagisce con il substato diidrossiacetonefosfato.viene inibito d"l3-bromoacetolo, che si lega covalàntemente al sito attivo-

TIMIDILATO SINTASI ---+ enzima che sintetizza dTTp^fe viene tnibito, blocca il ciclo cellulare (soprathrtto delle cellule cancerogene, più attive dal puntodi vista della proliferazione).

REAGENTI GRI]PPO SPECIFICI Reagiscono per specilici gruppi di aa

Simili al substrato,

vengono inizialmente processati con Ír normare meccanismocatalitico fino a formare composto che non si stacca più

MARCATORI PER Atr'FINITA'

INIBTTORI BASATI SULMECCANISMO

(flncrDr)

3t

dUMP---+ dTMP trasferimento dí un 1Ht portato da nn tasportatore di unitàmonocarboni ose (fo I at o).Iegaidrofotato recupera it {Hl datimidilato sintasi: ú metíl-tetraidrofolato cede 1Hj e si ossida ---+ percontinume afinzionare deve essere ridotto e reagire con una nuova ser.

Per inibire la timidilato sintasi si-può agire a monte. inibendo la ossidoreduttasi òhe riduce ildiidrofolato ---' @r4!q.(motto simile at diidro e tetraidrofolato).

- DEGRADAZIOITE IYUCIEOTDIPT]RIMCIAMP ---+ adenosina ---+ inosina ---+ ipoxantina --+ xantina --- acido urico (cristalli)

Quando la degradazione è eccessìva (per mancanza di enzimi che utilizz-ano AMP) -+ farmaco cheinibisce la xantina-ossidasi (alloBurinolo), perché identico alla ipoxantina.

- SIILFAMIDICI -+ assomigliano all'acido paraaminobenzoico (usato solo dai batteri -+ inibitoriche agiscono solo su batteri).

' INIBITOzu SUICIDI --) sono spesso suhstrati modiJicai e rappresentano il mezzo piùspecifico per modificare il sito attivo di un enzima-

L'inibitore si lega all'enzima come subshato e viene ini-jaLmente processato con il norurale meccanismocatalitico ---+ questo crea un intermedio chimicamente attivo che modifica covalentemente ed inattivaI'enzima- Il fatto che I'enzima partecipi attivamente alla propria inibizione suggerisce chiaramente che ilgruppo dell'enzima modificato covalentemente è essenziale per il processo catalitico.

- CHF.IVtrOTERAPICI che agiscono sulla timidilato sintasi -> Sfluorouracile

Uracile con fluoro in posizione 5 -+ FdUMPo

H N,,à -g '=o=L-.-u-Jt*')ruleno r'nRFnur)

Îu*dUMp --\->dTMpFdUMP--ì(-->

HLe prime parti della reazione avvengono (legame con il tetraidrofolato), ma poi il fluoro non può essererimosso (come awiene per lf), quindi il FdUMP rimane legato al tetraidrofolato e la renzione si blocca.

- PEMCILLINA ---+ si lega all'enzima glicopeptiltranspeptidasi, impedendo il legame con il suosubsúato. Parte del meccanismo d'azione dell'enzima viene modificato.

- Il virus flfV necessita della trascrittasi invena (RNA--+DNA).AZT è un analogo del timidilato (dTMP), nur manca di m OH in 3' ---+ non si forma il legamefosfodiesterico con il nucleotide successivo ---+ intemrzione della catena di DNA.L'AZT ha bassa affrnita con gli enzimi dei mammiferi --+ attacca soprathrtto le trascrittasi inverse.

- FARMACI PEPTIDO-MIMETICI ---+ contro proteasi del virus HfVA livello virale vengono sintetizati polipeptidi, poi suddivisi in peptidi dall'aspartico(riconosce e taglia a livello dell'aspartato), riconoscendo anelli aromatici.I farmaci sfruttano la somiglianza con Ia fenílalonína modificata allo stato di transizione,I'enzima.

proteasi

inibendo

1^)z

t_

t

t_

Un esempio -' le SERINE PROTEASI --* scindono il legame peptidico usando H2O (:idrolasi)(enzimi digestivi, della coagulazione)

Proteina + HzO ---) pepl + pep2S1 + S2---+ P1 + P2

Reazione a doppio spostiamento:1) S1 +E-*Pt+È'2) E'+ 52 --+ P2 + E

I

- turnover proteine --+ degradazione proteine usurate in aa per formazione nuove proteine- proteine ingerite rotte e aa assorbiti a livello intestinale- reazioni proteolitiche importanti anche per la regolazione di certi enzimi e di altre proteine

Le proteasi tagliano le proteine con una reazione di idrolisi, addizionando una molecola di H2O al legamepeptidico, velocbzmtdo enormemente la reazione di proteolisi (da l0-1000 anni a pochi millisecondi!)I legami peptidici, infatti, sono particolarmente resistenti per il carattere parziale di doppio legame:per Promnovere la sua rotfirra, tm enzíma deve facílitme wt sttacco nudeortIíco su un gruppo carbonilico dinorma non reattiyo.

La serina è fondamentale alla catalisi e anche I'istidina è impoÉante in questo meccanismo di. catalisi.

TRTADE CATALITICA delle SERINE PROTEASI: SERINA _ ISTIDINA - ASPARTATOLa triade cosfituisce il sito catalitico.

(l'aspartato non è necessario come i primi due aa, favorisce solo una maggiore velocitii di reazione).

Ser tQS

iL

II

0sp ao2 ilis 5 +o------H - . / - \

l:" ''tnl\,n

l iu

l

,L

.6 ,V|,ECCAI\ DI CATALISICATALISI ACIDO.BASE

In genere oltre all'acqua un'altra molecola ha ilruolo di donatore o accettore di protoni.

(es. la chimo tripsina usa His come base catalitica peratrmentare il potere nucleofilico della Ser)

scambio di protoni, interes.sano Le catene lateralíionizzabili

CATALISI COVALENTEIl sito attivo contiene un gruppo reattivo,

tnpresenza di

unnucleofiIo

ediunelettroJilo

-o- C:Ogeneratm.ente un lorte nucleolrlo, che subsce unamodificazione covalente transitoria nel corso della -s- C-N*-H

catalisi.(es. chimotripsina)

-c- -Po+

-N:}I-

-olr

CATALISI DA IONE METALLO

Il metallo puo agire cataliticamente in modi diversi:- Può orientare correttamehte il substrato.

aumentando il n" di interazioni con I'enzima- Può stabilizzare una carica negativa su un

intermedio della reazione- Può generare un nucleofiio aumentando l'acidita

della molecola vicina

-+) 'Ct

r

ATTTVAZIONE SERINE PROTEASIterrninata la loro traduzione, le serine proteasi sono inattive (forma di zimogeno --+ i residui della triade

sono spazialmente lontani). Si attivano solo in seguito a modificazioni post-traduzionali (irreversibili per

le serine proteasi) che prwedono il taglio proteolitico di una parte della proteina-zimogeiro.

I.a chimotripsina è pressoché sferica e comprende tre catene polipeptidi unite da ponti S-S-

È sintetizzata a putíre da tma singola catena polipeptidica --+ rl chimotripsinogeno (forma ínattiva),

che viene tasformata in chimotrispsina (forma attivata) da una scissione proteolitica" che porta alla

formazione delle tre catene-

.t- )o Js -lG

+t. t -ú"t- G'ò.- L;s- I \e-Va\- - -TR\P6\NOGg$O

l r

I ente.ro p=pfi o\ o-ui

t o trip>rno-

Chiî1oUpBioo?er'of,no-\ln'o)

I t tpsino-

T-chicnotr-rpaino-(o*ìtn-)

I d"i^ohrp-*a

II

Hinr -\a\ -Gr)o - Ly ' *Ln" - Va\ 1TRtmrNn

Gene ancestrale comgne da cui derivano per evoluzione divergente molte serine proteasi (es' chimo

tripsina" enzimi digestivi,-..). Altre serine proteasi, non derivanti da un gerìe comune, hanno subito

un'evoluzione convergente che le ha portate uguaknente a poter usare latriade'

Il sito attivo della chimoripsina, che contiene la ser 195, risiede in una scissura sulla superficie

dell,enzima: Ia catena laterale della Ser 195 è unita da legami H all'anello imidalolico dell'His 57; il

gruppo -I{H di questo anello è a sua volta legato al gruppg carbossilato dell'Asp 102'

- il residuo di His serve per tenere nella corretta poslzione la catena laterale della Ser e per

polarizzare if r"" grupp; ossidrilico -+ His agisce come catalizzatore di base generale' come

accettore diioniÉ i

- sulla ser si viene così a creare tmo ione alcossido, molto più nucleofilo di un alcol :

- l,Asp aiuta l,orientamento del residuo di Tfis e lo rende un migliore accettore di protoni per

effetti eletkostatici

La chimotripsina scinde i legami peptid.ici in cui il gruppo carbossilico proviene da'n aa aromatico. Per

capire quate subsrato e pit uartto alla chimo Èip"i"u si osserva I rapporto Kcat/Kr,r (efficienza

catalitica).specificità al substrats ---' determinata dalla catena laterale dell'aa che interwiene con il gruppo

COOH nel legame PePtidico

d- chimohrpòino-CoJ$s.q

AA DELL'ENZIMASo Gito ai legame grande,

6i, c{)3Iffi'uu^n,ouu fAI

T - u- ò"*nRz

ì

,r4t_l

otlc-Io

,o.r-/"l io

'r-l -pa-,.r?rlr i \N-- l

)

L--ou $cL-

)

L:L_'t_iL_L:t -IIt-

Il_II

I

LI

L.

IIL

bJco asEorrrcîre_ai r 'R.r ./.o*

-01*.N,rxff'ù,(a<*

CIo

1.2.

3.

4.5.6.

lnherr,neètrc,

, teho"e ,_.coAql + ùa.s + &r* F\is @F

tt Otfo.

tnt. fe-ho.eslric-o

attacco nucleofilo del gruppo ossidrile di Ser 195 al C carbonilico del substrato (catalisi ccivalente)Cambia la geometia intorno a questo C -- intermedio tetaedrico --+ stato di transizione, formazionedi legami deboli tra il subsrato e gli aa del sito catalitico con gti altri aa dell'enzima.L'intermedio genera rma carica negativa sul c cmbonilico --+ stabilizzata dall'interazione gpu goppi-NH dellaproteina in un sito detto buco dell'ossanìone- (Se,r,Gly)trasferimento di un protone da His (carico positivamente, o stesso protone preso alla Ser) al gruppoarnminico formatosi rlalla rottura del legame peptidico che ha liberato l"acil-enzima (1" peptidà).

^ '

il componente amminico è ora libero di staccarsiviene rimpiauato da una molecola di II2OHaO attacca il gruppo carbonilico, mentre contemporaneamente il residuo di His rimuove un protoneda I{2O, agendo con rrn meccanismo di catalisi generale acida, formando I'interrnedio tefoaedrico(PeprSerrII2O+His)

7. intersredio tetraedrico si spezza" dando come prodotto I'acido carbossilico (2" peptide), rendendopronto l'enzima per un altro ciclo catalitico (stadio 8)

Questo meccanismo spiega le caratteristiche di azione della chimokipsina, ma non la preferenzaosservata per la scissione di legami peptidici posti subito dopo residui con catene laterali grandi eidrofobiche --'+ È stata rilevata sull'enzima la presenza dj una tasca (S1), relativamente idrofobica eprofonda, che rappresenta il sito di legame. a livello del quale si adagiano Ie lmghe catene loteralí diresidui come lafenilalantna ed il triptofano.Il legame di un'appropriata catena laterale in questa tqsca porta iI legrme peptidico adiacente nel

sito attivo per la ruttura-

Chimotripsine ---+ sito di legame: tasca idrofobica---+ sito di catalisi: Asp - His - Ser

rJq" \^- / tt b.'-, tY-/ (

'H 'N

ooî-uo

\J

Y"K{

Aci\-emr(na

Rz-N-t-+I+l

- *1rN A1J

A.i( - er'+., rno

Quindi -->

35

ZJ'

RXVERSIBILI

Fosforilrzione

:Uridinilazione

(aggiunta di UMP da uridil-transferasi; donatore UTp)

Adenilazione(aggrunta di AMP da adenil-transferasi: donatore ATp)

Glicosilazione

Metilazione'(rasferimento di-CH3)

ADP-ribosilazione-(ADP+ribosio trasferito dal'NAD)

Acetilazione-(aggunta all'emino terminale come protezione daproteolisi (in particolare dalle amino-peptidasi che

riconoscono fN-terminale solo se libero)

IRREVERSIBILI

Ubiquitinazione

Idrossilazione(es- collagene)

N-acetilazione

T-carbosihzione(consente legami con Ca21

Farnesilazione(aggimta catena idrocarburica" consente legams 6sn

membrana cellulare)

Vo

simili

"6 ENZIMI ALLOSTERICI (atlosterico -+ diversa conformazione)Le proprieta cinetiche degli enzimi allosterici non sepFono la cinetica di Michaelis-Menten!

- contengono più subunità, più siti attivi- la relazione tra v6 e [S] ha un andamento sigmoide (assomiglia alla cinetica MM solo alla fine, quando

v6 rron dipende più da [S])- legami con iI substrato cooperativi ---+ il legame di trna molecola ad un sito attivo facilita il legame

del subsbato agli altri siti attivi (il cambio di una subunità. induce cambiamenti nelle alte)- possono essere regolati da attivatori ed inibiton (effettorí posítivi e negativ), che si legano a siti di

regolazione distinti dai siti attivl e inducono modificazioni conformazionali che si riflettono su diessi

Gli enzimi allosterici sono impoÉanti regolatori del metabolismo cellulare!Possono essere regolati da segnali estemi o da condizioni intracellulari e si trovano generalmenle

all'inizio di una via metabolíca ---) superato questo stop la via continua.

X R"gioo" in cui per piccoli cambiamenti di [S] la vsaumenta di molto.

36

[:

LLLLLL

. COOPERATfVITA' --+ il legame del substrato o di altri ligandí ad una subtmità prodtrcemodificazioni conformazionali tali dafare cambíse I'affinità ai siti liberi.Cooperazione pogitrya -"+ amrcnta I'afFrnitàCooperazione negativa "-+ diminuisce l' affinità

. EFFETTO OMOTROPICO --+ il tipo di effetto dato dal substrato sugli enzimi allosterici(cooperatività)

. EFT'ETTO ETEROTROPICO ---+ il tipo di effetto prodotto da molecole diverse dal substrato(altri ligandi), che si legano a siti diversi da quello del substrato; possono essere sia positivi, sianegativi

Ko.: : [S], a cui la velocita dell'enzima vale Vma>r/2(stesso concetto di Kvr, ma con alta dengminazione)

LLLLLLLLLLLL

[ ,

{'t A\

T{\UÚ/ \

I"sX;F-r€rqocro \ncrrE.t-q- f :",}i.rrvrtC

1,.' \ o.5

@-IIaY--, Fq

\egarne"* ù-p- inct-r" ca- dU".o-t"g. H

Kos@

Kc.S Lòlé\

A-*B--+C-+D---+E-*R--------9------;

Via metabolica in cui I'effettore negativo è rappresentato dal prodotto finale della via stessa. Quando siaccumula, perché in eccesso, rallenta l'attività dell'enzima all'ínizîo della via (* enzimì a FEEDBACK oRETROATTIVT).

Es. aspartato-transcarbamilasi (ATCasi): cstalizza Ia 1^ reazione detlg-biosíntesi delle pirimidine

Asp + carbamilfosfato ---' N-carbamil-aspariato +fffosfato !

Tale eneima ha 12 subunita -r 3 l- 3 subunita catalitiche (due trimeri catalitici)--+ 6 subunitaregolatrici (3 dimeri regolatori)

I2 kimeri catalitici sono sowapposti, legati tra loro dai 3 dimeri regolatori.

î-ffetto omotropico:l'Asp è cooperativo -+ il suo

legame, rompendo i ponti Il facilita illegarne dei successivi Asp e induce larotazione.

Rotazione delle subunita -> anche la 2subunita accoglie I'Asp, senza difficoltàperché non ci sono legami H (maggioreaffrnità).

Inibitore: prodotto finale = CTP -+ aumento della concentrazione ---; stop sintesiL'osservazione che la ATCasi è inibita da CTP è di notevole importanza, in quanto il CTP è strutturalmenteassai diyerso dai substrati della reazíone -r il CTP deve, quindi, legarsi ad un sito distinto dal sito attivodove si lega il substrato, in un sito regolatore-

anJI

ITI(

1. MODELLO CONCERTATO (modello per ATCasi)Un enzima polimerico può avere conformazione delle subunità T (* bassa affinità per S) oconformazione R (* alta affinità per S): queste due forrne sono in equilibrio, in presenza di qualsiasiconcenhazione dei subsbati.

La posizione dell'equilibrio dipende dal numero di siti attivi che sono occupati dal subsnato.Arrtva il substrato che si lega a R -'+ per ristabilire I'equilibrio tmaforma T si trasforma in R

L'inibitore CTP ha un sito di legame su ciascuna catena regolatice dell'enzim4 in un dominio che noninteragisce con la subunità catalitica. II legame del CTP inibitore sposta I'eqluilibrio verso lo stato T. facendodiminuire I'attivita enzimatica. -r modificazione del tipo "o tutto o nulla" ---+ l'intero enzima si convertedallo stato R allo stato T, influendo in ugual misura su tutti i siti catalitici.

Quindi:- L'inibitore dell'enzima (CTP) si lega alla forma T, mantenendo I'enzjma nella forma a bassa affinita- L'atlivatore dell'enzima (ATP) si lega alla forma R e tiene I'enzima nella forma ad alta affinita

M pirimidine= N" purine altrimenti aumenta 9ó errori DNAQuando la sintesi purinica è molto alta (indice di ATP elevato), la sintesi pirimidinica deve continuare adawenire per non creare squilibrio. 1

Si puo considerare la cuwa cinetica signoide come composta da due curve MM, una corrispondente allo stato T el'alfa alo stato R.

Nel modello concertato un enzi62 allosterico può esistere soltanto in uno dei due stati (f e R) e nonsono permessi intermedi!

2. MODELLO SEQUENZIALE (modello per Hb)La transizione tra Ie forme ad alta e bassa affinita awiene indipendentemente da subunita a subunita: ilpassaggio awiene per le subunita vicine a quella che lega il subshato.

L'affinità aumenta e raggiunge il massimoall'ultimo stadio.

Il modello concertato e il modello sequenziale reppresentano casi limite l6salizzati' a cui isistemi reali possono awicinarsi, raggiungendoli però raramente.

__> :$o.{r\ \ \Fv)bcbè

38

E--

"6' EMOPROTEINE RESPIRATORM- deputate al trasporto di 02 (o a reazioni redox --+ es- citocromo C)- possiedono un gruppo eme ;

MIOGLOBINA (Mb) -+ proteina muscolare (cuore, muscolo)EMOGLOBINA (IIb) + trasporto O2 (si lega labihnente all'llb grazie al Fe bivalente del grqppo eme)

L'O2 viene ceduto ai tessuti grazie a una diferenza di pressione parziale, massima nei polmoni (= tOO mmHg) eminima nei tessuti (= 20 mnHg), e indirizzato ai mitocondri.

[Ib +4Or+ Hb4O2

Globuli rossi --+ forma biconcavaI capillari periferici hanno diametro inferiore a quello dei globuli rossi: questi si impilano, in filaindiana" e si

I - deformano (grazie alla particolare struttura del loro citoscheletro) -* i/ circolo sanguigno rallenta così da

I permettere il rilascío completo di Oz.

Un globulo rosso cede % del suo carico di Oz nel suo tragitto polmoni-tessuti-polmoni; nel circolo venosostatisticamente presente % ossillb e % deossillb.

In un globulo rosso ---+ 250-300 milioni di Hb tetramerica (l"2miliardi di 02) ,

I/trOGLOBINA ---+ è una riserva lenta di 02, perché essendo più affine all'Oz lo cede più lentamente:acquista 02 ceduto dall'Flb diventanto ossiMb, con affinità massiore per I'Og rispetto alla Ilb (-+ lapressione parziale per avere una cerLa % di ossiMb rispetto ad IIb è minore).Struttura m (153 aa) --+ 6 a-eliche * strutture non ripetitive [a Mb assomiglia alla catena a dell']IbA]Proteìna coniugata: parte proteica + eme (molecola piatta)

Il gruppo eme si trova in una zona di compromesso evolutivo:- se fosse più superficiale awebbe maggiore afEnità per I'O2, ma sarebbe più propensa a

trasformare Oz in O- (anione con vita breve che si accumulerebbe nelle cellule)- se fosse piri profondo, I'Oz, solubile in FIzO, avrebbe difficolta a legarsi con I'eme, perché si

troverebbe in una regione idrofobica (aa idrofobici al centro ella proteina).

a

EMOGLOBINA (HbA, nell'adulto) -r tetramero ---+ dato dall'associazione di 2 coppie di dimeri identici(ap), con struthne tridimensionali simili, ciascuna legata ad un gruppo prostetico (eme).La capacità di IIb di legare 02 è data proprio dalla presenza dell'eme, a cui è dovuto il caratteristico colorerosso del sangue.

Il qrupbo eme è costituito da:- ,n componente organico -? profopor'{irinu * 4 .afrplli ptg'pligi.lpgati da ponti metinici, per

forrnare un anello tetrapirrolico; all'anello sono.sff4ggqp 4 ffpp'pi mptili*I,2 guppi vinilici e 2catene laterali di propionatro

- un atomo di Fe biyalente cPptr4fp ---+ al spntrp dplla proîpporfirina

l-l l-.1

i - îf { c - \ rA: î*

{- l ( . -c- .C :c_èl l \Pr+ Hr{ / I

H L-c/ - -_ l .uIt , l r I

H c-* 1/ / tq:c1-1

r (( ' - rL+g

porfina -+ 4 anelli Rirrolici legati da ponti metinici, R: CH

/ t-ì R'; fz

- / l l , r l : l/ ' \Nz' H c_{ L.*H rs tt ru-l--.:R=

^' /i )xx H N /--f '- -1(ì- T ,.n{. F*"

schemadet nucleo delle portirine ^tljtu(porFrna+gruppi sostitue"ti n)

, f,1'_-ra/

39

- protoporfirina D( ---+

-ferroprotoporfirina ---+

4 guppi metilici -CHr Gosiz. 1-3-5-8)2 guppi vinitici CH:CH (Posiz. 2-4)2 guppi propionilici CHr- CHr-COO- (posiz. 6-7)

come la protoporfirina D! in cui gli N centrali servono aFe'* non può legare O)

legare il Fe2* i;i

$ crì3Il Fe ha 6 valenze coordinative (6 paia di e- che deve acquistare per

.,r essere stabile):--wt- 4 valenze sono saturate dagli N dei pirroli (con doppietto

elettronico libero)'- la 5^ viene saturata da un N di un His (prossimale) della catena

globinica (legame che fissa I'eme alla proteina in una posizione

f,eftz(.@-

(

C-Flz cF{alJ

C}leCm-

\ specificaPer ognr catena)\ la 6^ lega I'O2'N/

I i l is &1 o92(pr,os *.m,.ie)

Due His legano il gruPPo eme:

- una prossimale (con legame coordinativo)

- una distale (con legame debole)

[nel citocromo, il Fe può ossidarsi a Fe3*, cedendo un e ad un altro citocromo; se ciò awenisse nelle catene

globiniche, ,ro. val"nl non sarebbe più disponibile per legare I'O2 --+ metaglobine -+ anemial

Nella deossíIIb i gruppi eme sono ben dìstanziafi nel tetamero --> la forma deossigenata corrisponde allo

stato T nel contesto del modello concertato o del modello sequenziale della cooperatività dell'Ilb'

Nella deossigh i due dimerÍ ap sono legatí da tma vasta tnterfaccia, che comprende anch4l'estremità c-

terminale di ciasctma catena- -r-_-^ri _^r:€^^;^n; ,{alta el che

In seguito al legame con I'Oz awengono notevoli modificazioni della struthrra quaternana

corrisfondono allo stato di transizione dallo stato T allo stato R-

Quando lo ione -Fe sî trasferkce nrt pi*ro *IIZ p-9.'rt:ina, il residuo di H1s legato alla 5^ valenza

coordinativ a si trasferisce con "rro,

qu"iro residuo di Híí fa parte di wt'a-elica che si trasferisce anch'essa;

l,estremità c-terminale di questa elica è situata nell'intórfaccia tra i due dimeri op' Di conseguenz4 la

transizione struthrrale a liv"ilo dello ione Fe si trasmette direttarnente alle altre subunità: il riarrangiamento

delrinterfaccia tra i dimeri fornisce una via di comunicazione ta subunita, p![rettendo il legame

cooperativo dell'o2. Rimuove anche la tasca idrofobica tra le catene p, liberando 2'3-BPGA'

Il legame cooperativo è meglio descritto dal modello concertato o da quello sequenziale? E' necessario un

modello combinato ta i due: \. t n : -^rr^ *r*Èrrro r' '

- il comportamento di Hb è concertato in quanto I'Hb con tre siti occupati da oz è nella sfuttura trprca

dello stato R; il restante legame ha un'affrnità per l'oz 20 volte maggiore dell'Ilb'completarnente

deossigenata che lega la sua prima molecola di 02

- i lcomportamentoperònonècompletamenteconcertato,poichél 'Hbconunsolo02legatorestacomunque associabile allo stato T: tuttavia quesba molecoia'lega 1'o2 tre volte piir fortemente rispetto

all'Hb completamente deossigenata'

l r_Lb}- .oa!z+4emle

Fe del gruppo eme nonfa parte del piano dellaporfirina (n:anche i sostituenti ne fanno parte)' perché è un. :

- :*^t :^ i, , ;;;;;'oí Jii"''". aaattarsi neila cavità ben definita entro l'anello format dai gruppi pirrolici'

| ' ,'r"ì"JJ; A;;^'ralenza coordinativa con I'o2 (ossiHb) riarrangia notevolmente gli eL--- . --^- r r^ :^-^ ,r!-,^a+o

-iù niannln e cnnlenare con ltangllo.

riarrangia notevolmente gli e entro il Fe'

osic"cne lo ione diventa più piccolo e coplanare con I'anello'lslc|;ug lt luu|; ulYsuE t,ru l 'rvlvru

4 guppi eme sono óL-iurt"*,e_qistanti fa .loro,.,m1 I'ossi*enazi::"^i1_:ll catena globinica aumenta

I t-

"fgil;tr-ir" "ro" "*"o" p"t t'o2 (Hb -> proteina allosterica' efetto omotropico)'

II (cambio indotto dal legame dèl 1" 02)

I Proteina

l 'L--Curva di saturazione

L:,

effettore complesso intermedio(adattamento indotto)

--.> effetto(legame eme-O2)

verso sx della curva

per 02 e diminuisce la

I l_IIII-

I

l -

t_

t_

r-

t_

Id

.0)'ùo

ri'/13

3-tr

IIbA curva sigmoide (p- allosterica)

Mb curva parabolica

Per avere una curva sigmoide, I'Ifb deve

avere almeno due subunità (alloste6ico)

(curva di saturazione di HbH * Bn, iperbolica)

,t-:,n*i'y JU* lìr. ' 'FooFb*Hg

per determi"*1 r"#ita deile emoproteine arl,o2 si introduce o!o" (stesso concetto di KM) -+ pressione.?

t

parziate di oz che determina ta saturazio* * "rtu:t:rÎ at

T":",t:-"n |orm

< P LorlIbF < P-o'rIbA

oLo"HbA:25 _3hmmHg (p parziale nei tessuti periferici, quindi IIb si scarica per il 50% di 02)

'2Ì

1p;OrMb =1-ZmmHg

z

DISSOCIAZIONE DELLA' deossiHb:

- ,o

t) l

Con lo sPostarsiaumenta l'affinitàdissociazione

\Por {n'rntHfi

3 CONDIZIOM MODIFICANTI IL RILASCIO DI 02:

L) pH acido (acidosi) :iTT"{t 1" 9f".":1i:::;l+lTffiilffi, deossirrb è protonata; quando rega 02 liberaf

HHb + 02- IIbO2 + Ff

pH acido, aumento Ffl' 'q9t? la.reazione verso la dissociazione di Oz

(es. nel muscolo ,. ,i;;;;;lu'u"iao rutti"o -t minore pn uu-""to rilascio Oi OZ per smaltire acido lattico

;]t*;)"*ura _> l'aumento di r favorisce la dissociazione (endoergonica), poiché r'associazione è

iAesoergonica ^ Àr-rh? ?-RPGA + Or-.--_3) variazione metaborica der 2J-BpGA dÉIb2,3-BPGA + oz-z---- FIboz + 2'3-BPG

4l

, î l

{ l /

-_

Le catene globiniche ct e p vengono sintetizate in no quasi uguale --+ si aggregano in azpz in conseguenza

a queste due % uguali.

k,. 'Keq: -Ì1- unico equilibrio

K_1

4 diversi equilibri, uno per oesd molecola di 02 che si lega all'eme(la curva del [e legàme è una retùa con pendenza minima * il 1o

02 ha un'afFnita molto bassa).A causa della cooperativit4 i legami successivi diventano via viapiù vetoc! perché aumenta Paffinita. Il risultato di queste varie

affinitÀ è una cuwa sigmoide.

t "*r :*

f "*r :8

O*rr:*

f"*o : *

KrMb + Oz ì._ MbOz

k-rHb + 4Oz---+ Hb(Oz)q

t{b + ozKr

IIbOzK-rKz

HbOz+Oz : Hb(Oz)zK-r.

l(eIIb(Oz)z + 02 =---Hb(oz):

l(-3

{A

I{b(Oz)s +Oz;- Hb(oz)ol-(-a

2,3.BPGAHb + OZ .- t{boz + 2,3-BPGA

k"r (k"r .kur (k"o

(affinita crescente ai cambi di conformazione)

k"+ = 20 /3Ak^2

concentrazione sposta la reazione verso sx

: l'IIbF è un tetramero di tipo c2y2 in cui le

La rIbH (Fn) ha una sola Keq --* si comporta come se fosse monomerica (i 4 g,rppi eme si comportano in

maniera indipendente)' ras€dore di rIbA' ha

'gmoide' ma spostata piùLn HbF (a212, fetale) ha affinita per 02 maggiore di IIbA, ha sempre una curva s1l

sulla sinistra. Permette I'ossigenazione del sangue fetale da parte di quello materno'

Negli eritrociti è presente 2,3-bifosfoglicerato (2'3-BPGA) -> composto fortemente anionico' presente in

concentrazioo"qot ' iog*í"adI{b(=zmM)"Inasseraadi2'3 'BPG'l ' I {bsarebbezmttasportatoreiriS"irnt" di oz, rilasci-ando nei tessutí solo I'ggó del suo ctíco dí 02-

ì

Nella deossi[fb una morecora di 2r3-BpGA si lega in una-tasca sortanto neila forma T, hel centro del

tetramero (tasca "or, ""

carichi +): in r"ói . 'llo

stato di transizione dallo sLato T a R' questa tasca si

contrae. perciò if Z,igpCa si lega ai frJteren a alla deossiFfb e lu stabilizza' riducendo efficacemente

l'affinitàper I'O2.Afhnché awenga [a transizione strutfurale da T a &

' regami tra Hb e 2'3-BPG devono essere rotti e il

23-BPGA deve essere esPulso'

quando aumenta la(dissociazione di Oz)

zde

:""il""tiff#:fitl ffi:"ilT' "#;i;t'ò d'l;.-*:"-tiflfl?1"^TîH"ffi1i:**"e I'affrnità der;,j ilrafiJr;riir, ""*"ntando

così l'affinità d;['HbF per I'o2 rispetro all'ÍIbA materrna"iti

-^+nwí n ntplli fetnli

I

- -1

-'.6 EMOGLOBINOPATE. -

biniche modificate per I o più aa)

l- srndromi talassemiche (squilibrio nella sintesi di catene o e P)

a ,,1 gení a e f anche se si trovano su cromosomí diversi sono piuttosto similí:

I -hanno3 esonie2 introni

-- omologie di sequenza. delle proteine

1 -- omologre di conforrnazione delle proteine (catena a: I4l aa; catena P: 146 aa).

Il--1yfiryo21oni ----> a carico degli esoni (ma da non trascurare quelle degli introni)

a) mutazîone missenso --+ una solamutazìone ptmtiforme, sostituzione di L aaes.IIbS + catena globinica p interessata dalla sostituzione in posizione 6 di acido glutamico (aa idrofilo) con valina (aa

idrofobo) -+ anemia falciforme

b) mutazíone non senso -> codoni perfetti, ma ad un certo punto qodone di stop. Il gene globinico

risulta essere nor:nale fino ad rm certo punto, ma al codone di stop viene interrotta la lettura

dell'mRNA - La proteina sbagliataviene riconoseiuta da enzimi proteolitici.

Difetto di sínîesi nella cellula -+ talassemîec) mutazioni di detezione-+ mzncano degli aa, tagliati viu Proteina completamente sbagliatà.

Si parla anche d.i sostituzioni non patologiche (mutazioni silenti) * cambio di aa che non determina modificazionidella proteina.

Mutazioni in superficie * aa idrofilico con aa idrofobicoMutazioni profonde -* se interessano lallis prossimale, difetto di trasporto 02

rEljTI

t

f-L_i

- HbS --+ le-Eatene globinighe a e B vengono sintetizzate in egual misur4 ma nella catena p in posizione 6 si

-i t orr. nna@)al posto diGD-* stcHe-cell rmÍation -+ snemiafalciforme:; - ?sglsirclselitica

- anilopoichilocitosi (variazione del diametro e della forma di globuli rossi)

1 ro .* globulo rosso sono presenti 3OOmilioni di tetrameri di l{ti: ma se sulla superficie di IIb è prerynte lm aa

- idrofoiico (Val) I'HzO iiene respînta- Possono avére luogo, inoltre, int€[4zigni idrofobishe tr{tetr,amfri:

I buona parte- dei-tetra;eri si unisci- insolubilizzandosi (potimerizzazione). Il globulo rosso non rigsce niù 1-j o i capillari e si bloccq fermando i globuli rossi retrostanti -+ formazione di

- trombi. ---+ a livello tissutale ma non polrnonare, perché vi è già una ) quantita di deossiHb' + insolubile di

per sé.

Deossilfb e ossilfb sono proteine conformazionalmente diverse (es- hanno pI diverso): ta.d9|s,slllb è più

insolubile, per cui la situazione di agglomero dei tetrameri non awiene a livello dÎt,Ot$it:r$ytllÎl , ,. -che l,ossillb è meno insolubile ed i globuli rossi mutati pzlssano 1o stesso- €s:sr'K$._SL- tO\\O\s\I*\?l

-^\..,L,agglomero di tetrameri awiene pàncipalmente a livello dei capillari muscolari (deossillb)'. 5;.>Aumentata distruzione f".ir"ri"u d^i gtoúuh rossi da parte degli oigani emocateretici ---+ anemia emolitica- \i\cLwlALloc)

più 02 va ai tessuti'circostanti, che lo traggono dai globuLi rossi rlllentati e cosi si viene a formare ancora piu $\ob t-cs

deossillb- -+ ancora più trombi \ r LNeq\"ì

"*r**Gli d- t\t-S -?' Ogg\C^,l.lel,o der 'feyVfbtnq-{fr q;ùrlr(Xr9 -L'Lt-

_ èî"r{iliQèb\"*i^ -Ò e-ío-trto- ì-_,*. F"f'."*- (pce."qìP).: qr)(rÎC-\iti\€l"\s._ ,{,\/r \tJ.f[i\ .^ E\trlaúl^ /t(-,\\a ìOr!S-f.c*l :- \

Due ltvelli di diagnosi

Z,) mappa di restrizione ---+ analisi con enzimi di resrizione per.rndiv1dl$" l'* mutato Ù

_ é ffio",r^s,x*'u- ejrq1(rc!,.u-. tuql$- fQii€^,1+atxre.tl'14

: e,wer;- .-i\rvawl,- Í-L-c--,\).- prtt{t., o'ltc{bQ- ktr(i'84-&tQ/LLQ-'

* 'qS,"e.ur.uq1"r,.Or.at,vuq*-

e*rfgr& cdgrXfr 43

-l

Shs)GAY\ \& ar\rb-"s-p t9 e\ Slq OW =FI:\LI- l-L&lÉ: ts,-rrts.- p:nti\:fa^fg6lp^me.^-i=,q:t t*t *.,1".q E 'r' ccr"L\Fc{t-È- ctuuL\q ..i\ ..ri\**

! ,r ""gt$;"f),1*?1cr* ru Ltu-r\Lr\q- +

î| -

\ , f4. t^- \ ; -

\ \

r cooH / lr coo- qoo

| 1"""'^ 7-r' +rf l-- +olr | '' g cHNH:*

L' GHNH3* -) cHNHs + H2og l--- (pH:5.0) t 1pH:8.0) I

S R R *,,

o.. -lj \ .ù,,verso polo - 6@r"r-o veÉo Polo + \( 1>jl1 -)

rn eletnoforesi 1 [f;:"*l

in elettroforesi

f-> \r,uel-Ln A^'pH \ù Cr.-!-\ & Eo\etrus- g-*tr''-.hîùl\

pLLr*S-t.rSG- -

HbS ha perso la carica negativa dell'ac-glutammico

c'- p\\( Valutazione della corsa elethoforetica(la mutazione influenza la mobilità elettroforeticadella proteina)s eteÈto$r*al

SS aki Qt3.\€vr,.*s ìy\rag&:- \F.ep lrr\ù -t-

Frammentazione di tma proteino con idrolasi che rompono i legami polipeptidici, riprìstinando í gruppi

COOH eNÉ[. Alcuni enzimi proteolitici tagliano ponti CONH specifici -+ endo- ed eso-peptídasí (tagliano

la proteina rispettivemente alf interno e verso I'esterno). ,.------,-\ +LqLr*c_rle_. Ftxr\ Cg!ù-j,\ \-\

f SchAare subshato (rottura legarni lI) ---+ struttura attaccabile daQ19!5p > itL- \-cÀ\- arJ \=.\

totalmente differenti)' Fammento diverso e per poi sequeneiarro -->

si taglia íl pezzo di foglio contenente il frammento diverso e 1o si fa disciogliere'

detertinazione delle diierse seque'ze di aa e, quindi, dell'aa sostituito-

Una proteina awà un suo punto isoelettrico: tutte le proteine del sangue (sla del,PlT-q sla flD) nanno pr

sottoT(=6). --f-ìffiff*H-:Jì:R\*H,A '.@ r*s'"\e--

oggi Ia diagnosi si fa a livello genomico: si preleva del DNA da una cellul4 lo si amplifica e si va a

sequenziale una porzione ben precisa -* identifiòazione della mutazione nucleotidica'2, ìL + +$F\ bkB\t.È

Díagnosi atrche su polimorfismifzmzionali: evidenziare con piccole sonde i polimorfismi dovuti ad'na base

,,*,ffÉffili',tff"#H'i$-i gt **," p*&l'*"c\^\- c1i'xrc'\'r r (rrt\sr-r-t1[\c>, cÉJd<]Ea- ii* i qt"pttc]',ltr 66ns'" òb:ttxrcc"efifif\

o: tutte le proteine del sangue (sia del PIT-q sia Hb) hanno pI

à CÀ\€t\E tNr$= e.sori"j soN'Gi\aZr+i€

rlwft '.:iige-\Ntr € NcP}tAie

{ -ù*"

- ó"r. "t',+*. d*K€:T{ ii{Ul#-"d"ÀÉ{.'&* e;, ] /rg-.'rl Ía:'s*ffipp3ffi;$ffiìH*E;h*,o

' l^

ùvl

{lY^ - r r,*-v>.\N \ / *Lo*

\{'Px.\\ù q,,t\ Q- (x*,-?R}ex.'rr:] I,Per'ùocr'-rp'r" I Y t-,-g**- *ìÀì;;t"ril; =* e \e\\er

'

-leni gtobinici a e p sono diversi, ma con molte analogie, presentate anche dalla Mb: infatti, derivano da-4n gene ancestrale che si è andato differenziando in vari modi (divereenz evolutiva).

ìeni p globinici -+ situato suLcromosoma 1l (2 illglù i

jeni c globinici -+ situato sulcromosoma 16 G sllgli)Geni della Mb -+ situati s.tl cromosoma 22

- geni o e p sono stnrtturalmente simili (3 esoni + 2 intoni) e sono stati completamsnls sequenziali -+

condizione base per le diagnosi genomiche-_+ danno Hb

nstabili che tendono a precipitare (con danni minori dell'HbS), quindi producono un'aumentata azione-emocateretica. Fc. ts-r\F\s-Uf,c-f \-. E Ce,\rci-c> hO )

4Jn'altra classe di mutazioni conduce alla sintesi di HbM Qìetaglobine, con spettri di assorbimento diversi

aa IIbA): iI donno riguarda il grztppo eme. che tende ad ossidare íl Fe da bivalente a trivalente. non più in@. [il n" di HbM è minsls delle Hb instabili].

Possono formarsi non solo in seguito a denni all'Hb in cui, ad esempio, a causa di mutazioni I'eme può-essere spostato in periferia ed essere, quindi, preda di radicali che ossidano il Fe, ma anche per motivi

-puramente fisiologici: infatti, un 37" ili Hb viene ossidata ad HbM ogni?4 ore --+ questo 3% può essere

lPerciò, Ie IIbM sono pericolose se íaggitmgono quantità elevste P 3%ù: si forma wra normal'e % di| *^-^r- : rTl-rn^2\^ - rnrr : r^3\rr - / /^- :^-^ ^- , -^-^^^:J^\ ^1-^ ^-- I - :^ . -^ ^ l^*^- :^^ - : ^^-- : - -^ l -^-^ , - r - /lperché ffUGgt)OZ : Hb(F"')Oi (anione srrperorsìdo;, che sul piano elettronico si equivalgono.r> € cexrg-'W (G.$gr1q

riconvertito in I{bA.qA'e.= der g\O\ALt[": CoSY\ c\rcr pce,rtC$.On,uo e gl.d.trfloOzhec1*ù +]O-\qfnt() ÓFflPerciò, Ie I{bM sono perìcolose se íaggítmgono quantità elevste p 3%o): si forma una normal'e % di I{bM -}\bH '

p cesre.m$\obiî\oJ(Fe"lO, *- * Hb(

FS\(* r-rtr C_onr\tr\o-sl* \.p-bt-tb lqejrs€loV:r\q_ e._ bznormale dissociazione

ru-rrqrcap;i formazione di I{bVI, auto-ossidazione della ossiHb

-O| è pericoloso perchè, se non rímossa, può dare ínizio ad una serie di reazioni che distruggono varie

lspecíe molecolarí. La formazione di IIbM non deve preoccupare troppo se non supera-certe o/0, perchè .^ ,"-all'interao dei globuli rossi ci sono dei riducenti che monoelethicamente riducono la FIb(Fe3) trasferendo e-crNÀ Ngbat

fIL

da fattori come FADII2 (trasferimento ad opera di MetIIbREDJ..I'L[IL'I\-EIJ '. qrcbrsftÈ+us$r\n - \a qWft\ [y-i,r.\

Hb(F"')

Ub(f'ez)Or - Hb@e2)+O,: -"É

FIb(Fe'?) G Ft{.-LÓ [:w,tnaru-rc q]a\hhr\gt^,\\È,\,- d' Ht-w fnc) ncxj- F\nbc\\-

f f.lc-r.\t*c.o-r-\-q- rr_1;_z+[L- Sostanze ingerite come farmaci (sutfamidici) e cibo (fave) possono iod..o" I'auto-ossidazione.d.i Ub(Fe-)tà

Se un'Hb è mutata e tende, quindi, ad ossidarsi, questo processo può dare luogo a patologie; altre causeg- riguardano difetti

'enz.imatici, che alterano I'equilibrio della riduzione, oppure I'awelenarnento (es. Da! barbiturici).-

-> Q, l?nècgrN a::islJ.r*C>fv\e^\K. c\cflr{qS: [ùrt a dEcS.A e4r.r€N)\r}brfvq-. (ei \J 9\,'

". Pazienti in coma --* iniezione di riducente (es: acido ascorbico)4 la HbM viene subito ridotta ad.IIbA C )

t Riassunto tipi di mutazioni miste: --+ IIbS--> Hb instabili

? r\t \ ! - ' : - ---+ HbM -r '

I r\b Es{\b^{L\ò. dr- p-e- l\b\L'e- @ o- i6rr-s-s-*c}-"' tnrl\GÈJ.f,:,u-o-'t

#iÀ-rtrtnrócsr"trr: cl^e* csrr\tn'ut'o lX)-'pon"urr-rQ dd- @":?Orsr \R- c.,.\

r . srNDRoMrrALAJrb*"ffiw o^^^s*rfK;-, -à \Rlsse\ttN$=e\Ke

L Emoglobr.. che non vengono quindi

I) b ioc himic o delle tal ass emi eSintesi catené'c Sintesi catene B

Talassemie cu ossente normale

Talassemie a" diminuita normale

o. ell, I Talassemie Bo normale assentex\ lTahssemieB* normale diminuita

normale normale

i>. e\lrÒX,

*^ptt*Yu.te..ec\t-$.ur\- ci*.t0'.t,ianneÒli,Lq- 1É,tuLu- ut^o- Ìzixf-, 'n ù"éL art$4

Is

Geni p: omo (2 alleli mutati) etero (1 allele mutato)

Geni o: o*o (+ alleli mutati) etero (1-2-3 alleli mutati, più combinazioni)\Jgl t l ( .L. Uur\J ut

( l l lstr rrru@Lr,, / ' vcvrv \ À r-- ---------- | ' | , f t

Lefic\t-È- \1=,- rfip 'fro\o -(È.-

f+alassemie con f globine dífeftose * @:: "' sa+Ae-'sfwS-:

-,, -; @' tl""*"-i' 0o @iài" m.edueryanlylffit"x* di looteù ' p fo'm,?:1*!: li : f!!::::^:!:

tendono a'pricípitare grìL nel midollo osseo e daruro anemia emolitica cronica (emocateresi

massiccia a tivetîo del miao[o o della milza); i macrofagi riconoscono i globuli ro,ssi abnormi e li

distruggono, èmopo íes i inefficiente -

Sul cromosoma 1l possono awenire più di 100 mutazioni conosciute che danno talassemie p0: sono

mutazioni non senso "h"

g"o"r*o p"ptidi monchi che vengono degradati dalle proteasi. (codoni stop)

In alezmi soggetti s*ienl lo slr,ítci ielle cstene ú.presenti sempre sul cromosoma I I -+ si accende la sintesi

"o*p"^ottlàdeIleydoni@adu1toconun'ef|rcienzafrsiologicade||,|oArispettoallasintesi delle B globine) --+ sintesi di HbF (aztz)'Non si tuattq comunqíe, di globuli rossi normali, dal momento che I'IIbF ha una maggiore atrnità c-on I'O2,

quindi la deossigen*ioo" è linore. Questi globuli rossi hanno, però, rm paío di giorni divita in confronto ai

ierogiornideiglobulirossif. , I i----r!-:-^Ricorda! HbF è piri affine a 02 rispetto ad HbA perchè lega pitr labilmente

?,lBtG_r"1d:lo:::*t?

mutabile per identificare làpresenza di mutazione'

per p talassemie alcuni casi di trapianti di midotlo (precursori eritroidi sani).

B* talassemia in cui la mutazione colpisce 'n

introne (A sostituita con G), ma non è l'unica'

- Epiqenetica : studio delle variazioni trasmissibili. geneticamente non determínate da mutazìoni del

plfa. taip"A" da come i geni vengono espressi eio tradotti)

ffi","'iJ.i"rJ,-";;à;;;oi- i*t*atiche che -oàifl"oro

sli istoni (es- metilazioni e- r :E^-r^ J i

-^Ji f inqzianivuurlu rÙrvurvv

^ ^ Ai nnnrrnlln tr-i... trnrlificato a causa di modificazionid"-"til"ri""h""tilazioni + il DNA in zone di controllo viene modificato a causa

enzimatiche degli istoni cui è legato)'

---+ possibilítà di controllare I'elpressìone dei geni (es- accendere geni Y in talassemie F0 agendo sul

codice istonico)rurcpegroQLX-F-Î\

- a-talassemia omozigor.e (4-a[eli-E0!@) (oo) -* è incompatibile con la vita (ab<ìrnólpontaneo)'

- L:;;;;;grtl C"t e compatibile "oo

ln vita e ha vti gradi di gravità' a seconda del n" di alleliàA^++a

^t Àrt-innp Ài'^i{;tr;I)ìffi ó;piló"rr"A#F*s;Rmi*:{i{*Ìes.%":sl**s:lFls$'

_ ogtobinelctÉ$"fiuob$ ,r;d' rsf* ffi a' ck',-stLeuQ\É\E\- î€\\'\oflr 9 È-t**; L +e=xtttt -> e^\LcLr-w -Qr'einqr-\L'tÌ----

,.-,i-nqr-r,rqrc.v-

\v | l I rv\ \ \

[Ja. minima quantità di t{b c2p2 viene prodotta: le catene p rimaste spaiate possono formare un'innaturale'

ma vitale, tetramero pa (omotetram".o "u""iiÀà"" *"qiii.o

-),% f-" ;\1fl:^=* {Y #S

Tetramero Ft - Hbri -* curva di saturazione iperbolica ed eleiata affrnita-sor oz

J-(K (iffirÎrg-ìpr:ott"*"rie mai Oz-ai tessutí; questi globuti d non;*"-'4s<#3ffir6{*"$&".*.?=-i,

"S1-,Po"a}Ib(microtemîa)eglobulirossipiccoli(mícrocite-'d)..fiF}#EE--+-*o'.-e1necrc^tE<ÉixPzvtr=c- ci'ÉQ-

Díminuzione groburi -+ aumento quantità Fe ltbero -* o""rfr;i "i"""ti"i

J swelenamento mitocondri

Gopratrutto in"alcuni parechimi, del cuoree $et fesal];- *:::::::X1',,u--r^ in semrito ad emocareresi dei

I

a

=)

ffi:fffi:"i#::H'ffiiTl?"ìli'l"J-ii*ioni - ulteriore aumento di Fe liberato' in seruito ad emocateresi dei- r*->"reQc;Q\€ \

il:3*,Hffl"oaooo solubile il Fe (chelato) cosi che possa essere smaltito dai reni (formacifcupfu!@' dòLqtcccÈ-q,'\S-

Metodi di diagnosi + nurPPe di restrizione'

Rapporto Picr --+ norrnale = 1-+ fl talassemie --+ omozigote = 0-1

---+ eterozigote = 0.5sindrome det portatore silente (rapporto poco piÌr alto del

normale)-> eterozigote= l-4-* FIbH = 2.5

3 tq qt.(}bt]U(-r r ---+ otatassemiessJ î'{\ cf\\f\\.\o C.}1.'a-,

-r'cr-;gg 6d; csr-t€'utQ-' u\ H4

0rur.9 <zLu"w.vttb*a C)l.c,-t/' i\][).(ÒFlni, {C îvuctc{LCI -t

€ttr$.'iet^,i'te-.1ft.c<ir&

tl

LCt --W-

Lf uie.e à=picolo_ LìCO;

,* _

tessutí che metabolizzano rapidamente (es. muscolo ín contrazione) hanno tm elevatojnoltre, generano grandí quantità dí ioni I{ e CO2: queste specie molecolari sonobterotronici deU'IIb. che oromuovono il rilascio deII

bisogno di 02 e,entrambi .faxori

L'affínità dell'Hb per l'O2 dÍminuÍsce quando íI pH dimínuisce ríspetto aI valore'7.4 che si

I f osservs a livello dei polmoni: perciò quando I'Hb si trasferisce in una regione a basso pH, aumentat_- la sua tendenza a rilasciare 02 (se il pH rimanesse invariato verrebbe rilasciato solo il 660^ di Oz,

anziché il77%).

I r Alte concentrazioni di COz .fanno diminuire Paffinità dett'Hh per I'O2,promuovendone il rilascio.f rI

tt h,ics-'-laon_olo s-" :crcoqreI i /^r_.\ ì^qì È.aÀ,rn,a-L] wz pnoaoUa-_ dd cnnloHiwr.s ì-Kft- C[-

€i\h-È \^\e\\' erihscrl-a-

u -i-e.s='.rh

Li

E' | ,. wo + H1\)

#^;S,c-H* r\* q1- I P-tcvr-n-iLl ( r c+,€orurc4_ó,.* .,- I

L]^tr

'l - PIJa/ìfvuo-I

20% C0zlegata ad Hb

I : 80% CO2 sottoforma di bicarbonato (HCO3-) nel plasmaI

, -@',I ---*_L t jvclal\t" ico:x\ cip,\ oLr;tts)J ou* QrÀ{rr*r) y* R: nb,te* iqUL\' e4f,..,iw.G"_l-- éiKQgtLeè{q}\\s\- a- lUp,tl,r: T)l"4,r;.c>\/'rr \e_ <1 \cglÌ;-(ó e ÒZ fncfhakl \JL 6'i1 fe>x-"5- dÉt c{r:'vrc$otrr-- 'A\

le.rnr.rr-cre ctqri,-r Qfàr-) urtq- r.x)^i-{b.| - e,tvwi-t$ì-\ dqr frn<-,ec.Fg,' <-_ qr,,qFa o$o*

^0 .**'; ;3.L- cÀQùac\.^z\s

_ ru:'*- fi6=.ptrm.m; ry*, .:Ì. yffi- t*-A

"-* ùffff"rft.;i'!*c€s\3 Kr -T:,SC *: o<gc** tq: ej* G l\A(),\.r &r(ii.*-rert^ z<€l_tè)

i:c>::::=Q-- :> Eyec'xrDe.zcln $...r'Yn-,- \q F"ti:..^:tqrr o.--d \.(; i) r_ - ) -

'.\\ ,-cdrrnn\ (15ri N\*t\".m,,à**

t- F* Lor\\eL c-\ trqi-Xí.F.E c1'r*-- cq-,tp,y"r-v'tq ùrccr'^,*,.-r)

-Fàic"rrL ffi=-T.;H...$gSdS*: -(}\'u.sè-r.p;'tl $' € C-l.LV.rt*-e:.t"tR,l_e'- ,.<c,n-qr_i---'€ ce-ira-[a\:t" /* or***[PéjrÉ-ic'\í*- qtt"tzte-'*- -\Érili'"*i** c{^sitc.-*rh ccn-,\.,\,,€ € t-jè-.i, ,,,L,,I

, NIDRAÈ{ /r+Rffi^ltq ^^- '-/tO2 + H1O -"--r +\Ll)? + fì+

cse +!\1o #i,gcq-*r\* g-

lIII t !

( -;i\

s, METABOLISMQ INTERMEDIO CELLTJLARE ( O INTRACELLTILARE)"fn.sieme di reazíoní híochimiche all'interno di una cellula"

0 possibile, poiché la cellula è un sistema aperto --> scambîa energia e materiale con I'ambientq esterno.

Il metabolismo dei nutrienti awiene attraverso un rete metabolica più o meno complicata

Sequenza di r e az i oní es o er gonic heSequenza di reazíoní spontsnee (con variazioni energetiche : 0)

Sequenza di reazioni endo ergoniche

Nutriente -) cellula -+ attivazione del precursore -> via metabolica con 10 metabolita(con sPesa di energia" ATP)

A partire da tm precursore possono seguire più vie, alame delle quali vengono intraprese

contemporaneamente.

CATABOLISMO: insieme di reazioni cbeproducono energia (reazioni di deeradazione)

AN^{BOLISMO: insieme di reazioni che ríchicdono energia (reazioni di biosintesi)

AG : variazione di energia libera in tma qualsiasi sequenza di reazioni:A+>B

AG: GlBl-GlAlEnergia libera --) capace di produrre lavoro(misurabile: peso sostanza -+ P.M. in grammi * 1 grammo-molecola * la si brucia * combustione e

energia terrnica * bomba calorimetrica)

/G0 : variazione di energia libera in condizioni standmd

/G0, : varíazione di àergia libera in condízioni stsndord biochimiche, alle concentrazíoní [R] e tPl

I=

fisiologiche

AG<O

AG> O

AG:0

ml

a6n lReazioni che liberano energía, generalmente non reversibili | ---r\\,L'insieme delle reazioni sarà esoergonico

----*

reazioni che necessitano di energia, endoergoniche bz;: hanno curva di saturszione sigmoide e lG>-?;

il flusso degli altri enziml

Fattori di regolazione degli enzimí:

í;'";.:;:#;;;;;:;";;;;""(meccanismi cinetici) --r risposLa della velocità dell'enzima istantanea- -J-^ ^--^^-

.d+^nt^nót\ 2)regolnzioneamediotermine_+rispostadellavelocitàdell'errzimaq}Î.^1T3:;l ;#:iffi; l'rk* turmine_- pr"u"d" *.y*T.:eintercellulare delle concentrazioni enzimatiche

che, per potersi rializzarc,hanno bisogno di molto tempo

1) la velocità di reazione dipende dalla formazione di un complesso intermedio (a cui si può legare un

attivatore, un inibitore,.--) J-.-.-^ÉGeneralmente gli enzim.r nelte vie metabolíche operano in condizioni sottosaturanti, per cui la v è in grado

di variare (in condizioni sowasaturanti, invece, la Vmax è uguale ovunque)'

:

:

(-ìì

t { rr

2) mo dfrcazio n i c o v ale nt iea- fosto-dE€+o

F2.

r;f r--\ I €l ^ [ o-ld.uo .o.l ekoleAc_.tr , , . \e/ìnts-\\ì..:ov,t-_gp_---zqP oo^,afe,rtlrq

Enzimi sowapposti che lsvorano su altri enzimi (hanno come substratoforme enzimatiche dtverse)

O: fomra eniimatica inattiva fl : forma enzirnatica attiva

3) tunghissima sequenza di tappe,promossa generalmente da segnali esterni alla cellula'

equilibrío

id i delle vie meta

l "

L6 METABOLISMO DEL GLUCOSIO (COH,"O')

TTI

L_ I=oL-;-j-,,L: "_i-OH

H _ C-OH

L_ ICHzOH CHzOH

forma semiacetalica:m.omero alfa (OH in alto e a d.x)

I - rIl ,

tI

r f

, l

IH- C-OH

IH-C

It

Ge + GLUT ::f IGLUT-GI(sangue)

a-D-giucopiranoso

---------r GLUT + Gi(cellula)

La curva degli eritrociti, invece, avendoquesti alta q{finità per il glucosio. saràsemore satura-

\^r/

Ì-___l"

_ Ì-

0H I

HO-C-H I

f_l'nimero: D-glucoso

Il glucosio entra nella cellula per difinione semplice (sempre con trasporto di membrana) neg{i organiinsulino-indipendenti (fegato, cervello, globuli rossi)

Il fegato è l'tmico oru?p chîqmato in causa nella produzione di glucosia in periodi di carestia.Il glucosio si trova più concentrato nei lluidi extracellulari (nel sangue soprathrtto) rispetto all'internodelle cellule, dove viene consumato.

-l

l -

t

T,I

j

IJ

II

J

dove Ge: glucosio esternoGLUi : trasportatoreGi = glucosio interno

GLW-| e GLW-3, degli erítrocíti, hanno tm díslìvello tale che la reazione va sempre da sx verso rlx. Solo

nel feqato. quando b glicemia si abbassa,la reazione va in senso contrario (della cellula al sangue)-

aFF-n'he-- n GLUT-2 non sarà mai stabile, ma regolamomento per momento la propria attivitàed è anche in grado di invertire il flusso,perché è poco afrne al glucosio (per questoogni dislivello tra Ge e Gi si fa sentire).

b*=to

1tl

CH2OH

W sono diversi de

! TRASPORTATORETESSWO IN CW E'

ESPRESSORAOLO

GLtrI-I ubiquitario asstmzione basale di C6I{12O6

GLUT-2 fegato, intestíno, isole delpcmcreas

Nel feeato -+ rimoríone dell'eccesso dí glucosio nelsangue.

(è un sensore di dislivello del glucosio tra il fegato ed ifluidi extracetlulari)

Di contro, può anche immettere glùaosio nel sangue

GLUT-3 cervello assrmzione basale di C6HI2O6

GLUT-4muscoli, grasso, cuoreftnsulino-dipendenti)

La sua attivita è aumentata dall'ìnsulina

aFliurhî

49

f

ú

SSS

'..^r'"n-J-oH I

t lHO_C- H I

l "H- c-on I

t lIJ - r r I

I

CH2OP

Appena entrato nella cellula, il glucosio deve essere ATTMTO per fosforilazionevrt enzima attacca tm grnppo fosfato in posizione 6 -+ GLUCOSO-6-FOSFATO(c6P).

i

Questa reuione difosforilaziane è un reazione endoergonica (in salita).

lguppo fosfato a gruppo alcolico : esterefosforl'co (AGo : 3500 cal/mole)]

Nella molecola di ATP si fianno rm legame estere e due legami fosforici -+ riserva energeticeper ogni cellula.

OH

;_I_EHOH

\/

T-__-lH _ c- oH I

t lHO_C- H I

I O +ADP

H- c-oH Ir l , ,lo

- c-oH Ir tI

- r t I

I

+ ATP

,H

H

,leg. esFete -Yp

-p^.-A_R:p -p^+pî+-leg. Fos6orici

CHZOH

GLUCOSO G6Po-D- glucopiranoso-6-fosfato

(1" metabolita)

L'ATP trasferisce il suo fosfato (legato con un legame altamente energetíco : 7500cal), trasformandosiinADP"

ff:l'f*"II totale della reazione è, perciò. esoergonico -> si rompe un legame fosforico con molta produzione dienergia" e lo si attacca alla molecola di glucosio con un dispendio minimo (se guardo soloila reazione diattacco, questa è endoergonica).n G6P, quindi, ha acquistato energia (3500ca1/mole), ma I'ATP perde 4000 cal per attaccare il suo fosfato e

frasformarsi in ADP.

QIIESTA REAZIOFIE NON E' RXVERSIBILE! + - 4000 è un "gradino" troppo grande per esseresormontato da un enzima!

ftutte le reazioni diltttivazione non sono reversibilill

L'enzimu che cataluza questa reazione di attivazione del glucosio appartiene alla famiglia delle transferasi(catzlizzano reazioni di trasferimento di gruppi): più precisamente si hatta dell'ATP-glucoso-transferasi (èuna cinasil.

CINASI (Mgt* dipendenti)-+ enzimi che catzlizzptto reazioni non reversibili --+ trasferiscono un fosfato dauna forma organica ad un'altra forma organica.

| _ a,- ì|

^ |

- r t I I

CH2QP', i =o I-'-''

l- \ On J

Ile del elucosio Dossono essere di due tipi (svolgono la stessa fimzione, ma con

GLUCOCTNAST (Gr9snzima altamente specifico per il

glucosoenzima espresso dagli epatociti

(fegato)

ESOCTNASIGITOenzimi meno selettivi, dal momentoche p o s s ono fo sfor i I ar e altri deriv at i

del glucos o (es.glucosammina)

enzima espresso da tutti gli altritessuti periferici

f-

AItre tra GK e HK:-I GK I{K

Enzima legato al RE o allaMP Enzima citosolico

| |I | (E sensibile, quindi, alle minime variazioni di) + 1\ concentrazlone.

I I Opera in condizioni sottosaturanti-

Enzimi ad alta afrinità per il glucoso (Sassa K11a).Lavorano nelle cellule in condizìoni sovrasaturantí

(a pieno regime)

Garantisce un punto di regolazione imporLante:l'insulina -+ ormone che induce I'epatocita a

produre GK (meccanismo lento,3'tipo). Le GKlavorano di più e, quindi, si consuma pirì glucoso.

LjSono msens ibíli all'insulina(no punto di regolazione).

l_t_t_t_L-L-L_L-L-rt_L_t_L-t-lt

l{t(lL îe6Tîcr rÉNrE fiu R rc.,f-iltRÙ iL6Lutoi5c C$g A t \ j iL)n.qRt OQr.lrùui {ì P,fì55e co.\rG^/il-n ZroNl $JÉUr5Éq f tú" i t xUSrÀ:r .o c th i , t { 'C-G4i- î ,

{- r t l \ ,

U^qr <Éqa L)

knn, (*,

ALTERNATTVE METABOLICIIE DEL G6P:fîl.uc-'a;]

bbr

- VIA GLICOLHICA: esoergonica (sintesi di A:fP) -+ athaversolaglicoltsi anaerobia ed7l ciclo di Krebs aerobío. Dopo. glicolisi -> acido piruvico (ac. organico) e acido lattico-- CICLO DEI PENTOSO-FOSFATI (via ciclica) -+ tramite redox si gitrnge a zuccheri a5 atomi di carbonio fosforilati.- GLICOGENOSINTESI (via ciclica) -+ porta alla formazione di glicogeno Qtolisaccaridedi risema degli mimali)-

Una via ciclica è la premessa iniziale per la regolazione di segno opposto tra opera di sintesi e didegradazione.

NeI fegdo sí può passare da G6P a glucoso, grazie all'azione di un enzima peculiare di tale organo, cherompe iI legame estere con una reazione di idrolisi:

G6P + 11,3 G + H3PO4G6P-fosfatasi

(antagonista di GK èlunidrolasi-+ esterasi -+ fosfatasi)Anche questa reazione è irreversibile, come tutte Ie reqzioni idrolasiche!

GKOADPPi

t'"

\

l )v" +"/ -/2)'.,G6P +

ATP --) pt{ tHrO -) ,g +

-.-7\--'-Glucdé' ótP boP) G6 P

ATPQueste 2

+ HrO -> ADP + Pireazioni non awengono mai insieme! Se accadesse: degradazione improduttiva di ATP.

L'insulina accende 1) e spegne 2)

[Glucoso come uno dei segnali metabolici dell'organismo]

51

I i

I CICLO DI CORI (ciclo frsiologico) -+ fegato che produce glucoso a beneficio degtí organicon.ÍTnnatorl

F€GftTO l€66\)-r\

ATP ftCP

|icogeno( \ uzoPru':a:,i:#'ycoròc

IIFPJl /

--=ql.r-rc,cr-ao s-(eo:rco"'q/rcom\)

qtuccno \J '

et,"îI\

6P s-*

' \ \\___\'5FrubmF{

Prauvn-to €- LR\tr €- L$ìi'gro lFlIftTO _ prRùuÈTo

In tutte ie ceilule (tranne nei sistema ciegii astociÚ iI lattato è un binario metabotico morto -+ può

tornte solo ad acido piruvico. ìllSe ií iattato viene prociono in grotcii quantità -+ esce daíia ceiiuia -+ sangue -+ Jegato -+ segle ia via deiia

IIC6UCOU6OGEIVESI -> sintesi di un glucide a partire da un precunsore non glucidico-

In certi tratti, glicolisí e gluconeogenesí hanno enzimi in comune e puntt dì intercorwersione.

G6PI

. lpruvato

II

lattato

G6P

noJ-r**l

lattato

glucoso -deficit dí GdP-losfansl + ipogiicemia arresto sviiuppo(metaboliti a monte: alti; a valle: bassi o nulli)

Nelfegato -+ 4-5% del peso : glicogeno

Ltveilí di glicogeno si aizano -+ glicogenosi (o tesaurimosi,

Von Gierke),patologie da accumulo di glicogeno-

Il fegato gonfia --+ epatomesalia

€

- "6 CICLO DEL GLICOGENOGLICOGENO : (molecola molto gande) omopolisaccaride (n molecole di a-D-glucopiranoso)

ramificato di riserva negli animali, forma di r$;rva di glucosio facilrnente mobilizzabile, che può essere

degradata a molecole di glucosio, qualora sia neceisaria energia.

La maggior parte dei resídui di glrcosio sono legatí da legami a-1r4-glicosidici, mentre le ramificazioni

- (situate circa ogni dieci residui) sono carattenzzate da legami a-1r6-glicosidici (nella cellulosa, polisaccaride

di riserva delle piante, i legami sono p-glicosidic)-

Il glicoseno non è ridotto tanto quanto gli acidi grassi e. di consezuenza non è altrettanto ricco di energia.- Il glicogeno è, comunque, un'importante riserva di combustibili per vari motivi:

- la degradazione regolata del glicogeno ed il rilascio del glucosio aumentano la quantità di glucosio

disponibile nelf intervallo di tempo tra due pasti consecutivi -> glicogeno come tampone per

mantenere a livelli appropriati la concentrazione ematica di glucosio (glicemia)Glucosio :rmico comtustibile utilizzato dall'encefalo (tranne che durante il digiuno proltmgato).

- il glucosio derivante da glicogeno è facilmente mobilizzabile éd è, quindi, uìiti búéna fonte di energiaper I'attività fisica intensa ed improwisa- A differenza degli acidi grassi, il glucosío rilasciato può

fornire energía ìn assenza di 02 e quindifornire energia per l'attivîtà qnaerobia.

- Principali stti di riserva del glícoeeno

- fesato. in cui la concentrazione di glicogeno è più alta

- muscolo scheletrico. in cui la quantita complessiva di glicogeno immagazzinato è * alta (vohrme maggiore)

- Nel fegato la sintesi e la degradazione del glicogeno sono regolate in modo da mantenere la giicemia ai

livelli necessari per soddisfare il bisogno dell'org"nismo. Per corìtro, nel tessuto muscolare questi processi

sono regolati in modo da soddisfare il fabbisogno energetico del tessuto muscolare stesso.

STRWTLIRA GLICOGENO:

r-* CÌìzo+ì (Iì2oH

La maggior parte delle molecole di glucoso sono legate da

legami a-1r4-glicosidici, che impegnano appuntci il Cr e il

C+ di due residui di glucoso consecutivi

I punti di ramificazione sono interessati, invece, da legami

cr-l,Gglicosidici, che impegnano il C1 ed il Ce di due residui

di glucoso-

LLtLL-I

L-

l;

r)

Cr.lzOH

53

I

rlu-

estreEií-à nonniducente -+

. . : , . ] . ' , "1. : : ' : :1

J estrernità ri,iucente. \ ' : l , r i \ '

-

{L, llDera coD DroD-rreta de- . r ' - - : r . . , : . . .4. . :

Sruppo el-dpídice) '

ì;ttÍ- i.: i ì. iclìì l-ì;f ;ì., i+r:, ' ; i- i : I i i l i i ' . :-

ir i: it 'i,;;|.-o,.,iJ iì,-,',+...î ,,',î.r,.,1-,].",: i-i,;.ì-'-i.-î Ì,.;4- \;;:

. j , , , i . ' r i. i , - i ! . . r , r ' \J* , , ' | - .* l . l ' r ' , * ; i ' " - ( . .1n r i . . i - - ' - -

o. ; ' i , -^- ì ' t l t " ) : ' * - , .t i ..-; ..--..- "- 'Jl-)tr --!ì- ' ' î ,f: j t,/ '*-- 'ur**-Jit '- '-- *.rì=-o;r: -i- =i=:J' ' :

! - r iH , ; . . ,1, , ,OH , . . . , , l i . Qid , . ' . : , . , H Oi- i H '3H ' , ì i ì Cl i

NR rl2 .,- r;-'l;o ì''i'n;\ ilR iln \R;'re !;::i-.Ti::

NL \7v\NR\\.R

L'accorciamentó/allungamento della catena di glicogeno awiene a livello dell'estremiià non riducente:quindi il polimero di glicogeno è costituito da tm'estremità riducente ed n estremità non riducenti.

' DEGRADAZIONE DEL GLICOGENO:1) rilascio di glucosio-l-fosfato (GlP) da glicogeno2) rimodellarnento del substrato glicogeno per ulteriore degradazione ì3) conversione di G1P in G6P per ulteriore metabolismo (si verifica principalmente nel fegato, in misura <

nell'intestino e reni)

i) glicogeno (n residui) + Pi GlP + glicogeno (n-1 residui)Glicogeno fosforilasi

La glicogeno fosforilasi (è lna glicotronsferasi) scinde il proprio substrato mediante l'aggitmta di

ortofosfato (Pi:&POl, athaverso quindi una reazione di fosforolisi, forrnando GlP.

La glicogeno fosforilasi catalizza la rimozione sequenziale di residui glicosidici dalle esbemità non riducenti

della molecola di glicogeno (scinde i legami a,-1,4-glicosidici).

llll ÀG0' di questa reazione è piccolo, poiché tm legame glìcosidÌco viene sostituito con un legame fosfoestere,

ll"o" t* poieruiale di trasferímento quasi uguale: tuttavia, in vivo, la reazione procede verso destra (nella

\\rsezrote Èir ùegiaònurone), poichà \e concentroa\oni flsìo\ogrche ùei tecgent\ nùn psrmetto'ro \o teozionei l .ltnversa-

.',.^ ji[" scissione fosforolitica del glicogeno è energeticamente vantaggrosa' poiché lo zuccheío rilasciato è

E /iigià r"rlt1"r"r fer "ontro,

.rna=scissione idrolitica awebbe portato aUa rormazione di glucosio che awebbe

-E lili"i dovuto

"rr"i" fosforilato a spese dell'idrolisi di un ATP; altro vantaggio è dato dal'fatto che il G1P,

t lllcarico negativamente, non è in grado di diffondere fuori dalla cellula-

; -

bcÀo-

Si assiste, quindi, all'azione di aitri due enzimi che

rimodellano il glicogeno per la prosecuzione della

degradazione ad opera della gl icofosforilas i -

IJna transferasi sposta un blocco di 3 residui

glicosidici da un ramo esterno all'altro.

Questo trasferimento espone un singolo residuo dí

glrrcoso legato da tm legame a-L,6-glícostdico.

L'enzima a-1,6-glucosidasi (o enzima

deramifi ca nte) í dr oli zza il legame a- 1,6-9l icosidico,

determinando il rilascio di tma molecola dí glucoso

libera.Tale molecola 'viene fosforilata dall'enzima

glicolitico esochinasi @<)-

CcR€

a-@{Fà b <c

I renstreRAa\v

à2 tr tP\g{rs

r3_e-C !E-e-=o\:€'e. ta- . )

| " l

l d,f6 G'ircDXSErwl

. i C! tur ' I+ lQr i

,p!6!6!.OSl-o-O

J FctrcR\LAèt

54

j

rI

I

__ .---

3) GIP + glucoso-1,6-bisfosfato + G6Ptr GIP formato dalla scissione fosforolitica del glicogeno deve essere convertito in G6p per entrure nelflusso metabolico principale: questo spostamento di gruppo fosforico è catalizzatoi dall'enzimafosfo gluco m utasi (PGM).Nel síto attivo di questo enzíma è contenuto tm residuo di Serfosforilato: rl gruppo fosforico viene trasferitodal residuo di Ser al guppo ossidrile sul C6 del GlP, per formarei' íntermedìó giicosìg,GbisJi2sfato.Dunque, ìl gruppofosforico su Cl viene trasferlto sllo stesso.resíduo di Ser, determinando la"fonnazioUg jiG6P e la rigenerazione dell'enzima :

La degradazione di glicogeno può awenire in tutti i tessuti, quindi anche la produzione di glucoso (nonviene, quindi, solo prodotto nel fegato ad opera della G6p-fosfatasi)-

*1o,^PùGlP <+ G6P 5 slucoso,{/x

5P tticcetcò'-

- Finalità epatica *> alzzre Ia glicemia- Nel muscolo scheletrico vince la via della glicotisi (con produzione di ATP) *

"orrt *iorr" *or"ot* 1" i'f l

monte: accentuata degradazione di glicogeno). Assente l'enzima che defosforila il G6P {stucoso-g-6"r1"*t1. ;;;- Nella corteccia surrenale vince il ciclo dei pentoso-fosfati -+ soprathrtto per la Uiosintesi ai onnonilllsteroidei.

---------.-.-- 1l I

Un'importante funzione del fegato è mantenere la glicemia costante: il fegato rilascia glucoso nel sanguedurante l'attivita muscolare e nelf intervallo di tempo fra due pasti consecutivi, pi",

"rr"r" captato

principalrnente dall'encefalo e dal muscolo scheletrico.n G6P non è facíImente trasportabile aI di faoi delle cellule, ma il fegato. contiene un'idrolasi, laglucosio-6-fosfatasi, che scinde il gruppo f-osfbrico per fbrmare glucosio libero e ortofbsfato:

G6P +HzO -+ glucosio * P;

l{l GdPrui, è assente nella maggior parte degti altri tessuti: di conseguenza il G6P viene conservato per lagenerazione di ATP; per conto, il ghrcoso non è rm combustibile importante per íIfegato.

. SINTESI DEL GLICOGENO:(glucoso + A-fP -+ G6P + ADP glucocinasi)

l_tt_tLi

Itti

Il:

I

l

LLtIL

Fcb1) c6P <+ clP

Questa reazione, come abbiamo visto, è catzlizzaîa dalla fosfoglucomutasi (PGM), che determina unapparente trasferimento del gruppo fosfato (in realta non si tratta dello stesso gruppo fosfato).

ctlroÉ

E + (eE:)-TYl- lo- P-el rp L ' | " ' J t

H Fst<:<_----.--

OHH0d

tlDP-glucoso + PPi AG =o (te-'ett'bt'\e' iL{il_cc,l

EomqtF, bB . piroFos{oncc

tp-oruF- + fPi+ ilr"j P reonrsenrÈsrùùPG + 1,"--1iróeenúi;,o

2Fp,,La reazione è di per sé facilmente reversibile, ma in vivo il pirofosfato viene rapidamente idrotizzato aoÉofosfato ad opera- di una pirofosfatasi inorganica: PPi+ IIzO -+ 2Pi

55

2) GrP + UTPu ridil-transferasi

r vKl{utLE

+ e.LP

, r .p-o-P-o-P + PT +\'-.a-----, + I\ )TPFI\ì/

I

I

PFi

lI

f-r r -orups

.roo*t-"-B

Premessa:fo sfo tr an sfe r aii j CniaSf ,idrolasi -+ FOSFATASf:transferasi -+ FOSFORILASI:

lì o. .>H

oJP-o-P-a: + Hzo ------> Pi *PtF\ o/

\oH

L',ídrolisi essenzialmente irreversibile del pirofosfatofavortsce la sintesi dt uDp-giucoso (uDpG),il donatore di glucoso nella biosintesi del glicogeno.

l-)-A questo punto nuove unita di glucosio vengono addizionate."r'"r*a* non riducente del glicogeno:IntlDP-glucoso viene trasferito al -gtoppo

ossiàrile sul ca terminare der gricogeno, con ra formazione diIegami c-L'4-glicosidici' Questa t"iiooà viene catalizzatalaua gti"og"ooiiotÀi Tunu grucosírtransferas),enzima regolatore essenziale nella sintesi di glicogeno.

Tuttavia, Ia glicogeno sintasi è in gradorul*vrq' ra E'G.,gero sulElsl e in grado di addizionare residui di glucoso solo se la catenapolisaccaridica contiene già più di 4 residui -) la sintesi rtet -ti^^-aaa -j^Lì^J^ --cosrituito d.u" *ri";:;'."ili,xl"oliJrT:j,î#'l ìT',n#!:*:s:xn:H*:^y:::"uo.g,i*u1,da 2 subtmttà tdeittche, ciascuna d"U;-q""li;;rí

l*:-,î:lffiT,i'"H:3:F:S:X, a_t,4. L,estremità rau"""tÍ'ii;;,";:;k:ff"Hil:l! ffi:fi::Htirosina (che può essere glicosilato).

3:#""#i:;:T;:"!:l::!:'r^i:X "3:!::.,^g!:":e dj. s mità (i gtucoso arra subunità partner netdimero della glicogeninà a f,uesto punto inrerviene ,; ru'"íJ{í##Tí:: :íí:"W;f ffiK"r#,glicoseno.glicogeno.

uRAcrre

-+ (-o\-o t -\*o{3 -_*

-trffitrglicogenina + UDpG -+ glicogenina_di_glucoso + UDpglicogenina-di-glucoso + UDPG + gficJgenina_tri_glucoso + IJDpcosì via fino a gricogenina-g-glucosJ-+ iossibile

"ut*ou nascente di glicogenoQa glicogenina ad un certo punto si stacca)

4) Un enzima ramificante deve catalizzare la reazione diramffissi.ne awiene dopo che un certo n" di residui diglicosidici dalla glicogeno sintasi.

fffi"T,:lnJi##y::*::::::_1f:Tj-1.,+srilosi.dico e daila formazione di un regame a-

"y::;;:#Ti'::re3:::;:y:l:::{::::;: d";:íí";"W;ki::"TfT!,,ì"fii,!#J,"i,nuovo punto di ramificazione deve distare atmeno 4 residui ;;;;';;::íi:I#;Jff:TiH"liT?-tLa ramificazione:- aumenta la solubilità del glicogeno- erea numerosi residui terminali, siti d,azione della glicogeno sintasi (sintesi) e dplla glicogeno fosforilasi(degradazione) -+ aumenta Ia velocità di sintesi/degrrdazi"one der glicpgepq, : -

' REG.LAZT.NE crclo GLrcoGENo: (ordinara e opposta)

x + ATP -+ x-P + ADpr-P+H2O-+x+(pi)rrn* Pi + x-P * rxx

RtrsRa'uLoa

Trreoas

formazione di tegami o-f,Cgti"oridici: laglucoso sono stati legati con legami a_1,4_

, i 'o i tcr* .cr *Pou,t , , . "lg e n er at mentè irr ev e r s i b i I f

(P orgonico +p inorgmico)(P inorganico -+ p organíco)

UDP

::

t-

Gli enzimi chíave per la regolazione del ciclo del glicogeno sono:

- - Ia slicoseno fosforilasi (degradazione)

- - la slicoseno sintasi (sintesi)

- Controllo da parte di insulina e adrenalina

*Nel fegato: GIP + G6P -+ innalzamento glicemia ;>?

Re qofat' cl a nnoolifi'cqaiec'i couolenh"

glicogeno (n) + Pi -+GIP + glicogeno (n-I)i' Laglicogeno fosforilasi (dimero) che catzltnaquesta reazione si trova al fondo di un processo a cascata'-

I - n"ff" sua forma attiva (n) -+ depolimerizza il glicogenoÉÈrcR\LÈTR

i- -hDZ RT\uo PiflP --------àqJ

$""e"*C^)

f -

- nep sua forma subattiva (ls%" di attività) (O) -+ funziona meno, assenza del suo effettore (AMP)t_

, / - î - \ D ' r '^

l_ >er-LL)-èea- O {*,_F_r\\.Èr$ E5

t._

\r ?;lS. aP s* G6P

$**go^,oG-")

{""1-;t-; n,n

iL

t_It_It-Fl_It_IL_

'

L

ctl"rc,oqer,o (r***)

îooP é-\l

ùDPG --lI

epcoq-r- (n,^-)

GS è attivata solo se ha Ser vacanti (se non è fosforilata)

Se GS è fosforilata ---' complera*mente inattiva in assenza di GdP

--+ attiva al 10% in Presenza di G6P

Insulina _> blocca pkA --+ promuove glicogeno sintesi (ipogiicemizza):

<-€sHP =A't ' ÈTP<-G-:-

I

ltucogocre

1-r''-1*-w-l acQt\P}R IR<'r\-r-r\-rl

l t I t l+Jn**e

tWitrtR I Rf<---\JÈ+\J--

2 subunità regolatorie (R)

2 subunita catalitiche (C)

"Al!f; t""1*"lts"gnui" (2" messaggero)

[legame fosfodiesteri"o] .,A

I+Io-o-o-o-o

.ì.TP

adsfilato crclasl T. ,T +ppi' I 'otp5' L"O'-

c-\IIP

{ ;ì deù.o.s[],ì 1--5' rnouofosfrro t

presente in basse concentrazioni nella cellula" sensibile

àlle minime flutn:azioni-

* reazione non reversibile!

cAMP regolato da envima idrolasico

iiósroornírgnasrtt apre il legame fosfodiesterico

su una faccia

AA

, ' I . . , +Hro-I' I ì i r - fp ) /

cLTCOGENo FOSFORILASi NEL MUScOLo SCHELETRIc9: th"lo che n 2 forme

íntercowersibili -+formaa, di solito attiva -+forma é, di solito inatttva

"f"ttri"" a"l mrrs"olo determinano la fosforilazione flsl['gnzima alla forma fosforilasi a-

Nella maggior parte delle condizioni fisiologicheATP e di G6P: per contro,ATP. AMP e G6P.Con l,inizio dell,esercizio fisico aumenta la concentazione di AMP, che determina I'attivazione della

fosforilasi b; l,esercizio fisico determina anche il rilascio ormonale che genera la forma a dell'enzima'

L,assenza di G6p fosfatasi nel muscolo assicura che il G6P rimanga all'intemo della cellula per

esiste

- Le forme a e b differir"oio p". un singolo gruppo fosforico in ciascuna subunità

- La forma b si converte nilla forma a quando viene fosforilata -+ modificazione coval€nte catalizzata

dall'enzima fosforilasi chinasi GIq.- Un aumento della concentrazione di adrenalina Qtaura, eccitazione sforzo fisico) e la stimolazione

convertito in energia-

GLICOGENO FOSFORILASI ITIEL FEGATO :

- se è present" g.r"offi"ro doivante ad esempio dalla dieta non è necessaria mobilizzare il glicogeno'

- La glicogeno fosforilasi epatica è insensibile atla regolazione ad opera dellnAMP, dal momento che il

fegato non subisce te drasiictre variazioni di carica energetica che si osservano' invece, nel muscolo

scheletrico.

r,rUon'ita gpTalty na f"nzione catalitica,le altre di regolazione

- qnche la PK viene resolata da modificnzioni covalenti' ad opera della proteina chinasi

- PKA attivata O* ,rnf "asc"ta

enzimatica innescata dal cAMP (2" messaggero) ,

- PK può essere anche attivata palzialmente dalla concentrazione di lonl ua- cne sI

atLive-

costituita da 4

A (PKA).

legano alla subunità

6 (calmodulina).

euindi, la pr( raggiunge la sua attività massima soltanto dopo la fosforilazione delle subunità p e ò'

1o messaggero : onnone-> adrenalina (midottare surrene) -+ stimola degradazione glicogeno muscolare

_> glucagone (àeflule a pancreas) -+ stimola degradazione glÌcogeno epatico

1) adrenalina -+ recettore ftadrenergico (muscolo)

glucagone -+ recettore per glucagone (fegato)

Questi legami tra ormooi "

,pJin"i relettóri 7TM nelle membrane plasmatiche attivano la

tnUooita a a"Ua proteina G5 (trimerica)

z) la forma legata at GTp deth súbunità a di Gs attiva 'aden'ato

cicrasi, cbe catzlizza ra

formazione di cAMP aPartire daATP

3) elevata "o*"ot.*io,,"

ai cAMP attiva la PK.^., attraverso il legame del cAMP alle 4 subrrnità

regolatrici dell,enzima" che in tal modo si dissociano dalle subunità catalitiche lasciandole libere e

4) PKA fosforila la subunità p della lt "1" '",":"TIT:i"^:T::'i:H:::::;Tt'nt*tpKA addizioor ro"n*ìo ftrppo fosforico alla glicogeno sintasi (inattivandola)

La cascata del cAMP amplifica ampiamente gli effetti d"sl,:31-g:t$::Î::i:fr"i:r*?J ilÉff Tn'Ti":ilT"1l#Iili"'"@{11':rl*::*:**:y;:#îi:-"J"Hffi ff '##tiffffi,ttil"H1'ff;rhH::::";#Fil;'d#;*1ry::":;cessaria I'esistenza di un sistema di

controregolazione d;;; d-" fondo all'intera riserva epatica di glicogeno'

L'adrenalina ha effetti snehe a livello epatico:

1) legame con receÚore tr-adrenergico 7TM

zj uti.r-iotr" fosfotpasi C -> cascata del fosfoinositolo ^ s: o^2+À-t p F

:

3l aumento concentrazione inositolo 1,4,5-trisfosfato -+ rilascio di Ca2' dal R'E'

;í ;;;; C;il' J-oa"lina su PK con sua attivazione parziale

Sistemadicontroregol*zione_>prevede|adefosfor i lazioneeconseguenteinatt ivazionedel laPKeI' antvazione simultanea della glicogenosintesi'

1) l,intrinseca attività GTPasica della proteina G converte GTP in GDP --+ trresto trasduzione del segnale

ti "AI\'[P

convertito in AMP trarnite anivitàfosfodiesterasica

3) pKA addizioni oo g.rrppo ro*roi.í illa subunità a dena prl per favorire una migliore

defosforilazior.* d"ll,enzim"u oàìpera della proteina fosfatasi 1 (PPl)

4) ppl rimuove anche il gruppo rosrorico aina gncogeno fosforirasi, convertendoto neila/orma b inattiva

58

f)' Gt1 '9a-\ tfu o-,ú aU -\ î )&&v'- j

n6@

nrv**f rs,F- gg2U F\

U()

fr

fiD-zI$zk

&I

q4ulT

t_I

rrt--LL-l_=t_tl-rFL

t._

a_e(

i\ r\ t

P< ,2Yua'

,n't37e

7qi#ifl

B$5uîaav

úf i l^l'e f i

Hflilt u,,qn

flef f i0d'0i j4dU€.)

OJTO

d2ú

I

fiIUUa&d

,t....--l

r v_- |

l " l -

0.,6

>\

nE

o'0g

-frert

ltfiq+a" t '1ÎL0-z

UIrT

I

m

úfrfl

?,ac"ú

n

r\

tU

îIII

I0-

VT6TJ

ni\!l-6

-]LICOGENO SINTAST: la proteina fosfatasi I (PP1) inattiva la fosforilasi chinasi e, di conseguenza'

=r glicogeno ro*tjilFdm iiu"ndo Ia velocítà di degradazione del glicogeno.Inoltoe, rimuove il gruppo

:"r}r.fó daila glicogeno sintasi, accelerando la sintesi di glicogeno'

-,. ,rr""-""rrr*'; cIú si Tega al suo recettore tírosina-chinasico dí

l^nlo"" promuovendo tma via che attiva Ia PP I '

---- '-- . ..-.,, $1i drrrf- pf)r fl Cr'tdi:cr\. ( trv {')ú /ì''v.fu 4i Frd?cr o

- l l -' l ( / " - '

. clc o DEI PENTQSo-FqsFATI-ÌiljtUl',ml1i';Jfrliiffi};tÌtÈ",,F:*^ $tr';i;;;ii(1dt f*i'r')l l r ' revr - ' r iot ' ' / r ' tco ' ' r : i r

(srr*e- ' " 'a1-- Convert"

",r""@eri pentosi (5C) é Yiceversa o'r

= Funzione biosintetica (nella prima parte dàl ciclo) con la formazione di NAPII

- M;J]fr;;il;iir*q;ilio ossiàoridunivo contrastando la formazione di radicali

1 d' nna via citosolica. in cui si distinguono: .,. / r.\ nnn rnmnqionp dî NAD,H

| - una fase osslDaTrvA irreversibile -+ da esosi apentosi(-lC) con/annazione dí NADPHL-.

-:;;;îóN ossrDATwA reversibile (il senso deue ràazioni si deve alle concentazioni di reagenti e di

llrodotti)..>dapentosiaesosí,tramiterimaneggiamentidegliatomidiCL FASE ossrDArw" È'gb;r'rr,F#nrrH,Jr,rrr' 'S!;'rsîive

fì ('\'(is,

giutaùonereduttasi

NADP+ *-*.--_-.-- r ,- :=-).2 GSH

t - ' - - - - - - -* Ì : -

NADPH =:'-::) ì:::--!

GSSG

r+' Glucoso-6-fosfato

I

Ribulosio-5-fosfato

II+

Ribosio-5-fosfato

III+

Nucleotidl coen:im!DNA RNA

{-=1' r-::---ì' Acidi grassi' stersli''

il==ql,-; tÌì=='r

Precurs od

biosintesitidr.rttiva

1IROP+ Nq,gP1*'aiH+ HZO

t) c6p \- ", 6-FOSFOGLUCONo-6-LATToNE --\-t o-FoSFOGLUCoNATO' G6p deidrofenasi

t*oluto,Drre,{ìrr

(G6PD)

6-Fosfogluconato

I .+frF NADP+ca,<-l [Í:--_-__^_

\-;. NADPH

/-\ra o o (o^ ' l

{ry Y, tt \r-\ ' / ó -c'----r It l l_ lL:n-è-onl .^^ H-c-oHl r i . - 'c-on

i - "* lNA?P'*-dg@::^ iu l@ ,ro-J

* -l-o" I GGPD n -à-o" i t'Rlrodetf n -c-oH:-i-" | úú;*''-) n_f__j "_l_Cl l2-

I nu non-

tHpeor'- *1oeo;i- ctlclPoi

G6P Gfosfogluconoó-lattone Gfosfogluconato 59

(orr":is nFr6{ìST,}ir?î {^r rîaÍ9r!e) ,Q C . G Éos f, 6ru(!tJ ,qi}t

7-

tL NnpPti hJoN seR\E [Ri ?eF fttoc"RR[ 6rp

La carenza di G6PD portaalfwismo (uon si possono assumere farmaci).La molecola neoformata (6-fosfoglucono4-lattone)è, però, altamente instabile -+ trasformazione delgruppo aldeidico in gruppo carbossilíco

La reazione in teoria è reversíbile, ma poiché il 6-fosfoglucono-6-lattone si muta ntbito in 6-

fosfogluconato, la reazione è ìn pratica irreversibíle-

2) A questo punto di deve ossidare il gruppo carbossilico a CO2: ì

6-FOSFOGLUCONATO > RIBULOSIO-5P+COz6-fosfogluconato deH

RIBOSIO.5P

HO'. ,//C'I

H -c-oH

tGelgt ri -l-ouI

urr - ( - -LJr1

I

oo\ .2

IH -c- OHra l^tHP-c-QI)

IH -.C- OH

IH -c-olt

I^, , ^^^2-unf rtl3

t^II

-c-oHIC=OI

-c-oHI

_C_OH

I

----------+

cHroHt -I

C=OI

H -.c- OH

Iurr - t - - (Jr l

lCFLOPG

ìf r-.Fl \6 " r?srn

fr,";\ \rn *""il)F

I cH,oH\ - \ / - (é \ c=oít - I v r lp; ;Sr i i ' .q,qo H

\À:" / I + i r " ' i î :$o' ' 'H

\.i/ H-î-oH r..rrr-sctrerolr' \/ Ho-c-H

HO-CH*- inu\ i+| H-C-OlHO-C-H H_ò_OU ,r_l_.,r.r H-q-OHI -- H-c-oH H-q-oril l Ì-*r*"r=c.. ",f

I n--é-criH-C-OH H_C_OH

\- ! 's 'u ' - ' - " 'J CH,O'O;. I

| - ) - | , H-C-OHcH,opo;' tn"ooor, t' 5

I ,xilulosio ribosio gticeraiddde

cH ' oPo;-

5 fosfato 5 fosfats i fosfats sedoephrlosio7 fosfato

cripegt-

;'LA Si'ur9q f&aZrorlú B-chetoacidoR IEUL.OSGDSP R-tEo>oTP

- Si forma un chetone (in C:), per la perdita di due idrogeni; la presenza di un chetone in C3 e di un gruppo

acido in Cl dà origrne ad un intermedio [p-chetoacido], inesistente in natura, ma che rimane legato

all'enzima- {LoJo- tr ribulosio.SP è un chetone a 5C (se si ha come desinenza&lq: chetozucchero). .1 )

P *OOo chetonico viene spostato su Cl per formare il,ribosie5P con il gruppo atdeidico)> '

l f l tblali.".?Í I ;cnenq ^ oF Èr^f,r^co'-^rrl '*zÀ

rcrrcJLL+rQL >Rrtì5t,r,tJaru FASENONOSSIDATIVA igr@!r"1;sc )ra'I

ens';

Un primo modo per passare da 5C a 6C prevederebbe l'uso di reazioni di carbossilatìone: tuttavia, si

preferisc. rimaneggiare gli atomi di C stessi, perché con la semplice carbossilazione si dovrebbe

|rodurre ATP, dopo averne consumato per la sua stessa prod 'zione (controsenso).

Siparterperciò,da3molecolea5Cperr imaneggiar lea2molecoledi6C-| lmolecolaa3C

(FÉt?tg) tsti;4{l{e-3P)

- It RIBgLoSro-sp viene epimerizz,ato (cambia Ia posizione dell'ossidrile) a )ilLUlosro-sP (;nnliit u/úÎ'rÉRnrl

- [a transchetolasi trasfeiisce zC dallo xítulosio-SP per trasferirli sul ribosio-SP a formare it

SEDOEPTULOSIO-5P

-(p?= t:'qHrl-t+ PrRoF>StrATo 60

(U,.- vit. Ba.l

cnpng^'-

/ cH"Ot -fIC:OII

o-c--HII

I

-=IL

--

t -LI

L_

I

\rII

H-î-oH

cH,oPO;-

nmusaltloh.sr\

\-_-#

OH\/

IH-C-OH

Ir ^rrH._IJ-LJN

IcH,oPo32'

eriEoso4 fosfato

H-C-OHIbH,oPort-

sedoeptulosio7 fosfato

gliceraldeide3 fosfato

H_C_OHI

H_C_OHI

cH,oPo;-

ftutlosio6 fosfato

Gl FRU"I*[OSO-6P và in soluzione)

L'enzima transaldolasi trasferisce 3 unità carboniose dal sedoeptulosio alla glieeraldeide'3P

U trl r(J 11

t -IC=O

\,nI

H-î-oH

H-C-OHIcH,oPO3'-

eritroso4 fosfatn

TPP+

trîn.srhetoh'fl

\--H-C-OH

I

Ho-l-H+l

H-Î-oH

H-C_OH

tn,o"o;-

\,nI

HO-

fruttosio6 fosfato

:t'

- L,enzima transchetotasi (+ sssnzima TTp) catarizza ra sintesi di'RfruToso-dP e GLTcERALDETDE-

:3P a partire daxilulosio-SP ed erttrosío-4P'

;*Cs<)C7*C3

reaziowi assidattvedell a vi a dei P ento s o fo $ati

. . , - . . . . -__-.- . - - -

+C3<)C6*Ca' *Cs+'Cr*Co

.r/

vribosio5 fosfato

O_C-H

IH-C, _OH

IÀtr ."ton 2-vrI)vr v3

cH,OPO32-

gliceraldeide3 fosfatoxilulosio

5 fosfato

ÌCs e}Cd+ lC:- ' - -

iruttosro __-----) | cdP I6 fosfato

sedoepùrlosio7 fosfato

xilulosio5 fosfato

îl-, -,:^^-;-\--ì:-/---'

,,---rz,-ìi_.=

fri i -->)={-:;

iJ -i---;'-

trutschetolasi gfceraldeide ftansaldolasi enfosio

I fosfato 4 fosfato

Î fosfoesoso

I isomeras

fruttosio6 fosfato

î frttttosio''"--ì==

-'i--'- | 1t+ilo6otoa

,:j7 -'l:t' Î ftiosiofo{atotranschetolasi

I isomaasi

xilulssio gliceraldeide5 fosfato 3 fosfato

l-l t

fiL Gìr6r,i, ÈosSo s;616, ;1"rr9UlìuPil 4ù'rvrt u5q Focru Lo Sr/rJlrtDf I fÉ^/1-b!ù Éò!i:Ar{

\,ur,

fn'Éf* Dt-> exot'si 'a> tovnho 61

. REGOLAZIONE CICLO PENTOSI-FOSFATtrLa regolazione più importante arriverà nella fase OSSIDATIVA. dal momento che è quella

comprendente reazioni non reversibili: la sua regolaeione, però, dipende dalle concentrazigni di NADP' e

NAPH. 1

L'enzima limitante (regolato) è la G6PD -+ inibito ilaNADPH-+ attivato daNADP*

!'10il ilù tcCoCqzrolÉ oetoirAÉ KRctlÈ

ftvvt€r/€ A 5úúo.-rD(l DALZ lt€lstfAlstLe 5i,ftGoun (rcr.U utQ crr€ t I

0r; iotz€Gocn'

ATP

Glucosio

IIÌ gticolisi

Glucosio-6 fosfato

/ \f toss,wuo lifì Gu or-nlr Lfl.rÍfr/.D$rs0Arrìil\I 0 Sptlt Pffr-tttvet,.o. re crN atJgutt to.vt:71tp;1\I Dt wN 1''1t{) A iPt:l, hfyn fs,l?4tt€l^) 5, t-OPl6 I

\ ' ' ' 's tGr"

o q " l r l ' r to*rc\=>(A' ' fÉ( ldrrDr<afhvd I

I,O*-----51\:=NADI

ó Fosfogfuconolattonei1! -- |

\ ànerrt '''"'rnPznI LL> w r€Gotqrc

Co fotlo 6tv(.ilRrgtf--[''---:]-- NADPHt

Pentosiofosfato

vra delpentosofosfato

Nel citosol c,è tanto NAD?H -+ quando viene utilízzalo la sua concentrazione diminuisce -) aumenta

concentrazione NADP* -+ attivazione G6PD-

- se la cellula ha bisogno di NADPH e di zuccheri a 5C -+ si segue solo la fase ossidativa

- se la cellula ha bisogno solo degli zuccheri -> si segue soto la fase non ossidativa

- se la cellula ha biso[no solo di NADP*-+ si segue il ciclo completo (GdP+ R5P + F6P + Ga3P)

-Z+ ^1+fg FU" -> ?e +()z

Es. HzOz + Fe2* --+ Fe3* + Otf + OH " Lo Vpe OH punto avendo 1 a spaiato è in grado di reague, ) ú t SíF

^/în l/f A X{^r :{a

con ogni ""tffip*ttuùo

con i doppi legami (PERICOLO!)

;Ò: H 15'{"nà- .'1. Yrsr.-,î1Dr,r*. 62" - - - '

e >{fù$S tr q!Él tA0i\+--- /

. t . . - . aú: ,on,e1r,r" r .n Éi lc 'Aiocrar j ' ( ' t r -1n(rqk)

j.?li ilxu _'1"-f t#A"i lyè

'q I l -

r \ , I - cA. LJ\Jn -+ rWx r l

c,

Oz'- \ -r)

IIzOz

Superossido #

Perossido d

c \ .

OÉ;6tf ____++.Ì-H2Oicale ossidrilico .1,. Acqua

- Ltl

I{zOz OII- -----------+ }I'?O

Perossido di H Radicale ossidrilico Acqua

La molecola si spacca in due, si rompe il legame o-o, formandosi così lo ione ossidrilico e loffie oH punto

Ar l '\Jn 4

-siste un altro radicale dell'O2, detto ossigeno sinsoletto. in cui cambia lo spin di uno dei suoi e : se si hanno

,-Je e- a spin antiparatleto si crea alta reattività (per cui anche I'ossigeno singoletto si lega a tutto).

:

L'eliminazione di HzOzè necessaria affinché non si formi lo ione OH punto!!

jr" anioni superossido reagiscono tra loro per dar.e acqua ossigenata e ossrgeno: ? Èenuur_e _ . r

'Ér^rur t:úiú Ète.tttít)îE

pz- + Qz- "\o , Hzoz + oz I Jì'i,"' i;:;t,or"' t",{,on;t

(c ,^,t,o,^) t u ")rI - f'superossido dismutasi (soD) 'J i.,,1,::*:;h!^Y.i.4 .ò,5, : , r l ,

\ u, t^, ìur . . ru" ' , ,nf ln( /1a, ! t tu- :

crr idNJr- , ! , r ,*rr* , r4 \ , - r .* ! -v

({1N.rr ; { ; ,1 ( l

A.llo stesso modo, l'HzOz Può essere eliminata dall'azione d"3: f?ffà

catalasi

-)ppure, 1'H2O2 può reagire con il glutatione a formafe glutatione ossidato e acqua:

HzOz+ 2 G-SH ------------| GS-SG + THzOglutatione perossidasi

[ ,ó'

|t N,qDpn ci permette, tramite la glutatione reduttasi, di tornare poí al glutatione ridotto:

C, Pvo Ltaql\Pft{?s' t)l

t fcS,pn y lE 6 Pp 9raúklt ìE

i l ,Úrtt t l :Y2 l": É Ìz"att;( t&tí

A4 tí- ty',n.íf+ 4, ltr".hlìu:'

, t it*r- Y" ol))l)î € r-Pf:\tt

OiJ C,,rrc '>'2 1t6< r-"" 1 5îtl..'t

NADP+

1L ù i \ / r r t eo 9. f r f 1, 0I 6L (Ù

4vúlt lí 5,írrrl-ìl íF" :i.\ !'-fi .' l i ,o, i t t ' t \ ! , r '" ì ." ' a ( t ; f t- t f '

I fr 2 H.,oG-S-S-G , t ' . , r t ' i

!

\ i i i\r. \i ;il

glutatione

P€resridd5t

-ldi'lìlx2 G - sH F# \irt H,c,v' \J

I globuli rossi si rompono perché non riescono a passare nei capilrari o perché riconosciuti come

dÀneggiati dagli organi emocateretici ed eliminati'

il gene deua G6pd si trova ,or "romo*-"

x, quindi saranno colpiti da defrcit enzimatico con

più probabilita gli individui di sesso maschile (te donne solo se risulteranno omozigoti per il gene)'

* Dl iÉqorr- (roiLídi l ( í ! . ($ci : í . í( \ tùt , r Lt 1: . t Lí)n / s. t i ) , í |r :cF'r- t r.

NADPH + H

ítÈ,, lt t'lc l{.lal

t_t_l_t_t_

I63

F-_

In condizioni normali Ia cellula può soppertre alla produzione di HzOz, ma in seguitoall'assunzione di farmaci o altro (stress ossidante), parte dell'HzOz non vìene smaltita -+ ItIIb siaccumula sottoforma di corpi di lleinz e viene modificata da danni ossidativi. i

CLASSI SINTOMI ATTIVITA' ENZIMATICARESIDUA

I molto gravi <zYo

T gravi (favismo)< l0 o/o

(favismo)

m moderati10-50 %

(anemiaA- africana)IV nessun sintomo 60-100%

Benché I'attività dell'enzima normale declini con I'invecchiamento dei globuli rossi, anche lecellule più vecchie hanno un livello di attività sufficiente a prowedere alla protezione nei confrontidel danno ossidativo e dell'emolisi. AI contrario, soltanto pochi globuli rossi con G6PDmediterranea mosbano un'attività enzimatica sufficiente ad impedire il danno ossidativo, mentre lafrazione di globuli rossi contenenti G6PD.A- capace di of&ire tale protezione è sipnificativa.

Normalmente la crisi emolitica avviene per ingestione di elementi ossidanti (fmmaci, comealctmi analgesìci, sulfamidici; cibo, come le fave in cui si riscontrano 2 sostanze ossidanti)-

L'emolisi porta febbre, anemia acuta e colorezione molto scura delle urine, Tigrché I'Hb èlìbera in círcolo e viene filtrata dal rene e tl cataboltta dell'eme passa nelle urine. =)rl.l-i.rpito \A \tr(r^A n.eúrrì,rLe altre cellule non sono toccate da difetto di G6PD, perché abbiamo una sintesi contí,nua dÌG6PD e perché le cellule sono dotate anche dí altrí sistemí di produzione di NADPH (attraversoI'enzima palico, che i globuli rossi non hanno!)

essere suddivísi tn 4

.6 METABOLISMO DI ALTRI MONOSACCARIDI

-+ introdotto con lafrutta-> nel saccarosia (fruttos o + gluc oso)--> polímerí di imilina (non digeribili)

SACCAROSIO -> GLUCOSO + F'RUTTOSOsaccaridasi

LATTOSIO --------+lattasi

Lamlncanzadi questi enzimi dà. intolleranza -+ moltofrequente quella al lattoso (diarrea, flatulenza).

L'esochinasi (HIC) che fosforila il fruttoso ha una Ky molto elevata, per cui una bassa affinità alsubstrato: per tale motivo non sí riesce a passare a F6P --> glicolisi. Si dowebbe avere un'alta

-concentrazione intracellulare di fruttoso e bassa concentrazione di glucoso (non succede praticamente mai, avolte nei tessuti periferici). 1

i-I

!A livello del fegato, del rene e di alcuni tratti dell'epitelio intestinale, il fruttoso segue tma viaparticolare:

?HL)rll teo| l

èuropO;,rKY-tr, i P

D I-IDF'-OSSLA.CE T CI NEFOSF-\TO iD[L{Pi

f.;LIf..EF'_1-LDEIDE

11 . d-( : :

l ì r ' , ì r . . - ,I ff i lq,c,l

/ / f i , ; r ìTi i,/ €ieldl

/ .7r

FRUTTOSIO

-Dísaccaridí:

a-

II

:

rI

rt7IIr

tL

t!

CH OHl2I

U=\J

II_lu_ u _ 11

I

H -C -OH

IH -C_ OH

If,u nuvrr^vrr

FF'-UTTOSO

. -q. { " iP '

"'"5o2--7

GLUCOSO + GALATTOSO

F.RUTTOSO ____> FlPfruttocinasi

Fhrttochi$asi(FK}

^. , ^-^2 -

!rl2Jru.l -C=O

IHO_C_ H

IH -C-OH

IH _C_ OH

I

CH.fPO.,z?

I

I

Aldolast B

{esclustvo dtfeCato e rene)

cHzoH+

UN

'(-

IIJînU _ UII

ICH^OH

G!

t9

tql6

t6cH2oH

FIPfv

lJu &$* lN er7,nACr+e i+ iîtrîta*:'tt lt)

F l ,a8{ eúr. /U, vùrJfu i n*y^n4 iv úl ,a l ,sI

I prodotti di questa reazione possono essere l;ldfizzatrverso la glicolisi o verso la giuconeogenesi:F""ot,T",,

cilz-t+

Gtaqpr,6u

1.\/

ffi;rt'

DHAp ________1' Ga3ptrioso-isomerasi

GLICOLISI

DHAP + Ga3P F-1,6-BPaldolasi A

- 1[**t**t..**>G1P

GLUCONEOGENESI :

Per promuovere la trasformazionedi fruttoso in glucoso dobbiamoavere condizioni di !pog!!gg!q!& constimolazione da parte del glucagone.

In condizioni di iperelicemia ilfrutitoso tende a trasformarsi intrigliceridi ed acidi grassi.

fo,,r**-,F1,óBP

J f',*n,,,DHAF + Ga3P

I

Q;,u4r,

FóP #ì\u, 15 glucoso

65

, f t i

I ll I'ingresso cellulare e I'utilizzo del fruttoso sono indipendenti dalla stimolazione ormonaleI I I (mentre il glucoso enha nelle cellule solo in presenza di insulina!).

Lbtpo*t crte fù G R.'nil-/:;ir.{^A7,1/o v t)rctvzntx :

Ga+ATP Ga3P + ADPgliceraldeide.3-cinasi

6u a g4p1{ + tf -----------> glicerolo + NAD* (per sintesi trigliceridi)alcol-deidrogenasi

ÎttPnH _C_ OH

IcH2oH

FRIITTOST]RIA ESSENZIALE :

INTOLLERAITIZA. AL FRUTTOSO :

No doici e frutta.No carie.

- manca1xza fl sll'snzim a fnfttocnnasi.- recessiva outosomica (1 su 3Omila nascite)

- condizione benigna, asintomatica

- il fruttoso abbonda nelle urine (fruttosuria)

- assewza dell'enzima#iA per cui ú FiP rimane

intr app ol at o nell e c ellul e- Srà" tpoglicemia che intederísce con la gluconeogpnesi, vomito,

ittero, emorragie, epatomegalia, iperuricemia

- può provocare insuff.epatica e morte

-i"ropto.rapida individuazione e rimozione del fruttoso e del

saccaroso dalla dieta

r{l.triro&:{ìrgr g3S.:}FftoNgtt yur'r $arfit$ MsL H€TaR. a>G ua'wtl{ltúl'

66

L-IÉ

L_GALATTOSO + inkodotto con il lattoso (galaxoso+glucoso)(epimero L del glucoso)

;

Il latte umano è il piùr ricco di lattosio, dal momento che lo sviluppo cerebrale è forte.

l -[_ A tivello epatico + iI galattosio viene

GallP + UDPG

L){

L-L-

t

trL'l-Lt

tt_

l ,

-------) tiDPGA + G1Puridilil-transferasi

/ \ "1i ' r i

cl l r ( - ) l l

- i!t

\\

ti l)l'-Aalirttositr

-l-epimcrasi

NAD- usatocomecoenzima nel6ggsanismo-+ossidoriduzione interna

l l ( ) t l

(]lucosirpl -finfsto ((; I I')

tf{

| |

l ì rstot luct 'mttL11st

JI

conveÉito in glucoso

U II

\\/-

IH-C-OH

II

H - C-OHII

HO-c- HI

cu

IUrl-LJrIr

salrrtoso

ADP OH

\ -o, l

cH?oH

OHIJ

H

OH

cH2oH

67

f,

DLFICIT della GAL{. f,'f()C}IINASI:

aldoso reduttasi

GA.LATTOf

DEFtrCIT dt

\-----------l

p-Gatattosio Glucosio

- provoca galattosemia e galattosuri

- à"cumulò di gatattitolo se si assumono alimenti contenenti

galattosio

NADp+ NADPE* Iî+\ /_ galatosio ì+___*galatritolo ff j

*il"*""JF GallP

galatto cinasi

Aldoso reduttasi -+ enzima presente ".el

fegato, reni, r-etina, cristallino, t' nervoso' vescrche,e semtnat\

-o*-l.nriann dpl oalnffosio- a meno che il livello dello zucchero;;;"o};'t-pr;;;fi"íoroei"" nel ie-tabolismo del galattosio, a meno che iI

non sia elevato (es. galattosemia). LiVello elevato di galattitolo -+ cateratta

RichiamaHzOperosmosieoff i rscai lcr istal l ino,normalmenteffiseTnrc

6RuR TTIoLo. NfìDP'N z'4LPÒio\-N îtuPn + Hr

QeNTAs, \

vescichette seminali,

ú \)'ùp.Ouleso -. GGQoLiCoLlPlDt I ' : -Cr,tr" pBatrpg

Jtúwlvr&re !

OHlti tSiÎD sÚtL€ 14Íì Ítgc;''ktrcqe

il,#=i Nella ghiandola mammaria sotto stimolo di prolattinaiii:,l.ii'ii', r.i ta:,. ' :r,;,,1j i : , ' i : r : r i ; : i rLi p.q1uz|"::44ffittumina

í"""rr*iu per 1' attività della galattosiltransferasi

UDP-glucoso -- UDP-galattosoePímerasí

UDP-galatto5o * glucos6 --+ UDP-glucoso * galattoso

galattosiltransferasi - . -1:glicogeio sintasi, ma con affrnita diversa!)

$l.lr()Fl nlp At)P

T/-"{ \t-*,.\1{4pl''h'u"'

l-{ H

11firo,rio:.,,u

cHroFD;-rr J----{}- llt , /u \lrr ott ttt l ,/ l

Ho \-{

orl

HH

Itiltrlosi -r t'

-lrtrPrlc-tl:.,6 .- gr-

Ku *p)n );f c'

t{() l't

ji('t i;t'i11'' '

t

-4

tirsttlmlnnosirlts()lllÉr:Lsl

UDP-galattosio' r-> UDP I+ gtucosio

ù l

Lattosio

-5i GLICOLISI-+ nel FEGATO e nei TESsfruI PERIFERICI (consewata nell'evoluzione)con alcune dffirenze di regolazion,

,,

Si svolge esclusivamente nel CITOSOL e può awenire anche in assenza di Oz (anaerobia).

[glicolisi aerobia: ciclo di Krebs, nome improprio]

G6P PIRtryATOÀATTATO; _------_-.+

U AGo' < 0 nel complesso -+ sequenza di reazioni esoergonica -> determina la liberazione di energia-iono comprese anche reazioni ossidative-

_ Dar processo di gticotisì

"f",H::;,"i"îl:"ì#;,7"*rtr,;frtr:ermettere attre sequenze di

Il glucoso entra nelle cellule athaverso specifici trasportatori e ha un destino principale: essere fosforilato

-t"it'anp a rormare GdP I r#'-T'"'::iHH:";HH:ii"T#trSfl::i#:hffi3""l'ulteriore metabol ismo

RTP ftOP

r0) GIu \ n, G6PI esochinasi

AGo'= - 4000 caVmole (f{.R.)

-L'esochinasi

per la sua attivita richiede lo ione Mg!' (o cmq

I complesso con I'ATP:

non reversibile

uno ione bivalente) che va a formare

I rr c6P F6P,*-' . mIAGo'= 0 (R)

F6P in forma^:- l ;^-@4 ull{Lq

TI

tr

IIIt

G6p in forma #---+

ciclica

otr "l{I

u -c- oHI

Ho-c- HIg -c- oHI

H -C *( ; r {IcH^oeort-

(5P

)<-#

CH OH

IC=O

Ir to-c-H

Itt -c- oll

IH _C_OH

IcHroPo;-

FÓ?

Reazione di isomerizzazione del G6P aF6P: conversione di uno zrrcchero aldoso in tmo dstoso'

Tale reazio ne catalizzatadall'enzima ffr isomerasi (esosofogfato isomerasi) comprende tappe addizionali:

sia G6p che F6p sono presenti p.io"iparrn"ot" nelle forme cicliche- L'enzima apre I'anello esaatomico di

G6p, catzluza l,isomerizzazionei forma I'anello pentaatomico di F6P'

HPI isomerasi:-> agisce come enzima glicolitico

* u!ir"" come enzima gluco?ogenetico (fegato)

I

-f_

69

2) F6P - F-1,6-BP-fosfofruttochinasi I

eFK-r)

cH2ori

IC =O

IHO-c- H

IH _c- oH

IH _C_OH

I

^C' < o (-4000 caUmole) (N-R-)

enzima esclusivo delta glico[isi

enzima regolato! '

cH20Po32-

IC =O

IHO _C- H

IH _C_ OH

IH _C-OH

I

cH-oPo^2-2)

F-t.tt-BP

Reazione rli fosforilazione

3) F-1"6-BP AGo' in vivo leggermente > 0 (R')lo permettono le concentrazioni

IC =O

, l.,-FO -g- H

H _.c- 0t1_I

H _C-OHIcH-oPo:-

2)

F-T.d-BP

CH^OHÌII

C=OIcH2oPo;'

+

n\/ /.(.

I. -C -OH

IcH?oPo;

DTLI.P

fialP

cHzoPo;-

F6P

_------> Ga3P + DHAP----F-1,6-BP

aldolasi(liasi)

cHzoPO32-

ft.nzione che prevede la scissione del F.I,GBP (6C) in due molecole di 3C: il DI-IDR.S'IA.ET'.{E

fOSflf O "

tt Cf,fCnruf'nEIDE-3-F'OSF ATO'

La reazione è catalizzatada un'aldolasi (rerazione di condensazione alcolica)' un enzima a due facce:

- si comporta conae aldolasinellavia glicolitica L!,- 1 U-^i

- si comporla come sinteasi nella via gluconeogenetlca I

- \H

70

-r) DIIÀP Ga3P

trioso fosfato isomerasifrrn/f)

eHpHJ

IC=OI

cH2oPo;'

+

HO- - \ /z(-

IH _C _OH

I

r -g npn2-

ÀGo' > o (R.)

La GaSP è già ubicata sulla via diretta dellaglicolisi, il DHAP no: se non aweiisse questareazione di isomerizzazione, verrebbe perdutoun frammento di 3C utile per la produzione diATP

La reazione è catalizzata dalla trioso fosfatoisomerasi (InO ed è rapida e reversibile: inquesta conversione (ossidoriduzioneintramolecolare),vn atomo di H viene

spostato da C1 a C2 (atfraverso intermedíoenediolico).Isomerízzazione di wt chetone in tm'aldeide.

i

I

tt-

DH.{P

Ga.3P

Finora una molecola di glucosio è stata scissa in un due molecole a 3C, ma non è ststa ancora estrattaenergia: per contro,.finora sono state investite due molecole di ATP.

5) ca3P ------+ l,3-BPGAGaiP deidrogenasi

t, r'l \ t l .Uv\

/ \ teg. *,oca,. bcs:ilicoDtq-l f .r- j'*"*'T'

oo*l f ^s-tEl-NaoFì+ H+

__-5 h.{ - c-ohì{ l

I .uroRD;_'IJ

Aa

u' o" \ / /

CI

H *C-OHt

{-i-

+Hb

fu oH

-fJ-r.troo+ 1,, 'Î1 =-tf-s

- lH- c-oudeHl l

I cHzoq,-LJ

\ î î IFnse c)55 iDc; r\F-Do-r-f- I v

Ctslz0r1,hz-

Questa reazione, la trasformazione di GLICERALDEIDE-3P a II-BIFOSFOGLICERATO, è in realtaia somma di due processi:

- una reazione di deidrogenazione anaerobia -+ un gruppo aldeidico viene ossidato a gruppo carbossilico(ad opera del NAD)

- la fosforilazione dell'acido carbossilico, mediante I'organicazione di un H3POa.

Mentre la prima reazione è termodinamicamente favorevole (esoergoníca), la seconda ho un Ad)' delto

stesso ordine di grandezza, ma di segno opposto (sfavorevole, endoergonica).

L'accoppiamento delle due reazioni è reso possibile dalla struthrra della Ga3P deidrogenasi, un enzima

costituito da dìverse subtmità: la chiave dell'accoppiamento è la formazione di un íntermedio, che si forrna

dall'ossidazione dell'aldeide ed ha un'enereia libera oiù alta di quella dell'acido carbossilico libero.

- Tappa 1: il substrato aldeidico reagisce con il gruppo -SH di una Cys sull'enzima per formare un

emitioacetale- Tappa 2: trasferirnento di uno ione idruro ad una molecola di NAD" (strettamente legata all'enzima ed

adiacente al residuo di Cvs) con formazione di NADH e l'intermcdio tioestere

7l

- Tappa 3: l,ortofosfato attacca il tioestere per forrnare 1,3-BPG e liberare il residuo di Cys; questo

spostamento ha luogo solo dopo che iINADH úa abbandonato I'enzima ed è stato rimpiazzato da un secondo

NAD* (la cui carica positiva facilita I'attacco da parte dell'ortofosfato :

l r -<- ruS - lÉl-NRDHtH+t*

H-C-OH +I

cFr20 ry-

i l '

/ru o Po^aó

G'U44t

A,, \ \

i)l l

I

P;

H-C- OHI

ofosfoglicerato cinasi

(PGI()

A1lt //

{J

il

g * oPO"2'

IH _C -OH

ICH OPO:'

r.3-BPf-;

v?nf.EGGtntoiL BiLRf.)c lo

ADP ATP\* i?)

trer<<__

cHz0ftU'-

J.3-SPGÈAcroo -l,3 bir-o

rif'orna- odaFer().l€

Lrenergia rilasciata dall'ossidazione si conYerte in alto potenziale di trasferimento del gruppo

fosforico: le reazioni sono accoppiate dail,intermedio tioesteie. che conserva morta dell'energia líbera

rilasciata dallareazione di ossidazione r -,t- ^-Crelzionedianlegamecarbossilfosforico(anídrtdico)adaltaenergta

(11mila caVmole)

,0f lH o - p:; -+ us ]fl-rv+on tH+ +

OH(\rqD+

\ INJeoH <-4

-F{+

FNSÉ DI FC6rCRI LfrZIÚNé Hs -\* N\ÈD+

(rfi6o*,c,rt,,rv" P, Fùr.\qo+ nel cr\oest t=t{ifur':cq_ NÈÈH +H+

(ofhrcrveruk 6yi rc.berccm,pe. aÈ $reÈtra-i)

AGo' = -2000 caVmole (R-)

può anche tornare indietrotrm *i bilancia cori la reazioneprecedente)

COOH

IH _C _OH

ICH_OPO-2-

23

3-P(-+-\

La fosfogricerato chinasi (*crc) sdtz,rizz.ail nasferimento del grup_p_o_fosforico dell'acil fosfato det'l3-

BPG all'ADP: i prodotti dì reazione'ooo' q"inai ATP c 3-FOSFOGLICERATO'

Si deve tenere p."r"rr* "t "

si erano f";;;t molecole di Ga3P' per cui ora da questa reazrone vengono

prodotte 2 molecole di ATP'I lbi lanciodiATPaquestol ivel loèugualeazero-)2consumati,2prodott i

lgg*f,Í,#i,'o(4o@o t! l^a

ACP $iP

1,3-BPGA è/- 3-PGA

72

L_n

L-r

It--

i -L

L

l_I

L

t-FTI

ttrlL

3-PGA -* 2-PGAfosfoglicerato mutasi

(PGno

CCIOH

IH _C _OH

ì

cHzopo32'

3-PGr.

2.PGA ---------------> PEPenolasi

(idroliasi) -> De,gÈ\iAsl

AA Î 'UULJ11

IiH,-c-oPo: '

t 't_

ar LI 'ì LrUlI^ J] I

1-FGA

AGo' :0 (R.)

COOHI

l ) --c-oPo;

ì -CHzOH

Z-PGA

(R.)

CNOH

IC O,zPC: 't , \ 3

l. - \ ,oaonu €NcL ruìioRrco

"*? (.r sou"<-t_7r7,.)

PEP

AC'= 7500 - 15000: - 7500 caVmole(N.R) =) rRRrVERS,Rrf. I

- PGM

Con la rimorione di H2O si ha il rimrneggramento della molecola: l'energia viene ridistribuita nei varileeami. pîrvTleqrando ll lesame enol-fosforíco (= l5mila caVmole, íl doppío del precedente legameptrofosfato).

Enolasi: -> come idroliasi nella via glicolitica-+ come idrosinteasi nella via gluconeogenetica

e) PEPpiruvato cinasi

(PK)(fosfotronsferasi)

COOH

Ic o.-PO;-l lCH,

PEP

H2'3

---zt--------ÉNcuA 5r

PIRIryATO

ADP ATP

?

COOH

Ic-oHl l

CH,

COOH

IC=0I

CH,

PIF'-U\-.{T(f

La piruvato cinasi Gfq è un enzima esclusivamente glicolitico.

PEP PIRIryATO (in forma enolica) PIRIryATO (chetone)

L'alto potenziale di trasferimento del gruppo fosforico del FOSFOENOLPIRIryATO (PEP)

principalrnente alla grande forza motrice della successiva conversione enolo-chetone. QuindiPIRIryATO con la concomitante generazione di ATP

Bilancio energetíco : * 2 ATP

AGo'= 0

@-,vSiLnucto tuPoSir tVo t7rLàTP

è dovutosi forrra

73

GLICOLISI = insieme di reazioni esoergoniche

E56RGIA LIBERA contenuta nei legami di una molecola di PIRWATO : 315mila caVmole

E1I.ERGIA LIBERA contenuta nei legami di una molecola di GLUCOSO : 686mila caUmole

AGo':-56mi lacal /mole

RENDTMENTo ENERGETTco - energiago-\SERVATA ='19!!?

^00 =26o/n

energiaLIBEMTA 56000

DHAP Ga3P

j

NEL GLOBULO ROSSO:

F1.68P

I---^--'-

Rientra in glicolisi,saltando laProduzione di I ATP

;

2,3-BPGAsi leganel latascatraleduecateneglobinichepdel| 'Hbel 'oznonsípuòpiùlegme.sintesi e disfacimento di zJ-BPGA ad opera della stessa proteina gn?imatica con duplice funzione:

,*it"i"t" ad attività mutasica, un'altra ad attivîtàfosfatasica-

loesempiodinroteinabifunzionale.nonèancorachiaroilmeccanismodiregolazione

5íESSn ÎR^lrEtuo, L \ :ÙN;lolJlot l

^-^ 2-f, v Ul'u,

[ ---.-----,TJ - . { -aìHf r v

1cH-oPO^2-

2r

1.1-BPi-JÀ

COOH

IH -Cr-.aOFCr"

I^. , ^-^2-Ln2uru3

:.3-BPfJ-\A-DP I I

\/ l

. / lArPol

{/

1,3-BPGA

3-PGA

\--\-----l

\ \{;* e3-B

l:llU

Occhiello metabolico proprio del globulo rosso

BY-Pass det 2j-BPGA( alternativ a mdab olica)

ùt

III

Ga3P

NADE + E+

x - Hr &ATTATO)

REDOX CYCLiNG

I gtobuli rossi forÚano grandi

quantità di lattato

Solo nel globulo rosso (no mitocondri!)

Lfl 6[eotlsr 6'5Éil?ft ftdftî&Ottn

I .3-BFGA

(PTRITVATO)qur

74

I AT.TF"RNATIVF" METAROI,ICHF" DEI,I,'ACrI)f} PTRTIVICO

CONEOGENE$I

J rl r'lAO" Sr ftrr'l?-rJn^J o 4oCr4í

I r f {Énir ì? er;ù! ; -ù v l 4, ,

\

\ c l r , r t i / , / r r t r r ( , r dAD, (hrrr

l l \ / |\

c = cr --:4-1 lr, c -oq

i I i , ,@i cn,r '{ î tt

n, in l GrrcÉr1f-----::1J.!.1-- -

GLUCONI

vcooH HADH +l-c=0 \-I

CH ìIÀDE +

COOH

1..H_ C _NH,

l 'cHl

.\L-{NIN,+.

E+ HAD+

E+ l{AD+

cooHI

H_C--OH

ICH

Anche in questo caso vienerigenerato il NAD*, quan{oNADH frasferisce i snoi e-all'O2, attraverso la catenarespiratoria nei mitocondri.

1.,IL

i-II

PIF'_tn-A.T{:iLATTlGs de.tif

\ CCDH) L-\TT-{T{)

$o,.o

A CETIL-CoA

Ciclo d Krebs

-+ omotetramero H4 (,rLmK*) -+ cuore i

-) omotefumero M41rm:"'Ko) --) muscoli-> eterotetrameri interrnedi -+ H3NI, HzMz, HMrp

I

I'l$

viruvato

.arìrìrr decatbossilasiuuLJrt LToo O H

| " ' \ \ , /ò= o -----*

îlcozlI / - IJ

l-IJ -. ^ 3vLL

3

IIADII + H+ ìIAD+ CHpH

- - , l "

alco! deidrogenasí CHI

Acetaldeide ed etanolo= veleni per l'attivitàenzimatica (inattivanti)

I PIRU\/ATO

-

,'llo di congiunzione tra,tabolismo elucidico e azotato

t ,@a

- In vivo I'acido lattico -+ combustibile ideale per le cellule nervose (e non, come si pensavaa il giucoso).

I'I neuroni prelwano I'acído lattico prodotto daglí astrociti, viene corwertito ín ptruvato ed indírizzato alr-ciclo di Krebs per laprodtnione di energia-

La conversione da PIRUVATO a LATTATO/ETANOLO (riduzione) sostiene il funzionamento continuo

I aeUa glicolisi in condizioni anaerobie! (si ripristina I-NADI intracellulare)-

Nelle cellule,la lattico deidrogenasi [LDE) è un enrima tetramerico.i-?

! Possibili isoenzimi:

Il cuore si contrae sempre: deve astenersi dalprodurre acido lattico, deve indirizzare il

piruvato al ciclo di Krebs.

Quando si verifica wa lesione (es. rothra fibrocellule cardiache) si liberano nel plasma proteine di sortita

proprie del tessuto: queste permettono la diagnosi di alcune malaftíe -> ad esempio, il dosaggio di Ha e

HjM permettono di díagnosticare I'infsrto, assieme al dosaggio della Mb, delle transaminasi,..-

Nei saccoromiceti (lieviti) su buccia d'uva -+ fermentazione alcolica --+ da acido piruvico ad alcol etilico

(per decarbossilazione da carbossilasi)

I,DH (Ho) ha una Ky altissimq per cui I'enzima hauna bassa affinità per il piruvato

Il muscolo può produrre acido lattico e poi

recuperare il debito di 02-LDH GVI4) ha una Kp1 bassa, per cui alta afrinità

per il piruvato.

ACETA LDEIDE ETA NOL O 75

. R.EGOLAZIONEGLICOLFIIJ flusso delle reazioni glicolitiche deve essere regolato in risposta alle condizioni interne ed esterne alla

cellula. La velocità di conversione di glucoso in piruvato è regolata in modo da soddisfare due

importanti esigenze cellulari: -

i

l) la produzione di ATPZi ta proAuzione di precursori per le reazioni biosintetiche. come la sintesi degli acidi grassi

Gli enzimi che catalizz(tno reazionì írreversíbílí sono potenziali sìti dí regolazíone (tàppe limitantî,

lente):- esochinasi (HIC)

- fosfofruttochinasi 1 (PFI(-f)

- piruvato chinasi (PK) PEP -+ piruvato

Le loro attività sono regolate dal legame reversibile di effettori allosterici o da modificazioni covalenti;

inoltre,le quantità di questi enzimi vengono variate dalle regolazione della trascrizione'

. t,esochinasi lffio_ è l,enzima che catalizza la prima tappa della glícolisi, ossia il passaggio

GLUCOSO + ATP -+ G6P + ADP : I'eltiYità detl'enzima.vie-nq inihita-dal suq pro'dptto (GdP)'

le cui elevate concentr.aziooi ,"goul-oE lra ""lltlu

non richiede più glucoso da utilizzare come

sorgente di energia.Il fegato, in conformitapossiede un isozima specializzato,

a lun

glucoso -+ G6PF6P -+ F-1.6-BP

con il suo ruoloD

. La fosfofruttochinasi 1- (:PFK-1). che catalizzzFdP + ATP + F1,6BP + ADP, è il più importante

elemento ai ,"eoffi;;aAlu-ti" glicotitica (enzima sllo$ertco, crrrva sisrnoide)'

IIt lI

\

ilffii|t; "JJJIì"..,-*.

le cui subunit^ at"*gi*ooo tra loro (interazione cooperativa)'I : - - - -^^+^ -^1,:ffiil;#;H":ffi;;il;*, h curva=si sposta verso destra. ed in questo modo cambia

a t , ' c-^ l^

l,affinità di pFK-l per il F6p (aumento della r(M -+ diminuzione affinità)- L'ATP, prodotto finale

ilit" -l#ri

r^ri"lo il proc"ìso (retroinibizione o feedback negativo)', - - : - : r-J:lffiHilfiff;:;H;;; li.Éiffi, r. c'rva si sposta verso sinistra' la KM diminuisce e, di

--^ -r: A al'D :-I:^- ;;

"n:ffirff!ffi],.#ffi;ipr;Ai per F6p (feedback positivo. presenzzÌ di AMP indice di

lconsumo ATP)

(1 [Fee3?- -_-+

SdSST&A]-O Id'BISC€ fAlPl

Krr

ò RrP'x-*noî rxP$wns)

) ntPty -tv-o-^l;.1 f*n'''t

ATP a basse concentrazioni è substrato

ATP ad alte concentrazioni è inibitore

Perverificarelostatodiunacellula(consumo/produzioneenergia)lArPl

CARICA ENERGETICADI UNA CELLULA :IADP)-lAMPl

VALORE,4 LTO -+ INDICE Dt PRODITZIONT FNF'RGTA

Mplons BASSy -+ INDICE DI coNSrJMo ENERGIA

di sorveglianza delle concentrazioni di

inasi (GI0 che tigne i

{ nto *",4'fi$-(Hi, foiuurns} 76

I

l-l -a

\

L-L_

l ' '@="-ATP

, ìn,taihore.

L_i

tLLL_L_I

L_t_

Esiste 'n'altra molecola analoga a ATP -> l,acidocitrico, tmo degli acídi trícorbossilici del ciclo diKrebs. ISe il ciclo rallenta, I'acido citrieo si aeeumula,quindi la carica energetica della cellula è alta. percui, I'acido citrico è inibitore della pF.K-l.

è molto meno regolata-

da AMP (sistema di

ATP'ubs\.,.è[o

La piruvato cinasi (PIQ, che czrîa,liz.zaPEP + ADp -+ PIRITATO + ATp,si tratta sempre diwenzima allosteríco (costituito dapíù subtmità).rnibizione da ATP (o anche da citrato), che può essere rimossaautoregolazione come per PFK-I).Altri meccanismi di regolazione della piruvato chinasi:- inibita allostericamente dall'alanina, per segnalare che i precursori biosintetici sono abbondanti- modificazione covalente (fosfedefosfo)

INGR.ESSO DI FRUTTOSO E GALATTOSO NELLA GLICOLISI:

GlucosoII l l ( ' r GK

GALATTOSO IG.,,1 +caitp'&+gl€s*ctp . -fút{ F CIp/ / \

unp6 difttù,ù II l tPt

ATP ADP IFRUTTOSO \Jr > r;p

(muscolo) esochinasi I

,,ot^T.^ lnr-r-r0l ri ti i4'- YpúRlrfrù';rb,o F_l,ú_Bp

tt_t_t_l_, -LJ

t-'1 .,_

LATTOSO: GLUCOSO + GALATTOSOlattasi

intolleranti al latte: carenza dell'enzima lattasi; tuttavi4 caîerf,za non è un termine corretto, dal momentoche una diminuzione dell'attività della lattasi è fisiologica (svezzamento).

Lattosio -+ fonte di energia per i microrganismi intestinali ---+ fermentazione con prodrrzione di:- ACIDO LATTICO, richiama t{2O per osmosi -' diarrea- METANO (CH4) gas --' flatulenza

77

To#:l1.e,ofPorul\-Òf r* ffi,oíúfro tl,vY{ì(?€ n^ ,'6s,tt{EGGiírvìr' tg nú fflh

Le riserve dirette di glucoso sono suflicienti per soddisfare il fabbisogno digiorno. Durante un digiuno più prolungato, il glucosio deve formarsi 4carboidratiche. (processo, quindi,/essibile: forte a digiuno, altimenti non awiene)

come suo combustibile

glucosio per circa unpartire da fonti non

1) PIRIryATO(3c)

OSSALACETATO(4c)ca

(sintetasi)

cooH

COOH ",o-Ll<z- |

I 11= E-rriohrn

. Î=of=o + coz*" i t -@)

ATP + Hp + coz + PÍRWATO -+ ADP + Pi + oAA

0lliiu PRi5q(Gro ft O{lfì SERVE ivNq}izrilîrÒ ltR rL rRGstuRIo 1'.1€L C11D50L É POiElfi fee I Sit fiu ftrlt'crvíÉp,rÌp iJv€Rcr,ti-rtr lesPlTrD Rr, PyÈ cnr p# rfíIìF Siicpi$SrvFhfl]ÍÍ- I ìli' fosl",r'.i rì F€ P

I I l t ' ' : - /

* t '2

, .v .cnr f,3]['x*{ilílim"^ booHPIF'-.^.,LTO

tÚ'i'iÉ'n-ar PvA o-4-\oè_

tt.$S$jrytro"r : coenzima, vitamina H, idrosoluór7e (composto essenziale, I'uomo

-'l-\ -- (*@Ù !fl:ffi":i #íiT#P""hco+ t anetrotiorentcoH f...f- -r'.lt-+

"I | ' uuuLl . .s

I I r r^r . , ! r ra

-*jil -|tÚf;il}}** come trasportatore di Co2: la Coz va sul coenzima (con spesa di

, * ,J- -L /^ ., \ : ,erp. "*Uossibiotina),

il quale, una volta carbossilato, cede la COzfrt-

\ _ ,/(-vl -(*.)dt9Pl * piruvato. I Le vitamine possono diventare coelrzimi:

,--.ràrolizzo- .-^n L/s <arbcsslÌa,si' - fasformandosi e legandosi ad rm coenzima

erÉ*furoÌ co' + E-\ioa6-> ADP + Pi +gbiotiu'a-cozE-btotirf(ÓQ+ rm-úATo + oAA +pbftrtifa

-"t X----

"a GLUCOI\IEOGEI\IESI+ vta W;Fc che prevede la sintesi di elucosio apartire da precursori non glucidici-

Via metabolica importante, dal momento che I'encefalo dipende dal glucosio

primario e gli eritrociti utilizzano soltanto glucoso come combustibile.

Lavia gluconeogenetica COFwERTE ILPIRIryATO IN GLUCOSODa 2 molecote di Piruvato a G6P

(ma non è I'inverso della glicolisi!!).

I precursori non ghrcidici del glucoso vengono prima convertiti ìn piruvúo o entrqno nella via a livello dí

întermedi successivî (come OAA e DI{AP).I principali precumori iron sluci4ici di slucoso sono:

- il LATTATO. che si fonna nel mtscalo scheíetrico attivo quando la velocità della glicolisi supera quella

a"t -etatotis*o

ossidativo.Il lattato vieneN$convertito in piruvato dalla lattato deidrogenasi.

- gli AMMINOACIDL derivanti dalla degradazione delle proteine della dìeta e dalla degradazione delle

proteine che costituiscono il muscolo scheletrico dursnte íl dígimo-

- ii Cf.fCnnOf-O- derivante dall'idrolisi dei tríacilgliceroli nelle cellule adipose (glicerolo+acidi grassi);

poo "ot

*" o"lla via gluconeogenetica o in quella glicolitica alivello del DIIAP-

La gluconeogenesí che avviene nell'encefalo, nel muscolo scheletrico e in quello cmdiaco è solo di modesta

"rltà,tantoihe la principale funzione della gluconeogenesi nel fesato e nel rene è di mantenere i livelli

ematici di glucoso sufficientemente alti da consentire all'encefalo e al tessuto muscolare di averè

sufficienti quantità di glucoso per soddisfare le proprie esigenze metaboliche-

La gluconeogenesi epatica è un processo compartimentato Qnitocondri - citoso[): esistono enzimi

"r"ùuiuo*"nle gluconeogenetici ed altri in comtme con la glicolísi.

r.mitocondriale

78

1

-

-II:

I

t

LI

LI

t_

,|;*-NADH+H+ ;,1Dt|.,/lî;*n NAD*

H -----/

La piruvato carbossilasi è un enzima mitocondriale --+

rególazione a breve termine:- ACETIL-CoA è attivatore obbligato della carbossilasi

- glucagone -+ induttore

nutocondrio

enzima tetramerico, allosterico, interessato da

:

L'OAA deve uscire dal mitocondrio e portarsi nel citosol: tuttavia" è impermeabile alla membrana

mitocondriale e non esiste tm.traspoùtatorg che possa portarlo: I'OAA, quindi, osi trmteste'da ACIDO

MALICO, víene trasportato nel citosol, dove un enzima ìnftne Io "smaschera" (-+ meccanismo di

shuttle).

COOH

IcI-L{ I

= oICH,

ICOOH

oAA tJt^J ffigr:A

GbP

ctrosol

COOH

IC=O

I r:r-r-rCH,

ICOOH

MDltn

tI.soerranrúI\Ialico de{nr}È eCOOH

ICHOH

ICH,

bootr

-{C"NLA.LIL:(I

COOH

ICHOH

ICH,

ICOOH

_\{i.I\Lq,L.I{-'(j

tz) OAA \ ^ , pEp+co2*tmÎfrticinasi *5 rp!16 s iur' o'r (.,rÉh'*; "*)

cooHIC=O

I?\ICOOH

{1_L\

GDP+ ftTP;- <=rP-rrÈDP

Ìciciordc,al-o

GTF GDP

\</ ,\

toz

COOHIC - O .r 'PO,.2'

l r -l*t{

2

PEP

cre *?F

iJì RÈ03ruN€ òÙtKoKl4 ' w? tc'c' \/)ofìA

d urln pfnaur,ií 0A'rìftzfbÎ(0 cW FoefiScionn pZR tL etctù Vt UAe85

tt_I

I ,I

La pEp-carbossicinasi catalizzawareazione dí decarbossilazione (reazione líasica) e agghmge un gruppa

fosfato (reazione fosfotransferasica, cinasica): anche questo enzima è esclusivo della gluconeogenesi

(Ìndotto dal glucaeone)-

Pytì. r-(r"r+ AîP+ p LO +lftq r nrrf.tP, Ì

_OeSjgff:_Ftr--Q"PJ-LlS"a -- 'ig.'!:.fl'?rÌ55 citg Po'i?hilrE ot^*i:fii.^ fl\ -

pyR t {ritP r t.lr' r6.7p =- ffF+ clr, .oyf, p.- ( c"e ernjn6{-rl(n Y{iltr E' vN rri,,(Lta ò;t."o'tiliv

79

lp:=:== NADH + H

i\-= NAD+

-," ---a

fI:

3) PEP

4) 2-PGA

s) 3-PGA

_-_-.-->

enolasi(sinteasi)

cooHI

COOHI

Ii,ni-co t,- Po-2'- : r ,

l ._CH.CHI

: -P{:J.\

2-PGA

H20

-\'J---------.---+

<*--F-

reazione inversa della glicolisi

CO*PO2-l l

3

CH,

PEP

-_><m-mm(ísomerasi)

COOH

IH -c-oPo; '

ìcl-rzoH

: -P{:;A

<|-

PGK

COOH

IH _C _OH

Ir - r r npn2-vrrzvr u3

3-P{-;-\

H _C _OH

ICH OFO.2.

2)

1.1-BPt]f1

3-PGA reazione inversa della glicolisi

COOHII

u - f l - r ìTJI I V

Ir -g nun2-v! Àîul v?

3-Pr-_{

1,3-BPGA reazione inversa della glicolisi

ot l

g 4y oPo.2-I

H _C _OH

Ir-H rtl:rì t-

1-3-BPGq

6) 1,3-BPGAGa3P-deH

npn2- o-'

"3 \ /./

CI

reazione inversa della glicolisi

HO-' \ / /

r

IH _C _OH

IcHzoPo32-

(-i;r?,P

Ga3P

CIio:

NADE+ E+ NAD+ cl.\ .7 / ' "

80

.T

r lY íti\Ì i:3*' ;Í'l 1'í ::illt}À+aelle due molecote di Ga3P viene isomerizzata a DH'{P per azione dell'isomerasi (TIM)

. A Ga3P +DHAP F1,6BP reazione inversa della glicolisiT/+- i

aldolasi kinteu.si)

cH^ oH cHzoPoi'

t l- DH-\P C=O C=O

-l j - l - -CH-OpOl-

, ' ,-HO _6_ H

----2-5) ' - - - t - . li_

* -

H-c-oH*F{ol

t - \ / / H-c-oH

rc l- {_ ia3pl_cHppoi-

H -C -oH 2?l1t CH opol-

F-I'd-BP

f,' rìro pt- , .+

tB) F1'6BP V t F6P

r-(.-n:ar , /-,, ^ I reazione irreversibile!

f cDilf,F nì,c O,s it st?ir.sr - t (-+,cof -l)

cH^oPo"2- cHzoH

F I :^ ' J=ots \ - -u

I t r r l - -h Ho-c- H s2o Pi tto-c- H

F l \ ' , H- l -oHI H -c- oHr; ll , I H-c-oH

jI H -C-OH I

| - ! - . r .^2-

[ "HzoPo;- bnroro{

I F-l'ti-BP

tù(t + s]r"ir]'ló '*'t'ul'to

t 71 / \

J , F6p n pf

> "q

*69 reazione inversa della gticolisi

J ; ; \ Af \ rzo F ^rrr^^on -,J K*44'c' 'qn

-e<i è st massimo: àm t / t Glucoso

! Se la gluconeogenesi è al massimo:

l, G6P-fosfatasi

t

rr

r cLUCAcoNE _+ iperglic gstura._+.iniuzio*,0:l1.t.l::::1"::il'*"j:igricogenorisi

TL,INSIJLINA+ipogl icemíml+indrrz ionedel lagucot is iedel lagl icogenosintesit , '

:l r

Itt

81

fu--> eveoueeeeUstF6 P

F2,of

\AFr,l

I tE?./

;ntrùjna lP/lPll i \

.7 __

F 4,6 B?l tv

GLtcrutSt

tre6BP

L

=

-a

E-Pvr ÉarvverÉ

ufì Gltico paoGúru6r Pu'f ygo rR R€GfiJìTA ofvctlE '9a (,úLtvt DVL SJF-f-(dù

S$$'Us; /nt\nrt;ru îP,n PyR -*o$fi \PÉoCCSSo Dr k6ucn J ro.dútlnvîtJ 6.1Quesso

- Enzima fosforilato (per azione cinasica di pkA) -+ spegFe I'attività fosfofruttocinasica

- Enzima con Ser Ubàra (per azione fosfatasica della fosfoproteina fosfatasi) -+ attività.

l lei

EutcqeouÉ

,:,tnlp

PKf}

lÀ., 5u Li t.,fì

T 2,68P

F_-

t -II.s' CICLO DT KREBS O CICLO DEGLI ACIDI TRICARBOSSIICII i CICLO DELL'ACID-QCITBIEql - - - - - - !

I rUUiu*o visto che la glicolisi raccoglie solo una parte dell'ATP che si può ottenere dal glucoso- Ora

L:orninciamo ad esaminare la trasfonnazione del slucoso per via aerobica , che è lafonte della maggíot parte

'ell'ATP prodotto nel metabolismo -

| +.ttraveiso il ciclo di Krebs si compie'ltossidazione completa dei derivati del glucoso a biossido

L- di carbonio (COz).I

i :l "i"to

dell,acido citrico è lavia comunefinale per l'ossídafione delle sostanze nutrientí: aa, acídi grassi e

L corboidràti-+ la maggior parte delle sostanze nutrienti entrano nel ciclo come ACETII-CoA(intermedio comrme).

SCIIEMA GENERALE:-1) All,interno della matrice mitocondria;g il piruvato yiene decarbossilato ossidativamente dal bomplesso

enzintfrtic o della piruvato deidrogenasi:

piruvato + CoA + NAD* -> acetil-CoA + COz + NADH + ff

2) L,acetil-CoA entranel CICLO DI KREBS e viene OSSIDATO completamente a COz

. in condizio ni anaerobiche -> si converte n IÀTTATO o n ETANOLO a seconda dell'organismo: in condizior:d aerobiche -) viene trasportato neiMITOCONDfuI

.-4)

:--

-'l

t

tt:

lJt

IL-

I

-tf u

-50

/l a-l

-30

-20

- | ,--t

i t

' . . i ,: ... Compostífósforicí

,.ad alta,ènergíao

I prodotti della scissione di un legame ad alto

pót"*i"t" energetico sono più stabili dei

substrati(hanno più forrne dl fi56nanza)

Ho- ÈfP s. '$=,^no- + Qtt.r'tm"nte e

Sultuppo- qhtoor/ro.u?Q-'ètJ-a!''rc-

x J, p".c51t*'.' erlbd'E'ìr

(o,t*"fr"- €e- u-cu d QD- urc:tscxfl.o-+ ouoaryÌuc_e)

ComPosti' fosforici.€ bassa energiart

CìIu cosio-6-fìrs[ìro

( ll iec ro I o-J -fbs fì rtr

83

da gluco$enetict

Trp soloconunapwtedeIla sua degradazione

lnrTrp

g[ucosio

\ t i\ , i

degradazio"u \ / gJicalisi

t*

PIRUVATO

La degradazione di aa chetogmici e di acidi grassi, non passando per il piruvato, non contibuisce alla formazione diglucoslo.

DESTIM DEL PIRIIVATO

ALANINAt\ \

\ttansatninazione \,

\

PIRUVATO

\ decarbossítazione

\ osstdafiua

\

Acetil-CoA

Ir"I c:'LS"t

It

A

ft

LATTATO

Í

/ ri&,uiona

i. Ícdr5osfllazlone //

//

;

OAA(gluconeogenes|

_ DE CARSO SSILAZIOFI-E OS SIDATIVA

ipiruvato + CoA + NAJ)* + acetil-CoA + CO2 + NADH + ff

piruvato deidrogenasi

- Questa reazione è irreversibile e costituisce il coilegamento tra la glicolisi ed il ciclo di Krebs.

Il piruvato viene tasportato dal citoplasma al mitocondrio ad opera della piruvato translocasi, attraverso un- sistema di simporto. che richiama anche ioni I{ all'interno del mitocondrìo.

t"

I

t-rI

coo -II

C=OIICH

J

piruvato

coc-,s/l NAD+ NADHt.---- \ i"PF, lrpoatc F,4D a

,co nry I*s so p,irîJlufo de idrcg e nasi

fgJ+sr+g3J

ÀG' t3,q r\/w

coz+

n\ /, ù-uorì_

IFt ?

1

t -3

acelil-CoA

r- Il complesso della piruvato deidrogenasi comprende 3 enzimi * 5 coenzimi + 2 enzimi diI regolazione:

rl- - nt : piruvato deidrogenasi

- E2 : diidrolipoil transacetilasi[ - E3 = diidrolipoil reduttasi

- - 2 coenzimi non legati a enzimi + NAD -+ accettore di protoni H-+ CoA-SH -+ si lega poi all'acetile

r$; - 2 enzimi di regolazione -> proteina chinasi (perfosfortlazione)Ii

* proteina fosfatasi (per defosîorilazione)

t

f ,I La conversione di piruvato in acetíl-CoA è costituíta da tre tappe:- 1) decarbossilazione

/ 2) ossidazione

- 3) trasferimento del risultante gruppo acetile al CoA

Queste tre tappe devono esserre accoppiate per conservare I'energia libera derivata dalla tappa di- decarbossilazione che rende possibile la formazíone di NADH e di acetil-CoA.

85Ii-_ _

coenzima; tiamina pirofosfato (fPP)coenzima: lipoammide \,coenzima: tr'AD r'oì"rr"o,.^",*

E- tA PtlLÈ ùuÉ heiik

ú@-I t . - "

- ' . - " ' ' - .

c!otcH3

oddigqnePIRUVAT,o.F

IDROSS\€TIL_TPF

Il piruvato si lega al coenzima TTP (legato all'81), gnàe al corbanione che si forma per Ia ionizzazione delC posto tra N ed S: il carbanione si addiziona facilmente al gguppo carbonilico del piruvato.

Il composto di addizione viene immediatamente decarbossilato -+.forme di rísonanza di idrossietil-TPP.

rFJ

-* C +r-a- IJ* E g'511o$o acl'do,PeRJ? i _:l.rc( it+ e :r ìtusfpr*o-

;n $yrbonisve

CDc.rnpo*o i^-:

_,\ - t \

CIJ

roA&t au-

------------à

@+

RCAReÈNrorb=

TPP -L

l - lc

, t^ ; l*-t)rt\-/ h l(

^^---É\\_,8 \\L-\DROs:\gT\L_TFP6. teqg},t>o- Et , ìn S.c.to

i.ni:eololURcRH\t

alla lipoamide (l'ossidante è iì gruppo disolfurodella lipoamide, che viene ridotto alla forrna disulfidrilica).

u'g) i l\--rl

US\

r \ / 't3-\ , r 'ur, /

tt ,raO { IR

cr{3 -. íi.o

H5-a

,u,=\2'-î- // \

HR

b{ \ oRÈ'\\È'Rbt\ÈF,

€2G n->u +

G=.erMA A AGrrL- \,RAH\qÉ

Il gruppo acetile viene trasferito dall'acetil-lipoamide al CoA

Il legame tioestere (ricco di energia) viene conservato.

Àcrnr -GA

-+ acetil-CoA

La lipoamide deve essere riossidata per essere attiva (E2 non può essere ora riutilizzato), per cui:

FShS \

X + rFÈohR

?1

; {

+ FÈDtlg

$tAÈÈ{+t+-+

FÈÒ

trlÈO+( i€3

Quindí:- Er e Ez -+ formano il prodotto [acetil-CoAl- Er e E3 -> riportano alle condizioni iniziali atte al lavoro

86

1) Il piruvato viene decarboss*ato ner sito attivo di E; * quare è situato arl'interno der compresso EI e

collegato arrasuperfia" à"',"o"i* ,d^rr';";;i; tar"t ul"" ti*"""rro ",ri viene riberato il l"prodotro co2)

2) E2 inserisce ii bralcJi o-Uttpoit-t'-r iJJ"*i"io iipoamidico nel canale in E1 I

3) E1 catalizza il *."*r*ri-"nto del ur"ìn, *-,oe alla ripoamide; * braccio ùi rípo,-tisina acetilato

abbandonaEledentranelnucleoa"t"Jfrlrsoper-visitT:l;it"aftivodiE2 :ato; il braccio di fi

4) l,unità acetile .ri*" t t t"rita at C";;l;;;Jtit-coe 1z'f'oàotto) viene liberato; il braccio di lipoil-

Iiina rtdotta si spostr al sito attivo dell'E: .rql *AT);ffi'* "q"...:P*fFl:::*:::TH#ffiTi:tiii"tm ra Hpoamide riattivata è pronta per6i prodotto finate NADE generato cor I

un nuovo ciclo direazioni

!

n un complesso enzimatico della piruvato deidrogenasi:

| ò'n, dmero ug). 2 4 Et (tetramero s.z12)

-8Ez(trímero a3)

[I nucleo del complesso è formato da 82, dal momento che deve comunicare sia con Er sia con E3'

tr;;h" di E2 è circondato dalle copie di Er e di Er'

Ciascun trimero dí Ez è costiÍuìto da 3-domini:

- a1l, N - t e r minal e wío*i"io Iip o amidico (lipoamide- lis ina)

;** un dominio che interagisce con Es

- se;ue un dominio transacetilasico

La prossimftà di un enzima ro'ro:jlHffîliJ":l:il-à di reazione e riduce al minimo le

i r

' REGOLAZIONE (nelle prime fasi della reazione)

Elevate concentrazioni di prodotti di reazione del complesso enzimatico inibiscono la reazione:

- l'acetil-CoA inibisce il cJmponente transacetilasí ga)

_ il NADE inibisce v liiarotipoíI deidrogenasi (Es)

n nrincipate mezzo a! t9so-lazios-q'-è' pqrò' la

folTgdone col4e:lle del componente pirtwato

deidrogenasi (Er): r.-roffi.it;ioo" d"''Éì;i;1.;;-i ooo.ffiffi*irr* inattiva il complesso'

L'aumento di NADH, acet'-coA : dt

+Tp;iro**orro ro rortor""ione -+ inattivazione complesso

Il piruvato e l'ADplioini"ooo la chinasi *> attivazione complesso

ormoni come ra vasopressina stimorano ra piruvato deidrogenasi, provo-cando un aumento della

concentrazione der ct* citosorico -+ ;r*"r;, concenyryt"-"" ér mitocondriare --+ '.ttiv*

la fosfatasi

specifica che defosfo"Jlt f"pi*""o deH -+ attivazione del complesso'

Quindi: . - - ^^6Fnr. a -,r E. -r daNADH e acetil-coA (inibizione)

;*:';n: fJ'"Tf^ffi1t,"' + rosrorilazio* a. chinasi (rorma inattiva)+defosforilazionedafosfatasi(formaattiva)

_ regorazione ALLosrERrcA su cHrNAsr 1$ffi**';rru ilti""!;'*:î"

- regolazione ALLOSTERICA su FOSFATASI -+ Ct. llaattiva) 87

)

/

H

r lf t

Risultato: bassa attività se i rapporti NADHA{AD, ATP/ADP, acetil-CoA"/CoA sono alti

(non serve br-ucisre pirtnato per ottenere acetil-CoA, maviene indirizzato ad altri scopi)

V0soPResSiPn ->Ca*?-

",p

Ll':';

[r cl, i

*-___S

Pyruvatedehydrogenase

inactive

. ' f t .

.' l-ll\lfi.tlu--" /

PATOLOGIE ASSOCIATE A CARENZE VTTAMINICHE:

- vitamina 81 (tiamina) -+ se manca" si altera la sintesi dell'acetilcolina. della piruvato deidrogenasi e

della transchetolasi.Partz atassia, confus;ione mentale, disturbi nella trasmissione neuronale, mancanza di controllo motorio'

Si parla di "beri beri", malattia dovuto a consumo di riso brillato, che porta sintomi neuromuscolari'

- niacina -+ la sua cafenza potta a pellagra (dermatite, diarrea' demenza) e a malattie da malassorbímento

(soprathrtto negli alcolisti e negli anziani)'

TTAMTNA prRoF,osFATo (flpp) * coenzima che deriva dalavitamina Br (tiamina)

NHa Ro, ,f--- o oCtrt- l \? i : r r n

\ :LcHz- cHz - io - .P-o -P-ot jo-o-

. Ct-la i\JI :\ - - '

onelLo h.a:clrca ../

R=r\ (ree'

R = cH- crtIOH

(ìdvcy

\r.arclrca ,in r-/"

-- - s\!. \5'

LIPOAMIDE *> coenzima legato ad unresiduo di Lys dell'Ez

Ha un guppo dir"lfird;h; priO f"gT"- É{ "

*nO",""^CfO ché può essere red/ox durante la reazione

lnterviene nella reazioo" io fàttot ossidata' ne esce in forma ridotta

t ì

a,- \ NH - LqI

5- E. ost"clqlo-

t /'QtNi* - L. lg -Ee,

IC=Ote' F{,

lo\" N

ndol*o-

GLICOGENOI

elicoeenolisr I+GLUCOSO

IglfcolÍsi

IFIRUI/ATO

TRIGLICERIDII

I trrottn

AC. GRASSI

FROTEINE il 'I proteolisi+

AA CHETOGENICI

àe*ninazionee ossidazione

ACETTL-COA

CICLO DELL'ACIDO CITRTCO (CICLO DI KTIEB$ OSSIDATWA

'acetil-CoA nei mitocondri in questo modo entra nel ciclo

viene speso GTP.- È un percorso cícltco, che prevede al termine la ricostítuzíone'dell'ossalacetato'

II ciclo diKrebs è un ciclo ANFIBOLICO:

- funzioni CATABOLICHT'. -+ ossidorione completa dell'acetil-CoA

-+ prodrrzione di coenzimi ridotti, dalla cui riossid"zione è possibile

ottenere energla

-> produzione di intermedi per la sintesi di molecole biologiche- tunzioninnfanoúcm6oP+P.

t PYR otsjt,-1 . e- ,F-r:a{

pyR+cor. ,ro\-,

op .oo_ , "l l in..": ,,/ 'o-*

' '{r 'úrr o.,.,5.GA

euo *,r.- "'\.' i;: *t' J1.t,-q1! s ',

pr;.-. . "1:.p a.r,- --,'"È-'à-to ":l'-_'Èt -, lo-f,--,

.tf-ì: '-9nn " L@ù' n :: "r ':

tùc't-to* ) l.-"

cod nto

.o$i--***núrur ''a, foî"" '.si-->g[ìoH+H' -tìrJ'o,.0- q-+r }{oltlfo \ t;.i\

in, , / / 'NAú* i ' ' ) t

cno' ,/ ./ - i ' { t t ' ' it "ar\

9ó(.\J iu'

ClrRÈîo -. 1-c*',- -' ,

,,.:;4wt\.É crrìRro ... ::'."..NAOPnrHr t t tg- ' /È ;? l i r . "

lÈ :?ì."*.o i" '-r.r Foo- là crilf,-,iio,o ,. -..,

tc' F0HfiGflîo - ÉÀatr .tl , - 'i'

ì1 ''"t;"'"

-zFh1tl,

tilrrt,o !-"o./crl.r 'í\ (

-.r^o i.tr// " ti'-,,,'

\"'/ \*c,,<í Yr- -Grp

runo'* ,so&r6^* "t''"-f: .u.)irro /16rP NnR' 'ro;rrR'crc

îii,', '"'*'V.-fgr*0, ,*on ilsrr+

unou'r-l-oy-) :: ':

1,.;- \sry* - "n'J r'fD ^.. . t'*8, ''"\ '/' ossnÈuc'unro

':

succtij|L'c'tn t''V,t .t'"!!i'< * !"oo.. ,s-GA ";Fo+tl U,KA{ !^ H' c:(

I . u"L I coo'9Hr Grì t -- { '1C t{ r t ., {41i'ì L t t

Cao- ,). ;

cop-

r-_

tt

L:oAA + acetil-coo

",..o. **t* crrRrl-coa

{ùàÀù =>S 5I?+/^Í# i i T,*

-------> crTR.{TOidrolisi

:

G)Q.S\

Í= o *.,o cÈÈr+zÍ ,t#-coc-

I to '

HO-c.-CCO-

A6*;lEact"$ffi

(z.: .3 l)

CITEATOSINITR5t

"@c

OAA

I

frtr-OcCJTRIL- CoA

Cco-ICHeIc -oHI

CHtì

Coo-CtreATO

l+- c) \ .

ldsî .( 'oRAor,J ;€rra Rir<-w?€ ffl{}ff É 0u;r0o6it j o

AcÉ-r\L-CoA

ne di una nolecola a aC (OAA) con una molecola a 2C (il gruppo acetile dell'acetil-CoA):reagiscono íL C carbonilrco dell'OAA e tl C metilico dell'ACEIII-CoA (senza I'OAA, I'acetil-CoA non si

-potrebbe attivare)-reazione di condensazione aldolica determina la formazione di CITRII-CoA" seguita da idrolisi e

formazione di CITRATO e CoA- La reazione è catalimatadalla citrato sintasi.

enza energra si può passare, nei mítocondrl, al citril-Co,A* punto fino a cui la reazione è irreversibile.Per tornare indietro bísogna essere nel citosol efornire energia. Per cui:

- nel mitocondrio -> la reazione è imeversibile- nel citosol -+ la reazione è reversibile, fornendo i due substrati, ATP e un nuovo enzíma + clrR{ìp t{.qsl

La citrato sintasi presenta una cinetica sequenziale ordinata: I'OAA si lega per primo, seguito poidall'acetil-CoA- Questo legeme ordinato è dovuto al fatto che I'OAA índuce tm importante riarrangiamentostntthffale deII'enzima, che determina Ia creazione di un sito di legame per I'acetil-CoA.

Passaggio dell'enzima da una forma aperta ad una forma chiusa.La citrato sintasi cataltzza- la reazione di condensazione portando i substratí molto vicini, oríentandoli epolarizzando specifici legami.

E t(

- Es,g+ ES

CITRATO

Cco-

o.T\zO#

aconitasi(lìasfi

deidratazione

i iG = +,'l5,iod4n& t.oCIS-ACONTfATO i---:È-------ù

idratazione

-+A +F.t +P,

H2f)t

=-ACcnntAEr

ISOCITRATO

"_.fl: - c-ayHzo

- OOc ù+\ . /

I t/-

/ \- @c CHzI

@-

Os-ÈoDNrrrqTo

Cco-t . , - - - - -

Iì.. C .OFt la ,---- '| . , , - . :- cDc -C. =ìHt

flzm-

i AeDNr\AEÀCrì zICrc-

Qre+_ro[Ot-t rr,t Ca)

ridratazione. 71ffc-\5 =) r DR I in Z, /D e úRnínz ,

t' /ìtr:Mtnsr E Ur,j er,rztl'tfi l{r:ofutu6trfr*16 +Hft Lfuuztowt(

lbcrrreR-co(ou a..r c-z\

IJ gruppo ossidrile terziario non è localizzato adeguatamente nella molecola di citrato per permettere le

,ui""iitu" decqrbosílazíoní ossidattve: il CITRATO viene, quindi, isomerizzato in ISOCITRATO,

atgaverso unatappa di deidratazione, seguita da una idratozione, reazioni catalizzate dall'enzima aconitasi

(si forma un interrnedio,ll CIS-ACONITATO)-

L'aconitasi è una proteina FeS: contiene 4 atomi di Fe, complessati a 4 solfuriinorganici e a tre atomi di S

(da 3 Cys): viene iasciato disponibile un atomo di Fe per legare il citrato e, quindi, I'isocitrato attraverso i

loro gruppi carbossilico e ossidirilico. Questo centro Fe.S facilita le reazioni di deidratazione e

\ a i-?-ds => RNn-fiiN'rr,rr" Prmnl

91

btqg+ NflDr{+F\+ +ì,+ 4cDz

3) ISOCITRATO \

"

ossAl,osucclNATo \--7> a-GHF.TOGLUTARATOisocitrato

deidrogenasi- @c, //O

CoF

- COC -c- H\

cRzI

Coo -

\fÈCtlRA-VCÈÉt-l

I<. -Hi

CHZI

CCD*()S1A(-D$CqJI\'ATO

*cOC. O\</l

ì. Cf.lz

l -CHaI

Gco-

O(_KG

-n*rrrru=er@r Vv* t;* Ì,*.ri?i: R.\,T;ilLf&6oî

CÈA- SJ-roo

ct l -

î*. D€r{ à"

Cm-o(-KG toccrr'tlL-CÈÈ

Questa è la seconda reazione di dg.caEbgisilazione ossidativa del ciclo' lda 5c a4Cl

La decarbosilazione ossidativa d"U'a-Kcffilto sioril" "

q"frl d"l piruvato' dal momento che si tratta in

entrambi i casi di o-chetoacidi. Viene prodotta la seconda molecola di ÓO2 e un'alta molecola diNADH-

L'a-KG deidrogenasi è un enzima simile ùh piruvato deiilrogenasi -+ complesso formato fla J snzimi:

- Er f coE TPP-Ezt coE lipoamide- Er * coE FAD- * coenzimi liberi

I1 primo obiettivo è statoossidazione dell' acetile (/e

stesso meccanismo d'azione, ma diversa regolazione

raggiunto: la liberazione di 2 molecole di COz'

2 fi"olecole non derivmto entrambe dall'acetile' maequivalentq alla comPletatma dall'OAA). Si dice che

t - \

Qfi Î-o1!t N

\bc.lraftTo

QuestaL,IS'CTTR-ÀTS

"im riàofio aNADH + If; in questa re"ione l'intermedìo è

l,ossALosuccINATO, w p-chetoacido înstabile: mentre è legato all'enzima perde co2 per formare a-

CHETOGLUTARATO (aKG)-

Se il rapporto NADHINAD' fosse alto ->

,Én nL i;Jitando le bíosintesi iduttive, soprattutto del colesterolo e degli acidi grass.I ! , : -

- : - r - - : \

4) a-CIIETOGLUTARATO+NAD+ +CoA+ SUCCINIL-CoA +COz +NADHcl(G-deidrogenasi - tA Fr,ot.,) )Ér 1;-6îÌr€ 1'ocr,aqo

92

-s)

I

CltzI

Clt2icm-

. .* *,1..'ì'ì..ì.j..1.'"tt -r AG : eI ii::""-"

SUCCINIL.COA + Pi + GDP 1:- - . .I SUCCINATO + COA + GTP

succinil-CoAsintetasi

(tro-ICr.tzl -L

C$z I

t -

CCO-

$qcr NRTo

(oH +ElcclsrtQetr

E\\\\€G>\

* Unico punto nel ciclo di Krebs in cui si forma un nucleotide trifosfato (GTP) -> usato come fornitore dienergia in alcune reazioni, oppure converito in ATP (secondo il meccanismo di fosforilazione del substrato).

- Il succinil-CoA è un tioestere ricco di energia: la sèissione del lesame tíoestere del succinìl-CoA èaccoppiata con Ia-fosforílaztone di tm nucleoside difos-fato (GDP).

I La succinil-CoA sintetasi è un eterodimero a2f zL -' subunità u : awolgimento di Rossman (sito di legame per il substrato)

-+ subunita p : ATP graspL

]| il

-"""*ismo di questo enzima è un chiaro esempio di tras-formazíone di energia;

i) spostamento del CoA da paÉe dell'ortofosfato, con produzione di succinil-fosfato (anch'esso ricco di

I energia)

[ :1 ""

residuo di His della subunità o rimuove il gruppo fosforico con la concomitante formazione disuccinato e fosfoistidina

verso il nucleoside difosfato legato e vi trasferisce il gruppo fosforico

ricchi di energia a tutte Ie tappe è aftestata dalla reversibilità dellareazione

(^Go':O)' i

r i) il residuo di fosfoistidina ruotaII iLa partecipazione di compostiL i l

I

del ciclo, che prevede la rigenerazione di OAA: tutte queste ultime, t6) 7) e 8) tutte reversibilil

un gruppo curbonilico (C:O) in tre tappe:

non solo viene rigenerato OAA, ma viene anche estrattaenergia sottoforma di I'ADH, e NA,DH

xeortT

C,co -\

, / -H*L-t .

\a. I tk1 ,- ! - ts

<--5-\rccr PPr'o

Èst+

, /cco -

00c H

Cr l

Gg - s"-a,,o

EoccrniiL-CcSl

_1Se si isolasse, questa reazione saretrbe reversibile: così si spiega iI nome dell'enzima (è stato dato

ftonsiderando la reazione nel senso opposto, GTP + CoA + SUCCINATO -+ SUCCINIL-CoA + Pi + GDP).I

Si passa, quindi, allo stadio finalereazioni riguardano composti a 4C-

Un gruppo CIf2 vicne convertito in- una ossidazione (FAD dip-)- una idratazione- un'altra ossidazione (NAD dip.)

SUCCINATO ;:.--+ FUMARATOsuccinato

deidrogenasi

- \-l-gnr l ì \

m c\ t- HrLJ't t ZFt.." î\_ _/>

GD-Fu H ÈRftTO 93

Ossidazione FAD dipendente (d"iq? g":f"fl;

ff -"9ffiTJ*'*il*f "::::Vr"Jíiíx:"#.:::ll"1h\""::,I:'fr #f ;::,#:K:,?'i:#ril;i;;1"1"1*'i""'il#l;r"i".1î#É::1ry#irl,:;::;;,!"lx::::;;:;,";'"ffi*:ii-*::,::'n',?,n#i,î;,:"0:;T\i::;#";,X;;;;;ú.;:;;";

ú iaspo''n desti e' che

7::'î::#;T:i::,î;;"#";;;;i;i;d'i't'erormazionediArP)

'FADE, prodotto d{p l"T:.i" ij::'i':::::*:l;ffff1'1i|:,11

trt i'":-",il-ffff,l"H:H:*:tr FADE, prodotto dalla reazione non sl olssul;rir u4' v,***i'q,r"*ti

e- è l'ossigeno molecolare' come

dal FADHz ti ""o'iioS

{s[t'snzima' L'accettore finale

vedremo-

1\ FtiMÀ'RaTO

t{ r /CfD-

r"\zO

> MALATO (L-malato)fumaratoidratasi

Cti

C-

:.-_---\qlg

<q51_t6Af*to

\ÈfiA'\h?\

qm-z-- ' - \ i

( *"1 c- -H

\9C_HcrD-

L -t\ÈtÈ\p- OOL,

.H

Fostt*eNlo

fiTiT:$J".Xffi";#(H:i',#î#i:";4!:{'s,,:'::'di idroseno e di,m srupp: *"!::!-1:il

truppo ossidrile ,i ,àài"iil" -rltanto

ad r";"; il Aoppio **àJ det dmarato' p"' "oi

si forma soltanto

í'i*à**to L del malato'

r'rno+ *ÈDR+ +{+

LMALAT. oAA , - il lÉls^l-.ii lî:u"fi'&-:"*i => r/Di l,' ll it{frJ,ft lÎ$'gi es:

(mitocondriale)

8)

GO_t

HO- C -F\I

H .C -HìCoo-

/- ttn*tnro

- \\q*.o-tÉ\

l \

LsN/ c l

GD-I

C-OI

Crìzt

CcD-

OAA

îì:i,HH""iffij'l#t|":"#díjj;:#l%'onedein'"f#; '::#rÍ#zdettacitratosintasieìtNADH dana carcna i-r;;"r*aegl; e.oii;'iìioodere l'e;#;;; ú

^ototo deH citosotica'

t{Èù+ $\Èb$\ î tt+

t-r *

r

tI - ' REGOLAZIONE del CICLO DI KREBS

Lp"u d;*";; í;' g*"r;h";; ma a mÒnte si è verificata la fine regolazione della glicolis! e

| - della Piruvato deidrosenasi!

L; 1) orspoNdu;rra, DEL suBsrRAro + ACErrr-coA. E oAAI fn,el"vata conceptr-azione di acetit-CoA necessita di un'elevata concentrazione di OAA + re'lolazione

L-i,t:ii#"u1 e,'":#;;;.;ii"J teiu"o""oeenesi) che catatizzala rormazione di oAA a partire da

l f f i

I ' D rIYtBIzroIYE DA PRoDorro -+ NADHr Elevata concentrazione di NADH + il ciclo rallenta, perché non ha più NAD* , necessario soprattutto alle

f- ;#;Jl"ì?"i"irr.. In qualche -oao

àipoo dire cúà I'azione della malato deH inibiscqquella dei primi

,

l-t"T rnì-rBrzroN' FEEDBACT( D-a rNr'Rivfri)r po*rr pru' avaNTr I\.EL crclo

t1i/ r-.l l tnu11 PYR

Il1

ft

rvr , - , , j . r r j , ( . : r r r i j , t cz l \ r r iJ , r ì l t ,y tU"L, terJI4)Lt ) t {" f . .e U"/ùf /_43

It

IaI

-Iesl .

!

Ipvrrl"'ìte i

cerboxl/lase IÀI'ri

PEP c:rrhoxykinuse n.r=- I

t \ tn4v

PhosphoenolpYruvate(PEP) PEP

c':lrhoxy'la,se.

litìate'gfi\

q&!t

-Ketoglqla-rat€rî9g

##

.qR0

hte

efì

ii.,

îbnratrc I rù;lzvme I

I

, Srruva

slot a.:ol.

'Y x ntri Eonao.o. 9336,

REAZION-I ANAPLEROTICHE -> portano materiale da ossidare al ciclo

. PIRITATO+ co, +- ATp -+ OAA + ADP + Pi (piruvato carbossilasi) fegato' rene

' pEP + COz + GDP -+ OAA + GTP (PEP carbossichinasi) cuore' musc

. pIRtuvATo + co2 + NAD(P)H + MAL,A',TO +NAD(P)+ (enzima malico) largam.dish-

Altre reazioni anaplerotiche:

'DEGRADAZIO|I-EAcIDoGRASSOnoCPARI--+ZACETTI-CoA. DEGRÀ-DA,ZIONE ACIDO GRA.SSO no C DISPARI -+ 7c+Qp--fnA)clirL- G4 ->SruL{-rù'L Gh

REAZIONI CATAPLEROTICHE -+ forniscono metaboliti per altre vie-.

CIIRATO -+ ACIDI GRASSI' STEROIDI. OKG -+ GLUTAMMA'TO&DERIVATI (PI]RINTf,' PTOT|NA' GIUIAMMíNA)

I SUCCINII.COA _> PORFIRINE (EME)' ASPARTATO&DERTVATI .

.OAA--)PEP--+,GLUCOSIO,Ser,Gty,Cys,Asp,pir imidine

Altre reazioni cataplerotiche :. SUCCbII-CoA + ACETO ACETATO --+ SUCCINATO + ACETII-CoA

Non si tratta di una vera e propria sothazione, perché il succinato torna al ciclo come succinil-coA'

Rende6gta[6|izzabiliicorpichetonici-VienesaltatalaprodrrzionediGTP.

l r "crl, lcoo + ) ' ; r -

v, 'L

, ,* l -.^ll*" COO

-.."7€*

o.b,5 -G|lIcl.i,t "an,t

c00"

ol l

+ cHr- C'Ct lL

l ìoO

ì tr l/' . / ' t t - ; . r t \ - î\- [-1" (_ - u t t , t \- /

, " - i , \ r . / n) - [rl]i

r'.- lf, .- |\ / r r \ l t ruUl\ \ rI

{ / n '

^ , '^ t rL l 'J

L L4-l-)':1 96

f

L-I - REAZIOFTE COMPLESSrVA DEL CICLO DI KREBS:

f_acnrn-coA + 3 NAD* + FAD + GDP + Pi +'2 HzO --+ 2 CO2+ 3 NADH + FADH2 +GTP + 2 }f + CoA

- -

G.t UQ..,/O! O^r,'po ^ta

ttétt\

2'I SISTEMA PREVALENTEMEITTE USAc r tosoL

ì.\qb+ \r,z F{ftLsTO

Èù\{-_/ utffi c.il

Gu)sMÈ--to

d-re

A LIVELLO DEL FEGATO E DEL REhIE:l{ foContCRro

14elaTo saé*

CAAII

Tn\-{eirÒ I\J ÀSi=l';Èi:A-rc'/ l1Hist3-----.i\r=

_ FSii <-----ì *iî{s\:\T€r<H"lr

I (nsr)

ASPAK'A

-:l'is1\ucì$.U.

1,:-:+1

a. i

tL-)

II

45PtlR-\ATc

Sistema di trasportaiori mitocondriali di elettroni -+ all'ossigeno molecolare (Oz), accettore ultimo di e

(il + avido), che si riduce ad HzO-

- Trasporto esoergonico -+ si forma AT? nella matrice mitocondriale-

- I coenzimi si riossidano e possono partecipare nuovamente alle reazioni

- L,energia prodotta.,iene utili"rat p.r formare an gradiente elettrochimíco (gradiente di pH e di potenziale

elethico) tra lo spazio íntermebrana e la matrice mitocondrrale (accumulo contro gradiente di If nello

spazio interrnembrana): trasformazione dell'energia di ossidoriduzione in energia di gradiente' .

- Ritorno degti É nella matrice mitocondriale attraverso F6,ATP-sintasi Qtorzione csnale dell' enzima"

dove gli If sono inibiti da oligomicína)'

- Il pissaggio fomisce I'ener[ia necessaria a liberare I'ATP che si è formato sulla FrATP-sintasi'

fl'enzima era stato "ooo"u*"ite

classificato come una sintetasi: iu realtà è una sintasi dal momento che poÉa alla

produzione di ATP e non al suo consumo]

La fosforilazione ossidatíva è il culmine di una seríe di conversioni di energia che è detta respirazione

cellulare:f i f. ossidazioni dell'acido citrico danno elettroni con alto potenziale di trasferimento

2) laforzzmotrice eletfronica viene convertita in forza motrice protonica

3) laforzamotrice protonica viene convertita in potenziale di trasferimento del gruppo fosforico

4) il complesso ATP-sintasi, azionato dal riflusso di protoni nella matrice, produce ATP:

il punto 2) è reso possibile da tre pompe protoniche azionate dagli eleWoni"

- NADH-Q ossidoreduttasi- Q-citocromo c ossidoreduttasi

- citocromo c ossidasi

l /

*-*"Jr

t

grandi complessi transmembrana che contengono molti e diversi

lentri di ossidoriduzione (tra cui chinoni, flavine, centri Fe-g, eme e

ioni rame)

98

t)AA

_,a CATENA RESPIRATORIA è costituita da tre pompe protoniche * rÚ colleganento frsico

:nn il ciclo dell'acido citrico:

Gli e' vengono trasferití dalNADH

all'Oz lungo una catena di 3 grandi

complessi proteici denominati :

- NADE-Q ossidoreduttasi(complesso f)- Q-citocoromo c ossidoreduttasi (IIf)

- citocromo c ossidasi (IV)

Ilflusso di e- entro questi complessi

transmemb rarra determina il trasporto

di protoní atffoverso la membrana

mito condrial e int erna-

Gli e vengono trasPortati dal

complesso I al comPlesso III dalla

forms ridotta del coenzima Q,,tdetto-anche ubichinone (in quanto chinone

ubiquitario nei sistemi biologici)'

L'ubichinone riceve anche gli e dat

FADH, atfaverso la succinato-Q

reduttasi (complesso TÎ), e'ubichinone

trasporta anche questi a ai compiesso

m.

tr'--IT

NADHIII+

NADH.Qossidoreduttasi

Ia+-II

Q-crtocromo cossidoreduttasi

II

t

Cyr c

ICitocromo cossidasi

II

tt l*2

complesso f

Succinato-Qreduttasi

complesso IIf

complesso N

complesso E

Il citocromo c trasPorta gli e dal

comPlesso ITf al comPlesso fV' il

componente finale della catena" che

euindi: comptessi -"ffi

:ffi***ièompt"s*o ft:no, pompa protonÍ, co[egamento

n€r b4''toler . -,-:^-,,<r.\. l- f^mq niù comune

COENZIMA q -'llinone

con zma ltmga catenllatLrate isoprenica.jtt)irf forma i:j:X:*tcnlnone cutt uf,u LutlÚq

iixi;:';:;:::;:#;:y;#:):-"' È, woèìr*'gffi-Îffi ,coQtt

F.,,\-u Gra-{-* u/*#l 'ou

mammiferi contiene 10 unita isopreniche (coenzima Q1s)'i-tata ìa *o rJiwer.si .stadi di ossidaZiot

@bichriolo QHù -+trattiene più saldamente i suot protont'

(,,(n.-6H=[iu,);u q\+R/ L'B\-i u;

,),,, -T-^.Nl.ur-Z]u,\t:,^r 'I{- ee ff"}=,X* ^{w.

*r'o\-/cr: w#=ùBlcHrr lON€ {ox ) t_ J--^ * ,^^; nhotnnjai (ot , th ichinone)

:ì-Ttlt,I".5ià*"nte ossidat' -

ff'u'i"?i n3 wwi chetonici (Q ubichinone)

t;;:*r#,iJ*rill"rTJ*ir#:H"lJJ:"ffiî" facilità. per formare vn anione radicate semichinonico

- se acquista un secondo t I t*.-*Jnfr

-;1",t:-T^l il*" completamente ridotta del coenzima Q

R D$cHtÀtcloQFlr

Nel caso *, ffi

brana6 protont.

99t

NADH-Q ossidoreduttasi (complesso f) + 42 subunità -+catalizzalareazione:

NADH + Q + 5 If'4.;"" + NAD*+ QHz * 4 If";6*11

mitocondriale.

Itentreta nella caferìa |Ir tlaùrJur ]v u"E ' '

Intermembrane6pace

E TF =) FlnVoPRoiErruR ÎRntÈRlnrRt tl,€Dl A'e' ml?'€)p t

lf comPlesso fL a differenza degli

oo.,r"gu"n- si forma meno AT?

contro 2,5 ATP)-

Il complesso I ha rma struttura a forma di L, con w braccio orizzontale localizzato nella membrqna

bracciàverticale sporgente nellamatrice mitocondriale: lceotide ([MN),

il NADH s'^le" al srupDo prostetico del complesso I. flavina mononu

ríùrce a FMI{Hz2\ Gli e- vengono tasferiti dall'FMNHa ad una serie di centri Fe'S' ll secondo grlrypo

3) ";{l:::T.'oi questi centri osciuano.cicticamente ":t, "(i::': (,r1:!_7K:::#:(:!i ;ii

";;i*],,l]q,riooi, traspo{tati ar coenzima Q -+ rI flusso di 2e dar NADH al cor

attraverso 1 complesso r a"t*riill-ìlJo-paggro di 4 ioni É fuori dalla

La riduzione di e a eHz deterrnina la captazion e dizioni If dana matrice -> la coppia di e- sul QH:

viene trasferita uA rrn ""rrt

o 4Fe-4S e i piotoni vengono rillcifi sul versante citosolico'

Gli e- vengono "rf#i-;

É i ,,àuirl, ,"r iucleo idrofobico della membrana' con ra const

captazioneéi alti 2 protonilf dalla matrice'

L,enzimadercicrodell,acidocitricocheformaFADHr(succinatodeH)subunità)dettacatenl-Àt'u"po'to$eelie.(piú"Ti!::Y:::!^::T::f:)";"fADHt nl,

"wo"a"na il complesso: invèce' i suoi e

. 1- -^n- ^ò+^ro,li +menorfo rlepli e-.

Glyccml3-phosPhate(cytosolic)

NADH - NAD+ Succinate oxidoreductsgg

fa parte del comPlesso

ai centri FeS e

Altri 2 enzimi cbeproducono FAD- glicerolo-3P- acil-CoA deH

Trasferisconoanalogamente idal FADH2 at Q'formare QHz

Fatty acYl-CoA

altri complessi detla catena di trasporto' non traspora pro

dall'ossidazione del FADH, rispetto a quella del NADH

Ar -l.citocromo c ossrdoreduttasi (complesso Tff) --> 11 subunità -+ catalizzalareazione"

| ' ' -^------ QHz+ 2Cyt"o."*2 f - ' , ' ; " "+ Q+2 Cyts" ia*4f f . ; ro*o1

Il complesso lTf eatalizza il traseorto di e dal QHa al

citocromo c ossidato e, al tempo stesso, Dompa brotoni

all'esterno della matrice mitocondriale'Inter:membrsntspace{rsiile)

Un citocromo è una proteina che intenriene nel trasportp di

l

lo iione Fe dilun

citocromo oscilla tra uno stato(ossidato).

Il complesso fTI s6ntisne un totale di Sgruppi eme:

- 2 gruppi eme di tipo b -+ br, e b11 ento il citocromo bMskirftisiile)

@:bassie H:alta affinità)r - I gruppo eme di tipo c entro il citocromo ct

,j L'eme presente nei citocroni b e "-t lT:h" T.1 "J-i

1";'

f"r-ropràioporJîrinaD( (lo stesso eme della tlb e della Mb\\ /

trreaz.ìma contiene anche una proteìna ferro-zolfo con un

centro 2Fe'2S (centro di Rîeske) -+ un po' insolito' perché

,rnodegliioniFeècoordinatodadueresiduidiistídína'anzichédicisteina-

Infine, ii complesso IIr contiene 2 distinti siti di regame per 'ubichinone

(e" e Q; i + vicino all'interno della

matrice).

ciclo Q -+ nsgsnnismo di accoppiamento del trasferimento di e- da Q at citocromo c con il trasporto

all' esterno di Protoni:{;T#{{i:;:L, ,no eo e trasreris:"1."":i " ""T1T:T'^- '.Y:::'T'::#T S"":liT;;] IT"}JI::"*ì;*;;2Fe-2s qi ryl'ù,Ì,^"1:?:.T-o

c1 -) ad uqa molecora di citocromo c

o**iattq che cosi si riduce e si allontana dall'enzima

3) llìT:l,"ff":::l.";.*oi" h;;il;-.5-l^)i:y'ne ossidato (Q) legato ner sito Qi

+ "n" passa alla forma tiqg!" !i anio1e.1"*"li::::-lg?

4) ;":fffrtT: iliJ' *G;ii"*. ;G" a" " Ti?^':: :î:xi::::i:1x i*:ffi;+) urla seuu'ua rrrvrvvvrsr.. x*!,:- ::, ridotto un secondo citocromo c

5) 1 elettrone -+ centro di Rieske -> citocrom:-:t: l"o".t ol rt. - tesero al sito O,- che i5) 1 elettrone-+ ce

6) L'artro erettrone -) citocrom' F ;-"tiYJ*,5-l-*"a;1"?nÍJt3#',lli ;r::y#"#lL1Jffi?T*;""::";;# ;l=:;;Jo'u"'t*'iee per io.-"' Q'' (rímozione che

"""tííU"X"e alla-formazione del gradiente protoníco)'

f ttol ad uno Fe3*

t_I

I

Citocromocossidasi(complessorV).+13subunità-+catalizza|areazione:+ èyt I .iaotto+ 4 If matúce + Oz -+ 4 Cyt c ossidato + ?FJ+O

i:- 2r.2o Mal.Y:

Il complesso rv è costituito da 13 subunita" 3 delle quali (subunita r' tr

" mt Jo"o codificate dal genoma mitocondriale'

- I1 complesso fV contiene 2 gruppi eme A (a e a3) e 3 íoni rame'-

;tp;d come due centri Cu' designati con A e B'

- Un centro, Cu6/Cu6 contiene 2 ioni Cu legati mediante 2 residui di

l1i roo*" ione cug è coordinato da 3 residui di His (r dei quari è

f"galo covalentemente ad un residuo di tirosina)'

L'eme ^

trssPorta e- da Cua/Cu1,up"d) - -' (N8lde)

Lteme L3 tfASpOftA e- a CU6

L,emelreCugformanoinsiemei lcentroatt ivoincui0zvieneridottoadHzo.101

t ì lmolecoladicytcr idot totrasfer iscele 'aCu6/Cu6_)emea-+eme83_}CU3,dovei lCul .riene ridotto a óo* 1 d _-_r sressa via fino ad eme a3, dove si ferÉa e tl x'e vlenc

r) 2^ morecol" di à; c ridotto hasferisce 1 e _+ stessa via fino ad eme a3, dove si ferÉa e il Fe viene

I "#

#JIH"'J: il"';"ffiî ffÍ;jÎtrH"%"' permette " "u"':'.j:' :': :" " " :l g?fffiT"e"^:1i5"::x*;".,":":',T"$"ieil1"'B::"Ti o-o j origine di un

gruppo r"t"ol r"Y=o (a livetlo i"nJ*" "'l e di un g"'ppo Cuz*n-oII

"-

,; T#:r,'f*** #fffit1lil:i'ortando'i'enzima

alla sua ro'-"ioli'r";;t4:j1: Y;:";ff' esctusivamente dalta ry'"t""'-!I:::: consumo di

I 4 Ír che intervenr::;#,'::;f,;;#?Xí,í;;;;;" allaformazione del gradiente protowco'

quesn pl

1. Erecrron transfer to cus ' '-,:"H*:insfer

to Fe '

t"{*iitf,îl " 4' Binding of o'

9'nffi'-, €ffi------>

,* ro{

U2

___\->

I

7. Reduction of the

ferryl grouP

5- Formation oJ,

Peroxide brtoge

origine a Prodotti innocui (2

lula: in questo caso'

#ffi:en6o, tra gli ioni Fe e

6. Cleavage ofo-o bond

Nerla,idyllo:.di*,9#:;3.HJff #-,1;#::ffiHX,1lí;:#i;iiu'molecoledi HzO)' menEe t"-'-:::=;r,urrr:

sn[ lfriu DAttA Jvrv'r'nlyt'jó''iì"t* *'o*'"n5':i:::ÌJ::' ^-^-i nnr:i.-ii nociv

- *t;""';;"i49 * t ";,P":'"": ì:0,:

Cu.

GRAIE,ITE P+oro*?ehento di 4 ff neno spazio inlelnembranaGplesso I -

-+ trasferimento di 4; ;;n' 'n'"io :"i"H:il'Jol ger 2 a)

Comptesso g - iilf"*"r," di 2 É nello spazio intei

B- Release of water

ComplessoW+ *

mbranaotoniÉ pompat

- .- r s+ nprhtraslocar--perl-ni NADH + B' --' ru rr"---

. , r E+ npr Ia traslocazione di ADP

Arp necessità di 3 ff per "

*TT;T;tif#l$T';"ff;t É per Ia tras

102

(aaflne

E-

I[ -LII

-lentri Fe's

f- oRutt"o"otiFe.S di ferro proteine non eme: il Fe si coordina ad atomi di S completamente o pmzialrnenterenti a residui di Cys (kappola per e ).

Fe-S struttura di centro Fe-S più semplice/-

\ Singolo ione Fe coordinato tetraedricamente ai 4

+-\-)*opisul f idr i l ic id i4Cysdel laproteina.

l:i.w2Fe-2S 2 ioni Fe +2solfilrilggt$lF!, coordinati da 4 Cys

r-->r (eccezione, per es', nel complesso ltr)

\

---. \\

, \

a z >\rJ ' l1 ' I=\ . / ' - , I I'r s+ylI 4Fe-4S 4 ioni Fe + 4 solfi'ri ùroreanici e 4 Cys

I - ,S/Q'l

, fd>/ ' l,,.s-VWryV

e ?or ,n q\,1t cs,o iNADH + ff +112 oz<+ HzO + NAI)-

+s+ 2€ <+ NADE Eo': - 0J20 v

,o," .ia""""t" fort" 1"oro" NADrf) è in grado di donare e' e ha un potenzjale di riduzione negativo'

+zÉ+fe eHzO Eo' :+0'815V

:nte ossidante forte (come 02) è capace di accettare e ad ha un potenziale di riduzione positivo'

AEs' : +0,815 V {- 0'320 V) : * l,l4Y

Il potenziale di riduzione deila coppia di reazioni è la differenza di potenziale.

erst -+ E = Eo -#

L"sffi

[=potenzialeosservatoquandotutteleconcentrazionisonolME'o: potenziale standard a PH 7'0

R= costante dei gas

T : temperatura assoluta in "KF: costante di FaradaY (96500 J /)

103

,*icentro.

l19^/ \f f rI /

jBcentro

l '

II

\CS

NAD-.IUn aget

l/2 o,2-Un aget

Eq. Ne

La variazione di energiadalla relazione:

dove:

Gli e

Lt

libera standard AG0' è legata alla variazione di potenziale di ridrraone AEor

^Got--Pl 'AlCs' :

n : no e- trasferitiF: costante di Faraday :23,06 kcal (o 96,48kI) mol-l V-lAE6' espresso in VAG"' espresso in kcal o kI mol-l

fluiscono spontaneamente (e quindí oroducono energia) da coppie ossidoreduttive conEo'minori a coppie ossidoreduttive con Eo'maggiori (quindi dal NADH alt'oz).

i trasportatari di elethoni sono in

NADH -_ NsD-t AG -

Z?o Ks/moìe , r_ : r. rr^r;rrr î(Ér(1,/A rà qrr.orúrìùrq\dbe$rs

x Fsmpo-r€. JOH+ o.U'e.:Fercro ÀG - ZCo Kslmxis =)tvrlnLorr st r^\

RqrrclicrteNhc -gc,oc\Eerrlo-Lo-

9co fîef,3

Finora abbiamo considerato il flusso di e dal NADH all'O2, un processo esoergonico:NADH + Yz Oz+ If e HzO + NA)+

AGo':-52KcaVmole

Ora consideliamo come questo processo è accoppiato alla sintesi di A.TP, un processo endoergonico:ADP+Pi+H-+}ATP+HzO

AGo':*7,3KcaVmole

La sintesi di A.TP viene effettuata da tm complesso molecolare localizzato nella membranamitocondriale interna: tale complesso enzimatico fu denominato inizialmente FFs,4Wasl, poiché fuscoperto altroverso Ia sua catalisi della reazione ínversa ('ídrolísi dí ATP). La denominazioùe definitiva èquelladi$TP s:igtas,io di complesso V.

fl tr4orto di e e la sintesi di ATP sono accoppiati da un gradiente protonico atfraverso lamembrana mitocondriale intema.

Il trasferimento di e- lungo la catena respiratoria determina, come abbiamo visto, il pompaggio di protonidalla matrice allo spazio intermembrana:- la concentazione di }f diventa piÌr bassa nella matrice e si genera un campo elettrico (con il versante dellamatrice negativo, potenziale di membrana: 0rl4 $- il pH flpllo spazio intennembrana diventa molto anido (1,4 unità più basso che all'interno)

Ipotesi chemiosmotica: la forza motrice protonica favorisce Ia sintesi di ATP ad opera dell'ATP

L,AV oat45/ glt ,,nn'''qts"ot'1"'fi'

Ar !1=-;r /cr \ , lPor(Úz' \

rrb "Krhd olF AV'KYfk*, ( n|. '3lkl/,,A

V \r'0,*o,r,,í*,*,o' ( hilr =í* rJ l,*rr.

= zpnr@ril) - r rLy )

Maggiore è la distanza tra le proteine, maggiore è I'efficacia dell'ossidoriduzione!

104

ffi' :95av5rs,,

J

L'ATP sintasi è un enzima grande della membrana mitocondria|g interna conuna struttura comp lessa:

. SUBUNTIA' Fr -+ sporge nella matrice mitocondriale ed è dotata diattività catalitica.

E'costituita da 5 tipi di catene polipeptidiche -+ as I Ft I y I E I e

-> Le subunita a e p (costituiscono la maggiore parte di Fr) sono disposte inmodo alternato in un anello esamerico: entrambe legano i nucleotidi, ma solo

., le F partecipano direttame;rfg All*rt#[ti lrri nr r ' ru €)

-+ Le subunità y ed @iéostituiscónó ló'-Cteto centrale: y comprende una lungaspirale awolta ad a-elica che si estende penetrando nel centro dell'esamero cr3p3-+ ciascuna subunità p è distinta in virhr della sua interazione con unadifferente faccia di y.

5 q; ;nrrr ! , nL-, t , l iq sa"c '3- tn" pt d. t l

G. SUBUMTA' Fg + segmento idrofobico che si estende da tma faccia all'altra della membrana

mitocondriale interna, costituendo ii canale protonico dell'enzima

anello costituito da 10-14 subunità c, incluse nella membrana

'una singola subunità a si lega all'esterno di questo anello

tdue sublmità Fge Flsono connesse in due modi:6llo stelo centrale yeh una colonia esterna (subunità a + 2 subtmità b + subtmitò 5)

ROTORE: unità mobile -+ anello c * stelo 7eSjI$TABE: unità immobile -> resto dellamolecola

i

ATP sintasi svtaLlir.r.a.la formazione di ATP a partire da ADP ed ortofosfato: un atomo di ossigeno

minale delt'ADP afiacca l'atomo di fosforo Pi per formare un intermedio pentacovalente, che poi si

socia in ATP e H2O.

'tATp legato all'enzíma siformafacilmente în assenza di una-forza motrice protoníca: l'AT?, tuttavia, non

bandona il sito catalitico a meno che non fluiscano protoni atfi'averso I'enzima.perciò il gradiente protonico non ha iI ruolo di formare ATP, ma quello di rilasciarlo dalla sintasi-

I

wÉ

icazíoni delle tre subunítù B permettono, in sequenza, il legame dì ADP e Pi, la sintesi di ATP e íI

io di ATP.Le ínterazíoni con la subtmità 7 fanno sì che le 3 subtmità P non síano equivalenti:

subunità p è nella conformazione serrata T e lega ATP con avidita (conformazione vincolata" no

ío)subunità p è nella conformazione lassa L e lega ADP e Pi (no rilascio)

ra subunità p è nella cònformazione aperta O, e può esistere con un nucleotide legato in una struthrra

è simile a quelle delle forme T e L, ma può anche convertirsi performare una conformazione píit aperta

iare il nucleotide legato.

IlPo urJq Pst^t.

-- Delro S itro ]'

L+o

flDP'P

f+C

1 fì<

. t ' : _a-: ' -

L'interconversione di queste 3 forme è favorita dalla rotazione della subunita y:

!

120" rotation of 1(countercloclaruise) .

Supponiarno che la rotazione awenga di 120" in senso orario:- Ia subunità nella conformazione T passa alla O, liberando ATP- la subunità nella conformazione L passa alla T, permettendo la bansizione ADP+Pi legati fuATP- la subunità nella conforrnazione O passa alla L, intrappolando ADP e Pi

Questo meccanismo indica che si può sintetizzore ATP fovorenda Ia rotazione della subtmítà y nel uappropriato; analogamente, I'idrolisÌ dì ATP dovrebbe favorire la rotaziòne della subunítà y nel v

opposto.

-

ADP + P;

r STRUTTURASI]BUNTTA' CCiascuna catena polipeptidica forma una coppia di cr-eliche che si estendtma faccia aU'ahra della membrcma; vrr residuo di acido aspartico (Aspposto al centro della seconda elica.

Quando Asp 61 è in contatto con la parte idrofobica della membrana, ildeve essere nella forma di acido aspartico neutro, anziché nella forma di a:carico.

Le subunità c (10-1a) si dispongono a formàre un anello simmetrktransmembrana-

l-.-Aspartic acid

-+ I4l)1ú t{ O | 6vr4ÉGfi qî, ! iì,

Cvtosolic half-channe{

. STRUTTURASUBT]NTTA'AComprende due semicanali protonici che non si estendono da tmeall'altra della membrcma: perciò i protoni possono entrare nell'uno o nrsemicanale, senza però attraversare completamente la membrana.

Matrix half_channel La subunità a si trova addossata all'anello c, e ciascun semicanale interdirettamente con una subunità c.

- Supponiamo che i residui di Asp6l delle due subunità c che sono in contatto con un semicanale *

ceduto i loro protoni e siano, quindi, nella forma di aspartato carico .-) I'anello c non può

perché signifrcherebbe trasferire un residuo di aspaÉato carico nella parte idrofobicr

membrana.

- Un protone proveniente dallo spazio intermembrana entra nel semicanale citosolico per

Ia carica su un residuo di Asp6l in una subunità c.La probabitita che il protone passi attraverso il semicanale citosolico è elevat4 perché la concentrazione diquesto versante è 25 volte piir alta di quella sul versante della matrice; inoltre, il potenziale di me+0,14V(positivo su versante citoplasmatico) aumenta la concentrazione di protoni vicino alla bocca

citosolico.

Subunit a

I

I

- Una volta che la carica su un Asp è stata neufuali?zat4l'anello c puÈ ruotare in senso orario di unasubunità c- úasferendo tm resíduo dí Asp protonato fuori della membrana. ìn corríspondenza delsemicanale della manice -> può essere deprotonato, e il protone può passare nella matrice, riconducendoil sistema nello stato iniziale-

L'anello c è saldamenteIegato alla subunità y ede: perciò, mentre I'anello cruota, queste subtmità

ir vengono fone ruotareall'interno

í.ìó'uro,u,"l dell'esamero atfrt

La colonna esternaimpedkce all'esamero diruotsre-

ì

no subunità c nelloanello: 10-14, determina l1n" diprotoni che devono esseretrasportati per generare Jmolecola di ATP.

o f ' l ' r i . , '

Una rotazione completa di y determina la sintesi ed il rilascio di 3 ATP. Se le subunità c sono 10 ->ciascuna molecola di A.TP generata richiede il trasporto di l0/3:3É3 protoni (=3 protoni).

Sulla membrana mitocondriale interna sono presenti proteine di trasporto specifiche, le iATp-ADptranslocasi hl 14% delle proteine presente sulla membrana mitocondriale interna), che perrnettono il sezuenteraspono:

ADP"1oro1* ATP-'I i."+ ADPmarrice -F ATP";6".1

Norì può ruotarené írr st:nso or;rrícné irr serrso arttioia;io

HoHcs- a- Z-.-..----...----l- \

,'-r-D IFÌ lt-cv\ J-, ÈDPm

,€-

La ATP-ADP translocasi è un omodímero e contiene un sito di lesame per i nucleotidi che è rivoltoilternativamente verso il versante della matrice o verso quello citosolico della membrana. l, AT? e I'ADpsono legati con Ia stessa aflinità.

attivazione di Iff (dimero), atrivo a pH 6.5Inibisce ATP sintasi

, ,+ ,+''" líl*F La orattc

_l'rb? e-lvfu >-o 1-.rxnr\Q\t, N )t ? [:: .F J o1If, V4 r a 1 61, a

, i -

i . i. i ,

II /hxso dî ATP e iI flusso di ADP sono accoppiati secondo un meccanismo di antiporto.tl Cyf-sol ,, n+ _ _ ^ Af.\.o

l--\21I 1-r;\-l

lschemia o deficit 02: flattato JpH

lF1 inattivo ATP sintasi attiva

1Q7 /

Altri.trasportatorimitocondriali: , ,úî )Í\r, o ,,r 6r:{9bPP <anl lir

- il carrierdel fosfato -t opera di concerto con ta ATP-ADP translo:îlf:".1i:t:i-1;l;tT:T+9

;$ilil:1j_Til:";;ffi;#;:r,u,ori deterrnina ro scambio di ADp é pi del citosor con Ar'P- ffi

**i"" "L"osto

di ritorno nàlla matrice di 1t{*'

- il carrier del dicarbossilato -> permette di esportare malato, succinato e fumarato dai mitocondri

cambio diPi'

_ il carrier det tricarbossilato -+ perrnette di esportare marato dai mitocondri in cambio di citrato e ''

- il carrier del piruvato * qT:tT il nassasq$di piruvato dal citosol al mitocondrio in camh[

di òEr (o insieme ad É)

euesti trasportatori mitocondriali hanno un motivo strutturare comune -+ ripetizione per te volte di rm

modulo di 100 residui, ,i*"""o a"i quali contiene dlrg dgmini transmembrana.

. REGOLAZIONE della FOSFORILAIpIE OSSIDATWA

Lafosforilazron" orrídàt*orichiede'- t*;;f *rt,tm'altrafonte

di eletîoni ad alto

tr fattore più importante ne'a determinazione di velocità di fosforilazione ossidativa è

concentrazione di ÀDP: ta vetocità 0t""F"4]f:::i:"{::**;'H;":#i;;:T"J:;,"::il":#,;:#:Itr::;ri;y" ;;f,;:?iif#"""',"iíí7"iíí" lí,*r" í"*do ,ADp aggiunto è staro cornertitu

ATP-

La concentrazione di ADp aumenta quando viene consumato ATp, e quindi la fosforilazione ossidatir

accoppiata att,utitizza"i.r]ne JiaTp, gù elettroni non fluiscono nu'or sarvo che nonvenga sintetizzato I'A

necessano.

Gri inibitori specifici dere *asporto degli elettroni sono stati morto utirt netl'individuare la

ltt'i*lrit-ài tt"*oninella catenarespiratoria" ;

---> Cyt b --+ CYt c, ---) CYt c ---+ Cyt (a + a3) -) Oz

Cyt (a + a3) --) Oz

(x) CN, CO, azide

Cyt (a+ a3) Oz

a ---) CYtb --' Cyt "t

'-'+ CYt c -'

(x) rotenoneNADH -+ a

NADH --+

NADH -'

(x) antimicina A

a ---+ òvtt

-ilROTENONEeI,AMITALbloccanoiltrasferimentodiaalivellodelcomplessol_ TANTIMT.TNA orì** * trasfeirnTtJ;":Ji""*" der citocromo bn ner compresso Tfr

_ il crANuRo (cN-), l,AzrDE (Ni) e 'rvróNosiroo

Dr cicofuto""*o il rasferinento di e- a

^"'ii,))rJ,)o*a catena di trasporto degti e- inibisce T"!1::Ysi di ATP' poichè non può ess*t

generato tm gradiente Protontco'

Anchel,ATP-sintasipuòeSS:Ie" in iPi tadacomp-ost icomel,ol igomicina( in ib iscedicicloesilca,roaiiml#JóC;;t'

r. h;flo

- lftîVo 61 Pt':G,)

/ -;, *,n A [;ìif r"if'

| ( '=)tf,l i (p r.^ir$r,itf€ mq Ur1rgurttt &\,úlfp

blocca Fr.

,4Tf s.nrns, fvú t^'itdltq ?ù$1. qL olrxt{1lto

@' 6. Sr ,lad alo Dl | 9f^)9LE Ylr t "t C$'tr

(r' '0,re[t)

U, l>r(nt I o F' f tn l tù i rouf \ . \

P,o-rXrry,1ti u, Ù -'l '( 5-nnw

Fo)

disaccoppiamento della fosforilazione ossidativa è un merzo per generare calore al fine di marrtenere

temperatura corporca negli anìmali ibernati, in alcuni animali neonati (uomo) e nei mammiferi adattati al

ieddoì il tessuto .aipo"o t*oo è ricco di mitocondri" ta cui membrana mitocondriale internr è ricca di

*na proteina disaccoppiante (termogenina), che forma una via di flusso dei protoni dallo spazio

brana alla matri"*r's.oza che passino attraverso la Fs delltATP-sintasi, senza quindi

di energia- L'energia viene, invece, rilasciata sottoforrra di calore.

'ATP-ADP translocasi viene inibita da concentrazioni molto basse di:

rtrattiloside (glucoside vegetale) che si lega al sito di legame per il nucleotide quando è rivolto verso îl

ecido bongcrechico (antibiotico ottenuto da muffa) che sf lega aI sito di legame per íl nucleotíde quondo è

ivolto verso Ia matrice mitocondrialeLa fosforitazione ossidativa si arresta subito dopo che è stato aggiunto I'uno o I'altro inibitore, il cheildica

che I'ATP-ADP translocasi è eisenziale- \l

rccoppiamento senza produzione di calore:

- dinitrofenolo ---' FI* matrice, catena ok, no sintesi (AUO

- valinomicina --+ libera K' nella matrice

niisa DI ATp DALL'oSSIDAZIONE COMPLETA DEL GLUCoSo

- Gr-rcol-i s\ (ctios'cf

fosfotitaacce clej ql-uce-no _ -I- ATP

FosÈrtto.n,cre o\eJ :FG P - -l ATP

-fu-$spcrto.":\cre oLi 2coo\ecole- cil lla-Èren -F 2 ATP,I

' rcte- cti FÉP.DegrsÈrìr\qarcne du 2ccc*gct*-d'-l-' + 2Fri*P "'i

2 NSDF\ *li.ì"-*Frltl+L GLI€fc./i, 3f D00R. (cù-va^ g I'u;t"o)

$0$ln$6d t{0t*lT 0g,q-(rzr'ap ilrrusJ,\) ^ ,..;

/ -+ 6 l3.i-Pslx2 \ lmttoc:\ . / ;

-+ 5ATP

-{- 3

g*ry**{", .^"oNE oss r b#ilffi'g'flHffi\Tt1 il-o?rocU-r:r,or-E ùlJ 2NAUI\ x 2,5ATP

Ctc,uc olr Í<RÉBS (c*lcandÙ r"L

6 rro\eCcle ci.i t]5È{ )< osido,xcn€I dj tfnd€cde cf-,i:o;t-"-i-, :-, d-Ks e'2ctrr oxrk'$o x P'S0TP -+ L= OTF

2 fAnHr X 4,6PTP ciuu'osda?r'one c! 2Suc-c-' nolc>

-+ 3ÈTP

-2 UoL ci.r G-rP dc- 2 succ-rnil -CcA.^^ ' " . ' '^

-+ zH t î -

Re-:* N€rt A r-catit- r^r-,c\gcctc-

' oL Ce HDCc3o ATP'

.5

fiTP

r09

)L

.6 METABOLISMO LIPIDICO

RISER]TEDILIPIDI (neutr}

tI

IFOSF

IIIIIIIIv,

GLICEROFOSFOLIPIDI

/ afldo grasso

dicerolol acido grasso- \Po. - alcole

LIPIDI DIMEMBRANA(polarD

GIJCOLIPIDI

cerebrost<f, e gangliosidi

III

III

SFN.TGOI.PIDI

I sfogosina;|

---''t l-- acido grasso

\ l- noadofuo saccarideV (**u[o Ode/c erebro side)

OLTPIDI (mol arfiPatiche)

\

\\\\\\l r

-'l'/r

SFn{GOIIPIDI

1 sfingosioa )

I Y---I f-anoo grasso

\ FPOo- col i "a\ /

TRIGICERIDI(triacileliceroD

7 acido grasso

drceroloé acido grasso- \ arido grasso

GIJCEROLO TRIGLiCERIDE

ol t

cH;o-c-R1înt

on

CHOH

t*ron

ol l

GLiCEROLO -3P

cHzoHIffIOEIt^

J.

CH2OPO4

cH.-o -c-R2| .t-

loI r tcHto -s-R3

legame fosforico che,fornisce tro núnimo di enerpia per

formare legam "* "ro"

*olecole 0"g- . basso potenziale)

testa polare cún gr' OH per legarsi a questo fosfato

110

GLICEROFOSFOLIPIDE.

ol l

cH_--o-c-Rll 'lol t l

{sm*nra geaerale)

ac. grasso sahrro

CH -O-C-R2 ac. grasso insaturo

ot l

cH.,-o- P - O-X' l

o-

AC. FOSFATIDICO

ol t

CHz-o-c-RloI

CH _O _C_Rz

cHro-

farma nolecole ùi daalgluercloe fosfainoslblo che agisconocome secondi messaggan

6Giù stucca l,acrlefipose tì--___,--l

,//{\o

\ u Lasciando lisofosfolinidicH^_.Éc_Rll " :

!{T=@ staccalhalenR2 -c--O-CH, posiz2

I

lol t lcH_-o- P - O-Y

i-q:f"W"9

precurs ore fosfolipidi

stacca la tasta polare lasciandottfosfafrdato

ol l

P-OHI

O-

J

X = Este Folari

ETANOT.AMMINA

COLINA

SERJN"à

INOSITOLO

FOSFATTDILINOSITOLO

GLICEROLO

qÈ"*, *r;rinrq{-ù*"r-cn-tfc*t,),

@""rpH-r$H,coo -

L*_lI,*\oH-3L'{oH

fosfonlamiu4 ein5

111

SFINGOSiNA

QH.- CH- qH -CH = cH-(cH2ì; cH 3tÀ I Il+ l IOH i'lH OH

3

SFINGOSINA. + AC' GRASSO = CERA'MIDE

!Hr- ÎH-ÎH-cH = cn-(cllzh *n,

t t toH i'IH OH

Ib=oIR

sFrNGosIN" . *J:,Xffi: PATMITIC. + FosFocoLINA

CH.Il+

CH:-N-r lI

9H+I 'CH^.l tIoI

O= P-

CH^

o-

tcHr- în-Î*-cH

= cH-(cHzìtcHul lNH OH

I(fHz)r+tCH,

= contiene ana lunga catena ídrocarburica ed tm gruppo carbossilato termtnale.

4 ruoli fisiolosici principali: I1) sono precursori per la biosintesi di fosfolipidi e glicolipidi (molecole artfpaticfte importanti x le

membrone)?) molte proteine sono indirizate dal legame covalente di acidi grassi, che le indirizzano verso

posizioni della membrana (a.9.+ proteine: lipoproteine)3) costituiscono una riserva di energia, e vengono accumulati sottoforma di trigticeridi

(triacilgliceroli), esterí neutri di acidi grassí con glicerolo4) derivati di acidi grassi fungono da ormoni e messaggeri intracellulari

sono riserve molto concentrate di energia metabolica, essendo ridottl e anidri: /aenergetíca derivsnte dall'ossidazíone campleta degli acidi grassi è pwí a circa g lccaUg, a differenza di4kcaVgper i carboidrati e le proteine. Questa grande differenza di resa energetica si basa sul fatto che

acidi grassi sono molto più ridotti e che, essendo apolari, vengono accumulati in forma quasi anidrale proteine ed i carboidrati, molto più polari, sono molto più idratati.

riserve di glicogeno e di glucosioforniscono energa suficiente per sostenere lefimzíoni biologíche percirca 24 ore, mentre le riseme di trigliceridî permeltono Ia soprawíveraa per parecchie settimane.

sito di accumu -> le goocioline dii si riuniscono a formare un grande globulo che occupa la maggior parte del volume della cellula.

rte dei lipidi viene ingerita sottoforma di trigliceridi. ma devono essere degradati adi grassi per I'assorbimento- I lipìdi non sono facilnente solubizzabili (molecole ídrofobe!), tuttavia

essere solubilizzati per poter essere degradati-

1) I trigliceridi giunti nel lume intestinale sono incorporati in micelle formate con I'ausilio dei salibiliari, molecole anfipatiche sintetizzate nel fegato a partire da colesterolo e secrete dalla cistifellea

@2) L'incorporazione dei tipidi in micelle orienta i legami estere dei trigliceiidi verso I'esterno della

micella" rendendoli suscettibili all'ozione digestiva delle linasi pancreatiche, da cui originanodiacilgiceroli e monoacilgliceroli

3) Questi prodotti di digestione vengono assorbiti dalle cellule dell'epitelio intestinale: all'interno diesse vengono risintetizati i trigliceridi

4) I trigliceridi vengono assemblati con colesterolo e apolipoproteine a formare chilomicroni(Iipoproteíne dí trasp orto)I chilomicroni vengono rilasciati nel sisJema linfatico e poi nel sangue

Queste particelle si legano a lipoproteine lipasi legate alla membrana, principal-mente nei tessuti

adiposo e muscolare: questi enzimi scindono i trigliceridi ancora una volta in acidi grassi liberi

e monoacilgliceroliQuesti prodotti di degradazione vengono trasportati all'interno delle cellule del tessuto

Nel tessuto adiposo vengono riassemblati in trigliceridi ed immagazzinati

Nel tessuto muscolare vengono ossidati per fornire elergia

' SALI O ACIDI BII.IARIolvono il problema della solubilizzszione dei lipidi -+ l'organizzazione in micelle permette il passaggio

grandi gtóUuti idrofobici a globuli di dimensioni minori con ìrn numero maggiore di regioni idrofiliche

ili da lipasi.

5)6)

7)8)

acaccessibili all' azione enzimatica molecole idrofobiche (:emulsione)

hvoriscono l'assorbimento dei prodotti di digestione delle lipasi pancreatiche: assorbono i prodotti e li

icolano alla membrana cellulare intestinale dove vengono assorbiti.

voriscono I'assorbimento delle vitamine liposolubili (A, D, E, K)

. LIPASI PAFICREATICA enzima idrofilico

- Lavora in presenza di coLlpAlfl (attivata da micelle lipidiche) -+ favoriscono il leeame enzima-lipide e

rendono accèssibile il sito catalitico della lipasi '

Il sito catalitico non è normalmente accessíbile perché è coperto da unloop -+ diventa accessibile solo in

fr"."*u di micelle lipidiche, in seguito allo spostarnento {91loop (:cambio conformazionale)'

si crea anche uo" ."gioo. ía.ofói"a di 10 aa in cui alloggia il complesso ES (triade catalitica * buco

dell'ossanione).

- Presenta due regioni -+ N-terminale -+ contiene il sito catalitico

-+ C-terminale -+ lega la coliPasi

- rdroliza (idrolasi, +H2o) i legami esteri in posizione I e/o 3 -> prodotti: l"Z-diacilglicerolo e 2-acil

glicerolo, in-grado it om*"rt*à to membrana plasmatica della cellula intestínale'

. CELLI]LA INTESTINALEAll,interno delle cellule intestinali si trovano 1,2-diacilgliceroli, 2-acil gliceroli (acidi grassi), prodotti di

digestione di fosfolipidi e sfingolipidi, colesterolo'

Iilrobtema della solubilità degli acidi grassi nella cellula intestinale è risolto datla r-FABP -+ proteina che

lega gti acidi grassi liberi déntro la cellula intestinale; si riformano in lipidi complessi che vengono

org"ioruttin lipoproteine (chilomocroni)'

. CHILOMICROFI-I: LIPOFROTEINE con lipidi della dieta (A BASSA DENS[A')

- si fonnano nelle cellule intestinali

- passano nella linfa intestinale e da qui nel sisle{ra ::t*]":3tio

oi looqnn qll'endntelio dei caoillari. dove Apoìfl attiva la lipol- ,i l"g*o all'endotelio dei capillari, éove,Lpo*[attiva laìipoproteina lipasi

- si liberano acidi grassi, monoacligliceroli e attri-prodotti q ga-iate digestione che entrano nei miociti per- ri l"e*o all'endotelio dei capillari, dove Apo

".r"r" ossidati o

""gti adipociti p"tèts"t" conservati come trigliceridi

ieste poiari dei PL allesterno

coúe apolari alf intemo

colesterolo

3

apolipoproteine(c ostituenti proteici dellelipoproteine)

trigirceridr + esteri colest.-

F UN'ZI O NI D EI C HILO MIC RONI :-@^ti al tessuto muscolare e adiposo

- trasporto di colesterolo alfegato

.maggioreèlaquant i tàdi tr iaci lgl icerol i ,minoreèladensitàdel lal ipoproteina_+amanoamanoche

si liberano acidí grassi e monoacilglíceroli'rimane colesterolo -+ la densità della lipoproteina aumenta:

chilomicroni residui -+ portano il colesterolo della dieta al feeato

114

.iF ì:

. VLDL : YERY LOW DENSIIf'I LPOPROIIINSformano nell'enatocita i

lrasportano agli altri tessuti trigliceridi e colesterolo endogeno

b mano a mano che li cedono si trasformano in IDL e LDL -+-tornano al fegato e vengono internalizzate

endocitosi mediata da recettori

ùC.pff 4 vnPbY,66

colesterolo in esteri del colesterolo mediante LQAT (lecitipa colesterolo acil uansferasi)

ànr*-fr effi'#ffi #*r3pl$ffi :*;;'"hffi".,"""ìiÍffi #l$Li legano adi colesterolo tornano in circolo

per lo studio delle lipoproteine si consiglia la parte di biochimica clinica!

úrafi gr,

ciclo tli Krebs

reazione di attivazione dell'acido gr:tsso si wolge sulla membrana mitocondriale esterna (citosol) ad

1)

2)l l

dell,acil CoA sintetasi: l'acido Bnasso vrene legato at coenzrpa a' pt

ola risulta, cosi, attivata e porta un legame ad alto potenziale (tioestere).

Acido grasso + CoA -> acil CoA

nueJpPid2Pd*rP

CII3 - (CHz)" - COO- + HS-CoA CHs-(CH2)"-COSCoAacil CoA sintetasi

HS-CoA\-

ppi .s r R-q| +AMP

l ,^ ' s-coA

H H2O+2Pi

AG<0 reaz.esoergonica

e completa:- + c;A + ATP + Hzo --+ Rco-scoA + AMP + 2Pi

,ATp favorisce la formarione di un legame tioestere tra il C carbossilico dell'acido grasso ed il gruppo

rlfrdrile det CoA -) questa reazione di attivazione aYele \2.'"F!":^^-L^--;ri^^ À rocarn rr p rtell, AMpì

iif;;#iltlJ".; racido grasso r9r-Jo acil adenilato (iÎ gr.cartossilico è legato al P dell'AMP)

2) il gr.sutfrdril" a"ièoa attacL I'ac'J."9:tjt* \::::ytr:,**Lffi,,-, tnnna) ad ooera di,Í'rrÎ"ff;lr"ì\'I)"ri;;rribire dau'idrotiti a"l p*"t"tpto (ppt, m"r"to netta prima tappa) ad opera di

una pirofosfatasi-

115

Tre tipi di reazioni aventi AT? come substrato: (+ sintasi)

'transferasi

oool t t t i l

- o-F- o -p -o-p- o Fd"-""i1""1J1 aTt\/ t \

, / / \fosfotra*sferasl oirafosfotransferasi adehfti I

oll r__n-i-o-@-;ql -o-

ol l

R -P -O-I

t ì -

OOl l t t

R-P-O-p-O-t lo- Ò-

t At: tPccirA

-ffi&ffiHffi.tfre&6ilt r$ÈBtSÚen$b iè.[}oeis.l i rr,T.N&grl Nl,

I neuroni non utilizzano acidi grassi per produrre energia perché né le lipoproteine, né I'aibumina (proteineche mediano il trasporto degli a.g.) possono athaversare la barriera emato-encefalica.

6uCaRDJ-O

del glicerolo rimasto dalla liberazione degli acidi grassi (raccolto nel fegato):

GLICEROLO

GLICEROLO-3P

I l

.t:

alIIB

€-cal-!J

t-]J

DHAFtt Th/rÌ

I

Ga3Pi

it

PIRUVATO

,/ \/ \

\1 \B$e$nùsDu8f$$ì5i.'9i,"u2

gluconeogenesi

li acidi grassi attivati devono essere trasportati all'interno della matrice mitocondriale, dove subiranno

nrocesso di ossidazione: se I'acido grasso attivato è costituito da una catena carboniosa con noC>12 si ha

necessità di trasferimento mediato da trasportatori -> I'acil{oA viene trasferito solo nella sua porzione di

ido grasso -+ il CoA resta nel citosol e I'acile viene trasferito dalla CARNTIINA-

NAD+ :* | eUu*Io-3p deH

NADH +H+ <==--'+ (crt)

5'Pnztgl\N ÎEP.. IIEHKNNfr

'\gn6tt flrlft

lllLoNiL-G,Éì

ryie legate al malfinaionamento del trasporto -+ impossibilita di utilizzare gli acidi gras'si, per cui

utilizzato solo il glucosio come fonte di energia -+ ipoglicemia, sonnolenza" problemi muscolari,"'

;i

A,v

erlrtut- í',s \ , , . - )"(,rfìl.*.(*,kií1.*o

- ,Pctl;(crr);c'

U.H13

+l

H^ N-CH.-CH-CH; COO31 " lr l

cH= @ tegalacido glasso

N---

b-Qq\.i"*_,*n

ci.

aìÈ=€:.

.a

=a4s

-lrl-

r t7

CARNTTINA.

)

-

una volta che l,acil-coA saturo è entrato nel mitocondrio viene degradato da una sequeDza ricorrente di

4 reazioni (: lciclo):

^;'jffo t 1) osiiidazione FAD dipendente

('2) idratazione

TFP \ 3) ossidazione NAD diPendente( q tiolisi con intervento del CoA

tl Al

crr3 -(G,ò,- fe - Íff" - .",,.

ln conseguenza di 1 ciclo di reazioni la catena di acido grasso perde 2 atomi di carbonio e vengono

generati FADH2, NADH a acetil-CoA'

paiché r,ossidazione awiene sur carbonti'p, questa serie di reazioni prende il name di P-

ì-F -

a-l-{

\O-C 13= Cs

ossidazione.

*Iìo*..on=o,= t*

' E\Ò clsp. FA'DH2

acrl-{-'o-À.(J

acil-CoA deff(d.opgio teg. oor',, H i.l\cans)

- g-SCoA frans- -\,- eùorl-Co'\

l l

o

enoiJ-CaA idratasi

rì\I rDaR_s?\on€

ÙSE\DAE\Cf\€

I\èO .lrp NAD+

NADH +

R-cH;_cHr-CH;c-SCoA

HI

R-_CH^-Q-(t l

H

.--\3)

*idrossiacil-CoA

IH.o-- l

" \

il-ìI{

I_CH2 ?_H

Ir:-r:.j._..:Eìijl*':-,:-:"1H+I

CH-.- C -SCoA L-p-idlo's'siacil-f-'o-A'r l l

tl

.| -,o.r*

.onCOA

Per I'ossidazioneotLamerico (cr4p4),

--* tiolasi.

R-CH;C-t l l

.U

CoA-SH

R-CH;C-SCoA +

ol l

. \ ,

.rcrl-C-'o-\

con C o-2

entra in un aitro ciclo

di ossidazisne

CH-.- C-SCoAt l l

p'-chetoacrl-C'o-r

1Aci]-CoA acetiltransferasiCogac-.- osc1eoG'U.c' cb- GA

sq Ce)

r-r{ - r:-SCoAvr. t

' l ll-ì

acenl-L'o-\

va al ciclo di Krebs

desli acidi grassi con C>12' gli ultimi-' o à

teina hifunzionale: ocompless(IFPf Pro

vîRtFdilCrl0$rìL'PRoì-Él^l

3 enzimi sono organiTzrti n un complesso

--+ idratasi + deidrogensi NAD dipendente' B

118

:-il- I

:o fî-;ilFÀ)l ,--)vL*+-J/.flavoproteina ditrasferimento di ETF-Q ossidoreduttasi

(Fe-S) aee-

FADH2 catena respra{oria

riducendoiossidando FADI FAD viene trasferito al coenzima Q attraverso due enzimi che trasferiscono e-,intermedi

x degradazi one del palmitoil-CoA (C6-acil CoA) richiede 7 cicli di reazione -+ nel 7" ciclo il Ca-chetoacil-

loA viene tiolizzato a 2 molecole di acetil-CoA. Quindi la stechiometria dell'ossidazione del palmitoil-

oA è:palmitoil-CoA + 7 FAD + 7 s,;O+ 7 NAD* + 7 CoA -> 8 acetil-CoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 ff

"ossidazione completa dell'acido palmitico determina la produzione di:

NADHFADH,acetil-CoA x

.{TP spesi per I'attivazione del palrnitato

X

X

2,5 ATP1,5 ATP1O ATP

-+-)-->--à

+ 17,5 ATP+ IO,5 ATP+ 80 ATP-2ATP

ENERGETICA 106 ATP

. REGOLAZIONE della p-OSSIDAZIOFIE DEGLI ACIDI GRASSI

. DISPONIBILMA' DEL SUBSTRATO

il substrato deriva dagh acidi grassi derivanti dalla dieta che sono stati immagaz:zinati sottoforma di

dgliceridi all'interno degli adipociti. r!---: :- r^--^ ^#.La mobilitazione degli lcidi lrassi dagli adipociti è permessa daile lipoproteine lipasi in forma attiva,

cioè fosforilate datla=PKA, cAMP dipendente, sotto controllo ormonale'

IA

tr-a carnitina acil transferasi I è inibita d la formazione di malonil-CoA precede la sintesi

g"ìffitffidlío.monali per I'accumulo di energia-t -_:^-^\

'lb""i" d"[[." ri"tesi inibisce con il suo primo prodotto ladegraflazione)'

- REGOLAZIONE SINTESI/DEGR.{DAZIONE -+ effettuata su acetil coA carbossilasi

119)

r.'o-*"a*n"":t'"ttilEg:ryir**ff Tlju;*tif; -F*f fl;fi ;G#f *Ìf#H;?"*,Jif 5#0"per:1$o-tl"lle

taPPe

ladegradazione di -+ ACIDI GRASSI INSATIJRI

+ IcDr cRAssi sAîrlRr coN no c DTSPARJ(

I

Cr5 r)1.9191ù

Tniì!i Pilf'i

1lil

IL

doppio legarne in cis

(1'ànoii-idratasi riconosce solo

legami in transl)c l' " t

1L

Convertg il doppio legame cis B-y in

trans LP (da disPari a Pari)

Stadio in cui arriva la p-ox degli a'g'

saturi doPo la reazione FAD

dipendente. ;

Rispetto alla p-ox degli a'g' satun

*uo"o il guadagno di un FADHz

(resa minore di 1,5 ATP)

H r-r

-4 s ''íl*oH

f r"*; (3o*r - - ^- l ' \ î Akr O,Ce.nl- \.-of\

'OSSIDAZIONEDEGLIACIDIGRASSIINSATIIRI

ACIDO OLEICO '-4 a-E monoinsaùro Ae (doppio legame tra Cq e Cro) a 18C

|-aac+it GR (a ";.r,

dios='<Ja3dc*ò)

"li" ,i '3 I' ì l ' ì r ì " ,1

, , i^ . , , r , ,_i i . i t t t .

t i * j f ! ; . r r - r" ;t t1!" .P,

Yl- t '

enoil-CoAisomerasi

120

-È=-Ert

-l

r OSSIDAZIONE DEGLI ACIDI G,RASSI CON C DISPARI

Dall'ultimo ciclo della p-ossidazione di un acido grasso con numero dispari di C nqnì

molecole di acetil-CoA" ma I acetil-CoA + L propionil-CoA(il propionil-CoA deriva anche dalla degradazione degli aa)

originano 2

n

IH_C_H

II

I,c*/ \ \

CoA-S -O

proproui}.Co-\

propianil-%Acarbossìlasl,(núetast)

+biotina

HI

H_C_Ho: l

tn -ò-rrt - i '^

--..'è

eptmemsi

Crft-Sl\

D-lre tiLrndonil- C o-A.

NH

t \ lH_C_H \ C _C_H

\ I -coA-s' I,c -Î-H

nen!-naloni!-ha H -?-HC0,4.-S

f, mtast + BtZ I./-\ .^

o- 'o o ' 'o

L-meol-rndonrf.CoA

(rrolecola r^dficata)

$nctnnl-Co-{-

(molecola linoare)

Coenzima Bo -> struttufa simile allaporfrina con al centra un atomo di cobalto; prese-17a diun'adenina

kg"t" ,d ""

riboso (la sintesi di Brz awiene dall'ATP con liberazione di 3Pi). Vitamina Bp :

cotralammina.

Benché la maggior parte dell'ossidazione degli acidi grassi abbia luogo nei mitocondri, una paÉe

dell'ossidq'ione avsiene all'interno dei perossisomi -> quesLa ossidazione interessa soprathÍto gli acidi

srassi a catena molto lunga (accorciare le catene) + poiché ha un basso ricavò enerqetico (i sola molecola

ti u""tit-coal"liii'È"e"a ii arriva a catene con I C (ottanil-CoA), queste vengono trasportate al

mitocondrio, dove viene completata l' ossidazione.trasferisce elettroni

Nei perossisomi le reazioni sono molto simili a quelle mitocondriali, ma il FADHz

all'O2, con conseguente formazione di H2Oz (per questo

scinde il perossido di H in acqrn e ossigeno-

produce solo acetil-CoA: né FAD}I2, né NADH vanno alla catena respiratoria! (poco conveniente)

- Rimozione di I atomo di C dalla parte di COO

- Prodotto finale -+ ProPionil-CoA

llMalattia di Refsum: manca fitanoil-CoA idrossilasi -+ accurnulo di acido fitanico n:el sangue' con

ll"""r"su"nte cecità, sordità e grwi problemi neurologici.

ftt tlir{bF,

finrvn;: ;* !g|?*<;i;teL 4 d;5il,lì; . + 0úXCoH:7te€B

di i che

a-T_E

t22

':.-'.l- t

10-l

alla liberazione di acidi grassi di-carbossilici; questo tipo di ossidazione awiene prima dell'attivazione

acido grasso.

cHl(cH2)- *<:

NADPII 02

+NADP

g;Íi&ff úollfunzione mista

tiÍ---:-==:-- I**----=ìl<=:-'5)l

IY

-oHo-crr,-(cttr);c(o-

o\ ^?o\:ú -(cH"). c.- o. / -

\ - t ' '4 \o-

atliPato

;C"tttà dt OAA (derivato dapiruvato):il-":dú-."t dtAgiuno manca pinrvato ed è elevata ladd

III

-\r-'ETIL-i-'o-\

acidi

/

V

tit"ru"io"" di *iai grassi dai trigliceridi degli

adipociti, con conseguente sintesi di acetii-CoA'

p"ìittg manca ossalacetato, questo si accumulerebbe e

sequestrerebbe CoA dal ciclo di Krebs -+

neil'epatocita I'acetil-CoA ig ccrello viene inviato

alla sintesi dei CORPI CHETOMCI'

t23

NAD+ ':-=--.---:..1--*---)l alcol deff

NADH <--"--"F I

. rO\c -rcri-)-clHr/

' r ' I0 \o -

NAD+ rc= |-ll aldeide deH

,J#-- 1 l

NADH 4.*"-ts |'f

"t> -(cHz)-c(o

UI

i p-ossidazione

I{- \

fì- ,/O"ùc -(cH-)-c.' o;

t "^?/2 - \o-

snccitrato

RlCtl€ lL &&\flt"Lo @^tt uliA cdPi ctl[rb''li c |14ft sot-o gaw LUNci+t ol rjtt';tÀl I

E> pp-e ,=qt' S 1'6 $tv co| u € fì c ' i lì ilr {il

- prodotti solo nei mitocondri.dellrepatocira. e utilirzabili solo dai tessuti periferici (sptt cuore e muscolo

scheletrico) ì

.Possonoessereconsiderati|aformasolubiledegliacidigrassi

Il glucoso è l'alimento preferito delle cellule nervose' dal momento che non sono neÍlmeno attrezzate per il

metabolismo dei corPi chetonici'

CORPI CHETONICI

cHl c.:cH,

o Accumulo di acetil-CoA (diabete mellito) ---+

chetosi.

- assenzrÌ di insulina --+ lipolisi non inibita

- mancata inibizione carnitina-4cil-transferasi--+ assenza di malonil-CoA

- mancanzÍI di adeguata concentrazione di

OAA, perché impeganto nella gluconeogenesi

fff corPi chetonici ]]PH

decarbossilasi

CH_ C_CH, l l

r'ì

a \^-úLJ_\{_'ETO _\(IET-\T{i

deHsù&ùè?ilr4 D diP

D- B-IDROSSIBUTIRR*q'T O

ONE_\f_'ET

+III

OHr .o| ^ / i

CH; t l-CH- ur.- - -3 |

,

H

CONCENTRAZIONEEMATICA

CONCENTRAZTONEURINARIACOKPI CHETONICI

<125 mgl?4h

J.. nvv rrr ' it di insulina)

@endenteconaccuml

Dr coRPIemTOllIl cuore e del muscolo scheletrico)

- CHETOSI- CHETOACIDOSI

-+ condizio ne fisiologicache si instaura con ll dígimo prolungato -- - ^

+ chetosi molto er;ve ohe abbassa il pH det sangue'sotto a pH 7'2 e consuma t

sistemi tamPone fticarbonato)'Èunacondiz ionepatologicacaus.a-ta-daldiabete-mpl l i to, 'eaccompagnatadadisidr at azior, "

ip "ítítr ".Ì".

} ltffi impedisce i1 riassorbimento

dell,HzO -+ diuresi osmotica (l'H2O non rientra nei tubuli e aumenta la

disidratazione)

f produzione corpi chetonici 1?l f$jt9 .

1 consumo da parte dei,fÉrw*periferici

t24

t-ì

"/yCH_C'?\- -S-CoA

//CH-C'

?\- -S-Co.\

I ncetil-{-'o-.\

Írceto-îcehl-{-'0-l

aceto acehfo

n$'rrfi.c:Iir sil?#ÉfiTo

fioJasiCoA-SH 4:::-*--

ol l

-oCH-T_CH_ C73 2

-s-coAtlo r acetil-CoA i.----- -==---- |

, v -*FJl

nuc-ca.,4 si#fasiirr-o-H

\"."_:# ---.---

|

nOHrr

\-"nt f--.t" {/ p-iiho'ssr-p-rnehl-gnrtrrrl-{-'o-{' * :

O/ " l_ __ - -S-CoA

R**y - CH, iHI\IG-{-'o'\i

acebt-coA -*=='l *or"4 liasi

+

t0É6u,20 ir&Gqh€ r'D€5ùrc

r

. ìO"',\ ll

-C-cn- C-CH^/23-o '

CO""2\ ,/ \ deidrogenasi

__,...-rr- /.-\\

decarbossilasi d NADH +Hr ì\\.r OHù_t T -aCH- c-cH- NAD+ cH; !--cH; c<'''

- - -3 i l 3 - I - LJ

oHI RCÉÍD}J€IIv

tLl|4lNA'r0 coNLq rì.Ls#lrina tCIMÉ

-{ccumulo di corpi chetonici -+ abbassamento del pII sotto 7 -2- ,acetone, essendo volatile, può essere emesso dalla respirazione (--+ la chetosi può essere individuata dall'alito)'

t25

,ttt oneogenesi)

\ ' &P'idrossrbnnrrîto

\ r I ' r hVot'nwo o^'l l fil..l I

sugsinil-CoA rî-T.-hl F-rhutoacil-CoA

succinato #l ' t ransferasiI

t

t ^., ^tO 's€'1s-lggril-(-'o-\CH-C-CH; C-'3 ' -s-coA

î reto îcehto

coA-sH --{ |' notusi

l t

,FCH; C-' +

' -s-coA

2 acerrl-{-'o-\

(inviato al ciclo di Krebs a fini energetici)

O/'/CH: C- '

' -s-coA

' BIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSI

La sintesi degli acidi grassi non è semplicemente I'inverso della

nuova serie di reazioni'

via degradativq

Gli enzimi della degradazíonenon sono assoclau

\ - - r r\ tu (* ,* , - 5 S ! î r ) ' J t t r r i

tL Ne &È+r, Vl i i lÈ Ù5-aìO^ G I ' i

Ia. j i ú l : ' ' t i t "" 'ì r i , . .

- ; . i

ma è costituita da una

SINTESI ACIDI GRASSI*i nnffOCONDRI

nel CTTOSOL

GIi intermedi sono leeat! c9'1(ntemente ai gruppt

sulfidrili del CoAffi ,, :1'.'IH "^T::::i gruPP i

",1,;,;;r,'rrrrrngjf nriTi::^.:*TANTEa u, 4.e6 ^ --

r - - i^- - r^fél f

l

ACILI (ALf , acyl uitrrrer Prvrv."''

Gli enzimi della sintesi sono uriti in una singola

ì ** o "i* eptidic a (co" " T-*3113i'ITl'Jj]'::t|u""5;i;Ài a"* AcrD o cRAsso--r sINTAsr

%antiilNry."'ir'.qlVengono ulili-zati co

t26

Ad ogni ciclo ossidativo la catena viene adcorciatadi 2c

Al terrrine si ha I'ossidazione completa dell'acidograsso.

L'allungamento della catena si ferma alla

ione di nalmitsto (C16), acido grasso saturo-Un ulteriore allungamento e la formazione di doppi

legami sono effettuati da alti sistemi enzimatici

\d ogn ciclo diallungamento vengono addizionati

JC, donati da malonil-CoA (3C), che a sua voltaderiva da acetil-CoA

L'acetil-CoA compare come tale solo nella parte iniziale -> poi viene sostituito da malonil-CoA-

La maggiore attività biosintetica si riscontra a livello dell'epatocita e della ghiandola mammaria in

allattamento.

'acetil-CoA si\ -+ ottenere acetil-CoA nel citosolfoffi di per sé permeabíle alla membrana mitocondríale interna:

tras

Oxaloaceiite

NAX'

p!"ruratertruxl,l:rst:

citosol I'acetile adic i

C5ztosol

,,:;":P'i' Co.'l

Vlatrix

Citrate-transporter

lnnermembran-e

Outermembrane

i:;l'i.É+j': t_.:'.,4t--.

;..ÉJi.ir:b--irlcriiii+

#$:+irr:.Si.*;lÌ-1;.e:i€JP]'ruY.nte

, ìq. . ._: :pyruviì[e -?AceWl.CòA

rlelrl.-tltogerrrr-se,,lr :

,:Faèiy,acid',synthesis

g

Amihb''àiids

+H"

mslateclehldro-i;enLie

AI,P = Pi

ffiÈ

tt:hyrlrugenase

i l ir l icenz)'rtle

ltyrutate

,,.'|.,

+H-iHalate- -;

tr-kefoglutanrtr: i.:Pyruvrtc Lrattspotter

127

2o PROBLEMA -> ottenere NADPH * ff

( l

\ goo-: l

CHOHICHl2Icoo-

InírIì.rfo

.L NADPHNADF'. +H+

\. , -

ensimo malico

cnoI

I.J _ L-I

ICH,

CO,

pllil\,ll[O

acetil-CoA carbossilasibiotina

507o ottenuto dalla reazionedell' enzima malico citosolico

507o ottenuto dalciclo dei pentoso-fosfati

3" PROBLEMA -+ ottenere malonil-CoA

acet i l -CoA+COz+ATP malonil-CoA +ADP + Pi(sintetasi) (enzima regolato!)

malonil-Co6lAnP + Pi

L,acetil-coA si lega al complesso dell'acido grasso sintasi solo nel 1" cielo di sintesi e nel 1" ciclo si lega

anche malonil-coA. Nei cicli successivi. p*."ullrrrrg*e la catena di2c, si utilizza malonil-coA e acetil-

CoA non viene Più úillzzato-

SINTESI DI MALONII-COA:

acetil-CoA + CO2 + ATPacetil-CoA carbossilasi -+'(sintetasi)

biotina

OI t

C./ \-Htl ' - ì \H

È.rP -ÈDP+Pi

\_ ^ , HBicinrF

. . - , / -o.rt \)-ó

,.t /-\ln..,t"tCrn

L-./--\---*+ Co,a1

LJ \Jttc'-cHn-c t'

-o/ '( 5cCÈRKÈ\\I.ESI(Srr, mrn;r)

'-rR}\N5cRRQsÉ\rLFSt

MÈtDî\\L_

*{-

€ - B\ortNJ È

' REGOLAZIONE della SINTESI DI ACIDI GRASSI

CITRATO

vn ó68V9 E lì

: -,//

. / /y"

l,|Éutl -lr"t'tco€: l

\

T6ìl'1t\,e

$z,_---

/4cÈtt-Grì\\ cnrî60:sruîsr )

Sulla carbossilasi e sull'acido grasso sintasi, I'insulina agisce da fattore di trascrizione e quindi è un

attivatore.

a breve termine (allosterica) -> palmitato (-) / citrato 1+;a medio termine (covalente, fosfo/defosfo) -+ glucagone (-), adrenalina (-)

a lungo termine + insulina (+)

citratoliasi It

ACETIL.CoAI

acetil-CoA IcaràossiÍasi If ll l

|-----.-_---a

l f lcénL -flq

Ilc0Afi,55,r,1jrf| =___J

\

îr,i5i5 coq€ f0íI.RúDr fK4Scr i l2 lùt ,é

I

GLU C qbOL)éú

MALONiL-CoA

II

PALMITOiL-CoA

c ftHF ---

lIIII

sCLtiltì

affivo

dell'acetil-QoA carbossilasi (a medio termine):

chinasi (er</ì)E-P inaffivo

fosfatasi

f f fglucoso]I+

insulina

Jattivazione fosfatasi

Jsintesi a.g.

a-. +* <"* |frl

forma defosfo.pqligerizga@ e attiva

forma fosfo depolimerizata e inattiva

fJ [glucoso]I

I

glucagone -+ cAMPI

v

attivazione cinasi

Ino sintesi a.g.

)129

regolatore di:(ì PFK-r(+) acetil-CoA carbossilasi

fonte citosolica diequivalenti riducentiper le bisintesi riduttive

(:.ITRè.T(:}

c_.(}{J-I

CH,t -

H(}- C -C{lO-IIt-lH+

t -

I{_t{){J -

\\

\_Vfonte di carbonio Per iprocessi biosinteticicitosolici (a g steroidi..)

nel mitocondtiociclo di Krebs

F>HrfìHn Lfi tttiTt'Jp r-rrJr n /[[

1

ACP"""t ""t.i".

Protein, Protein@KS Schetoacil-A.CP sintasi

2 MAT lonil-acetil-CoA transacilasi

4 I{R B-chetoacil-AcP reduttasi (N ALrI' orpen qenre,

q DH E-idrossiacil-ACP deidratasi

^ER onnil- Af-P redutfssi (NAIrf|l. drpenoente,

palmitoil Tlo ÉslERttst3 TE

L'acido grasso sintasi è presente sottoforma di dimero -+ 2 catene vegono dimerizzate mediante laregione

interdominio.

SH

cys pîntoterrÌî

F:S NI-{T DH dnnertr;r ER I-:F'- A{::P TE

SH

cN

dornirùo 1 i,.AfiÌ:Í..i"i" dornirúo 2 dornirúo 3

- sia ACP sia KS contengono un residuo -SII in grado di legàre acili

- MAT lega sull'acido giasso sintasi i substrati (a cetil-CoA, malonil-CoA' catena nascente)

- una volta che la catena raggiunge i 16C, TE stacca la molecola dall'acido grasso sintasi e la associa ad

un CoA (formazione dî palmítoil-CoA)' Proilotto : aeido grasso saturo a 16C

130

-*\

fosfopantoteinagr.tiolico derivato da lCys decarbossilata

MALOII{IL-CoA +,A.CP

ACETIL-CoA + K$-Cys-SE

idr o s sibntn ril-;.t-'P

ot l

CH-CH_CH-C_ S-ACF3

bnteloil-ACP

TR,A,SFERIMENTO SI]BSTRATI SU ACIDO GRASSO SINTA.SI

*broc51o F\esaih,t \e.

ACP

CoA

MALO|U-ACP + CoA-SH

ACETII-S-Cys-KS + CoA-SH ,

(acetil-CoA trasferito :@ggJ:È!g)

MAT

MAT

MÀLONIL-ACP + ACETIL-S-Cys-KSAL./ ACETOACETIL-ACP + K5

t-

p-chetoac'-A* tit*t

Corl -o o | ".rtil" o o. -v -1.n,=f-r-oro

\ - cH2-8-.-"rrl \ nrr-[-"n, J-r-o"ot lL I ;rcero îcerrl-_\Cp

rr,rlotrl--ù.(-'P

'energia per la sintesi è fornita dalla liberazione di CO2 (che era stataunto in malonil-CoA).

ooi l t l

CH_ C_CH. C_S_ACF3t

nceto ateùl-ACP

HgFpn+Ir+

It

KR0-crr,iorìcrt- lìcp' fi,€Durlnsi

f lrJ9l I

idlos,sibutird-AcP

(J

t l

CH-CH_CH-C_ S-ACP

llrtenorl-ACP

ilt l

H_CH-C- S_ACF2

(J

t l

CH-CH-CH-C- S-ACP322

buth'dLAqP

oHp\ol l t+

fl r{-rrT{-.,T{-r- - S-ACPurr3 vrr - r .2 -

r tHipRussi oqL-OrptÈltR0 rnsi

$ASFI îH+

EREiloti- - qcP

REDU iî0ii

FIFIE IO CICLO

r31

ilegata ad acetil-CoA, tasformandolo l;

l l

oII

-C5

NADPT

2" CICLO: trasferimento della catena

malonil-CoA-

neo formata su Gys-KS ---+ ACP libero per legare

butirrit-KS + ACP

matonil-A.CP

5) deidratazione

Portano a

ESEIEAcPa9

FINE 2" CICLO

1) butirril-ACP + KS-CYsMAT

2) Malonil-CoA + ACPMAT

3) butirrir-KS + maronl-A t* '4^ '-t";l;tÎi'+ KS

t<5 -uL" - ""t; r's'À {ìr*tìt;i

a) ossiffiiduzione6) ossidoriduzione

I cicli continuano aggirrngendo via vta*C,fino ad ottenere unamoleco|aa16C (:palmitato;.

H,O p

T=. , cHl(cHr r;i(o - AcP-sH

îE*,*,ioul1Òs5rraùir Pabrútato ;

0ut l

CH_(CH^ )-C_ S-ACP3 / ,14

11 complesso AcIDo GRAsso sll.trAsl sintetszzadue catene p"'-r9lPt ta lsatananza tra i domini

KS e Acp 1t *port tori di acili) n"r;;;ii"i"t-1o"" durante il 1" ciclo'

C-,

-l"ÈcPN

Ks ol l'c-9-

o\ lLe due catene sono giustapposf -testa-coda: così i aoe enziml ACP e KS (che si

trovano in Posrzrone oPPosta :" :gntcatena) possono trovarsi di fro1te e

;ii;ú;" atta sintesi delle molecole

nei vari cicli'

t32i-(

ACP

C

Ks

- r .6,c@ -\ È,+unirotgft-I-Ò -{6:i CA)

J8: O

c).r.q. SoIrI'ú + &s.rqur

o ugero 48, I (ar)I

d$at-ccozicgpl- l fÉclorellc I- piantel Iv

Lil,lolEerc -1s : 2 gu,')

Qg.=ht g. ,, /

f Pistrte /i /b

C unCWnrO:18:3/7t.r, iz, r5\L- -/

tc-Gr.e ggacSrrq'>

a q '9.potrntffrx_r

\ de'*-;-u;Gl zicf\e\ -"--.-=_--\

, \ - l

(e:rci--trò\*t )i tì^- uxicLEn-rc -i8 : 3 (Au't .')

I cri*t-cs*:et'-lc

€ tcÚs*TRioNlcsro -b: I @s' n ,l,

I de cl;;rc-?io$e#

È-Reci-{roch\\Ccr 9c rA @tu,l j:")

' &LWG,MNTO ACIDI GRASSI (per formare molecole con C>16)- I'allunqamento della catena awiene sulla_faccla citosolica del reticolo endoplasmati.o- il donatore di unità bicarboniose è malonil_CoA

PALMITOII-CoA + MALONII-CoAóiN-resi\ CHETOACIL-CoA * CO"

Reazioni: sintasi -> reduttasi --+ deidratasi -_> reduttasiProdotto: molecola a lgC: stearil_Co.{

- l'aJlungamento può awenire anche nel mitocondrio- il donatore di unita bi"utbonioffii-coA.

PALMrrorr-coA+ACETTL-coS cHEToACrr-coA

Reazioni: sintasî -

nauo)"i -+ deidratasi -+ reduttasi(Reduttasi NADPH dipendenti -+ via inversa p-ossidazione)

1aaIJJ

- awiene sulla faccia luminale del REL

acide grasso-CoAdesaWasi(ossrgenasi a furaionenista)

-:Le -------- ....-, _._

atr<[o gra'sso-Co,\ sanuo

n

-L - : - . , .u , - .àCH- (CH.)--CH;-CH;-\un2l{-u- -v^.3\---À/4-2.-S-CoA

O-e+ or+ 2H

NADPH + H-cetens di trasportodegti eleiLroai

NADPf

cH; (cH2)^{H- É3 -1cH'hcl0.*1

'\..--- '-....' > ?-c- - -

;rci<lo gr-asso-{--'oJ rrtonour'slmlo

-L+2H^O/;r /,

ACIDO A+ACPOI$CO 20:4 (AJÀil'H) -+ può derivare da:

- modificazroil ctl tto *ido grasso essenziale

- fipiai complessi assunti con la dieta

- trigticeridi(mediatori cbimici della nsP

antiafiacnmatoria)

LEUCOTRTENI

F0SFOLIPIDI 4-

PLA2 I" lr*',ffkffi*) Rsapinr=.lrsinta;

trombossanoPR(lsT-\f;L-\NDIN',\ H. sintaíi

orostaciclino -t

CegUr; ----.-'rinÌasi

"r- I

---j TR05IB()s,1_\NI

+ (aggregaaon'e piastnnica inizio

coagula:ione)PF-osr-\{-'I{:'LIN-\

'T-3I-ft"'-\NDINE(- coutrazione muscolo lisctc

- veglia-sorrm- urfi".*"zrone' dolore )

-\F'-{c'HIDON-\T{)DG lipasi

1a AtJ+

'GsnounDs ca:ier-ente-

FMCH\SNSTO'ttgrrm' i-Al- -"'

f-' e'=tÈ"P-\"Pi<le+

ÈSct1rbr$QTo /:\'a\-''\'/ccc-ATfustG&\ | - rr-,-

<{iGrt< J C}--osacrrvay',a:eeon<ere

Cco -pee z

Smurrn , IffièÉFFASEAI

-Gt{ Iesk tl,

I@v

trcr",b.n,aoìerLorahaslÀcd*Cet^

CCD-

)l.oia.l"(I l l ìcH:)\-,, v--#ftSPiA.iNlS

C+tcsnLÉr1ncu*rf

o$+,a-

-\

/^ Ì. / . \J I

/ rti ( -:-

\ \ \\css ,)

f ^/\.

-

tA,'aàt t t'\--'

EÈUCJTA\D

6Xs-ntuQ

A=-.x:I

CììIJ

Z\i i rl\ )

.,*17 @.-

hlaRc€fE

C-oxrrr\tllrtUR-IÈ

(ecen6+-tq\) t

.É

. BIOSINTESI DEI LIPIDI COMPLESSI

Forma sotto cui vengono inrmagazz'1aati gli acidi grassi + TRIGLICERIDI O

TR\3L\C, CICLObEI TRIGLICERIDINon vengono immagazÀnatt per lungo tempo

nell'adiPocita' 'rcoro unaIl ciclo consente di avere sempre ln cl

certa quantita di trigliceridi subito disponibili

Qs%usato, ilresto tonm nel circolo)'2 - tsP'be.n -

T. ÈD\?OTD T:CENíO

Gfl ron:rueto ciLl 0c.uÉas5i |ìì'tfhE ftRi'lr gtolirfìni !tt Îlîiri"rciÉrt'ri

TR\G\ÀCR\CÉ A

\-1)

q|.iand,o-3P

aeil-transferasi

qHIOHICHOII glrcerolo-l'P

I

sG/r$1^**)"

.oK=--r-<

I \ S-coA

Co.4.-SH

acrdo fosf,rhdicolz teq.€sTffi.inftsia-l-Ù

| ,H2ofosfatasi

l,€._=_ FiI?

rìl t

ù

nl l

ur l^ v vIT

1.1-rtitcilglicerolo

cH -o-c-R2IcHzoH

.o| -*=:-==_

ot-(*-ro^acil-transferasi tfuq

+ : coA-sH

CH,O-C-Rl

i.1U

I I

ol l

cH.-o-c-Ril "lol r lCH _O _C_R2Il^

cHzoPo4

II+

(J

I I

cH -o-c-Rz

lol l lCH,o-C-R3

tugliceride

r36

fltuuqloTS oiiA $ p.g

K511"rllil 'C=OI| . -cli. oFo;

DE{P

DIPOCITA

+N-A-DH+tt- NaD+

i - r

S'J:iÈ,1'ú;ù-_.JJ 4È-fi

cH,oH' l .

IHO _C- H

Icti= oeo;-

L-glicerolo-3P

CH.OHl?t ' .

CT{OHI

ICHiOH

glicerolo

EPATOCITA

ell'adipocita: giungono acidi grassi --+ esterificati con glicerolo-3p: trigliceriderll'epatocita: acidi grassi esterificati + glicerolo-3p : trigliceridi, vLDt

EGOLAZIONE:

a nell'epatocita, sia nell'adipocita sono statibaverso il processo di glicerogenesi (processorivare a glucoso).

scoperti enzimi che sintetizzano giicerolo-3p,simile alla gluconeogenesi, si arresta prima di

attivano PEP-carbossicinasi nel fe eatq ( | gluconeo genesi)

inibiscono PEP-carb-ossicinasi nell' adipocita ( J glicerogenesi)(mantiene alti i livelli di..g- in circolo)

-

TUCOCORTICOIDI

ti livelli di a-g- liberi ---+ induzione a loro utilizzo a discapito del glucoso (ipergticemia).

grlcauls siri,*si

IBELLA KIASSUNTTI/A

MITOCONDRI

CITOSOL

RE.L"

IPOGLICEMIA

- - - -o

- Produzione acetii-CoA i

- Sintesi corpi chetonici

- Sintesi colesterolo, isoprenoli, steroli- Produzione NADpH (ciclo 5p/enàma

- Sintesi fosfolipidi_ Desaturaz.ione a-g.- Sintesi ultimo stadio steroli

î GLUCAGONE

chetonici nei tessuti extraepatici

(+) triacilgìicerolo lipasi nell'adipocita--* disponibilità di a.g. -,ossidati nei mitocondri dei tessuti periferici (none'roni!)

(+) sintesi corpi chetonici nell'epatocita ----, atilizzo dei comi

(+) acetil-coA carbossilasi -' sintesi di malonil-coA, sintesi dia.g. e liberazione di VLDL

(+) lipoproteina lipasi -

ingresso di a.g. nell'adipocita_+ 5ln1sr;di trieliceridi

IPERGLICEMIA

1

It

Ii

tJ /- )

SINTESI DEI GLICEROFOSFOLIPIDI

GLICEROFOSFOLIPIDI = ACIDO FOSFATIDICO + TESTA POL'4RJ'

Questa biosintesi richiede energia -+ fomita da CTP

11 CTP può legare (e quindi attivare): l) Ia coda idrofobica2)la testa Polare

).ion devono essere atLivate entrambe le parti' quindi esistono

glicerofosfoliPidi-

Nei Marnmiferi:- seguono I'attivazione del fosfatidato

(ac. fosfatidico)

due vie diverse Per ia sintesidei

- seguono l'attivazione della testa polare

--+ fo sfat i di I ino s i t o I o--- cordiolipina---+ fo sfati dil gl i c e r ofa sfat o

-> fzsfafidilserina-, fosfatidilcolina--* fo sfati dil e t an ol ammin a

cH;o-c-Rl CH,o-c-Rl

oI t

IJ

t l

-o-c-R2ot l

oI t

cH -o -c-RZI[ , -cHr OPO;

acido fosfatidico

fltr9r I

II

(J

t l

- r l -D-II- o-

CITDI\ÀcH" o- P-t

o

nIt

CDPI'iacilglicerolo

CDP-DIACILGLICEROLO + TESTA POLARE

TESTA POLARE + ATP TESTA POLARE-P + ADP

TESTA POLARE-P + CTP _--_* CDP-TESTA POLARE + PPi

CDP-TESTA POLARE + DIACILGLICEROLO --"-+ GLICEROFOSFOLIPIDE + CMP

138

csl ioa.clricgsi

ot \

-O-P- o -c-H1-cnn-Nl-Gur)u bsrccouNthì

o-

+t-to- cl-ì1- cÌì1- N- CCllgl:

|4 rl€

f,\+ ÈoP

CouN\È

+

l rc lP

ft* eet CTP- cc\ifiQcit dil-fraìsÈrasi

OI t

o-?-o-_t

. ,a" 'O

I

O=P-I

\-j;

clrl- i- (**)=clH2 -

l' -

DiÈcrLG$'c€Kr-otransFeral\ f

.f_ cMP

a\

RtEpto - ct..iÚrgtt'\È )------C{viP

o\\

c - H-c-

Oi t^

CDP-CoUN!A

Ct\1- O -

IC*t- o- c- -. Rzloct{r-o -è- o - cr{2 -c}t2- il -e,4. bsÀS.EÀ\COUNJA

\

o-

r39. f

FTJNZIONI GENERALI DEI GLICEROFOSFOLIPIDI: PATICCiPANO A1IA COMPOSiZiONC dCIIA

m e mbr ana pl asmatic a delle cellule.

Svolgono anche funzioni specifiche, anche ," |n 6rnier4 quarrtitativamente minore:

1) FOSFOLIPIDE

La deacilazione liberacolesterolo-

HzO a.g.\ 4 > LrsoFosf,'olrPrDE

.fosfolipasi A2

l'acido gmsso in posizione 2, che può esserestilizzato per ia sintesi di ÉsiERì teL

2) FORMAZIONE DI SECONDI MESSAGGERI

FOSF.S;TDil-NOSITOLOI| -----:-2ATr

f,rsiìnlazicne a lìveltr.- t{-F-

deila \'IP 2 'A'DF

+

F 0 SF-'LTIDiL f!\io S ITOL C+j -B ISIO S FATÙ

iil:g?siÈiiSilt'l*

aceft-ícoiip:* ------>t 1'os;oltpasî c

/brproni.:l

r--O SrT OL O- l,+.!-TRisr o sF-\ToIII

I

Dtq.CT-GLIC.EROL€}

II+

anir.a:icne detla PROTEN--{ CLU-SI CI+

regclaJcae di alu^i en:lmi

'1**di"t" da a":r 1

R-ilascic Cla-I

If

regc a:icne di effirni(per t'ostbrilarioaei

140

: passaggio da un fosfolipide ad un altro agendo solo sulla_testa polare:

l

fosfatidilserina

otl

cH--G-C-R1l "lol t l

CH _O_C_R2

lol r tcHzo- l - o-*

o-

+NHI

iCH - coo

o; r - - . - . . l l

cH^-o-c-Rll "lol t lCH _O_C-RZIlol l lCH?-O-P- O-Cii.-alf,-&if fosfaridileranolammina

- l j

o-

inc.ni lt- ,arr.1l-:-'--", V dcnatxe di gr- metiÉtì'IìlSjtrtlEi f

I S_adeorrs&netioaba!/

ol l .

cH^-o-c-Rl il "lCII ll fosfatidilcoliraCH -O_C_RzIlol l lcHro- p - o-cri:- cri:_\-_(cH. i.

I -

0-

I

goRDA ! ! DONATORI DI UNITA' MONOCARB OIyIOs Ei- BIOTINA ---) trasporta unita monocarboniose nella fomra più ossidata (COz)i- S-ADENOSILMETIONhIA --+ trasportja unità monocarbooiór" ,rifìu fonna più ridona(CHs)i- FQLATI --+ trasporta unita monocarboniose a vari stadi di ossictazione (CH2, C:ro \\ ,

H

*141

NLESTEROLO = LIPIDE SEMPLTCE

- Costituente di membrane'

- Precursore di acidi biliari e ormoni steroidei

{ecessita di equilibrio tra sintesi'. utilizzo. : *l11lJ:t^:*::"3"HH

lffii#"ff?':jffi i"i"'r"*.' *.*i"t " n':"t:"" iTut:Tcolari' non

spetlibile).Ì

*" idcecacbqstco-

In tutto sono 27 C

(può essere libero o esterificato)

deposizione didegradabile ed

si forma nella sintesi del

1aè

HC

f acetitr-Co--L

F//

{2;TA PRP..IÉ6vq(€ AtrZ ill,€ 0tl$5f te lo)ef lfD.v,Ct

ffiH#

lNeoe+

-",J"Iéo :[€@i.i€-'

Gli atomi di C derivano da acetato (CHl-Coo), che si organizza in moleco|e dt IS)PKENE:

FîÌ

ì-*uCll ' = C-CH= CÌi:

6 unità isoprenich e : SQTALENE -(30

C' la molecola + lunga che

colesterolo), subisci ,*" p-*ri"f e cichzzaztone e altre modifi'che-

-Lereazionicheseguonosano'catal izzatedaisozimici tosol icídegl ienzimimitocondr ia l icheiatqlizzúno la sintesi dei corpi chetonici

- È ona via esclusivamente citosolica!

- Awiene sulla faccia citosolica del reticolo endoplasmatico

.or flT:r r'/l': ÍJ l l ì - ! . \

- S-Ca-+'

;,oi:-i i [- ce-{.-sn

oll

-.OCH-*-è-CH.- C<--

^ . aceto acetil-Co'l

t s-co-ì.

AITL,ÍG-C'a-J I l

-,--:r* ^t**-50; + iiro

sii-:r.::i ll%:F CoA_SHIV

-OCH._ C,(- \ s-co-{

CH.-I

1.-al -C -(JUL - u'r"

iOH

HMG-CoAredutssf

cHiI

- î t - i l '_CH.r- C-' l

oH

p -idro ss i-p -m etilglutaril-C o'{' l[ilIG-Co-{)

------:=l_l=-

CHr- CH2OI1mevalonato r42

'a:'::-1-t-:-Í'irìîi l1È--:L;ií.l,:i;

| --*+__::=

.{ìjI+

Cì{. Ot -

_40' . tEgl l- ooc-cH.- c- c:lI.- clt.-o-P-a -- t l

OH O - 5-fosfomevalonato

c,ùf ìs i l€.3I'*

cli. ù oI i l i l- ot-lc-cÍi.- p- cH.- cH.- o-F- o-p-o -

- t t lOH O- b- 5-ptrofosfoilúe\.o.lcnflro

r --===--*crtnsì lrì*q:=_ -..::.n=t+

CEìOOl-" t '- oùc-cH.- c- cIí"-cH,- o -F-o-p-o-

' l l l100-o-l r 'o -p- o-

Io-

CF.,I- ùoLì- cit,- c- cH,- cH" oH- t : :

. tiH

I

mer"alonatc

3-fosfo-$pirofosfo ner.alo n ato

43 - isopenteil-PP

' *

II

r'1.îLf i :

t -

f'f1 -

D.lvv1 vÀt

oai l i l

ISOPRE}-I_r.rTfr.Ari

CH: = C- CH'- CIÍ.- O-P- O- P- C -' l l

o- o-4lI l fouioHERit l

tycI{. o oI i l t l

Ci{_.- C = Ci{ - Cií,- O-P- O-P- O -- l l

o- o-

143

dimetilallil-PP

_ _-4Dr

t

i

DTMETTLALLIL-PP + lt-ISopnNTErL-PP I. rsf_ì r (5C) !-(sC) t (sC) :=l\PPi

prenil transferasi I i+ i=GERÀNIL.PP

(1oc)I

prenil transferasi 4

A3-isopenteil-PP

H> PPiIv

FARNESIL-PP r-I Si lib.t*o 2PPi perchè le molecole '(lsc) ., _-l .

farnesil-PPl in questo caso-reagiscono testa-testa :-. ìrarresrr-rrl

I"i" "ttu-"oau

NADP-2PPi

SQUALE}I E(30c)

squalene sintasi

ffiÈ H-

NADP*

OzI'J+Oz

SQUALENE-23-EPOSSTDoI

ciclasi II

tSQUALENE sislizzato

con ossidrile

Iciclasi I+LAIIOSTEROLO (3oc)

III

COLESTEROLOQ7C)

Epossido: ciclizzazione che luttltzza

2 atomi di C legati ad un O; forma

instabile che si apre e forma un OH

squalene ePossidasi(óssigenasi a fiutzione mista)

Funzíoni deqli intermedi :

-Unitàisoprenica-PPi(dimetilallil-PP):nucleotide.(anomalo)delt-RNA. Famesil-PP -*.'ti"ii,'oo", doticoío, o*" idrofi1ìca delle tipoproteine di membrana

__rilI

i

I

IoLESTEROLO ESTERE DEL COLESTEROLOac il-C oA- co I e s ter o I o ac íl -transfer as í

oI

C-=O

Sì " t '

9ott, LCnr U- poxtfttrJpe !ÈL oprt(po&tLe E-ln LecrnMfi ,@N W tL Crfr

@cAr)

CeleÍerele diera

\ \Celesrerolo da \HDL e LDL ---} )

*/

rnnacenue ehígmiÈspnl

FEG.ì.TO(simesi e:-oo'i'oj

Cclesrercls hberc:+trelù c';n bf,e

I

III

V

orrnani sierq,.idei

Secrerione diVLDL

P R-I"I-C IP-{L I Il-E .à rTR{Î, :ERS O CT-I trL CO LE 5 TER.OL O-iB B.q-\D O\ A tr- FE G.{TO

t45

. SALI BILIARI

+ GLICINA/TAURINA SALI BILIARI (fegato)

ACIDI BILIAzu + GLICINAIAURI\IA (duodeno)nciclo dei sali

OZ\à-qt

ACIDI BILIAzu

SALI BILIARI

Escrezione fecale di sali e acidi biliari:0'5g/die

Bile: 15-30 g/die sali biliari

Circolo portale : 15-30 g /die acidi biliari

Rz: OHn - rrEr-t^ET^-COflIf

Rr=OH Rr:HAcido colico Acido chenodesossicolico

Acido glicoligq Acido elicodesossicolico

R" : NH-CH2-CH2-SOIE Acido taurocolico Acido tanrochenodesossicolico

ACIDI BILIARI sALr ttrr.Leusr

sali biliaricra3.oîn sterciÚ.e1

D

\ î r!1r3flIna

COLESTEROLO

ît

ALis,:penteil-PP

dciic+ic146

N&, g*fl^Új: DEL CI;ue>iERc,16 SoNo F0ttr-tfrfrE|i-f1i.r 11o crr.10! ?TnflvftH€N TErf'r,\c4p.n6il( ÉEn qúel.iÈ Rre..rffiq?r, t'nri,frlys0Qr L suo t_ttt&Lo c"'tzfui oa

COLESTEROLO

JI

Y

II

PR.EG5t-EJ\.OLO\T,,tJ+

PROGESTEROJ\E,I/ t \

+.l

COR-TICOSTERONE

+++

-ILDOSTERO\IE[mineralcurriccidel

rÈgLìlafli] il riassorbinetrto úi sadio. clcro eLical-bLìnaro nel rene

/CORTISOIOiglucccr:rnccidei

-inreressa ù merabefismo prcreirc: 3{ucidicc' scpp,ressicne deila rlsÉ llnmuurerÌa-r.frn:mancne e alersie

TESTOSTERO:\TItI+,+

I

ESTR\DIOLO

- preduiíone crmoni se:l:uali :\L,F- influen'a caraneri sessuali II- lgggleng rI ujCle c.i-aricc

sono ormoni idrofobici: agiscono direttamente sulra trascrizione

Iregola zic'os awiene sull' enzima HMG-coA reduttasi.

- Regolazione a BRE\IE TERMINE: a feedback, la sintesi di colesterolo è inibita dalcolesterolo intracellulare v "r'ur* sQ

- Regoiazrone a MEDIO TERMINE: fosfo/defosfoGlucagone (AC --r cAMP --* pkA) ---' enzima fosforilato ---rforrna meno attivaInsulina ---+ enzima defosforilato -+ forma aliva

- Regolazione a LTINGO TERMINE: controllo della quantita dell,enzimamediante sintesi/degradazione dello stesso

Acsrrt_ C;Ad,v

f{tre - C=AHw\G -GrA I @ rr.ta:u sA.

tecls\\6=r | ^@ GulcAccrr:€

.fW< - -HÈVR\.DT$ÈTO -

'., SiliioL{t ,R,,FlQ,i-grJrrS;

-"-,vn( úLlc

- - /l?ÍDt, |fnsi

' ^^' l '8 .LD L- c ot-EîTtr-RaLc)

disponibile

I€S-r4€Ccls;r.

@l, l -4.

{ '

*- io.etreest*-

r47

_ il gene per la HMG_CoA reduttasi (cosi come artri 20 geni che codifiga'o per proteine

correlate al colesterole, compreso il recettore- p'er te iOI-; possiede, \rna sequenza di

riconoscimento --* SRE : ELÉvGNro DI RÉ O oL ^u

oNÈ DEGLI STEROLT

- Latrascrizione del gene ",

qoiodi, ì;"ù*ttgry {"}'fuG-CoA reduttasi' awiene quando

SRE si lega al framÀento N-i"*riú* & snnnp &inding protein), che si iorma in firnzione

della [colesterolo]- SREBP è sul reticolo

SREBP);

endoplasmatico insieme a SCAP ftlroteina che attiva la scissione di

oS

l[Se la concentrazione di COLESTEROLO è ALTA:

-rscap interagisce con 'na

proteina di membrana der reticolo endoplasmatico e si forma il

tl;;pt";ro prót"iou-SCAP-SREBP sul reticolo stesso

Se la concentrazione di COLESTEROLO è BASSA:

scAp si stacca dara proteina di *.*#àJLr r"ti*r" endoplasmatico ed il complesso scAP-

éniÉp viene trasferià, mediante vescicole' al Golgi'

el Golei: SREBP viene scisso da SCAP grazie all'azione * l:1j:T,nÀ?t:3,::t: !:l:

ffitr;ffií"t" se questo è legato a sóart;, fonnando due frammenti Qrl-terminale e c-

terminale).[ffii?;r" N-terminare viene modificato da un'artra serina proteasi (sP2) e migra nel nuoleo'

-r lr^-.- i*o ^^n errcnèq"iwn sintgsi di

ÎJffii#: ì ;"ffi*:'#i"#;t"iru o^"rizione dell'enzimq "o"._'::cessiva sintesi di

.-i lt^lro onnacntrr'.Tinne di colgStgrOlOve st lega a ùÌ(n - ar:Lv:?:"', *i'ir]-^_1,]r--r_-^rr,,r,; .e di colesterolo

lesterolo. Una volta raggiunti i valori limite intracellulari I'alta concentrzzon

lll'Ji;;"ovamente il diitacco di SREBP da SCAP'

HMG_coA redutrasi possiede un dominio citosolico (cataritico) ed un d9ryuo di membrana (legato

f,al reticolo "naopr*àuti"o),

sensore di segnali che ne attivano la degradazione'

Livelri alti di cot"Jeroro intacerlutare arimentano la suscettibilita alla proteolisi (modificando Io

s"to ai oligomerizzazione), con conseguente degradazione all'interno del proteasoma'

Riassumemdo:

ALTO COLESTEROLO(-) síntesi della reduttasi'(+)

degradazione della reduttasi

BASSO COLESTEROLO(=) sintesi della reduttasi(-) degradazione della reduttasi

r all entame nto s inte s i c ol e st er ol o

aument o s int e s i c oI e s t er o I o

*tff LDi.ossm-ir-l

OSSD.L\TIaîusne :urerc:sidopercssrdc di Iics:idc niriccaltri

.L\TIOSSD.à}TI-'iramina Friramina Ccafttene-1;4U!

[recettori scavenger (presenti ad es. sui macrofagi), avendo bassa affinità per le LDL, non sonopggetti a questo tipo di regolazione,'ed assumono le LDL accumulate in circolo e sottoposte ahess ossidativo (macrofago -t cellula schiumosa ".foam cell").

;

LDL ossidate tendono a fermarsi in circolo, causando danni endoteliali ---+ richiamo di monociti,aderiscono sulle cellule endoteliali, si hasferiscono nello shato sub endotelialb dove si

in macrofagi. Questi, come visto, possono internalizzare grandi quantita di LDLtrasformandosi in cellule schiumose.

cellule schiumose si accumulano, liberando fattori di crescita e citochine che stimolano laigrazione di cellule muscolari lisce che vanno a formare una placca, stringendo il lume del vasolacche aterosclerotiche)

RIDT]RRE CO

- DIETA POVERA DI COLESTEROLO

- UTILIZZO DI RESINE A SCAMBIO IONICO iSono cariche positivamente e si legano agli acidi biliari (carichi negativamente),impedendone il riassorbimento (no riciclo!). La cellula epatica è, quindi, costretta asintetizzare nuovi sali biliari sfruttando altro colesteroioEffettì indesiderotí:-disturbi intestinali-nausea" fl atulenza" costipazione-acidosi iperclorica-alterato assorbimento di famraci anionici-ridotto assorbimento di vitamine liposolubili

- UTILIZZO DI STAITNESono inibitori competitivi irreversibili dell'HMG-CoA reduttasi; possono essere

metabolizzate dal citocromo p450- iEffetti indesideratí:-nausea, insonnia" affafi sam ento-alterazione di enzimi epatici (aumento di 3 volte neI2Yo dei casi)

-dolori e tossicità muscolare

- DIALISI EXTRACORPORF'.A ChE TiMUOVC IC LDL iN CiTCOIO

REGOLAZIOFIE DEL PESO CORPOREO

I iìIbRESSIGENICI -* influenzano il comportamento verso il cibo: aumento massa grassa e

uzione del consumo energetico.

IpOCITI svolgono una funzione onnonale, producendo omroni proteici come la LEPTINA

unico).

ORIA ATI -+ esistono meccanismi che regolano il peso co{poreo' opponendosi

,"" "*i-i"ni,

con gn meccanismo a feedback -- quando aumenta il peso, diminuisce

appetito e aumenta il consumo energetico.

t49g

La LEPTINA è un olmone proteico prodotto dall'adipocitaricco Tq*"gdi' Attraverso il circolo

sang.,,*'no raggi*rg" t'ipàtahmo àoo" induce la produzione di PEPTIDI ANORESSIGEMCI

itr""ro ai faméi îti"tu energetica sottoforrra di movimento o di termogenesi)' i

Dall,ipotalamo partono, quindi, segnali nervosi che raggiungono per via 5impatica (noradrenalina)

gli adipociti, ,portando àd t*a magglore sinJesi $-f. roteina disaccoppiante; guesta dissipa il

sadiente di Ir "onlroa.r"ione

d.i cal-Je, induzione delf ossidazione degli acidi grassi per ristabilire

+nnf\ . . Î

vIuÉ- ' !

iI\

\jrcradretralina

g'tL iÍtJ& i}*ti& {*]"}nAfft

il sadiente-

:e'anali nerr.,'si

GÉN}E

t. r 'i c,h$b =? ilqtrlf"t

0PolteîrtNft

{ , \ r iV Kt{U5CcUo

{-r:g3i*'**rlFÍ. &.q"{*r**i Jr1" r".g'JL

iPoT-{L-l-\io

J

t*tss'.r'"-r.1ì

oL (,**t*t,r)

OB\ i'*14,*ouit'

i .<; ' -q: I Ii (JIJ;ú | I

(*tq -ù

ît6nt*'- :i ru i*,:'li *,- & ,

- Gtuf ' ì :vcbè -* G{ tf.]i tt I

P.DiSACCOPPLI_NTE

fucF)

:

.g u I . , r sr drU]gLLI lu

150

o METABOLISMO PROTEICO._, , , f 0 i | t t lo nyir i ' f iSt . .2a." . r

" ( ,tt. '*r ;, r,-f ; r;411 .> - t \H,TT#*oir;

PROIET\.TCORPOREEi'Ér -itlù e'die'l

PROTEL\E DELL{DiETi- ( lrjrig'1ieÌ

TsP,r\e1L€.;

+

i ' "d;*.c; ; . . l ,nrt t r y i r i r r l l r i r1; f *$

ir;#g:llir?i (^, ,,,,,, 1.ìjrri., {1,! ,yt{i,r{,

L{s, €. , <

. , ,y -rt t l-pv

{*' *i\i'|l t

l *0,

AspA\a, G\y,Ser' . - - '

lCyt , - fhnTrPAehl ./ PìR\JU* 1u \ r

\ {oAA

-- . ' '

Pteuuglc --t Aq.s\L-CoA

-

AcETo+cET\L/ c>A

\ )/rf:hre-A,6f>

,+=u'ù+tlRxrc' t

\Jr}la*ciu- a:otarcin equlibric)

PROTEI\8CORPOREErfu +rJÙ gdie.)

Quantfuà variabile

glucosiog{ieogenc

co,

(dal pmt* úi;ùta calu=ricole Érateine *d i gfucid siequfalsoa*j

f. &tltLi i"ltù sl {/d,,i lye-$. { iJ i,"$* s t" ltwfl;t l#d"ff . -l',asi) fi Í f::*1i$ dr:l}ii ,

Sinresi tariabile diaa essen:iaÌi

SIA;TESI DL (3i] gidie"r- nnrtìrinp

- creatina- nÈÌlroùasîrsetdran- purine e pirimidine- aftri cempesti:azcnri

corpi ch*terrìciacidi grassi;rer*rdi

POOL DI.L\.SN-O.{CD1

AA ESSENZIALI His, Lys, Met, Phe, Ile, Letr, Thr, Trp, Val

AA NON ESSENZIALIAl4 Arg, Asn, Asp, Ser, Cys, Glu-NHz, Glu,

Gly, Pro, Tyr

AA GLACOGENICIAa che sono degradati a piruvato, g-KG,

succinil-CoA" fi.rmarato. OAA

AA CHETOGENICIAa che sono degradati ad acetil-CoA o aceto

acetil-CoA (possono dare origine a corpichetonici o a-9.)

CITRAYo

l5l

La digestione derle proteine de[a dieta fo3 iniz.io a riveno deno stomaco. ir cui ambierite acido ne favorisce la

denatwazione (p.succhi gastric-i + pompe ioniche)+ re proteine denaturate rappresentano un substrato più

* è h pEpsrNA -) una proteasi (idrolasi) con specificità

,"ilÍffi*t* bassa e ben funzionante a pH:2'

La degradazione prosegue a tivello intestinare. con I'attività dì proteasi secrete dar pancreas -> presenÉno

un,ampia gaÍrma Oi.pE"in"t "

O"erud*ffiU.t tti in.aa^Iiberi' di- e tri-peptidi'

Ladigesrio""u"n"ilJ,Hììln-#til'"i"*-*l*:m*mnnf f.mr*.ltm."'luW-aZl.cellule intestinali: questi enzimi digertscono I pspuur a r'--' **^- ^.-^" --'

I prodotti della degradazio-o*: aa liberi, di- e tri-peptidi vengono assorbiti dal villi delle

cerure den,epiterio intestinare, rilasciati ner sanguef "r*o.biti

da parte di altri tessuti'

PROTEOLISI --"---> delle PROTEINE ALIMENTARI (EXTRACELLULARE)

---------*dellePROTEINECORPoREE(INTRACELLWARE)

Le proteine sono biopolimeri con utra precisa direzione (N*c), conferita dai gruppi funzionali'

' meglio Perché già denaturate)

PROTEASIPRESENTI A LIVELLO INTESTINALE + IDROLASI

come acceillato, ra pepsina-viene prodotta daro stomaco.e ra tripsina dar pancreas: se questi enzlml

funzionassero già alt,interno di queste ""uirl, "*":rr"r"uu"ro

rirp"tti',nuÀente ulcere gastriche e pancreatiti'

Per questo motivo vengono sempre"!

idrolizza legami peptidici in cui iICOOH èfornito da aa come

mginina e lisina

CARBOSSIPEPTIDASI.itlrolizzano il legame peptidico -

tt I'oltimo ed ilienultimo aa di- *u

"utena PoliPePtidica

individuano il legame PePtidico'tasliando il Primo e I'ultimo aa

ói oo" catena PoliPePtidicaESOPEPTIDASI

ffin-cangosslPEPTIDASI

idrolizzano !'estrelqiià N e-g' di

idrolizano i legami peptici presenti all'interno di una catena

poliPePtidicaENDOPEPTIDASI

SINOGXNO lNzùce.[Nl

r52

FROCESSO DI EDITING = delezi

Iphimotri psinogeno (poco attivo)

l r| |

tripsína

l+f-chimotripsina

(molto attiva)

I I ftinsinat llvl-chim otripsina (mo lto attiva)

one post-taduzionale di aa in una molecola proteica

Tripsinogeno (inattivo)I

enteroleptidasi rl îc.,ts, *r,''t ,

ttripsina (molto attiva)

Il TRIPSINOGENO è una catena un po, più lungadella tripsina, con una struttura tr e Illdiversa (nonpresenta il sito attivo).

Pfotpolisi.. controllata: fonnazione di piccolenicchie nella catena per la rimozione di I-2 aa

Da un polipeptide lungo si passa a 3-4polipeptidi minori dotati di sito attivo

(cambio di conformazione).

htestino tenue:

EL-\SI.{SI C.qRB OSSIPEPIID.{SI .{C"{RBOSSIPEPTID.{SI B

CIND,{OTRIPSTNA.

TRIPSD;OGE-\-O Ci{t\{OTRIPSNOGE}tO PRO-EL.\ST-\5IPRO-C-{RBOSSIPEPTQ_{SI -ì,PRO{ J.R8 OSSIPEPT]D.ì SI B

. DEGRADAZIONE DELLE PROTEINE CORPOREEtna volta si pensava che i lisosomi entassero nel processo di proteolisi all'interno della cellula e che rilasciassero i loro

enzimi nel citosol!

turnover (: ricambio) delle proteine, cioè la degradazione e la risntesi delle proteine. awienetnttnuqmenfe all'interno delle cellule.'Mentre alcune proteine sono notevolmente stabili, altre hanno vitareve, in particolare quelle che rivestono un ruolo importante nella regolazione del metabolismo.

llule roteinernneqqiate: una certa %o delle proteine neosintetizzate risulta difettosarelle sintetizzate correttamente possono andare incontro ad alterazioni.

a causa di errori di traduzione. e

: proteine destinate alla degradazione vengono marcate dal legame covalente con un piccola proteina,tamente conservata e presente in tutte le cellule eucariotiche -+ l'ubiquitina (mono- o poli-ubíquitinazíoni).

(S.U.M.O. -+ alho piccolo peptide marcatore, simile all'ubiquitina)

resíduo di glicina in posizione C-terminale dell'ubiquitina si lega covalentemente ai gruppi e-amminiciCi alcuni residui di lisina sulla proteina destinata alla degradazione -+ formazione di leeami isopeptidtci

(perché coinvolgono i gruppi r- e non a-amminici) a spese di idrolisi di ATP.

r53

NeI legame dell'ubiquitila ad wM proteina sono coirwolti 3 enztmt:

- P,, "f,"

attiva I'ubiquitina .;t;; si coniuga all'ubiquitina '

t ti**nmoio,iruilm; 'i l:.s1.1d Yn su,p:::*:It1' con rormazione.di un regame tioestere' a

spese di efp; t'uUiquitina.attiv.ata;t; t'u't"titt '" *"*?;;; i+ *t Ez; infine' E: catalizza il

trasferimento dett'ubiquitina daE2 zdun Ftruppo '-ilÀLi"o della proteina bersaglio'

molecola di rappresenta solo un debole ':T1"^ tj"::5::fi.:1";

lfiil legame con un'uni"i.-*:1"rut-:-tlo:H""H111".""o1";;*r*" -> si posson? s"t-"-1T::::: ,1:I l€Bn'*v vvl! .--

* u:^,-:+i-o À nerò- una reaztone DrogrEssr* -1 "',t;.

--...-: ^^- iI snnno C-' di un'ubiqiitnà "on il gruPPo

turmínale di tm,artra ubiquitina- "r,"olit al-"*"te di ubiquitina rappresentano un efficace segnale

di degradazione'

inacitosoricaèdeterminataglevare"I-^"1i"*:ìì".:fifl);:#'I?'Íi'ffi hoffi ':;il"' àlo\"-' in""* " Í',,!Y:i:: :::#;ì;t $"+ *che determinanrcl

c-Àdo te protein!-dlr4istuesere' Arxl s€sr..;:;;;;;;'"-issr (in proteine ricche

É=ffit*ielle proteine del ciclo cellulare

:t"t'11il:"ffiL*-i"o' serina e treonina)'

proteasomi : cílindri di enzimi proteolitici' complesso ATP-

Le proteine ubiquitinate -+ irrdtnz:ate ti

dipendente.

L'ubiquitina non viene degradata ma viene riciclata'L'uotquruura'u'vrvr^- --s

_ -,- ... -,\ r: t6g;1 ct* dipendenti: Ie

un,altra via desaclativ+de,1.."-:rlÌ11,:*tJ:3j^Jl::il$,:l5J"J'T'Jíixffií{:tr';";"":;:f:f:"-tjun,altra via degacrativa_della cellutaè mediata dall'attrvrta "t H"Jff;;;"Jili;;. anche come onde che

variazioni ai "oo'"r,ffiii"*oJ^"**:*:"à:-1"'ffi:* vensono' quindio "àI"i" a" determinateJrl'arlra vra uv':one

del calcio agiscono da segna'' t]":^:"j::^

-J.,ir- attivate da determinate

mffi "f:i?:ffiîi:"6:*1"'ffi:ili;-ón* quindi, a,

r - ^^r l , . l - - l

H "#frlto oi iot'""ullu lari ut

:"t":t:A*;m'i ;"T iîH"o," regorate perché potenzialmente pericolose per la celiulal

r DEGKTLLIAZTT\-', ' .! s!"-^ --

. r.r_--^_,o 6f^tF'

Gli aa riberi derivati dar processo di de.gradazione derle proteine non necessari alla sintesi diinuove proterne

vengono degradati frno aa onenere "";;;;"cifici -+ tt p.Jiúe sito di degradazione degli aa è il

fegato.in quanto non entrano nelle

6--" pt..*sori di

a-KG

/\ilil\,2

LUTAMMA

OAA

/\t tilw

SPART

È necessario, prima di tutto' rimuovere

#;;;;;e dienergial4g1q

%iclodiKrebs.glucoso o deglr rnrerr

:,-,-".H;;r*;Jr:rffif ::HLfr*.;-JJffi :Íl;1"eà'ffiH*ffi,T:'::"::.'l*ffi l"*:,ffi il:T"i:fr:HrJirffi f ::"JL::,:*:T****.ffi :::ffi Jrr ÉÀerr- - ' e poi deemminatatlamlt'

Lrròru.*^v^4-'.r- -:r^ ^r ,,- a-chero^cido è catalizzato tlalle

glutammato, che vten - .co da un a_amminoacido ad un c-chetoa

It trasferimento di un gruep::Î*lxnilà*fri" n},m.lorn q,NSFERASI', t',tt. re.versibili.o o-ammro'ct' u4 *"

lffilorn'q'NSFERAST'TRANSAMtr ' IASIo - , L,r : z n à,or7rr t r

trast€nmenu' ur ur "'

*"tplNSAMtrIAsI o AlvlJrtt-r-rxr rno tutte reversibili.

eueste reazioni di transaminazione sono ;;;; liu" subtt'ati e a due prodotti e st

PIRUVATO

1rilJl-

ALANINA

154

îansaminasi

TO ATO

Le transaminasi sono classiche proteine-di s-ortita -+ se vengono riscontate nel siero sono indice di dannocellulare' più precisam"ot" d"ll'ó[unoii "ui

q*trr tansamirasi sono "p""in"n" tes. cirrosi,:ed epatopatie,aumento di transaminasi nel siero)-

Le transamhasi sono $ffls" tl tutti eli orgunelli cvariazioni di energia libera, quindi catalizaanoreazioni .".r,".ribiti.

prosrefico piridossal fosfato ru), che deriva daila piridossina(vit 86, idrosolubile).

parzialmenls basico (caico -) a causa deI gruppo ifenolico

I '

in grandi quantità: non comportano

PLP({orma aÉh-a)[/ii lù*#fi ; F+:!l.r*l c:

I'atomo di tI mentre ilformando un fenolato.

t ri

*X" protonati e la loro carica (+) è stabilizzata dall'interazione con la carica (-) d"G;;. ffii?;-.î.[r$ *'" ' ",.

ì^ .2

OE\-c /

Ho-cn,-1,/\.oH

l i l\*-j\^--

. LI ì -

PIRIDOSS.{LE(forura inattíva)

PIRIDOSSDi.{oTr.86)

il PLP funge da coenzima anche dellaglicogeno fosforilasi.

P\IPP11i;6.SsSrilA

f'olìi616

[odello di transaminazion_e:

i) amminoacido 1 + E-pLp +> o,-chetoacido 1 + E-pMp2) u-chetoacido 2 + g-p1i4r <+ ammino acido 2 + E_pLp

nminoacido 1 + a-chetoacido 2 +> amminoacido 2 + c_chetoacido I

COOFlII

;^^- ' " .t -I

f-r

taI

COOHIF=oIR: ?.î-i\'s.ri/i:f:f rl-

COOIIIC=OIRI

6{-chetoacido 1

COOIaII

v{r_ì ! ra

l -I

R.l

o(-chetoacido laal

155

Reazione a ping-pong:- entra I'aa 1 ed esce subito il chetoacido I, poi entra il chetoacido 2 ed esce I'aa 2- questo meccanismo può awenire wazie all'interconversione di PLP-E in PMP-E

\t )

- l=- - o=C-H' lPLP.E

piridossaleP

-:,'H,O' ^ :H-

H.o

r l i : \ -L- l l1' l - \ - -PIÍP-E

piridossamminaP

base di Schiff: tautorneria

Fi.o COOii- lt l

I ,

C=O\-- |

RI

d chetoacidol

rrr -\ -L.ri IrI

P}IP-E

piridos.sanrnrinaP

C-\=C-i lr ll lRI PLP.E

COOHIC = \ i-CH.t -

I IRl PLP-E

n\<,/ aooH

iî -^i

R:

; ic letoacido 3

coon cooFi Tto cooH

I .- \.- I. L r n-l-rn. -C = \-CH. f - i i -C-N= q-H

i ' - - ; " ' " - i " - i \ - - Ifu po.ro-t R: PlfP-E Rf

hase di lchiff: tar-rt4meria aaZ

- ' iI

piridossaleP

Esempio: GLUTAMMATO + PIRTIVATO € {',-KG + ALANINAglutammìco-ptrtmico

transominasi(GPT o ALI)

GLUTAMMATO + OAA =o-KG + ASPARTA.TOglut ammí c o - o s s a I ac e t i c o

transaminasi(GOT o ASI)

Esempio:

Esempio: ASPARTATO+PIRUVATO =asportico-piruvico

transamî.nasi

OAA + AtrANINA ;

In pratica" tutti gli aa zoz essenzíali sono sottoposti a processi di transaminazione.Quando aumenta la proteolisi, aumentano le tansaminasi per drenare questi aa in circolo, convertendoli in

altri aa e aKa.

ln condizioní di digiuno, prima viene intaccato il glicogeno, poi le riserve lipidiche ed infine le scorteproteiche (prima gli aa meno nobili, quelli più rinnovabili) -> il catabolismo di sostanze

^zotate è indotto

dal glucaqone.

r56

COOFiI

'i -f - \:lr-: - r r r l

f r

cli.t -

I^f ìIH

t -Icoo -

Glutammato

COOFiIC=NTIIf-ld

l 'cH"l 'coo -

COOHII

C=0Il--*-

Icli.t -

IcooH

Cr-KG

. DEAMMINAZIOhIE

NADe)+ leWf

GÌ.LTAJÍ,\.aCO DEH

{!d+.ora catt entrentbi icoeruintii

-Esrs;e sio in foritze clrosoiic:isie *z fornta ninco*:irlaie

\ 4\r\ / \

-

Iì.O \T{t - - ì\ l r .

7 vvrlu l(rf,l_

al sistematampone anche basi fisse, come Na*, Ct'*r If, Md*.

quando riversati nel sangue metabolìti corichi negativamente, come l'acido lattico ed i sqry!_-sheteniqt perLantenere stabile il pH ematico.quando vengono riversati nel sangue metaboliti cationici (carichi +), come NT[a* *> gn,alta concentrazionei cationi porta alcalosi

maggior parte degli eventi di degradazione degli aa awiene nei tessuti extraepatici: ad esempio, il;colo utilizza aa come fonte di energia durante I'esercizio prolungato e il digiuno. tt p.i*o purruggià ;la rimozione dell'azoto dall'aa -+ il muscolo però non possiede gli errzimi del ciclà deil'rirea, qui"aldeve essere liberato in una forma che possa essere assorbita dàI fegato e convertita in urea.

na parte dell'NlIa* che si forrna dalla degradazione deglitmposti azotati: nella maggior parte de vertebrati terreski

(organismi ureotelicl.i organismi ammoniotelrcl, invece, il catabolismo azotato termina con NH3 (es. pesci, si diluisce

'acqua). Altri organismi ancora trasformano NH3 in acido urico (uricotetici).

ganismi ureotelici e ammoniotelíci '-'+ per I'escrezioone di N dipendono in vario grado da una sufprcienteponibilita di HzO.

acido a-immino.glutarrico

. AMMONIACA CNE])

20-60y{l00ml (concentazione molto bassa a causa dell'elevata tossicità!)Se > 50-70 pgll0Oml --+ allarme! Se >> coma epatico

hlII3 viene riversata nel sangue -+ in ambiente acquoso diventa NHf e alcalinizza l,embiente-> aumento pH

[se si accumula può dare problemi __> iperammonemiaf

proteine plasmatiche sono debolmente dissociate in senso anionico (hanno pI < 7, sarebbero nèutre a pH

;,::::T*:1lf}-llÍ:J^"1_..1",0-'oj:-" sono dissoci{e};+_gontriluiscooo al sistuma tamoonu.

aa è consumata nei processi di biosintesi deiI'eccesso di NI{4" viene converito in urea ed

ismi uricotelíci -'-+ secernendo N sottoforma di acido urico richiedono pochissima acqua

1_i7

- sottoforma di alanina

- sottoforma di elutammina' stntetizzata dalla glutammina sintetasi a

dipendente)

partire da NFI+" e glufammato (ATP-

ì

tI

{q

EQUILIBRIO NEL METABOLISMO DELL'AMMOIIIA.CA

FONTI vfiLrz,zo

Transaminazione accoppiata alla glutammico deHSintesi glutammato

(glutammico deFI)

Amminoacido ossidasi (perossisomiale)Sintesi glutammina(glutammina sintetasi)

Serina e treonina deidratasiSintesi urea

(decine di grammi al giorno con alimentazionebilanciata)

Amina ossidasi (mitocondriale)

Escrezione urinaria come NIL

Idrolisi glutammina(glutarninasi iot"t!449

" .9!"14

Catabolismo glicina

lI

I

III

I

I!

Ì--I

_.1_l_.1_l_l_.t_ll

_j_j

-l-lu

RICORDAI

Il gruppo amminico viene Perso Per:- Transaminazione (dove viene ceduto)

- Deaminazione (soto il glutammato!)

Gruppo amminico: -CHNH2Gruppo ammidico:

Gruppo imminico: -C:NH

.(NH,

*n r+ctrntre,t \

".1/,\Lqta rsú.rrnnnr,.ulfifrìru \ ' SINTESIGLUTAMMATO

ÎV:u jcrr t iL f lKG+NH3+NAD8)H+f €

\ / glutammico deH- srci*rt{nrri/

GLIITAMMATO

Prima via di difesa se I'amonemia è alta" attuata dai tessuti neriferici'

se tale reazione è froppo intensa" l'oKG del ciclo di Krebs può scappar fuori forzato dall'ammoniaca ->

catena respiratoria o"uot", intemrzione a.fr proarrzione di err fu*cólo soprattr;-po per il cervello, grande

utilizzatore di glucoso).

íRúFFR fÙi14 ttjel SfillcuÉ E tefnU,e lì,r,JCpEDt eSrÈet-uc{tr-'J ScTTfìnt; ùKG ,$L CtCLo Dr

trl$ ,t_ll 6ruî{ì14!,trg,3 j.cll E- L'i,,"tirCu LliZ r:,lfi (fiL1aNo;>

coy€ co€r, l(\'1o g5q,Oo(itov íî"1,i,.o J, I t/f-). ci1", a,,,f"rp-

ftll(llE- rL C,rnPc f;ncsrilrtKn659

ut Qu-L1Li sîr?r l l i l \ c l l ,f ,v rtl 5î rlr lÉ r'( l; É

U nLrazA 158

-___----

' SINTESI GLUTAMMINA

coo!{I

H-c-N-I{.t -

IcH.t -coo-

glutaÈrmato

IcooH Ir lcH\Ti. H.'O

-.\.îP NI{J .r!p : pi

\ \_ zr

GTLÎ.LI.E.!NAs-.iì'7fI{,Sf(uronsl)

cooliI

i { -c- \8.t -

Ic.1.Icoo -

glutammato

t*. (I GilTi.if,l:{Ji'

Nti.

-4 ' rGLL'T.-1L\,ECO DE,Zí

EP.ìÍC-j.f

df\".

f,iu lAMMt".tÈ - r- csrNreTRSi - ( fJ :>pn Nr;U Orpíoii'ùERsi C;ril

GLT.-T-{}Itr,.IATO

glutammiua(Glu-.\-F,r)

L'nLîRR GS . 6;1r66uruI

Sr' \ Ì l ìSr l

GILz{J,r'nfi\..{s..i.EIl'if

AI? hITí?

.A_Dp + pi

IL>,uo, .ii nî,rìiln Dr uN'l^Jii&/rt,,rrÉ pd- îrps" fU m<r c, p,€N ÍE r'

GLYRLO

(:riC pu-,r,:.cl (ntd rinmidnucí) CTp

(aa.) HLs

'Carbarrul-P Glucosammina=6Plaminozuccheri)

glutammina prelude anche alla sintesi di NAD e di alti aa.

Escherichia coli, La glutammina sintetasi è costituita da 12 subunità identiche (ognuna di 5Omila Da),ibuite in due corone di 6 subzmità sowapposte.

un enzima allosterico, sottoposto a.fine regolazíone:

r) REGOLAZIOhIE A BREYE T'ERMINE DI cS, grazie a

i di legame su ciascuna delle 12 subunità di GS (inibitori feedback di natura allosterica) -+ inititori al

.L\TP\ -

GLUT-tlf\"It\-A

-r /

. / / \. r / I \V/

) /T

Tl

t

V,

cumulativo.

15q

2)IT'.RM I N lL -+ Al-tr!rllr!/ru,r\-'r\!/ v!r*'

Questo meccantsmo dffi;t"tt"ffi intreccia con quelloprecedente

ascuna subunità)'Irw ri t"ga a residui di ryr presentr su cl

, r^_:r^-:^_óf,HT#";ió.;*.o io*" ibride con adenilazione intermedia-

-|l'$*fP -{QPF.

fiEP'q*

Il tutto è deciso da

(: onda diiadenilazione'

{* urRrutulR}.lss#}<St

sco.rie^o-

: . t ' \11 ' r \ ' r ì^( ' i

T?el

@e,S-'ca-,^-,.cole''*l rSqP

y'2RDP

fiendo sull'esPressi*." d"t g"*-St tratta di un.meccailsmoismo di

Af i"""',"d-t1 q:'^ 1" ..ti-. :i::*"""::"13l';#;i?";" ;;; ài *ott*u^ vemva

-addizionataf f i topiùidealnentenerbafien: ' . ,"o,"cr-KG,lasintesidiGSaumentava.;il*-;; iu,int"ti ài cs diminuiva; ai contrario' se erapres

a-KG *+ comPletamente Privo diN

Glu -+ carico di N a metà

Glu-NHz + carico di N

Se nella cellula e pt.*"t" Clu-NH2 -> bloccata la via della sua sintesi

Glu-NH2> Glu> a-KG

P)

&lìrP

s$È\l\N tbl\B\edìÉ

Z;;1oso€ccanitrrro)

f-

t-

UREA:metabolitafinaledelcatabolismoazotatoneiMammifenProdotta dal feSlrtg 'fu""olii"I

sungue' portatq ai reni' escreta con Ie wine

' \f{' I vari elementi che compongono la molecola di urea provengono da

,/ a -le[ltilLr vuw vvu^r-^.'

srntesi gonvergerur:

C = O - un atomo di N viene donato dall'aa aspartato

\*unatomodiNarr ivadir" t t " ; ; ; i l i io '* id i ioneNH+*l iberot lt'. - f atomo di c è fornito d"il'tò;ii";" di idratazione di coz)

- È stata la prima via metabolica ciclica ad essere stata scoperta (1932)'

- Ha inizio o"f *ito"ooiiJ " '"t*i"t""t "it*ot (compartimentahuzzíone)'

- ii?"il" ntoJ"9" 3040 g di urea al giomo

_ La concentrazrone di urrea ner sangue'ri irroi"u come azotemia (poche decine di mg' se alta indice di

malfunzionamento renale) 160

Gr-u

RTCORDA:ATP è substrato in:

fosfotransferasi (:r u n s )

adenilazione (ATP + x -+ AMP-x + PPi)

,ii"oti tefp che scinde per fornire energia)

i tenga conto della seguente def,rnizione: 'hn amminoacido è un acido organico in cui un H legato al Ca èstituito da un pruppo amminico". i

cooFi'aa più semplice è la glicina: che

,-r- J - *=. secondo la definizione ha analogre con I'acido acetico:j

n

a I'acido più semplice è I'acido fonnico: HcooFL quindi. l,aa più semplice èrrre di ACIDO CARBAMICOútavia guesta molecola non esiste in vivo.

. che prende il

f>, ì ! r ,J: ; t r i . , , .

" ; f | r r i l , i . i ; , iÈ

I

I

cooî:II

o car+ ttL3+f flrÉ* fis CI g{

flril -f - **4g* t"*p#*ftr-U1) Il ciclo dell'urea ha inizio con I' con laformszr'one di carb4-mil-fosfato; *"@a è semplice, la sua sintesi awiene in tretappe, catalizz*e dalla carbamir-fosfato sintetasi di tipo r(eurfi r,ro.orasi*ru.1

oliI r

l * -,/-\

icarìr lnate

qooliIIn

Cl*-I{ -cl,'-l rqH-

IcH.t -coo!{

ìTp lnp

\ . r rx/vHo

NÌÌ" Pi

{ r r

oPo:

otlC:

otl .{TP -iDP

O-I---j\ .A

àr ' / \, opo \'=__.3'

:or'

TJ.r \i-r--: t i : î

carbes sifosfato

coo-I

,r.t',-.l-.t + Cto.d,Oì i . l ìL i f lL- ùi t :ni lU.D A CÚL' '

j i / r^) i . o. .

- , ; _, .

carbam iì-lc'sfatl

tramite una carbamiltransferasi,

CITRULLINA

ac-itlo carbam!ee

Nel citosol in carbamil-fosfato prelude alla sintesi di nucleotidi pirimidinici

;onsumo di 2 molecole di ATP rende la reazione di sintesi del carbamil-fosfato praticarnente irreversibile.iTP alimenta la catalisi sintetasica-lieasicarTP al imenta I' atfívità fosfotran sferasr:ca

L'enzima non funziona se non viene attivato da un acido glutammico acetlato (N-acetilglutammato), composto che si forma a partire d" gto@-1"all'azione della N-acetil-glutammato sintasi (sotto stimolazione di arginina):

2)

(c!r),

Coa"

con la formazione di citrullina:

O = C'-PI

uthile all'

esbatntltransferast

COOHI

IClil\iirt -I

CTí:IL11.

II

- -

I\EI

II

\-É

EOOFiIICH\TI:l+CH:

ICH:

ICH:

IM,

ORNTTINA

ll,t!xg',q; i:ffi,

161

Ornitina e citrullina sono due ae, rrt& non sono utilizzati come precursori nella sintesi di proteine.