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LA GLICOLISI.
IL glucosio. Il glucosio è una molecola molto importante in quanto ottimo combustibile per l’organismo. Infatti il glucosio è una molecola ricca di legami la cui rottura permette una ricarica efficiente dell’ATP (il glucosio contiene molti legami dalla cui rottura è possibile ricavare energia). L’energia nelle molecole complesse che il nostro corpo scinde al fine di ricaricare l’ATP è contenuta all’interno dei loro legami. È dalla rottura di quest’ultimi che il nostro corpo riesce a ricavare energia. Il glucosio però non è soltanto un carburante, è anche un importante precursore, in grado di fornire moltissimi intermedi metabolici per la biosintesi di molecole complesse come: nucleotidi, coenzimi, acidi grassi ecc... Il glucosio ha 4 destini principali. Il glucosio introdotto mediante alimentazione o già presente all’interno dell’organismo ha 4 destini principali: può essere utilizzato nella sintesi dei polisaccaridi complessi può essere immagazzinato all’interno della cellula come riserva sottoforma di glicogeno (i più grandi magazzini di scorta di glucosio si trovano a livello epatico e a livello muscolare) può essere utilizzato nella via del pentoso fosfato per la produzione di molecole necessarie alla biosintesi lipidica e di NADH o ancora nella biosintesi nucleotidica può essere coinvolto nella produzione di energia andando ad alimentare il processo della glicolisi dove viene parzialmente ossidato per la produzione di due molecole di piruvato La glicolisi. Il termine glicolisi deriva dal greco e significa “scissione dolce”. La glicolisi avviene all’interno del citoplasma cellulare e si compone di 10 tappe suddivise in 2 fasi principali: una prima fase preparatoria (5 tappe) una seconda fase di recupero energetico ( tappe) Ogni tappa è rappresentata da una reazione, e ogni reazione è catalizzata da uno specifico enzima. 10 sono le tappe totali, 10 sono gli enzimi totali coinvolti nella glicolisi. Durante la glicolisi ogni molecola di glucosio viene utilizzata per la produzione di 4 molecole di ATP e 2 molecole di NADH. Questo processo, composto di 10 tappe, per poter avvenire, richiede energia, ATP. Nello specifico, per ogni molecola di glucosio sono richieste 2 molecole di ATP. Durante la glicolisi si riescono quindi ad ottenere in totale 2 molecole di ATP (4 ATP prodotte – 2 ATP consumate) e 2 molecole di NADH che in condizioni aerobiche potrebbero essere trasformate in altre 5 ATP, dalla catena di trasporto degli elettroni mitocondriale. le due molecole di ATP prodotte vengono utilizzate immediatamente Prodotti finali della glicolisi a partire da una singola molecola di glucosio
le 2 molecole di NADH possono in condizioni aerobiche essere convertite in molecole di ATP, ma di per sé le molecole di NADH non possono essere utilizzate direttamente come energia Chi alimenta la glicolisi? Ad alimentare la glicolisi è principalmente il glucosio, ma non solo. Vengono utilizzati anche: altri monosaccaridi fruttosio, mannosio e galattosio i disaccaridi lattosio, maltosio e saccarosio i polisaccaridi amido e glicogeno Questi zuccheri, a seconda della loro composizione strutturale, possono fornire energia a breve o a lungo termine. Gli zuccheri semplici, i monosaccaridi, forniscono energia a breve termine in quanto prontamente assimilati dall’intestino e digeriti in tempo molto brevi. Gli zuccheri complessi, i disaccaridi e i polisaccaridi, invece forniscono energia a medio e lungo termine in quanto richiedono tempi di digestione e trasformazione superiori. Non venendo digeriti nell’immediato il loro rilascio energetico avviene più tardi rispetto al rilascio energetico degli zuccheri semplici, che invece è immediato (questi non necessitano di digestione e vengono assorbiti dalle pareti intestinali direttamente). I monosaccaridi. I monosaccaridi, una volta introdotti, non necessitano di digestione; vengono assorbiti tali e quali direttamente, dalle pareti intestinali. Una volta assorbiti, attraverso il plasma, arrivano ai muscoli, dove vengono convogliati verso la glicolisi, all’interno del citoplasma delle fibre muscolari.
come beta-glucosio Ciò che rende diverse queste due forme è solamente un piccolo dettaglio: la posizione dell’ossidrile legato al carbonio
Per il resto le due forme si equivalgono. Quando l’ossidrile sta in basso la molecola di glucosio viene chiamata alfa-glucosio. Quando l’ossidrile sta in alto la molecola viene chiamata beta-glucosio. Per quanto questa differenza possa apparire minima ed irrilevante, in realtà si tratta di una differenza molto importante che il nostro organismo riesce a distinguere perfettamente. Infatti noi esseri umani siamo in grado di assimilare il glucosio solamente quando questo è presente nella sua forma alfa. Quando il glucosio è presente nella forma beta, il nostro organismo non riesce ad assimilarlo e quindi ad usufruirne. Nell’amido le molecole di glucosio sono legate tra loro da legami alfa (1 4), nel costituire delle catene lineari. Il legame prende il nome di alfa (1 4) perché il legame avviene tra il gruppo ossidrilico (OH) del carbonio 1 del primo alfa-glucosio e il gruppo ossidrilico del carbonio 4 dell’alfa-glucosio successivo. Questo legame porta alla formazione di ponti ad ossigeno, che sono poi quelli che vanno a tenere unite tra loro le molecole di glucosio. Per ogni ponte ad ossigeno formato si ha la liberazione di 1 molecola di acqua (H20). Nel glicogeno, le molecole di glucosio sono unite tra loro sia da legami alfa (1 4) che da legami alfa (1 6) (legame di tipo ). La presenza di questi secondi legami fa si che nella struttura siano presenti delle ramificazioni, assenti invece nella struttura del glicogeno. Questo legame prende il nome di legame alfa (1 6) (legame di tipo ) perché avviene tra il gruppo ossidrilico del carbonio 1 di un primo alfa-glucosio e il gruppo ossidrilico del carbonio 6) (legame di tipo di un altro alfa-glucosio. L’amido e il glicogeno introdotti mediante alimentazione. L’amido e il glicogeno possono essere entrambi assunti mediante la dieta. Generalmente tutti gli alimenti una volta introdotti non vengono digeriti fino a quando non raggiungono lo stomaco e soprattutto l’intestino. L’amido e il glicogeno però, subiscono già una prima digestione non appena introdotti nella cavità orale, ad opera di un enzima secreto dalle ghiandole salivarie chiamato alfa-amilasi salivare, la ptialina. Le alfa-amilasi sono degli enzimi il cui ruolo è quello di andare a scindere i legami alfa (1 4) che vi sono tra le molecole di alfa-glucosio. I legami alfa (1 6) (legame di tipo ) rimangono intatti. Alla fine di questa reazione, ciò che si ottiene sono dei polisaccaridi, i quali verranno poi successivamente ed ulteriormente digeriti a livello intestinale. Infatti, la digestione da parte della alfa-amilasi continua sino a quando l’amido e il glicogeno non arrivano allo stomaco. Una volta che l’amido e il glicogeno entrano all’interno dello stomaco, le alfa-amilasi salivari smettono di funzionare e la digestione si interrompe. Perché il processo digestivo si interrompe? Perché l’alfa-amilasi salivare è un enzima che funziona solamente entro un limitato e definito intervallo del PH, intervallo compreso tra 6) (legame di tipo .6) (legame di tipo e 6) (legame di tipo .8. Gli atomi di carbonio sono sempre numerati in senso antiorario Legame alfa (1 4) Legame alfa (1 6) (legame di tipo )
In corrispondenza della cavità orale e dell’esofago il PH è compreso all’interno di questo intervallo e quindi la ptialina a modo di agire e scindere i legami alfa (1 4). Lo stomaco invece ha un PH molto più acido a causa delle secrezioni gastriche, di conseguenza, una volta che l’amido e il glicogeno sono arrivati allo stomaco, il PH scende drasticamente e la ptialina smette di funzionare; si disattiva, interrompendo la digestione. La digestione riprende quando l’amido e il glicogeno, già comunque parzialmente digeriti, arrivano al duodeno per mezzo del piloro. Qui interviene una seconda amilasi, sta volta di origine pancreatica: l’alfa-amilasi pancreatica. L’amilasi pancreatica porta avanti la digestione iniziata dalla sua sorella gemella andando a tagliare i legami alfa ( 4) rimasti. Se con la prima digestione si erano andati a formare polisaccaridi di lunga e media lunghezza, con questa seconda digestione si vanno a formare polisaccaridi sempre più piccoli, e questa digestione continua finchè non si arriva ad una lunghezza compresa tra le 2 molecole di alfa- glucosio e le 20. I polisaccaridi che hanno una lunghezza compresa tra le 2 molecole di glucosio e le 20 prendono il nome di maltodestrine. Quindi la digestione da parte dell’alfa-amilasi pancreatica continua fin tanto che i polisaccaridi non diventano maltodestrine. Le maltodestrine altro non sono che il prodotto della digestione dell’amido e/o del glicogeno. Una volta formate, queste maltodestrine vengono ulteriormente lavorare e scisse in molecole di alfa-glucosio dagli enzimi situati in corrispondenza dell’orletto a spazzola degli enterociti (cellule costituenti le pareti intestinali). Nota bene: l'alfa amilasi pancreatica porta avanti solamente la rottura dei legami alfa (1 4). I legami alfa (1 6) (legame di tipo ) rimangono ancora intatti. Questi vengono scissi dagli enzimi presenti sui microvilli degli enterociti, e non nel lume duodenale o nella cavità orale. Una volta liberate, le molecole di alfa-glucosio vengono assorbite dagli enterociti attraverso il trasportatore del glucosio, e veicolate attraverso il plasma ai vari distretti corporei di destinazione. Ogni tessuto possiede il suo specifico trasportatore di glucosio; tutti trasportatori appartenenti alla famiglia GULT. I trasportatori del glucosio (GLUT) sono una famiglia di proteine transmembrana presenti nella maggior parte delle cellule mammifere. La loro azione permette il trasferimento del glucosio attraverso le membrane plasmatiche, incapace di attraversare spontaneamente il doppio strato fosfolipidico Ogni trasportatore possiede una propria funzione: chi rimuove il glucosio in eccesso dal sangue, chi regola il rilascio dell’insulina ecc…a seconda del tipo di cellula e della sua collocazione. Il GLUT1 è l’unico ad essere ubiquitario, tutti gli altri hanno una locazione specifica. GLUT4.
Le maltodestrine essendo di facile digestione ci permettono invece di avere molta energia immediata senza andare a compromettere l'allenamento. Trattandosi di carboidrati complessi molto piccoli, una volta ingeriti, basta veramente poco tempo affinché vengano scissi in singole molecole di alfa-glucosio. Maltodestrine = amido pre-digerito. Prima di un allenamento è meglio utilizzare e consumare le maltodestrine piuttosto che alimenti a base di amido che andrebbero a sottrarre energia all’allenamento. Le maltodestrine sono consigliate soprattutto negli sport di tipo aerobico e anaerobico lattacido, in tutti quegli allenamenti che richiedono grandi quantità di energia veloce e resistente. Le maltodestrine possono essere consumate anche durante l’allenamento per il riprestino delle energie.
Le maltodestrine nello sport. Le maltodestrine in ambito sportivo vengono impiegate principalmente: negli sport di resistenza (corsa, ciclismo ecc…), prima dell’attività e durante, per una ricarica dell’energia e come supporto energetico nel post-allenamento degli sport di forza/potenza (scatti, sollevamento pesi ecc…) per facilitare il recupero del glicogeno e quindi il recupero post-esercizio Il glicogeno. Il glicogeno è una forma molto efficiente di accumulo del glucosio, al pari delle maltodestrine, in quanto non osmoticamente attivo. In poche parole, il nostro corpo anziché conservare il glucosio, così in singole molecole di alfa-glucosio, lo conserva sottoforma di glicogeno, in quanto più pratico. Le maltodestrine possono portare ad ipoglicemia reattiva (discesa eccessiva dei livelli di glucosio ematico) se assunte in quantità eccessive Le maltodestrine non sottraggono l’acqua ai tessuti, e quindi consentono una corretta idratazione. Gli zuccheri invece trattenendo acqua a livello intestinale non permetto a quest’ultima di arrivare ai tessuti
la glicogeno fosforilasi va a staccare dalle estremità del glicogeno una molecola di glucosio sotto forma di glucosio-1-fosfato l’enzima fosfoglucomutasi trasforma il glucosio-1-fosfato in glucosio-6) (legame di tipo -fosfato il glucosio-6) (legame di tipo -fosfato entra nella glicolisi Questa reazione non consuma ATP, quindi non richiede energia da parte della cellula. La glicogeno fosforilasi riesce a scindere i legami alfa (1 4) grazie a un gruppo fosfato, che utilizza come fosse una sorta di piede di porco. Da questa rottura si ricavano molecole libere di alfa-glucosio-1-fosfato. 1 fosfato, perché il fosfato che è stato utilizzato dalla glicogeno fosforilasi per scindere il legame alfa rimane attaccato al carbonio 1 del glucosio. Infatti la rottura del legame alfa avviene proprio perché tra il carbonio 1 e il carbonio 4 si va ad inserire questo fosfato. Quando al glicogeno viene staccata una unità alfa-glucosio, il glicogeno si dice: glicogeno (n-1). Una volta formato, il glucosio-1-fosfato, viene trasformato, dall’enzima fosfoglucomutasi, in glucosio-6) (legame di tipo -fosfato. La fosfoglucomutasi altro non fa che andare a spostare il fosfato in posizione 1 in posizione 6) (legame di tipo. Il glucosio-6) (legame di tipo -fosfato entra successivamente come intermedio nella glicolisi o in altre vie metaboliche. La glicogeno fosforilasi continua a staccare unità di glucosio dalla catena di glicogeno sino a quando non arriva a quattro residui di glucosio dalla ramificazione. Abbiamo detto che la struttura del glicogeno è data sia da catene lineari di glucosio che da ramificazioni. La glicogeno fosforilasi non riesce a lavorare sulle ramificazioni, può andare a staccare unità di glucosio soltanto da catene lineari, ecco perché quando arriva a quattro residui dalla ramificazione si ferma. Affinché la glicogeno fosforilasi possa continuare è necessario che queste ramificazioni vengano rotte. Queste ramificazioni vengono rotte da un enzima deramificante a doppia attività enzimatica: la sua prima attività enzimatica è quella di andare a spostare tre molecole di glucosio da una catena all'altra, andando a scindere un legame alfa (1 4) e andandone a formare uno nuovo
la sua seconda attività è quella di andare a idrolizzare il legame alfa (1 6) (legame di tipo ) rimasto, con la formazione di un alfa-glucosio libero Il glicogeno endogeno viene consumato prima di quello ematico (alimentare). Perché il glicogeno endogeno viene utilizzato con preferenza rispetto al glicogeno contenuto nel sangue? Perché l’utilizzo del glucosio endogeno permette di risparmiare sulla fosforilazione, che per poter avvenire consuma ATP. Il glicogeno endogeno per poter essere scisso in alfa-glucosio e essere introdotto nella glicolisi, si serve della glicogenesi, un processo che non richiede energia all’organismo. Il glicogeno derivato dagli alimenti invece utilizza la fosforilazione, processo che al contrario della glicogenolisi richiede energia (1 ATP per ogni unità di glucosio staccata). Allora il nostro organismo utilizza preferenzialmente il glicogeno endogeno perché in questo modo riesce a risparmiare energia. La glicogeno fosforilasi continua a staccare le unità di glucosio sino a quando non arriva a 4 residui da una ramificazione; a sto punto interviene l’enzima deramificante che va a spostare 3 di questi 4 residui rimasti ad un’altra catena Spostati i 3 residui, l’enzima deramificante interviene una seconda volta per andare a rimuovere l’ultimo residuo rimasto che potrebbe andare a deragliare la gligogeno fosforilasi, e lo fa idrolizzando il legame alfa (16) (legame di tipo ). Questa idrolisi porta alla liberazione una unità di glucosio
In sintesi: l' adrenalina viene rilasciata dalla parte midollare del surrene entra in circolo mediante il plasma arriva in corrispondenza delle fibre muscolari si va a legare ai recettori appositi posti lungo le membrane citoplasmatiche delle fibre muscolari le proteine g associate a questi recettori cambiano di conformazione andando ad attivare l' adenilato ciclasi l’adenilato ciclasi trasforma una ATP in una cAMP (AMP ciclica) l’AMP ciclica attiva una PKA (una protein chinasi A) la PKA va ad attivare un enzima chiamato fosforilasi chinasi, responsabile dell’attivazione della fosforilazione la fosforilazione si attiva una volta attivata la fosforilazione va ad attivare la glicogeno fosforilasi la glicogeno fosforilasi inizia a rimuovere le unità alfa-glucosio dalle catene del glicogeno la glicogenolisi viene così attivata ed incrementata Introduzione alle tappe della glicolisi. La glicolisi, avviene nel citoplasma, e si compone di 10 tappe suddivise in 2 fasi: una prima fase preparatoria (5 tappe) dove avviene la conversione delle molecole di glucosio in piruvato (processo che necessita di energia 2 ATP per ogni molecola di glucosio convertita) e una seconda fase energetica ( tappe) dove si ha l’effettiva produzione di energia (vengono prodotte 4 ATP per ogni molecola di glucosio e due molecole di NADH). La fase preparatoria (5 tappe). 1 tappa della glicolisi (l’entrata del glucosio). Il glucosio proveniente dal sangue entra all'interno delle fibre muscolari attraverso il canale GLUT-4. Una volta entrato nel citosol viene immediatamente fosforilato ad opera dell’enzima esochinasi.
Questa fosforilazione è importante in quanto trasformando il glucosio in glucosio-6) (legame di tipo -fosfato lo rende irriconoscibile al trasportatore e quindi impedisce al glucosio che è entrato di uscire in senso opposto, fuori dalla fibra muscolare; fa sì che il glucosio rimanga confinato all'interno della fibra. Questa prima reazione viene chiamata reazione di indirizzo in quanto vincola glucosio all'interno della cellula, ed è irreversibile. Il glucosio già presente all’interno della fibra muscolare sotto forma di glicogeno invece prima di essere trasformato in glucosio-6) (legame di tipo -fosfato viene trasformato in glicogeno-1-fosfato. A differenza di prima c'è questa tappa intermedia, ma il destino rimane lo stesso.
La
trasformazione del glucosio ematico in glucosio-6) (legame di tipo -
fosfato comporta una spesa energetica di 1ATP
mentre quella del glicogeno non comporta nessuna spesa energetica. Questo è il motivo per il quale il nostro organismo preferisce prediligere il glucosio intramuscolare piuttosto che il glucosio ematico. Il glucosio intramuscolare gli permette di ricavare energia senza questa spesa addizionale di ATP (risparmio energetico). Una volta formato il glucosio-6) (legame di tipo -fosfato, pur essendo un intermediario della glicolisi, non è ancora vincolato a questa via: può di fatto prendere altre vie accessorie come ad esempio la via del pentoso fosfato (biosintesi degli acidi grassi e nucleotidi). 2 tappa (il glucosio-6 fosfato viene convertito in fruttosio-6-fosfato). Il glucosio-6) (legame di tipo -fosfato viene trasformato in un esomero, in un fruttosio-6) (legame di tipo -fosfato, ad opera dell’enzima fosfoesosioisomerasi (non è da sapere per l’esame). 3 tappa (il fruttosio-6-fosfato viene convertito in fruttosio-1- 6-fosfato). Ancora il fruttosio-6) (legame di tipo -fosfato non è completamente indirizzato alla glicolisi, questo in quanto l’enzima che catalizza la reazione dal glucosio-6) (legame di tipo -fosfato al fruttosio-6) (legame di tipo -fosfato, è reversibile, e quindi può anche catalizzare la reazione inversa. La molecola di fruttosio si trova ad essere completamente indirizzata quando trasformata in fruttosio-1-6) (legame di tipo -fosfato, il primo e vero proprio substrato della glicolisi (intermedio esclusivo della glicolisi). Questa reazione viene catalizzata da un enzima molto importante, la fosfofrutto-chinasi-1, dall’azione irreversibile (questo eznima è chiesto all’esame, assieme all’enzima iniziale, l’esochinasi). Per tanto una volta avvenuta questa reazione il fruttosio-1-6) (legame di tipo -fosfato non può più tornare in dietro e prendere vie accessorie, ma può proseguire soltanto per la glicolisi. Gli enzimi che terminano con il-chinasi sono tutti enzimi che attaccano un gruppo fosfato alle molecole, e di solito questo gruppo fosfato lo prendono da una molecola di ATP. Per tanto anche in questa fase si ha un consumo energetico: 1ATP.
Ad esempio: se all'enzima PFK-1 si va a legare una molecola di ATP l' enzima capisce che l’ATP all’interno della fibra è presente in elevate concentrazioni, (se a PFK-1 si vanno a legare molecole di ATP, vuol dire che all’interno della fibra l’ATP è presente in elevate concentrazioni il che vuol dire che la fibra ha energia e che non ne necessita di altra), che l’ATP all’interno della fibra è presente in elevati concentrazioni) che il muscolo non sta lavorando e che quindi l’ATP presente si sta accumulando inutilmente, e allora PFK-1 chiude l’accesso alla glicolisi. Il contrario accade quando invece sono presenti in elevate concentrazioni i sottoprodotti della glicolisi: ADP e AMP. Quando l’ADP e l’AMP sono presenti in elevate quantità, sono loro ad andarsi a legare a PFK-1, allora PFK-1 capisce che l’ATP prodotto dalla glicolisi viene consumato, che il muscolo sta lavorando e che quindi c’è bisogno di altra energia. E allora apre o continua a tenere aperta la via della glicolisi. In poche parole l’attività di PFK-1 è regolata dalle concentrazioni intracellulari di ATP, ADP e AMP. Che cos’è l’AMP? L’AMP è un sottoprodotto dell’ATP un po’ particolare. Quando la contrazione muscolare è eccessiva e lo sforzo dell’attività fisica troppo intenso, può succedere che la glicolisi non riesca a fornire tanta energia quanta ne serve all'organismo; può succedere che non riesca a tenere il passo. In questi casi, l’organismo per poter comunque fornire l’energia necessaria alla contrazione attua un piano secondario: 2 molecole di ADP (sottoprodotti dell’ATP, quindi si parla di energia già consumata) si vanno ad unire assieme per dare forma ad una nuova molecola di ATP e una di AMP (l’AMP come scarto: 2 molecole di adenina-difosfato si uniscono per dare vita ad una molecola di adenina trifosfato, e un fosfato rimane escluso = AMP, adenina monofosfato). Quindi l’AMP è un segnale che l’organismo si trova in uno stato di fatica molto intensa, fatica che la glicolisi non riesce a sopperire. In conclusione: elevati livelli di ATP portano la PFK-1 a chiudere la via della glicolisi (livelli che sono alti quando il corpo è a riposo) elevati livelli di ADP e AMP portano la PFK-1 ad aprire la via della glicolisi (livelli che sono elevati quando il corpo è in attività) La fase di recupero energetico (5 tappe). 6 tappa. Nella 6) (legame di tipo tappa della glicolisi l’enzima gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi utilizzando 1 molecola di NAD+ per ciascuna molecola di gliceraldeide, va a rubare gli elettroni e i protoni dalla gliceraldeide e li va a caricare sulle 2 molecole di NAD+, trasformandole in 2 molecole di NADH. Come risultato di tale reazione si hanno: 2NADH (2 perché sono due le molecole di gliceraldeide), un atomo di idrogeno (H+) e 2 molecole di 1-3-bifosfatoglicerato (sempre perché sono 2 le molecole di gliceraldeide).
La reazione della gliceraldeidie-3-fosfato deidrogenasi è reversibile, lavora anche in senso opposto e questa cosa è una cosa molto importante perché il pool di NAD+ e NADH all’interno della cellula è limitato. Se la gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi lavorasse soltanto in un verso, primo o poi le molecole di NAD+ o di NADH terminerebbero. È importante quindi che questo enzima lavori in entrambi i sensi al fine di permettere il continuo fluire delle molecole di glucosio lungo questa via. Questo step è uno step limitante per la glicolisi. Che cosa vuol dire? Siccome i pool di NAD+ e NADH sono limitati la quantità delle molecole che possono proseguire lunga la glicolisi dipende proprio dalle capacità di rispristino delle molecole di NADH in NAD e quindi dalle loro quantità presenti. Più molecole di NADH vengono ripristinate in NAD più molecole possono proseguire. Viceversa vale per la reazione opposta. Se le molecole di NAD+ finiscono la glicolisi viene bloccata. Il ripristino delle molecole NAD+ può avvenire in diversi modi a seconda che ci si trovi in condizioni aerobiche o anaerobiche. Il 1-3-bifosfatoglicerato deriva dall’aggiunta di un gruppo fosfato alla struttura della gliceraldeide-3-fosfato, in posizione 1, dalla glicealderide-3-fosfato deidrogenasi. Quindi sono due le cose che questo enzima va a fare: trasferisce i protoni e gli elettroni dalla gliceraldeide a 2 molecole di NAD aggiunge all’atomo di carbonio 1 (aldeidico) della gliceraldeide un fosfato (1-3-bifosfatoglicerato) 7 tappa. Ricordati di ragionare sempre doppio: da ogni molecola di glucosio derivano 2 molecole di gliceraldeide e quindi 2 molecole di 1-3-bifosfatoglicerato. A sto punto che cosa succede? A sto punto l’enzima fosfogliceratochinasi va a rubare un fosfato dalle molecole 1-3-bifosfatoglicerato, e le va a trasferire a 2 molecole di ADP. Questo passaggio porta così alla produzione di 2 molecole di ATP e di 2 molecole di 3-fosfoglicerato (il fosfato che viene sottratto è quello in posizione 1).
Pertanto nel caso del glucosio ematico non si avrà un totale di 2 molecole di ATP prodotte, ma di 3ATP (si ha un bilancio energetico diverso). Le molecole di NADH e di piruvato rimangono le stesse, cambia solamente il bilancio energetico dovuto ad una spesa energetica differente. NAD+ e NADH importantissimo e richiesto all’esame. Le molecole di NAD+ e NADH sono presenti all’interno della cellula in quantità nettamente inferiori rispetto a quanta ne servirebbe dal metabolismo del glucosio per supportare la contrazione muscolare; quantità di gran lunga inferiore rispetto a quella del glucosio metabolizzato in pochi minuti. Per tanto se queste molecole non venissero in un qualche modo ripristinate la glicolisi si fermerebbe (se tutto il NAD+ è stato trasformato in NADH e non è stato ripristinato la glicolisi si ferma inquanto impossibilitata a continuare). Affinchè la glicolisi possa continuare è necessario quindi che abbinati alla glicolisi vi siano dei sistemi di riprestino per le molecole di NAD+. Questi sistemi di ripristino differiscono a seconda del tipo di esercizio fisico, ovvero a seconda della condizione in cui ci si trova: se aerobica o anaerobica. Al termine della glicolisi il piruvato prodotto a partire dal glucosio ha destini diversi a seconda del tipo di attività fisica. Al termine della glicolisi il piruvato prodotto a partire dal glucosio ha destini diversi a seconda del tipo di attività fisica. In condizioni aerobiche il piruvato viene convertito in acetilCoA. In condizioni anaerobiche il piruvato viene trasformato in lattato (2 molecole di piruvato 2 molecole di lattato). Questo diverso destino dipende dai meccanismi di rispristino delle molecole di NAD+. Il ripristino di NAD+ in condizioni aerobiche. In condizioni aerobiche 2 sono i sistemi possibili che consentono il ripristino delle molecole di NAD+, convogliando i protoni e gli elettroni del NADH sulla catena di trasporto degli elettroni presente sulla membrana interna mitocondriale. Questi due sistemi sono: il sistema del glicerolo-3-fosfato il sistema del malato-aspartato Quando e perché avviene uno anziché l’altro? L’intervento di uno o dell’altro dipende dal tipo di tessuto. A seconda del tessuto in cui avviene la glicolisi si ha uno o l’altro. Nello specifico, il sistema del glicerolo-3-fosfato interviene nel ripristino del NAD+ all’interno delle cellule muscolari, mentre il sistema malato- aspartato interviene in altre cellule, diverse da quelle muscolari. Il loro funzionamento è però il medesimo. ATTENZIONE: la catena di trasporto degli elettroni in condizioni aerobiche è attiva, in condizioni anaerobiche non lo è MAI! Che cos’è la catena di trasporto degli elettroni? La catena di trasporto degli elettroni è una catena, una sorta di “passa mano”, situata lungo la superficie citosolica della membrana interna mitocondriale. Si tratta di una catena costituita in totale da 4 complessi molto semplici da ricordare: complesso 1, 2, 3 e 4.
All’interno di questi complessi gli elettroni fluiscono dall’1 sino ad arrivare al quarto, il più importante fra tutti. Ora, le molecole di NADH provenienti dalla glicolisi interna alle cellule muscolari arrivano alla catena di trasporto degli elettroni e cedono i loro elettroni al secondo complesso (all’ubichinone). Gli elettroni fluiscono dal secondo complesso al terzo e dal terzo al quarto, “una sorta di passa mano”. Dopo di che una volta arrivati al quarto questi vengono caricati su un atomo di ossigeno (il quarto complesso è l’accettore più importante di tutta la catena). Si forma così dell’acqua. Le molecole di NADH che invece derivano dalla glicolisi di altre cellule (cellule non muscolari) non cedono gli elettroni al secondo complesso ma li cedono al primo. Si tratta semplicemente di un shuttle diverso. Quindi nelle cellule muscolari il shuttle avviene in corrispondenza del 2 complesso, mentre nelle altre cellule in corrispondenza del 1 complesso (perché i meccanismi di ricarica sono diversi). Perché esistono due shuttle? Non si sa; la natura ha voluto questo. Ma ora, perché sti elettroni si spostano lungo questa catena? Il senso? Gli elettroni vengono passati da un complesso all’altro al fine di generare un gradiente protonico. Il movimento degli elettroni consente a dei protoni presenti nella matrice del mitocondrio (protoni H+) di passare allo spazio intermembrana. E infatti ad ogni complesso di questa catena è associato un passaggio per i protoni. Per quanto riguarda il NADH proveniente dalle cellule non muscolari, per ogni 2 elettroni che fluiscono lungo l’intera catena possono essere passati allo spazio intermembrana 10 protoni totali, 10 atomi H+. Invece per quanto riguarda il NADH proveniente dalle cellule muscolari, per ogni 2 elettroni che fluiscono posso essere passati allo spazio intermembrana 6) (legame di tipo protoni totali, 6) (legame di tipo atomi H+. ubichinone
