Ciclo di Krebs e Metabolismo del Glucosio

Il processo metabolico che scompone le molecole di cibo per rilasciare energia sotto forma di ATP.

Una fase del catabolismo che produce poca ATP e un'ossidazione parziale delle molecole, riducendone ulteriormente la complessità. In questa fase avvengono i catabolismi specifici di diverse molecole, come la glicolisi per il glucosio.

Una fase del catabolismo che produce coenzimi ridotti e ATP. Comprende il Ciclo di Krebs, che avviene nei mitocondri e ossida completamente l'acetil-CoA in CO2, generando NADH, FADH2 e GTP.

Un ciclo metabolico che avviene nei mitocondri, ossidando completamente l'acetil-CoA in CO2. Produce NADH, FADH2 e GTP, utilizzati per la produzione di ATP.

La prima reazione del Ciclo di Krebs, catalizzata dalla citrato sintasi, che lega l'acetil-CoA all'ossalacetato per formare il citrato. Questa reazione è irreversibile.

La seconda reazione del Ciclo di Krebs, catalizzata dall'aconitasi, che isomerizza il citrato in isocitrato. Questa reazione sposta il gruppo alcolico terziario.

La terza reazione del Ciclo di Krebs, catalizzata dall'isocitrato deidrogenasi, che decarbossila e ossida l'isocitrato, generando NADH e α-chetoglutarato.

Un intermedio del Ciclo di Krebs, formato dalla decarbossilazione ossidativa dell'isocitrato. Viene utilizzato come substrato per la successiva reazione che porta alla formazione di succinil-CoA.

SGLUT-1 è un trasportatore del glucosio presente nella mucosa intestinale e nei tubuli renali. Trasporta glucosio e galattosio insieme al sodio, sfruttando il gradiente di concentrazione.

GLUT-1 è un trasportatore del glucosio presente nel cervello, negli eritrociti, nel colon e nei muscoli. È sempre presente e ha un'elevata affinità per il glucosio.

GLUT-2 è un trasportatore del glucosio presente nel fegato, nelle isole pancreatiche beta, nell'intestino tenue e nel rene. Ha bassa affinità per il glucosio e funge da sensore per la produzione di insulina.

GLUT-3 è il principale trasportatore del glucosio nel cervello, nella placenta e nel rene. Ha un'elevata affinità per il glucosio.

GLUT-4 è un trasportatore del glucosio presente nel muscolo scheletrico, negli adipociti e nel muscolo cardiaco. Ha un'elevata affinità per il glucosio ed è sensibile all'insulina, il che significa che può essere aumentato sulle membrane cellulari in presenza di insulina.

GLUT-5 è un trasportatore del fruttosio presente nell'intestino tenue. Non trasporta glucosio.

La glicemia è la concentrazione di glucosio nel sangue. Dopo un pasto ricco di carboidrati, la glicemia aumenta. Dopo circa due ore, torna ai livelli normali.

L'indice glicemico indica la velocità con cui un alimento fa aumentare la glicemia. Alimenti con un indice glicemico alto fanno aumentare la glicemia rapidamente, mentre alimenti con un indice glicemico basso la fanno aumentare lentamente.

Il glutatione ridotto (GSH) è un importante antiossidante che neutralizza i radicali liberi (ROS) all'interno degli eritrociti. Il glutatione ossidato (GSSG) viene ridotto a GSH dalla glutatione reduttasi usando NADPH+H+ come coenzima. Questo processo è essenziale per mantenere un ambiente cellulare riducente e proteggere gli eritrociti dal danno ossidativo.

La via dei pentoso fosfati (PPP) negli eritrociti è cruciale per la produzione di NADPH+H+, il quale è necessario per la riduzione del glutatione ossidato a glutatione ridotto, garantendo la protezione dalle specie reattive dell'ossigeno (ROS).

Il deficit di glucosio-6-fosfato deidrogenasi (G6PD) è un'anomalia genetica che compromette la via dei pentoso fosfati, riducendo la produzione di NADPH+H+. Questo deficit porta ad un accumulo di ROS che danneggiano gli eritrociti, causando emolisi e favismo.

Il glicogeno è un polisaccaride di riserva composto da unità di glucosio legate da legami α - 1 → 4 e α - 1 → 6. Il glicogeno è immagazzinato sotto forma di granuli nei tessuti come fegato e muscoli, fornendo una riserva di glucosio per i periodi di bisogno.

La glicogenosintesi è il processo di formazione del glicogeno a partire da unità di glucosio. Questo processo richiede la partecipazione di diversi enzimi, tra cui la glicogenina, l'UDP-glucosio, la glicogeno sintasi e l'enzima ramificante.

La glicogenina è una proteina che funge da primer per la sintesi del glicogeno, iniziando la formazione della catena polisaccaridica.

L'enzima ramificante è responsabile della creazione dei legami α - 1 → 6 nel glicogeno, creando la struttura ramificata tipica di questo polimero.

La glicogeno sintasi è l'enzima chiave responsabile della formazione dei legami α - 1 → 4 tra le unità di glucosio durante la sintesi del glicogeno.

La glicolisi è il processo metabolico che scompone il glucosio in piruvato, generando ATP ed NADH. La reazione 3 della glicolisi è la conversione irreversibile del fruttosio-6-fosfato in fruttosio-1,6-bifosfato catalizzata dalla fosfofruttochinasi 1 (PFK1).

La fosfofruttochinasi 1 (PFK1) è l'enzima che catalizza la reazione 3 della glicolisi, conversione irreversibile del fruttosio-6-fosfato in fruttosio-1,6-bifosfato. È un punto chiave di regolazione della glicolisi e la sua attività è influenzata da effettori allosterici.

L'ATP è un modulatore allosterico negativo della PFK1. Quando i livelli di ATP sono alti, l'ATP si lega al sito allosterico della PFK1, diminuendo la sua affinità per il substrato (fruttosio-6-fosfato) e rallentando la glicolisi.

L'ADP e l'AMP sono modulatori allosterici positivi della PFK1. Quando i livelli di ADP e AMP sono alti, indicano un basso livello energetico cellulare. L'ADP e l'AMP si legano al sito allosterico della PFK1, aumentando la sua affinità per il substrato e accelerando la glicolisi.

Il citrato è un modulatore allosterico negativo della PFK1. Quando i livelli di citrato sono alti (indicando un abbondante quantità di energia), il citrato si lega al sito allosterico della PFK1, rallentando la glicolisi.

Il fruttosio-2,6-bisfosfato è un regolatore positivo della PFK1 nel fegato. La sua attività è controllata dalla fosforilazione, influenzata dagli ormoni glucagone e insulina.

Il glucagone è un ormone rilasciato in risposta all'ipoglicemia (basso livello di glucosio nel sangue). Attiva la cascata di segnalazione che porta alla fosforilazione della fosfofruttochinasi 2 (PFK2), un enzima bifunzionale che produce fruttosio-2,6-bisfosfato. La fosforilazione della PFK2 inibisce la produzione di fruttosio-2,6-bisfosfato, rallentando la glicolisi.

L'insulina è un ormone rilasciato in risposta all'iperglicemia (alto livello di glucosio nel sangue). Attiva la cascata di segnalazione che porta alla defosforilazione della PFK2, aumentando la produzione di fruttosio-2,6-bisfosfato. Questo promuove l'attività della PFK1 e accelera la glicolisi, favorendo l'utilizzo del glucosio in eccesso.

La glicogenolisi è il processo di degradazione del glicogeno in glucosio. Avviene in condizioni di ipoglicemia, quando il fegato deve liberare glucosio nel sangue.

La glicogeno fosforilasi è un enzima che scinde i legami α-1→4 del glicogeno, liberando unità di glucosio-1-fosfato. L'enzima non è in grado di scindere i legami α-1→6.

L'enzima deramificante è un enzima bifunzionale che ha un'attività transferasica e un'attività glucosidasica. Sposta tre residui di glucosio su un'altra catena e poi idrolizza il legame α-1→6, liberando un'unità di glucosio.

La fosfoglucomutasi converte il glucosio-1-fosfato in glucosio-6-fosfato. Questa reazione è importante per la produzione di glucosio libero nel fegato e per la produzione di ATP nel muscolo.

La PKB, attivata dall'insulina nel muscolo, facilita il trasporto dei GLUT-4 sulla membrana plasmatica. Questo processo consente l'assorbimento del glucosio dalle cellule muscolari.

Il glucagone aumenta l'espressione della glucosio-6-fosfatasi nel fegato. Questo enzima è essenziale per la produzione di glucosio libero dal glucosio-6-fosfato, che contribuisce ad aumentare i livelli di glucosio nel sangue.

In condizioni di ipoglicemia, il fegato utilizza il glicogeno come fonte di glucosio. La glicogenolisi viene sostituita dalla gluconeogenesi se l'ipoglicemia persiste.

Il CDP-digliceride è un intermedio chiave nella sintesi di diversi glicerofosfolipidi. Viene formato dalla reazione dell'acido fosfatidico con CTP, catalizzata dall'enzima citidil transferasi.

Il fosfatidilinositolo è un glicerofosfolipide di membrana importante per la segnalazione cellulare. La sua sintesi prevede l'attacco nucleofilo dell'inositolo al CDP-digliceride, liberando CMP.

Il fosfatidilglicerolo è un altro glicerofosfolipide presente nelle membrane. Viene sintetizzato in tre passaggi: reazione dell'acido fosfatidico con CTP, attacco nucleofilo del glicerolo-3-fosfato al CDP-digliceride e defosforilazione del fosfatidilglicerolo-3-fosfato.

La cardiolipina è un fosfolipide presente nelle membrane mitocondriali interne. Viene formata dalla reazione di due molecole di fosfatidilglicerolo, con un gruppo OH che attacca il fosfato del CDP-diacilglicerolo. La cardiolipina assume una forma conica, consentendo ai ripiegamenti della membrana e all'ancoraggio del citocromo C.

La fosfatidilserina (PS) è un altro importante glicerofosfolipide. Può essere sintetizzata dalla PE o PC mediante un attacco nucleofilo della serina all'OH della catena laterale. La PS può essere convertita in fosfatidiletanolammina (PE) tramite una decarbossilazione.

La fosfatidilcolina (PC) può essere sintetizzata nel fegato dalla fosfatidiletanolammina (PE) mediante una trimetilazione del gruppo amminico terminale. Questo processo utilizza la SAM (S-adenosilmetionina) come donatore di gruppi metilici.

Il catabolismo dei glicerofosfolipidi non è un vero e proprio processo di degradazione, ma piuttosto un insieme di reazioni che rimodellano i glicerofosfolipidi per modificare la fluidità di membrana o produrre molecole specifiche.

Il rimodellamento dei glicerofosfolipidi cambia le proprietà della membrana cellulare. Questo include modifiche nella fluidità della membrana e nella sua composizione lipidica. Questi processi sono essenziali per il corretto funzionamento della membrana cellulare.