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• Le ultime tre tappe della glicolisi, fermentazione lattica e alcolica, e catabolismo dei saccaridi diversi dal glucosio saranno affrontati qui.

Ottava Reazione: Fosfoglicerato Mutasi

• La fosfoglicerato mutasi è caratterizzata dallo spostamento di gruppi funzionali all'interno dello stesso composto, con scambio intermolecolare di gruppi fosfato.
• Si sposta il gruppo fosfato dal C3 al C2 utilizzando ioni Mg2+.
• Si forma 2-fosfoglicerato a partire dal 3-fosfoglicerato, con un ΔG'° di 4,4 kJ/mol all'equilibrio.
• Il gruppo fosfato trasferito viene ceduto da un gruppo e preso da un altro.
• Il 3-fosfoglicerato si lega a un residuo di istidina fosforilato nel sito attivo, formando un intermedio 2-3 bisfosfoglicerato.
• Il 2-3 bisfosfoglicerato è un effettore allosterico negativo dell'emoglobina, spostando la curva verso destra ed è concentrato negli eritrociti.
• Serve un innesco di 2-3 bis-fosfoglicerato per fosforilare l'istidina, poi la reazione prosegue autonomamente.
• Le mutasi sono isomerasi che trasferiscono gruppi all'interno dello stesso composto.
• Il 2-3 bis-fosfoglicerato si forma grazie allo shunt del 2-3 bis-fosfoglicerato, che usa la mutasi/fosfatasi per trasformare l'1-3 bisfosfoglicerato.
• Si può riformare il 3 fosfoglicerato tramite l'attività fosfatasica dello stesso enzima.
• La concentrazione di 2-3 bisfosfoglicerato all'interno della cellula può variare, ma facendo questo si perde ATP.
• Lo shunt del 2-3 bis-fosfoglicerato è raro, tranne nell'eritrocita.
• Nell'eritrocita, l'enzima MIP fosfatasi aumenta in condizioni acide e forma il 2-fosfoglicerato dal 2-3 fosfoglicerato.

Nona Reazione: Enolasi

• L'enolasi catalizza l'eliminazione di una molecola di H2O dal 2 fosfoglicerato, formando un doppio legame a livello dei 2 atomi di carbonio.
• Serve per riformare un composto altamente energetico, ovvero il fosfoenolpiruvato (PEP), per ottenere ATP.
• La reazione procede all'equilibrio (∆G'° = 7,5 Kj/mol), ma la cellula sta guadagnando.
• Il ΔG'° di idrolisi del 2-fosfoglicerato è -17,6 kJ/mole, mentre quello del fosfoenolpiruvato è -61,9 kJ/mole.
• L'enolasi ha 2 ioni Mg2+ nel sito attivo per stabilizzare il substrato e catalizzare la reazione con un meccanismo acido-base.
• La rimozione di una molecola d'acqua catalizzata dall'enolasi consente un guadagno di 36,8 kJ/mole.

Decima Reazione: Piruvato Chinasi

• È la seconda reazione di fosforilazione a livello del substrato, catalizzando la formazione del piruvato dal fosfoenolpiruvato.
• Necessita di potassio, magnesio o manganese.
• È l'ultima tappa della glicolisi, una reazione irreversibile che “trascina" anche le reazioni prima di lei.
• Il gruppo fosfato viene trasferito all'ADP formando ATP.
• Il ΔG'° della reazione è -31,4 kJ/mol, quindi è fortemente esoergonica.
• Alla fine si forma il piruvato in forma enolica, che si tautomerizza in forma chetonica (più stabile).
• Si ottengono 2 ATP (uno per molecola).
• Anche la piruvato chinasi è un enzima regolato della via glicolitica, come esochinasi e fosfofruttochinasi 1 (PFK-1).
• Le reazioni regolate sono quelle “molto negative".

Bilancio Complessivo della Glicolisi

• Partendo da glucosio ematico: Glucosio + 2 ATP + 2 NAD+ + 4 ADP + 2 Pi → 2 piruvato + 2 ADP + 2 NADH + 2 H+ + 4 ATP + 2 H2O.
• In forma semplificata: Glucosio + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 piruvato + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O.
• La glicolisi produce solo 2 ATP (4 ATP prodotti, 2 usati nei processi glicolitici).
• Il potere riducente del NADH viene trasportato dagli shuttle all'interno del mitocondrio.

Destini del Piruvato

• Il piruvato può formarsi anche da reazioni non glicolitiche.
• In condizioni di aerobiosi, forma Acetil-CoA e continua con il ciclo di Krebs.
• In anaerobiosi avviene la fermentazione, solo lattica negli organismi (produce lattato), alcolica solo in condizioni patologiche.

Fermentazione Lattica

• Avviene in assenza di ossigeno, producendo meno ATP rispetto a una reazione aerobica.
• Si svolge in cellule senza mitocondri o con poco ossigeno.
• È catalizzata dalla lattato deidrogenasi (isoenzima) che ossida il NADH a NAD+ per ridurre il piruvato in lattato.
• Il NADH riossida il NADH a NAD+, essenziale a livello del citosol per la glicolisi.
• Il lattato può essere utilizzato per riformare il piruvato, come nel ciclo di Cori.

Isoenzimi della Lattato Deidrogenasi

• Si tratta di tetrameri formati da subunità H (cuore) o M (muscolo).
• LDH1: nel cuore, catalizza lattato verso piruvato (metabolismo ossidativo), bassa Km per il lattato.
• LDH5: nel muscolo e fegato, catalizza piruvato verso lattato.
• Aumento di LDH1 nel sangue: infarto del miocardio.
• Aumento di LDH5 nel sangue: epatite acuta o eccessivo sforzo muscolare.

Destini Del Piruvato

• Il piruvato può subire vari destini in base alle condizioni aerobiche/anaerobiche e al tipo di fibra muscolare (fibre muscolari rosse, intermedie o bianche).
• L'intensità dell'esercizio è inversamente proporzionale alla potenza sviluppata.
• L'acido lattico non causa affaticamento muscolare, ma sono gli ioni H+.

Fermentazione Alcolica

• Il piruvato viene decarbossilato ad acetaldeide e poi ridotto a etanolo.
• Questo processo non avviene nel corpo umano in modo che si formi etanolo, ma c'è l'alcol deidrogenasi che ci permette di catalizzare la direzione opposta di formare acetaldeide.
• Il piruvato viene decarbossilato dalla piruvato decarbossilasi, presente nei lieviti. e CO2 viene liberata.
• Il coenzima necessario è la TPP (tiaminapirofosfato), derivata dalla vitamina B1 che è implicato in tutti i processi della rimozione di un gruppo CO2.
• La carenza di tiamina (Vit. B1) causa il Beriberi: il corpo non riesce a convertire i carboidrati in energia.
• il gruppo funzionale tiazolico è l'anello tiazolico, l'atomo di carbonio del gruppo funzionale della TPP attacca il carbonio carbonilico del piruvato e richiama a se l'azoto, indebolendo il distacco della CO2. A questo punto il substrato viene stabilizzato, e l'acetaldeide è eliminata. L'acetaldeide viene eliminata.
• L'acetaldeide catalizza la reazione opposta alla fermentazione, che è un enzima nel nostro organismo. L'enzima ha due ioni zinco: uno polarizza l'enzima e l'altro serve a polarizzare l'acetaldeide per far in modo che NADH viene ossidato.

Altri Zuccheri che Possono Entrare in Glicolisi al Posto del Glucosio

• I carboidrati entrano nella glicolisi come polisaccaridi (amido e glicogeno), disaccaridi (saccarosio, lattosio e maltosio) o monosaccaridi (fruttosio, galattosio e mannosio).
• La digestione dei carboidrati inizia con l'alfa-amilasi salivare; poi intervengono le alfa amilasi pancreatiche.
• Le molecole che si formano in seguito la scissione dei legami tra monosaccaridi si chiamano destrine

Destino dei Vari Monosaccaridi

Galattosio

• Entra nella via glicolitica come glucosio monofosfato.
• Viene prima fosforilato dalla galattochinasi.
• L'UDP-glucosio cede l'UDP al galattosio monofosfato per formare UDP-galattosio e agganciare le molecole di al glucosio.
• UDP galattosio epimerizzato da un enzima detto UDP-glucosio epimerasi.
• Il lattosio è formato da glucosio e galattosio.
• Gli enzimi che ci consentono di ottenere glucosio a partire da galattosio sono galattochinasi, transferasi ed epimerasi. quando uno di questi manca si manifestano problemi di vista e ritardi cognitivi.

Mannosio

• Anche il mannosio viene fosforilato a mannosio 6-fosfato e poi trasformato in fruttosio 6-fosfato.

Fruttosio

• Può seguire due vie diverse in base all'organo in cui si trovi:
• Nelle cellule, viene fosforilato dal primo enzima della glicolisi, ovvero l'esochinasi (può utilizzare alcuni monosaccaridi oltre al glucosio). Il fruttosio-6-fosfato entra nella via glicolitica
• Nel fegato, c'è la fruttochinasi. Viene formato il fruttosio-1-fosfato viene scisso dalla fruttosio-1-fosfatoaldolasi, formato gliceraldeide e diidrossiacetone fosfato.
• Il fruttosio si ricongiunge alla via glicolitica bypassando gli enzimi regolati della via glicolitica.