Regolazione delle vie metaboliche

Regolazione delle vie metaboliche

Oltre a regolare le vie metaboliche, si regola anche l’ingresso del glucosio nelle cellule, fatto primario per l’inizio del metabolismo

Le cellule si avvalgono di numerosi trasportatori, in particolare sono trasportatori passivi (GLUT o SLC2A) che sono presenti con due conformazioni, una in cui il glucosio è legato all’esterno della cellula e una in cui è legato all’interno: il glucosio si sposta secondo il gradiente di concentrazione.  Esistono quattro tipi di trasportatori con proprietà diverse: GLUT-1 è ubiquitario, ma si trova soprattutto egli eritrociti, GLUT-2 nel fegato e nelle cellule beta del pancreas, GLUT-3 nei neuroni e GLUT-4 nel muscolo e tessuto adiposo. Questi hanno affinità diversa e ne segue che:
-    muscolo e tessuto adiposo sono i principali tessuti che consumano energia, ma utilizzano glucosio solo se è presente insulina (GLUT4 è insulino dipendente), quindi, a digiuno, non utilizzano il glucosio, che è invece risparmiato per altri tessuti;
-    se la concentrazione di glucosio è bassa quasi tutto il glucosio disponibile è captato da trasportatori ad alta affinità; in primis i neuroni (GLUT3 ha affinità più alta -> Km più bassa), in ultima istanza il glucosio arriva al fegato per essere immagazzinato e alle cellule beta del pancreas, dove regola la sintesi di insulina (GLUT2 ha affinità bassa).

I GLUT appartengono alla prima classe di trasportatori; esiste poi una seconda classe di trasportatori che comprende trasportatori ad alta affinità in sedi specifiche che servono soprattutto per funzioni di assorbimento e si trovano nell’intestino, nel rene e anche negli spermatozoi.
Regolazione glicolisi
-    tessuti non gluconeogenetici
regolazione allosterica sugli enzimi delle reazioni irreversibili: esochinasi, fosfofruttochinasi, piruvato chinasi. L’unico scopo è mantenere costante la carica energetica: le vie cataboliche sono attivate da ADP e inibite da ATP. In particolare la regolazione da carica energetica interviene sulle reazioni di fosfofruttochinasi e piruvato chinasi: agendo su entrambe le reazioni contestualmente si può variare la velocità della glicolisi minimizzando le variazioni di concentrazione degli intermedi (che sono coinvolti anche in altre vie metaboliche, quindi vanno mantenute costanti).

NB: la reazione dell’esochinasi non è regolata dalla carica adenilica perché il glucosio-6-P può essere un intermedio anche della glicogeno sintesi, glicogeno lisi e via dei pentosi, quindi è utile che la sua produzione sia svincolata dalla regolazione della glicolisi, ma sia piuttosto soggetta a inibizione da prodotto. In questo modo finchè il glucosio-6-P si smaltisce ed è a bassa concentrazione, quindi serve, la cellula continua a produrlo. Se invece diventa particolarmente abbondante si blocca la trasformazione di glucosio in glucosio-6-P e il suo accumulo inibisce ulteriore ingresso di glucosio nella cellula.

Tessuti gluconeogenetici: la regolazione della glicolisi deve integrarsi con quella della gluconeogenesi!
la glicolisi è inibita da ATP e attivata da ADP;
acetil-CoA attiva la gluconeogenesi (piruvato carbossilasi), infatti è necessario ATP per la gluconeogenesi e questo viene prodotto dal ciclo di Krebs partendo da acetil-CoA, ma senza acetil-CoA non deve essere attiva la gluconeogenesi;
citrato attiva la gluconeogenesi inibendo la fosfofruttochinasi della glicolisi (è l’equivalente nel citosol dell’Acetil-CoA: quando la cellula deve utilizzare Acetil-CoA in vie metaboliche che avvengono nel citosol lo utilizza per produrre citrato e trasporta lo stesso citrato nel citosol);
alanina:
- attiva la gluconeogenesi: è indice della disponibilità degli amminoacidi, che sono il substrato primo della gluconeogenesi;
- inibisce la piruvato chinasi: inibisce la produzione di alanina stessa inibendo la produzione di piruvato da cui essa stessa è prodotta.

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