Regolazione enzimatica della glicolisi: il controllo della velocità (categoria: biochimica)
Scritto da: lacellula il 28-03-2007 |
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Regolazione enzimatica della glicolisi: il controllo della velocità.
La regolazione della velocità della glicolisi, ovvero la regolazione della produzione di ATP e NADPH, avviene grazie ad una serie di interazioni molecolari con un enzima chiave del processo metabolico: la fosfofruttochinasi-1. Tale enzima regola la sintesi del fruttosio-1,6-bisfosfato a partire dal fruttosio-6-fosfato ed è un enzima modulato allostericamente.
Se la glicolisi non fosse controllata la demolizione del glucosio procederebbe in modo anomalo. Demolire il glucosio, difatti, vuol dire ricavare dalla sua ossidazione dell'energia per soddisfare le richieste dell'organismo. In caso di sforzo muscolare, ad esempio, vi è una reale necessità energetica che giustifica la glicolisi alla massima velocità. Durante il riposo, però, tale richiesta energetica non è elevata bensì si può attestare a livelli inferiori. Produrre un eccesso di ATP è, pertanto, inutile e nella glicolisi ci deve essere almeno un punto di controllo che, proprio come fa una valvola in un impianto idrico, rallenta la sintesi durante i periodi di scarsa richiesta per riprenderla nel momento del bisogno.
La valvola della glicolisi è rappresentata dall'enzima fosfofruttochinasi-1 che recepisce dei segnali intracellulari, che si risolvono in concentrazioni di molecole, per modulare la sua attività. La fosfofruttochinasi-1 è un enzima allosterico e questo vuol dire che il suo lavoro può essere influenzato dalla concentrazione di una determinata molecola che può inibire la sintesi oppure promuoverla. Le molecole che inibiscono la fosfofruttochinasi sono l'ATP ed il citrato mentre le molecole che promuovono la sintesi sono l'AMP, l'ADP ed il fruttosio-2,6-bisfosfato.
 L'ATP è il prodotto finale della glicolisi. Una grande quantità di ATP sta ad indicare che la cellula non ha necessità di demolire il glucosio in quanto il suo fabbisogno energetico è abbondantemente soddisfatto. Una grande quantità di ADP o AMP, invece, sta a significare che la cellula ha in corso delle reazioni che richiedono energia, sotto forma di ATP, per cui la valvola di controllo della glicolisi deve essere necessariamente aperta. Prendiamo, ad esempio, un atleta che sta per iniziare una corsa di allenamento. Subito prima dell'inizio della corsa la glicolisi è inibita dal fatto che quel poco ATP che si consuma è più che sufficiente per il metabolismo dell'organismo. Non appena, però, l'atleta parte si ha un consumo "a valle" di ATP e nella cellula la concentrazione maggiore di ADP o AMP stimola la fosfofruttochinasi-1 ad avere più affinità per il suo substrato, ovvero il fruttosio-6-fosfato e a sintetizzare in modo più veloce il fruttosio-1,6-bisfosfato.
Una molecola molto importante per la regolazione della glicolisi è il fruttosio-2,6-bisfosfato che è sintetizzato a partire dal fruttosio-6-fosfato per azione di una fosfofruttochinasi-2. Come vedremo tale molecola ha un ruolo fondamentale nella glicolisi in quanto amplifica l'azione positiva dell' AMP o dell'ATP.
Il citrato, che è un intermedio del ciclo di Krebs, è un potente disattivamente della fosfofruttochinasi-1.
Meccanismo di modulazione allosterica del fruttosio-2,6-bisfosfato
Il fruttosio-2,6-bisfosfato è un potente modulatore allosterico della glicolisi. E sintetizzato a partire dal fruttosio-6-fosfato che, come abbiamo già avuto modo di vedere, è un intermedio della glicolosi. La fosfofruttochinasi-1 catalizza la formazione di fruttosio-1,6-bisfosfato mentre la fosfofruttochinasi-2 catalizza la formazione del fruttosio-2,6-bisfosfato. Questa molecola amplifica l'azione dell'AMP e dell' ADP ed induce una maggiore velocità della fosfofruttochinasi-1.
 Anche il fruttosio-2,6-bisfosfato è soggetto ad una azione modulatrice allosterica in quanto il glucagone, che è l'ormone che segnala bassi livelli di glucosio, blocca l'attività della fosfofruttochinasi-2 e di conseguenza blocca la sintesi del fruttosio-2,6-bisfosfato. Questo fenomeno ha una spiegazione che trova riscontro nei periodi durante i quali la concentrazione di glucosio ematico è molto bassa si ha necessità di produrre nuovo glucosio con la gluconeogenesi anziché di demolirlo con la glicolisi.
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Keywords del documento:
regolazione della glicolisi,fosfofruttochinasi-1,fosfofruttochinasi-2, allosteria delle fosfofruttochinasi
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