Omeostasi glicemica
Quali sono i due ormoni antagonisti che regolano i livelli di glucosio nel sangue?
Insulina e glucagone
Qual è l'enzima che scinde il Fruttosio-1,6-bisfosfatasi in due triosi fosfati (Gliceraldeide-3-P e Diidrossiacetone fosfato)?
L'aldolasi.
Quale molecola a 4 atomi di carbonio deve essere sempre rigenerata alla fine del ciclo di Krebs per permettere un nuovo "giro"?
L'ossalacetato.
Dove si localizza la catena di trasporto degli elettroni nella cellula eucariotica e quale molecola rappresenta l'accettore finale di elettroni?
La catena di trasporto degli elettroni e localizzata sulla membrana mitocondriale interna. L'accettore finale è l'O2 che viene ridotto ad acqua (H₂O)
Che cos'è la fosforilazione ossidativa e quale enzima catalizza la sintesi di ATP in questo processo?
La fosforilazione ossidativa è la sintesi di ATP accoppiata al trasferimento di elettroni lungo la catena respiratoria fino all'ossigeno. L'enzima che catalizza la sintesi è l'ATP sintasi (Complesso V).
Nel diabete mellito di tipo II, spesso i livelli di insulina sono normali o addirittura alti. Qual è allora la causa dell'iperglicemia?
La causa è l'insulino-resistenza: i recettori dei tessuti bersaglio non rispondono efficacemente al segnale ormonale, impedendo l'assorbimento del glucosio.
Perché la conversione del Diidrossiacetone fosfato in Gliceraldeide-3-fosfato è essenziale per la resa energetica della glicolisi?
Perché permette di utilizzare entrambi i prodotti della scissione, raddoppiando così la produzione finale di ATP e NADH.
Durante la trasformazione da succinil-CoA a succinato viene prodotta una molecola ad alta energia diversa dall'ATP. Quale?
Il GTP (Guanosina trifosfato), che può essere facilmente convertito in ATP.
Qual è la funzione del citocromo c e dove si localizza rispetto alla membrana mitocondriale interna?
Il citocromo c è un carrier mobile di elettroni che trasferisce un elettrone alla volta dal Complesso III al Complesso IV. Si localizza nello spazio intermembrana, legato debolmente alla superficie esterna della membrana interna.
Descrivi la struttura dell'ATP sintasi distinguendo le componenti F₀ e F₁ e le loro rispettive funzioni.
F₀ è la porzione transmembrana che forma un canale per i protoni ed è responsabile della rotazione. F₁ è la porzione catalitica nel versante della matrice che contiene i siti attivi per la sintesi di ATP.
Dove vengono prodotti i due ormoni antagonisti che regolano i livelli di glucosio nel sangue e quali sono i loro effetti?
Sono entrambi prodotti dalle prodotti dalle isole di Langerhans del pancreas ma da cellule diverse. L'insulina (prodotta dalle cellule beta) è ipoglicemizzante e il glucagone (prodotto dalle cellule alpha) è iperglicemizzante.
Perché in condizione di anaerobiosi è necessario ridurre il piruvato a lattato attraverso la fermentazione?
Per ossidare NADH a NAD+, altrimenti la glicolisi si bloccherebbe per mancanza di quest'ultimo.
Qual è l'unico enzima del Ciclo di Krebs che non si trova disciolto nella matrice mitocondriale, ma è incastonato nella membrana interna?
La Succinato deidrogenasi, che costituisce anche il Complesso II della catena di trasporto degli elettroni.
Perché il FADH₂ produce meno ATP del NADH? Spiega in termini di numero di siti di pompaggio dei protoni attraversati.
Il FADH₂ entra nella catena al Complesso II che non pompa protoni, quindi attraversa solo 2 siti di pompaggio (III e IV) invece di 3 (I, III, IV come il NADH), producendo circa 1,5 ATP invece di 2,5 ATP.
Spiega cosa si intende per forza proton-motrice e quali sono le due componenti che la costituiscono.
La forza proton-motrice è il potenziale elettrochimico generato dal gradiente di protoni attraverso la membrana. È costituita da una componente chimica (ΔpH, differenza di concentrazione di H⁺) e una componente elettrica (Δψ, differenza di potenziale bioelettrico).
Quali sono le vie metaboliche attraverso cui il glucagone agisce sul fegato per alzare la glicemia?
Inibisce la glicolisi, stimola la glicogenolisi e attiva la gluconeogenesi.
Qual è il significato metabolico della reazione catalizzata dalla piruvato chinasi (ultima tappa)?
È una seconda fosforilazione a livello del substrato che genera ATP e produce piruvato, ed è un importante punto di regolazione (inibita da ATP).
In quali due tappe specifiche del ciclo di Krebs avviene il rilascio di CO2?
Nelle decarbossilazioni ossidative dell'isocitrato ad alpha-chetoglutarato (tappa 3) e alpha-chetoglutarato a succinil-CoA (tappa 4).
Descrivi il percorso degli elettroni dal Complesso I al Complesso IV specificando quali carrier mobili sono coinvolti.
Gli elettroni passano dal Complesso I al Coenzima Q (ubichinone), poi al Complesso III, quindi al citocromo c, e infine al Complesso IV. I carrier mobili sono il Coenzima Q (lipidico) e il citocromo c (proteico).
Spiega il concetto di accoppiamento chemiosmotico secondo l'ipotesi di Mitchell e indica quale forza spinge la sintesi di ATP.
L'ipotesi chemiosmotica propone che l'energia del trasporto elettronico venga conservata in un gradiente elettrochimico di protoni (forza proton-motrice). Il flusso di protoni attraverso l'ATP sintasi, guidato da questo gradiente, fornisce l'energia per sintetizzare ATP da ADP e Pi.
Perché in grave carenza di insulina (es. diabete di tipo I non trattato) si osserva una sovrapproduzione di corpi chetonici (chetosi)?
Perché la cellula, "affamata" di glucosio, consuma l'ossalacetato per fare gluconeogenesi; ciò blocca il Ciclo di Krebs e l'Acetil-CoA derivante dalla massiccia lipolisi viene deviato verso la sintesi di corpi chetonici.
La tappa 10 della glicolisi porta alla defosforilazione del phosfoenolpiruvato con formazione di enolpiruvato. Come si passa al prodotto finale, il piruvato?
L'enolpiruvato è altamente instabile e si riarrangia spontaneamente per tautomeria cheto-enolica nella forma chetonica (piruvato), termodinamicamente molto più stabile. Questo riarrangiamento è rapidissimo e abbassando la concentrazione di enolpiruvato, "traina" la reazione precedente rendendola di fatto irreversibile.
La Citrato Sintasi, l'enzima che catalizza l'ingresso dell'Acetil-CoA nel ciclo, è inibita allostericamente da alti livelli di NADH e di Succinil-CoA. Qual è la logica metabolica di questa inibizione?
L'inibizione da NADH segnala che la carica energetica della cellula è alta e che la catena respiratoria è satura; non c'è bisogno di ossidare altro combustibile.
L'inibizione da Succinil-CoA (un intermedio successivo del ciclo) è un classico esempio di inibizione da feedback negativo: segnala che gli intermedi del ciclo si stanno accumulando e non vengono smaltiti abbastanza velocemente, quindi è inutile far entrare altro Acetil-CoA nel sistema.
Calcola quanti protoni vengono pompati nello spazio intermembrana per ogni coppia di elettroni che dal NADH raggiunge l'O₂, specificando il contributo di ciascun complesso.
Il Complesso I pompa 4 H⁺, il Complesso III pompa 4 H⁺ e il Complesso IV pompa 2 H⁺, per un totale di 10 protoni pompati nello spazio intermembrana per ogni coppia di elettroni dal NADH all'O₂.
Perché si dice che la fosforilazione ossidativa è "accoppiata" alla respirazione?
Perché il flusso di elettroni (respirazione) non avviene se il gradiente protonico non viene dissipato dalla sintesi di ATP (o da disaccoppianti); se l'ATP sintasi si ferma, il gradiente diventa troppo alto e blocca le pompe protoniche.