Skip to content
Home » biochimica » GLICOLISI: L’enzima Piruvato chinasi in JSMol

GLICOLISI: L’enzima Piruvato chinasi in JSMol

La Piruvato Chinasi (PK) è l’enzima che catalizza l’ultimo stadio della glicolisi in cui si genera una seconda molecola di ATP per molecola di Gliceraldeide-3-P

In questo stadio si libera lo ione piruvato mediante un trasferimento di un gruppo fosfato dal PEP all’ADP che eventualmente parteciperà ad altri cicli metabolici.

Benché la Piruvato chinasi sia classificata come una proteina tutta beta, la struttura secondaria della PK contiene sia alfa eliche che beta a pieghe.

Nell’uomo si conoscono vari isoenzimi della Piruvato Chinasi formati da quattro tipi di subunità L (fegato), R (globuli rossi), M1 (muscolo, cuore e cervello) e M2 (tessuti fetali).

Nella struttura oligomerica quaternaria dell’essere umano si possono osservare quattro domini con siti che legano atomi di metallo quali K+ e Mg2+ che sono essenziali al funzionamento del meccanismo che viene riproposto in questa immagine.

piruvato chinasi

La reazione avviene in due passaggi separati. Nella prima fase si ha un attacco nucleofilo all’atomo di fosforo del PEP da parte dell’Ossigeno dell’ATP che sposta l’enolpiruvato e forma l’ATP.

Nel secondo passaggio si ha la tautomerizzazione del enolpiruvato in piruvato, reazione fortemente esoergonica che permette la formazione dell’ATP. E’ una fosforilazione a livello di substrato

La sintesi da ADP ad ATP non sarebbe potuta avvenire per mera idrolisi del 2PG senza cioè l’intervento della ENOLASI che forma un composto PEP fortemente energetico.

La sintesi dell’ATP e del Piruvato è il terzo stadio fortemente esoergonico della glicolisi che è irreversibile nella cellula.

Molti studi hanno individuato alcuni fattori di regolano allostericamente la Piruvato Chinasi.

Il fosfoenolpiruvato accresce l’attività enzimatica perché è presente più substrato; ATP e Piruvato si comportano da inibitori allosterici noncompetitivi, mentre l’alanina è un modulatore allosterico negativo.

Una deficienza di Piruvato Chinasi causa l’anemia emolitica. Una deficienza della PK nei globali rossi, è particolarmente pericolosa perché la glicosi è la loro unica fonte di sintesi dell’ATP in quanto mancano del Ciclo di Krebs.

Finendo l’ATP a loro disposizione i globuli rossi possono sottostare all’emolisi.

Questa è una deficienza autosomica recessiva che è trasmessa da entrambi i genitori che può avere una gravità di differenti stadi e si manifesta in genere nei neonati.

La Piruvato Chinasi che qui presentiamo nella animazione è quella umana delle cellule dei globuli rossi, la cui deficienza potrebbe portare alla anemia emolitica non sferocitica.

La prevalenza è stimata in 1/20.000 nella popolazione generale bianca. Dal punto di vista clinico, i pazienti sono affetti da emolisi cronica di entità che varia, alla nascita, tra l’ittero e l’anemia fatale, l’emolisi cronica grave dipendente dalle trasfusioni, l’emolisi moderata con esacerbazione durante le infezioni, l’emolisi compensata, in assenza di anemia apparente.

piruvato chinasi

Fosfoenolpiruvato → Piruvato + Pi
ΔG°’= -61,9kJ mol-1 = -14,8kcal mol-1
ADP + Pi → ATP
ΔG°’= 30,5kJ mol-1 = 7,3kcal mol-1
La reazione netta è
Fosfoenolpiruvato + ADP → Piruvato + ATP
ΔG°’= -31,4 kJ mol-1 = -7,5 kcal mol-1

La struttura oligomerica è formata da quattro subunità . Per il funzionamento di questo enzima sono essenziali lo ione K+ e Mg2+ (in questa struttura lo ione Mn2+) Vedi Si ruoti la struttura e si cerchino gli atomi di K e di Mn (Mn è un inibitore non competitivo del Mg)
.
Di seguito ci sono alcune molecole importanti della glicolisi.