Esochinasi e glucochinasi

Esochinasi e glucochinasi sono due enzimi che intervengono nella prima tappa della glicolisi.

 

L'esochinasi è in grado di convertire, nelle cellule, il glucosio in glucosio 6-fosfato: ciò permette al glucosio di permeare all'interno delle cellule finché la glicemia non è tornata a valori  corretti; se nelle cellule non avvenisse la fosforilazione del glucosio, il suo ingresso all'interno delle cellule si arresterebbe non appena la concentrazione di glucosio intracellulare uguaglierebbe quella extracellulare.
L'esochinasi è presente in tutte le cellule dell'organismo e in tutte le cellule fosforila il glucosio al fine di abbattere la sua concentrazione intracellulare così, per gradiente, il glucosio può continuare ad entrare nelle cellule: con questo processo si regola la glicemia nel sangue dopo aver mangiato.

Se tramite la glicolisi viene prodotto più ATP di quanto ne viene utilizzato, allora si può rallentare la via glicolitica; una delle strategie per far ciò è rallentare l'azione dell'esochinasi.  L'esochinasi è soggetta ad inibizione da prodotto; questo enzina, oltre al sito catalitico in cui si lega il substrato, presenta tanti altri siti in grado di riconoscere un modulatore: se il glucosio 6-fosfato tende ad accumularsi allora quel prodotto può dare inibizione allosterica sull'esochinasi. Il glucosio 6-fosfato,  mentre svolge l'azione di inibitore non competitivo sull'enzima, si consuma (per azione dell'enzima del secondo step), così, per la legge di azione di massa, l'equilibrio si sposta verso la formazione del prodotto e il processo riprende.
Il glucosio 6-fosfato viene prodotto, all'interno delle cellule, in grande concentrazione perciò si ha una forte inibizione dell'azione dell'esochinasi (che quindi non è più in grado di abbattere il glucosio): per far sìi che il glucosio venga comunque fosforilato, interviene l'enzima glucochinasi.
Nelle cellule del fegato (ed in parte nei reni), tramite un opportuno segnale dato dall'insulina, viene indotta l'espressione del gene che codifica per la glucochinasi. Se aumenta la glicemia nel sangue, si ha la produzione dell'insulina, un ormone prodotto dalle cellule beta del pancreas; con la produzione di insulina, parte un messaggio alle cellule bersaglio che, in questo caso, sono gli epatociti (cellule del fegato) e gli adipociti   (cellule del tessuto adiposo). Su tali cellule è presente una proteina  speciale, detta recettore, che riconosce l'insulina e la lega formando un complesso insulina-recettore; tutto ciò si traduce in una serie di segnali che portano ad una o più strategie (vie metaboliche) per ridurre la concentrazione di glucosio intracellulare: in particolare, il complesso enzima-substrato, induce l'espressione di un gene che codifica per la glucochinasi.
La glucochinasi è un enzima in grado, come l'esochinasi, di trasferire un fosforile dall'ATP al glucosio ma ha una struttura diversa dall'esochinasi: non possiede il sito modulatore negativo da prodotto; perciò negli epatociti, si verifica la fosforilazione del glucosio anche oltre il fabbisogno energetico, finchè la glicemia non raggiunge livelli normali.
L'esochinasi è un enzima ubiquitario cioè è presente in tutte le cellule; la glucochinasi è, invece, tipica delle cellule epatiche (c'è solo nel fegato). La glucochinasi ha presenza transitoria, la si trova, infatti, dopo mangiato quando la glicemia nel sangue può passare da 5 mM fino anche a 12-14 mM.
La glucochinasi è un enzima inducibile, cioè è presente nella cellula quando essa ne ha bisogno e non è presente se non è necessaria la sua azione (è un enzima fragile), mentre l'esochinasi è un enzima presente in tutte le cellule ad una concentrazione pressochè costante (enzima costitutivo) ed è molto resistente.
Quindi la glucochinasi permette un più rapido abbattimento della concentrazione di glucosio intracellulare e, di conseguenza, la concentrazione di glucosio nel sangue cala perché,  per gradiente, entra nelle cellule.
La glucochinasi è sensibile agli enzimi proteolitici che dopo un po' di tempo, la degradano; ogni molecola di glucochinasi degradata deve essere sostituita da un'altra molecola finchè è presente il segnale dell'insulina; quando la concentrazione di insulina si abbassa viene inibita la produzione della glucochinasi e rimane solo l'esochinasi. 
In un epatocita, oltre alla glicolisi, si deve verificare anche una rapida cattura del glucosio ematico con lo scopo di trattenerlo come riserva ed utilizzarlo in caso di necessità: il glucosio 6-fosfato viene accumulato negli epatociti e, dopo opportune trasformazioni, diventa materia di riserva (glicogeno).  Il glicogeno è un polisaccaride che costituisce la riserva energetica dell'organismo; viene accumulato nelle cellule (soprattutto nel fegato e nei muscoli) sottoforma di granuli; se tramite la dieta non si assumono abbastanza carboidrati, allora si degradano le scorte di glicogeno


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