L’esochinasi è in realtà un termine più ampio per una classe di enzimi che fosforila gli zuccheri a sei carboni (glucosio, fruttosio, galattosio ecc.), mentre la glucochinasi è un tipo specifico di esochinasi (un’isoforma) che ha una minore affinità per i substrati.

Essere vivi può sembrare piuttosto senza sforzo a volte, in particolare quando ci si sente sani, felici e possibilmente appollaiati su una spiaggia tropicale da qualche parte. Tuttavia, rimanere in vita richiede il costante dispendio di energia da parte delle cellule del tuo corpo. Dalla scala macroscopica di flettere i muscoli per camminare, ballare, battere le palpebre e deglutire al livello microscopico di creare neurotrasmettitori e replicare il materiale genetico, la produzione e l’utilizzo di energia è un processo perpetuo chiamato metabolismo cellulare.

Che cos’è il metabolismo cellulare?

Come probabilmente sapete, la principale fonte di energia è il cibo che mangiamo e la successiva scomposizione di quel cibo in energia utilizzabile. Quel processo metabolico di scomposizione delle molecole di cibo (glucosio, in questo caso) è una forma di metabolismo cellulare, una via catabolica critica da cui le cellule possono ricavare energia (sotto forma di ATP, adenosina trifosfato).

Il metabolismo aerobico (che avviene in presenza di ossigeno) consiste di tre fasi – glicolisi, il ciclo di Krebs e la catena di trasporto degli elettroni.

Che cos’è la glicolisi

La prima delle tre fasi di questo processo, la glicolisi, non produce una grande quantità di ATP (solo 2), in confronto alla catena di trasporto degli elettroni, ma porta a prodotti chiave (2 piruvati) che sono usati per l’ulteriore generazione di ATP all’interno della via metabolica più ampia. La glicolisi avviene nel citoplasma, mentre le restanti fasi del metabolismo cellulare avvengono nei mitocondri.

Per iniziare la trasformazione del glucosio, come per molte altre reazioni chimiche, è necessario un enzima. Nel caso della fosforilazione del glucosio in glucosio-6-fosfato, a seconda di una serie di variabili, o l’esochinasi o la glucochinasi catalizzeranno la reazione.

(Photo Credit: YassineMrabet/Wikimedia Commons)

Esochinasi vs. Glucochinasi

Mentre il titolo di questa sottosezione può suggerire che questi due lavorano in opposizione l’uno all’altro, sono in realtà molto simili e fondamentalmente svolgono la stessa funzione. L’esochinasi è in realtà un termine più ampio per una classe di enzimi che fosforila gli zuccheri a sei carboni (glucosio, fruttosio, galattosio ecc.), mentre la glucochinasi è un tipo specifico di esochinasi (un’isoforma) che ha una minore affinità per i substrati e lavora esclusivamente con il glucosio, piuttosto che con altri zuccheri a 6 carboni.

Entrambi questi enzimi possono svolgere la stessa funzione – catalizzare la prima reazione della glicolisi – ma sono utilizzati in circostanze specifiche.

Esochinasi

Questo enzima è attivo quando la quantità di glucosio disponibile è relativamente stabile o bassa, e può essere trovato in tutti i tessuti del corpo dove avviene il metabolismo cellulare, ad eccezione del fegato e delle cellule beta pancreatiche. In altre parole, l’esochinasi è il principale catalizzatore del metabolismo cellulare su scala dell’organismo.

L’affinità dell’esochinasi verso il glucosio è anche abbastanza alta; ciò significa che anche quando la fornitura di glucosio è bassa, la reazione enzimatica può avvenire, e il glucosio può essere convertito in glucosio-6-fosfato, e possono essere prodotte 2 molecole di ATP. La velocità massima di reazione (Vmax) dell’esochinasi è anche piuttosto bassa, il che significa che non è ideale per la generazione rapida di energia dal glucosio.

Come per ogni reazione enzimatica, c’è un meccanismo di controllo per l’esochinasi, un ciclo di feedback allosterico con il prodotto della reazione, il glucosio-6-fosfato. Questo significa che una volta che una quantità sufficiente di glucosio è stata convertita in glucosio-6-fosfato, quello stesso prodotto inibirà l’enzima dall’impegnarsi/reagire con ulteriori molecole di substrato (glucosio).

Glucochinasi

Come detto sopra, la glucochinasi è una isoforma dell’esochinasi, e ha diverse condizioni di attivazione rispetto a quest’ultima. A differenza dell’esochinasi, che è presente in tutti i tessuti, la glucochinasi è presente solo nel fegato e nelle cellule beta pancreatiche, ed è simile a un meccanismo di controllo funzionale all’interno del corpo.

L’affinità della glucochinasi verso il glucosio è bassa, il che significa che si attiva solo quando c’è un’abbondanza di glucosio disponibile per una cellula. Se c’è solo una quantità limitata di glucosio, come durante un periodo di digiuno o di riposo, allora l’esochinasi può gestire il carico enzimatico. La velocità massima di reazione (Vmax) della glucochinasi è piuttosto alta, con conseguente rapida conversione del glucosio in energia utilizzabile. La glucochinasi entra in gioco dopo un pasto abbondante, o un afflusso di carboidrati, che è legato al meccanismo di controllo di questo particolare enzima.

La glucochinasi è regolata allostericamente da uno dei suoi prodotti (glucosio-6-fosfato), mentre la glucochinasi è controllata ormonalmente dall’insulina. Infatti, la glucochinasi è principalmente controllata o indotta dall’insulina. Quando i livelli di insulina aumentano nel corpo, la trascrizione e l’attività della glucochinasi aumentano entrambe entro un’ora. Altri ormoni e vie possono influenzare la glucochinasi, compresi i glucocorticoidi e la triiodotironina, ma la vasta gamma di altre vie metaboliche per l’attività della glucochinasi va oltre lo scopo di questo articolo.

A causa del ruolo critico dell’insulina nella regolazione della glucochinasi nel fegato e nel pancreas, il diabete mellito può avere un serio impatto sull’efficacia della glucochinasi, e quindi sulla generazione di energia quando i livelli di glucosio sono alti.

Una parola finale

L’esochinasi e la glucochinasi sono entrambi enzimi importanti nel processo della glicolisi, che è un passo essenziale nel percorso più ampio del metabolismo cellulare. Come è vero per la maggior parte delle reazioni enzimatiche, questi due enzimi funzionano inconsciamente, e il nostro corpo controllerà la loro attivazione senza alcun input da parte nostra. Per quanto piccoli e insignificanti possano sembrare questi enzimi, il loro lavoro costante per nostro conto è il primo passo verso ogni nostra mossa!