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Un '''ciclo futile''', noto anche come '''ciclo del substrato''', si verifica quando due [[Via metabolica|vie metaboliche]] avvengono simultaneamente in direzioni opposte senza alcun effetto complessivo se non quello di [[Dissipazione|dissipare]] energia sotto forma di [[calore]]
Ad esempio, se la [[glicolisi]] e la [[gluconeogenesi]] dovessero essere attive contemporaneamente, [[Glucosio|il glucosio]] verrebbe convertito in [[Acido piruvico|piruvato]] dalla glicolisi e quindi riconvertito in glucosio dalla gluconeogenesi, con un consumo complessivo di [[Adenosina trifosfato|ATP]] .
▲Un '''ciclo futile''', noto anche come '''ciclo del substrato''', si verifica quando due [[Via metabolica|vie metaboliche]] avvengono simultaneamente in direzioni opposte senza alcun effetto complessivo se non quello di [[Dissipazione|dissipare]] energia sotto forma di [[calore]] . <ref>{{Cite journal|vauthors=Schwender J, Ohlrogge J, Shachar-Hill Y|title=Understanding flux in plant metabolic networks|journal=Curr Opin Plant Biol|volume=7|issue=3|pages=309–17|year=2004|pmid=15134752|doi=10.1016/j.pbi.2004.03.016}}</ref>
Il motivo per cui cicli metabolici di tale natura stati chiamati "futili" è il fatto che, in prima analisi, si pensava che questi cicli operassero senza alcuna utilità netta per l'organismo. Dopo ulteriori studi si è però giunti alla conclusione che i cicli futili sono molto importanti per regolare le concentrazioni dei metaboliti e quindi rivestono una importante funzione nella regolazione metabolica.
▲Ad esempio, se la [[glicolisi]] e la [[gluconeogenesi]] dovessero essere attive contemporaneamente, [[Glucosio|il glucosio]] verrebbe convertito in [[Acido piruvico|piruvato]] dalla glicolisi e quindi riconvertito in glucosio dalla gluconeogenesi, con un consumo complessivo di [[Adenosina trifosfato|ATP]] . <ref>{{Cite journal|vauthors=Boiteux A, Hess B|title=Design of glycolysis|journal=Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci|volume=293|issue=1063|pages=5–22|year=1981|pmid=6115423|doi=10.1098/rstb.1981.0056}}</ref> Considerando l'insieme dei processi, si avrebbe quindi un ciclo futile.
▲Il motivo per cui cicli metabolici di tale natura stati chiamati "futili" è il fatto che, in prima analisi, si pensava che questi cicli operassero senza alcuna utilità netta per l'organismo. Dopo ulteriori studi si è però giunti alla conclusione che i cicli futili sono molto importanti per regolare le concentrazioni dei metaboliti e quindi rivestono una importante funzione nella regolazione metabolica. <ref>{{Cita libro|autore=H.|nome=Garrett, Reginald|altri=Grisham, Charles M.|titolo=Biochemistry|ed=Sixth|data=2016-02-11|città=Boston, MA|pp=767|OCLC=914290655|ISBN=9781305577206}}</ref> Un ciclo futile agirebbe infatti da sistema regolatorio, oscillando tra diversi stati metabolici e costituendo una sorta di sensore rispetto ai piccoli cambiamenti che possono riguardare l'attività di uno qualsiasi degli [[Enzima|enzimi]] coinvolti. <ref>{{Cite journal|vauthors=Samoilov M, Plyasunov S, Arkin A|title=Stochastic amplification and signaling in enzymatic futile cycles through noise-induced bistability with oscillations|journal=Proc Natl Acad Sci USA|volume=102|issue=7|pages=2310–5|year=2005|pmid=15701703|doi=10.1073/pnas.0406841102}}</ref> Inoltre, dal momento che i cicli futili dissipano energia sotto forma di calore, possono essere utilizzato per mantenere l' [[omeostasi]] termica, ad esempio nel [[tessuto adiposo bruno]] di giovani [[Mammalia|mammiferi]], o per generare calore rapidamente, ad esempio nei muscoli del volo [[Insecta|degli insetti]] e negli animali in letargo durante il periodo di risveglio dal [[torpore]] .
== Esempio di ciclo futile: glicolisi e gluconeogenesi ==
Lo svolgimento simultaneo della [[glicolisi]] e della [[gluconeogenesi]] è un esempio di ciclo futile, rappresentato complessivamente dalla seguente equazione: <math>\mathrm{ATP + H_2 O {\rightleftharpoons} ADP + P_i} + H</math>
Più nello specifico, durante la glicolisi, il [[fruttosio 6-fosfato]] viene convertito in [[fruttosio 1,6-bisfosfato]] in una reazione [[Catalisi|catalizzata]] [[Enzima|dall'enzima]] [[6-fosfofruttochinasi]] (PFK-1), con tale bilancio: ATP + fruttosio-6-fosfato <big>→</big> Fruttosio-1,6-bisfosfato + ADP
Tuttavia, durante la gluconeogenesi avviene la reazione inversa, catalizzata dalla fruttosio 1,6-bisfosfatasi (FBPasi 1), con tale bilancio: Fruttosio 1,6-bisfosfato + H <sub>2</sub> O <big>→</big> fruttosio 6-fosfato + P <sub>i</sub>
L'insieme dei due processi può essere riassunto da tale reazione generale, in cui compare il termine "calore" a indicare l'energia dissipata: ATP + H <sub>2</sub> O <big>→</big> ADP + P <sub>i</sub> + Calore
Si tratta di un processo di [[idrolisi]] [[Adenosina trifosfato|dell'ATP]] senza che venga svolto alcun lavoro metabolico utile. Se all'interno della cellula queste due reazioni dovessero procedere simultaneamente ad una velocità elevata, una grande quantità di energia chimica verrebbe dissipata sotto forma di calore. Processi di questo tipo, che possono apparire come inutili sprechi energetici sono stati quindi chiamato cicli futili.<ref>Nelson, D. L., Lehninger, A. L., & Cox, M. M. (2008). Lehninger principles of biochemistry (5th ed., pp. 582-583). New York: W.H. Freeman.</ref>
== Note ==
<references />
{{Portale|biologia}}
[[Categoria:Metabolismo]]
[[Categoria:Biochimica]]
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