Il lattosio è uno zucchero composto dall’unione di due unità monosaccaridiche: glucosio e galattosio. Queste due molecole differiscono fra di loro per la disposizione di un solo gruppo OH, in posizione 4, come si può notare dalla figura.
Nella formazione del lattosio, si forma un legame fra l’OH in posizione 1 del galattosio e l’OH in posizione 4 del glucosio, con eliminazione di una molecola di H2O. Si forma cioè un legame β-1-4’
Catabolismo:
Il lattosio fa parte della nostra dieta, essendo contenuto soprattutto nel latte. Come tutti i disaccaridi, per poter essere utilizzato come fonte energetica deve essere idrolizzato, cioè scisso nei due monosaccaridi costituenti. Questo processo avviene sulla superficie esterna delle cellule epiteliali che rivestono l’intestino tenue e l’enzima che opera la scissione è la lattasi.
Le unità monosaccaridiche così formate sono trasportate dentro le cellule che rivestono l’intestino, da cui passano nel sangue per raggiungere il fegato. In questo tessuto vengono fosforilate, cioè convertite in una forma ad elevata energia che viene incanalata nella via glicolitica.
Mentre il glucosio viene fosforilato ed inserito direttamente, il galattosio deve prima essere convertito in glucosio, secondo lo schema di reazioni elencato di seguito:
1) galattosio +ATP → galattosio-1-fosfato+ADP ad opera della galattochinasi
2) galattosio-1-fosfato + UDP-glucosio → UDP-galattosio + glucosio-1-fosfato
ad opera della UDP-glucosio:galattosio-1-fosfato uridiltransferasi
3) UDP-galattosio → UDP-glucosio
ad opera della UDP-glucosio 4-epimerasi con intervento del NAD+
L’UDP glucosio ottenuto viene riciclato in un altro giro delle stesse reazioni. L’obiettivo è ottenere il glucosio-1-fosfato (segnato in rosso) della reazione 2) che entrerà poi nella via glicolitica.
Di seguito è mostrato lo schema dettagliato delle reazioni e degli enzimi coinvolti.
Esistono numerose malattie genetiche che coinvolgono il metabolismo del galattosio e sono dette galattosemie. Nella forma più comune l’enzima UDP-glucosio:galattosio-1-fosfato uridiltransferasi, coinvolto nella reazione 2) è difettoso e pertanto viene impedita la conversione del galattosio in glucosio. Altre forme possono derivare da un difetto negli altri due enzimi coinvolti nel ciclo di reazioni.
Intolleranza al lattosio
E’ una patologia diffusa in tutto il mondo tranne che tra i Nord europei ed alcuni popoli africani, generata dall’ingestione di latte o altri cibi contenenti lattosio e caratterizzata da crampi addominali e diarrea. E’dovuta alla scomparsa durante la crescita dell’individuo di parte o di tutta l’attività della lattasi delle cellule intestinali. Il lattosio pertanto non può essere digerito e assorbito. Il lattosio non assorbito presente nell’intestino tenue viene convertito dai batteri dell’intestino crasso in composti tossici responsabili dei sintomi della malattia. In quelle parti del mondo in cui l’intolleranza al lattosio è prevalente, il latte non viene mai utilizzato come cibo per le persone adulte. In alternativa all’esclusione completa dei prodotti alimentari derivati dal latte, sono ora in commercio in alcuni paesi cibi predigeriti con lattasi.
Biosintesi del lattosio
La biosintesi di questo zucchero avviene nella ghiandola mammaria esclusivamente durante la lattazione. L’enzima coinvolto nella reazione, la galattosil transferasi, è presente in tutti i tessuti dell’organismo, in cui normalmente catalizza una reazione che non porta a sintesi di lattosio, ma a sintesi di porzioni saccaridiche contenenti galattosio di glicoproteine (in figura è schematizzata la reazione normalmente catalizzata).
Solo durante la lattazione la specificità di questo enzima si modifica, grazie all’intervento di una proteina ausiliaria la cui funzione è stata a lungo oscura e l’enzima catalizza velocemente la sintesi del lattosio. Ma vediamo in dettaglio.
La galattosil transferasi trasferisce le unità di galattosio dell’UDP-galattosio, forma energeticamente attiva del galattosio, al glucosio producendo lattosio.
UDP-D-galattosio + D-glucosio → D-lattosio + UDP
In questa reazione l’enzima viene detto lattosio sintasi. Il cambio di specificità della galattosio tranferasi è determinato dalla sintesi di α-lattalbumina, una proteina del latte la cui funzione è stata per lungo tempo sconosciuta. La α-lattalbumina è una subunità che modifica la specificità; la sua sintesi nella ghiandola mammaria, regolata dall’ormone che promuove la lattazione, porta alla formazione di un complesso α-lattalbumina-galattosil transferasi, cioè della lattosio sintasi. Nella figura seguente è mostrato lo schema della reazione che avviene nella ghiandola mammaria.
