BIOCHIMIE METABOLISMUL GLUCIDIC

FMAM 2013

Digestia si absorbtia glucidelor

Existǎ douǎ sisteme de transport ale monozaharidelor din lumenul intestinal în celulele intestinale:

un cotransportor proteic (I) pentru glucozǎ, galactozǎ şi xilozǎ (monozaharide cu aceeaşi configuraţie la C2) - necesitǎ Na+ si consuma ATP

un transportor proteic (II) pentru fructozǎ şi alte monozaharide - nu necesitǎ Na+, nici ATP

ABSORBŢIA GLUCIDELOR

Căi de metabolizare a glucozei

FAZA ANABOLICĂ

FAZA CATABOLICĂ

-bogăţie în substrat energogen (glucoză)

-sărăcie în substrat energogen (glucoză)

-postprandial

-interprandial, efort

-consumă glucoză drept combustibil (fac

glicoliză) TOATE ţesuturile, atât ţesuturile

glucodependente, cât şi ţesuturile

glucoindependente

-consumă glucoză drept combustibil (fac

glicoliză) DOAR ţesuturile glucodependente

(glucoză provine din glicogenoliză sau GNG)

- combustibilul principal: AG şi P

- guvernată de insulină - guvernată de glucagon, catecolamine

GLICOLIZA (calea Embden Meyerhof)

1922 Premiul Nobel pt cercetarea metebolismului muscular, inclusiv descifrarea glicolizei

Otto Meyerhof

Poate fi împǎrţitǎ în mod convenţional în 3 etape: 1) Iniţierea (Etapa/Calea hexozelor) 2) scindarea 3) oxido-reducerea şi fosforilarea (Etapa/Calea triozelor)

1) Etapa de iniţiere/consumatoare de ATP,cuprinde 3 reactii chimice, implicǎ utilizarea a douǎ molecule de ATP pentru fiecare moleculǎ de glucozǎ introdusǎ în proces.

2) Etapa de scindare, cuprinde transformarea fructozo-1,6 bisfosfat în dihidroxiacetonfosfat (DHAP) si gliceraldehid 3 fosfat (GA3P) 3) Etapa de oxido-reducere/de formare a ATP, cuprinde cinci reacţii chimice (în glicoliza aerobǎ) sau saşe (în glicoliza anaerobǎ). În aceastǎ etapǎ douǎ molecule de GA3P sunt transformate în douǎ molecule de lactat, cu producerea a 4 moli de ATP.

Etapele şi reacţiile glicolizei

ETAPELE GLICOLIZEI

Calea Hexozelor (consumatoare de ATP)

Calea Triozelor (se formeaza ATP)

Şuntul 2,3-bisfosfoglicerat (2,3 DPG) în eritrocit

!!! 2,3-DPG scade afinitatea hemoglobinei pentru oxigen (stabilizeaza starea T), favorizand astfel oxigenarea tesuturilor

25%

Reglarea glicolizei

12

G

L

U

C

O

N

E

O

G

E

N

E

Z

A

G

L

U

C

O

N

E

O

G

E

N

E

Z

A

Gluconeogeneza hepaticǎ

Precursorii Acetil-CoA

Pyr Deh

!!! Reactia catalizata de Pyr Deh

este ireversibila !!!

Ciclul Krebs Cetogeneza Siteza de

acizi grasi

Transformarea piruvatului în acetil-CoA în complexul piruvat-dehidrogenazǎ

Reglarea activitǎţii piruvat dehidrogenazei

DECARBOXILAREA OXIDATIVA A PIRUVATULUI

REACTIA TOTALA:

12X 2 = 24 ATP/glucoza

!!! Reactii anaplerotice = reactii de umplere a CK/ de inlocuire a intermediarilor CK

Bilantul arderii totale a glucozei

GLICOLIZA AEROBA = 8 ATP DECARBOXILAREA OXIDATIVA A PIRUVATULUI = 6 ATP CICLUL KREBS = 24 ATP TOTAL = 8 + 6 + 24 = 38 moli ATP/glucoza

Reglarea Ciclului Krebs

METABOLISMUL GLICOGENULUI 1. GLICOGENOLIZA

2. GLICOGENOGENEZA

•Este proces catabolic •Localizare celulara: citoplasma •Localizare tisulara: ficat si muschi •Scop: obtinere de glucoza si glucozo 1-fosfat

•Reglat de glucagon, adrenalina •Enzime:

•glicogen fosforilaza (enzima cheie) •enzima de deramificare (hidroliza

legaturilor 1,6 glicozidice)

1. GLICOGENOLIZA

•hidrolizeaza legaturile 1,4-glicozidice din glicogen

•nu poate hidroliza legaturile 1,6-glicozidice si din acest

motiv isi inceteaza actiunea la o distantă de patru resturi

de glucoză de o ramificatie 1,6 –glicozidică.

•este un dimer ce prezinta doua izoenzime: in muschi si

ficat

•are doua forme interconvertibile prin fosforilare, activa

fiind forma fosforilata

•stimulata de AMP, glucagon, adrenalina

!!! Glicogenul muscular elibereaza glucoza strict pentru necesitatile proprii (nu influenteaza glicemia)

!!! Glicogenul hepatic elibereaza

glucoza pentru mentinerea glicemiei si pentru necesitatile in glucoza ale altor tesuturi

•Este proces anabolic •Localizare celulara: citoplasma •Localizare tisulara: ficat si muschi •Scop: depozitarea glucozei in exces

•Reglat de insulina •Enzime:

•glicogen sintaza (enzima cheie) •enzima de ramificare

2. GLICOGENOGENEZA

Glicogen sintaza:

• Leaga glucoza prin legaturi 1,4

glicozidice • Este activa in forma defosfo

Alte cai de metabolizare a glucozei

1. Calea pentozo fosfatilor • Scop = sinteza de pentoze (folosite oentru sinteza de ADN/ARN) si NADPH (folosit la

sinteza acizilor grasi, colesterolului, hormonilor steroizi) • Localizare celulara: citosol • Localizare tisulara: ficat, tesut adipos, glanda mamara in lactatie, cortexul

suprarenalelor, gonade, eritrocit, cornee • NU se consuma oxigen • NU se consuma ATP • NU se produce ATP

2. Calea acidului glucuronic • Scop = sinteza de pentoze si de acid glucuronic • Localizare celulara: citosol • Este sintetizat UDP-glucuronatul cu rol in detoxifierea unor compusi endogeni si

exogeni (bilirubina, steroizi, medicamente de sinteza) (prin glucurono-conjugare)

METABOLISMUL ENERGETIC

COMPUSI MACROERGICI

• Au in structura una sau mai multe legaturi macroergice (notate ~) prin a caror

hidroliza se elibereaza energie ≥ -7.3kcal/mol • Exemple: ATP, creatinfosfat (rol de rezervor energetic in muschi), carbamilfosfat

(intermediar in ciclul ureogenetic), PEP (fosfoenolpiruvat, intermediar al glicolizei), 1,3 bisfosfogliceratul (intermediar al glicolizei), acil~SCoA (forma de activare a acizilor grasi)

SINTEZA DE ATP IN ORGANISM 1. Fosforilarea la nivel de substrat 2. Fosforilarea oxidativa

1. FOSFORILAREA LA NIVEL DE SUBSTRAT

Reprezinta sinteza de ATP din ADP si Pi utilizand energia eliberata dintr-o reactie

exergonica (reactia evolueaza spontan de la reactant la produs, caracteristica transformarilor catabolice)

Sunt 3 reactii catalizate de Kinaze: - 2 in glicoliza (transformarea 1,3 bisfosfogliceratului in 3 fosfoglicerat si

transformarea PEP in acid piruvic). Enzime: fosfogliceratkinaza si piruvatkinaza - 1 in Ciclul Krebs ( transformarea succinil~SCoA in succinat). Enzima: succinil~CoA

tiokinaza

2. FOSFORILAREA OXIDATIVA

Se sintetizeaza ATP in lantul respirator, in prezenta oxigenului si a

energiei obtinute prin oxidarea coenzimelor NADH + H+ si FADH2

Se desfasoara in mitocondrii

Componentele lantului respirator: citocromii, flavoproteinelor

(dehidrogenaze cu grupari prostetice FMN si FAD), proteine cu fier

si sulf, Coenzima Q (structura asemanatoare vitaminei K)

Componentele lantului respirator sunt organizate in 4 complexe:

• Complexul I – NADH-CoQ reductaza (transfera electroni de la

NADH + H+ pe CoQ)

• Complexul II – succinat-CoQ reductaza (transfera electroni de pe

succinat pe CoQ)

• Complexul III – CoQ-citocrom c reductaza (transfera electronii de pe

CoQ pe citocrom c)

• Complexul IV – citocrom c oxidaza (transfera electronii de pe cit c pe

oxigen)