Biochimie Curs Matera Vie- Metabolism.1

SCOALA POSTLICEALA SANITARA- FEG- EDUCATIONAL

Biochimie

Profesor MIRELA MARIANA SOARE

Biochimie 2013

2 Profesor- SOARE MIRELA MARIANA

INTRODUCERE Biochimia este o ştiinţă modernă, cu caracter complex, care are drept material de studiu

materia vie şi fenomenele specifice acesteia, din punct de vedere al organizării, compoziţiei şi

structurii biomoleculelor componente, precum şi al proceselor complexe de transformare a

acestora, în corelaţie cu efectele energetice asociate reacţiilor metabolice.

Cunoaşterea substratului biochimic al materiei vii, şi a mecanismelor reacţiilor biochimice

oferă cheia înţelegerii ştiinţifice a fenomenelor particulare lumii vii cum ar fi: procesele fiziologice

normale sau patologice, formarea speciilor, variabilitatea, ereditatea, reproductibilitatea,

adaptabilitatea etc., şi proiectarea posibilităţilor de intervenţie şi de aplicare a unor alternative

optime.

Caracteristici biochimice ale materiei vii

• Materia vie este constituită din aceleaşi elemente chimice care alcătuiesc materia lumii minerale,

organizate în structuri care se supun aceloraşi legi, fizice şi chimice, care guvernează lumea nevie.

• În constituţia organismele vii, vegetale şi animale, sunt reprezentate un număr de aproximativ 60

din cele peste o sută de elemente chimice cunoscute. Dintre acestea 12 elemente chimice (99,9%) se

regăsesc în structura tuturor celulelor vii şi sunt denumite macrobioelemente: C, H, O, N, P, S, Cl, Si, Mg,

K, Na, Ca.

• Un număr de patru elemente chimice: C, O, H, N, reprezentând peste 99% din masa totală a

organismelor vii se găsesc în proporţii diferite în plante, în animale şi în organismul uman.

• În proporţii mai reduse, (aproximativ 1%), dar manifestând un important rol biocatalitic în

procesele metabolice, se găsesc o serie de microbioelementele (oligobioelemente): B, V, Mn, Co, Ni, Mo,

Cu, Zn etc.

• De ordinul milionimilor de procente au fost identificate în cenuşa plantelor şi

ultrabiomicroelemente: Au, Ag, Hg, Pb, Ge etc.

• Deşi este constituită pornind de la molecule mici, cu compoziţie elementală simplă, (H2O, CO2,

NH3, aminoacizi, monoglucide, lipide simple etc.), materia vie este total diferită prin proprietăţi de cea

minerală, caracterizându-se printr-un înalt grad de complexitate şi organizare, într-o mare varietate de

forme, rezultat al procesului de evoluţie îndelungat.

• Cu toată varietatea şi complexitatea chimică a organismelor, materia vie este organizată după un

principiu unitar. Componenţii celulari nu alcătuiesc o serie continuă, mărimea şi complexitatea

biomoleculelor nu variază treptat. Majoritatea constituenţilor celulari sunt compuşi macromoleculari şi

doar un număr relativ redus de biomolecule au dimensiuni mici, în timp ce speciile moleculare cu

dimensiuni intermediare sunt practic absente. Această discontinuitate între mărimea şi gradul de

complexitate a celor două tipuri de biomolecule este rezultatul mijloacelor pe care celulele le utilizează

pentru edificarea lor.

Biomoleculele organice

• Moleculele compușilor ce alcătuiesc materia vie poartă denumirea de biomolecule . Aceste

biomolecule condiţionează organizarea biochimică structurală și funcţională specifică tuturor

organismelor vii.

Biochimie 2013


• Ele pot fi :

¬ Anorganice : apa și sărurile minerale

¬ Organice : proteinele, lipidele, glucidele, enzimele și hormoni.

• În toţi compușii materiei vii „ C ” joacă rol predominant datorită configuraţie sale electronice ce îi

permite să realizeze combinţii atât cu elemente electronegative ( O, S, N, P, Cl ) cât și cu elemente

electropozitive ( H ) , dar „ C ” se poate combina și cu el însuși rezultând edifici moleculare foarte

complexe .

• Atomii de H și O alături de atomul de C formează primi constituienţii elementari ai materiei vii

(H₂O și CO₂ ).

• Atomul de N este, de asemenea, un elemente esenţial, pentru că alături de C, H și O intră în

compoziţia substanţelor proteice (compușii ce reprezintă structurile moleculare cele mai importante ale

materiei vii ).

• Atomii de C, H, O și N au o proprietate comuna aceea de a lega legaturi covalente prin distribuirea

de perechii de electroni.

• Elementele mai puţin abundente ( P, S, Ca, Mg ) iau parte ca elemente de construcţie în alcătuirea

moleculelor ce intră în formarea organismelor vii, iar CL, Na și K sunt și ele indispensabile vieţii .

• Elemetele rare participă în concentraţi extrem de mici în procesele metabolice celulare

fundamentale, în calitate de componenţi ai enzimelor sau activatori a acestora. Absenţa lor determină

perturbări grave ale metabolismului celular.

• Cea mai mare parte din compușii atomilor sunt rău condutori de căldură și electricitate și au o

căldură specifică ridicată , de aici rezultă că compuși celulari sunt instabili, instabilitate necesară

desfășurării proceselor metabolice.

Biomoleculele anorganice

A. Apa

B. Sărurile minerale

A. Apa este cel mai important lichid pentru viaţă !

• Este important nu doar pentru că e principalul constituent din punct de vedere cantitativ al

organismului viu ci și pentru faptul că ia parte la organizarea structurală a sistemelor biologice și la

activitatea metabolică a acestora.

• Are o serie de proprietăţii fizico- chimice proprice vieţii :

1. Capacitate calorică mare → face să își păstreze timp îndelungat temperatura constantă, utilă proceselor

metabolice.

2. Formează cu ușurinţă legături de hidrogen ( disociază ușor în (H₃O)⁺ și (HO)⁻ )

3. Participă în calitate de component de bază la formarea structurilor intracelulare și determină activitatea

acestora.

4. Un excelent solvent pentru unii componenţii celulari

Rolul apei în organism

- participă la procese de morfogeneză

- prezintă mare capacitate de solubilizare

- produce hidratarea numeroaselor substanţe

- asigură mediul optim de desfăşurare a reacţiilor metabolice

- reprezintă un mijloc de transport al substanţelor în sistemul circulator

- asigură menţinerea echilibrului acido-bazic, osmotic, coloid-osmotic în organism

- participă la procesul de termoreglare

Biochimie 2013


- participă la transportul transmebranar.

Cuantumul apei în organism

- organismul adult: 60-66%

- variaţii în raport cu virsta:

fetus de 3 luni 94%

nou născut 68-74%

bărbatul adult 60-65%

femeia adultă 52%

o 0 – 6 luni 72,2%

o 0,5 – 2 ani 69,5%

o 2 – 7 ani 63,1%

o 7 – 16 ani 58,4%

o 22 – 58 ani 51,7%

o 71 – 84 ani 50,8%

- conţinutul în apă a diferitelor ţesuturi

piele 72%

schelet 28%

muşchi 70%

ţesut adipos 23%

ficat 71%

inima 79%

creier 75%

plasma sanguină 90%

smalţul dentar 0,2%

- bilanţul apei în organism

pH = - lg H

Valorile pH-ului pentru diferite fluide biologice

- plasma sanguină 7,35 – 7,45

- lichid intracelular 6,90

- saliva 6,40 – 7,00

- suc gastric 1,50 – 3,00

1300 ml

850 ml

350 ml

APA

DIN

1500 ml

400 ml

500 ml

100 ml

Apa potabilă

Alimente

Metabolism

Urina

Aer expirat

Piele

Fecale

Biochimie 2013


- lapte matern 7,40

- urina 5,00 – 8,00

Sistemele tampon fiziologice

- sistemele tampon primare prezente în plasma:

H2CO3 / NaHCO3 este considerat cel mai important datorită dinamicii constituirii şi desfacerii

componentelor.

Menţine pH-ul sanguin constant la nivel pulmonar.

NaH2PO4 / Na2HPO4

H proteina / Na proteina

- sistemele tampon secundare prezente în hematii:

Hb oxidată / Hb redusă

KH2PO4 / K2HPO4

H- Hb / K- Hb

B. Sărurile minerale sunt prezente în organism atât sub formă de molecule cât și de

ioni :

1. Cationi : Na⁺ , K⁺ , Ca2⁺ , Mg2⁺

2. Anioni : Cl⁻ , NH₃⁻ , fosfaţi și proteinele

Sărurile minerale nu constituie o sursă de energie pentru organism dar ele sunt indispensabile

vieţii. Ele reprezintă 4% din greutatea corpului. Sărurile minerale sunt eliminate zilnic prin urină deci ele

trebuie readuse zilnic în organism prin alimente.

Rolul compuşilor minerali în organism:

Contribuie la procese de morfogeneză (ţesut osos, ţesut cartilaginos, ţesut conjunctiv etc.);

Activatori în diferite reacţii enzimatice;

Inhibitori ai unor reacţii enzimatice;

Menţinerea stării fizico-chimice normale a coloizilor din organism şi a presiunii coloid-osmotice;

Formarea sistemelor tampon fiziologice;

Realizarea sistemelor bioelectrice;

Intră în compoziţia unor efectori chimici: Co în vitamina B12, iodul în hormonii tiroidieni etc

Clasificarea elementelor minerale:

Macroelemente: C, O, H, N, Ca, P

Oligoelemente 0,05-0,75%): K, Na, Mg, S, Cl

Microelemente: Invariabile (indispensabile) : Fe, Cu, Zn, Co, Mo, Mn, Cr, F, I şi variabile: Ni, Cd, V,

Se, Si, B

Repartiţia elementelor minerale :

- Intracelular – conţinut mai ridicat de K+, Mg

2+, H2PO4

-, HPO4

2-

- Extracelular – conţinut mai ridicat de Na+, Ca

2+, Cl

-, HCO3

-

CALCIUL

Este un constituent major al oaselor şi dinţilor, joacă un rol important în coagularea sângelui,

contracţia musculară şi funcţionarea muşchiului cardiac.

Dozele recomandate de aport alimentar sunt de 400 – 1200 mg/zi. Cantităţi crescute de calciu

sunt necesare în perioada de creştere, de graviditate şi de lactaţie. Doze recomandate pe grupe de vârstă

sunt prezentate în tabelul următor.

Biochimie 2013


Tabelul Doze de calciu recomandate pe grupe de vârstă

Vârsta (ani) mg/zi

Sugari

0,0 – 0,5 400

0,5 – 1,0 600

Copii

1 – 3 800

4 – 6 800

7 - 10 800

Bărbaţi

11 – 14 1200

15 – 18 1200

19 – 24 1200

25 – 50 800

51+ 800

Femei

11 –14 1200

15 – 18 1200

19 – 24 1200

25 – 50 800

51+ 800

graviditate 1200

lactaţie 1200

Surse alimentare de calciu sunt prezentate în tabelul următor

Tabelul Conţinutul în calciu al unor alimente

Alimentul mg% produs

comestibil


comestibil

Lapte praf 1300 Fasole albă,

boabe

180

Brânză burduf 922 Ciocolată cu lapte 175

Brânză schweitzer 900 Smochine 186

Caşcavaluri 720-750 Brânză de vaci 164

Telemea de oaie 388 Gălbenuş de ou 145

Frunze de

pătrunjel

325 Ceapă verde 135

Alune 240 Lapte de vacă 125

Migdale 239 Hrean 119

FOSFORUL

Alături de calciu, intră în compoziţia oaselor şi dinţilor. Intervine şi în absorbţia şi transformarea

anumitor nutrienţi. ~ 80 % din fosforul prezent în organism se concentrează în oase şi dinţi sub formă de:

fosfat tricalcic (hidroxiapatită)

fosfat de magneziu

fosfat de sodiu, potasiu.

Dozele de fosfor recomandate prin aport alimentar la diferite categorii de vârstă sunt prezentate în

tabelul III.

Biochimie 2013


Tabelul III Doze recomandate de fosfor

Vârsta (ani) mg/zi

Sugari

0,0 – 0,5 300

0,5 – 1,0 500

Copii

1 – 3 800

4 – 6 800

7 - 10 800

Bărbaţi

11 – 14 1200

15 – 18 1200

19 – 24 1200

25 – 50 800

51+ 800

Femei

11 –14 1200

15 – 18 1200

19 – 24 1200

25 – 50 800

51+ 800

graviditate 1200

lactaţie 1200

Unii autori recomandă la copiii mici un aport de calciu mai ridicat decât cel de fosfor (raportul

Ca/P supraunitar) iar la adulţi un aport de fosfor mai ridicat decât cel de calciu (raport Ca /P subunitar).

Surse alimentare (tabelul IV):

Tabelul IV Conţinutul în fosfor al unor alimente


consumabil


consumabil

Lapte praf 1000 Ciocolată 445

Brânză burduf 624 Arahide 400

Brânză Schweitzer 750 Nuci 360

Cacao praf 619 Creier 336

Brânză Olanda 520 Ficat 320

Gălbenuş de ou 500 Mazăre boabe 303

Caşcavaluri 480 – 505 Peşti 204 – 220

Migdale 465 Pâine neagră 164

Alune 460 Pătrunjel frunze 128

Biochimie 2013


MAGNEZIUL

Alături de sodiu, magneziul este cationul intracelular cel mai important. În organismul uman

există 20 – 30 g magneziu, din care ~ 60% este prezent în oase, 26% în muşchi iar restul în ţesuturi moi şi

lichide fiziologice.

Magneziul activează enzime care intervin în sinteza de proteine, în metabolismul glucidic şi

lipidic. Deprimă excitabilitatea neuro-musculară. Este implicat în procesul de coagulare.

Doze recomandate de aport alimentar pentru magneziu sunt prezentate în tabelul V.

Tabelul V Doze recomandate de aport de magneziu

Vârsta (ani) mg/zi

Sugari

0,0 – 0,5 40

0,5 – 1,0 60

Copii

1 – 3 880

4 – 6 120

7 - 10 170

bărbaţi

11 – 14 270

15 – 18 400

19 – 24 350

25 – 50 350

51+ 350

Femei

11 –14 280

15 – 18 300

19 – 24 280

25 – 50 280

51+ 280

graviditate 300

Lactaţie

1-6 luni

6-12 luni

355

340

Surse alimentare

Magneziul intră în structura clorofilei de aceea cele mai bogate surse de Mg sunt legumele verzi

(salata, spanacul, ceapa verde, frunzele de mărar, pătrunjel, leuştean etc). Alte surse sunt: alte legume,

fructe, derivate de cereale cu grad mare de extracţie (pâine neagră şi intermediară, mălai), leguminoase

uscate, fructe de mare, ciocolată.

Mai sărace în Mg sunt: carnea şi derivatele sale, peştele.

SODIUL, CLORUL ŞI POTASIUL

Îndeplinesc roluri fiziologice esenţiale: în menţinerea echilibrului acido-bazic, osmotic, hidric, în

reglarea permeabilităţii membranelor, în excitabilitatea neuromusculară (stimulatoare ale tonusului

muscular).

Din conţinutul total de elemente minerale din organismul uman:

- Sodiul reprezintă 2%

- Clorul 3%

- Potasiul 5%

Biochimie 2013


Aceste elemente sunt distribuite în toate celulele şi ţesuturile organismului, sodiul şi clorul fiind

prezente mai ales în lichidele extracelulare iar potasiul în lichidele intracelulare.

Sodiul favorizează reţinerea apei în organism. Potasiul contribuie la eliminarea renală a sodiului şi

stimulează diureza. Clorul participă la fixarea şi cedarea la nivelul hematiilor a oxigenului şi a CO2, fiind

un element necesar la formarea de HCl din sucul gastric, în eliminarea prin rinichi a produşilor de

catabolism azotat, în activarea unor enzime.

Principala sursă de Na şi Cl: sarea (NaCl), a cărui consum variază foarte mult de la o persoană la

alta.

Se recomandă

- un consum de sodiu de 2300 mg/zi pentru persoane adulte, ţinându-se seama că absorbţia

sodiului este de 90-95%.

- Pentru potasiu, un aport identic cu cel al sodiului, respectiv 2300 mg/zi.

Surse alimentare

Sodiul: adus în alimentaţia zilnică mai ales sub formă de sare.

Potasiul: este larg răspândit în alimente de natură animală şi vegetală: carne, peşte, legume, fructe

(în special banane), pâine intermediară şi neagră, leguminoase uscate. Cantităţi mai mici conţin

laptele şi derivatele lactate.

SULFUL

Este necesar pentru asigurarea unei bune funcţionări a celulelor şi ţesuturilor. Este un component

fundamental al unor proteine, hormoni, vitamine etc.

În organismul uman se găseşte cca 150 g sulf sub formă de compuşi anorganici (sulfaţi,

sulfocianaţi) şi compuşi organici (aminoacizi, proteine, hormoni, vitamine, lipide etc.)

Necesarul de sulf este estimat la 1,3 g/zi.

Surse alimentare de sulf sunt carnea, laptele, unele legume etc.

FIERUL

Este un element important al respiraţiei celulare; este element constitutiv al globulelor roşii.

Organismul uman conţine 3-5 g fier.

Dozele recomandate sunt prezentate în tabelul 5-VI.

Tabelul 5-VI Dozele recomandate de fier

Vârsta (ani) mg/zi

Sugari

0,0 – 0,5 6

0,5 – 1,0 10

Copii

1 – 3 10

4 – 6 10

7 - 10 12

Bărbaţi

11 – 14 12

15 – 18 10

19 – 24 10

25 – 50 10

51+ 10

Femei

11 –14 15

15 – 18 15

19 – 24 15

25 – 50 15

51+ 10

Biochimie 2013


graviditate 30

Lactaţie

1-6 luni

6-12 luni

15

15

Surse alimentare (tabelul VII):

Tabelul VII Conţinutul în fier al unor alimente

Alimentul mg/100 g produs consumabil

Alimente de natură animală

Ficat 8-14

Rinichi 10

Carne de vită 3,5

Carne de porc 3,0

Carne de găină 1,5

Peşte 0,5-2

Mezeluri 2-2,5

Stridii 56

Gălbenuş de ou 7

Ou integral 2-2,5

Lapte vacă, iaurt 0,05-0,1

Brânzeturi 0,5-0,8

Alimente de natură vegetală

Mazăre, fasole, linte, soia 5,3-8,5

Pâine neagră 2,5

Pâine albă 1,5-1,7

Spanac 3,0

Salată verde 2,0

Nuci, alune 3,0

IODUL

Intră în compoziţia hormonilor tiroidieni. În organismul adult se găseşte o cantitate de 20-30 mg

iod din care peste 75% este concentrat în glanda tiroidă; restul se găseşte în glanda mamară, mucoasa

gastrică, sânge.

Dozele recomandate de iod prin aport alimentar sunt prezentate în tabelul VIII.

Tabelul VIII Doze recomandate de iod

Vârsta (ani) g/zi

sugari

0,0 – 0,5 40

0,5 – 1,0 50

copii

1 – 3 70

4 – 6 90

7 - 10 120

11 – 14 150

15 – 18 150

Biochimie 2013


bărbaţi 19 – 24 150

25 – 50 150

51+ 150

femei

11 –14 150

15 – 18 150

19 – 24 150

25 – 50 150

51+ 150

graviditate 175

Lactaţie

1-6 luni

6-12 luni

200

200

Surse alimentare

Iodul necesar organismului provine, în proporţie de 80 – 90% din alimente. Cele mai bogate surse

de iod sunt fructele de mare şi peştii cu un conţinut de 300 – 3000 µg iod/ kg.

Concentraţia de iod în laptele de vacă, carne şi ouă variază în funcţie de dieta animalelor iar cea

din plante (usturoi, ceapă, ridichi, fasole verde) depinde de concentraţia lui din sol.

Creşterea aportului de iod se face prin sarea de bucătărie ( adaos de iodură de poatsiu sau iodat de

potasiu). La noi în ţară se practică adăugarea de iodat de potasiu în concentraţii de 15 – 25 mg/kg..

Aportul de iod prin apa potabilă este redus.

FLUORUL

Fluorul apare în organism în concentraţii mici fiind localizat, aproape în totalitate, la nivelul

oaselor şi a dinţilor sub formă de fluorapatită.

Fluorul este un factor de protecţie al dinţilor faţă de agenţii cariogeni. Influenţează dinamica

iodului, calciului şi fosforului.

Excesul de fluor duce la apariţia unor stări patologice: osteofluoroza şi fluoroza dentară (boala

pătată a dinţilor). Doza toxică este apropiată de doza terapeutică de aceea se recomandă prudenţă în

suplimentarea cu fluor a apei potabile sau a altor alimente.

Dozele recomandate de aport alimentar de fluor sunt prezentate în tabelul IX.

Surse alimentare

Sursa cea mai importantă de fluor este apa potabilă. Concentraţia optimă de fluor în apa potabilă

este de 1mg/dm3. Alimentele conţin puţin fluor; o alimentaţie obişnuită aduce o cantitate de 0,25-0,50

mg/zi. Alimentele asigură 1/4 - 1/3 din cantitatea totală de fluor pe zi.

Alimentele cele mai bogate în fluor sunt peştii (în special cei de apă sărată), fructele de mare,

frunzele şi mugurii arborelui de ceai.

Tabelul IX Doze recomandate de fluor

Vârsta (ani) mg/zi

Sugari 0,0 – 0,5 0,1-0,5

0,5 – 1,0 0,1-0,5

Copii

şi adolescenţi

1 – 3 0,5-1,5

4 – 6 1,0-2,5

Biochimie 2013


7 - 10 1,0-2,5

11+ 1,5-2,5

Adulţi 1,5-6

ZINCUL

Se găseşte în organism în cantitate de 2-3 g din care 60% intră în structura masei musculare, 20%

este situat la nivelul oaselor şi pielii iar 20% în restul organismului (ficat, pancreas, hipofiză, hematii,

leucocite etc.). Intră în compoziţia unor enzime şi joacă rol în sinteza proteinelor.

Zincul joacă rol important în numeroase afecţiuni dermatologice: accelerează cicatrizare plăgilor,

a arsurilor, a ulcerelor varicoase; are o acţiune antiimflamatoare asupra acneei; favorizează, în anumite

cazuri regenerarea părului.

În tabelul X sunt prezentate dozele recomandate de aport alimentar.

Tabelul X Doze recomandate de zinc

Vârsta (ani) mg/zi

sugari

0,0 – 0,5 5

0,5 – 1,0 5

copii

1 – 3 10

4 – 6 10

7 - 10 10

bărbaţi

11 – 14 15

15 – 18 15

19 – 24 15

25 – 50 15

51+ 15

femei

11 –14 12

15 – 18 12

19 – 24 12

25 – 50 12

51+ 12

graviditate 15

Lactaţie

1-6 luni

6-12 luni

19

16

Surse alimentare

Principalele surse alimentare de zinc sunt fructele de mare, peştele, carnea, gălbenuşul de ou,

brânza, cerealele, drojdia de bere.

CUPRUL

Este prezent în organism în cantităţi mici (100-150mg) concentrându-se în ficat creier, rinichi,

inimă, măduva osoasă, muşchi. El are rol în sinteza proteinelor şi a globulelor roşii.

Dozele recomandate de aport alimentar de cupru sunt prezentate în tabelul XI.

Biochimie 2013


Tabelul XI Doze recomandate de cupru

Vârsta (ani) mg/zi

Sugari 0,0 – 0,5 0,4-0,6

0,5 – 1,0 0,6-0,7

Copii

şi adolescenţi

1 – 3 0,7-1,0

4 – 6 1,0-1,5

7 - 10 1,0-2,0

11+ 1,5-2,5

Adulţi 1,5-3,0

Surse alimentare

Alimentele cele mai bogate în cupru sunt fructele de mare, crustaceele, ficatul, rinichii, alunele,

ciocolata, legumele şi fructele uscate, cerealele.

SELENIUL

Seleniul este considerat antioxidant biologic. El acţionează în prezenţa vitaminei E.

Necesarul de seleniu este: copii şi sugari de 10-30 µg/zi, adulţi de 50-70 µg/zi, în graviditate şi

lactaţie de 65-75 µg/zi.

Seleniul se găseşte în cerealele complete, carne, peşte, laptele şi derivatele lactate etc.

CROMUL

Este considerat ca un factor de toleranţă la glucoză. Facilitează captarea insulinei de către

receptorii tisulari specifici. Intervine în metabolismul lipidic având rol în prevenirea aterosclerozei.

Necesarul zilnic de crom este estimat la 50-200 µg.

Se găseşte în special în carne cereale, uleiuri rafinate, drojdia de bere.

Asigurarea necesarului de elemente minerale se face printr-o raţie alimentară echilibrată. De aceea

se impune cunoaşterea cuantumului diferitelor elemente minerale din diferite alimente de natură vegetală

şi animală.

Biochimie 2013


METABOLISMUL • În organismul uman au loc numeroase reacţii chimice ce dau naștere la căldură, energie și la

metabolismul necesar vieţii.

• Metabolismul = motorul biochimic al organismului.

• CALE METABOLICA : este o succesiune de reactii responsabila de:

- sinteza unui compus complex dintr-unul sau mai multi compusi simpli

- degradarea unui compus pana la obtinerea de compusi finali.

• Pentru a obtine molecule complexe se cheltuie o cantitate foarte mare de energie, aceasta fiind

obtinuta din degradarea unor alte molecule complexe, cu recuperarea unei parti din energia stocata.

• Catabolism = reactii de degradare prin care molecule mari (in care este stocata energia)

sunt transformate in molecule mici. • sunt reactii oxidative cu pierdere de electroni

• se caracterizeaza prin eliberarea de energie in cursul reactiei

• exemple: glicoliza, ciclul Krebs, beta-oxidarea acizilor grasi (degradarea acizilor grasi)

• Anabolism = reactii de sinteza a macromoleculelor din molecule (unitati) mai mici.

• se caracterizeaza frecvent prin reactii de reducere (aditie de electroni)

• necesita consum de energie ( din ATP (acidul adenozintrifosforic), NADH, NADPH, FADH2)

• exemple : gluconeogeneza, sinteza acizilor grasi, sinteza de ADN sau ARN.

• Cai amfibolice : sunt succesiuni de reactii in care se intalnesc deopotriva cai anabolice si

catabolice . Exemplu : ciclul Krebs.

METABOLISMUL BAZAL

• Reprezintă energia necesară unui organism ( om ) aflat în stare de veghe, în repaus fizic și psihic la

cel puţin 14 ore de la ultima masă și 24 ore de la ultima masă de proteine, la o temperatură de 20 – 21 .

• Metabolismul bazal = 9 cal/ cm/ zi.

METABOLISMUL APEI

• Apa reprezintă o componentă importantă a materiei vii.

• Necesarul de apă este acelaș pentru toate vieţuitoarele chiar dacă diferă de la o specie la alta.

• În structura organismului uman apa reprezintă ≈ 60% din greutatea corporală la bărbaţi ( adult ) și

50% la femei ( adult ).

• La nou-născut apa totală corporală poate ajunge până la 75 % din greutatea corporală.

• Necesarul de apă e exprimat prin senzaţia de sete.

• Necesarul de apă = 1 cal = 1 ml = 2600 ml apă.

Repartiţia apei în organism

• Apa e împărţită în 2 sectoare mari si 1 sector mai mic dar special:

¬ Intracelular = 55 % din totalul de apă din organism

¬ Extracelular = 45 % din totalul de apă din organism (plasmă, limfă și lichid interstiţial )

¬ Lichid transcelular ( pleural, sinovial, peritoneal, intraocular, cefalorahidian și cel din tubul

digestiv )

• Apa mai este conţinută și in oase, mușchii.

• Mai este și apa ce formează producerea de secreţie a unor glande ( salivare, gastrice, intestinale ).

• Compoziţia lichidului intracelular :

Biochimie 2013


- 2 principalii cationi intracelulari : K și Mg

- Iar anioni intracelulari sunt fosfatul și proteinele.

• Compoziţia lichidului extracelular :

- 1 principal cation extracelular e : Na

• Pompa de Na-K are rolul de a menţine o concentraţie mică a Na intracelular și o concentraţie mare

a K intracelular.

• Concentraţia toatală a ionilor din compartimentul intracelular e 368 mmol/l, iar cea din

compartimentul extracelular e 302 mmol/l.

TIPUL LICHID INTRACELULAR LICHID EXTRACELULAR

Plasmă/ ser Lichid interstiţial

Cationi

Sodiu 10 140 145

Potasiu 160 4 4

Calciu ( ionic ) 1 1,2 1,2

Magneziu (ionic ) 13 1,0 1,0

Anioni

Clor 3 102 117

Bicarbonat 10 27 27

Fosfaţi 106 1,0 1,0

Proteine 65 16 0

Total 368 292 302

Schimbul de apă

• Schimbul de apă și electroliţii între vasul de sânge și sectorul interstiţial se face de la concentraţie

mare la concentraţie mică.

• Deplasarea apei și a electroliţilor din celule în interstiţiu se face prin consum de energie .

• Presiunea hidrostatică reprezintă presiunea sângelui dată de inimă și exercitată de lichid . Ea are o

valoare de 35 mmHg și tinde să scoată apa din vasele de sânge.

• Presiunea coloid-osmotică reprezintă presiunea dată de prezenţa proteinelor în vasul de sânge, cu o

valoare de 25 mmHg și ia tinde să reţină apa în vasul de sânge.

Biochimie 2013


Reglarea metabolismului apei

• În mod normal trebuie să fie un echilibru între aportul și excreţia apei.

• Aportul de apă

• Reprezentat de :

- apa exogenă (prin ingestie de apă = 1400 ml și prin alimentaţie = 800 ml )

-apa endogenă ( eliminată în organism prin arderile sau oxigenări celulare) = 400 ml . Rezultă un total de

2600 ml.

• 100 g lipide →oxidare→ 100 ml apă

• 100 g glucide →oxidare→ 55 ml apă

• 100 g proteine →oxidare→ 40 ml apă

• Absorbţia apei are loc la nivelul intestinului.

• Excreţia de apă

• Apa se elimină din organism prin :

• Urină = 1600 ml

• Piele = 500 ml

• Aer expirat = 350 ml

• Fecale = 150 ml

――――――――――

• Total de 2600 ml

• Raportul dintre cantitatea de apă ingerată plus apa endogenă și cantitatea de apă excretată se

numește Bilanţ hidric. Atunci când acest bilanţ hidric este negativ apare deshidratarea.

• Necesarul de apă este asigurat prin senzaţia de sete, al cărui centru se află în creier la nivelul

hipotalamusului.

• Acest metabolism al apei e reglat pe cale nervoasă și umorală.

• Atunci când necesarul de apă este în deficit se transmit anumiţi senzori la osmo-recetori din

hipotalamus care va controla senzaţia de sete prin stimularea unui hormon antidiuretic (ADH ). Acest

hormon este depozitat într-o glanda și anume glanda hipofiză anterioară.

• Alţi factori care stimulează senzaţia de sete sunt scăderea volumului compartimentului extracelular

și angio - tensina II.

• Acest ADH mai poate fi stimulat și în alte condiţii cum ar fi : stresul , trauma , greaţa , graviditatea ,

hipoglicemia, abuzul de alcool, nicotină și morfină.

• Secreţia ADH - ului determină creșterea reabsorbţiei renale a apei și contribuie la restabilirea

osmolarităţii normale.

• Pe lângă glanda hipofiză mai sunt niște glande care au rol în reglarea metabolismului apei și anume

glandele corticosuprarenale prin stimularea hormonilor mineralo-corticoizi (ce au rol în reţinerea Na și a

apei în organism la nivel renal).

Tulburări ale metabolismului apei.

• Excesul sau deficitul de apă în organism afectează atât compartimentul intercelular cât și pe

cel extracelular și poate fi detectat prin schimbări ale concentraţiei Na.

• Exemplu : O pierdere de 6 l de apă, 2 l se vor pierde din compartimentul extracelular, iar

concentraţia plasmatică a Na va crește cu 20 mmol/l . De asemenea, un exces de 6 l de apă va duce la o

scădere cu 20 mmol/l a concentraţie de Na.

Biochimie 2013


Deficitul de apă

• Aportul scăzut de apă este frecvent întâlnit in practica medicală la vârstnici sau pacienţi

inconștienţi.

• Simptomele deficitului de apă sunt nespecifice: confuzie, sete și gură uscată. La analizele de

laborator vom întâlni creșterea concentraţiei de sodiu plasmatic, oligurie și osmolaritate crescută a urinei.

• Deficitul de apă îl tratam prin administrare de apă orală sau administrare i.v. de glucoză 5 % .

Excesul de apă

• Cea mai frecventă cauză în practica medicală este secreţia de ADH din traume, infecţii ale

sistemelor respirator si nervos și datorită insuficienţei glandei corticosuprarenale.

• Excesul de apă deci apare cand apare o afectare a excreţie. Apa se acumulează atât în

compartimentul extracelular cât și în cel intracelular.

• Simptomele care apar sunt cauzate de edemul cerebral: tulburări de comportament , dureri de cap,

confuzie, convulsii și comă .

• Tratamentul se efectuează în formele ușoare prin restricţia ingerări de apă și în cele severe prin

administrare i.v. de soluţii saline hipertone pt a crește concentraţia de Na.

• Mai sunt și alte tipuri de edeme ca de exemplu:

Edemul cardiac: se datorează creșteri presiuni hidrostatice în capilarul venos determinând retenţia apei

în interstiţiu.

Edemul hepatic: se datorează scăderi proteinelor plasmatice (în foamete, sindrom de subnutriţie, hepatită

cronică) și se reţine apa în organ și anume în interstiţiu.

CELULA

caracteristici biochimice corelate cu caracteristici structurale

CELULA = unitatea fundamentala a activitatii biologice la nivelul unui organism.

Celula eucariota prezinta mai multe fractii subcelulare (organite) :

1. Nucleu: are membrana dubla cu pori,

contine majoritatea ADN-ului organizat in

cromosomi si un nucleol.

2. Mitocondrii – au membrane dubla (externa

si interna; cea interna este impachetata sub

forma de creste)

3. Reticulul endoplasmatic: o retea de

cisterne (tuburi) cu ribozomi pe suprafata

4. Ribozomi: liberi sau atasati RE, contin

ARN si proteine specifice

5. Aparat Golgi

6. Lizozomi

7. Peroxizomi

8. Elemente ale citoscheletului

9. Membrana plasmatica

• Toate acestea se pot studia separat urmand un protocol pentru izolarea lor :

• extractie

• omogenizare

• centrifugare diferentiata (fractionare subcelulara)

Biochimie 2013


• Fiecare dintre compartimentele celulare poseda de regula un marker enzimatic.

Organite celulare Functia majora (calea metabolica) Marker enzimatic

Nucleu Sinteza de ADN si ARN (transcriere) ADN sintetaza

Mitocondrie Ciclul Krebs, beta oxidarea acizilor grasi

(AG)

Glutamat-DH

Ribozomi Sinteza proteinelor ( translatia ARN) ARN

Reticul endoplasmatic Sinteza lipidelor G-6-P-aza

(Glucozo-6-Phosfat-aza)

Lizozomi Reactii de degradare Hidrolaze

Aparat Golgi Reactii de glicozilare Gal-transferaza

Peroxizomi Degradarea AG, aminoacizilor, producerea si

degradarea H2O2.

Catalaza

Citoplasma Glicoliza, sinteza AG LDH

(Lactat DeHidrogenaza)

Membrana plasmatica Transportul moleculelor prin membrane

Adeziunea intercelulara

Na, K, ATP-aza

5’-nucleotidaza

METABOLISMUL- Oxidarea biologica

• Organismele vii = sisteme deschise fata de mediul inconjurator → schimburi de substante si

energie.

• Metabolismul reprezinta totalitatea transformarilor care se produc ca urmare a interactiunii

dintre organismele vii si mediul inconjurator si pe care se bazeaza existenta si dezvoltarea organismelor

vii.

• Practic, metabolismul asigura:

- insusirea de catre organism a unor subst. din mediul extern

- folosirea acestor substante exogene pt. functionarea si dezvoltarea organismului

- eliminarea unor compusi nefolositori organismului, rezultati din transformarile chimice din

organsim.

Etapele metabolismului

• Transformarile metabolice se diferentiaza in functie de etapele parcurse de materia din mediul

exterior sau specifica organismului viu, in timpul asimilatiei si dezasimilatiei.

• Transformarile metabolice sunt corelate cu:

1. Digestia

2. Absorbtia

3. Transportul substantelor exogene la tesuturi si organe

4. Metabolismul intermediar

5. Transportul substantelor endogene la tesuturi, organe

6. Eliminarea substantelor exogene sau endogene din organism

• Metabolismul intermediar = totalitatea transformarilor de substante si energie care au loc in

interiorul organismului, in diferite tesuturi si organe ale acestuia.

Biochimie 2013


• Substantele exogene absorbite sunt folosite pentru:

biosinteza de subst. cu rol plastic

depunerea ca atare sau transf. in subst. de rezerva

transf. in alte subst. fiziologic active

transf. in alte subst. in scopul obtinerii de energie

transf. in alte subst. ce urmeaza a fi eliminate sau excretate

Termodinamica sistemelor vii

• Organismul viu este:

• → sistem deschis → sistem complex in stare stationara.

• → in stare de neechilibru mentinuta datorita aportului extern de substante si energie.

• → la nivelul lui se produc reactii exergonice si endergonice, energia eliberata de o reactie

exergonica putand fi utilizata pt. producerea unei reactii endergonice, cu conditia ca prima sa fie

apreciabil mai mare decat a doua (→ ↑ energiei libere)

• → sistem eterogen, compartimentat in faze intre care exista suprafete de separare: prin trecerea

unei substante dintr-o faza intr-alta, concentratia acesteia scade, ceea ce deplaseaza echilibrul in

sensul formarii unei noi cantitati din substanta respectiva, chiar in conditiile ↑ energiei libere

• Termodinamica chimica → sisteme izolate (cu evolutie bazata pe procese reversibile), evolueaza

spre starea de echilibru prin ↓ energiei libere si ↑entropiei.

Procese celulare endergonice

Biosinteza, prin care se realizează lucru chimic, este cel mai important proces celular care se desfăşoară

cu consum de energie.

Contracţia şi motilitatea, care sunt forme ale lucrului mecanic şi transportul activ, care este o reflectare a

lucrului osmotic sau de concentraţie, sunt celelalte trei procese celulare care necesită energie.

Oxidarea biologica

• are rol important in primul rand pentru transformarile care se produc in scopul eliberarii de energie.

• Mecanisme speciale de oxidare = reactii consecutive, majoritatea reversibile, cu degradarea

prorgresiva a substantelor oxidate si eliberarea treptata de energie, in cantitati mici, pt. functii vitale si

biosinteza subst. endergonice.

Biochimie 2013


Respiratia celulara

1. In general oxigenul nu vine in contact cu substratul, intre cele 2 substante plasandu-se o serie de

substante intermediare (hidrogenul substratului nu se combina direct cu oxigenul, ci trece la acesta prin

intermediul unor transportori de hidrogen, respectiv de electroni)

2. Oxidarea se face prin dehidrogenare (DH)

3. Carbonul nu se combina direct cu oxigenul, ci numai indirect, cu oxigenul din apa, iar CO2 apare

in urma unor reactii de decarboxilare

Purtatori universali biologici de electroni

1. Grupe Fe-S- Transferul direct de electroni

2. FMN (FlavinMonoNucleotid- forma oxidata) (FAD) (Flavin Adenin Dinucleotid- forma

oxidata) / FMNH2(FADH2) (formele reduse)- Transferul de electroni sub forma atomilor de

hidrogen

3. NAD(P)+

(nicotinamid adenin dinucleoid (fosfat) –forma oxidata ) / NAD(P)H nicotinamid

adenin dinucleoid (fosfat) –forma redusa)- Transferul de electroni sub forma ionului de de

hidrură

4. Coenzima Q

5. Hemul citocromilor

1. Transferul direct de electroni

• Poate fi descris in mod conventional sub forma oxidarii ionului feros de catre ionul cupric:

Fe2+

+ Cu2+

↔ Fe3+

+ Cu+

• sau altfel scris:

Fe2+

↔ Fe3+

+ e-

Cu2+

+ e- ↔ Cu

+

unde:

ionul feros, Fe2+

, este donorul de electroni, deci substratul redus şi respectiv agentul reducător, care

se oxidează;

ionul cupric, Cu+ , este acceptorul de electroni, deci substratul oxidat şi respectiv agentul oxidant,

care se reduce.

2. Transferul de electroni sub forma atomilor de hidrogen

Flavin nucleotidele

a. FAD- Flavin Adenin Dinucleotide sau

b. FMN- Flavin MonoNucleotide au rol de transportatori de electroni, sub forma atomilor de

hidrogen, în cazul oxidării legăturilor C - C:

c. Pot accepta 2 e- + 2 H

+ pentru a forma FMNH2 (FADH2)

• Pot accepta 2 e

- + 2 H

+ pentru a forma FMNH2 (FADH2)

Biochimie 2013


FMN (FAD), legata de centrul activ al unor enzime, poate accepta 1 e- formand un radical

semichinonic, pe jumatate redus.

Semichinona poate accepta al 2 lea e-, formand FMNH2 (FADH2). Putand sa accepte/doneze 1 sau 2 e

-,

FMN (FAD) au un important rol in medierea transporului de e- intre purtatori care transfera 2e

- (de ex.,

NADH) si cei care accepta doar 1e- (de ex. Fe

+++).

3. Transferul de electroni sub forma ionului de de hidrură

Ionul de hidrură (:H-) este format dintr-un proton şi doi electroni;

Acest transfer are loc în cazul oxidărilor mediate de NAD+

(Nicotinamid Adenin Dinucleotid- forma

oxidata), respectiv in cazul oxidărilor grupelor funcţionale ce conţin oxigen:

NAD(P)

+/NAD(P)H

• Perechile conjugate NAD+/NADH au un rol principal in transferul de electroni specific

catabolismului, iar NADP+/NADPH in transferul electronilor de la intermediari ai catabolismului la

intermediari ai biosintezei.

• Concentraţia totală a perechilor conjugate redox se menţine la un nivel practic constant, ca urmare

a reacţiilor la care acestea participă în cadrul catabolismului (NAD+/NADH) şi în cadrul anabolismului

(NADP+/NADPH).

Transferul de electroni prin legarea covalenta a oxigenului

• Oxigenul se combină cu un reactant şi este încorporat prin legare covalentă în produsul de reacţie:

R-CH3 + 1/2 O2 ↔ R-CH2-OH

C

CCH

C

C

HC

NC

CN

NC

NHC

H3C

H3C

O

O

CH2

HC

HC

HC

H2C

OH

O P O-

O

O-

OH

OH

C

CCH

C

C

HC

NC

C

HN

NC

NHC

H3C

H3C

O

O

CH2

HC

HC

HC

H2C

OH

O P O-

O

O-

OH

OH

C

CCH

C

C

HC

NC

C

HN

NH

C

NHC

H3C

H3C

O

O

CH2

HC

HC

HC

H2C

OH

O P O-

O

O-

OH

OH

e + H

+ e

+ H

+

FMN FMNH2 FMNH·

Biochimie 2013


4. Coenzima Q (ubichinona)

Este o coenzima liposolubila, care participa la transportul electronilor de la substratele organice la

oxigen in lantul respirator al mitocondriei.

Coenzima Q (CoQ, Q, ubichinona) este foarte hidrofoba.

Se dizolva in miezul hidrocarbonat al membranei mitocondriale.

Contine o catena isoprenoida lunga, formata din mai multe unitati izoprenice, in celulele umane n = 10.

Catena isoprenoida este mai lunga decat latimea bistratului lipidic al membranei celulare.

Se poate plia formand o structura mai compacta care se gaseste in mijlocul membranei, intre 2

monostraturi lipidice.

5. Citocromii

• Sunt proteine transportoare de electroni având ca grupă prostetică hemul, în centrul căruia

atomul de fier se poate afla în formă oxidată (Fe +III

) sau în formă redusă (Fe +II

).

• S-au evidentiat 3 clase de citocromi a, b si c, care difera intre ei prin substituentii de pe nucleul

porfirinic si prin pozitiile caracteristice ale benzilor lor de absorbtie in vizibil.

• Intre atomii de fier din hemul diferitilor citocromi se poate realiza transferul unui singur electron:

FeIII

+ e- ↔Fe

II

• Diferiţii citocromi au valori diferite ale potenţialului reducător standard, dar toţi au ca grupare

prostetică hemul, cu Fe acceptor sau donor de electroni, acceptând electroni de la purtătorii flavinici de

joasă energie, electroni pe care îi transferă altui citocrom şi în final îi donează oxigenului molecular, care

se transformă astfel în oxigen ionic şi se combină cu ionii de hidrogen formând apa.

Citocromii absorb lumina la lungimi de unda caracteristice.

Absorbanta se modifica in functie de starea oxidata sau redusa a fierului din hem.

Unii citocromi fac parte dintr-un complex integrat membranar, fiecare constand in mai multe polipeptide

si includzand purtatori multiplii de electroni.

Unele grupe prostetice hem pot fi desemnate separat ca citocromi, chiar in cadrul aceleiasi proteine.

De exemplu, hemul a si a3 care sunt parti ale complexului IV din lantul respirator sunt deseori mentionati

ca cyt a si a3.

Citocromul c este o proteina mica, solubila in apa, cu un singur hem.

Fierul din hem poate realiza o tranzitie de 1 e- intre starea ferica si feroasa:

Fe+3

+ e- Fe

+2

Nucleul porfirinic este plan.

Fe din hem este legat de obicei de 2 liganzi axiali, (X,Y) in plus fata de cei

4 atomi de N porfirinici.

Liganzii axiali pot fi atomi de S sau N ai catenelor laterale ale aminoacizilor.

O

O

CH3O

CH3CH3O

(CH2 CH C CH2)nH

CH3

coenzyme Q

isoprene

H2C C C CH2

CH3

H

Biochimie 2013


Fe

Fe

S

S

S

Fe

Fe

S

S

S

SS

Cys

Cys

Cys

Cys

S

Fe

S

Fe

S

S

S

S

Cys

CysCys

Cys

Iron-Sulfur Centers

Two iron-sulfur centers from complex I

4-iron Fe-S

2-iron Fe-S

Liganzii axiali in cyt c sunt Met S (galben) si His N (albastru).

Un hem care leaga O2 poate avea o pozitie axiala de ligand libera.

Resturile de Lys (lizina) incarcate pozitiv (in magenta) inconjoara, la suprafata,

crevasa hemului din citocromul c.

Ele pot interactiona cu resturile anionice ale complexelor membranare de care se

leaga citocromul c, cand se accepta sau cedeaza un electron.

Grupele prostetice Fe-S contin 2, 3 , 4 sau 8 atomi de fier, complexati prin intermediul unor atomi de S

elementar sau din cisteina.

Grupele Fe-S cu 4 atomi de Fe, au o structura tetraedrica cu atomii de Fe si S alternand in colturile unui

cub.

Resturile de cisteina furnizeaza S ca ligand pentru fier si tin grupele prostetice legate de proteina.

Proteinele transportoare de electroni pot contine mai multi centrii Fe-S.

Centrii Fe-S transfera doar un electron, chiar

daca ele contin 2 sau mai multi atomi de Fe,

daorita proximitatii atomilor de Fe.

Ex.: un centru cu 4-Fe poate trece in

urmatoarele stari redox :

Fe+3

3, Fe+2

1 (oxidized) + 1 e- Fe

+32, Fe

+22 (reduced)

Heme in cytochrome c

PDB file 5CYT

Met

His

Heme in cytochrome c

PDB file 5CYT

Cytochrome c PDB 5CYT

Lys13 Lys 72

heme

X

N N

Fe

N N

Y

complex IV

cyt. c

Biochimie 2013


CATABOLISMUL • Catabolismul cuprinde toate procesele degradative pe care le suferă moleculele nutritive (glucide,

lipide, proteine) provenite din alimente sau din rezervele celulare.

• Degradarea principiilor alimentare se caracterizează prin convergenţă şi se realizează în mai

multe stadii:

• Stadiul I – nutrienţii sunt descompuşi în unităţile constituente caracteristice;

• Stadiul al-II-lea – unităţile de bază (aminoacizi, glucoză, acizi graşi) sunt degradate la un compus

unitar, mai simplu, acetilCoA;

• Stadiile al-III-lea şi al IV-lea – reprezintă respiraţia celulară şi cuprinde procesele prin care

acetilCoA este transformată în dioxid de carbon şi apă. Prin transformările realizate se formează cea mai

mare parte din energia celulară sub formă de ATP.

• Pe lângă amoniac, dioxid de carbon, apă, ca produşi finali ai catabolismului mai rezultă acid lactic,

uree, acid uric, creatinină, etc.

Biochimie 2013


Biochimie 2013


Metabolismul glucidelor

Rolul glucidelor

1) energetic → principala sursa de energie pentru organismele animalelor superioare

2) plastic → sub forma de mucopolizaharide, glucoproteide, heterozide

3) de rezerva → glicogenul

Observatie:

Excesul de glucide se transforma in gliceride si se depoziteaza ca atare.

Catabolismul glucozei

• Căi de obţinere a energiei şi metaboliţilor pentru creştere

Glicoliza (calea Embden Meyerhof Parnas) – degradarea oxidativa a glucozei, fara interventia

oxigenului)

Metabolismul piruvatului

Ciclul acizilor tricarboxilici

Calea pentozofosfatilor (degradarea oxidativa a glucozei in prezenta oxigenului)

Importanta glucozei

• Glucoza → pozitie centrala in metabolismul plantelor, animaleleor si al multor microorganisme.

• Este relativ bogata in energie potentiala → un bun combustibil.

• Oxidarea glucozei la CO2 are loc cu o modificare a energiei libere standard de -2,840 kJ/mol.

• Prin stocarea glucozei sub forma de polimeri cu masa moleculara mare ca amidon sau

glicogen, celulele depoziteaza cantitati mari de surse de unitati de hexoze, mentinandu-si o

osmolaritate relativ joasa a citosolului.

• Cand nevoia de energie creste, glucoza este eliberata din polimerii sub forma carora e stocata si

folosita pentru a produce ATP pe cale aeroba sau anaeroba.

• Glucoza = remarabil precursor pentru un mare numar de intermediari pentru reactiile de

biosinteza.

Caile majore de utilizare a glucozei

CICLUL KREBS

• Ciclul Krebs reprezintă calea catabolică finală în transformarea glucozei, aminoacizilor şi acizilor

graşi rezultaţi prin hidroliza principiilor alimentare după metabolizarea specifică la acetil CoA (Coenzima

A).

• Un proces in 9 etape care transforma acetatul din acetil coenzima A in CO

• Totodată unii intermediari ai ciclului Krebs sunt precursori importanţi în biosinteza unor compuşi cu

activitate biologică, ciclul Krebs având şi un rol anabolic.

Biochimie 2013


• a) Citratul poate să iasă din mitocondrie în citoplasmă unde generează acetilCoA necesară biosintezei

acizilor graşi şi steroizilor.

• b) α-cetoglutaratul şi oxaloacetatul participă la reacţii de transaminare, făcând legătura cu metabolismul

proteic;

• c) SuccinilCoA este precursorul protoporfirinei IX din structura hemului;

• d) Unii intermediari ai ciclului Krebs sunt verigi importante în metabolismul aminoacizilor

Principiul de funcţionare a ciclului lui Krebs

Acetil CoA intra in ciclu si se combina cu oxalacetatul pentru a forma citrat.

Urmatoarele 8 etape participa la conversia citratului inapoi la oxalacetat.

In acest proces, acetatul este oxidat la 2 CO2.

La sfarsitul ciclului se reface oxalacetatul si se obtine ATP si alti compusi macroergici.

Oxalacetatul reintra in ciclu.

Oxidarea fosforilanta. Compuşi macroergici

• O parte din energia generată de oxidările biologice se elimină din sistem, iar o altă parte este

înmagazinată în celule sub forma unor compuşi organici macroergici.

• Această energie este conservată într-o formă chimică pentru a putea fi utilizată ulterior în reacţii

endergonice.

• Compuşii macroergici = compuşi organici ce conţin legaturi covalente a căror hidroliză are loc cu

eliberarea unei cantităţi mari de energie (compusi cu reactivitate mare, donori de energie).

• Aceste legături sunt denumite legături de înaltă energie (macroergice); astfel de legături sunt

prezente în compuşii ce conţin P, S sau N, cum ar fi:

fosfoenolpiruvaţi (esteri fosforici ai enolilor)

fosfocreatină sau fosfoarginină

ATP (AdenozinTriPhosfatul)

acetilcoenzima A (anhidrida mixta intre acizi si functiunea tiol)

Biochimie 2013


ATP- AdenozinTriPhosfat

• Este compusul care constituie rezervorul de energie al celulelor vii.

• Prin hidroliza celor două grupe fosfat terminale ale ATP, se eliberează 12 000 cal per grupă, în

timp ce hidroliza AMP (adenozinmonofosfat) conduce la doar 1 500 cal.

• Aceasta se datorează faptului că legăturile dintre grupele fosfat adiacente din ATP şi ADP

(adenozindifosfat) sunt legături de tip anhidridă care au o energie liberă standard de hidroliză mult mai

mare decât a legăturii esterice dintre riboză şi acid fosforic din AMP.

• Cantitatea de energie eliberată depinde de condiţiile de hidroliză, pH, concentraţiile reactanţilor. În

condiţiile fiziologice, se consideră că valoarea energiei eliberate este de ordinul de mărime menţionat.

• Deşi ATP conţine două legături fosfat de energie mare, de regulă, dar nu chiar întotdeauna, în

reacţiile enzimatice este implicată numai gruparea fosfat terminală.

Inhibitorii lanţului transportorilor de H+ şi electroni şi ai fosforilării oxidative

• Procesul de respiraţie celulară poate fi afectat de anumiţi compuşi ce împiedică transferul H+ şi electronilor

prin lanţul respirator sau cuplarea cu fosforilarea oxidativă.

• a) Inhibitori ai complexului I: rotenona(insecticid), amital (barbituric), unele antibiotice, mercuricele,

demerolul (analgezic);

• b) Inhibitori ai complexelor II şi III (blochează transportul electronilor): antimicina (antibiotic din

Streptomyces griseus);

• c) Inhibitori ai complexului IV (blochează transportul electronilor de la citocromul a3 la oxigen: cianura,

azida, monoxid de carbon;

• d) Inhibitori ai ATP-azei: oligomicina.

• Agenţii de decuplare sunt compuşi care acţionează prin disiparea gradientului de H+ din membrana internă

mitocondrială, de ex. 2,4-dinitrofenolul, dicumarolul.

• Au posibilitatea de a funcţiona ca transportori de H+ de pe faţa citosolică spre cea dinspre matrice a

membranei, în locul ATP-sintazei. Energia eliberată de transferul de electroni este disipată sub formă de căldură.

• Animalele nou-născute, cele adaptate la frig şi cele care hibernează au capacitatea de a genera cantităţi mari

de căldură prin decuplarea fosforilării oxidative.

• Ţesutul adipos al acestora conţine multe mitocondrii (care-i dau culoarea brună - ţesut adipos brun).

Membrana internă a mitocondriilor din celulele ţesutului adipos brun conţin o proteină endogenă denumită

termogenină sau UCP-1 (uncoupling protein – 1, proteina decuplantă mitocondrială) care formează canalul

pentru trecerea H+ dinspre citosol spre matrice, decuplând ATP-sintaza.

Biochimie Curs Matera Vie- Metabolism.1

Documents

Transcript of Biochimie Curs Matera Vie- Metabolism.1