Curs Metabolism- partea a doua

8/16/2019 Curs Metabolism- partea a doua

1/191

METABOLISMULMETABOLISMUL

GLUCIDELORGLUCIDELOR


2/191

Digestia glucidelor:Digestia glucidelor:

transformă poli- și oligozaharidele în monozaharide ce sunttransformă poli- și oligozaharidele în monozaharide ce suntabsorbite la nivel intestinalabsorbite la nivel intestinal

dieta conține:dieta conține: dizaharide:dizaharide:

zaharozazaharoza

polizaharide:polizaharide: amidonamidon glicogenglicogen

digestia poli- și oligozaharidelor are loc în intestin subdigestia poli- și oligozaharidelor are loc în intestin subacțiuneaacțiunea α-amilazei pancreaticeα-amilazei pancreatice

Metabolismul glucidelor – digestia glucidelor Metabolismul glucidelor – digestia glucidelor


3/191

Digestia glucidelor:Digestia glucidelor:

α-amilaza hidrolizează legăturile glicozidice α (1-! dinα-amilaza hidrolizează legăturile glicozidice α (1-! dinamilopectină" amiloză și glicogenamilopectină" amiloză și glicogen

se eliberează:se eliberează: de#trine limită:de#trine limită:

oligozaharide puternic rami$cateoligozaharide puternic rami$cate maltotriozămaltotrioză maltozămaltoză

oligozaharidele rezultate anterior sunt hidrolizate de enzimeoligozaharidele rezultate anterior sunt hidrolizate de enzimespeci$ce localizate la polul apical (luminal! al enterocitelorspeci$ce localizate la polul apical (luminal! al enterocitelor



4/191

%ucoasa intestinală:%ucoasa intestinală:

structură cutată cu vilozitățistructură cutată cu vilozități

celulele epiteliului intestinal se numesc enterocite:celulele epiteliului intestinal se numesc enterocite: celule epiteliale polarizate (pol apical&luminal" polcelule epiteliale polarizate (pol apical&luminal" pol

contraluminal!contraluminal! la polul apical e#istă microviliila polul apical e#istă microvilii



5/191

'bsorbția intestinală a monozaharidelor:'bsorbția intestinală a monozaharidelor:

mecanism dependent de Namecanism dependent de Na++ se realizează cu ajutorul:se realizează cu ajutorul: unui transportor localizat la polul apical al enterocitelorunui transportor localizat la polul apical al enterocitelor funcționarea transportorului depinde de:funcționarea transportorului depinde de:

depinde de gradientul ionilor de adepinde de gradientul ionilor de a)) gradientul este menținut prin funcționarea pompei de agradientul este menținut prin funcționarea pompei de a))&* &* ))

(a(a))

&* &* ))

-'+,ază!-'+,ază! se consumă energie sub formă de '+,se consumă energie sub formă de '+,

mecanism independent de Namecanism independent de Na++ se realizează cu ajutorul:se realizează cu ajutorul: unui transportor (./+0! localizat la polul contraluminal alunui transportor (./+0! localizat la polul contraluminal al

enterocitelorenterocitelor funcționarea transportorului nu depinde de gradiente ionicefuncționarea transportorului nu depinde de gradiente ionicesau de hidroliza '+,sau de hidroliza '+,

rezultatul net = transferul D-glucozei din lumenulrezultatul net = transferul D-glucozei din lumenul

intestinului către capilarele sangvineintestinului către capilarele sangvine



6/191

+ransportorii ./+ ( +ransportorii ./+ (gluglucosecose t t ransporter!:ransporter!:

proteine membranare ce transportă monozaharideproteine membranare ce transportă monozaharide(glucoză" galactoză" fructoză" manoză!(glucoză" galactoză" fructoză" manoză!

se deosebesc prin:se deosebesc prin:

distribuția tisularădistribuția tisulară speci$citatea față de monozaharidespeci$citatea față de monozaharide a$nitatea față de monozaharidea$nitatea față de monozaharide



7/191

+ransportorii ./+: +ransportorii ./+:

G!"# $i G!"%:G!"# $i G!"%: permit intrarea glucozei în țesuturi în perioadele interprandiale cndpermit intrarea glucozei în țesuturi în perioadele interprandiale cnd

glicemia este scăzutăglicemia este scăzută

G!"&:G!"&: prezent în membrana hepatocitelor și a celulelorprezent în membrana hepatocitelor și a celulelor 2 pancreatice2 pancreatice

asigură echilibrarea rapidă a concentrației glucozei între snge și acesteasigură echilibrarea rapidă a concentrației glucozei între snge și acestecelulecelule roluri $ziologice:roluri $ziologice:

permite celulelor 2 pancreatice să sesizeze creșterea glicemiei și să eliberezepermite celulelor 2 pancreatice să sesizeze creșterea glicemiei și să eliberezeinsulinăinsulină

permite hepatocitelor să metabolizeze glucoza postprandial pentru a scădeapermite hepatocitelor să metabolizeze glucoza postprandial pentru a scădeaglicemiaglicemia

G!"':G!"': este indus de insulină în celula musculară scheletică și adipociteste indus de insulină în celula musculară scheletică și adipocit

G!"(:G!"(:

transportor speci$c pentru fructozătransportor speci$c pentru fructoză



8/191

licoliza (calea 3mbden-%e4erhof!:licoliza (calea 3mbden-%e4erhof!:

una dintre cele mai vechi căi metaboliceuna dintre cele mai vechi căi metabolice

prezentă în toate tipurile de celule (pro5ariote" eu5ariote!prezentă în toate tipurile de celule (pro5ariote" eu5ariote!

caracteristici generale:caracteristici generale: localizată în citoplasmălocalizată în citoplasmă asigură transformarea unei molecule de glucoză în douăasigură transformarea unei molecule de glucoză în două

molecule de piruvatmolecule de piruvat poate funcționa în condiții de:poate funcționa în condiții de:

aerobioză (prezența o#igenului!: piruvataerobioză (prezența o#igenului!: piruvat anaerobioză (absența o#igenului!:anaerobioză (absența o#igenului!:

.-lactat (fermentație lactică!.-lactat (fermentație lactică! etanol (fermentație alcoolică!etanol (fermentație alcoolică!

poate $ organizată în două etape:poate $ organizată în două etape: etapa he#ozeloretapa he#ozelor

etapa triozeloretapa triozelor

Metabolismul glucidelor – GlicolizaMetabolismul glucidelor – Glicoliza


9/191

3tapele glicolizei:3tapele glicolizei:

etapa )e*ozelor:etapa )e*ozelor: secvență de reacțiisecvență de reacții asigură scindarea unei molecule de glucoză la două molecule deasigură scindarea unei molecule de glucoză la două molecule de

gliceraldehid-6-fosfatgliceraldehid-6-fosfat pentru $ecare moleculă de glucoză se consumă cte 0 molecule depentru $ecare moleculă de glucoză se consumă cte 0 molecule de

'+,'+,

etapa triozelor:etapa triozelor: secvență de 7 reacțiisecvență de 7 reacții asigură transformarea gliceraldehid-6-fosfatului la piruvatasigură transformarea gliceraldehid-6-fosfatului la piruvat pentru $ecare moleculă de glucoză se generează cte molecule depentru $ecare moleculă de glucoză se generează cte molecule de

'+,'+,

intrarea unei molecule de glucoză n glicoliză asigură producerea aintrarea unei molecule de glucoză n glicoliză asigură producerea a& molecule de ,"& molecule de ,"

glicoliza permite celulelor să obțină energie în:glicoliza permite celulelor să obțină energie în: anaerobiozăanaerobioză aerobiozăaerobioză



10/191



11/191



12/191

3tapa he#ozelor:3tapa he#ozelor:

fosforilarea glucozei la glucozo-7-fosfat:fosforilarea glucozei la glucozo-7-fosfat: reacție catalizată dereacție catalizată de )e*o.inază)e*o.inază scopul reacției:scopul reacției:

sechestrează glucoza în celule (glucozo-7-fosfatul nu poate $sechestrează glucoza în celule (glucozo-7-fosfatul nu poate $transportat de transportorii ./+!transportat de transportorii ./+!

88activează8 glucoza pentru a $ metabolizatăactivează8 glucoza pentru a $ metabolizată

e#istă patru izoenzime cu activitate he#o5inazică:e#istă patru izoenzime cu activitate he#o5inazică:

he#o5inazele 9" 99 și 999:he#o5inazele 9" 99 și 999: distribuite în diverse țesuturidistribuite în diverse țesuturi

he#o5inaza 9 (gluco5inază!:he#o5inaza 9 (gluco5inază!: prezentă doar în $catprezentă doar în $cat



13/191


,tacul nucleo/l al )idro*ilului de la 0 ,tacul nucleo/l al )idro*ilului de la 011 asupra atomului de fosforasupra atomului de fosfor 2 din molecula ,"2 din molecula ,"


14/191

lucozo-7-fosfatul este un intermediar metabolic important;lucozo-7-fosfatul este un intermediar metabolic important;



15/191


izomerizarea glucozo-7-fosfatului la fructozo-7-fosfat:izomerizarea glucozo-7-fosfatului la fructozo-7-fosfat: reacție catalizată dereacție catalizată de glucozo-1-fosfat izomerazăglucozo-1-fosfat izomerază observații:observații:

izomerizare a unei aldoze la o cetozăizomerizare a unei aldoze la o cetoză trecerea dintr-o formă piranozică într-o formă furanozicătrecerea dintr-o formă piranozică într-o formă furanozică



16/191


fosforilarea fructozo-7-fosfatului la fructozo-1"7-bisfosfatfosforilarea fructozo-7-fosfatului la fructozo-1"7-bisfosfat

reacție catalizată dereacție catalizată de 1-fosfofructo-#-.inază1-fosfofructo-#-.inază

scopul reacției:scopul reacției: fosforilarea la


17/191


scindarea fructozo-1"7-bisfosfatului la triozofosfați:scindarea fructozo-1"7-bisfosfatului la triozofosfați: gliceraldehid-6-fosfat (',!gliceraldehid-6-fosfat (',! dihidro#iaceton monofosfat (D=',!dihidro#iaceton monofosfat (D=',!

reacție catalizată dereacție catalizată de aldolazăaldolază observații:observații:

aldolaza catalizează o reacție retroaldolică&condensare aldolicăaldolaza catalizează o reacție retroaldolică&condensare aldolică



18/191

3voluția atomilor de carbon din molecula fructozo-1"7-3voluția atomilor de carbon din molecula fructozo-1"7-bisfosfatului:bisfosfatului:

în reacția catalizată de aldolază" atomii de < din molecula în reacția catalizată de aldolază" atomii de < din moleculafructozo-1"7-bisfosfatului se distribuie astfel:fructozo-1"7-bisfosfatului se distribuie astfel: atomii " > și 7 devin atomii 1" 0 și respectiv 6 din moleculaatomii " > și 7 devin atomii 1" 0 și respectiv 6 din molecula

',',

atomii 1" 0 și 6 devin atomii 6" 0 și respectiv 1 din moleculaatomii 1" 0 și 6 devin atomii 6" 0 și respectiv 1 din moleculaD=',D=',



19/191

3tapa triozelor:3tapa triozelor:

izomerizarea D=', la ',izomerizarea D=', la ',

reacție catalizată dereacție catalizată de triozofosfat izomerazătriozofosfat izomerază

observații:observații:

izomerizarea unei cetoze la o aldozăizomerizarea unei cetoze la o aldoză semni$cația biochimică a reacției:semni$cația biochimică a reacției:

permite salvarea unei unități cu trei atomi de carbon care altfel ar $permite salvarea unei unități cu trei atomi de carbon care altfel ar $8pierdută88pierdută8

cele două molecule de '+, consumate pnă acum 8sunt consumatecele două molecule de '+, consumate pnă acum 8sunt consumatecu folos8cu folos8



20/191


transformarea ', la 1"6-bisfosfoglicerat (1"6-?,!transformarea ', la 1"6-bisfosfoglicerat (1"6-?,! reacție catalizată dereacție catalizată de gliceralde)id-%-fosfat de)idrogenazăgliceralde)id-%-fosfat de)idrogenază scopul reacției:scopul reacției:

o#idarea funcțiunii carbonil la carbo#ilo#idarea funcțiunii carbonil la carbo#il variația energiei libere este folosită pentru sinteza unuivariația energiei libere este folosită pentru sinteza unui

compus macroergiccompus macroergic 1"6-bisfosfogliceratul:1"6-bisfosfogliceratul:

este un acilfosfateste un acilfosfat @@ABAB C - " 5E&molC - " 5E&mol



21/191

5cal&mol (reac3ie aproape dereac3ie aproape deec)ilibruec)ilibru!!

enzima nu o*idează ca atare func3iunea carbonil la func3iuneenzima nu o*idează ca atare func3iunea carbonil la func3iunecarbo*il4 ci o*idează un tiosemiacetal la alc)il tioesterulcarbo*il4 ci o*idează un tiosemiacetal la alc)il tioesterulcorespunzător corespunzător



22/191

,roblema 'D= generat de gliceraldehid-6-fosfat dehidrogenază:,roblema 'D= generat de gliceraldehid-6-fosfat dehidrogenază:

funcționarea gliceraldehid-6-fosfat dehidrogenazei duce lafuncționarea gliceraldehid-6-fosfat dehidrogenazei duce laacumularea de 'D= în celulăacumularea de 'D= în celulă

dacă nu ar e#ista mecanisme de reo#idare a 'D= la 'Ddacă nu ar e#ista mecanisme de reo#idare a 'D= la 'D)) lalaun moment dat glicoliza s-ar blocaun moment dat glicoliza s-ar bloca

mecanisme de reo#idare a 'D=:mecanisme de reo#idare a 'D=: condiții de anaerobioză:condiții de anaerobioză:

'D= este folosit pentru reducerea piruvatului la .-lactat'D= este folosit pentru reducerea piruvatului la .-lactat

condiții de aerobioză:condiții de aerobioză: 'D= este reo#idat cu aGutorul sistemelor navetă din membrana'D= este reo#idat cu aGutorul sistemelor navetă din membrana

internă mitocondrialăinternă mitocondrială



23/191


transformarea 1"6-bisfosfogliceratului la 6-fosfoglicerattransformarea 1"6-bisfosfogliceratului la 6-fosfoglicerat

reacție catalizată dereacție catalizată de %-fosfoglicerat .inază%-fosfoglicerat .inază

observații:observații: se produce prima pereche de molecule de '+,se produce prima pereche de molecule de '+, procesul se numeșteprocesul se numește 5675689,8 , N9; D 7!


24/191



25/191


transformarea 6-fosfogliceratului la 0-fosfoglicerattransformarea 6-fosfogliceratului la 0-fosfoglicerat

reacție catalizată dereacție catalizată de fosfoglicerat mutazăfosfoglicerat mutază

scopul reacției:scopul reacției: pregătește substratul pentru o reacție în care se va forma unpregătește substratul pentru o reacție în care se va forma un

nou compus macroergicnou compus macroergic

enzima conține în centrul catalitic activ un rest de fosfo-enzima conține în centrul catalitic activ un rest de fosfo-histidină esențial pentru actul catalitichistidină esențial pentru actul catalitic



26/191


transformarea 0-fosfogliceratului la fosfoenolpiruvattransformarea 0-fosfogliceratului la fosfoenolpiruvat

reacție catalizată dereacție catalizată de enolazăenolază

scopul reacției:scopul reacției: catalizează un proces redo# intramolecularcatalizează un proces redo# intramolecular variația energiei libere este folosită pentru formarea unuivariația energiei libere este folosită pentru formarea unui

compus macroergic (fosfoenolpiruvat!compus macroergic (fosfoenolpiruvat! reac3ia este doar aparent o des)idratare intramolecularăreac3ia este doar aparent o des)idratare intramoleculară



27/191


transformarea fosfoenolpiruvat la piruvattransformarea fosfoenolpiruvat la piruvat

reacție catalizată dereacție catalizată de piruvat .inază piruvat .inază

observații:observații: se produce a doua pereche de molecule de '+,se produce a doua pereche de molecule de '+, procesul se numeșteprocesul se numește 5675689,8 , N9; D 7!


28/191

?ilanțul glicolizei:?ilanțul glicolizei:

rezultă următorii metaboliți:rezultă următorii metaboliți: piruvatpiruvat 'D='D= '+,'+,

bilanț energetic pentru 1 mol de D-glucoză:bilanț energetic pentru 1 mol de D-glucoză: se consumă 0 moli de '+,se consumă 0 moli de '+, se produc moli de '+,se produc moli de '+,

@A@ABB pentru acest proces este de apro#imativ H 7 5E&mol (-pentru acest proces este de apro#imativ H 7 5E&mol (-06 5cal&mol!06 5cal&mol!

ce se ntmplă cu piruvatul $i N,D>-ul?ce se ntmplă cu piruvatul $i N,D>-ul?


ro/t net de & moli ,"@@@ro/t net de & moli ,"@@@


29/191

%etabolizarea piruvatului:%etabolizarea piruvatului:

piruvatul poate $ metabolizat pe una dintre următoarelepiruvatul poate $ metabolizat pe una dintre următoarelecăi:căi: reducere la .-lactat (fermentație homolactică!reducere la .-lactat (fermentație homolactică! transformare la etanol (fermentația alcoolică!transformare la etanol (fermentația alcoolică! decarbo#ilare o#idativă la acetildecarbo#ilare o#idativă la acetilI


30/191

Jermentația homolactică:Jermentația homolactică:

piruvatul este redus la .-lactatpiruvatul este redus la .-lactat reacție catalizată dereacție catalizată de lactat de)idrogenazălactat de)idrogenază se cuplează reacțiile catalizate de:se cuplează reacțiile catalizate de:

gliceraldehid-6-fosfat dehidrogenază:gliceraldehid-6-fosfat dehidrogenază: produce 'D=produce 'D=

lactat dehidrogenază:lactat dehidrogenază: consumă 'D=consumă 'D=

celule și țesuturi:celule și țesuturi: eritrociteleeritrocitele corneacornea cristalinulcristalinul regiuni ale retineiregiuni ale retinei tegumentultegumentul regiuni ale $catului și rinichilorregiuni ale $catului și rinichilor

-lactatul este substrat pentru gluconeogeneză@-lactatul este substrat pentru gluconeogeneză@


5ără mitocondrii@@@5ără mitocondrii@@@


31/191

Jermentația alcoolică:Jermentația alcoolică:

proces speci$c levurilor și altor microorganismeproces speci$c levurilor și altor microorganisme

necesită participarea a două enzime:necesită participarea a două enzime: piruvat decarbo*ilază piruvat decarbo*ilază alcool de)idrogenazăalcool de)idrogenază

se cuplează reacțiile cataizate de:se cuplează reacțiile cataizate de: gliceraldehid-6-fosfat dehidrogenază:gliceraldehid-6-fosfat dehidrogenază:

produce 'D=produce 'D=

alcool dehidrogenazăalcool dehidrogenază consumă 'D=consumă 'D=



32/191

Keo#idarea 'D= în aerobioză:Keo#idarea 'D= în aerobioză:

produsul $nal al glicolizei în aerobioză este piruvatulprodusul $nal al glicolizei în aerobioză este piruvatul 'D= generat de către gliceraldehid-6-fosfat'D= generat de către gliceraldehid-6-fosfat

dehidrogenază trebuie reo#idat prin cedarea echivalențilordehidrogenază trebuie reo#idat prin cedarea echivalențilorde reducere lanțului transportor de electroni dinde reducere lanțului transportor de electroni dinmitocondriemitocondrie

membrana internă mitocondrială este nsă impermeabilămembrana internă mitocondrială este nsă impermeabilă pentru N,D> $i N,D pentru N,D> $i N,D++

transferul se face cu aGutorul sistemelor navetă:transferul se face cu aGutorul sistemelor navetă: naveta glicerol-6-fosfatnaveta glicerol-6-fosfat

naveta malat-aspartatnaveta malat-aspartat

vor $ prezentate la metabolismul energeticvor $ prezentate la metabolismul energetic


M b li l l id l Gli li


33/191

9ntrarea în glicoliză a altor monozaharide:9ntrarea în glicoliză a altor monozaharide:

glicoliza poate $ alimentată și cu alte monozaharide:glicoliza poate $ alimentată și cu alte monozaharide: D-fructozăD-fructoză D-galactozăD-galactoză D-manozăD-manoză

e*istă doar o singură cale metabolică pentru degradareae*istă doar o singură cale metabolică pentru degradareamonoza)aridelor@@monoza)aridelor@@

consecin3aCCC toate monoza)aridele trebuie să /rconsecin3aCCC toate monoza)aridele trebuie să /r

transformate n intermediari glicoliticitransformate n intermediari glicolitici


M b li l l id l Gli liM t b li l l id l Gli li


34/191


M t b li l l id l Gli liM t b li l l id l Gli li


35/191

9ntrarea fructozei în glicoliză:9ntrarea fructozei în glicoliză:

surse de fructoză:surse de fructoză: fructefructe zaharozăzaharoză

metabolizarea fructozei în:metabolizarea fructozei în: mușchi:mușchi:

mușchiul conține he#o5inazămușchiul conține he#o5inază fructoza este fosforilată la fructozo-7-fosfatfructoza este fosforilată la fructozo-7-fosfat

$cat:$cat:

$catul conține gluco5inază și e#trem de puțină he#o5inază$catul conține gluco5inază și e#trem de puțină he#o5inază gluco5inaza nu acționează asupra fructozeigluco5inaza nu acționează asupra fructozei

$catul conține fructo5inază:$catul conține fructo5inază: fosforilează fructoza la fructozo-1-fosfatfosforilează fructoza la fructozo-1-fosfat


M t b li l l id l Gli liM t b li l l id l Gli li


36/191

9ntrarea fructozei în glicoliză:9ntrarea fructozei în glicoliză:

enzime necesare $catului pentru catabolizarea fructozei:enzime necesare $catului pentru catabolizarea fructozei: fructo.inază:fructo.inază:

fosforilează fructoza la fructozo-1-fosfatfosforilează fructoza la fructozo-1-fosfat

fructozo-#-fosfat aldolază aldolază de tip


37/191


M t b li l l id l Gli liMetabolismul glucidelor Glicoliza


38/191

9ntrarea galactozei în glicoliză:9ntrarea galactozei în glicoliză:

surse de galactoză:surse de galactoză: rezultă la hidroliza lactozeirezultă la hidroliza lactozei nu este o monozaharidă esențială (poate $ sintetizată de organismulnu este o monozaharidă esențială (poate $ sintetizată de organismul

uman din D-glucoză!uman din D-glucoză!

metabolizarea galactozei:metabolizarea galactozei: galacto.inază:galacto.inază:

fosforilează galactoza la galactozo-1-fosfatfosforilează galactoza la galactozo-1-fosfat

galactozo-#-fosfat uridil transferază:galactozo-#-fosfat uridil transferază: transferă unitatea /D, de pe molecula /D,transferă unitatea /D, de pe molecula /D,Iglucozei pe moleculaIglucozei pe molecula

galactozo-1-fosfatuluigalactozo-1-fosfatului

reac3ia este reversibilă permite sinteza galactozei din glucozăEreac3ia este reversibilă permite sinteza galactozei din glucozăE

!D!DFgalactozo '-epimerază:Fgalactozo '-epimerază: catalizează epimerizarea la


39/191


Metabolismul glucidelor GlicolizaMetabolismul glucidelor Glicoliza


40/191

9ntrarea galactozei în glicoliză:9ntrarea galactozei în glicoliză:

de$ciența galacto5inazei:de$ciența galacto5inazei: apare galactozemie și galactozurieapare galactozemie și galactozurie

de$ciența galactozo-1-fosfat uridil transferazei:de$ciența galactozo-1-fosfat uridil transferazei: apare galactozemie și galactozurieapare galactozemie și galactozurie hepatomegalie (creșterea $catului în dimensiuni!hepatomegalie (creșterea $catului în dimensiuni! se instalează cataracta datorită acumulării galactitolului lase instalează cataracta datorită acumulării galactitolului la

nivelul cristalinuluinivelul cristalinului trebuie eliminate din dietă sursele de galactoză (produseletrebuie eliminate din dietă sursele de galactoză (produsele

lactate!lactate!




41/191

Keglarea glicolizei:Keglarea glicolizei:

enzimele reglatorii catalizează reacțiile ireversibileenzimele reglatorii catalizează reacțiile ireversibile

trei puncte de reglare:trei puncte de reglare: he#o5inază&gluco5inazăhe#o5inază&gluco5inază 7-fosfofructo-1-5inază7-fosfofructo-1-5inază

piruvat 5inazăpiruvat 5inază

e#istă anumite diferențe de reglare între țesuturi în funcțiee#istă anumite diferențe de reglare între țesuturi în funcțiede specializările funcționale (mușchiul striat" miocard" țesutde specializările funcționale (mușchiul striat" miocard" țesuthepatic!hepatic!

principii generale:principii generale: glicoliza funcționează pentru a genera '+, și intermediariglicoliza funcționează pentru a genera '+, și intermediari

metabolicimetabolici cnd celula are su$cientă energie (mult '+,! se oprește glicolizacnd celula are su$cientă energie (mult '+,! se oprește glicoliza




42/191

Keglarea glicolizei:Keglarea glicolizei:




43/191

Keglarea he#o5inazei&gluco5inazei:Keglarea he#o5inazei&gluco5inazei:

he#o5inazele 9" 99" 999:he#o5inazele 9" 99" 999: %% pentru glucozăpentru glucoză L M"1 m%L M"1 m% au a$nitate mare pentru glucozăau a$nitate mare pentru glucoză sunt inhibate prin produsul de reacție (glucozo-7-fosfat!sunt inhibate prin produsul de reacție (glucozo-7-fosfat!

he#o5inaza 9 (gluco5inaza!:he#o5inaza 9 (gluco5inaza!: %% pentru glucozăpentru glucoză L 1M m%L 1M m% are a$nitate mică pentru glucozăare a$nitate mică pentru glucoză nu este inhibată prin produsul de reacție (glucozo-7-fosfat!nu este inhibată prin produsul de reacție (glucozo-7-fosfat! este indusă de insulinăeste indusă de insulină


Metabolismul glucidelor GlicolizaMetabolismul glucidelor – Glicoliza


44/191

Keglarea he#o5inazei&gluco5inazei:Keglarea he#o5inazei&gluco5inazei:

semni$cații $ziologice:semni$cații $ziologice: gluco5inaza funcționează cugluco5inaza funcționează cu v v ma#ma# doar postprandial cnd glicemiadoar postprandial cnd glicemiacrește (Ncrește (N > m%!> m%!

gluco5inaza nu este inhibată de produsul de reacție pentru agluco5inaza nu este inhibată de produsul de reacție pentru apermite metabolizarea glucozei în $cat (glicogenoliză" lipogeneză!permite metabolizarea glucozei în $cat (glicogenoliză" lipogeneză!

he#o5inazele 9" 99 și 999 datorită valorii mici ahe#o5inazele 9" 99 și 999 datorită valorii mici a %% pot funcționa cupot funcționa cu v v ma#ma# în perioadele interprandiale cnd scade glicemia în perioadele interprandiale cnd scade glicemia

postprandial (insulinemie mare! este pregătit $catul săpostprandial (insulinemie mare! este pregătit $catul sămetabolizeze glucoza pentru a scădea glicemia la valorilemetabolizeze glucoza pentru a scădea glicemia la valorile$ziologice$ziologice

dacă 3esutul nervos ar avea gluco.inază4 atunci ar putea utilizadacă 3esutul nervos ar avea gluco.inază4 atunci ar putea utilizaglucoza doar n perioadele postprandiale $i n restCCCni s-ar face rău@glucoza doar n perioadele postprandiale $i n restCCCni s-ar face rău@


Metabolismul glucidelor GlicolizaMetabolismul glucidelor – Glicoliza


45/191

Keglarea 7-fosfofructo-1-5inazei:Keglarea 7-fosfofructo-1-5inazei:

cea mai importantă enzimă reglatorie a glicolizei:cea mai importantă enzimă reglatorie a glicolizei: catalizează prima reacție ireversibilă speci$că glicolizeicatalizează prima reacție ireversibilă speci$că glicolizei

enzimă alosterică a cărei activitate este modulată deenzimă alosterică a cărei activitate este modulată deefectori allosterici ce semnalează:efectori allosterici ce semnalează: statusul energetic al celulei ('+, versus '%,!statusul energetic al celulei ('+, versus '%,! modi$cări ale mediului intern celular (concentrația =modi$cări ale mediului intern celular (concentrația =))!! disponibilitatea altor substrate energogene (acizi grași" corpidisponibilitatea altor substrate energogene (acizi grași" corpi

cetonici!cetonici! statusul hormonal (insulină&glucagon!statusul hormonal (insulină&glucagon!

molecula de '+, are două roluri:molecula de '+, are două roluri: substrat al enzimeisubstrat al enzimei efector allosteric negativefector allosteric negativ




46/191


semni$cații $ziologice:semni$cații $ziologice: '%,-ul elimină efectul inhibitor e#ercitat de '+,:'%,-ul elimină efectul inhibitor e#ercitat de '+,: cnd este o concentra3ie mare de ,M statusul energetic al celuluicnd este o concentra3ie mare de ,M statusul energetic al celului

este scăzut $i deci este nevoie să se producă energieeste scăzut $i deci este nevoie să se producă energie

acumularea de acid lactic (lactat ) =acumularea de acid lactic (lactat ) =))! are următoarele! are următoarele

consecințe:consecințe: scade p=-ul intracelularscade p=-ul intracelular pentru a evita o scădere semni/cativă a p>-ului intracelular activitatea pentru a evita o scădere semni/cativă a p>-ului intracelular activitatea

enzimei este in)ibată de scăderea p>-uluienzimei este in)ibată de scăderea p>-ului

acumularea citratului indică o funcționare intensă a ciclului *rebs:acumularea citratului indică o funcționare intensă a ciclului *rebs: maGoritatea celulelor pot utiliza și acizii grași și corpii cetonici camaGoritatea celulelor pot utiliza și acizii grași și corpii cetonici ca

substrat energogensubstrat energogen acești sunt catabolizați la acetilacești sunt catabolizați la acetilI


47/191

,cizi gra$i ,cizi gra$i0orpi cetonici0orpi cetonici

β-oxidare β-oxidare

AMP-ul anulează efectul inhibitor al ATP-ului AMP-ul anulează efectul inhibitor al ATP-ului

Citratul amplică efectul inhibitor al ATP-ului Citratul amplică efectul inhibitor al ATP-ului



48/191


fructozo-0"7-bisfosfatul este metabolizat de o enzimăfructozo-0"7-bisfosfatul este metabolizat de o enzimăbifuncțională:bifuncțională: 7-fosfofructo-0-7-fosfofructo-0-.inază.inază fructozo-0"7-bisfructozo-0"7-bisfosfatazăfosfatază

enzima bifuncțională este controlată prinenzima bifuncțională este controlată prinfosforilare&defosforilare:fosforilare&defosforilare: forma fosfoforma fosfo forma defosfoforma defosfo

reglarea covalentă a enzimei bifuncționale este controlatăreglarea covalentă a enzimei bifuncționale este controlatăde:de: protein 5inaza 'protein 5inaza ' fosfoprotein fosfatazăfosfoprotein fosfatază


activită3i localizate pe aceea$i catenă polipeptidiactivită3i localizate pe aceea$i catenă polipeptidi



49/191


postprandial:postprandial: raportul insulină&glucagon este crescutraportul insulină&glucagon este crescut insulina induce fosfoprotein fosfatazeleinsulina induce fosfoprotein fosfatazele enzima bifuncțională e#istă în formă defosfoenzima bifuncțională e#istă în formă defosfo cre$te concentra3ia de fructozo-&41-bisfosfat cre$te concentra3ia de fructozo-&41-bisfosfat

G9069A, 5!NH96N,ABG9069A, 5!NH96N,AB

interprandial:interprandial: raportul insulină&glucagon este scăzutraportul insulină&glucagon este scăzut glucagonul și catecolaminele activează protein 5inaza 'glucagonul și catecolaminele activează protein 5inaza '

enzima bifuncțională e#istă în formă fosfoenzima bifuncțională e#istă în formă fosfo scade concentra3ia de fructozo-&41-bisfosfat scade concentra3ia de fructozo-&41-bisfosfat G9069A, 7"


50/191

Keglarea piruvat 5inazei:Keglarea piruvat 5inazei:

mecanisme de reglare:mecanisme de reglare: reglare allosterică:reglare allosterică:

efector allosteric negativ: '+,efector allosteric negativ: '+, efector allosteric pozitiv: fructozo-1"7-bisfosfatefector allosteric pozitiv: fructozo-1"7-bisfosfat

reglare covalentă:reglare covalentă: forma fosfo: inactivă (glucagon" catecolamine!forma fosfo: inactivă (glucagon" catecolamine! forma defosfo: activă (insulină!forma defosfo: activă (insulină!

este indusă de insulină $i de consumul de glucideeste indusă de insulină $i de consumul de glucide




51/191

Keglarea piruvat 5inazei:Keglarea piruvat 5inazei:

semni$cații $ziologice:semni$cații $ziologice: acumularea de fructozo-1"7-bisfosfat 8anunță8 piruvat 5inazaacumularea de fructozo-1"7-bisfosfat 8anunță8 piruvat 5inaza

că e#istă o cantitate mare de substrat de metabolizatcă e#istă o cantitate mare de substrat de metabolizat

acest mecanism se numește forOard stimulareacest mecanism se numește forOard stimulare

postprandial:postprandial: raportul insulină&glucagon este crescutraportul insulină&glucagon este crescut insulina induce fosfoprotein fosfatazeinsulina induce fosfoprotein fosfataze piruvat 5inaza este în formă defosfo (activă!piruvat 5inaza este în formă defosfo (activă! G9069A, 5!N0H96N,ABG9069A, 5!N0H96N,AB

interprandial:interprandial: raportul insulină&glucagon este scăzutraportul insulină&glucagon este scăzut glucagonul și catecolaminele activează protein 5inaza 'glucagonul și catecolaminele activează protein 5inaza ' piruvat 5inaza este în formă fosfo (inactivă!piruvat 5inaza este în formă fosfo (inactivă! G9069A, 7"


52/191

Pi în concluzieQQQPi în concluzieQQQ


Metabolismul glucidelor – GluconeogenezaMetabolismul glucidelor – Gluconeogeneza


53/191

Rinteza glucozei:Rinteza glucozei:

toate organismele sintetizează glucoză:toate organismele sintetizează glucoză: organismele vegetale: fotosintezaorganismele vegetale: fotosinteza organismele animale: gluconeogenezaorganismele animale: gluconeogeneza

evoluția metabolică a glucozei la om:evoluția metabolică a glucozei la om: post-prandial:post-prandial:

crește glicemiacrește glicemia $catul depozitează glucoza sub formă de glicogen și transformă$catul depozitează glucoza sub formă de glicogen și transformă

e#cesul în acizi grașie#cesul în acizi grași interprandial:interprandial:

scade glicemiascade glicemia organismul trebuie să mențină glicemiaorganismul trebuie să mențină glicemia

procese biochimice ce permit menținere glicemiei:procese biochimice ce permit menținere glicemiei: glicogenoliza hepaticăglicogenoliza hepatică

gluconeogeneza hepatică și renalăgluconeogeneza hepatică și renală

Metabolismul glucidelor Gluconeogenezag g



54/191

luconeogeneza:luconeogeneza:

de/ni3iede/ni3ie:: procesul de sintezăprocesul de sinteză de novode novo a glucozei din substratea glucozei din substratenonglucidicenonglucidice

cnd are loc gluconeogeneza?cnd are loc gluconeogeneza? în timpul perioadelor interprandiale în timpul perioadelor interprandiale în timpul perioadelor de restricție calorică prelungită (post! în timpul perioadelor de restricție calorică prelungită (post! consecutiv ingestiei unor alimente bogate în lipide și proteine"consecutiv ingestiei unor alimente bogate în lipide și proteine"

dar sărace în glucidedar sărace în glucide

unde are loc gluconeogeneza?unde are loc gluconeogeneza? $cat" corte#ul renal și intestinul subțire (intensitate ma#imă!$cat" corte#ul renal și intestinul subțire (intensitate ma#imă! celelalte țesuturi (intensitate mică!celelalte țesuturi (intensitate mică!

de ce are loc gluconeogeneza?de ce are loc gluconeogeneza? pentru a menține glicemia constantăpentru a menține glicemia constantă pentru ca celulele glucodependente să primească glucozăpentru ca celulele glucodependente să primească glucoză

g gg g



55/191

luconeogeneza H termodinamica ne dă bătăi de capQQQluconeogeneza H termodinamica ne dă bătăi de capQQQ

glicoliza are trei reacții ireversibile:glicoliza are trei reacții ireversibile: @@GG S MS M parcurgerea în sens invers a acestor reacții nu este posibilă dinparcurgerea în sens invers a acestor reacții nu este posibilă din

punct de vedere termodinamicpunct de vedere termodinamic enzimele ce catalizează aceste reacții sunt:enzimele ce catalizează aceste reacții sunt:

he#o5inază&gluco5inazăhe#o5inază&gluco5inază 7-fosfofructo-1-5inază7-fosfofructo-1-5inază piruvat 5inazăpiruvat 5inază

g gg g


56/191



57/191

luconeogeneza:luconeogeneza:

cuprinde reacții ce au loc în următoarele compartimentecuprinde reacții ce au loc în următoarele compartimente

celulare:celulare: mitocondriemitocondrie citosolcitosol reticul endoplasmaticreticul endoplasmatic

substratele utilizate pentru sinteza glucozei:substratele utilizate pentru sinteza glucozei: lactatlactat piruvatpiruvat glicerolglicerol aminoacizi glucoformatoriaminoacizi glucoformatori

"8


58/191



59/191

+ransformarea piruvatului la fosfoenolpiruvat: +ransformarea piruvatului la fosfoenolpiruvat:

reprezintă inversarea reacției catalizată de piruvat 5inazăreprezintă inversarea reacției catalizată de piruvat 5inază

soluția pentru a deveni proces posibil din punct de vederesoluția pentru a deveni proces posibil din punct de vederetermodinamic:termodinamic: necesită primele două enzime speci$ce gluconeogenezeinecesită primele două enzime speci$ce gluconeogenezei

se realizează printr-o succesiune de 0 reacții:se realizează printr-o succesiune de 0 reacții: carbo#ilare (cuplată cu consumul de '+,!carbo#ilare (cuplată cu consumul de '+,! decarbo#ilare (cuplată cu consumul de +,!decarbo#ilare (cuplată cu consumul de +,!



60/191

+ransformarea piruvatului la fosfoenolpiruvat: +ransformarea piruvatului la fosfoenolpiruvat:

piruvat carbo*iligaza piruvat carbo*iligaza:: catalizează transformarea piruvatului la o#aloacetatcatalizează transformarea piruvatului la o#aloacetat necesită '+,necesită '+, localizată în mitocondrielocalizată în mitocondrie este o enzimă ce folosește ?9T+9'este o enzimă ce folosește ?9T+9'

drept grupare prosteticădrept grupare prostetică


61/191



62/191

9eșirea precursorilor gluconeogenetici din mitocondrie în9eșirea precursorilor gluconeogenetici din mitocondrie încitosol:citosol:

restul reacțiilor gluconeogenezei au loc în citosolrestul reacțiilor gluconeogenezei au loc în citosol

membrana internă mitocondrială:membrana internă mitocondrială: nu conține niciun transportor pentru o#aloacetatnu conține niciun transportor pentru o#aloacetat conține transportori pentru fosfoenolpiruvat" .-malat și .-conține transportori pentru fosfoenolpiruvat" .-malat și .-

aspartataspartat

e#istă mai multe mecanisme în funcție de distribuția ,3,


63/191



64/191

+ransformarea fructozo-1"7-bisfosfatului la fructozo-7-fosfat: +ransformarea fructozo-1"7-bisfosfatului la fructozo-7-fosfat:

fructozo-#41-bisfosfatazafructozo-#41-bisfosfataza:: catalizează hidroliza fructozo-1"7-bisfosfatului la fructozo-7-catalizează hidroliza fructozo-1"7-bisfosfatului la fructozo-7-fosfatfosfat

este localizată în citosoleste localizată în citosol

nu reprezintă inversul reac3iei catalizate de 1-fosfofructo-#-nu reprezintă inversul reac3iei catalizate de 1-fosfofructo-#-.inază.inază



65/191

+ransformarea glucozo-7-fosfatului la glucoză: +ransformarea glucozo-7-fosfatului la glucoză:

glucozo-1-fosfatazăglucozo-1-fosfatază:: catalizează hidroliza glucozo-7-fosfatului la D-glucozăcatalizează hidroliza glucozo-7-fosfatului la D-glucoză

enzima este prezentă doar în:enzima este prezentă doar în: țesutul hepaticțesutul hepatic

corte#ul renalcorte#ul renal

enzima este localizată la nivelul reticulului endoplasmaticenzima este localizată la nivelul reticulului endoplasmatic

nu reprezintă inversul reac3iei catalizate denu reprezintă inversul reac3iei catalizate de

)e*o.inazăKgluco.inază)e*o.inazăKgluco.inază

doar aceste 3esuturi produc glucoză pentru men3inerea glidoar aceste 3esuturi produc glucoză pentru men3inerea gli



66/191

'limentarea gluconeogenezei cu substrate:'limentarea gluconeogenezei cu substrate:

gluconeogeneza din glicerolgluconeogeneza din glicerol:: glicerolul provine prin lipoliză (hidroliza triacilglicerolilor înglicerolul provine prin lipoliză (hidroliza triacilglicerolilor înțesutul adipos!țesutul adipos!

intră în gluconeogeneză sub formă de dihidro#iacetonintră în gluconeogeneză sub formă de dihidro#iacetonmonofosfat (D=',!monofosfat (D=',!

gluconeogeneza din -lactat gluconeogeneza din -lactat :: .-lactatul provine din glicoliza anaerobă (eritrocite" mușchiul.-lactatul provine din glicoliza anaerobă (eritrocite" mușchiul

scheletic în contracție!scheletic în contracție! este transformat direct în piruvat sub acțiunea lactateste transformat direct în piruvat sub acțiunea lactat

dehidrogenazeidehidrogenazei


67/191


68/191



69/191

Keglarea gluconeogenezei:Keglarea gluconeogenezei:

piruvat carbo#iligaza:piruvat carbo#iligaza: catalizează o reacție prin care se formează acceptorul de unitățicatalizează o reacție prin care se formează acceptorul de unități

acetilacetilI


70/191


e#istă două 8e#istă două 8futile cLclesfutile cLcles8 care permit reglarea reciprocă a8 care permit reglarea reciprocă aglicolizei și gluconeogenezei:glicolizei și gluconeogenezei: cuplul fructozo-1"7-bisfosfat H 7-fosfofructo-1-5inazăcuplul fructozo-1"7-bisfosfat H 7-fosfofructo-1-5inază cuplul glucozo-7-fosfat H he#o5inază&gluco5inazăcuplul glucozo-7-fosfat H he#o5inază&gluco5inază

în absența reglării reciproce în absența reglării reciproces-ar consuma '+, inutils-ar consuma '+, inutil



71/191


cuplul fructozo-1"7-bisfosfatază H 7-fosfofructo-1-5inazăcuplul fructozo-1"7-bisfosfatază H 7-fosfofructo-1-5inază interprandial:interprandial: pancreasul secretă glucagonpancreasul secretă glucagon în $cat scade concentrația de fructozo-0"7-bisfosfat: în $cat scade concentrația de fructozo-0"7-bisfosfat:

7-fosfofructo-1-5inaza este inactivată7-fosfofructo-1-5inaza este inactivată fructozo-1"7-bisfosfataza este activatăfructozo-1"7-bisfosfataza este activată

post-prandial:post-prandial: pancreasul secretă insulinăpancreasul secretă insulină în $cat crește concentrația de fructozo-0"7-bisfosfat: în $cat crește concentrația de fructozo-0"7-bisfosfat:

7-fosfofructo-1-5inaza este activată7-fosfofructo-1-5inaza este activată fructozo-1"7-bisfosfataza este inactivatăfructozo-1"7-bisfosfataza este inactivată



72/191


e#istă o reglare hormonală a celor două căi metabolice:e#istă o reglare hormonală a celor două căi metabolice: asigurată de glucagon și insulinăasigurată de glucagon și insulină are efecte metabolice mai persistente în timpare efecte metabolice mai persistente în timp

glucagonul induce transcriere genelor ce codi$că:glucagonul induce transcriere genelor ce codi$că:

fosfoenolpiruvat carbo#i5inază (,3,


73/191

Decarbo#ilarea o#idativă a piruvatului:Decarbo#ilarea o#idativă a piruvatului:

produsul $nal al glicolizei aerobe este piruvatulprodusul $nal al glicolizei aerobe este piruvatul

intră în mitocondrie unde este substrat alintră în mitocondrie unde este substrat al comple*uluicomple*ului piruvat de)idrogenazic piruvat de)idrogenazic

reacția globală:reacția globală:

scopul acestei reacții:scopul acestei reacții: proces redo#proces redo# o#idarea unui atom de carbon la


74/191


75/191

Rtructura comple#ului piruvat dehidrogenazic:Rtructura comple#ului piruvat dehidrogenazic:

cel mai mare comple# enzimatic e#istentcel mai mare comple# enzimatic e#istent

caracterizat lacaracterizat la sc)eric)ia colisc)eric)ia coli:: particulă poliedrică (6MMparticulă poliedrică (6MM W" >MM 5Da!W" >MM 5Da! $ecare enzimă se găsește în mai multe copii$ecare enzimă se găsește în mai multe copii

avantajul acestei organizări:avantajul acestei organizări: produsul enzimei 3produsul enzimei 311 devine imediat substrat pentru 3devine imediat substrat pentru 30 etc0 etc

Metabolismul glucidelor – Decarbo*ilarea o*idativă a piruvatuluiMetabolismul glucidelor – Decarbo*ilarea o*idativă a piruvatului


76/191

Juncționarea comple#ului piruvat dehidrogenazic:Juncționarea comple#ului piruvat dehidrogenazic:

transformarea piruvatului la acetiltransformarea piruvatului la acetil

I


77/191



78/191

Keglarea comple#ului piruvat dehidrogenazic:Keglarea comple#ului piruvat dehidrogenazic:

comple#ul piruvat dehidrogenazic este controlat prin:comple#ul piruvat dehidrogenazic este controlat prin: reglare allosterică:reglare allosterică:

afectează doar activitatea 3afectează doar activitatea 300 și 3și 366

reglare covalentă:reglare covalentă: afectează doar activitatea 3afectează doar activitatea 311

este realizată de o:este realizată de o: 5inază5inază fosfoprotein fosfatazăfosfoprotein fosfatază

3311 poate e#ista în formă:poate e#ista în formă: fosfo (inactivă!fosfo (inactivă! defosfo (activă!defosfo (activă!



79/191

Keglarea comple#ului piruvat dehidrogenazic:Keglarea comple#ului piruvat dehidrogenazic:

semni$cație $ziologică:semni$cație $ziologică: concentrațiile mari de:concentrațiile mari de: substrate coenzima ,4 N,Dsubstrate coenzima ,4 N,D++ E: E:

stimulează enzimele 3stimulează enzimele 300 și 3și 366 inhibă 5inaza (3inhibă 5inaza (311 este în formă defosfo și este activă!este în formă defosfo și este activă!

produ$i acetil produ$i acetilF0o,4F0o,4 N,D>E:N,D>E:

inhibă enzimele 3inhibă enzimele 300 și 3și 366 stimulează 5inaza (3stimulează 5inaza (311 este fosforilată și inactivată!este fosforilată și inactivată!

piruvatul semnalizează abunden3a substratului glucidic este piruvatul semnalizează abunden3a substratului glucidic estefavorizată decarbo*ilareaEfavorizată decarbo*ilareaE

insulina stimulează fosfataza și activează piruvat carbo#ilazainsulina stimulează fosfataza și activează piruvat carbo#ilaza

o cantitate mare de acetilF0o, rezultată din o*idarea aciziloro cantitate mare de acetilF0o, rezultată din o*idarea acizilorgra$i bloc)ează func3ionarea comple*ului $i astfel nu se va maigra$i bloc)ează func3ionarea comple*ului $i astfel nu se va maicataboliza glucoza care rămne disponibilă pentru 3esuturilecataboliza glucoza care rămne disponibilă pentru 3esuturileglucodependenteglucodependente

Metabolismul glucidelor – 0iclul acizilor tricarbo*ilici ciclul rebsEMetabolismul glucidelor – 0iclul acizilor tricarbo*ilici ciclul rebsE


80/191

6!



81/191

Kolurile metabolice ale ciclului *rebs:Kolurile metabolice ale ciclului *rebs:

asigură o#idarea celor doi atomi de < din molecula deasigură o#idarea celor doi atomi de < din molecula deacetilacetilI


82/191



83/191

Keacțiile ciclului *rebs:Keacțiile ciclului *rebs:

citrat sintaza:citrat sintaza: condensarea acetilcondensarea acetilI


84/191


85/191



86/191


izocitrat de)idrogenaza:izocitrat de)idrogenaza: catalizează:catalizează:

o decarbo#ilare o#idativăo decarbo#ilare o#idativă prima reacție redo# din ciclul *rebsprima reacție redo# din ciclul *rebs

se formează prima moleculă de N,D>se formează prima moleculă de N,D>

intermediar se formează o#alilsuccinat care este instabil șiintermediar se formează o#alilsuccinat care este instabil șielimină


87/191


comple*ulcomple*ul O-cetoglutarat de)idrogenazic:O-cetoglutarat de)idrogenazic: similar structural și funcțional cu comple#ul piruvatsimilar structural și funcțional cu comple#ul piruvat

dehidrogenazic:dehidrogenazic: α-cetoglutarat dehidrogenazăα-cetoglutarat dehidrogenază dihidrolipoil transsuccinilazădihidrolipoil transsuccinilază dihidrolipoil dehidrogenazădihidrolipoil dehidrogenază

catalizează o decarbo#ilare o#idativăcatalizează o decarbo#ilare o#idativă

se formează a doua moleculă de N,D>se formează a doua moleculă de N,D>

tioester compus macroergicEtioester compus macroergicE



88/191


succinilsuccinilF0o, sintetaza succinil tio.inazaE:F0o, sintetaza succinil tio.inazaE: succinilI


89/191



90/191


succinat de)idrogenaza:succinat de)idrogenaza: singura enzimă a ciclului localizată în membrana internăsingura enzimă a ciclului localizată în membrana internă

mitocondrialămitocondrială generează 5,D>generează 5,D>&& J'D este legat covalent de partea proteicăJ'D este legat covalent de partea proteică catalizează o reacție stereospeci$că:catalizează o reacție stereospeci$că:

se formează doar fumaratse formează doar fumarat

fumaraza fumarat )idratazaE:fumaraza fumarat )idratazaE: catalizează o reacție stereospeci$că:catalizează o reacție stereospeci$că:

acționează asupra unui substrat prochiralacționează asupra unui substrat prochiral se formează doar .-malatse formează doar .-malat

-malat de)idrogenaza:-malat de)idrogenaza: catalizează refacerea o#aloacetatuluicatalizează refacerea o#aloacetatului se formează a treia moleculă de N,D>se formează a treia moleculă de N,D>



91/191

?ilanțul ciclului *rebs:?ilanțul ciclului *rebs:

intrarea în ciclul *rebs a unei molecule de acetilintrarea în ciclul *rebs a unei molecule de acetilI


92/191

Keglarea ciclului *rebs:Keglarea ciclului *rebs:

nzime reglatorii:nzime reglatorii:Z citrat sintazacitrat sintazaZ izocitrat dehidrogenazaizocitrat dehidrogenazaZ comple#ulcomple#ul α-cetoglutarat dehidrogenazicα-cetoglutarat dehidrogenazic


93/191



94/191

Rtatusul energetic ridicat inhibă ciclul *rebs:Rtatusul energetic ridicat inhibă ciclul *rebs:

Z valori crescute ale rapoartelor ['+,\&['D,\valori crescute ale rapoartelor ['+,\&['D,\

și ['D=\&['Dși ['D=\&['D))

\ determină inhibarea celor\ determină inhibarea celordouă enzime reglatoriidouă enzime reglatoriiZ consecințe metabolice:consecințe metabolice:

Z se acumulează citrat care inhibă citratse acumulează citrat care inhibă citratsintazasintazaZ e#cesul de citrat iese în citosol și inhibăe#cesul de citrat iese în citosol și inhibă7-fosfofructo-1-5inaza7-fosfofructo-1-5inaza


95/191


96/191


97/191


98/191

?ilanțul o#idării totale a glucozei:?ilanțul o#idării totale a glucozei:

etapele de formare a '+, în aerobioză (pentru o moleculă deetapele de formare a '+, în aerobioză (pentru o moleculă de

glucoză!:glucoză!: glicoliza per moleculă de glucozăE:glicoliza per moleculă de glucozăE:

0 moli '+,0 moli '+, 0 moli 'D= (00 moli 'D= (0]6 C 7 moli '+,!]6 C 7 moli '+,!

decarbo*ilarea o*idativă a piruvatului per moleculă de piruvatE:decarbo*ilarea o*idativă a piruvatului per moleculă de piruvatE: 0 moli 'D= (00 moli 'D= (0]6 C 7 moli '+,!]6 C 7 moli '+,!

ciclul rebs per moleculă de acetilciclul rebs per moleculă de acetilF0o,EF0o,E:: 6 moli 'D= (66 moli 'D= (6]6 C moli '+,!]6 C moli '+,! 1 mol J'D=1 mol J'D=00 (1(1]0 C 0 moli '+,!]0 C 0 moli '+,!

1 mol '+,1 mol '+,

coenzimele reduse se reo#idează în lanțul transportor de electronicoenzimele reduse se reo#idează în lanțul transportor de electronidin membrana mitocondrială internă:din membrana mitocondrială internă: 1 mol 'D= generează 6 moli '+,1 mol 'D= generează 6 moli '+, 1 mol J'D=1 mol J'D=00 generează 0 moli '+,generează 0 moli '+,

P moli ,"Kmol glucozăP moli ,"Kmol glucoză

#& moli ,"Kmol acetil#& moli ,"Kmol acetilF0o,F0o,

?il ț l idă ii t t l l i?il ț l idă ii t t l l i



99/191

?ilanțul o#idării totale a glucozei:?ilanțul o#idării totale a glucozei:

anaerobioză:anaerobioză: produsul $nal: acidul .-lacticprodusul $nal: acidul .-lactic pro$t energetic net: 0 moli '+,&mol glucozăpro$t energetic net: 0 moli '+,&mol glucoză

aerobioză:aerobioză:

produsul $nal:


100/191

'specte generale:'specte generale:

o#idarea totală a glucozei este un proces redo#" puternico#idarea totală a glucozei este un proces redo#" puternice#ergonic:e#ergonic:

acesta poate $ împărțit în două etape:acesta poate $ împărțit în două etape: o#idarea atomilor de carbon la


101/191

'specte generale:'specte generale:

coenzimele reduse ('D=" J'D=coenzimele reduse ('D=" J'D=00! sunt reo#idate la nivelul! sunt reo#idate la nivelullanțului transportor de electroni din mitocondrie (lanțullanțului transportor de electroni din mitocondrie (lanțulrespirator!:respirator!: ansamblu de > comple#e proteiceansamblu de > comple#e proteice localizat în membrana internă mitocondrialălocalizat în membrana internă mitocondrială

electronii (echivalenți de reducere! vor $ transferați de la oelectronii (echivalenți de reducere! vor $ transferați de la ocomponentă la alta pnă la acceptorul $nal (Tcomponentă la alta pnă la acceptorul $nal (T00!!

energia eliberată de circulația electronilor prin lanțul respiratorenergia eliberată de circulația electronilor prin lanțul respirator

este folosită pentru a pompa protoni (=este folosită pentru a pompa protoni (=))! din matricea! din matriceamitocondrială în spațiul intermembranarmitocondrială în spațiul intermembranar

consecințe:consecințe: apare un gradient de p=apare un gradient de p= apare un potențial transmembranarapare un potențial transmembranar

&'"() P"'T'*-M'T"IC#&'"() P"'T'*-M'T"IC#

%itocondria%itocondria:

an3ul transportor de electroni din mitocondrie – fosforilarea o*idativăan3ul transportor de electroni din mitocondrie – fosforilarea o*idativă


102/191

%itocondria:%itocondria:

organit prezent în celulele eu5ariote:organit prezent în celulele eu5ariote:

diametrul M">diametrul M"> ^m^m lungime 1 ^mlungime 1 ^m

forma și dimensiunile variază în funcție de țesut și de stareaforma și dimensiunile variază în funcție de țesut și de stareametabolicămetabolică

structura mitocondriei:structura mitocondriei: membrană e*ternă mitocondrială MME:membrană e*ternă mitocondrială MME:

conține proteine (7M-YM_! și lipide (6M-M_!conține proteine (7M-YM_! și lipide (6M-M_! conține canale proteice (porine! ce permit transferul metaboliților cuconține canale proteice (porine! ce permit transferul metaboliților cu

masă moleculară de pnă la 1M 5Damasă moleculară de pnă la 1M 5Da

membrană internă mitocondrială M9ME:membrană internă mitocondrială M9ME: conține proteine (XM_! și lipide (0M_!conține proteine (XM_! și lipide (0M_! mar5erul molecular estemar5erul molecular este 0,8D9699N,0,8D9699N, (difosfatidilglicerol!(difosfatidilglicerol! este cutată formnd numeroase creste&criste (măresc suprafața!este cutată formnd numeroase creste&criste (măresc suprafața! are o permeabilitate scăzutăare o permeabilitate scăzută conține numeroase sisteme specializate de transportconține numeroase sisteme specializate de transport

matri* mitocondrialmatri* mitocondrial



103/191



104/191

%embrana internă mitocondrială:%embrana internă mitocondrială:



105/191

%embrana internă mitocondrială:%embrana internă mitocondrială:

este impermeabilă pentru compușii hidro$lieste impermeabilă pentru compușii hidro$li

con3ine sisteme specializate de transport pentru:con3ine sisteme specializate de transport pentru: echivalenții de reducere ai 'D= citosolicechivalenții de reducere ai 'D= citosolic α-cetoglutaratα-cetoglutarat o#aloacetato#aloacetat .-malat.-malat citratcitrat '+," 'D," ,'+," 'D," ,aa

con3ine componentele lan3ului respirator:con3ine componentele lan3ului respirator:

comple#ul 9comple#ul 9 comple#ul 99comple#ul 99 comple#ul 999comple#ul 999 comple#ul 9comple#ul 9 comple#ul ('+, sintaza C Jcomple#ul ('+, sintaza C JooJJ11-'+,-aza!-'+,-aza!

Ristemele de transport din membrana internă mitocondrialăRistemele de transport din membrana internă mitocondrială



106/191

Ristemele de transport din membrana internă mitocondrialăRistemele de transport din membrana internă mitocondrială(%9%!:(%9%!:

impermeabilitatea %9% are două consecințe maGore:impermeabilitatea %9% are două consecințe maGore: generează și menține gradiente ionice între cele două fețe alegenerează și menține gradiente ionice între cele două fețe ale

%9%:%9%: gradientul de =gradientul de =)) diferența de potențialdiferența de potențial

permite separarea unor căi metabolicepermite separarea unor căi metabolice

transferul unor metaboliți între citosol și matri#ul mitocondrialtransferul unor metaboliți între citosol și matri#ul mitocondrialse face cu aGutorul unor sisteme transportor specializatese face cu aGutorul unor sisteme transportor specializate

%9% este impermeabilă pentru 'D%9% este impermeabilă pentru 'D)) și 'D=:și 'D=: 'D= format în glicoliză trebuie reo#idat pentru a menține `u#ul'D= format în glicoliză trebuie reo#idat pentru a menține `u#ul 'D= se reo#idează prin cedarea echivalenților de reducere unor'D= se reo#idează prin cedarea echivalenților de reducere unor

sisteme navetăsisteme navetă



107/191

Risteme transportor:Risteme transportor:

translocaza 'D,&'+,translocaza 'D,&'+,

transportor pentru acizi dicarbo#ilicitransportor pentru acizi dicarbo#ilici transportor pentru acizi tricarbo#ilicitransportor pentru acizi tricarbo#ilici transportor pentru fosfat (=transportor pentru fosfat (=00,T,T1-1-!!

+ranslocaza 'D,&'+,:+ranslocaza 'D,&'+,:



108/191

+ranslocaza 'D,&'+,: +ranslocaza 'D,&'+,:

sinteza '+, prin fosforilare o#idativă necesită:sinteza '+, prin fosforilare o#idativă necesită: importul din citosol a 'D, și fosfat (=importul din citosol a 'D, și fosfat (=00,T,T1-1-!! e#portul către citosol a '+,e#portul către citosol a '+,

la p> /ziologic ambele molecule ," $i ,DE sunt ionizate $ila p> /ziologic ambele molecule ," $i ,DE sunt ionizate $i

nu pot traversa M9Mnu pot traversa M9M

translocarea 'D, și '+, se face cu aGutorul translocazeitranslocarea 'D, și '+, se face cu aGutorul translocazei'D,&'+,:'D,&'+,: homodimer alcătuit din 0 subunități identice (6M 5Da!homodimer alcătuit din 0 subunități identice (6M 5Da! reprezintă cam 1>_ din totalul proteinelor din %9%reprezintă cam 1>_ din totalul proteinelor din %9% realizează un transport electrogen (cele două molecule au sarcinirealizează un transport electrogen (cele două molecule au sarcini

diferite!diferite! transportul celor două molecule este cuplat transportul celor două molecule este cuplat



109/191


110/191


111/191

aveta glicerol 6 fosfatului:aveta glicerol 6 fosfatului:

caracteristici ale sistemului navetă:caracteristici ale sistemului navetă:

operează în celula nervoasă și cea muscularăoperează în celula nervoasă și cea musculară funcționează ireversibilfuncționează ireversibil funcționează chiar și la concentrații scăzute de 'D=funcționează chiar și la concentrații scăzute de 'D=

(contracția musculară!(contracția musculară!

necesită funcționarea a două enzime:necesită funcționarea a două enzime: glicerol-%-fosfat de)idrogenază citosolică:glicerol-%-fosfat de)idrogenază citosolică:

transferă echivalenții de reducere de pe 'D= pe D=',transferă echivalenții de reducere de pe 'D= pe D=',

glicerol-%-fosfat de)idrogenază mitocondrială:glicerol-%-fosfat de)idrogenază mitocondrială: localizată în membrana internă mitocondrialălocalizată în membrana internă mitocondrială transferă echivalenții de reducere de pe D=', pe J'D cu formaretransferă echivalenții de reducere de pe D=', pe J'D cu formare

de J'D=de J'D=00

J'D=J'D=00 cedează echivalenții de reducere (=cedează echivalenții de reducere (=))" e" e--! către! cătrecoenzima care trece în forma redusă (


112/191

aveta malat-aspartat:aveta malat-aspartat:



113/191

aveta malat aspartat:aveta malat aspartat:

caracteristici ale sistemului navetă:caracteristici ale sistemului navetă: operează predominant în celula hepaticăoperează predominant în celula hepatică funcționează reversibilfuncționează reversibil

necesită următoarele componente:necesită următoarele componente: două sisteme enzimatice:două sisteme enzimatice:

malat dehidrogenaza (citosolică&mitocondrială!malat dehidrogenaza (citosolică&mitocondrială! aspartat transaminaza (citosolică&mitocondrială!aspartat transaminaza (citosolică&mitocondrială!

două sisteme transportor n membrana internă mitocondrială:două sisteme transportor n membrana internă mitocondrială: translocaza malat Htranslocaza malat H α-cetoglutaratα-cetoglutarat translocaza glutamat H aspartattranslocaza glutamat H aspartat

'D= se reo#idează la nivelul comple#ului 9 al lanțului'D= se reo#idează la nivelul comple#ului 9 al lanțuluirespiratorrespirator



114/191

.anțul respirator:.anțul respirator:



115/191

ț pț p

ansamblu de agregate proteice supramoleculare din %9%:ansamblu de agregate proteice supramoleculare din %9%: comple#ul 9 ('D=- o#idoreductaza!comple#ul 9 ('D=- o#idoreductaza! comple#ul 99 (succinat- o#idoreductaza!comple#ul 99 (succinat- o#idoreductaza! comple#ul 999 (-citocrom c o#idoreductaza!comple#ul 999 (-citocrom c o#idoreductaza! comple#ul 9 (citocrom c o#idaza!comple#ul 9 (citocrom c o#idaza! comple#ul ('+, sintaza C Jcomple#ul ('+, sintaza C J11JJoo-'+,aza!-'+,aza!

transferul echivalenților de reducere se face astfel:transferul echivalenților de reducere se face astfel: 'D= către comple#ul 9'D= către comple#ul 9 J'D=J'D=00 către comple#ul 99către comple#ul 99

circula3ia electronilor n lan3ul respirator se face de la ocircula3ia electronilor n lan3ul respirator se face de la o

componentă cu poten3ial redo* negativ către una cu poten3ialcomponentă cu poten3ial redo* negativ către una cu poten3ialredo* pozitiv redo* pozitiv

se realizează un transport vectorizat al electronilor $i protonilor:se realizează un transport vectorizat al electronilor $i protonilor: electronii se deplasează în planul %9%electronii se deplasează în planul %9% protonii sunt pompați în spațiul intermembranar de comple#ele 9" 99 șiprotonii sunt pompați în spațiul intermembranar de comple#ele 9" 99 și

999999

8798,76M8798,76M

"ransferul electronilor n lan3ul respira"ransferul electronilor n lan3ul respira


116/191

0omple*ele lan3ului respirator 0omple*ele lan3ului respirator


117/191

p ț pp ț p

caracteristicile generale ale comple#elor:caracteristicile generale ale comple#elor: agregate proteice supramoleculareagregate proteice supramoleculare conțin mai multe lanțuri polipeptidiceconțin mai multe lanțuri polipeptidice conțin o serie de cofactori redo# activiconțin o serie de cofactori redo# activi

cofactorii redo# activi:cofactorii redo# activi: J%" J'DJ%" J'D coenzima (


118/191


119/191


120/191

ț p

clusterele Je H R:clusterele Je H R: conțin ioni de $er comple#ați cu anioni sulfură (Rconțin ioni de $er comple#ați cu anioni sulfură (R0-0-! și grupări! și grupări

mercapto (=R-! ale unor resturi de cisteinămercapto (=R-! ale unor resturi de cisteină formele cele mai frecvente sunt:formele cele mai frecvente sunt:

[0Je-0R\[0Je-0R\ [Je-R\[Je-R\

participă n reac3ii redo* ce implică transferul unui singur electron participă n reac3ii redo* ce implică transferul unui singur electron

citocromii:citocromii: hemoproteine a căror grupare prostetică estehemoproteine a căror grupare prostetică este >M>M-ul-ul sunt clasi$cați în funcție de tipul grupării hem:sunt clasi$cați în funcție de tipul grupării hem:

citocromicitocromi aa (conțin hem(conțin hem aa!! citocromicitocromi bb (conțin hem(conțin hem bb!! citocromicitocromi cc (conțin hem(conțin hem cc!!

e#istă diferențe în ceea ce privește spectrul de absorbțiee#istă diferențe în ceea ce privește spectrul de absorbție participă n reac3ii redo* ce implică transferul unui singur electron participă n reac3ii redo* ce implică transferul unui singur electron



121/191



122/191



123/191


124/191

cel mai mare comple# din %9%:cel mai mare comple# din %9%:

conține 7 lanțuri polipeptidiceconține 7 lanțuri polipeptidice masă moleculară de MM 5Damasă moleculară de MM 5Da

o#idează 'D= provenit din:o#idează 'D= provenit din: glicolizăglicoliză ciclul *rebsciclul *rebs

2-o#idarea acizilor grași2-o#idarea acizilor grași

transferă echivalenții de reducere către ++ n spa3iul intermembranar n spa3iul intermembranar

ecuația procesului redo#:ecuația procesului redo#:

'D= ) ='D= ) =))matri#matri# 'D'D)) ) 5E&mol


125/191

conține o enzimă a ciclului *rebs (succinat dehidrogenaza!conține o enzimă a ciclului *rebs (succinat dehidrogenaza!

o#idează J'D=o#idează J'D=00 provenit din reacțiile catalizate de:provenit din reacțiile catalizate de: succinat dehidrogenază (ciclul *rebs!succinat dehidrogenază (ciclul *rebs! glicerol-6-fosfat dehidrogenazăglicerol-6-fosfat dehidrogenază acil grasacil grasI


126/191

rolurile comple#ului 999:rolurile comple#ului 999: asigură reo#idarea ++



127/191

rolurile comple#ului 9:rolurile comple#ului 9: asigură reo#idarea citocromuluiasigură reo#idarea citocromului cc redusredus permite menținerea `u#ului de echivalenți de reducere în lanțulpermite menținerea `u#ului de echivalenți de reducere în lanțul

respiratorrespirator transferă electronii către Ttransferă electronii către T00 din această cauză suntem organisme aerobedin această cauză suntem organisme aerobe

comple*ul 9; preia P >comple*ul 9; preia P >++ din mitosol $i eQu*ează ' >din mitosol $i eQu*ează ' >++


citQ citQ cc (Je(Je0)0)! ) T! ) T00 ) X =) X =))matri#matri# citQ citQ cc (Je(Je6)6)! ) 0 =! ) 0 =00T ) =T ) =))citosolcitosol

termodinamica:termodinamica: @3AB C M">X @3AB C M">X

@AB C - 110 5E&mol@AB C - 110 5E&mol

ariația energiei libere și reacțiile redo#:ariația energiei libere și reacțiile redo#:



128/191

ț g ș țț g ș ț

maGoritatea reacțiilor din catabolism sunt procese redo#maGoritatea reacțiilor din catabolism sunt procese redo#

reac3ie redo* reac3ie redo* C transfer de echivalenți de reducere (=C transfer de echivalenți de reducere (=))" e" e--!!de pe molecula unui substrat pe molecula unui acceptorde pe molecula unui substrat pe molecula unui acceptor

terminologie:terminologie: agent o#idant:agent o#idant:

acceptă electroni (se reduce!acceptă electroni (se reduce!

agent reducător:agent reducător: cedează electroni (se o#idează!cedează electroni (se o#idează!

întotdeauna e#istă cupluri o#idant&reducător întotdeauna e#istă cupluri o#idant&reducător

+ipuri de reacții redo# în biochimie: +ipuri de reacții redo# în biochimie:



129/191

p țp ț

reacții în care se transferă doar electroni:reacții în care se transferă doar electroni:

citQcitQ cc (Je(Je0)0)! ) citQ! ) citQ aa (Je(Je6)6)!! citQ citQ cc (Je(Je6)6)! ) citQ! ) citQ aa (Je(Je0)0)!!

reacții în care se transferă și electroni și protoni:reacții în care se transferă și electroni și protoni:

COO

C

CH3

O

COO

C

CH3

HO H

NADH,H+ NAD+

lactat dehidrogenazã

piruat !-"actat

'genți o#idanți și reducători'genți o#idanți și reducători in vivoin vivo::



130/191

g ț ț șg ț ț ș

agenți o#idanți:agenți o#idanți: 'D'D)) J'D&J%J'D&J% participă în catabolismparticipă în catabolism

agenți reducători:agenți reducători: 'D,='D,= participă în anabolismparticipă în anabolism

poten3ial redo* poten3ial redo* C tendința cu care un agent reducătorC tendința cu care un agent reducător

cedează electroni și trece în forma o#idată (!cedează electroni și trece în forma o#idată (!

referința C electrodul de hidrogen:referința C electrodul de hidrogen: RR C M la p= C M"MC M la p= C M"M RRS S C - M"0 la p= C Y"MC - M"0 la p= C Y"M



131/191

3cuația lui ernst:3cuația lui ernst:



132/191

stabilește legătura dintre:stabilește legătura dintre: potențialul de reducere standard al unui cuplu o#idant&reducătorpotențialul de reducere standard al unui cuplu o#idant&reducător

((AA!! potențialul de reducere observat al aceluiași cuplu (potențialul de reducere observat al aceluiași cuplu (!!

VVnn))o#o# )) nn ee-- V Vredred

unde:unde: nn C numărul de electroni transferațiC numărul de electroni transferați 5 5 C constanta lui Jarada4 (7QX> E&&mol!&mol C 7QX> E&&mol!




133/191

se consideră un proces redo# în care sunt implicate douăse consideră un proces redo# în care sunt implicate două

perechi o#idant&reducător:perechi o#idant&reducător:

se vor putea scrie relațiile:se vor putea scrie relațiile:

reac3ii de reducerereac3ii de reducere

poten3iale de reducere poten3iale de reducere




134/191

@@ este legat de @este legat de @GG prin relația:prin relația:

situații posibile:situații posibile: T U V determină TG W V proces redo* spontanE T U V determină TG W V proces redo* spontanE @3 S M determină @ N M (procesul redo# nu are loc spontan!@3 S M determină @ N M (procesul redo# nu are loc spontan!

electronii vor circula de la cuplul cu potențial redo# negativelectronii vor circ

Curs Metabolism- partea a doua

Documents

Transcript of Curs Metabolism- partea a doua