MetabolismulMetabolismulBioenergeticaBioenergeticaCiclul KrebsCiclul Krebs

Noţiuni generale de metabolism. Catabolismui şi Noţiuni generale de metabolism. Catabolismui şi anabolismul. Căile metabolice centrale, ciclice şi anabolismul. Căile metabolice centrale, ciclice şi specifice.specifice.

Metabolismul intermediar. Metode de studiere.Metabolismul intermediar. Metode de studiere. Noţiuni de energie liberă standard. Compuşii macroergici Noţiuni de energie liberă standard. Compuşii macroergici

- structura chimică şi rolul lor. Ciclul ATP-ului. - structura chimică şi rolul lor. Ciclul ATP-ului. Caracteristica stării energetice a celulei. Indicii ce Caracteristica stării energetice a celulei. Indicii ce

o caracterizează. Reglarea metabolismului celular. o caracterizează. Reglarea metabolismului celular. Decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic - enzimele, Decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic - enzimele,

cofactorii, reglarea.cofactorii, reglarea. Ciclul Krebs - reacţiile parţiale. Esenţa biologică a ciclilui Ciclul Krebs - reacţiile parţiale. Esenţa biologică a ciclilui

Krebs, reglarea lui. Noţiune de fosforilare la nivel de Krebs, reglarea lui. Noţiune de fosforilare la nivel de substrat. Stoichiometria ciciului Krebs. substrat. Stoichiometria ciciului Krebs.

Reacţiile anaplerotice (reacţiile care furnizează produse Reacţiile anaplerotice (reacţiile care furnizează produse intermediare al ciclului acizilor tricarboxilici). intermediare al ciclului acizilor tricarboxilici).

MetabolismMetabolismuull MetabolismulMetabolismul – sistem coordonat de transformări – sistem coordonat de transformări

a substanţelor şi energiei sub acţiunea sistemelor a substanţelor şi energiei sub acţiunea sistemelor multienzimatice.multienzimatice.

DeosebimDeosebim: metabolismul extern şi inter: metabolismul extern şi intermediarmediar Metabolismul extern Metabolismul extern – include procesele necesare – include procesele necesare

pentru: asimilarea substanţilor nutritive , pentru: asimilarea substanţilor nutritive , transportul metaboliţilor transportul metaboliţilor intermediari intermediari între între celulele diferitor organe şi ţesuturi şi eliminarea celulele diferitor organe şi ţesuturi şi eliminarea produselor finale din organism.produselor finale din organism.

Metabolismul intermediarMetabolismul intermediar – totalitatea reacţiilor – totalitatea reacţiilor chimice ce decurg într-o singură celulă vie (şi chimice ce decurg într-o singură celulă vie (şi asigură viabilitatea, creşterea şi reproducerea ei). asigură viabilitatea, creşterea şi reproducerea ei).

Funcţiile metabolismului:Funcţiile metabolismului:

1.1. aprovizionarea celulelor cu energieaprovizionarea celulelor cu energie chimicăchimică ( (ce ce se formează la scindarea se formează la scindarea substanţelor nutritive);substanţelor nutritive);

2.2. transformarea substantransformarea substanţţelor elor nutritive nutritive înîn precursori necesari pentru sinteprecursori necesari pentru sintezza a macromoleculelor macromoleculelor

3.3. asamblareaasamblarea macromoleculelor macromoleculelor înîn componencomponenţi celulariţi celulari;;

4.4. biosinteza şi degradarea biosinteza şi degradarea biomoleculelor cu destinaţie specialăbiomoleculelor cu destinaţie specială (h, mediatori, cofactori);(h, mediatori, cofactori);

Fazele metabolismuluiFazele metabolismului

Evidenţiem 2 faze:Evidenţiem 2 faze:1. 1. CatabolismCatabolismulul – – faza de degradarefaza de degradare

a macromoleculelor în micromolecule.a macromoleculelor în micromolecule. este însoţit de eliberarea energiei (care este însoţit de eliberarea energiei (care

poate fi acumulată sub formă de poate fi acumulată sub formă de ATPATP ssau au NADPH+HNADPH+H++

2. 2. AnabolismAnabolismulul – – faza faza de de sinteză sinteză a a macromoleculelor din micromolecule, macromoleculelor din micromolecule,

necesită utilizarea necesită utilizarea ATPATP sau sau NADPH+HNADPH+H++

Etapele catabolismului:Etapele catabolismului:

I etapă - I etapă - decurge în TGI (fără elimdecurge în TGI (fără elimiinare nare de E). Macromolecule alimentare se de E). Macromolecule alimentare se scindează în monomerii săi.scindează în monomerii săi.

II etapă – II etapă – monomerii se transformă monomerii se transformă într-un precursor comun – Acetil-CoA într-un precursor comun – Acetil-CoA (are loc generare de energie).(are loc generare de energie).

III etapă – III etapă – amfibolicamfibolică - ă - ciclul Krebs ciclul Krebs si si fosforilareafosforilarea oxidativăoxidativă –(FO) –(FO) H2O+ CO2 H2O+ CO2

are loc generare de energieare loc generare de energie

Proteine Glucide LipideProteine Glucide Lipide

AA monozaharide

AG+glicerol

Piruvat

Acetil -CoA

c. Krebs

H2O

L.R

FO

CO2

gluco Ceto-

I

II II

III

ADP + Pi ATP

Deosebirile căilor Deosebirile căilor catabolice de anabolicecatabolice de anabolice

considerentul energetic;considerentul energetic; succesiunea reacţiilor este reglată succesiunea reacţiilor este reglată

separat;separat; diferă după localizarea în celulă.diferă după localizarea în celulă.

CCĂĂILE METABOLICEILE METABOLICE- - reprezintă reacţiile chimice in lant, creprezintă reacţiile chimice in lant, cuu o o

anumită funcanumită funcţiţie.e. SS ==>==>A A ==>==> B B ==>==> C C ==>==> P P

DEOSEBIM DEOSEBIM CĂICĂI METABOLICE: METABOLICE:A. A. a) centrale a) centrale (comune pentru degradarea şi(comune pentru degradarea şi

sinteza principalelor macromolecule)sinteza principalelor macromolecule)b) b) ssppecificeecifice (caracteristice doar pentru(caracteristice doar pentru

substansubstanţţe individuale (cofactor).e individuale (cofactor).B. B. a) a) linliniiareare (glicoliza) (glicoliza) b) b) ccicliceiclice (ciclul Krebs) (ciclul Krebs)C. C. a) anabolicea) anabolice b) b) catabolicecatabolice c)c) a amfibolicemfiboliceD. D. a) a) aaerobeerobe b)b) anaerobeanaerobe

Metode de studiu a căilor Metode de studiu a căilor metabolicemetabolice

Pe organismele intact – Pe organismele intact – aportaport – – eliminareeliminare – – se aplică atât pe organismele sănătoase cât se aplică atât pe organismele sănătoase cât şi pe organismele bolnave (infectate) şi şi pe organismele bolnave (infectate) şi stresate. Se efectuiază prin marcarea stresate. Se efectuiază prin marcarea metaboliţilor cu izotopi.metaboliţilor cu izotopi.

Studiul experimental prin perfuzarea Studiul experimental prin perfuzarea organelor intacte.organelor intacte.

Studiul secţiunilor tisulare.Studiul secţiunilor tisulare. La nivel celular.La nivel celular. La nivelul organitelor celulare.La nivelul organitelor celulare.

REGLAREA METABOLISMULUIREGLAREA METABOLISMULUI

Se Se realizează realizează la la diferite nivele:diferite nivele:

1.1. la la nivelul proprietăţilor specifice enzimelornivelul proprietăţilor specifice enzimelor (cantitatea (cantitatea de de E E şi şi S, S, prezenţa prezenţa CoCo, , pH, t);pH, t);

2.2. la nivelul E reglatoare alosterice; la nivelul E reglatoare alosterice; 3.3. MaMajjoritatea reacoritatea reacţţiilor sunt reglate de iilor sunt reglate de stareastarea enerenerggetică a etică a

celulei.celulei. Indicatorul ei este Indicatorul ei este sarcina energeticăsarcina energetică

- SE SE == [ATP]+1/2[ADP[ATP]+1/2[ADP]] [ATP]+[ADP]+[AMP] SE[ATP]+[ADP]+[AMP] SE== 00,,8-0,958-0,95

PFPF == [ATP]/[ADP]*[Pa] =[ATP]/[ADP]*[Pa] = 5 50000 Se = 0 ( AMP); Se=1 (ATP). Atkinson – căile metabolice, Se = 0 ( AMP); Se=1 (ATP). Atkinson – căile metabolice,

responsabile de sinteza ATP sunt inhibate de Se înaltă; dar responsabile de sinteza ATP sunt inhibate de Se înaltă; dar căile de utilizare ale ATP sunt stimulate. căile de utilizare ale ATP sunt stimulate.

Căile catabolice ca regulă sCăile catabolice ca regulă suunt inhibate de ATP, NADH2 şi nt inhibate de ATP, NADH2 şi activate de AMP, ADP, NAD+. Pentru căile anabolice acţiunea activate de AMP, ADP, NAD+. Pentru căile anabolice acţiunea acestor compuşi este inversă.acestor compuşi este inversă.

4. reglare prin modificarea covalentă a 4. reglare prin modificarea covalentă a enzimelorenzimelor (fosforilare-defosforilare), (fosforilare-defosforilare), modulată de hormoni (adrenalina, modulată de hormoni (adrenalina, glucagon ş.a)glucagon ş.a)

5. inducţia şi represia enzimatică5. inducţia şi represia enzimatică - - modificarea concentraţiei E la nivel de modificarea concentraţiei E la nivel de transcripţie a genelor corespunzătoare sub transcripţie a genelor corespunzătoare sub acţiunea hormonilor steroizi.acţiunea hormonilor steroizi.

6. 6. Reglarea dependentă de hormonii care Reglarea dependentă de hormonii care accelerează activitatea E accelerează activitatea E (adaptare (adaptare imediată)imediată) sau de viteza sintezei sau de viteza sintezei enzimelor enzimelor (adaptare de lungă durată)(adaptare de lungă durată)

Exemple: adrenalina şi steroiziiExemple: adrenalina şi steroizii77. Influienţa medicamentelor de . Influienţa medicamentelor de

diferită originediferită origine

Bioenergetica. Bioenergetica. BioenergeticaBioenergetica- ştiinţa ce - ştiinţa ce

studiază transformările şi studiază transformările şi utilizarea energieiutilizarea energiei. .

În lumea vie sistemul În lumea vie sistemul termodinamic poate fi termodinamic poate fi reprezentat de un organism reprezentat de un organism întreg; un organ; o celulă; o întreg; un organ; o celulă; o reacţie chimică.reacţie chimică.

Organismele vii Organismele vii pot pot fi considerate sisteme fi considerate sisteme termodinamice, pentru care sunt valabile termodinamice, pentru care sunt valabile

legile termodinamicei:legile termodinamicei:

II. . Principiul conservăriiPrincipiul conservării – e – energia nergia reacţiilor chimice nu dispare şi nu apare reacţiilor chimice nu dispare şi nu apare din nimic, dar se transformă dintr-o din nimic, dar se transformă dintr-o formă în altă.formă în altă.

Ex.: E chimică se transformă în E Ex.: E chimică se transformă în E termică, electrică, mecanică.termică, electrică, mecanică.

II Principiul evoluţieiII Principiul evoluţiei – t– toate procesele oate procesele asociate cu transfer de energie se asociate cu transfer de energie se desfăşoară de la sine numai într-o desfăşoară de la sine numai într-o direcţie şi numai pînă la o anumită limită direcţie şi numai pînă la o anumită limită - ce corespunde entropiei maximale.- ce corespunde entropiei maximale.

Sistemele biologiceSistemele biologice sunt sunt sisteme sisteme deschise (schimb de energie şi deschise (schimb de energie şi materie cu mediul înconjurător)materie cu mediul înconjurător)

Fiecare sistem are o energie internă Fiecare sistem are o energie internă (E), care este constituită din energie (E), care este constituită din energie liberă (G) şi energie dependentă de liberă (G) şi energie dependentă de variaţiile Tvariaţiile TS S (e(energie legată).nergie legată).

E= E= G + TG + TSS Forţa motrice a reacţiilor este tendinţa Forţa motrice a reacţiilor este tendinţa

sistemului atît de a-şi spori gradul de sistemului atît de a-şi spori gradul de dezordine, cît şi de a-şi reduce dezordine, cît şi de a-şi reduce conţinutul de energie liberă ordonată.conţinutul de energie liberă ordonată.

Noţiune de energie liberă Noţiune de energie liberă standard.standard.

Energie liberăEnergie liberă reprezintă acea parte din energia reprezintă acea parte din energia (totală) internă a sistemului, capabilă să (totală) internă a sistemului, capabilă să efectuieze un lucru asupra mediului în condiţii efectuieze un lucru asupra mediului în condiţii constante de T şi presiune -constante de T şi presiune -

G G kcal/mol kcal/mol Dacă Dacă E= E= G + TG + TS S G = G = E - TE - TS.S. TTS - energia legată - nu poate fi utilizată pentru S - energia legată - nu poate fi utilizată pentru

efectuarea lucrului (T- t absolută; efectuarea lucrului (T- t absolută; S – variaţia S – variaţia entropiei (gradul de dezordine al sistemului).entropiei (gradul de dezordine al sistemului).

Creşterea entropiei împedică revenirea la Creşterea entropiei împedică revenirea la starea iniţială, de aceea reacţiile însoţite de starea iniţială, de aceea reacţiile însoţite de creşterea entropiei - sunt creşterea entropiei - sunt ireversibileireversibile..

Energia liberă standardEnergia liberă standard este partea de energie este partea de energie totală a sistemului, convertită în lucru în condiţii totală a sistemului, convertită în lucru în condiţii standard (standard (GG00) ) T=298K, C% iniţiala – 1,0 mol, T=298K, C% iniţiala – 1,0 mol, pH = 7, presiunea – 760 torii (1 atm).pH = 7, presiunea – 760 torii (1 atm).

Referitor la o singură reacţie chimică - Referitor la o singură reacţie chimică - variaţia energiei libere standard este variaţia energiei libere standard este diferenţa dintre suma energiilor libere ale diferenţa dintre suma energiilor libere ale produşilor şi suma energiilor libere ale produşilor şi suma energiilor libere ale reactanţilor.reactanţilor.

G pozitivă G pozitivă 0 0 când produşii conţin când produşii conţin mai multă energie decât reactanţii mai multă energie decât reactanţii (substanţele iniţiale) (substanţele iniţiale) endergoniceendergonice (nu (nu pot efectua un lucru spontan, necesită pot efectua un lucru spontan, necesită energie din exterior). Aenergie din exterior). AB B GB GB GAGA

G negativăG negativă 0 0 produşii conţin mai produşii conţin mai puţină energie decât substanţele iniţiale puţină energie decât substanţele iniţiale exergoniceexergonice (fără folosirea energiei) – (fără folosirea energiei) – stînga la dreapta stînga la dreapta pot efectua un lucru. pot efectua un lucru.

G = 0 – G = 0 – nu evaluează nici într-un sens.nu evaluează nici într-un sens. Reacţiile catabolice Reacţiile catabolice exergonice exergonice Anabolice Anabolice endergonice endergonice Legătura (conexiunea) între ele este ATP.Legătura (conexiunea) între ele este ATP.

Ciclul ATPCiclul ATP AATP-TP- transportor transportor

universal al energieiuniversal al energiei În forma sa activă este un În forma sa activă este un

complex cu ionii de Mg complex cu ionii de Mg sau Mnsau Mn

ATP – 2 legături ATP – 2 legături macroergice(valoare macroergice(valoare negativă ridicată a negativă ridicată a ΔΔG0),G0),

Serveşte ca Serveşte ca sursă de sursă de energieenergie în: în:

1.1. Lucrul mecanicLucrul mecanic: : mişcare, contracţiemişcare, contracţie

2.2. BiosintezaBiosinteza moleculelor moleculelor biologicebiologice

3.3. TransportTransport: transportul : transportul prin membranăprin membrană

4.4. În transmiterea În transmiterea informaţiei geneticeinformaţiei genetice

Ciclul ATPCiclul ATP

În condiţii standard hidroliza ATP are În condiţii standard hidroliza ATP are loc pe 2 căi:loc pe 2 căi:

ATPATP

ADPH3PO4 AM

PPP

2H3PO47,3 kcal/mol

14,6 kcal/mol

Sinteza ATP din ADP şi Pi – este Sinteza ATP din ADP şi Pi – este posibilă pe 2 căi:posibilă pe 2 căi:

1. 1. FOFO 2. 2. fosforilare la nivel de substratfosforilare la nivel de substrat – –

reacţiile în care energia necesară reacţiile în care energia necesară pentru sinteza legăturii macroergice pentru sinteza legăturii macroergice fosfat e furnizată de un substarat fosfat e furnizată de un substarat supermacroergic.supermacroergic.

Particularităţile structurale ale Particularităţile structurale ale ATP ca donor de energieATP ca donor de energie

la pH=7 are 4 sarcini la pH=7 are 4 sarcini negative, care se negative, care se resping mai puternic resping mai puternic comparativ cu cele 3 comparativ cu cele 3 din ADPdin ADP

Leg macroergice sunt Leg macroergice sunt de tip anhidridă de tip anhidridă (unesc 2 resturi acide)(unesc 2 resturi acide)

Prezenţa ionilor de Mg Prezenţa ionilor de Mg (afinitatea ADP este (afinitatea ADP este de 6 ori mai mare – de 6 ori mai mare – hidroliza este spre hidroliza este spre formarea ADP+Pi)formarea ADP+Pi)

Legătura macroergică. Substanţe Legătura macroergică. Substanţe macroergicemacroergice

Transportul principal al energiei de la Transportul principal al energiei de la procesele catabolice spre cele procesele catabolice spre cele anabolice şi forma majoră de stocare anabolice şi forma majoră de stocare a ei în organism sunt legăturile a ei în organism sunt legăturile macroergice fosfat şi tioesterice din macroergice fosfat şi tioesterice din diverse substanţediverse substanţe

Legătura macroergică – care la Legătura macroergică – care la hidroliza ei se eliberează mai mult de hidroliza ei se eliberează mai mult de 5,2kcal/mol (21 kJ/mol) 5,2kcal/mol (21 kJ/mol)

Legătura macroergică. Substanţe Legătura macroergică. Substanţe macroergicemacroergice

Compuşii supramacroergiciCompuşii supramacroergici G0 (kJ/mol) G0 (kJ/mol) kcal/molkcal/mol

1.1. fosfoenolpiruvat -61,9 -14,8fosfoenolpiruvat -61,9 -14,82.2. 1,3 – difosfoglicerat -49,3 -11,81,3 – difosfoglicerat -49,3 -11,83.3. creatinfosfat -43,1 -10,3 creatinfosfat -43,1 -10,3 Compuşii macroergiciCompuşii macroergici - -G0 (kJ/mol)G0 (kJ/mol)1.1. ATP ATP ADP +H3PO4 -30,4 -7,3 (7,6) ADP +H3PO4 -30,4 -7,3 (7,6)2.2. ADP ADP AMP + H3PO4 -28,4 AMP + H3PO4 -28,43.3. H4P2O7 H4P2O7 2Pi+H+ -28,4 - 6,9 (-7,3- 2Pi+H+ -28,4 - 6,9 (-7,3-

8)8)4.4. acil~CoA -31,4 -7,5acil~CoA -31,4 -7,5 Compuşii submacroergiciCompuşii submacroergici Glucozo-1 P -5,0Glucozo-1 P -5,0Fructozo – 6 P - 3,8Fructozo – 6 P - 3,8Glucozo- 6- P - 3,3 Glucozo- 6- P - 3,3

Decarboxilarea oxidativă a Decarboxilarea oxidativă a piruvatuluipiruvatului

DOP la eucariote e localizat în mitocondrii; la procariote – citozol.DOP la eucariote e localizat în mitocondrii; la procariote – citozol. Are loc sub acţiunea complexului multienzimatic – PDH, alcătuit Are loc sub acţiunea complexului multienzimatic – PDH, alcătuit

din:din:1. E1 – PDH Co1-TPP 1. E1 – PDH Co1-TPP 2. E2 – dehidrolipoiltransacetilază2. E2 – dehidrolipoiltransacetilază S S Co 2- ALCo 2- AL SS3. E3 – dehidrolipoilDH HSCoA – a.pantotenic3. E3 – dehidrolipoilDH HSCoA – a.pantotenicCo3 – FAD NAD+Co3 – FAD NAD+ K – kinaza specificăK – kinaza specifică F – fosfotaza specifică, dependentă de Ca2+ şi Mg2+F – fosfotaza specifică, dependentă de Ca2+ şi Mg2+ X – proteina ligand (în E3)X – proteina ligand (în E3) CaracteristicaCaracteristica: la E.Coli : la E.Coli compus din 48 de lanţuri polipeptidice. compus din 48 de lanţuri polipeptidice.

Nucleul îl ocupă E2; iar E1 şi E3 se leagă în exterior de nucleu. Nucleul îl ocupă E2; iar E1 şi E3 se leagă în exterior de nucleu. Lanţurile sunt legate prin forţe necovalente.Lanţurile sunt legate prin forţe necovalente.

1.1. Atacul nucleofil - hidroxietiltiaminoPP, Atacul nucleofil - hidroxietiltiaminoPP, 2. gruparea hidroxiettilică se oxidează cu gr disulfidică- 2. gruparea hidroxiettilică se oxidează cu gr disulfidică-

trece în sulfhidrilică se formează acetillipoamidătrece în sulfhidrilică se formează acetillipoamidă

CH3CH3-CO-COOH +E1-TPP-CO-COOH +E1-TPP E1- TPP-CH-CH3

OH

E1-TPP-CH-CH3 + E2 AL

OH

S

SE1-TPP + E2-AL

SH

S-C-CH3

+ CO2

O

pyruvate pyruvate dehydrogenase dehydrogenase

complexcomplex

E2-ALSH

C-CH3

OO

O

+ HS-CoA E2-ALSH

SH+ CH3COSCoA

E2-ALSH

SH

+ E3-FAD E2-ALS

S

+ E3-FADH2

EE33-FADH-FADH2 2 +NAD+NAD E3-FAD+ NADH+H

Reacţia sumară:

CH3-CO-COOH CH3-CO - S CoA + CO2 +NADH+H

Complexul PDH:

E1-TPP, E2-ALSS

E3-FAD HS-CoA, NAD

Ciclul KrebsLR =3 ATP

+

H 3 C C C O

O O

C S

O

H 3 C Co A

HSCo A

N A D + N A D H

+ C O 2

P y r u v a t e D e h y d r o g e n a s e

p y r u v a t e a c e t y l - C o A

Reglarea complexului PDHReglarea complexului PDH Inhibat prin retroinhibiţieInhibat prin retroinhibiţie:: AcetilCoA–E2; AcetilCoA–E2;

NADH – E3NADH – E3

Efectul e reversibil la acţiunea NAD şi HSCoAEfectul e reversibil la acţiunea NAD şi HSCoA Inhibiţia alostericăInhibiţia alosterică este amplificată de AG este amplificată de AG

macromolecularimacromoleculari Reglare nucleotidicăReglare nucleotidică, prin sarcina energetică: , prin sarcina energetică:

inhibat de GTP şi activat de AMPinhibat de GTP şi activat de AMP Reglare covalentăReglare covalentă:: complexul PDH este inhibat complexul PDH este inhibat

prin fosforilare (kinaza PDH), activat prin prin fosforilare (kinaza PDH), activat prin defosforilare (fosfataza PDH).defosforilare (fosfataza PDH).

Fosforilarea se amplifică la raportul înalt ATP/ADP; Fosforilarea se amplifică la raportul înalt ATP/ADP; acetil CoA/HSCoA; NADH/NAD; defosforilarea – la acetil CoA/HSCoA; NADH/NAD; defosforilarea – la concentraţii mari de piruvat şi Caconcentraţii mari de piruvat şi Ca

Ciclul Krebs RolulCiclul Krebs Rolul Constă dintr-o secvenţă de reacţii ce se Constă dintr-o secvenţă de reacţii ce se

desfăţoară în ciclu (realizează degradarea desfăţoară în ciclu (realizează degradarea lui Acetil Co A pînă la 2 mol de CO2 şi lui Acetil Co A pînă la 2 mol de CO2 şi produce energie stocată în GTP, NADH+H, produce energie stocată în GTP, NADH+H, FADHFADH22

Are loc în matricea mitocondrialăAre loc în matricea mitocondrială Caracter aerobCaracter aerob Rolul:Rolul:1.1. Donor de protoni şi electroni pentru LRDonor de protoni şi electroni pentru LR2.2. IntegrativăIntegrativă3.3. AmfibolicăAmfibolică4.4. energeticăenergetică

1. 1. Condensarea lui Acetil Condensarea lui Acetil CoA cu OACoA cu OA

2. 2. IIzomerizaea citratului în zomerizaea citratului în izocitratizocitrat

3. DH şi decarboxilarea 3. DH şi decarboxilarea izocitratuluiizocitratului

IDH NAD dependentă- localizată în MCIDH NAD dependentă- localizată în MCIDH NADP dependentă- atît în MC cât şi în IDH NADP dependentă- atît în MC cât şi în

citozolcitozol

4. Decarboxilarea oxidativă a 4. Decarboxilarea oxidativă a alfa cetoglutaratuluialfa cetoglutaratului

5. Fosforilare la nivel de 5. Fosforilare la nivel de substratsubstrat

6. DH succinatului6. DH succinatului

7. Hidratarea fumaratului7. Hidratarea fumaratului

8. DH malatului8. DH malatului

Ciclul acizilor Ciclul acizilor tricarboxilici (Krebs)tricarboxilici (Krebs)

Acetyl CoA

ICit

AC

Mal

FR

-KG

ICDHNAD+

NADH

SCoA

KGDH NAD+

NADH

SucSCoAS

GDPGTP

CitOAACS

Fum

SDH

FAD+

FADH2

MDHNAD+

NADH

3NADH+H+ => LR

FADH2 => LR

1 1 CondensareaCondensarea AcetilAcetil CoA cu OA CoA cu OA E-Citrat sintetazE-Citrat sintetazaa cu formare de cu formare de Citrat.Citrat.

CHCH33-C-C==OO I I SCoA SCoA COOHCOOH

IICH2CH2IICC==OO I I COOHCOOH

COOHCOOH I I CH2CH2 IIOH-C-COOHOH-C-COOH II CH2 CH2 I I COOHCOOH

COOHCOOH I I CH2CH2 II H-C-COOHH-C-COOH II CH- OHCH- OH I I COOHCOOH

COOHCOOH I I CH2CH2 II CH2CH2 II CH=OCH=O I I COOHCOOH

COOHCOOH II CH2CH2 IIHC-HC-OHOH I I COOHCOOH

COOHCOOHIICH2CH2IICH2CH2IICC==OOIISCoASCoA

COOHCOOHIICH2CH2IICH2CH2IICOOHCOOH

2.2. Trecerea Citratului la Trecerea Citratului la Izocitrat Izocitrat

E Aconitază- ce contine Fe şi E Aconitază- ce contine Fe şi glutation redus.glutation redus.

Enzima există sub 2 forme Enzima există sub 2 forme izoenzimatice: a. în MCizoenzimatice: a. în MC

b. Citoplasmăb. Citoplasmă

3. Oxidarea Izocitratului la Alfa-3. Oxidarea Izocitratului la Alfa-cetoglutarat . E-IzocitratDH, care cetoglutarat . E-IzocitratDH, care are ca coenzimă NAD, necesită are ca coenzimă NAD, necesită Mg2+, constă din 8 subunităti Mg2+, constă din 8 subunităti (380000D)- este activată de: (380000D)- este activată de: ADP- inhibată de: NADH+H+ATPADP- inhibată de: NADH+H+ATP

4. 4. Oxidarea alfa cetoglutaratului Oxidarea alfa cetoglutaratului la succinil CoA sub actiunea la succinil CoA sub actiunea complexului polienzimatic Alfa complexului polienzimatic Alfa cetoglutaratDH asemănător cetoglutaratDH asemănător cu complexul Piruvat DH cu complexul Piruvat DH compus din 5 coenzime şi 3 compus din 5 coenzime şi 3 enzime. enzime. Procesul Procesul se se desfăşoară desfăşoară în în cinci etape.cinci etape.

Diacilarea SuccinilCoA Diacilarea SuccinilCoA cu cu formare formare de de Succinat şi Succinat şi GTP, GTP, ca ca rezultat rezultat al al fosforilării fosforilării la la nivel nivel de de substratsubstrat

6.Dehidrogenarea 6.Dehidrogenarea Succinatului Succinatului la la Fumarat Fumarat EE- SDH - SDH FAD FAD dependentădependentă--

8. Oxidarea Malatului la OA E- MDH8. Oxidarea Malatului la OA E- MDH

7. Hidratarea Fumaratului la Malat7. Hidratarea Fumaratului la Malat

COOHCOOHIICHCHIIIICHCHIICOOHCOOH

Reacţia sumară. Bilanţul Reacţia sumară. Bilanţul energeticenergetic

CH3COSCoA +3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2OCH3COSCoA +3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O

2CO2 +3NADH+H +FADH2+GTP+2H+HSCoA

+ +

Reglarea ciclului KrebsReglarea ciclului Krebs

Citrat sintaza:Citrat sintaza:Inhibată - succinil CoA; AG; NADH; citratInhibată - succinil CoA; AG; NADH; citratActivată: S- OA, Acetil CoAActivată: S- OA, Acetil CoA IzocitratDH:IzocitratDH:Activată: ADP, Mg, MnActivată: ADP, Mg, MnInhibată: NADHInhibată: NADH22 şi NADPH şi NADPH2, 2, ATPATP Alfa cetoglutaratDHAlfa cetoglutaratDHInhibată: succinil CoA; NADH2; Se mareInhibată: succinil CoA; NADH2; Se mare

Reacţiile anapleroticeReacţiile anaplerotice

Reacţiile ce furnizează produşii Reacţiile ce furnizează produşii intermediari ai ciclului Krebsintermediari ai ciclului Krebs

1.1. Formarea de OAFormarea de OAPiruvat +CO2+ATPPiruvat +CO2+ATP▬►OA+ADP+Pi▬►OA+ADP+PiE- piruvatcarboxilaza (biotin dependentă)E- piruvatcarboxilaza (biotin dependentă)Asp+Asp+ααcetoglutarat ▬►OA+Glucetoglutarat ▬►OA+GluÎn miocard şi muşchi:În miocard şi muşchi:Fosfoenolpiruvat +CO2+GDP ▬►OA +GTPFosfoenolpiruvat +CO2+GDP ▬►OA +GTPE- fosfoenolpiruvatcarboxikinazaE- fosfoenolpiruvatcarboxikinaza

Reacţiile anapleroticeReacţiile anaplerotice

2. 2. Formarea alfa cetoglutaratuluiFormarea alfa cetoglutaratului::

Glu+Piruvat Glu+Piruvat ▬►Ala + ▬►Ala + ααcetoglutarat + cetoglutarat + AlaAla

3. 3. Formarea lui succinil CoAFormarea lui succinil CoA – din – din propionil CoA (1. din oxidarea AG cu propionil CoA (1. din oxidarea AG cu număr impar de atomi de C; 2. din număr impar de atomi de C; 2. din catabolismul Val, Ile, Met)catabolismul Val, Ile, Met)

4. 4. Formarea fumaratuluiFormarea fumaratului (din (din catabolismul Fen şi Tyr)catabolismul Fen şi Tyr)