Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

160
Curs 7 10.04.2012 1.Reglarea glicolizei 2.Bilanţul energetic al glicolizei 3.Boli associate glicolizei 4.Soarta metabolică a piruvatului Decarboxilarea oxidativă a piruvatului 6.Ciclul Krebs

Transcript of Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Page 1: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Curs 7 10.04.2012

1.Reglarea glicolizei

2.Bilanţul energetic al glicolizei

3.Boli associate glicolizei

4.Soarta metabolică a piruvatului

Decarboxilarea oxidativă a piruvatului

6.Ciclul Krebs

Page 2: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Glucozã

Glucozo-6-fosfat

Fructozo-6-fosfat

Fructozo-1,6-bisfosfat

Gliceraldehid-3-fosfat Dihidroxiaceton-fosfat

Etapa hexozelor

ATP

ADP1

2

3

4

ATP

ADP

1,3-Bisfosfoglicerat

NAD+

NADH + H+

H3PO4

3-Fosfoglicerat

5

6ADP

ATPFosforilare la nivel de substrat

2-Fosfoglicerat

7

8H2O

FosfoenolpiruvatADP

ATP9 Fosforilare la nivel de substrat

Piruvat

Etapa triozelor

Page 3: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

CH2

C

C

C

C

CH2 OPO3H2

O

OH H

H OH

H OH

OPO3H2

Fructozo-1,6-bisfosfat

CH

C

CH2 OPO3H2

O

H OH

CH2

C O

OPO3H2

CH2 OH

Aldolaza

Gliceraldehidã-3-fosfat Dihidroxiaceton-fosfat

Triozofosfat izomeraza

+

Page 4: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Oxidarea gliceraldehid-3-fosfatului la 3-fosfoglicerat

• gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaza

NAD+ -dependentă, tetramer, cu patru grupări –SH

• Procesul de oxidare presupune etapele:

-formarea unui semitioacetal (analog semiacetalilor)

-oxidarea semitioacetalului pe seama NAD+ legat

-formarea unui tioester care înmagazinează energia eliberată în timpul

oxidării:

Page 5: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Enzimã

SHN

CO-NH2

OHC

HC

H2C

OH

OPO3H2

+

N

CO-NH2

S CH

OH

CH CH2

OPO3H2OH N

CO-NH2

H H

C

O

CH CH2

OPO3H2OH

Enzimã

S~

Enzimã

Page 6: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Fosforoliza tioesterului :

Enzimã

SHN

CO-NH2

H H

O

C

HC

H2C

OH

OPO3H2

+N

CO-NH2

H H

C

O

CH CH2

OPO3H2OH

S~ + H3PO4

Enzimã

OPO3H2~

Page 7: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Oxidarea NADH legat de enzimă de către NAD+ liber:

Enzimã

SHN

CO-NH2

H H

NAD+ NADH + H+N

CO-NH2

Enzimã

SH

Page 8: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Transformarea 1,3-bisfosfogliceratului în 3-fosfoglicerat cu producere de ATP.

C

HC

H2C

OH

OPO3H2

O

COOH

HC

H2C

OH

OPO3H2

Mg2+

ADP ATP

1,3-Bisfosfoglicerat Acid 3-fosfogliceric

Fosfogliceratkinazã

OPO3H2~

HNADHATPratfosfoglice3NADADPaPP3hidgliceralde

Page 9: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Transformarea 3-fosfogliceratului în 2-fosfoglicerat

COOH

HC

H2C

OPO3H2

OH

COOH

HC

H2C

OH

OPO3H2

Acid 3-fosfogliceric

Fosfoglicerat mutaza

Mg2+

Acid 2-fosfogliceric

Page 10: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Transformarea 2-fosfogliceratului în

piruvat

COOH

C

CH2

O

COOH

HC

H2C

OPO3H2

OH

Enolazã

- H2O~ PO3H2

Acid 2-fosfogliceric Acid 2-fosfoenolpiruvic

COOH

C

CH2

O

COOH

C

CH3

O~ PO3H2

Acid piruvicAcid 2-fosfoenolpiruvic

Piruvat kinaza

ADP ATP

Page 11: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Glicoliza în eritrocite Glucozã

1,3-Bisfosfoglicerat

3-Fosfoglicerat

2-Fosfoglicerat

ATP

ADP

Lactat

2,3-Bisfosfoglicerat

2,3-Bisfosfoglicerat mutazã

H3PO4

2,3-Bisfosfoglicerat fosfatazã

Page 12: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• 2,3-bisfosfogliceratul (BPG) este modulator al legării O2 la Hb

• In eritrocit, ~ 25% din glucoza angajată în glicoliză trece prin “şuntul” 2,3-BPG

• se reduce ATP produs în glicoliză (este ocolită prima fosforilare la substrat din glicoliză)

• In deficitul genetic al hexokinazei eritrocitare afinitatea Hb pentru O2 este crescută iar oferta de oxigen către ţesuturi scăzută.

Page 13: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Reglarea glicolizei

-la nivelul celor trei reacţii ireversibile

catalizate de kinaze

Page 14: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Reglarea:

–cantităţii de enzimă, prin inducţie sau represie;

–eficienţei enzimei, prin:

*control hormonal (reglare covalentă; fosfo-defosfo)

*control metabolic (reglare allosterică)

Page 15: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Glucozã

ATP

ADP

Glucozo-6-P

GkucokinazaKM=10 mM

InsulinãHexokinazaKM=0,1 mM

Fructozo-6-P

ATP

ADPFosfofructokinaza 1 ATP

Citrat

AMPFructozo-2,6-P2

Fructozo-1,6-P2

FosfoenolpiruvatADP

ATP

Piruvat

Piruvat kinaza(activã defosfo)

InsulinaFructozo-1,6-P2

Alaninã, ATPAcil-CoAAcetil-CoA

Glucagon

Insulinã

Glucagon

Glucagon

Page 16: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Hexokinazele enzime din ţesuturile extrahepatice

fosforilează glucoza la concentraţii ~5mM

au afinitate mare pentru glucoză, deci KM mic.sunt inhibate de G-6-P, produsul acţiunii lor

• Glucokinaza– prezentă în ficat şi pancreas – are afinitate mică pentru glucoză (KM mare). – are activitate mare postprandial – este indusă de concentraţia mare a insulinei– nu este inhibată de glucozo-6-fosfat, produsul

acţiunii ei.

Page 17: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• 6-Fosfofructo-1-kinaza (FFK-1) catalizează reacţia limitantă de viteză a glicolizei

• Activatori: fructozo-2,6-bisfosfatul, la nivelul ficatului

AMP, la nivel muscular

• Inhibitori:

citratului citosolic şi a ATP-ului pH-ului (creşterea concentraţiei H+).

Page 18: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Fructozo-2,6-P2

Glucozo-6-P

Fructozo-6-P

Fructozo-1,6-P2

FFK-1ATP

ADP

FFK-2

ATPADP

Page 19: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• În ficat, – FFK-1 catalizează reacţia limitantă de viteză a glicolizei

– fructozo-2,6-bisfosfatul = efector alosteric pozitiv, activator al FFK-1

• FFK-2:

enzimă bidomenială, interconvertibilă;

are două domenii:

–un domeniu kinazic

activ defosfo, în perioade anabolice (nutriţie), la raport insulină/glucagon mare:

Fructozo-6-fosfat + ATP Fructozo-2,6-bisfosfat + ADP

–un domeniu fosfatazic

activ fosfo, în perioade catabolice (foame), la raport glucagon/insulină mare,:

Fructozo-2,6-bisfosfat + H2O Fructozo-6-fosfat + H3PO4

Page 20: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Foame

Nutritie

Fructozo-2,6-P2

Glucozo-6-P

Fructozo-6-P

Fructozo-1,6-P2

FFK-1

ATP

ADP

FFK-2

FFK-2

P

Proteinkinaza A

AMPc

3ATP

ADP

1

2

5

Insulinã

Fosfatazã

H3PO4

4

ATPADP

H3PO4

Page 21: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Postprandial, în ficat, – fructozo-2,6-bisfosfatul

• activează FFK-1 • stimulează glicoliza în scopul producerii de AG pentru

sinteza TAG.

• În foame, – concentraţia fructozo-2,6-bisfosfatului scade – activitatea FFK-1 scade

Page 22: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Fosforilarea FFK-2 comută enzima de la kinază la fosfatază; – astfel nu se mai formează fructozo-2,6-bisfosfat,

iar cel preexistent dispare prin hidroliză

Activitatea enzimei glicolitice FFK-1 scade dramatic prin lipsa fructozo-2,6-bisfosfatului, activatorul ei allosteric specific

Page 23: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Piruvat kinaza din toate ţesuturile este:– activată alosteric de fructozo-1,6-bisfosfat (“feed-forward

stimulare”) – inhibită de ATP, acil-CoA, acetil-CoA, alanina

• piruvat kinaza (2 izoenzime):

-L proprie ficatului:

enzimă alosterică, interconvertibilă,

activă defosfo, promovată de insulină şi

inactivă fosfo, promovată de glucagon şi catecolamine

-M proprie muşchiului.

Page 24: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Bilanţul energetic al glicolizei

• Beneficiul net: 4-2 = 2 ATP/mol glucoză degradată la lactat.

• Deoarece în glicoliza anaerobă

• rezultă:

Glucozã

2 Trioze-P

2 ATP

2 ADP

2 NAD+

2 NADH + H+

4 ADP

4 ATP

2 Piruvat 2 Lactat

Kcal/mol 47`0G

%3147

1003,72energeticBeneficiul

Page 25: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Boli associate glicolizei

• Acidoza lactică: -producţia excesivă de acid lactic prin glicoliza anaerobă -utilizarea redusă a acestuia (boli respiratorii, cardiovasculare, etc.).

• Anemii hemolitice, cauzate de defecte enzimatice ale:–piruvat kinazei eritrocitare (se produce liză celulară datorită scăderii concentraţiei ATP şi a creşterii permeabilităţii membranei eritrocitului); –hexokinazei eritrocitare (scade concentraţia intermediarilor glicolitici şi a 2,3-bisfosfogliceratului)

Page 26: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Soarta metabolică a piruvatului

Glucozã

Piruvat LactatLactat

dehidrogenaza

NADH + H+

NAD+

Transaminare

Piridoxal fosfatAlaninã

ATPCO2 Piruvat

dehidrogenazaBiotinã

CO2

ADP + P

Piruvatcarboxilaza

Acetil -CoAOxaloacetat

NAD+

NADH + H+

KrebsCiclul

CO2+H2O

CH2

C

COOH

O

COOH

Page 27: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Decarboxilarea oxidativă a piruvatului

• are loc în matrixul mitocondrial (în mitosol)

Page 28: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Spatiu intermembranar

Membrana externã

Membranainternã

Criste

Matrix

Proteine componente ale sistemului transportorilor de electroni

Page 29: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Spatiuintermembranar

Membrana internã Matrix

Translocareaacizilor monocarboxilici HO-

Piruvat-

Translocareaacizilor dicarboxilici

HPO42-

Malat2-

Translocareaacizilor tricarboxilici

Malat2-

Citrat3- + H+

Translocarea fosfatului H2PO4-

H+ Mersalil

Translocareanucleotidelor cu adeninã ADP3-

ATP4- Atractilozid

Translocareaaspartat - glutamat

Translocareamalat - - cetoglutarat

GlutamatAspartat

Malat -cetoglutarat

Page 30: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Reacţia globală a decarboxilării oxidative a piruvatului este:

, LipoatH3C C COO

-

O Piruvatdehidrogenaza

TPP+

Piruvat Acetil-CoA

FAD

NAD+ NADH + H+

+ CoA-SH CH3C

O

S-CoA + CO2

Page 31: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

☺utilizează

“complexul multienzimatic al piruvat-dehidrogenazei”

cu activităţile catalitice:

a.Piruvatdehidrogenaza, decarboxilantă

b.Dihidrolipoil-transacetilaza

c.Dihidrolipoil-dehidrogenaza

d.Protein-kinaza (reglatoare);

e.Fosfatază specifică, dependentă de Ca2+ şi Mg2+,

Page 32: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

SS

(CH2)4 CO NH Enzimã

Lipoat - Enzima

SHSH

(CH2)4 CO NH Enzimã

Dihidrolipoat - Enzima

SN

+

R2

R1

H3C

H

H3C C COO-

O

SN

+

R2

R1

H3C

CH3C OH

H

Piruvatdehidrogenazadecarboxilantã

CO2

Dihidrolipoiltransacetilaza

SHS

(CH2)4 CO NH Enzimã

CH3C

O

TPP+

Piruvat

Hidroxietil-TPP

Acetil-dihidrolipoat-EnzimaCoA-SH

CH3C

O

S-CoAAcetil-CoA

Dihidrolipoildehidrogenaza

FADFADH2

NAD+ NADH + H+

Page 33: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Vitamina B1 (tiamina)

N

N N+

S

CH3

CH2

H3C

NH2

CH2 OR

R = H Tiamina = Aneurina = Vitamina B1

O

OH

O

P OH

OH

O

P

OH

OH

O

PR = Tiaminmonofosfat (TMP)

R = Tiamindifosfat (TDP) =

Tiaminpirofosfat (TPP)

Page 34: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Acid pantotenic

OCH2CCHCNH

CH3

CH3OH

O

CH2CH2CO

O NO

H2C

OOH

O P O-

O

O P O-

N

NN

NH2

NH

SH

CH2

CH2

O-

O-

O

P

Tio

etan

olam

ina

AD

P

Page 35: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Reglarea activităţii piruvat dehidrogenazei:

-prin efectori alosterici şi

-prin modificare covalentă (fosfo-defosfo)

Page 36: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

(Piruvat, CoA-SH, NAD+, Ca2+ )(ATP, NADH, Acetil-CoA)

(ADP, NAD+, CoA-SH, Ca2+ )Insulinã (în adipos nu în ficat)

Piruvat dehidrogenazã Piruvat dehidrogenazã

ATP ADP

Kinazã

"defosfo" "fosfo"(complex activ) (complex inactiv)

H3PO4 H2O

Fosfatazã

Piruvat

Acetil~CoA

Page 37: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Activitatea complexului piruvat dehidrogenază

este crescută

în faza anabolică

Page 38: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• ATP, acetil-CoA şi NADH rezultate prin

-oxidarea acizilor graşiîn condiţiile unui aport glucidic scăzut

inactivează complexul piruvat dehidrogenazei – Piruvatul provenit din acidul lactic şi din alanină

este orientat spre gluconeogeneză

Page 39: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Soarta metabolică a piruvatului

Glucozã

Piruvat LactatLactat

dehidrogenaza

NADH + H+

NAD+

Transaminare

Piridoxal fosfatAlaninã

ATPCO2 Piruvat

dehidrogenazaBiotinã

CO2

ADP + P

Piruvatcarboxilaza

Acetil -CoAOxaloacetat

NAD+

NADH + H+

KrebsCiclul

CO2+H2O

CH2

C

COOH

O

COOH

Page 40: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Ciclul Krebs

• Ciclul Krebs (ciclul acizilor tricarboxilici),

☺proces mitosolic

Page 41: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

-cale de:

☼ degradare oxidativă a acetil~CoA şi

reducere NAD+ şi FAD

☻calea finală comună pentru oxidarea aerobă glucide

lipide şi

proteine

Page 42: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• are rol în

gluconeogeneză

lipogeneză şi

interconversia unor aminoacizi

Page 43: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Acetil~CoA(C2 )

CoA-SH

CitratOxaloacetat(C4 ) (C6 )

CO2 CO2

Page 44: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

COO-

CH2

C COO-

O

CH3 CO SCoAAcetil-CoA

CoA-SHCitrat sintaza

COO-

CH2

C COO-

CH2 COO-

OHH2O

Citrat

COO-

CH

C COO-

CH2 COO-

COO-

CH

HC COO-

CH2 COO-

OH

H2OFe2+

Aconitazã

H2O

Aconitazã

Cis-aconitat

Izocitrat

Fe2+

COO-

C

CH2

CH2 COO-

O

Izocitrat dehidrogenaza

NAD+

NADH+H+

CO2

Cetoglutarat

NADH+H+

NAD+

a-Cetoglutaratdehidrogenaza

CoA-SH

CO2

C

CH2

CH2 COO-

O ~S-CoASuccinil-CoA

Succinattiokinaza

ATP

ADP+Pa

Mg2+

CoA-SH

CH2

CH2 COO-

COO-

Succinat

C

C COO-

H

H

O-OC

Fumarat

Succinat dehidrogenazaFADH2

FAD

COO-

CH2

CH COO-

OH

L-Malat

H2O

Fumaraza

Oxaloacetat

NAD+ NADH+H+

Malatdehidrogenaza

Page 45: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

FPS (FAD)

Fe-S

Complex II(Succinat - CoQ reductazã)

Succinat

NADH + H+

FPN (FMN)

Fe - S

Complex I(NADH - CoQ reductazã)

CoQcit.bK, bT, c1

Fe - S

Complex IIICoQH2 - cit. c reductazã

cit. c cit. a-a3Cu

Complex IVCitocrom c oxidazã

O2

Page 46: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Ecuaţia globală a ciclului Krebs şi

beneficiul energetic al ciclului

Page 47: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Ciclul Krebs: cale finală de degradare,

– glucide,

– lipide,

– proteine.

Page 48: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Acetil-CoA

H2O Citrat

H2O

H2O

Cis-aconitat

Izocitrat

CO2

Cetoglutarat

CO2

Succinil-CoASuccinat

Fumarat

L-Malat

H2O

Oxaloacetat

Hidrati de carbon Proteine Lipide

(C2 )

(C4 )(C6 )

(C6 )

(C6 )

(C5 )

(C4 )

(C4 )

(C4 )NAD+

FP

CoQ

Cit. b, c1

Cit. c

Cit. aa3

H2O

2H

2H

2H

2H

P~~ P

H2O

~ P

~ P

1/2 O2

Piruvat

Page 49: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

GTP2FADH)HNADH(3SHCoA2CO2

HOH2aPGDPFADNAD3SCoA~CO3CH

Page 50: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Beneficiul total este de:

11 ATP + 1 GTP = 12 moli NTP (nucleozid trifosfat),

pentru fiecare moleculă de acetil-CoA degradată

Page 51: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Aminoacizii glucoformatori:Glu, Asp, Arg, Pro, His, Val, Met, Ser, Gly, Thr, Cys, Tyr, Phese transformă în intermediari ai ciclului Krebs.

• Aminoacizii cetoformatori: Leu şi Lys generează: acetoacetat şi acetoacetil-CoA care nu pot fi transformate în glucoză. Aminoacizii cetoformatori ca şi acizii graşi pot furniza numai acetil-CoA.

Page 52: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Glucidele şi anumiţi aa pot furniza:

-acetil-CoA care se consumă şi

-oxaloacetatul

care permite amorsarea ciclului Krebs.

Formarea acetil-CoA condiţionează, utilizarea

grăsimilor.

Page 53: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Reglarea activităţii ciclului Krebs

• Activitatea ciclului este reglată prin:

–cantitatea de acetil~CoA, provenită din glucoză, aminoacizi sau acizi graşi;

–cantitatea de oxaloacetat, care introduce acetil~CoA în ciclul Krebs;

–cantitatea de O2 şi de ADP, deci prin viteza funcţionării LR şi a fosforilării oxidative

Page 54: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

–modificarea activităţii celor trei enzime

reglatoare ale ciclului:

citrat sintaza,

izocitrat dehidrogenaza şi

-cetoglutarat dehidrogenaza

Page 55: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Acetil-CoA

Citrat

Cis-aconitat

Izocitrat

Cetoglutarat

Succinil-CoA

Succinat

Fumarat

L-Malat

Oxaloacetat

CoA-SH

Citrat sintaza

cetoglutaratdehidrogenaza

Izocitratdehidrogenaza

ATPCitrat

NADH

Succinil-CoA

ADP

Ca2+

NADH

ATP

Succinil-CoA

NADH

Ca2+

CoA-SH

NAD+

Page 56: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Curs 10 25.04.2012

• Ciclul Krebs cale amfibolicã

• Reacţii anaplerotice

• Gluconeogeneza

• Calea pentozofosfaţilor

Page 57: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Ciclul Krebs, cale amfibolică

• cale amfibolică este implicată în procese catabolice, şi

anabolice.

• 1.Procese catabolice.

• Ciclul Krebs = cale pentru ox. acetil-CoA derivată din

glucide, acizi graşi şi aminoacizi.

• Electronii generaţi prin funcţionarea ciclului sunt transferaţi

în LR unde ATP, prin fosforilarea oxidativă.

Page 58: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Acetil-CoA

H2O Citrat

H2O

H2O

Cis-aconitat

Izocitrat

CO2

Cetoglutarat

CO2

Succinil-CoASuccinat

Fumarat

L-Malat

H2O

Oxaloacetat

Hidrati de carbon Proteine Lipide

(C2 )

(C4 )(C6 )

(C6 )

(C6 )

(C5 )

(C4 )

(C4 )

(C4 )NAD+

FP

CoQ

Cit. b, c1

Cit. c

Cit. aa3

H2O

2H

2H

2H

2H

P~~ P

H2O

~ P

~ P

1/2 O2

Piruvat

Page 59: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• 2.Procese anabolice

• a. oxaloacetatul şi a-cetoglutaratul, pot forma prin reacţiile de

transaminare sau aminare reductivă, aminoacizii

corespunzători (aspartic şi glutamic).

• Deoarece reacţiile de transaminare sunt reversibile, anumiţi

aminoacizi sunt transformaţi, în funcţie de necesităţile celulei, în

intermediari ai ciclului Krebs.

Page 60: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

COO-

CH2

C COO-

O

CH3 CO SCoAAcetil-CoA

CoA-SHCitrat sintaza

COO-

CH2

C COO-

CH2 COO-

OHH2O

Citrat

COO-

CH

C COO-

CH2 COO-

COO-

CH

HC COO-

CH2 COO-

OH

H2OFe2+

Aconitazã

H2O

Aconitazã

Cis-aconitat

Izocitrat

Fe2+

COO-

C

CH2

CH2 COO-

O

Izocitrat dehidrogenaza

NAD+

NADH+H+

CO2

Cetoglutarat

NADH+H+

NAD+

a-Cetoglutaratdehidrogenaza

CoA-SH

CO2

C

CH2

CH2 COO-

O ~S-CoASuccinil-CoA

Succinattiokinaza

ATP

ADP+Pa

Mg2+

CoA-SH

CH2

CH2 COO-

COO-

Succinat

C

C COO-

H

H

O-OC

Fumarat

Succinat dehidrogenazaFADH2

FAD

COO-

CH2

CH COO-

OH

L-Malat

H2O

Fumaraza

Oxaloacetat

NAD+ NADH+H+

Malatdehidrogenaza

Page 61: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Reacţiile de transaminare catalizate de GOT şi GPT:

++

Glutamat -cetoglutarat

C

CH2

CH2

COO-

COO-

OC

CH2

CH2

COO-

COO-

NH2 C

CH2

COO-

NH2

COO-

C

CH2

COO-

O

COO-

AspartatOxaloacetat

H3C CH COO-

NH2

+

Alaninã

H3C C COO-

O

+

Piruvat

Glutamat-cetoglutarat

C

CH2

CH2

COO-

COO-

O C

CH2

CH2

COO-

COO-

NH2

Page 62: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Reacţia de aminare reductivă:

+

Glutamat-cetoglutarat

C

CH2

CH2

COO-

COO-

O C

CH2

CH2

COO-

COO-

NH2NH4+ + NAD(P)H + NAD(P)+ + H2O

Page 63: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Acidul aspartic -biosinteza nucleotidelor pirimidinice

• Glutamina -biosinteza nucleotidelor purinice.

• Succinatul -biosinteza hemului prin ciclul succinat-glicină.

• Oxaloacetatul transportat din mitosol în citosol ca malat, este convertit la fosfoenol-piruvat care se angajază în gluconeogeneză.

• Citratul, reprezintă forma de transport a acetil-CoA din mitosol în citosol, unde este utilizat în sinteza de novo a acizilor graşi sau a colesterolului.

Page 64: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

GlicinãCisteinãSerinãTreoninã

Lactat

Piruvat

Glucozã

Acetil-CoA

Acetoacetil-CoA

Acizi grasiLeucinãIzoleucinãTriptofan

TransaminareAlaninãTriptofan

Oxaloacetat

Malat

Fumarat

Succinil-SCoA -cetoglutarat

Citrat(mitosolic) Citrat

(citosolic)

Acetil-CoA

Compusi steroidiciAcizi grasi

Fosfoenol-piruvatGlucozã

Oxaloacetat(citosolic)

Malat(Citosolic)

TirozinãFenilalaninã

CO2

Transaminare

Glutamat Glutaminã

Purine

Histidinã

ProlinãArgininã

CO2Propionat

Transaminare

Aspartat

Pirimidine

IzoleucinãMetioninãValinã

Porfirine(hem)

Page 65: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs
Page 66: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Reacţii anaplerotice

• Reacţiile care permit creşterea concentraţiei

intermediarilor ciclului Krebs

• 1.Reacţia de carboxilare a piruvatului la oxaloacetat

• Abilitatea acetil-CoA de a stimula piruvat carboxiligaza şi de a

inhiba piruvat dehidrogenaza ajută celula în stabilirea soartei

piruvatului.

CH3

C O

COO-

+ CO2 + ATP Piruvat carboxiligaza

CH2

C O

COO-

COO-

+ ADP + Pa

Piruvat

Oxaloacetat

(Biotinã)

Page 67: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Soarta metabolică a piruvatului

Glucozã

Piruvat LactatLactat

dehidrogenaza

NADH + H+

NAD+

Transaminare

Piridoxal fosfatAlaninã

ATPCO2 Piruvat

dehidrogenazaBiotinã

CO2

ADP + P

Piruvatcarboxilaza

Acetil -CoAOxaloacetat

NAD+

NADH + H+

KrebsCiclul

CO2+H2O

CH2

C

COOH

O

COOH

Page 68: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Biotina

NH

CH

HN

HC

CHS

H2C

O

(CH2)4- COOH

-biotina

NH

CH

HN

HC

CHS

H2C

O

CH HCCH3

CH3

COOH-biotina

Page 69: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Reacţia catalizată de glutamat dehidrogenază

(CH2)2

CH NH2

COO-

COO-

Cetoglutarat

+ NADP+ + H2OGlutamat

dehidrogenaza(CH2)2

C O

COO-

COO-

+ NH3 + NADPH + H+

Glutamat

Page 70: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Degradarea acizilor graşi cu număr impar de atomi de carbon şi a unor

aminoacizi (izoleucină, valină, metionină), soldate cu formarea succinil-

CoA.

CO2 H2O

ATP

Propionil-CoA carboxilaza

+

Biotinã

ADP + Pa

Propionil - CoA

D-metil-malonil-CoA

Metilmalonil-CoA racemazã

L-metil-malonil-CoA

Metilmalonil-CoA izomerazã

Coenzima vit. B12

Succinil-CoA

Intermediar al ciclului Krebs

CH3

CH COOH

CO-S-CoA

CH3

CHOOC H

CO-S-CoA

COOH

CH2

CH2

CO-S-CoA

H3C CH2 CO S-CoA

Page 71: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Reacţiile de transaminare de tipul

Oxaloacetat + Glutamat Aspartat + -Cetoglutarat

nu sunt reacţii anaplerotice

deoarece

ele produc un intermediar al ciclului Krebs (-Cetoglutarat) consumând un alt intermediar (Oxaloacetat)

Page 72: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Bilanţul energetic al arderii glucozei • Bilanţul oxidării complete a unui mol de glucoză

până la CO2 şi H2O este de 38 moli ATP

• prin oxidarea glucozei în condiţii de aerobioză se eliberează 38 x 7,3 = 277 kcal/mol glucoză.

• Oxidarea glucozei în condiţii standard generează 686 kcal/mol:

OH6CO6O6OHC 2226126

Page 73: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Glucozã

Glucozo-6-fosfat

Fructozo-6-fosfat

Fructozo-1,6-bisfosfat

Gliceraldehid-3-fosfat Dihidroxiaceton-fosfat

Etapa hexozelor

ATP

ADP1

2

3

4

ATP

ADP

1,3-Bisfosfoglicerat

NAD+

NADH + H+

H3PO4

3-Fosfoglicerat

5

6ADP

ATPFosforilare la nivel de substrat

2-Fosfoglicerat

7

8H2O

FosfoenolpiruvatADP

ATP9 Fosforilare la nivel de substrat

Piruvat

Etapa triozelor

Page 74: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs
Page 75: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Bilanţul energetic al glicolizei

• Beneficiul net: 4-2 = 2 ATP/mol glucoză degradată la lactat.

• Deoarece în glicoliza anaerobă

• rezultă:

Glucozã

2 Trioze-P

2 ATP

2 ADP

2 NAD+

2 NADH + H+

4 ADP

4 ATP

2 Piruvat 2 Lactat

Kcal/mol 47`0G

%3147

1003,72energeticBeneficiul

Page 76: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Glucozã

2 Piruvat

2 Acetil-CoA

2 x 2 CO2

(glicolizã)

1,3-Bisfosfoglicerat 3-Fosfoglicerat

Fosfoenol piruvat Piruvat

2 ATP

2 ATP

2(NADH + H+ ) 2x3 ATP = 6ATP

Gliceraldehidã-3-fosfat 1,3-Bisfosfoglicerat

Fosforilãricuplate cu lantul respirator

Fosforilãrila nivel de substrat

(decarboxilare oxidativã)

2 CO2 2(NADH + H+ ) 2x3 ATP = 6ATP

(ciclul Krebs)

Succinil~CoA Succinat

2 GTP(GTP ATP)

2x3 NADH+H+ 2x3x3 ATP = 18 ATP

2x1 FADH2 2x2 ATP = 4 ATP

(naveta malat-aspartat)

2 (NADH+H+) 2x2 ATP = 4 ATP(naveta glicerol fosfatului)

6 ATP 34 ATP

32 ATP

Total: 40 moli ATP (prin naveta malat-aspartat)

38 moli ATP (prin naveta glicerol fosfatului)

40-2 (ATP investit în glicolizã) = 38 ATP38-2 (ATP investit în glicolizã) = 36 ATP

Page 77: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs
Page 78: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Afirmaţia corectã este:A.Conversia glucozei la lactat necesită prezenţa oxigenului

B.Hexokinaza este importantă în metabolizarea glucozei la nivel hepatic numai postprandial

C.Fructozo 2,6-bisfosfatul este un inhibitor al FFK-1

D.Reacţia limitantă de viteză este ireversibilă

E.Conversia glucozei la lactat duce la 2 moli ATP şi 4 NADH

Page 79: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Corect D

Page 80: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Reacţia catalizată de FFK-1:

A.Este activată de concentraţii mari de ATP şi citrat

B.Substratul ei este fructozo-1-P

C.Catalizează reacţia reglatoare a glicolizei

D.Este aproape de echilibru în toate ţesuturile

E.Este inhibată de insulină

Page 81: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Corect C

Page 82: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Gluconeogeneza

Page 83: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Gluconeogeneza (GNG)Caracteristicile gluconeogenezei:

Presupune sinteză de glucoză:

-aa

-lactat

-glicerol

-propionat (din acizi graşi cu număr impar de atomi de carbon,

Val şi Leu).

• are loc în principal în ficat şi rinichi

Page 84: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• este un proces caracteristic

fazei catabolice;

• raport glucagon/insulină mare.

Page 85: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• începe la 4-6 ore de la ultima masă

devine maximă la ~ 16 ore,

când rezervele (variabile) de glicogen hepatic

s-au epuizat

Page 86: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

GNG este un proces:

-reductiv (necesită NADH + H+)

-consumator de energie provenită din arderea AG furnizaţi prin lipoliza TAG, din ţesutul adipos.

• Pentru sinteza unui mol de glucoză: 2NADi6P6ADPGlucoză)H2(NADH4HOH6ATP2Piruvat

Page 87: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Sunt trei etape specifice GNG– ireversibile– catalizate de enzime specifice

• Unele enzime din GNG sunt • mitocondriale• altele citosolice

Page 88: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Glucozã

Glucozo-6-fosfat

Fructozo-6-fosfat

Fructozo-1,6-bisfosfat

Gliceraldehid-3-fosfat Dihidroxiaceton-fosfat

Etapa hexozelor

ATP

ADP1

2

3

4

ATP

ADP

1,3-Bisfosfoglicerat

NAD+

NADH + H+

H3PO4

3-Fosfoglicerat

5

6ADP

ATPFosforilare la nivel de substrat

2-Fosfoglicerat

7

8H2O

FosfoenolpiruvatADP

ATP9 Fosforilare la nivel de substrat

Piruvat

Etapa triozelor

Page 89: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Soarta metabolică a piruvatului

Glucozã

Piruvat LactatLactat

dehidrogenaza

NADH + H+

NAD+

Transaminare

Piridoxal fosfatAlaninã

ATPCO2 Piruvat

dehidrogenazaBiotinã

CO2

ADP + P

Piruvatcarboxilaza

Acetil -CoAOxaloacetat

NAD+

NADH + H+

KrebsCiclul

CO2+H2O

CH2

C

COOH

O

COOH

Page 90: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Piruvat

Glucozã

Fosfoenolpiruvat

Piruvat kinaza

AminoaciziAlaninã

Lactat

Acetil-CoA

piruvatdehidrogenaza

piruvatcarboxilaza

fosfoenolpiruvatcarboxikinaza

Gliceraldehidã-3-P

Oxaloacetat

Succinil-CoA

Propionat

CiclulKrebs

Aminoacizi

Dihidroxiaceton-P

Glicerol Glicerol-3-P

Fructozo-1,6-bisfosfat

Glucozo-6-fosfat

Fructozo-6-fosfat

GlucokinazãHexokinazã Glucozo-6-fosfatazã

Fructozo-1,6-bisfosfatazã

P

P

Fosfofructokinaza-1

Page 91: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Etapele specifice GNG

• 1.Transformarea piruvatului în fosfoenolpiruvat

• 2.Transformarea fructozo-1,6-bisfosfatului în fructozo-

6-fosfat

• 3.Transformarea glucozo-6-fosfatului în glucoză.

Page 92: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Transformarea piruvatului în fosfoenolpiruvat

+C

CH3

COO-

O

C

CH2

COO-

COO-

O

ATP + CO2

Piruvatcarboxilaza

Biotinã+ ADP + Pi

CH3-CO~SCoA

PiruvatOxaloacetat

HC

CH3

COO-

OH

Lactat

HC

CH3

COO-

NH2

AlaninãGly, Cys, Ser, Thr CH

CH2

COO-

COO-

NH2

Malat Aspartat

CH

CH2

COO-

COO-

OH

Piruvat

Malat Aspartat

OxaloacetatFosfoenolpiruvat+GTP -CO2

C

CH2

COO-

OPO3H2

MitocondrieCitosol

Page 93: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Naveta malat-aspartat este bidirecţională Prin acţiunea acestei navete se asigură atât reoxidarea NADH + H+

citoplasmatic, cât şi reglarea cuplurilor NADH – NAD+ extra şi

intramitocondriale

Membranã internãCitosol Matrix

-cetoglutarat-ceto

glutarat

1

Oxaloacetat

Aspartat AspartatGlutamat

Transaminare

NAD+ Malat Malat

NADH+H+

NAD+

NADH+H+Oxaloacetat

Glutamat

Transaminare

Malat dehidrogenaza Malat dehidrogenaza

2

H+ H+

Page 94: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Glucozã

Fosfoenolpiruvat

Oxaloacetat

CO2

GTP

GDP

Piruvat

ADP

ATP

piruvat kinaza

Glucagonvia AMPc

NAD+

NADH + H+

Citosol

Piruvat

Oxaloacetat

piruvatcarboxilaza ATP

ADP+P

Biotinã

CO2

Malat

NADH+H+

NAD+

Asp

AspMalat

NADH+H+

NAD+

Mitocondrie

Tesut adipos

Glucagonvia AMPc

Acizigrasi

piruvatdehidrogenaza

Acizigrasi

Acetil-Coa

NADH+H+

Corpi cetonici

Sânge

Alaninã

Lactat

fosfoenol-piruvatcarboxikinaza

Page 95: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

H2C

C

C

C

C

CH2 OPO3H2

O

OH H

H OH

H OH

OH

Fructozo-6-fosfat

Fructozo-1,6-bisfosfataza

CH2

C

C

C

C

CH2 OPO3H2

O

OH H

H OH

H OH

OPO3H2

Fructozo-1,6-bisfosfat

H2OH3PO4

AMP

ATP

Glucozo-6-fosfat

Page 96: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Glucozo-6-fosfat

CH=O

C

C

C

C

CH2 OPO3H2

H OH

OH H

H OH

H OH

CH=O

C

C

C

C

CH2 OH

H OH

OH H

H OH

H OH

Glucozã

Glucozo-6-fosfataza

Gluconeogenezã Glicogenolizã

nu se aflã în muschi

Page 97: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Substratele utilizate în GNG

2 categorii : de provenienţă neglucidică:

-anumiţi aa şi

-AG cu număr impar de atomi de carbon;

de provenienţă glicolitică dintr-un ţesut extrahepatic:

-lactat

-alanină

-glicerol

Page 98: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• circuite de substrate între:

– ficat şi ţesuturile periferice

Page 99: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

–ciclul lactatului (ciclul Cori)

Ficat SângeEritrocitMuschi în contractii anaerobe intense

2 Lactat

2 Lactat

6 ATP

Glucozã Glucozã Glucozã

2 LactatLactat

GN

G

Glic

oliz

a

2 ATP

PiruvatPiruvat

Glicogen

Page 100: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

ciclul alaninei (ciclul Felig)

Ficat SângeMuschi

2 Lactat6 ATP

Glucozã Glucozã Glucozã

2 AlaninãAlaninã

GN

G

Glic

oliz

a

2 ATP

2 Alaninã

2 Piruvat

2 NH3

Ure

ogen

ezã

Uree

Glicogen

2 Piruvat NH3

Aminoacizi

Page 101: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Gluconeogeneza din lactat

• Lactatul din

– eritrocit

– muşchi în contracţie sau

– alte ţesuturi, trece în sânge de unde este captat de

» miocard, ficat, rinichi.

• În miocard: lactat CO2 + H2O + ATP

• ficat şi rinichi: lactat glucoză

Page 102: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Piruvat

Glucozã

Fosfoenolpiruvat

Piruvat kinaza

AminoaciziAlaninã

Lactat

Acetil-CoA

piruvatdehidrogenaza

piruvatcarboxilaza

fosfoenolpiruvatcarboxikinaza

Gliceraldehidã-3-P

Oxaloacetat

Succinil-CoA

Propionat

CiclulKrebs

Aminoacizi

Dihidroxiaceton-P

Glicerol Glicerol-3-P

Fructozo-1,6-bisfosfat

Glucozo-6-fosfat

Fructozo-6-fosfat

GlucokinazãHexokinazã Glucozo-6-fosfatazã

Fructozo-1,6-bisfosfatazã

P

P

Fosfofructokinaza-1

Page 103: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Gluconeogeneza din aa

• Aminoacizii glucoformatori

• Leu şi Lys, sunt ceto-formatori (prin degradare se pot obţine corpi cetonici)

• În foame, creşte proteoliza musculară

• Proteoliza excesivă, în inaniţie, poate afecta integritatea celulară– este limitată prin sinteza şi utilizarea corpilor cetonici

Page 104: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Gluconeogeneza din glicerol

• În inaniţie sau foame:

TAG AG + glicerol

(adipos)

Acetil~CoA ATP Ficat (GNG)

• convertită, în ficat, la corpi cetonici, care vor fi eliberaţi în sânge

Page 105: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Fructozo-1,6-bisfosfat

Fructozo-6-fosfat

Glucozã H3PO4

ATPADP

Glucozo-6-fosfat

H3PO4

ATP

GlucokinazaATP

ADPGlucozo-6-fosfataza

(reticul endoplasmic)

CITOSOL

Fosfofructokinaza-1

Dihidroxiacetonfosfat Gliceraldehid-3-fosfat

Glicerol-3-fosfat

Glicerol

1,3-Bisfosfoglicerat

3-Fosfoglicerat

2-Fosfoglicerat

FosfoenolpiruvatH2O

ADP

NAD+

NADH+H+

P

NAD+

NADH+H+

ATP

ADPGlicerolkinaza

enzime inactive

enzime inductibile

Fructozo-1,6-bisfosfataza

Page 106: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Gluconeogeneza din acid propionic

• Acidul propionic în forma sa activă de propionil~CoA, provine din două surse:

–-oxidarea acizilor graşi cu număr impar de atomi de carbon;

–metabolismul aminoacizilor ramificaţi (Val, Ileu).

Page 107: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

CO2 H2O

ATP

Propionil-CoA carboxilaza

+

Biotinã

ADP + Pa

Propionil - CoA

D-metil-malonil-CoA

Metilmalonil-CoA racemazã

L-metil-malonil-CoA

Metilmalonil-CoA izomerazã

Coenzima vit. B12

Succinil-CoA

Intermediar al ciclului Krebs

CH3

CH COOH

CO-S-CoA

CH3

CHOOC H

CO-S-CoA

COOH

CH2

CH2

COOH

H3C CH2 CO S-CoA

Page 108: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Reglarea gluconeogenezei

• Reglarea GNG prin:

-concentraţia substratelor

-concentraţia ATP (nivelul energetic celular)

-modificarea concentraţiei enzimelor reglatoare ale GNG

-modificarea activităţii enzimelor reglatoare aleGNG.

Page 109: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Intensitatea GNG trebuie să fie invers

proporţională cu intensitatea glicolizei.

Page 110: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Reglare hormonală

• Insulina reprimă transcrierea genelor pentru enzimele

reglatoare ale GNG

• induce sinteza glucokinazei şi piruvatkinazei hepatice,

enzime ale glicolizei.

• insulina stimulează glicoliza şi inhibă lipoliza, condiţie

nefavorabilă desfăşurării GNG.

Page 111: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Glucagonul, glucocorticoizii şi adrenalina activează

transcrierea genelor enzimelor reglatoare ale GNG;

• Prin lipoliza TAG se formează

-glicerol, substrat al GNG -acizi graşi energie (ATP)

echivalenţi reducători (NADH)

Acetil-CoA rezultată prin -oxidare activează

piruvatcarboxiligaza şi inhibă piruvat dehidrogenaza, decizând

intrarea piruvatului în gluconeogeneză

Page 112: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs
Page 113: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Modificarea covalentă sau alosterică a activităţii enzimelor reglatoare din GNG

• Piruvat-carboxiligaza este activată alosteric de acetil-CoA.

• Fosfoenolpiruvat carboxikinaza, este activată de creşterea concentraţiilor ATP şi oxaloacetat.

• Fructozo-1,6-bisfosfataza este inhibată alosteric de AMP şi fructozo-2,6-bisfosfat, ambii activatori alosterici ai FFK-1, enzima reglatoare a glicolizei.

• Glucozo-6-fosfataza reglarea activităţii ei prin concentraţia glucozei sanguine

Page 114: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Lactat

Piruvat

Oxaloacetat

Fosfoenolpiruvat

Fructozo-1,6-bisfosfat

Fructozo-6-fosfat

Glucozã

H3PO4Fructozo-6-fosfat

ATP

ADPGlucozo-6-fosfat

H3PO4

ATP

ADP

Fructozo-2,6-bisfosfat

AMP

CitratATP

AMP

Fructozo-2,6-bisfosfat

CO2

ATPADP+P

Acetil-CoA

GTP

GDP + CO2

Fructozo-1,6-bisfosfat

ATP

AlaninãAcetil-CoA

Acil-CoA

Page 115: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Ingestia de etanol inhibă gluconeogeneza

Etanol + Piruvat Acetaldehidă + Lactat

Etanol + Oxaloacetat Acetaldehidă + Malat

HNADHOCH3CHazădehidrogen AlcoolNADOH2CH3CH

NADLactatLDHHNADHPiruvat

NADMalatazădehidrogenMalat HNADHtOxaloaceta

Page 116: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs
Page 117: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Calea pentozofosfaţilor

Şuntul pentozo-fosfaţilor

Calea fosfogluconatului

Page 118: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Are loc în citosolul celulelor din:

ficat;

ţesutul adipos;

glanda mamară în lactaţie;

cortexul suprarenalelor;

gonade;

eritrocite;

cornee.

Page 119: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• cale de degradare oxidativă a glucozei:

-nu se consumă O2

-nu se consumă şi nu se produce ATP

-se produc pentoze şi NADPH

Page 120: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

☻ este o cale anabolică

utilizează cei 6 C ai glucozei

pentru a face pentoze şi

echivalenţi reducători

Page 121: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Pentozele servesc la biosinteza:

nucleozidelor;

nucleotidelor;

polinucleotidelor (ARN, ADN),

coenzimelor (NAD+, FAD, CoA-SH);

Page 122: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• NADPH necesar pentru:

–biosinteze reductive:

hormoni steroizi;

colesterol;

acizi graşi;

aminoacizi via glutamat dehidrogenază;

–regenerarea G-SH

–transformarea Met-Hb în Hb;

–funcţionarea monoxigenazelor citocrom P450 dependente;

–sinteza anionului superoxid ( ), specie bactericidă produsă sub acţiunea NADPH-oxidazei din membrana leucocitului.

2O

Page 123: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Etape majore:

oxidativă şi

neoxidativă.

Etapa oxidativă, ireversibilă;

glucozo-6-fosfat CO2

2 NADPH

pentoză fosforilată (ribulozo-5-fosfat)

Page 124: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

C

C

C

C

C

CH2 OPO3H2

OH

H OH

OH H

H OH

H

H

O

C

C

CH2 OPO3H2

H OH

H OH

C O

CH2 OH

Glucozo-6-fosfat

NADP+

NADPH+H+

Glucozo-6-fosfatdehidrogenazã

C

C

C

C

C

CH2 OPO3H2

O

H OH

OH H

H OH

H

O

6-fosfo-glucono-lactonã

HOH

Lactonaza

COO-

C

C

C

C

CH2 OPO3H2

H OH

OH H

H OH

H OH

6-fosfo-gluconat

NADP+

NADPH+H+

dehidrogenazã6-fosfo-gluconat

CO2

Ribulozo-5-fosfat

Insulinã (nutritie)

Fructozo-1,6-bisfosfatAcizi grasi activati

NADPH

Page 125: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

CH

C

C

C

CH2 OPO3H2

O

H OH

H OH

H OH

C

C

CH2 OPO3H2

H OH

H OH

C O

CH2 OH

C

C

CH2 OPO3H2

OH H

H OH

C O

CH2 OH

Ribulozo-5-fosfat

Ribozo-5-fosfat Xilulozo-5-fosfat

epimerazaizomeraza

Page 126: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• etapa neoxidativă ţesut adipos si ficat

-este reversibilă

functie de necesităţile metabolice ale celulei

Rolul acestei etape:

☻ în primul rînd generare R-5-fosfat

☻ conversia

zaharuri cu 5C din dietă în

zaharuri cu 6C şi 3C utilizaţi în glicoliză

pentoze hexoze

Page 127: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Primele enzime implicate:

• Transaldolaze

• Transcetolaze (cofactor tiaminpirofosfat)

Rearanjază scheletele atomilor de carbon

Page 128: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

3 Glucozo-6-P 3 Ribulozo-5-P

5 NADPH 3 CO2

epimerazã epimerazã

izomerazã

Xilulozo-5-P Ribozo-5-P Xilulozo-5-P

Gliceraldehidã-3-P Sedoheptulozo-7-P

transcetolazã

Fructozo-6-P

transaldolazã Eritrozo-4-P

Fructozo-6-P

transcetolazã

Gliceraldehidã-3-P

Glicolizã

C6C5

C5C5 C5

C3

C3

C6C6

C7

C4

Page 129: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Rezultat net:– Pentoze acizi nucleici

sau

– 3 moli pentoze 2 moli hexoze1 mol trioză

Hexozele pot fi reciclate în cale NADPHTrioza poate intra în: glicoliză

gluconeogeneză

Page 130: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Glucozo-6-fosfat

Fructozo-6-fosfat6-Fosfo-gluconolactonã

Acid 6-fosfogluconic

Ribulozo-5-fosfat

lactonaza

glucozo-6-fosfatdehidrogenaza

6-fosfogluconatdehidrogenaza

6-Fosfo-glucoizomeraza

Fructozo-1,6-bisfosfat

Fosfofructokinaza-1

Aldolaza

2 Trioze fosforilate

Piruvat

Calea pentozelorGlicoliza

glicoliza şi şuntul pentozelor sunt

stimulate de insulină,

Page 131: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Intensitatea caii pentozelor depinde de starea fiziologică a celulei

• calea pentozelor este indusă de creşterea

• Glicoliza este indusă de creşterea

NADPH

NADP

NADH

NAD

Page 132: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• In hematii

H2O2

H2O

G-SH

G-S-S-G

NADP+

NADPH+H+

Glucozo-6-P

6-P-Gluconat

Glutation-peroxidazã

Glutation-reductaza

Glucozo-6-fosfatdehidrogenaza

6-fosfo-gluconatdehidrogenaza

NADP+

NADPH+H+Ribulozo-5-fosfat

Page 133: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Deficienţe enzime

Deficienţa genetică a transcetolazei - afinitatea extrem de

redusă a acesteia pentru TPP (tiaminpirofosfat), duce la

tulburări neurologice şi comportamentale

Deficienţa de glucozo-6-fosfat dehidrogenază, în special în

eritrocit, se exprimă în susceptibilitatea crescută a eritrocitului

la hemoliză, determinată de scăderea conţinutului de G-SH.

-medicamente cu caracter oxidant (aspirină, antimalarice)

accentuează deficienţa enzimatică

Page 134: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• In procesul de transformare a glicerolului in

glucoză, primul intermediar glicolitic format

este:

A.Glicerol-3-P

B.Acidul 1,3-bisfosfogliceric

C.Gliceraldehid-3-P

D.Dihidroxiacetonfosfatul

E.Acidul piruvic

Page 135: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Fructozo-1,6-bisfosfat

Fructozo-6-fosfat

Glucozã H3PO4

ATPADP

Glucozo-6-fosfat

H3PO4

ATP

GlucokinazaATP

ADPGlucozo-6-fosfataza

(reticul endoplasmic)

CITOSOL

Fosfofructokinaza-1

Dihidroxiacetonfosfat Gliceraldehid-3-fosfat

Glicerol-3-fosfat

Glicerol

1,3-Bisfosfoglicerat

3-Fosfoglicerat

2-Fosfoglicerat

FosfoenolpiruvatH2O

ADP

NAD+

NADH+H+

P

NAD+

NADH+H+

ATP

ADPGlicerolkinaza

enzime inactive

enzime inductibile

Fructozo-1,6-bisfosfataza

Page 136: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Eritrocitul îşi procură energia metabolică prin:

A.Sinteza de pentoze din Glucozo-6-P

B.Gluconeogeneza din aminoacizi

C.Conversia glucozei la lactat

D.Fosforilarea oxidativă cuplată cu ciclul Krebs

E.Conversia lactatului la Acetil~CoA

Page 137: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Ce căi de metabolizare glucoză sunt

esenţiale pentru eritrocit ???

Page 138: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Curs 11

• Calea acidului glucuronic

Page 139: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Calea acidului glucuronic

Page 140: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• cale metabolică de degradare oxidativă a glucozei

• are loc în citosol.

Page 141: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

glucozo-1-P

UTP şi UDP-glucozo-pirofosforilaza

UDP-glucoză

UDP-glucuronat

Page 142: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Glucozã

Glucozo-6-P

O

O-P

HH

H

OHOH

H OH

H

CH2OH

Glucozo-1-P

O

O

HH

H

OH

OH

H OH

H

CH2OH

N

OCH2O

OHOH

P

O

O-

P

O

O

O-

NH

O

O

UTPPPa

O

O-UDP

HH

H

OH

OH

H OH

H

COO-

dehidrogenazã

2NAD+

2(NADH+H+)

H2O

Sinteza deglicogen

UDP-galactozã

Sintezaglicoproteinelor

Glicozaminoglicani

+ R-COOH

O

H

HH

H

OH

OH

H OH

O-CO-R

COO-

-Glucuronoconjugati

Acid glucuronic

Acid L-gulonic

L-xilulozã

Xilitol

D-Xilulozã

Calea pentozelor

D-xilulozo-5-fosfat

L-gulono-lactonã

2-ceto L-gulonolactonã

om, maimutã, cobai

Acid ascorbic

Glicogen

O

O-UDP

HH

OH

H

OH

H OH

H

CH2OH

UDP-glucozã UDP-glucuronat

Page 143: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Metabolizarea fructozei

• Fructoza din dietă:

fructe

miere

zaharoză

Page 144: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Posibilităţi de transformare a fructozei

1.Transformarea fructozei în fructozo-6-fosfat.

cantităţi mici de fructoză pot fi metabolizate în

ţesutul adipos şi în muşchi.

ADP fosfat -6 -Fructozo Hexokinază ATP Fructoză

Glucoza= Ic

Page 145: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

2.Transformarea fructozei în fructozo-1-P

Fructokinaza

prezentă în ficat

nu acţionează asupra glucozei

activitatea ei nu este influenţată de foame sau insulină

Aldolaza B

prezentă în ficat

transformă fructozo-1-P în 2 trioze

Page 146: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Glucozã

ATP

ADP

Glucozo-6-P

GkucokinazaKM=10 mM

InsulinãHexokinazaKM=0,1 mM

Fructozo-6-P

ATP

ADPFosfofructokinaza 1 ATP

Citrat

AMPFructozo-2,6-P2

Fructozo-1,6-P2

FosfoenolpiruvatADP

ATP

Piruvat

Piruvat kinaza(activã defosfo)

InsulinaFructozo-1,6-P2

Alaninã, ATPAcil-CoAAcetil-CoA

Glucagon

Insulinã

Glucagon

Glucagon

Page 147: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Dietã

D-Fructozã D-Sorbitol

NADH+H+ NAD+

Fructozo-1-fosfat

fructokinazaATP

ADP

Blocatã în fructozurie esentialã

aldolaza BBlocatã în intolerantãereditarã la fructozã

D-Gliceraldehidã

Dihidroxiacetonfosfat

alcooldehidrogenazã

NADH + H+

NAD+

Glicerol

Glicerol-3-fosfat

glicerolkinazã

ATPADP

glicerol fosfatdehidrogenazã

Gliceraldehidã-3-fosfat tiokinaze

Lipide

ATPADPPiruvat sau Lactat

(fructolizã, analog glicolizei)

D-Glucozã(gluconeogenezã)

Glicogen

Page 148: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Lipsa reglării transformării fructozei în trioze

poate conduce la lactacidemie sau la

amplificarea lipogenezei

Page 149: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Generarea fructozei din glucoză

(calea poliolilor)

C

C

C

C

C

CH2 OH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

HCH2

C

C

C

C

CH2 OH

H OH

OH H

H OH

H OH

OH CH2

C

C

C

C

CH2 OH

O

OH H

H OH

H OH

OH

Glucozã Sorbitol Fructozã

NADPH+H+

NADP+

aldoz reductaza

NADH+H+

NAD+

sorbitoldehidrogenaza

Page 150: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Aldozoreductaza se află în:

cristalin, retină, nervii periferici, ficat, rinichi, placentă, hematii şi în celulele din ovare şi veziculele seminale (insulino independente)

• Sorbitol dehidrogenaza, oxidează sorbitolul cu producerea fructozei, în celulele din ficat, ovare, spermă şi veziculele seminale

Page 151: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

☼ fructoza

sursa majoră de energie pentru spermatozoizi

în veziculele seminale

mitocondriile spermatozoizilor conţin LDH

enzimă exclusiv citosolică în alte celule

Page 152: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Spermatozoizii pot metaboliza complet fructoza

la CO2 şi H2O, prin combinare:

Fructoliză (citosol)

captarea lactatului în mitocondrii

oxidarea lactatului la: - piruvat

- acetil-CoA

- CO2 şi H2O.

• Nu mai sunt necesare navetele

Page 153: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• In hiperglicemie

– În diabetul zaharat

• activitatea aldozreductazei este foarte crescută

• acumulare de sorbitol dar şi depleţie NADPH, cofactor

al glutation reductazei, enzimă implicată în apărarea

antioxidantă.

C

C

C

C

C

CH2 OH

O

H OH

OH H

H OH

H OH

HCH2

C

C

C

C

CH2 OH

H OH

OH H

H OH

H OH

OH CH2

C

C

C

C

CH2 OH

O

OH H

H OH

H OH

OH

Glucozã Sorbitol Fructozã

NADPH+H+

NADP+

aldoz reductaza

NADH+H+

NAD+

sorbitoldehidrogenaza

Page 154: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• In celulele cu sorbitol dehidrogenaza redusă sau absentă– retină– cristalin– rinichi – celulele nervoase, sorbitolul este sechestrat în

celule determinând modificări osmotice prin retenţie de apă

Page 155: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Stările patologice asociate cu acest fenomen:

– Cataracta

– neuropatia periferică

– afecţiuni vasculare care pot duce la

• nefropatie şi retinopatie.

Page 156: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Corelaţii clinice

• “Fructozuria esenţială”:lipsa fructokinazei sau defecte ale acesteia

• “Intoleranţa ereditară la fructoză” scăderea sau absenţa activităţii aldolazei B. acumulare de fructozo-1-fosfat

• hipoglicemie severă după ingestie de fructoză (fructozo-1-fosfatul inhibă enzima reglatoare din glicogenoliză)

Page 157: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Metabolismul galactozei

Surse:

• hidroliza lactozei alimentare, în intestin

• conversia glucozei la galactoză

• UDP-glucoza = intermediar în procesul de transformare a galactozei în glucoză

Page 158: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

GalactozaATP

ADP

galacto-kinaza

Galactozo-1-fosfat UDP-Galactozã

UDP-Glucoza

Glucozo-1-fosfat

uridiltransferaza epimeraza

Sinteza de cerebrozide,gangliozide, GAG, glicoproteine

UDP-Glucoza

UDP

Glicogenn

Glicogen(n + 1)

glicogen sintaza

Lactoza

H3PO4

rest de glicogen

fosforilaza

Glucozo-1-fosfat

Glucozo-6-fosfat

Glucozã

HOH

H3PO4ATP

ADP

Page 159: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

Deficienţe enzimatice în metabolismul galactozei

a.Deficienţa galactokinazei duce la

-galactozemie şi galactozurie

clinic apare cataracta

–galactoza intracelulară

galactitol (poliol)

modificări osmotice

cataractă la nivelul cristalinului

Page 160: Reglarea Glicolizei, Decarboxilare Piruvat, Krebs

• Deficienţa uridil-transferazei duce la – alterări hepatice – Cataractă– tulburări neuropshice

• Consecinţele deficienţei:

–acumulare de galactozo-1-fosfat (citotoxic) în ficat şi galactoză liberă;

–depleţie celulară de fosfat liber;• –apar: icter, leziuni renale, cerebrale, deteriorare

mentală, cataractă, scădere în greutate