Hormoni1. Mecanismul de actiune al hormonilor steroizi

Hormonii steroizi actioneaza prin receptori intracelulari care au doua situsuri :1. Situsul pentru legarea hormonului prin legaturi slabe, necovalente si 2. Situsul de legare la And, bogat in resturi de lysina si Arginina, care interactioneaza ionic cu o portiune din catena de ADN denumita hormone responsive element. Pentru glucocorticoizi, estrogeni, acid retinoic si calcitriol, situsul de legare este bogat in Cys si His, care derermina cu Zn2+ formarea de structure tip Finger, ce permit interactia complexului HR cu secventa ADN ce raspunde la actiunea hormonului. Steroizii patrund in celulele tinta prin difuziune simpla in cytosol, se leaga cu afinitate mare la un receptor specific, care este complexat cu alte proteine(proteina de soc termic). Dupa legare, complexul HR e translocate in nucleu. Complexul HR activat prezinta sarcini positive, care permit interactia cu ADNul. Interactia determina cresterea sau scaderea vitezei de transcriere a unei gene specifice – se sintetizeaza ARNm prin a carui traducere se formeaza o proteina cu rol in realizarea mesajului hormonal. Apoi complexul HR sufera o disociere, hormonal steroid trece in sange, e preluat de ficat si catabolizat. Receptorul se recicleaza.

2.Mecanismul de actiune al hormonilor tiroidieni Hormonii tiroidieni sunt liposolubili si difuzeza din spatial extracellular prin membrana plasmatica direct in nucleul celulelor tinta. La nivel nuclear – receptorii pentru HTiroidieni sunt complexati cu un corepresor si sunt legati cu TRE=secvente ADN care raspund la act. Hormonului. Complexul receptor-corepresor esre yb repressor active al transcrierii genelor. Asocierea hormonului cu receptorul are ca effect disocierea corepresorului, complexul HR format putand lega cu afinitate mare unul sau mai multi coactivatori activarea transcrierii genelor. La nivel nuclear, H.T activeaza sinteza ATPazei Na+/K+ si a hormonului de crestere. Concentratii mici de HT stimuleaza sinteza proteica, concentratii mari o inhiba. La nivelul membrane celulare stimuleaza patrunderea AAC cu character hidrofob si a glucozei in cellule. La niv mitochondrial activeaza exprimarea unor gene mitocondriale, respiratia mitocondriala si sinteza ATP.

3.Receptori membranari: structura, interactiunea cu hormonii Hormonii hidrosolubili interactioneaza cu receptori de la suprafata celulelor, raspunsul celulei la actiunea hormonilor depinzand de natura rceptorului. Sunt 4 clase de receptori membranari – 1.receptori care formeaza canale pentru diferiti ioni (de ex la legarea ACH, prin legarea hormonului la receptor se deschide un canal ionic, care permite ionilor sa treaca, producand o modificare a potentialului electric de-a lungul membranei. 2.receptori cuplati cu tirozin kinase citosolice – asa actioneaza citokinele, interferonii, hormonal de crestere, prolactina. Acesti R nu au activitate catalitica intrinseca, dar legarea ligandului stimuleaza dimerizarea receptorului care interactioneaza apoi cu tirozin-kinaze citosolice, pe care le activeaza prin fosforilare. Kinaza activate prin fosforilare activeaza receptorul prin fosforilare la resturile de tirozina, acesta la randul lui activand protein-kinaze substrat din cytosol. Activitatea tirozin-kinazelor citosolice poate initia o cascada de fosforilari si defosforilari care implica actiunea altor protein kinase si contracararea unor fosfataze. 3.receptori cu activitate enzimatica intrinseca localizata in domeniul cytosolic – anumiti receptori, activati ca urmare a legarii ligandului(factor natrial natriuretic) catalizeaza transformarea GTP la GMPc; altii actioneaza ca protein-fosfataze activand substraturile proteice. Receptorii cu act tirozin-kinazica intrinseca fosforileaza resturi de tirozina proprii sau ale proteinelor tinta, fenomen corelat cu proliferarea celulara. Sunt 4 clase de astfel de receptori, agonistii in acest caz fiind insulin si factorii de crestere. Factorii de crestere=polypeptide care dupa secretie actioneaza paracrine sau endocrine (IGF-I asemanatori cu insulin, EGF epiderma, PDGF eliberat de plachete, FGF derive din fibroblasti sau cu specificitate inalta de tesut – NGF nervi, ERITROPOIETINA, LIMFOKINE . prin legarea insulinei la factorul de crestere se modifica conformatia, determinand activarea domeniului cytosolic din partea citosolica a membranei. Activeaza direct proteinele ce induc cresterea prin fosforilarea resturilor de tirozina) . Receptorul pt insulin este sintetizat initial ca polipeptid, glicozilat si clivat in 2 subunitati alfa si beta, associate prin punti disulfurice. 4.receptori care leaga protein G=specifici pentru epinefrina, glucagon,serotonina. Contin 7 segmente transmembranare alfahelix, capatul NH2 fiind pe fata extracelulara a membrane, iar capatul COOH pe fata citosolica a acesteia. Fac parte receptorii pentru lumina, miros, neurotransmitatori. Complexul HR transmite semnale prin membrane, care vor fi receptate de efector prin intermediul unui

sisrem de cuplare reprezentat de protein G. Mesagerii secunzi sunt AMPc, GMPc,DAG,IP3,Ca2+

4.Receptorul pentru insulin - structura, rol Receptorul pentru insulin e sintetizat initial sub forma unui polipeptid, e glicozilat si clivat in 2 subunitati alfa si beta,associate prin punti disulfurice intr-un tetramer. Insulina se leaga la partea extracelulara a subunitatilor alfa, producand o modificare conformationala a receptorului, urmata de autofosforilare in prezenta ATP a resturilor de tirozina din domeniul catalytic cytosolic al subunitatilor beta. Receptorul fosforilat este recunoscut de proteinele substrat pentru receptorul insulinic din cytosol, numite IRS1-4, care ca raspuns la actiunea hormonului regleaza anumite evenimente intracelulare: translocarea GLUT4 in adipocyte si muschi din cytosol in membrane;transcrierea genelor pentru 100 de protein glucokinaza, PEPK,FFK1,piruvat kinaza; activarea enzimelor fosfodiesteraza si protein fosfataze;cresterea celulara si sinteza ADN)

5.Mecanismul de actiune al proteinelor G Complexul HR catalizeaza schimbarea lui GDP asociat subunitatii alfa cu GTP din mediu. Receptorul liber, nelegat de hormone, nu catalizeaza aceasta schimbare. Dupa schimbarea lui GDP de pe subunitatea alfa cu GTP, subunitatea alfa-GTP forma active se asociaza cu dimerul beta-gama care e forma inactive. Sistemul generator de mesageri secunzi e activat de alfa-s-GTP si alfa-q-GTP si inactivat de alfa-i-GTP. Subunitatea alfaGTP a tuturor proteinelor G are activitate enzimatica GTP hidrolazica proprie. Prin hidroliza GTP subunitatea alfaGDP redobandeste proprietatea de a se asocial spontan cu beta-gama si formeaza alfaGDPbeta-gama inactive. Toxina holerica e o enzima produsa de bacteria Vibrio cholera care inactiveaza GTPaza intrinseca subunitatii alfa-s-GTP care genereza continuu mesager secondnivel crescut de AMPcpierderi massive de Na si H20

6.Scrieti reactia de sinteza si degradare a AMP ciclic, precizand activatorii si inhibitorii enzimelor care intervin Adenilat ciclaza = enzimă membranară, activată de Gs şi inhibată de Gi

,catalizează formarea AMPc din ATP.

NO

H2CO

HOHO

P

O

O-

P

O

O

O-

O-

O-

O

O

P N

NN

NH2

ATP

OH2CO

OHO

N N

NN

NH2

P

O-

O

Adenilatciclaza

HR

AMPc

H care activează Adenilat Ciclaza sunt, prin proteine Gs: Glucagonul, adrenalina prin receptori beta-adrenergici beta1 şi beta2, ACTH (adrenocorticotrop), Parathormonul, H care inhibă activitatea AC, prin proteine Gi: adrenalina prin receptori alfa2.

Fosfodiesteraza - Se află în citosol şi catalizează transformarea AMPc în AMP. Este activată de: Ca2+, insulină, prostaglandine, şi este inhibată de metilxantine (cofeină, teofilină), tiroidieni, steroizi

OH2CO

OHO

N N

NN

NH2

P

O-

O

AMPc

Fosfodiesteraza

Metilxantine

InsulinãCa2+-Calmodulinã 5`-AMP

NO

H2CO

HOHO

P

O

O-

O- N

NN

NH2

7.Fosfolipaza C - reactia catalizata, rol enzimă membranară ,catalizează hidroliza fosfatidil inozitol 4,5-bisfosfatului (PIP2),Produşii reacţiei de hidroliză sunt: inozitol 1,4,5-trisfosfatul (IP3), şi diacilglicerolul (DAG).

HC

H2C

O

O

CO

CO R1

R2

H2C O P

O

O

OHOPO3H2

OHOH

OH

OPO3H2

Fosfatidilinozitol 4,5-bisfosfat (PIP2)

Fosfolipaza CHC

H2C

O

O

CO

CO R1

R2

H2C OH

PO3H2O

OPO3H2

OHOH

OH

OPO3H2

+

(IP3)(DAG)Diacilglicerol Inozitol 1,4, 5-trisfosfat

8.Protein kinaze AMPc dependenta - structura, rol Protein kinaza-AMPc dependentă este un tetramer :-2 subunităţi reglatoare (R);-2 subunităţi catalitice (C). Tetramerul R2C2 este

inactiv. Subunităţile R din tetramerul inactiv, leagă cîte două molecule de AMPc .Protein kinaza activă, activează prin fosforilare o proteină celulară specifică. R2C2+4AMPc2C + 2R(AMPc)2Proteina-OH+ATPProteina-OP + ADP Cu toate ca diversi hormoni conduc la formarea aceluiasi mesager secund, totusi, raspunsul celular depinde de proteinele substrat ale protein kinazei AMPc dependente si de modul in care fosforilarea afecteaza functia proteinei.

9.Rolul glucagonului in reglarea glicemiei • secretat de celulele A din insulele Langerhans

hormon hiperglicemiant

pre - pro - glucagon reticulendoplasmic

pro - glucagon aparatGolgi

glucagon

Metabolizare în ficat - T1/2 -5 minute. Reglarea secreţiei –glucoza.Factori care stimulează secreţia :aminoacizi,agonişti b-adrenergici.Factori care inhibă secreţia:glucoza, somatostatina, produsă de celulele D din pancreas.Receptor membranar -proteine Gs, mesageri secunzi (AMPc).Acţiune metabolică opusă insulinei.În ficat: stimulează gluconeogeneza ,inhibă glicoliza ,activează glicogenoliza ,stimulează b-oxidarea acizilor graşi şi cetogeneza. conversia glucozei în acizi graşi şi sinteza de trigliceride este

diminuată. În muşchi, metabolismul glucidic nu este influenţat de

glucagon.În ţesutul adipos=activează lipoliza, AG eliberaţi în sânge fiind preluaţi de ficat şi supuşi b-oxidării mitocondriale,inhibă lipogeneza.

10. Biosinteza hormonilor tiroidieni – sinteza -în celulele tiroidiene şi la interfaţa dintre celulele tiroidiene şi coloid=o soluţie omogenă de tireoglobulină=Glicoproteină (Proteina + resturi glucidice): 8-10 % glucide şi peste 100 resturi tirozil pe moleculă. Etapele biosintezei: 1. Captarea iodului în tiroidă(prin difuzie simplă si prin transport activ, dependent de ATP (pompa de iod))Iodul din plasmă, (I-) poate fi: exogen, din apa potabilă, alimente, sare iodată sau endogen, rezultat din catabolismul hormonilor tiroidieni. Oxidarea I- I+ (agent electrofil) de către H2O2

formată intracelular sub acţiunea NADPH oxidazei localizată pe suprafaţa apicală a celulelor tiroidiene

NADPH + H+ + O2 NADP+ + H2O2 tireoperoxidazã

2 I- + H2O2 + 2 H+ 2 I+ + 2 H2O

Iodurarea resturilor Tyr din tireoglobulină de tireoperoxidază) monoiodotirozină (MIT) şi diiodotirozină (DIT).

CO

NH

CH CH2 OH

CO

NH

CH CH2 OH

Tireoglobulinã

+ n I+CO

NH

CH CH2 OH

I

CO

NH

CH CH2 OH

I

I

Tireoglobulinã ioduratã

(MIT)

(DIT)

Cuplarea MIT cu DIT si DIT cu DIT cu formarea de T3 şi T4 ca părţi componente ale tireoglobulinei.Tiroida secretă în principal T4 şi mai puţin T3,T3 din sânge provine şi din deiodurarea periferică a T4. T3 este de câteva ori mai activ biologic decâT4.Transportul HT:TBG (thyroxine binding globulin), cu afinitate mare pentru T4.Sinteza acestei proteine este stimulată de estrogeni şi micşorată de androgeni şi glucocorticoizi.TBPA (thyroxine-binding prealbumin), leagă numai T4 . Serumalbumina

11.Rolul parathormonului in reglarea calcemiei - este secretat de paratiroide, sintetizat sub forma unui recursor pre-pro-PTH. PTH poate fi secretat imediat, stocat in granule deposit sau degradat de peptidaze intracelulare cu formare de PTH1-36 si PTH37-84. Viteza degradarii PTH este in functie de calcemie, reglarea secretiei facandu-se la nivelul degradarii intraglandulare. Cresterea calcemiei accelereaza degradarea, iar scaderea calcemiei diminueaza

degradarea PTH in glanda. Eliberarea hormonului in sange este stimulate de scaderea calcemiei, avand actiune hipercalcemianta, stimuland eliberarea calciului si ionilor fosfat din oase. La nivel renal creste reabsorbtia calciului pana aproape de 100%, la nivel intestinal favorizand absorbtia calciului prin mechanism indirect.

12.Rolul insulinei in reglarea glicemiei domină faza anabolică a metabolismului, exercită acţiuni mitogene specifice factorilor de creştere Factorii care activează secreţia de insulină:creşterea glicemiei (glicemia normală este: 80-100 mg/dl ser),aa (Leu, Lyz, Arg), acizii graşi, corpii cetonici;enteroglucagon, GIP (gastric inhibitory peptid), VIP (vasoactive intestinal peptide)Factori care inhiba secretia-adrenalina şi noradrenalina, somatostatina produsă de celulele D din pancreas, Metabolizare - T1/2 este de 3-5 minute. Insulina este inactivată în ficat prin:desfacerea legăturilor disulfurice dintre lanţuri, cu participarea G-SH; cu ajutorul proteazelor specifice. Actiune -La nivel membranar stimulează transportul glucozei în ţesuturile insulino dependente (muscular şi adipos) prin translocarea transportorului pentru glucoză GLUT 4 din veziculele intracelulare la nivelul membranei,modifică activitatea enzimelor din multe tipuri de celule (minute pînă la ore) prin modificarea stării de fosforilare a enzimelor existente:proteinfosfataze, fosfodiesteraze,lipoprotein lipaza, glicogen sintaz kinaza 3 (GSK 3), etc). iniţiază procesul de creştere a concentraţiei multor enzime (ore până la zile): glucokinaza,fosfofructokinaza ,piruvat kinaza,prin intensificarea transcrierii genelor, sinteza ARNm şi în final sinteza enzimelor. Hormon anabolizant ,hipoglicemiantInsulina efecte metabolice:

-intensifică transportul glucozei în celule -intensifică glicoliza în scop anabolic-stimulează sinteza de glicogen în ficat şi muşchi -inhibă gluconeogeneza-stimulează lipogeneza în adipos.

In ficat stimulează glicoliza în scop anabolic. favorizează indirect influxul de glucoză în hepatocite, activează glucokinaza ,favorizează glicogeneza, stimulează biosinteza proteică prin accelerarea transportului aa prin membraneIn muschi - stimulează sinteza de glicogen si sinteza proteică ,încetineşte degradarea proteinelor.In tesutul adipos - facilitează transformarea glucozei în glicerolfosfat, activează lipoprotein-lipaza,stimulează lipogeneza

şi inhibă lipaza hormon sensibilă ,scade producţia de corpi cetonici, inhibă lipoliza în adipocite la concentraţii mici ale insulinei (5mU/ml); activează lipogeneza (sinteza de lipide), în aceleaşi celule, la concentraţii ale insulinei de 10 ori mai mari.

13.Biosinteza hormonilor medulosuprarenalieniMedulara care este de origine nervoasa elaboreaza adrenalina, noradrenalina, dopamina. Catecolaminele se obtin din tirozina rezultata prin degradarea protinelor endo/exogene sau din hidroxilarea fenilalaninei. Tirozinatirozin hidroxilazaDOPA dopaminanoradrenalinaadrenalinaTirozin hidrozilaza este enzima reglatoare a catecolaminelor. Transformarea noradrenalinei in adrenalina are loc doar in cellule cromafine din medulara, sub influenta unei metil-transferaze specific, controlata pozitiv de cortisol. Secretia este reglata prin stimularea nervoasa a medularei, dependent de influxul ionilor de Ca. La reglare participa o proteina specifica numita cromogranina.

14.Catabolismul catecolaminelor – timpul de injumatatire este de 10-30 de minute, catecolaminele circulante fiind rapid captate de tesuturi – rinichi si ficat. Enzimele care le metabolizeaza sunt COMT=catechol-0-metil-transferaza si MAO=monoaminoxidaza. Catabolitul adrenalinei si noradrenalinei este acidul vanil mandelic, alaturi de alti metabolite intermediari=metanefrine si catecolamine ca atare, se elimina pe care renala. 15.Mecanismul de actiune al adrenalinei si noradrenalinei Adrenalina si noradrenalina actioneaza prin 2 clase de receptori adrenergici: alfa si beta, fiecare clasa la randul ei fiind alcatuita din sublasele alfa1, alfa2, beta1, beta2. Raspunsul unui tesut la actiunea catecolaminelor depinde de natura receptorilor adrenergici pe care ii poseda si de natura sistemelor efectoare proprii fiecarui tip de celula. Receptorii beta1 – distribuiti in miocard si tesut adipos si receptorii beta2 distribuiti in muschii scheletici, intestine, rinichi, bronhiole, cuplati cu adenilat cilaza determina cresterea concentratiei intracelulare de AMPc. Receptorii alfa1 distribuiti in tractul genito-urinar sunt cuplati cu fosfolipaza C si determina cresterea concentratiei intracelulare a Ca2+. Receptorii alfa2 distribuiti in muschi, intestine, pancreas, rinichi sunt cuplati cu adenilat ciclaza su determina scaderea concentratiei intracelulare de AMPc.

Roluri fiziologice – adapteaza organismal la stress, inhiba secretia de insulin, activeaza glicogenoliza cu producer de acid lactic, creste gluconeogeneza la nivel hepatic, activeaza lipoliza, produce vasodilatatie prin beta2 la niv muschi, miocard, creier si vasoconstrictie periferica prin alfa1, stimuleaza cordul prin beta1, crescand viteza si forta de contractie. 16.Descrieti etapa comuna in sinteza hormonilor steroizi - reactii, reglare Etapa iniţială în biosinteza steroizilor: colesterol pregnenolonă (în toate organele producătoare de steroizi )transformarea pregnenolonei este funcţie de glandăiar în suprarenale -de zona corticală a suprarenalei. Precursorul steroizilor este colesterolul:sintetizat în glandă din acetil-CoA;captat din LDL (b-lipoproteine);din rezervele de acil-colesterol ale glandeiTransfomarea colesterol pregnenolonă are loc intramitocondrial ,este etapa comună în sinteza steroizilor. au loc hidroxilări la C22 şi la C20,scindarea legăturii C20 – C22 sub acţiunea desmolazei cu eliberarea aldehidei izocaproice (C6) .Etapa este

reglată de ACTH în suprarenală şi de LH în testicule şi ovare. Controlul prin ACTH presupune creşterea captării LDL,eliberarea colesterolului din esteri ,activearea conversiei colesterol pregnenolonă . Transformarea pregnenolonei în funcţie de zona suprarenalelor Cortexul :zona glomerulară este lipsită de 17 a-hidroxilază (necesară în sinteza de cortizol); zona internă nu posedă 18-hidroxi-dehidrogenază (necesară sintezei de aldosteron).

17.Implicatiile cortizolului in procesele metabolice este esenţial pentru viaţă. circulă în sânge legat nespecific de albumine,legat specific de transcortină sau CBP(cortisol-binding protein). este hiperglicemiant; acţiunile metabolice ale lui sunt antagonice cu ale insulinei; protejază organismul de stressul acut şi cronic.Stimulează procesele catabolice la nivelul ţesuturilor periferice .Stimulează procesele anabolice la nivelul ficatului. Este imunosupresor. Cortisolul este antiinflamator ,represează sinteza interleukinei-1 care accentuează procesele inflamatorii si stimulează sinteza lipocortinei care inhibă generarea eicosanoizilor proinflamatori.

18.Reglarea secretiei de aldosteroneSistemul renină-angiotensină are rol în reglarea presiunii arteriale.

Renina =enzimă proteolitică sintetizată de celulele renale. Angiotensinogenul =(a2-globulină sintetizată de ficat şi secretată în sânge) este transformat în angiotensine, de proteaze specifice: renina, enzima de conversie şi o aminopeptidază. aldosteronul determină retenţie de sodiu şi secundar creşterea volumului şi a presiunii sângelui . Enzima de conversie glicoproteină prezentă în plămâni, celulele endoteliale şi plasmă inhibată competitiv de captopril, inhibă bradikinina contracarând acţiunea vasodilatatoare a acesteia. Bradikinina prin NO produce relaxarea muşchilor netezi. stimulează producerea de aldosteronă, inhibă secreţia de renină

19.Rolurile aldosteronului Aldosteronul reglează metabolismul apei şi electroliţilor Renal determină:

– reabsorbţia Na+ şi retenţia osmotică de apă;– eliminarea renală a H+, K+, NH4

+. Aldosteronul reglează transportul electroliţilor prin celulele epiteliale de la nivelul intestinului şi al glandelor salivare şi sudoripare.Hormonul natriuretic atrial inhibă secreţia de aldosteron.

20.Hormonii sexuali masculini - mecanism de actiune, rol Hormonii sexuali masculini (androgeni):sintetizaţi în celulele interstiţiale (Leyding), din testicul: testosterona şi dihidrotestosterona (se formează şi în ţesuturile ţintă din testosterona circulantă);sintetizaţi de cortexul suprarenalei: dehidroepiandrosterona androstendiona (care în testicul este intermediar în sinteza testosteronei). etapele specifice încep de la derivaţii 17-hidroxilaţi ai progesteronei şi pregnenolonei la om calea majoră trece prin progesteronăSecreţie şi transport se eliberează direct în sânge testosterona este transportată în sânge de sex hormon-binding globulin care are afinitate mică pentru estrogeni.Metabolism. Principalii metaboliţi ai testosteronei sunt: androsterona şi etiocolanolona (17-cetosteroid). Cataboliţii se elimină prin urină ca sulfo- sau glucuronoconjugaţi.Reglarea pe axul hipotalamo -hipofizar. Hipotalamusul prin Gn RH stimulează eliberarea gonadotropinelor hipofizare: LH şi FSHLH stimulează sinteza de testosteronă în celulele interstiţiale;FSH controlează spermatogeneza. Prin feed back negativ. Testosterona circulantă în concentraţie mare inhibă secreţia LH, FSH şi Gn RH. Acţiunea androgenilor. Androgenii au rol în: dezvoltarea şi menţinerea caracterelor sexuale masculine primare şi secundare.

au rol anabolizant la nivelul ţesuturilor, stimulînd dezvoltarea ţesutului osos şi muscular, la pubertate.

21.Hormonii sexuali feminini - mecanism de actiune, rolestrogeni: estradiol, estriol, estronă; gestageni: progesteronăEstrogenii sunt sintetizaţi în cantităţi mari de către foliculii ovarieni şi în cantităţi mai mici în Adrenale,Testicul,Ficat,PieleStructură şi biosinteză. Precursorii estrogenilor sunt: testosterona şi androstendiona. Se obtin specific prin hidroxilarea, oxidarea si eliminarea C19 în formă de aldehidă formică; aromatizarea nucleului A

• testosteronă 17 b-estradiol cel mai activ estrogen • androstendionă estrona

degradarea estrogenilor se face în ficat , catabolitul principal este estriolul care se elimină cu bila în intestin, sub formă de sulfo sau glucurono conjugat.Estrogenii au rol în: dezvoltarea şi menţinerea caracterelor sexuale primare şi secundare; favorizează dezvoltarea primelor stadii ale ciclului ovarian; stimulează sinteza de proteine necesare muşchiului uterin.

• Reglarea secreţiei -prin intermediul RH-Gn -LH stimulează secreţia de estrogeni şi progesteronă de către

ovar şi controlează ciclul ovarian. -FSH stimulează secreţia de estrogeni şi dezvoltarea foliculilor

ovarieni.• Reglarea prin feed back negativ.

Concentraţiile mari de estradiol în sânge inhibă secreţia de LH şi FSH.

• Progesterona – este secretată de corpul luteal, placentă,

corticosuprarenală, testicul– circulă în sânge legată de aceiaşi proteină care

fixează şi cortisolul. – în ficat, se transformă în pregnandiol care este eliminat

pe cale renală sub formă de glucuronoconjugat.– intervine în menţinerea gestaţiei şi în dezvoltarea

glandelor mamare.

Metabolism energetic

22.Fosforilarile la nivel de substrat, semnificatie, reactii, enzime implicate

2 reacţii în glicoliză:-oxidarea gliceraldehidei-3-fosfat urmată de hidroliza acidului

1,3 bisfosfogliceric -transformarea acidului 2-fosfogliceric în acid piruvic1 reacţie în ciclul Krebs:-decarboxilarea oxidativă a acidului alfa-cetoglutaric urmată de

transformarea succinil~CoA acid succinic1. HC=O NAD+ NAHH+H COO~PO3H2 ADPATP COO-HC-OH----------------------- HC-OH-----------------------HC-OHH2C-OPO3H2 Pa H2C-OPO3H2 fosfoglicerat H2C-OPO3H2 KinazaGliceraldehida 1,3bisfosfoglicerat 3fosfoglicerat3fosfat

2. COO- enolaza COO- ADP->ATP COO-HC-OPO3H2------------C-O~PO3H2------------ C=0H2C-OH -H2O CH2 piruvat kin. CH32fosfoglicerat fosfoenolpiruvat piruvat

3.H2C-COO- CoA-SHCO2 H2C-COO- CoA-SH H2CCOOH2C------------------------------ | ------------------------------- |OC-COO- NAD+NADH+H H2C-CO-SCoA; GDP+PaGTP H2CCOOAlfacetoglutarat succinilCoA Succinat

23.Factorii care imprima anumitor legaturi caracterul macroergic -stabilizarea prin rezonanţă a produşilor de reacţieAcidul fosforic este stabilizat prin rezonanţă faţă de acidul pirofosforic

OH

OH

HO

O

P2+ H2OO

OH

HO

O

P OH

OH

O

P~....

Acidul carboxilic şi acidul fosforic prezintă fiecare mai multe structuri limită în rezonanţă decât anhidrida carboxil-fosforică

OH

OH

HO

O

P+ H2OOR

O

C OH

OH

O

P~.... ..

OHR

O

C..

+

Prin reacţia de hidroliză se micşorează repulsiile electrostatice dintre sarcini de acelaşi fel din molecula reactantului.

O

O-

O-

O

P O

O-

O

P adenozinã

O-

O

P O- O

O-

O

P adenozinã

O-

O

P

H2O Pa

O- O

O-

O

P adenozinã

O-

O

P

H2O Pa

O- adenozinã

O-

O

P

Prezenţa ionilor de Mg2+ în celule

O

O-

O-

O

P O

O

O

P adenozinã

O

O

P O- O

O

O

P adenozinã

O

O

P

Complexul Mg - ATP Complexul Mg - ADP

Mg2+Mg2+

Legătura macroergică din acidul fosfoenolpiruvic este de tip enol-fosforică

~PO32-

H2OCOO-

C

CH2

O

Pa

C

CH2

OH

COO-

C

CH3

O

COO-

Fosfoenol-piruvat

Enolpiruvat Piruvat

24.Utilizarea metabolica a ATP, UTP, CTP UTP este utilizat pentru activarea glucozei la derivatul UDP-glucozăCTP este utilizat în metabolismul lipidic

Atât ATP cât şi GTP se utilizează pentru sinteza legăturilor peptidice Nucleozidtrifosfatii cu riboză si dezoxiriboză participă la sinteza acizilor nucleici Legăturile macroenergice din aceşti NTP provin tot din ATP prin reacţia catalizată de nucleozid difosfat kinază:NDP + ATP ADP + XTP

25.1 Proteinele cu activitate enzimatică succinat-dehidrogenaza din ciclul Krebs;–enzime implicate în transportul acizilor graşi, din citosol, în mitosol;-citocromul P-450 implicat în hidroxilări;–majoritatea componenţilor LR–o parte a sistemului de sinteză a ATP prin fosforilare oxidativă (F1F0ATP sintaza);permeaze sau translocaze, sisteme proteice care permit transportul selectiv împotriva gradientului de concentraţie, al unor perechi de compuşi din mitosol în spaţiul intermembranar şi invers

25.2 Elemente componente ale lantului transportor de electroniToate componentele, cu excepţia ubichinonei, sunt proteine

(legate de grupări prostetice), care participă la procese redox• Componentele proteice:

– Conţin centre cu Fe-S– Conţin Fe coordinat de porfirină citocromi– Conţin Cu complexul IV

Proteinele componente ale LR (cu excepţia citocromului c care este solubilă) sunt hidrofobe, integral membranareFlavoproteinele (FP) sunt dehidrogenaze flavinice cu grupări prostetice FMN sau FAD:–dehidrogenaza FMN - dependentă, numită NADH-dehidrogenază oxidează NADH-ul care a preluat, în matrix, echivalenţi reducători de la substrate ca:

Piruvat Izocitrat a-cetoglutarat Glutamat b-hidroxibutirat b-hidroxiacil-CoA;

dehidrogenaza FAD-dependentă, numită succinat dehidrogenază preia echivalenţii reducători de la succinatdehidrogenaza FAD-dependentă pentru glicerol-fosfat (GPDH) Vitamina B2 – contine ciclul izoaloxazina

AH2 NAD+ FPH2 2Fe3+ H2O

A NADH FP 2Fe2+ 1/2O2

H+ H+ 2H+ 2H+

Proteine cu fier şi sulf, ne-heminice: – ionii de fier pot oscila între cifrele de oxidare 2 + şi 3 + – fierul realizează coordinaţii cu sulful anorganic şi cu

atomii de sulf din resturi de cisteină– Centrele redox Fe - S din aceste proteine sunt– fie binucleare (Fe2S2Cys4)– fie tetranucleare (Fe4S4Cys4)

Coenzima Q (CoQ) sau Ubiqinona (UQ)– singurul component neproteic al LR– este lipofilă, solubilă în membrană – porţiunea poliizoprenică a moleculei (la om, n=10), îi

asigură deplasarea în membrană– participă la transferul de electroni în LR prin alternanţa

între forma oxidată (ubichinonă) şi redusă (ubichinol) – porţiunea chinonică a moleculei poate fi redusă

reversibil la semichinonă cu 1e- şi 1H+ sau cu 2e- şi 2H+, la ubichinol

Citocromii = hemoproteine diferă prin structura hemului al cărui Fe poate oscila între Fe2+ şi Fe3+ (diferenţele structurale între porfirine determină diferenţe spectrale) .la mamifere sunt 3 tipuri de citocromi (a, b, c) componenţi ai LR, cu subtipurile:

• bK (sau b562 care absoarbe specific la 562 nm)• bT (sau b566 care absoarbe specific la 566 nm)• c1• a-a3

• acceptă electroni de la un transportor cu potenţial redox standard mai negativ decât al său şi cedează apoi aceşti electroni către un transportor cu potenţial redox standard mai

puţin negativ . In toţi citocromii - 4 cordinaţii cu atomii de azot

ai porfirinei–2 coordinaţii cu atomii apoproteinei . • In citocromul c Fe se leagă de apoproteină prin două legături

coordinative, realizate cu S (Met) şi cu N (His) prin 2 legături

covalente, fostele grupe vinil au adiţionat grupe –SH din resturile de cisteină din apoproteina citocromului c

• Citocromul b conţine pe aceiaşi proteină două grupe hem

distincte: hem bT şi hem bK.Citocromul c este o proteină solubilă localizată în spaţiul intermembranar, de unde se poate asocia, ca proteină periferică, feţei externe a membranei interneCitocromul a-a3 este o proteină transmembranară cu două centre de legare a substratelor: unul pe faţa externă a membranei interne, care leagă citocromul c ,altul pe faţa internă a membranei interne, care leagă O2 .Citocromul a–a3 conţine 2 hemuri distincte hem a şi hem a3, în acelaşi complex proteic Şi doi ioni de cupru: CuA asociat cu hem a şi CuB asociat cu hem a3. Cuprul participă direct la transferul de electroni în LR, prin transformări reversibile din Cu2+ în Cu+ .Citocromul a3 este singurul citocrom ce leagă direct O2, reducându-l; acest citocrom este o enzimă, o oxidază (citocrom c-oxidaza).

25.3. Organizarea componentilor lantului transportorilor de electroni

NADH FPN CoQ cit. b cit. c1 cit. c cit. a-a3 O2 - 0,32 V + 0,04 V + 0,25 V + 0,82 V

FPS

Succinat

FPS (FAD)Fe-S

Complex II(Succinat - CoQ reductazã)

Succinat

NADH + H+

FPN (FMN)Fe - S

Complex I(NADH - CoQ reductazã)

CoQ cit.bK, bT, c1Fe - S

Complex IIICoQH2 - cit. c reductazã

cit. c cit. a-a3Cu

Complex IVCitocrom c oxidazã

O2

25.4Complexul I (NADH-CoQ reductază ): dehidrogenaza FMN-dependentă ,proteine cu Fe şi S, se sintetizează 1 mol ATP, transferă

echivalenţii de reducere de pe NADH pe CoQ, În timp ce se oxidează o moleculă NADH:

– 2 electroni sunt transferaţi la CoQ prin complexul I – 4 protoni sunt pompaţi de-a lungul membranei

mitocondriale, din matrix spre spaţiul intermembranar– energia eliberată în cursul reacţiilor redox care se produc

în complexul I este conservată prin pomparea concomitentă a protonilor de-a lungul membranei

– diferenţei de potenţial dintre NADH şi a CoQ, îi corespunde o energie suficientă pentru sinteza a doi moli de ATP;

în procesul fosforilării oxidative se sintetizează însă un singur mol ATP, restul de energie se disipează în mediu

25.5 Complexul II (succinat-CoQ reducta ză ) transferă echivalenţii

de reducere de la succinat la CoQ . Nu se sintetizează ATP

Succinat FPs(FAD) CoQH2

Fumarat FPs(FADH2) CoQ

Succinat dehidrogenaza FAD-dependentă: dispusă pe partea dinspre matrixul mitocondrial ;catalizează dehidrogenarea succinatului la fumarat în ciclul Krebs; introduce atomii de hidrogen în lanţul respirator;Nu se pompează protoni de-a lungul membranei mitocondriale;nu se sintetizează ATP. In complex se mai află trei centre cu fier şi sulf şi două proteine mici hidrofobe.

25.6 Complexul III (CoQH 2-citocrom c reductaza)echivalenţii de reducere, sub formă de e-, trec de la CoQH2 la citocromul c;este pompă de protoni;Se sintetizează 1 mol ATP

2H )2(Fe c cit. 2 CoQ reductază c citocrom-CoQ )3(Fe c cit. 2 2CoQH

25.7 Complexul IV (citocrom c oxidaza) catalizează reducerea tetravalentă a O2, acceptorul final de electroni al lanţului:

O2 + 4 e- + 4 H+ 2 H2OCitocromoxidazã

ADP + Pa ATP

Complexul IV conţine 4 centre redox: citocromul a, a3, doi atomi de cupru CuA şi CuB, ioni de Mg2+ şi ioni de Zn2+. Complexul IV recepţionează e- de la cit. c şi îi transferă pe O2 cit.a proteina cu CuA cit. a3proteina cu CuB pe O2

. se sintetizează un singur mol ATP

25.8 Complexul V sau ATP-sintaza mitochondrial ă (F1F0-ATP-aza) are două domenii:–porţiunea F0 liposolubilă, parte integrantă a membranei interne; are rol de translocază de protoni si porţiunea F1 Hidrosolubilă, ancorată pe F0 spre matrix, are structura a3b3gdecatalizează reacţia ADP + P ATP. Trunchiul care ataşază F1 la F0 conferă ATP-sintazei sensibilitate la inhibiţia prin oligomicină. Date experimentale demonstrează:

–dacă F1 este detaşată de F0, F1 devine o ATP-hidrolază (ATP-ază)

• –dacă F1 + F0 sunt incluse într-o membrană sintetică, plasată într-un gradient de pH, ele sintetizează ATP din ADP şi P

• –dacă doar F0 se include într-o membrană sintetică integră, plasată într-un gradient de pH, membrana devine permeabilă pentru protoni.

26.Teoria chemiosmotica propusă în 1961 de Peter Mitchell:transportul e- prin L R produce translocări vectoriale de protoni prin membrana internă mitocondrială, din matrix, în spaţiul intermembranar. Complexele I, III şi IV ale LR sunt “ pompe de H+

matrixul devine mai alcalin şi spaţiul intermembranar mai acid; Dublul gradient de pH şi de sarcină, care apare prin funcţionarea LRdetermină apariţia forţei proton-motrice Forţa proton motrice reprezintă energia disponibilă pentru: sinteza ATP prin fosforilare oxidativă si procese endergonice mitocondriale. Cum se întorc H+ în matrix ? H+ din spaţiul intermembranar vor fi translocaţi înapoi în matrix prin ATP sintază, în josul gradientului de pH şi de sarcină, deci cu eliberare de energie; energia eliberată va servi la sinteza de ATP (fosforilare oxidativă).

ADP + Pi ATPATP sintazaenergia eliberata în LR

O2H NAD 2O 1/2HNADH La ox. NADH 3 moli de ATP pentru care se consumă 3x7,3 =21,9 kcal/mol , randamentul utilizării energiei libere pentru sinteza de ATP este 42%. La oxidarea în LR NADH 3 moli de ATP / atom gram de oxigen redus , FADH2 2 moli de ATP / atom gram de oxigen redus. Energia rezultată prin transferul electronilor prin LR este utilizată pentru pomparea H+ de-a lungul membranei interne mitocondriale din matrix în spaţiul intermembranar. Se generează un gradient electrochimic care constă dintr-un gradient de protoni şi un potenţial de membrană. Protonii din spaţiul intermembranar revin în matrix prin complexul ATP-sintază, determinând sinteza de ATP din ADP şi fosfatul anorganic.

27.Inhibitorii fosforilarii oxidative •

27.1 inhibitorii lantului respirator previn curgerea electronilor şi translocarea protonilor. inhibă atât consumul de oxigen cât şi fosforilarea oxidative.Exemple:rotenone (insecticide de origine vegetală), amitalul (compus din clasa barbituricelor), pericidina (antibiotic), pentru complexul Itenoiltrifluoracetona, pentru complexul II, antimicina A, pentru complexul III–CN-, CO, azida (N3

-), pentru complexul IV, b.Inhibitorii fosforilării:oligomicina, care inhibă ATP-sintazaatractilozidul, care blochează translocarea nucleotidelor cu adenină

27.2 Decuplanti ai fosforilarii oxidative =transportori de protoni prin membrana internă. În prezenţa decuplanţilor LR funcţionează cu viteză maximă, indiferent de valoarea raportului ATP/ADP, iar energia lanţului respirator este disipată sub formă de căldură. EX. -2,4-dinitrofenolul, şi alţi compuşi aromatici cu caracter acid, Ţesutul adipos brun este un ţesut termogenic.Proteina de decuplare UCP-1 care se găseşte exclusiv în membrana internă a mitocondriilor ţesutului brun, transportă protonii din spaţiul intermembranar în matrix, decuplând astfel sinteza de ATP de transportul protonilor.

28.Controlul respirator - intermediari ai degradării glucidelor, lipidelor, proteinelor, compuşi şi factori implicaţi direct în lanţul respirator şi fosforilarea oxidativă (complexe enzimatice, coenzime reduse, ATP, ADP, O2, Pi, etc.). controlul respirator se mai numeşte şi “control prin acceptor de fosfat” .

29.Lanturi transportoare de electroni necuplate cu fosforilarea oxidativa -Toate sunt asociate cu membrane.Rolul lor: reduc O2 în vederea încorporării în anumiţi compuşi chimici, enzimele implicate fiind monooxigenazele (cu rol dublu de oxidaze şi hidroxilaze).Citocromul P-450 reprezintă o familie de hemoproteine (se cunosc peste 1000 de astfel de enzime) din clasa monooxigenazelor, prezente la bacterii, plante, peşti, mamifere. În formă redusă, asociat

cu CO, absoarbe specific la 450 nm, În celulele mamiferelor, citocromul P-450 este prezent în reticulul endoplasmic şi în membrana internă mitocondrială. Sunt 2 sisteme transportoare de

electroni care implica prezenţa cit P 450. Sistemul monooxigenazic

microzomial, dependent de citocromul P-450, asociat reticulului endoplasmic .In reticulul endoplasmic al celulelor hepatice, renale şi din tractul respirator, NADPH cedează electronii NADPH- citocrom P-450 reductazei, care îi cedează Cit. P-450. Citocromul P-450 leagă oxigenul la gruparea hem dar conţine şi un loc pentru legarea

substratului (R-H) pe care urmează să fie introdus oxigenul . Sistemul NADPH-adrenodoxin reductază dependent de citocromul P-450 din mitocondrii. In mitocondrii, sistemul monooxigenazic, implicat în biosinteza steroizilor, utilizează două proteine: o flavoprotein-reductază (NADPH-adrenodoxin reductaza FAD-dependentă), izolată iniţial din suprarenală şi o proteină,

adrenodoxina, ce transferă electronii citocromului P-450. In ficat, cit. P-450: hidroxilează compuşi de origină exogenă (medicamente), compuşi endogeni (unii hormoni), care, devenind solubili se elimină uşor din organism. converteşte fenacetina la paracetamol sau codeina la morfină. In anumite cazuri, moleculele hidroxilate pot fi mitogene sau cancerigene: hidrocarburi aromatice policiclice, nitrozamine, amine aromatice. În cortexul suprarenalei, citocromul P-450 participă la sinteza hormonilor gluco şi mineralocorticoizi din colesterol. Nitric oxid sintaza (NOS) are structură asemănătoare cu citocromul P-450.Pentru elucidarea rolului acestei enzime în stările normale şi

patologice, s-a primit premiul Nobel în 1998.Au fost identificate 3 izoenzime ale NOS: NOS-I (de origine neuronală), NOS-II (din macrofage sau inductibilă), NOS-III (din endoteliul vascular).

30.Surse de specii reactive ale oxigenului (SRO) in organism- Surse endogene de SRO, în condiţii fiziologice:în mitocondrii în LR în prezenţa unor inductori;activitatea enzimelor: XO, ciclooxigenază, MAO, NADPH oxidază;în cursul oxidării acizilor graşi cu catenă lungă în peroxizomi;autooxidarea unor compuşi: Fe2+, hem, tioli, adrenalină;biosinteza hormonilor tiroidieni;transformarea acidului arahidonic în prostaglandine, tromboxani, lipoxine;Surse exogene de SRO pot fi:unii compuşi aromatici, paracetamol, solvenţi (CCl4), nitriţi, metale toxice ca aluminiul şi cadmiul din apa potabilă ;aditivii alimentari chimici, fumul de ţigară, gazele de eşapament;radiaţiile UV, razele X şi microundele În condiţii patologice sau de activare metabolică (inflamaţii, metabolizarea unor xenobiotice) se adaugă alte surse de SRO 31.Mijloace enzimatice si neenzimatice de protectie a organismului impotriva SRO enzimatice (superoxid dismutaza, glutation peroxidaza, glutation reductaza, catalaza);neenzimatice (vitaminele: A, B, C, E, glutationul, coenzima Q). Caracteristicile sistemelor protectoare antioxidante:previn formarea radicalilor liberi sau îi descompun pe cei formaţi;sunt interconectate metabolic pentru a-şi asigura regenerarea;sunt localizate în imediata apropiere a surselor de radicali (membrane, microzomi, mitocondrii). Antioxidanţii constituie prima ţintă a radicalilor liberi ei găsindu-se în orice celulă, componentă celulară sau lichid biologic. Localizarea antioxidanţilor le permite să acţioneze în cupluri, completându-se reciproc:

–în mediu hidrofil (citoplasmatic), acţionează vitamina C, glutationul;

–în mediu lipofil (membranar), acţionează vitamina E, carotenii;

–în mitocondrii: SOD, catalaza, vitaminele C, E, coenzima Q;–în citoplasma celulară: SOD, glutationul, glutation peroxidaza;–în sânge: albumina, bilirubina, acidul uric ceruloplasmina,

vitamine, hormoni.

32.Reoxidarea NADH cytosolic NAD+ este coenzima dehidrogenazelor atât pentru reacţiile care au loc în mitocondrie cât şi pentru cele din citoplasmă:

SH2 + NAD+ Sox + NADH + H+

Mitocondrial NADH + H+ se ox în LR; Reoxidarea NADH + H+ produs în citoplasmă: în condiţii anaerobe în reacţia acid piruvic acid lactic, prin introducerea echivalenţilor de reducere în LR, indirect prin navete (shuttle), deoarece NADH nu poate trece prin membrana mitocondrială. Naveta glicerolfosfatului este unidirecţională şi are ca scopuri: menţinerea concentraţiei necesare de NAD+ în citoplasmă şifurnizarea de echivalenţi de reducere LRNaveta malat-aspartat este bidirecţională .Prin acţiunea acestei navete se asigură atât reoxidarea NADH + H+ citoplasmatic, cât şi reglarea cuplurilor NADH – NAD+ extra şi intramitocondriale

Metabolism glucidic33.Caile de metabolizare ale glucozei, enumerare, roluri Glucoza reprezinta un combustibil important pentru tesuturile glucodependente si sursa pentru obtinerea unor compusi ca: pentoze, acizi uronici, glycerol, acetilCoA, NADPH, aminoacizi neesentiali si produsi specializati derivati din acestia – purine, pyrimidine, porfirine. Pentru utilizarea ei drept sursa de energie, glucoza trebuie sa parcurga glicoloza=degradare incomplete pana la lactat sau piruvat, si ciclul krebs=degradare complete pana la CO2. GLUCOZAglicolizaacid pyruvic->degradare incomplete->acid Lactic degradare complete

AcetilCoAkrebsNADH+FADH2//CO2+H2O

GLUCOZA CALEA PENTOZO-FOSFATILORpentoze-nucleotideAcizi nucleici

Si NADPH+H+ necesar biosintezelor reductiveGLUCOZA->CALEA UDP-GLUCURONATULUIacizi uronicisinteza de proteoglicani//detoxifierea unor compusi endogeni sau exogeni GLUCOZASINTEZA DE GLICOGEN

34.Etapele glicolitice consumatoare de ATP: reactii, reglareEtapa hexozelor, consumatoare de 2 moli ATP, cuprinde reactiile prin care glucoza e fosforilata la glucozo6fosfat, izomerizata la fructozo6fosfat si apoi transformata in fructozo-1,6-bisfosfat.

a)transformarea glucozei in glucozo6fosfat – metabolizarea glucozei este precedata de fosforilare, pentru a ramane in celula. Gruparea fosfat, puternic ionizata la pH fiziologic, confera glucozo6fosfat o incarcatura neta negative si sanse minime de a strabate membrane celulara. Fosforilarea glucozei este ireversibila, fiind catalizata de kinase – donatorul gruparii fosfat este ATP care actioneaza sub forma MgATP. Kinazele sunt inhibate allosteric, temporar sau ireversibil de concentratiile mari de glucozo6fosfat, acumularea acestuia oprind fosforilarea glucozei pentru a evita sechestrarea inutila a fosfatului in celula. Glucokinaza are activitatea indusa de concentratia mare de insulin si nu e inhibata de concentratii mari ale glucozo6fosfatului, dar fructozo6fosfatul inhiba glucokinaza prin stimularea translocarii in nucleu. Activitatea glucokinazei este inhibata complet prin legarea ei la proteina reglatoare din nucleu.

b) conversia glucozo6fosfatului la fructozo6fosfat – se face prin enzima glucozo6fosfat izomeraza, care actioneaza ireversibil doar asupra anomerului alfa al glucozo6fosfatului.

c)fosforilarea fructozo6fosfatului la fructozo1,6bisfosfat se realizeaza printr-o reactive ireversibila catalizata de 6fosfofructo1-kinaza=enzima inductibila si alosterica a carei activitate este controlata de numerosi efectori metabolici si care regleaza viteza glicolizei.

35.Etapele glicolitice in care se formeaza ATP: reactii Etapa triozelor, in care se produc moli ATP. Fructozo1,6bisfosfatul este transformat in 2 trioze – o cetotrioza si o aldotrioza, cele doua trioze fiind transformate in acid pyruvic.

a) scindarea fructozo-1,6bisfosfatului in gliceraldehida-3-fosfat si dihidroxiaceton-fosfat, printr-o reactie catalizata de o liaza numita aldolaza sau fructozo1,6bisfosfat liaza. Echilibrul este deplasat in sensul formarii formei aldehidice.

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

+

b) oxidarea gliceraldehid3-fosfat la 1,3bisfosfoglicerat 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; fosforoliza tioesterului cu formarea de 1,3bisfosfogliceratului si eliberarea gruparii SH- a enzimei; arsenatul are abilitatea de a decupla oxidarea de fosforilare; oxidarea NADH legat de enzima de catre NAD+ liber

c) transformarea 1,3bisfosfogliceratului in 3fosfoglicerat cu producere de energie - 1,3bisfosfogliceratul contine o legatura acilfosfat macroergica ce elibereaza prin hidroliza 12kcal/mol. Rezulta posibilitatea formarii unei molecule de ATP prin transferal restului de fosforil de pe 1,3bisfosfoglicerat pe ADP = fosforilare la niv substratului, reactia fiind catalizata de fosfoglicerat kinaza.

d) Transformarea 3fosfogliceratului in 2fosfoglicerat sub actiunea mutazei specific fosfoglicerat mutaza in prezenta Mg2+.

COOH

HC

H2C

OPO3H2

OH

COOH

HC

H2C

OH

OPO3H2

Acid 3-fosfogliceric

Fosfoglicerat mutaza

Mg2+

Acid 2-fosfogliceric

e) Transformarea 2fosfogliceratului in piruvat are loc in doua etape – in prima, o enolaza catalizeaza transformarea 2fosfogliceratului la 2fosfoenolpiruvat, iar in etapa a doua, piruvatkinaza catalizeaza transferal gruparii fosforil de pe compusul macroergic pe ADP, formand o molecula de ATP prin fosforilare la nivel de substrat. Piruvatkinaza este activata allosteric de fructozo1,6bisfosfat si inhibata de ATP. Insulina actioneaza ca inductor al piruvatkinazei, activand transcrierea

genei corespunzatoare, in timp ce glucagonul actioneaza ca repressor.

36.Glicoliza in eritrocite Are loc o deviere a 1,3bisfosfogliceratului din calea glicolitica, acesta putand fi convertit la 2,3bisfosfoglicerat sub actiunea unei mutaze si apoi la 3fosfoglicerat sub actiunea aceleiasi enzyme care manifesta si activitate fosfatazica. 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. Afinitatea hemoglobinei pentru oxigen este influentata de viteza de desfasurare a glicolizei in eritrocit.

37.Reglarea glicolizei - la nivelul celor trei reacţii ireversibile catalizate de kinaze; Reglarea:–cantităţii de enzimă, prin inducţie sau represie;–eficienţei enzimei, prin:*control hormonal (reglare covalentă; fosfo-defosfo), *control metabolic (reglare allosterică)

Hexokinazele -enzime din ţesuturile extrahepaticefosforilează 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. 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: cresterea citratului citosolic şi a ATP-ului , scaderea pH-ului (creşterea concentraţiei H+). În ficat, FFK-1 catalizează reacţia limitantă de viteză a glicolizei;fructozo-2,6-bisfosfatul = efector alosteric pozitiv, activator al FFK-1FFK-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 + ADPSi un domeniu fosfatazic activ fosfo, în perioade catabolice (foame), la raport glucagon/insulină mare,:

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

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. 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 . 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.

38.Bilantul energetic al glicolizei Beneficiul net: 4-2 = 2 ATP/mol glucoză degradată la lactat.

Deoarece în glicoliza anaerobă Kcal/mol 47`0G ,

Rezultă beneficiul energetic =31%

Glucozã

2 Trioze-P

2 ATP

2 ADP

2 NAD+

2 NADH + H+

4 ADP

4 ATP

2 Piruvat 2 Lactat

beneficiul energetic al glicolizei aerobe este mai mare, deoarece oxidarea mitocondriala a echivalentilor reducatori preluati sub forma de NADH va permite sinteza suplimentara de ATP.

39.Soarta metabolica a piruvatului

Glucozã

Piruvat LactatLactatdehidrogenaza

NADH + H+

NAD+

TransaminarePiridoxal fosfat

Alaninã

ATPCO2 Piruvat

dehidrogenazaBiotinãCO2

ADP + P

Piruvatcarboxilaza

Acetil -CoAOxaloacetat

NAD+

NADH + H+

KrebsCiclul CO2+H2O

CH2

C

COOH

O

COOH

40.Reglarea alosterica si covalenta a activitatii piruvat dehidrogenazei - complexul multienzimatic al piruvat-dehidrogenazei” cu activităţile catalitice:

a.Piruvatdehidrogenaza, decarboxilantă b.Dihidrolipoil-transacetilaza c.Dihidrolipoil-dehidrogenazad.Protein-kinaza (reglatoare);e.Fosfatază specifică, dependentă de Ca2+ şi Mg2+,

Reglarea activităţii piruvat dehidrogenazei:-prin efectori alosterici şi-prin modificare covalentă (fosfo-defosfo)

Activitatea complexului piruvat dehidrogenază este crescută în faza anabolică; ATP, acetil-CoA şi NADH rezultate prin beta-oxidarea acizilor graşi în condiţiile unui aport glucidic scăzut inactivează complexul piruvat dehidrogenazei. Piruvatul provenit din acidul lactic şi din alanină este orientat spre gluconeogeneză

41.Reactia de initiere a ciclului Krebs

Acetil~CoA(C2 )

CoA-SH

CitratOxaloacetat(C4 ) (C6 )

CO2 CO2

42.Beneficiul energetic al ciclului ,

Ciclul Krebs: cale finală de degradare pt glucide,lipide,proteine

GTP2FADH)HNADH(3SHCoA2CO2

HOH2aPGDPFADNAD3SCoA~CO3CH

Beneficiul total este de: 11 ATP + 1 GTP = 12 moli NTP (nucleozid trifosfat), pentru fiecare moleculă de acetil-CoA degradată , Aminoacizii glucoformatori: Glu, Asp, Arg, Pro, His, Val, Met, Ser, Gly, Thr, Cys, Tyr, Phe se 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. Glucidele şi anumiţi aa pot furniza: acetil-CoA care se consumă şi -oxaloacetatul care permite amorsarea ciclului Krebs. Formarea acetil-CoA condiţionează utilizarea grăsimilor.

43.Reglarea activitatii 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 oxidativemodificarea activităţii celor trei enzime reglatoare ale ciclului: citrat sintaza, izocitrat dehidrogenaza şi alfa-cetoglutarat dehidrogenaza

44.Ciclul Krebs-cale amfibolica

calea amfibolică este implicată în procese catabolice, şi anabolice. 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.Procese anabolice a. oxaloacetatul şi alfa-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. 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.

45.Reactii anaplerotice= Reacţiile care permit creşterea concentraţiei intermediarilor ciclului KrebsReacţia 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. Piruvatul este precursor atat pentru acetilCoA cat si pentru oxaloacetat; acumularea de acetilCoA induce cresterea activitatii piruvat carboxiligazei, favorizand intrarea restului acetil in ciclul de oxidare prin cuplare cu oxaloacetatul. Diminuarea lui favorizeaza activitatea piruvat dehidrogenazei, ce catalizeaza formarea de acetilCoA . Piruvat carboxiligaza este prima enzima a gluconeogenezei, orientarea piruvatului fie spre krebs fie spre GNG se face pe baza resurselor energetice ale tesuturilor. Reacţia catalizată de glutamat dehidrogenază – este furnizat alfacetoglutarat ciclului krebs. Degradarea acizilor graşi cu număr impar de atomi de carbon şi a unor aminoacizi (izoleucină, valină, metionină), soldate cu formarea succinil-CoA.Reactiile de transaminare de tipul oxaloacetate+glutamataspartat+alfacetoglutarat nu sunt reactii anaplerotice deoarece produc un intermediary krebs alfacetoglutarat, consumand oxaloacetate, un alt intermediar

46.Substratele chimice utilizate in gluconeogeneza 2 categorii : de provenienţă neglucidică: anumiţi aa şi

AG cu număr impar de atomi de carbon; si de provenienţă glicolitică dintr-un ţesut extrahepatic: lactat, alanină, glicerol

circuite de substrate între: ficat şi ţesuturile perifericeLactatul 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

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 cetonici47.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

Ficat Sânge EritrocitMuschi în contractii anaerobe intense

2 Lactat

2 Lactat

6 ATP

Glucozã Glucozã Glucozã

2 LactatLactat

GN

G

Glic

oliz

a

2 ATP

PiruvatPiruvat

Glicogen

48.Scrieti ecuatiile chimice ce conduc la sinteza glucozei din glicerol

49.Gluconeogeneza din aminoacizi • Aminoacizii glucoformatoriDoar Leu şi Lys, sunt ceto-formatori (prin degradare se pot obţine corpi cetonici) si nu pot fi utilizati in GNG. • În foame, creşte proteoliza musculară. • Proteoliza excesivă, în inaniţie, poate afecta integritatea

celulară este limitată prin sinteza şi utilizarea corpilor cetonici. • AAC participa la reactia de transaminare in celula

musculara , cetoacizii formati fiind degradati oxidativ in muschi sau eliberati in sange, de unde sunt captati si folositi de catre ficat. Glutamatul, care a colectat prin transaminare gruparile amino, le transfera piruvatului. Alanina astfel formata paraseste muschiul , ducand la ficat atat scheletul de atomi de C necesar GNG cat si amoniacul ce va fi transformat in uree.

50.Reglarea gluconeogenezei • Reglarea GNG prin:

-concentraţia substratelor-concentraţia ATP (nivelul energetic celular)-modificarea concentraţiei enzimelor reglatoare ale GNG -modificarea activităţii enzimelor reglatoare aleGNG.

• Intensitatea GNG trebuie să fie invers proporţională cu intensitatea glicolizei.

• Hormonal : 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.

• 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 beta-oxidare activează

piruvatcarboxiligaza şi inhibă piruvat dehidrogenaza, decizând intrarea piruvatului în gluconeogeneză

• 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

• Ingestia de etanol inhibă gluconeogeneza•

51.Scrieti si comentati secventa de reactii glicerol' acid 6-fosfo gluconic 294 glucoza-gng-52.Reactia de obtinere a UDP-glucozei si caile de utilizare a acesteiacalea acidului glucuronic este o cale metabolica de degradare oxidative ce are loc in cytosol. Prima etapa in aceasta cale este activarea glucozo1fosfatului sub forma de UDPglucoza si necesita UTP si enzima UDPglucozo-pirofosforilaza. UDPglucoza poate servi ca donor de glucoza in sinteza di si polizaharidelor, sau poate fi oxidata la UDPglucuronat in prezenta unei dehidrogenaze NAD-dependente. 53.Metabolizarea fructozei 1.Transformarea fructozei în fructozo-6-fosfat.

ADP fosfat -6 -Fructozo Hexokinază ATP Fructoză

Glucoza= Ic

cantităţi mici de fructoză pot fi metabolizate în ţesutul adipos şi în muşchi.Transformarea fructozei în fructozo-1-P

Fructokinazaprezentă în ficat nu acţionează asupra glucozei activitatea ei nu este influenţată de foame sau insulină Aldolaza Bprezentă în ficat

transformă fructozo-1-P în 2 trioze , Lipsa reglării transformării fructozei în trioze poate conduce la lactacidemie sau la amplificarea lipogenezei

54.Metabolismul galactozeiSurse:

• hidroliza lactozei alimentare, în intestin • conversia glucozei la galactoză • UDP-glucoza = intermediar în procesul de transformare a

galactozei în glucozăDeficiente enzimatice: a.Deficienţa galactokinazei duce la

-galactozemie şi galactozurie - clinic apare cataracta–galactoza intracelulară galactitol (poliol) -modificări

osmotice -cataractă la nivelul cristalinului• 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

55.Reactia catalizata de glicogen fosforilaza, reglare

4O

OH

OH

CH2-OH

OO

O

HO

OH

OH

CH2-OHO

OH

OH

CH2-OH

O+ H3PO4

O

HO

OH

OH

CH2-OH

OPO3H2

+O

HO

OH

OH

CH2-OH

O

Glicogen (structurã partialã) -D-Glucozo-1-fosfat Glicogenn-1

Glicogenfosforilaza

Glucagon InsulinãAdrenalinã

Rezultă glucoză activată fără consum de ATP.Reglare -covalentă (fosfo-defosfo)

-alosterică*AMP: activator al enzimei în mod deosebit în ţesutul muscular *glucozo-6-P şi ATP: inhibitori alosterici ai enzimei.

Glicogen fosforilaza: 2 forme interconvertibile prin fosfo-defosfo, “a” (relaxată) şi respectiv “b” (tensionată)

56.Reactia catalizata de glicogensintaza, reglare • Reglarea glicogenogenezei - Enzima reglatoare = glicogen

sintaza:-reglare alosterică (control metabolic)

☺enzima este activată de concentraţii foarte mari de glucozo-6-fosfat (efectorul alosteric)

-covalentă, fosfo-defosfo (control hormonal)• Glicogen sintaza, tetramer, (a)4

-poate exista în două forme interconvertibile, fosfo – defosfo. Interconversia realizată de: glicogen-sintaz-kinaza şi glicogen-sintaz-fosfataza

• sinteza glicogenului este scăzută când:–concentraţia glucozo-6-P este mică;–activitatea proteinkinazelor este mare;-activitatea fosfoprotein fosfatazei-1 este mică

Metabolismul lipidelor

57.Reglarea hormonala a lipolizei in adipocite 58.Scrieti reactia de activare a acizilor grasi si comentati transportul lor din citosol in matrixul mitocondrial 59.Etapele oxidarii acizilor grasi: reactii, coenzime 60.Bilantul energetic al oxidarii complete a acidului palmitic 61.Oxidarea acizilor grasi in peroxizomi 62.Cetogeneza: reactii si comentarii privind reglarea procesului 63.Caracteristicile generale ale procesului de sinteza a acizilor grasi 64.Reactia de initiere a biosintezei acizilor grasi, reglarea etapei 65.Sinteza acidului palmitic catalizata de acid gras sintaza 66.Biosinteza acizilor grasi nesaturati 67.Soarta metabolica a citratului: reactii, cadrul metabolic, reglare

68.Biosinteza trigliceridelor in ficat 69.Biosinteza trigliceridelor in adipocite 70.Scrieti reactia catalizata de enzima cheie a biosintezei colesterolului si comentati reglarea procesului 71.Transformarea colesterolului in acizi biliari, circuitul enterohepatic al acestora 72.Lipoproteine: structura, enumerare, modalitati de separare 73.Metabolizarea chilomicronilor 74.Metabolizarea VLDL 75.Metabolizarea LDL 76.Metabolizarea HDL 77.Eliberarea acidului arahidonic din glicerofosfolipidele membranare: reactie, reglare 78.Rolul fiziologic al PGI2 si TXA2 cu sublinierea antagonismului lor functional 79.Mecanismele de actiune ale prostanoizilor.

Metabolismul aminoacizilor si proteinelor

80.Biosinteza hemului: etapa relgatoare, reactie, reglare 81.Catabolismul hemului 82.Circuitul fierului in organismmetabolismul amoniacului – transport

ce mai trebuie sa stim : uree, creatina, carbamilfosfat carnitina, creatina, uree, ATP, AMPc, intermediar – 2 cai metabolice in care e implicatpiruvat, acetilCoA,