Curs 2: GLUCIDE - aspecte generale GLICOLIZA Ciclul acidului LACTIC ( ciclul CORI) Căi alternative ale PIRUVATULUI

Σχετικά έγγραφα
UNIVERSITATEA DIN BUCURESTI CICLUL 1. LICENTA IN BIOCHIMIE. Biochimie metabolica

REACŢII DE ADIŢIE NUCLEOFILĂ (AN-REACŢII) (ALDEHIDE ŞI CETONE)

Biochimie Curs 9. Glicogen. UDP-glucoza UTP G 1. P = Glucozo-1-fosfat P = Glucozo-6-fosfat ATP. Glucoza G 6

DEPARTAMENT: ŞTIINŢE PRECLINICE DISCIPLINĂ: BIOCHIMIE ȘI BIOLOGIE MOLECULARĂ. Cadru didactic responsabil: Prof.univ.dr. Aneta Pop

UNIVERSITATEA DIN BUCURESTI CICLUL 1. LICENTA IN BIOCHIMIE. Biochimie metabolica

DEPARTAMENT: ŞTIINŢE PRECLINICE DISCIPLINĂ: BIOCHIMIE ȘI BIOLOGIE MOLECULARĂ. Cadru didactic responsabil: Prof.univ.dr. Aneta Pop

Curs 3: GLUCONEOGENEZA CALEA ACIDULUI GLUCURONIC (GLUCURONICĂ) CALEA PENTOZO-FOSFAT

I. Scrie cuvântul / cuvintele dintre paranteze care completează corect fiecare dintre afirmaţiile următoare.

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.3.ALCHINE


Curs 5. Metabolismul glicogenului Metabolismul fructozei și manozei Metabolismul galactozei

a. 11 % b. 12 % c. 13 % d. 14 %

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.5.ARENE

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.5.ARENE

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.4.ALCADIENE

GLUCIDELE. Elena Rîvneac Dr.în biologie, conf.univ. Catedra Biochimie și Biochimie Clinică

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

Acizi carboxilici heterofuncționali.

Universitatea Bacău Facultatea de INGINERIE

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Tema 5 (S N -REACŢII) REACŢII DE SUBSTITUŢIE NUCLEOFILĂ. ŞI DE ELIMINARE (E - REACŢII) LA ATOMULDE CARBON HIBRIDIZAT sp 3

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

Curs 4 Serii de numere reale

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

Curs 1 Şiruri de numere reale

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

MARCAREA REZISTOARELOR

riptografie şi Securitate

UNIVERSITATEA DIN BUCURESTI. Biochimie metabolica

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

Activitatea A5. Introducerea unor module specifice de pregătire a studenţilor în vederea asigurării de şanse egale

UNIVERSITATEA DIN BUCURESTI CICLUL 1. LICENTA IN BIOCHIMIE. Biochimie metabolica

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

BIOELECTROGENEZA DEFINIŢIEIE CAUZE: 1) DIFUZIA IONILOR PRIN MEMBRANĂ 2) FUNCŢIONAREA ELECTROGENICĂ A POMPEI DE Na + /K + 3) PREZENŢA ÎN CITOPLASMĂ A U

Teoria mecanic-cuantică a legăturii chimice - continuare. Hibridizarea orbitalilor

Fiziologia fibrei miocardice

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

5.1. Noţiuni introductive

Controlul expresiei genice

Biochimie descriptivă / Biochimie și toxicologie - Curs 3

Esalonul Redus pe Linii (ERL). Subspatii.


RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

1.7. AMPLIFICATOARE DE PUTERE ÎN CLASA A ŞI AB

V O. = v I v stabilizator

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

2. Purificarea enzimei

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

Capitolul 4-COMPUŞI ORGANICI CU ACŢIUNE BIOLOGICĂ-

Subiecte Clasa a VII-a

Integrala nedefinită (primitive)

ZAHARIDE Definitie Zaharidele glucide hidraţi de carbon

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

COLEGIUL NATIONAL CONSTANTIN CARABELLA TARGOVISTE. CONCURSUL JUDETEAN DE MATEMATICA CEZAR IVANESCU Editia a VI-a 26 februarie 2005.

a. 0,1; 0,1; 0,1; b. 1, ; 5, ; 8, ; c. 4,87; 6,15; 8,04; d. 7; 7; 7; e. 9,74; 12,30;1 6,08.

Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.4.ALCADIENE

Capitolul ASAMBLAREA LAGĂRELOR LECŢIA 25

Valori limită privind SO2, NOx şi emisiile de praf rezultate din operarea LPC în funcţie de diferite tipuri de combustibili

6 n=1. cos 2n. 6 n=1. n=1. este CONV (fiind seria armonică pentru α = 6 > 1), rezultă

CAP. 16. ZAHARIDE COOH + C 6 H 5 CH OH. CH 3 COCl. Y + HCl

Capitolul 4-COMPUŞI ORGANICI CU ACŢIUNE BIOLOGICĂ-

Activitatea A5. Introducerea unor module specifice de pregătire a studenților în vederea asigurării de șanse egale

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

* K. toate K. circuitului. portile. Considerând această sumă pentru toate rezistoarele 2. = sl I K I K. toate rez. Pentru o bobină: U * toate I K K 1


5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

+ + REACŢII NUCLEARE. Definitie

4. Măsurarea tensiunilor şi a curenţilor electrici. Voltmetre electronice analogice

Vitaminele liposolubile Vitamina K Termenul de vitamina K se referă la o clasă de compuşi a căror activitate este similară. Vitamina K1 (filochinona)

RECEPŢIONEAZĂ SEMNALE OCUPĂ SUPRAFAŢĂ MARE AU ACTIVITATE CONVERGENTĂ

Proiectarea filtrelor prin metoda pierderilor de inserţie

Foarte formal, destinatarul ocupă o funcţie care trebuie folosită în locul numelui

Unitatea atomică de masă (u.a.m.) = a 12-a parte din masa izotopului de carbon

CIRCUITE INTEGRATE MONOLITICE DE MICROUNDE. MMIC Monolithic Microwave Integrated Circuit

BARAJ DE JUNIORI,,Euclid Cipru, 28 mai 2012 (barajul 3)

Examen. Site Sambata, S14, ora (? secretariat) barem minim 7 prezente lista bonus-uri acumulate

2CP Electropompe centrifugale cu turbina dubla

Reactia de amfoterizare a aluminiului

Laborator 11. Mulţimi Julia. Temă

a. Caracteristicile mecanice a motorului de c.c. cu excitaţie independentă (sau derivaţie)

Fiziologia glandelor endocrine. Curs 3 I. Hormonii pancreatici II.Hormonii cu rol în homeostazia fosfo-calcică

Spatii liniare. Exemple Subspaţiu liniar Acoperire (înfăşurătoare) liniară. Mulţime infinită liniar independentă

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

Electronegativitatea = capacitatea unui atom legat de a atrage electronii comuni = concept introdus de Pauling.

Capitolul 4 Amplificatoare elementare

Capitolul 1-INTRODUCERE ÎN STUDIUL CHIMIEI ORGANICE Exerciţii şi probleme

Transcript:

Curs 2: GLUCIDE - aspecte generale GLICLIZA Ciclul acidului LACTIC ( ciclul CRI) Căi alternative ale PIRUVATULUI

GLUCIDE - aspecte generale 1. Definiţie, roluri 2. Clasificare, structură, proprietăţi, izomerie 3. Digestia, absorbţia şi transportul glucidelor 4. Importanţa medicală

1. Glucide: definiţie, roluri Def.: Conţin C,,, alte elemente; cele mai abundente molecule organice, prezente la plante şi la animale. Glucide = Carbohidraţi, formula empirică (C 2 ) n Roluri: furnizează energie (rol energetic): 1 g glucide 4 kcal 65-75% din necesarul zilnic de calorii. sursă de pentoze pt. sinteza ADN / ARN / ATP Sinteză de vit. B2 și B12 componente ale membranelor celulare (rol structural) stimulare a peristaltismului intestinal (celuloză) comunicarea intercelulară formă de stocare a surplusului energetic

2. Glucide: clasificare

2. Glucide: structură Monozaharide: Aldoze = conţin gruparea aldehidică ex. gliceraldehida Cetoze = conţin gruparea cetozică ex. dihidroxiacetona, fructoza, xiluloza au formula generală (C 2 ) n, n 3 Monozaharidele 5 atomi de C au structuri predominant ciclice În funcție de numărul de atomi de C, monozaharide sunt denumite: trioze (C3: ex. gliceraldehida), tetroze (C4: ex. eritroza), pentoze (C5: ex. riboza), hexoze (C6: ex. glucoza), etc.

Aldoze C C C 2 D-Gliceroaldehida C C Glucide: structură trioze pentoze hexoze C C C C C C C 2 C 2 Riboza 2-Dezoxiriboza C C C C C C C C C C C 2 C 2 C C C C C C 2 Glucoza Manoza Galactoza Cetoze trioze C 2 C C 2 Dihidroxiacetona hexoze C 2 C C C C C 2 Fructoza

Glucide - structură sub 1% din monozaharidele cu > 5 C au formă liniară (aciclică); majoritatea au configuraţie inelară (ciclică) prin interacţiunea dintre gruparea aldehidică (sau cetozică) cu un radical alcoolic al aceluiaşi glucid Valenţele fiind egale formule de perspectivă (forma piranozică / furanozică) PIRANZA: compus inelar hexa-atomic FURANZA: compus inelar penta-atomic

Glucide - structură Glucoza se întâlneşte mai rar în forma furanozică Fructoza se găseşte în formă furanozică 6 2 C 5 4 3 -fructofuranoza 1 C 2 2 6 2 C 2 5 C 2 4 3 1 -fructofuranoza

2. Glucide - proprietăţi Statusul atomului de oxigen legat de atomul anomeric (fostul C carbonilic) dictează caracterul reducător sau nereducător al unui glucid, restul grupărilor nefiind implicate testele colorimetrice ce utilizează reactivi cromogeni detectează prezenţa glucidelor în urină Identificarea exactă a glucidului necesită teste adiţionale specifice

2. Glucide - izomerie - Izomeri: compuşi cu formule chimice identice, dar cu structuri chimice diferite Ex. C 6 12 6 : Fruc, Glu, Gal şi Man - Izomerii care diferă doar prin orientarea spaţială a atomilor din structură = STEREIZMERI: 1. Enantiomeri stereoizomeri cu structura în oglindă Ex. D (dextro) şi L (levo) gliceraldehida (C2 asimetric) Gruparea care dă apartenenţa la seria L sau D este gruparea alcoolică primară (de la C2 asimetric) Toate glucidele naturale aparţin seriei D Dacă există mai mulţi atomi C asimetrici, poziţia grupării de la ultimul carbon asimetric este referinţa pentru numirea izomerilor D sau L (ex. D-Glu, L-Glu) 2. Diastereoizomeri stereoizomeri fără structură în oglindă (ex. D-Glu, D-altroza)

EPIMERI: izomeri care diferă prin configuraţia unui singur atom de C (ex. Glu şi Gal: epimeri la C 4 ) α şi β ANMERI (în cazul monozaharidelor ciclice): diferă prin poziţia relativă a grupării legate de C1 (pentru aldoze) sau C2 (pentru cetoze) ex. α Glucoza - de la C1 este trans faţă de -C 2 de la C5 β Glucoza - de la C1 este cis faţă de C 2 de la C5 Glucide - izomerie

Glucide structură (Dizaharidele) Dizaharidele: formate din 2 molecule de monozaharide unite prin legături glicozidice Celobioza - unitatea dizaharidică a celulozei; este formată din 2 molecule de β-glucoză legate 1-4 Nu poate fi utilizată de om în scop energetic Măreşte peristaltismul intestinal Maltoza unitatea dizaharidică a amidonului; este formată din 2 molecule de α-glucoză legate 1-4 C 2 C 2 Celobioza Maltoza C 2 C 2

Glucide structură (Dizaharidele) Lactoza: formată din β- galactoză şi α-glucoză Digestia: hidrolizată de β- galactozidaze; dacă lipsesc nu se tolerează laptele Normal: Lactoza glucoză şi galactoză Glucoza glicoliză Galactoza glucoză C 2 Lactoza C 2 absenţa enzimelor galactozemie esenţială

Glucide structură (Dizaharidele) Zaharoza: formată din α- glucoză şi β-fructoză glucid de bază a alimentaţiei (îndulcire) idroliza este produsă de o α-glucozidază (nu există o zaharază) Sucroza: formată din α- glucoză şi β-fructoză 2 C C 2 Zaharoza C2

3. Digestia glucidelor - Digestia carbohidraţilor alimentari se desfăşoară în: cavitatea orală intestin Procesul are loc rapid şi se încheie când chimul gastric ajunge la joncţiunea duodeno-jejunală Enzime implicate: Endoglicozidazele: hidroliza oligo- şi polizaharidelor Dizaharidazele: hidroliza dizaharidelor Glicozidazele specifice: hidroliza legăturilor glicozidice

Digestia glucidelor Amilază salivară hidrolizează legăturile α (1-4), digerând parțial amidonul și glicogen la dextrine și câteva molecule de maltoză α- amilaza salivară este inactivată de aciditatea gastrică locală Celuloza nu poate fi digerată- legături β (1-4) Rezultă oligozaharide cu legături α (1-6) sau dextrine scurte, maltotrioze, dizaharide rezistente la actiunea α- amilazei Amilază pancreatică transformă amidonul, glicogenul și dextrinele maltoză Maltaza, lactaza şi sucraza (sintetizate la nivelul feţei luminale a marginii în perie a celulelor mucoasei intestinale) hidrolizează dizaharidele corespunzătoare la Glu, Fru și Gal.

3. Absobţia glucidelor de Glu din țesuturi la sânge Absorbţia monozaharidelor: în duoden şi jejun superior. Insulina nu este necesară pentru absorbţie A. Simplă: pasiv; ex.: pentoze şi fructoza B. Activă: are nevoie de transportor proteic sau pompă de Na (consumă ATP) B.1. Difuzie independentă de Na+, cu ajutorul proteinelor transportoare de glucoză (GLUT 1... GLUT14) GLUT 1 -abundent în eritrocitele, creier GLUT 2 - ficat și celulele β pancreatice GLUT 3 -specific pentru neuroni GLUT 4 -ţesutul adipos şi musculatura scheletică. Insulina numărul GLUT-4 Alte GLUT sunt implicate în transportul

3.Transportul glucozei către celule B.2. Sistemul co-transportor Na + - dependent. Se realizează independent pe gradientul de concentrație, cu ajutorul SGLT (transportor de sodiu-glucoză) Acest tip de transport are loc în intestin, tubii renali si plexul coroid. Transportă Glu, Gal în enterocite Glu, Gal şi Fru sunt transportate din celulele mucoasei intestinale în circulaţia portală cu GLUT-2

Soarta glucozei după absorbţie xidare în principal prin glicoliză și ciclul Krebs în C 2 și 2, cu eliberare de energie stocată în ATP. Sinteza altor carbohidraţi: Pentoză prin șuntul pentozelor Acid glucuronic prin calea acidului uronic Galactoză și lactoză Mucopolizaharide Excesul este transformat în glicogen prin glicogeneză Un exces marcat de glucoză, duce la stocarea lipidelor prin lipogeneză Sinteza aminoacizi neesențiali din intermediarii de glucoză.

4. Importanţa medicală - Glucoza absolut necesară organismului Nivelul glucozei în sânge = glicemie Interval biologic de referinţă: 70-105 mg/dl ( 100 mg/dl) Valori = hipoglicemie; valori sub limita inferioară coma hipoglicemică Valori = hiperglicemie; se întâlnesc în diabet zaharat - Excesul = depus sub formă de glicogen (glicogenogeneză) - Mobilizarea Glu din depozite = glicogenoliză

Importanţa medicală - tulburări ale depozitării sau mobilizării Glu glicogenoze - Glu = substrat energetic major pentru SNC. Când rezerva de Glu a ficatului este epuizată gluconeogeneză - Concluzie: prin glicogenogeneză, glicogenoliză şi gluconeogeneză aportul de Glu este continuu

GLICLIZA Calea Embden Meyerhof Gustav Embden 1874-1933 tto Fritz Meyerhof 1884-1951 1922 Premiul Nobel 1. Definiţie, localizare, generalităţi 2. Glicoliza: etape, reacţii, reglare 3. Bilanţ energetic

1. Glicoliza definiţie, localizare Definiţie: secvenţă de reacţii enzimatice prin care, în aerobioză, 1 moleculă Glu (6C) 2 molecule piruvat (3C) şi metaboliţi intermediari utilizaţi în alte căi metabolice Cale metabolică importantă: furnizează energie (ATP) ~120 g Glu/zi sunt utilizate de creierul adultului pentru necesarul de ATP Localizare: toate celulele, citosol

Glicoliza - generalităţi Glicoliza aerobă: secvenţă de 10 reacţii: produs final = Piruvat (Py) Furnizează energie (2 ATP şi 2 NAD) Localizare: celule care deţin mitocondrii şi aport adecvat de 2 2 = indispensabil reoxidării NAD rezultat din oxidarea GA-3P pregăteşte teren pentru decarboxilarea oxidativă Py acetil-coa (sursă de energie a ciclului Krebs) Prin metabolizarea acetil-coa la nivelul ciclului Krebs şi a lanţului respirator mitocondrial rezultă 36 sau 38 moli ATP / 1 mol Glu

Glicoliza - generalităţi Glicoliza anaerobă: secvenţă de 11 reacţii: produs final = Lactat ( reducerea Py) permite sinteza de ATP (2 ATP / 1 moleculă Glu) în ţesuturi cu aportul de 2 insuficient

Ţesuturi dependente de glicoliză pentru furnizarea ATP ematii, cornee, cristalin şi anumite regiuni ale retinei nu deţin mitocondrii (lactatul = produs final al glicolizei) Rinichi (medulara), testicule, leucocite si fibre muscular netede conţin puţine mitocondrii (aproape total dependente de glicoliză ca sursă de ATP) La adulţii sănătoşi, aceste ţesuturi consumă aproximativ 40 g Glu / zi pentru producerea ATP Sursa majoră de ac. lactic în sânge = hematiile şi muşchii

2. Glicoliza etape 1. Etapa consumatoare de ATP (5 reacţii) Glucoza 2ATP 2ADP + 2Pi Gliceroaldehid-3-fosfat (GAP) Dihidroxiacetonfosfat (DAP) 2ADP 2ATP 2. Etapa producătoare de ATP (ultimele reacții) Acid piruvic LD Acid lactic În prezenţa mitocondriilor şi a 2 În absenţa mitocondriilor şi/sau a 2

2. Glicoliza reacţii Toţi intermediarii glicolizei (de la Glu la Py) sunt fosforilaţi Gruparea fosfat a intermediarilor glicolizei are 2 roluri: 1. Menținerea moleculelor energetice în celulă (compuşi hidrofili) - cu un grup polar negativ sunt incapabili să traverseze membrana celulară prin simpla difuziune la p-ul fiziologic. 2. interacţiunea enzimă-substrat mai bună

Glicoliza reacţii Primele 5 reacţii (etapa consumatoare de ATP): 1. Fosforilarea Glu G-6-P 2. Izomerizarea G-6-P Fr-6-P 3. Fosforilarea Fr-6-P Fr-1,6- BP 4. Scindarea Fr-1,6- BP GA-3P + DAP 5. Izomerizarea DAP GA-3P (interconversiunea triozo-fosfaţilor)

Glicoliza reacţii 1. Fosforilarea glucozei (Glu G-6P) Consumatoare de ATP C 2 ATP ADP Mg 2+ K, GK G C 2 P G 6 P Enzime implicate: izoenzimele hexokinazei (una dintre cele 3 enzime reglatoare ale glicolizei alături de fosfofructokinază şi piruvat-kinază) Kinazele - sunt de obicei implicate în reacţii ireversibile Mg 2+ este indispensabil în toate fosforilările

Glicoliza reglare exokinaza (K) prezentă în toate ţesuturile specificitate largă pt substrat (fosforilează diverse hexoze, nu doar Glu) prima enzimă alosterică a glicolizei Reglare: inhibată prin mecanism feed-back de produsul final de reacţie G-6-P (se acumulează când rata de metabolizare scade) Km pt Glu (are afinitate pt Glu) Vmax pt Glu (nu poate reţine hexozele fosforilate în interiorul celulei şi nu poate fosforila o cantitate de glucide > decât necesarul)

Glicoliza reglare Glucokinaza (GK) (hexokinaza D sau IV) prezentă în ficat şi în celulele β pancreatice principala enzimă care asigură fosforilarea Glu Specificitatea pt S similară izoenzimelor K Km pt Glu (are afinitate pt G) Km GK >> Km K Reglare: nu este inhibată alosteric de G-6-P este inhibată indirect de Fr-6-P (în echilibru cu G-6-P) stimulată de insulină stimulată indirect de Glu, prin intermediul proteinei reglatoare a GK (GKRP)

Glicoliza reglare Glucokinaza Roluri - intervine în controlul homeostaziei Glu plasmatice prin: În celulele β pancreatice detector de Glu determină pragul secreţiei de insulină în ficat reduce glicemia din perioada de absorţie (GLUT-2) permite ficatului să elimine eficient fluxul masiv de Glu adus prin sângele portal după alimentaţie previne supraâncărcarea cu Glu a circulaţiei sistemice

Glicoliza reacţii 2. Izomerizarea G-6-P Fr-6-P C 2 P PI P 2 C C 2 G 6 P Fr 6 P Enzima implicată: fosfohexoizomeraza (fosfoglucoizomeraza) Reacţia este complet reversibilă Nu constituie o etapă limitantă de viteză

Glicoliza reacţii 3. Fosforilarea Fr-6-P Fr-1,6-BP Consumatoare de ATP P 2 C C 2 Fr 6 P Enzima implicată: Fosfofructokinaza-1 (PFK-1) PFrK ATP Mg 2+ enzimă cheie (a 2-a enzimă alosterică a glicolizei) ADP P 2 C Cea mai importantă etapă limitantă de viteză a glicolizei C 2 P Fr 1,6 BP

Glicoliza - reglare prin rezerve energetice intracelulare: Inhibată: cantităţi ATP (semnal energogen) citrat (intermediar ciclu Krebs) Activată: AMP (marker al epuizării rezervelor energetice celulare) Fr-2,6-BP (fructozo-2,6-bisfosfat): cel mai puternic activator al PFK-1 activând-o şi în prezenţa unor cantităţi crescute de ATP REGLAREA activităţii PFK-1

REGLAREA activităţii PFK-1 Reglarea exercitată de Fr-2,6-BP Fr-2,6-BP se formează sub acţiunea PFK-2 ( PFK-1) PFK-2 dublă activitate: kinazică (PFK-2 = asigură conversia Fr-6-P Fr-2,6-BP) fosfatazică (Fr-2,6-BP-aza = asigură retroconversia Fr-2,6-BP Fr-6-P) Fr-2,6-BP inhibă Fr-1,6-BPaza, enzima implicată în gluconeogeneză

Reglarea exercitată de Fr-2,6-BP - continuare Acţiunea reciprocă a Fr-2,6-BP de activare a glicolizei şi de inhibare a gluconeogenezei împiedică crearea unui ciclu inutil (Glu Py în paralel cu Glu Py) Există un control hormonal asupra PFK- 2 / Fr-2,6-BP-aza : Postprandial: [Glucagon] şi [insulină] stimularea PFK-2, deci [Fr-2,6-BP], cu activarea glicolizei Fr-2,6-BP= semnal intracelular ce indică prezenţa unei [Glu] à jeun: [Glucagon] şi [insulină] stimularea Fr-2,6-BP-aza, deci [Fr- 2,6-BP] intrahepatocitar cu ratei globale a glicolizei

Glicoliza reacţii 4. Scindarea Fr-1,6- BP GA-3P + DAP C C 2 P C C C C 2 P Fr 1,6 BP 89% Enzima implicată: aldolaza Transformarea Fr-1,6-BP în triozo-fosfaţi: dihidroxiacetonfosfat (DAP) şi gliceraldehid-3-fosfat (GA-3P sau GAP) reacţie reversibilă şi necontrolată Aldolazã C 2 P C C 2 C C TIM C 2 P 96% DAP 4% GAP 11%

Glicoliza reacţii 5. Izomerizarea DAP GA-3P (Interconversiunea triozo-fosfaţilor) C C 2 P C C C C 2 P Fr 1,6 BP 89% Aldolazã C 2 P C C 2 C C TIM C 2 P Enzima implicată: triozofosfatizomeraza (TIM) Numai GA-3P este degradat în faza a II-a a glicolizei DAP este utilizat după conversia la GA-3P 96% DAP 4% GAP 11%

Glicoliza reacţii Ultimele 5 reacţii (etapa producătoare de energie) Formează Py (sau lactat în anaerobioză) Generează 2 ATP pt. fiecare moleculă GA-3P 6. xidarea GA-3P 1,3-BPG (1,3 bifosfoglicerat) 7. Sinteza 3- PG (transferul grupării fosfat pe ADP cu sinteza de ATP) 8. Izomerizarea 3- PG 2-PG (translocarea fosfatului de pe C 3 pe C 2 ) 9. Deshidratarea 2- PG PEP (fosfoenolpiruvat) 10. Sinteza Py (transferul fosfatului de pe PEP pe ADP cu formare de ATP)

Glicoliza reacţii 6. xidarea GA-3P 1,3-BPG Enzima implicată: GAPD (gliceroaldehidfosfat dehidrogenaza) prima reacţie de oxidoreducere a glicolizei formarea NAD, + Reacţia mai multe etape C C C C C 2 P GAP S-Enz-NAD + GAPD S Enz NAD + NAD + C 2 P Pa ES III C P C C 2 P S-Enz-NAD + Acid 1,3-bisfosfogliceric (Acid 1,3-BPG) NAD, + C S Enz NAD + C C 2 P C C ES I S Enz NAD, + C 2 P ES II (contine o legãturã )

7. Sinteza 3-PG Glicoliza reacţii (transferul grupării fosfat pe ADP cu sinteza de ATP) Enzima implicată: fosfogliceratkinaza (PCK) Este prima fosforilare oxidativă legată de substrat din glicoliză (energia conservată în substrat este transferată pe ADP cu formare de ATP) reacţie reversibilă

Ciclu Rapaport-Leubering (şuntul 2,3-DPG) Serveşte ca mecanism de disipare a excesului de energie produs în hematii 1,3-DPG 2,3-DPG (conţine grupare fosfat cu energie mai mică) 2,3 DPG 3-PG (poate continua reacţiile glicolizei) Importanţa 2,3-DPG: - modulator al afinităţii b pentru 2 (se leagă de deoxib, împiedică legarea 2 de b, deci previne hipoxia tisulară prin disponibilitatea crescută de 2 pentru ţesuturi)!! 2,3-DPG scade afinitatea b pentru 2 (stabilizează starea T), favorizând oxigenarea țesuturilor

Ciclu Rapaport-Leubering (şuntul 2,3-DPG) Aplicaţie medicală: - în deficienţa de PK (piruvatkinază) nivel 2,3-DPG (afinitatea b faţă de 2 < decât în mod normal; o mai bună oxigenare a ţesuturilor). - în deficitul K (hexokinază) nivel 2,3-DPG cu 70% din normal (afinitatea b faţă de 2 > decât în mod normal; eliberare mai dificilă a 2 către ţesuturi

Glicoliza reacţii 8. Izomerizarea 3- PG 2- PG (Translocarea fosfatului de pe C 3 pe C 2) C C PGM GM C C P PGM GM C C P C 2 P (fosforilatã) C 2 P (defosforilatã) C 2 Acid 3-PG Acid 2,3-BPG Acid 2-PG Enzima implicată: fosfogliceromutaza (PGM)

Glicoliza reacţii 9. Deshidratarea 2- PG PEP (fosfoenolpiruvat) C C P C 2 Acid 2-PG Enolazã 2 C C P C 2 PEP Enzima implicată: enolaza (puternic inhibată de fluor) PEP ce conţine o grupare enol-fosfat macroergică Reacţia este reversibilă în pofida caracterului macroergic al produsului

Glicoliza reacţii 10. Sinteza Py (transferul fosfatului de pe PEP pe ADP) C C P ADP ATP C C C C C 2 PK C 2 C 3 PEP Acid enol piruvic Acid piruvic Enzima implicată: piruvatkinaza (PK) A doua reacţie de fosforilare oxidativă legată de substrat Reacţie ireversibilă

Reglarea activităţii PK 1. Reglarea prin conexiune directă (feed- forward) : La nivel hepatic, PK este activată de Fr-1,6-BP (produsul reacţiei catalizate de PFK-1) Reglarea feed- forward este diferită de mecanismul feedback, determinând cuplarea celor două kinaze: activităţii PFK-1 [Fr-1,6- BP], care activează PK Glicoliza -reglare

2. Modularea covalentă : Fosforilarea unei protein-kinaze AMPcdependente inactivarea PK hepatice, mecanism declanşat de hipoglicemie (glucagonul stimulează [AMPc]) PEP nu mai participă la reacţiile glicolizei şi pătrunde în circuitul gluconeogenezei; glucagonul inhibă glicoliza hepatică şi stimulează gluconeogeneza Defosforilarea PK sub acţiunea unei fosfoprotein- fosfataze determină reactivarea enzimei Concluzie: PK activată de F-1,6-BP şi inhibată de ATP şi alanină Reglarea activităţii PK

Deficienţă congenitală (AR) care conduce la anemie hemolitică cronică numărul eritrocitelor datorită scăderii aportului energetic; eritrocitele nu îşi menţin integritatea peretelui celular datorită dezechilibrului ionic hemoliza celulară. Eritrocitele devin rigide şi deformate Există o marcată reticulocitoză şi poikilocitoză Deficienţa de PK Manifestări clinice: icter la nou-născuţi, splenomegalie Tratament: transfuzii de sange şi splenectomie;! Poate apărea litiază biliară şi hemosideroză de la transfuzii multiple

Glicoliza reacţii 11. Formarea acidului lactic (anaerobioză) C C C 3 C C LD C 3 NAD, + NAD + Acid piruvic Acid lactic Enzima implicată: lactatdehidrogenaza (LD) Reducerea Py la lactat are loc la nivelul structurilor slab vascularizate / lipsite de mitocondrii

Glicoliza reglare La nivelul enzimelor reglatoare = alosterice exokinaza (K), glucokinaza (GK) Fosfofructokinaza1 (PFK1) Piruvat kinaza (PK) PFK este considerată peacemaker-ul glicolizei. De ce PFK este mai importantă decât K? Pe lângă glicoliză, G-6-P este intermediar şi al altor căi metabolice, de aceea inhibarea K va conduce la inhibarea şi a celorlalte căi. Prima reacţie ireversibilă caracteristică glicolizei este reacţia catalizată de PFK. Deci, alterarea activităţii PFK va influenţa activitatea doar a unei căi metabolice (glicoliza).

Glicoliza reglare Modalităţi de reglare: Pe perioade scurte (min ore): Activare / inhibiţie alosterică (vezi slide-uri anterioare pentru reglarea K/GK, PFK, PK) Fosforilarea / defosforilarea enzimelor limitante de viteză (vezi slide-uri anterioare pentru reglarea K/GK, PFK, PK) Pe perioade mai lungi (ore zile): ormonal: insulina, glucagon (produc de 20-30 ori a activităţii enzimatice) Insulina sau mesele bogate în glucide activează transcripţia genică precum şi [GK], [PFK] şi [PK] la nivel hepatic cu activarea glicolizei

3. Glicoliza bilanţ energetic 1. Etapa consumatoare de ATP (reacţia globală): Glu + 2ATP => 2Trioze fosforilate + 2ADP + 2Pi 2. Etapa producătoare de ATP (reacţia globală): 2Trioze fosforilate + 4ADP + 2NAD + => 2Piruvat + 4ATP + 2NAD (aerobioză) 2Piruvat + 2NAD => 2Lactat + 2NAD + (anaerobioză) Bilanţ net al glicolizei: glicoliza aerobă (piruvat) 2 ATP, 2 NAD glicoliza aerobă urmată de ciclul citric şi lanţ respirator 36-38 ATP Glicoliza anaerobă (lactat) 2 ATP

Glicoliza bilanţ energetic anaerobiozã Glucozã aerobiozã Piruvat Lactat 2ATP Piruvat decarboxilare oxidativã Acetil-CoA 2C 2 Ciclul Krebs 3NAD, + 1FAD 2 lant respirator 38ATP

Glicoliza = sursă de intermediari metabolici Precursori din glicoliză Intermediari metabolici formaţi DAP (dihidroxiacetonfosfat) Glicerol-3-fosfat (sinteza TG, PL) 3-PG (3 -fosfoglicerat) Serina Piruvat PEP (fosfoenolpiruvat) Glucoză, acetil-coa (sinteză AG, corpi cetonici), alanina (transaminare), etanol (fermentaţie alcoolică la levuri) Fenilalanină, tirozină, triptofan G-6-P (glucozo-6-fosfat) Glicogen, riboză, glucuronat (detoxifiere), mucopolizaharide, vitamina C (nu la om)

Ciclul Cori (ciclul acidului lactic) Sinteza musculară de lactat este favorizată de raportului NAD/ NAD + (când se depăşeşte capacitatea oxidativă a lanţului respirator ex. în efort muscular intens) În efort fizic intens, lactatul se acumulează în muşchi şi determină p celular crampe musculare Cea mai mare parte a lactatului difuzează în sângele circulant fiind utilizat: hepatic pt sinteza Glu (prin gluconeogeneză) fie oxidat în ciclul Krebs Muşchiul cardiac = singurul capabil să oxideze Lactat C 2 + 2 prin ciclul Krebs Ciclul Cori

Acidoza lactică = [lactat] ce însoţeşte colapsul circulator din infarctul miocardic embolia pulmonară hemoragiile necontrolate şoc Excesul de oxigen necesar recuperării după o perioadă în care aportul de oxigen a fost inadecvat = "datorie de oxigen" Lactacidemia permite depistarea rapidă a datoriei de oxigen şi permite monitorizarea recuperării pacientului cu şoc

Căi alternative ale piruvatului A. Decarboxilarea oxidativă cu formare de acetil-coa B. Reducerea la acid lactic C. Formarea oxaloacetatului D. Formarea alaninei E. Formarea etanolului

Utilizarea piruvatului Utilizarea Py depinde de nevoile tisulare: interprandial: Py direcţionat GNG postprandial: Py rezultat din glicoliză este utilizat via acetil-coa la sinteza acizilor graşi Acid lactic NAD + NAD, + LD decarboxilare oxidativã C 3 C~SCoA C 3 C C Alaninã transaminare carboxilare Ciclul citric AA transaminare Lant, respirator Acid aspartic ATP Sinteza acizilor grasi, Sinteza de colesterol Procese de conjugare

A. Decarboxilarea oxidativă cu formare Are loc în aerobioză (importantă în ţesuturile cu capacitate oxidativă crescută -ex. miocard) Complexul piruvatdehidrogenazei (PD) asigură conversia ireversibilă a Py acetil- CoA (principalul combustibil al ciclului Krebs şi elementul esenţial al sintezei AG, colesterol, corpi cetonici) Are loc în mitocondrii de acetil-coa

Localizare: matricea mitocondrială Complexul PD Conţine: 3 enzime: E 1. PD (în unele tratate piruvat decarboxilaza) are ca grupare activă (coenzimă) tiaminpirofosfatul (TPP) E 2. DLTA (dihidrolipoil transacetilaza) cu gruparea activă acidul lipoic, necesită prezenţa CoA E 3. DLD (dihidrolipoil dehidrogenaza) conţine FAD (flavin adenin dinucleotidul), necesită prezenţa NAD +. 5 coenzime: 1. TPP (tiamin pirofosfat)=coenzima derivată din vit. B1 2. Acidul lipoic (derivat din ALA) 3. CoAS = coenzima A, derivată din acidul pantotenic (un membru al complexului de vit. B) 4. FAD = Flavin adenin dinucleotid, o coenzimă derivată din vit. B2 (riboflavina) 5. NAD = nicotinamid adenin dinucleotid, o coenzimă derivat din acidul nicotinic (un membru al complexului de vit. B) o proteinkinază

Reglarea complexului PD formă fosforilată = formă inactivă formă defosforilată = formă activă Activarea complexului PD este coordonată de PD fosfataza stimulată de Mg 2+, Ca 2+ și insulină Pentru inactivarea complexului PD este responsabilă PD kinaza: inhibată de piruvat şi scăderea raportului ATP-ADP stimulată de produşii de reacţie: excesul de acetil CA şi NAD + +, precum și de creşterea raportului ATP / ADP.

Deficitul de PD Deficitul E1 (X-linkat dominant) din complexul PD = cea mai frecventă cauză de acidoză lactică congenitală Blochează conversia Py acetil-coa, rezultând o şuntare a Py lactat Acest şunt determină: Tulburări cerebrale (SNC depinde de c. Krebs ca sursă principală de energie, deosebit de sensibil la acidoză) Spasticitate musculară Moarte prematură Nu există tratament

Mecanismul intoxicaţiei cu arsenic A. Arsenic (forma trivalentă) formează un compus stabil cu grupările S ale acidului lipoic devine inaccesibil în rol de coenzimă Complexul PD este inhibat de arsenic și de deficienţa de tiamină (vit B1). In aceste condiții, Py se va acumula. B. Arsenicul pentavalent împiedică formarea: ATP si NAD în calea glicolizei (fără a inhiba direct această cale): Arsenicul intră în competiţie directă cu fosfatul anorganic ca substrat al GA-3P-D (gliceraldehid-3-fosfat-dehidrogenazei), formând un complex care hidrolizează spontan cu formare de 3-PG Prin scurtcircuitarea sintezei şi a defosforilării moleculei de 1,3- DPG, celula este privată de energia produsă în cursul glicolizei

B. Reducerea la acid lactic Are loc citoplasmatic, în anaerobioză C C C 3 C C LD C 3 NAD, + NAD + Acid piruvic Acid lactic Enzima implicată: lactatdehidrogenaza (LD) Reducerea Py la lactat are loc la nivelul structurilor slab vascularizate / lipsite de mitocondrii (hematii, leucocite, cristalin, cornee, testicule)

C. Formarea oxaloacetatului Py este carboxilat la AA sub acţiunea piruvat carboxilazei (biotin dependentă) Reacţia are loc la nivel mitocondrial şi este ireversibilă AA = important în reglarea glicolizei. Excesul de AA: inhibă glicoliza stimulează gluconeogeneza

D. Formarea alaninei Reacție de transaminare Enzima implicată: ALAT (ALT,GPT) = alanin aminotransferaza

E. Formarea etanolului Py este redus la etanol sub acţiunea piruvat decarboxilazei Are loc în citoplasmă şi este dependentă de TPP (tiaminpirofosfat) Doar ciupercile și alte microorganisme transformă glucoza în etanol şi C 2 în două etape: