Biochimie 7 - Metabolismul Glucidelor I (Glicoliza, Decarboxilarea, Ciclul Krebs) CATB (an III)

7/23/2019 Biochimie 7 - Metabolismul Glucidelor I (Glicoliza, Decarboxilarea, Ciclul Krebs) CATB (an III)

http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-7-metabolismul-glucidelor-i-glicoliza-decarboxilarea-ciclul 1/55

BIOCHIMIE II

BIOCHIMIA

METABOLISMULUI

METABOLISMUL GLUCIDELOR – PARTEA Ia

Conf. Dr. Biochim. Bogdan Nicolae Manolescu

Facultatea de Chimie Aplicată și Știința Materialelor

Departamentul de Chimie Organică ”C. Nenițescu”Laorator !"#$ Corp F$ Campus %oli&u



Metabolismul glucidelor Metabolismul glucidelor

GLICOLIZAGLICOLIZA

CICLULCICLULKREBSKREBS

METABOLISMULMETABOLISMULGLICOGENULUIGLICOGENULUI

UNTULUNTUL!ENTOZO"OS"A#ILOR!ENTOZO"OS"A#ILOR

$ECARBO%ILAREA$ECARBO%ILAREAO%I$ATI&' AO%I$ATI&' A!IRU&ATULUI!IRU&ATULUI



Glicoliza – aspecte generale:

• prezent la toate tip!rile "e organis#e $pro% &i e!'ariote(

• caracteristici generale:• localizat )n citoplas#• asig!r trans*or#area !nei #olec!le "e gl!coz $C+( )n "o!

#olec!le "e pir!,at $C-(• poate *!nc.iona )n aero/ioz &i anaero/ioz

• cercettori care a! *c!t st!"ii as!pra glicolizei: G!sta,E#/"en0 Otto Me1er2o*0 Carl 3e!/erg0 4aco/ Parnas0 Otto

5ar/!rg0 Gert1 &i Carl Cori $calea Embde( ) Me*er+o, )!ar(as(

• per#ite cel!lelor s o/.in energie $ATP(

Glicoli-aGlicoli-a





Glicoliza – etape:

• eta.a +e/o-elor :• apar ca inter#e"iari "oar 2e6oze $C+( *os*orilate• se cons!# ATP• are rol!l "e a trans*or#a gl!coza )ntr%!n co#p!s ce poate 7

cli,at )n "o! trioze *os*orilate

• eta.a trio-elor :• apar ca inter#e"iari "oar trioze $C-( *os*orilate• se pro"!ce ATP• are rol!l "e a trans*or#a triozele *os*orilate )n pir!,at

Glicoli-aGlicoli-a



Glicoliza – enzi#e:

• etapa 2e6ozelor:• 2e6o'inaza• gl!cozo%+%*os*at izo#eraza• +%*os*o*r!cto%8%'inaza• al"olaza

• etapa triozelor:• triozo*os*at izo#eraza• gliceral"e2i"%-%*os*at "e2i"rogenaza• -%*os*oglicerat 'inaza•

-%*os*oglicerat izo#eraza• enolaza• pir!,at 'inaza

Glicoli-aGlicoli-a



Glicoli-aGlicoli-a



Glicoli-aGlicoli-a



Glicoliza – reac.ii:

Glicoli-aGlicoli-a



Glicoliza – o/ser,a.ii:

• 2e6o'inaza:• trans*or# gl!coza )ntr%!n ester *os*oric ce n! #ai poate ie&i )n

spa.i!l e6tracel!lar $sec+estrarea gluco-ei 0( s.a1iul i(tracelular (• e6ist 9 izoenzi#e:

• 2e6o'inazele I0 II &i III – "istri/!ite )n "i*erite .es!t!ri• 2e6o'inaza I – prezent "oar )n 7cat

Glicoli-aGlicoli-a





Glicoliza – reglare:

• 2e6o'inaza• +%*os*o*r!cto%8%'inaza• pir!,at 'inaza

Glicoli-aGlicoli-a




• 2e6o'inaza:• +e/o2i(a-ele I3 II3 III:

• K M ; <08 #M $a7nitate #are pentr! gl!coz(• s!nt in2i/ate "e ctre gl!cozo%+%*os*at

• +e/o2i(a-a I& 4gluco2i(a-a5:• K M ; 8< #M $a7nitate #ic pentr! gl!coz(• n! este in2i/at "e ctre gl!cozo%+%*os*at• este i(dus6 de i(suli(6

• se#ni7ca.ie 7ziologic:• 2e6o'inazele I%III *!nc.ioneaz c! ,#a6 inter%pran"ial $glice#ie = >

#M(• gl!co'inaza *!nc.ioneaz c! ,#a6 "oar post%pran"ial $glice#ie ?

> #M(• a/sen.a in2i/rii "e ctre gl!cozo%+%*os*at a gl!co'inazei per#ite

corectarea glice#iei "e ctre 7cat

Glicoli-aGlicoli-a




• +%*os*o*r!cto%8%'inaza:• enzi# sensi/il la stat!s!l energetic cel!lar• acti,itatea este in@!en.at "e o serie "e e*ectori allosterici:

• acti,itatea este in@!en.at "e stat!s!l 2or#onal:• gl!cagon• ins!lin

Glicoli-aGlicoli-a



Reglarea +%*os*o*r!cto%8%'inazei:

• *r!ctozo%0+%/is*os*at!l este #eta/olizat "e o enzi#/i*!nc.ional:• +%*os*o*r!cto%%2i(a-6• *r!ctozo%0+%/is,os,ata-6

•

enzi#a /i*!nc.ional este controlat prin*os*orilare"e*os*orilare:• *or#a *os*o• *or#a "e*os*o

•

reglarea co,alent a enzi#ei /i*!nc.ionale este controlat"e:• protein 'inaza A• *os*oprotein *os*ataz

Glicoli-aGlicoli-a

acti7it61i locali-ate .e aceea8i cate(6 .oli.e.tidiacti7it61i locali-ate .e aceea8i cate(6 .oli.e.tidi





Aci-i gra8i Aci-i gra8iCor.i ceto(iciCor.i ceto(ici

'(o)idare '(o)idare

Citratul ampli*că e+ectul inhiitor al A,%(ului Citratul ampli*că e+ectul inhiitor al A,%(ului

Obser7a1iiObser7a1ii::

acest #ecanis# "e reglare opereaz "oar )nacest #ecanis# "e reglare opereaz "oar )ncel!lele gl!coin"epen"entecel!lele gl!coin"epen"ente

aceste cel!le #eta/olizeaz acizi gra&i &iaceste cel!le #eta/olizeaz acizi gra&i &icorpi cetonici pentr! a pro"!ce energiecorpi cetonici pentr! a pro"!ce energie prin inter#e"i!l citrat!l!i este /locat glicolizaprin inter#e"i!l citrat!l!i este /locat glicoliza&i "eci *olosirea gl!cozei "e ctre aceste cel!le&i "eci *olosirea gl!cozei "e ctre aceste cel!le



Glicoliza – #eta/olizarea altor #onoza2ari"e:

• e6ist o sing!r cale #eta/olic pentr! "egra"area#onoza2ari"elor

• #onoza2ari"e rez!ltate )n !r#a "igestiei gl!ci"elor:• D%*r!ctoz• D%galactoz• D%#anoz

• toate #onoza2ari"ele tre/!ie s 7e trans*or#ate )ninter#e"iari ai glicolizei

Glicoli-aGlicoli-a



Glicoli-aGlicoli-a

9:,os,o,ructo:;:2i(a-69:,os,o,ructo:;:2i(a-6



Meta/olizarea *r!ctozei – *r!ctoliza:

• s!rse "e *r!ctoz:• *r!cte• za2aroz

• #eta/olizarea *r!ctozei )n:• #!&c2i:

• .es!t!l #!sc!lar con.ine 2e6o'inaz• *r!ctoza este *os*orilat la *r!ctozo%+%*os*at

• 7cat:• 2e6o'inaza I $gl!co'inaz( – n! ac.ioneaz as!pra *r!ctozei• *r!cto'inaza – *os*orileaz *r!ctoza la *r!ctozo%8%*os*at

Glicoli-aGlicoli-a



Meta/olizarea *r!ctozei – *r!ctoliza:

• enzi#e necesare:• *r!cto'inaza• *r!ctozo%8%*os*at al"olaza $al"olaz "e tip B(• gliceral"e2i" 'inaza• glicerol 'inaza

• "e7cien.e enzi#atice:• *r!cto'inaza• *r!ctozo%8%*os*at al"olaza• consecin.e: *r!ctoze#ie &i *r!ctoz!rie

Glicoli-aGlicoli-a



Metabolismul glucidelor ) Glicoli-aMetabolismul glucidelor ) Glicoli-a



Meta/olizarea galactozei – calea Leloir:

•

s!rse "e galactoz:• lactoz

• enzi#e necesare:• galacto'inaza• galactozo%8%*os*at !ri"il trans*eraza $reac1ie re7ersibil6(• UDPgalactozo 9%epi#eraza• *os*ogl!co#!taza

• galactoza n! este o #onoza2ari" esen.ial "eoarece poate

7 sintetizat "in gl!coz

Glicoli-aGlicoli-a



Glicoli-aGlicoli-a



Meta/olizarea galactozei – calea Leloir:

•

"e7cien.a galacto'inazei:• apare galactoze#ie &i galactoz!rie

• "e7cien.a galactozo%8%*os*at !ri"il trans*erazei:• apare galactoze#ie &i galactoz!rie• 2epato#egalie $cre&terea 7cat!l!i )n "i#ensi!ni(• se instaleaz cataracta "atorit ac!#!lrii galactitol!l!i la

ni,el!l cristalin!l!i• tre/!ie eli#inate "in "iet s!rsele "e galactoz $pro"!sele

lactate(

Glicoli-aGlicoli-a



Meta/olizarea pir!,at!l!i:

•

ci "e #eta/olizare a pir!,at!l!i:• re"!cere la L%lactat $*er#enta.ia 2o#olactic( $<(• trans*or#area la etanol $*er#enta.ia alcoolic( $=(• "ecar/o6ilarea o6i"ati, la acetilCoA $;(• car/o6ilare la o6aloacetat $>(• transa#inare la L%alanin $?(

• *actori ce in@!en.eaz alegerea cii "e #eta/olizare:• prezen.a sa! a/sen.a o6igen!l!i $aero/iozanaero/ioz(• necesit.ile #eta/olice ale cel!lei la !n #o#ent "at

Metaboli-area .iru7atuluiMetaboli-area .iru7atului

ANAEROBIOZ' ANAEROBIOZ'



Metaboli-area .iru7atuluiMetaboli-area .iru7atului



er#enta.ia 2o#olactic:

•

pro"!s!l 7nal:• L%lactat $s!/strat pentr! gl!coneogenez(

• enzi#a ce catalizeaz reac.ia:• LACTAT $E@I$ROGENAZ'

• asig!r c!plarea reac.iilor catalizate "e:• gliceral"e2i"%-%*os*at "e2i"rogenaz – pro"!ce 3ADF• lactat "e2i"rogenaz – reo6i"eaz 3ADF

• *er#enta.ia 2o#olactic are lor )n:• eritrocite0 cornee0 cristalin – cel!le lipsite "e #itocon"rii• .es!t #!sc!lar sc2eletic0 teg!#ent – anaero/ioz

"erme(ta1iile"erme(ta1iile



er#enta.ia alcoolic:

•

pro"!s!l 7nal:• etanol!l

• enzi#e ce catalizeaz proces!l:• !IRU&AT $ECARBO%ILAZ'

• ALCOOL $E@I$ROGENAZ'

• asig!r c!plarea reac.iilor catalizate "e:• gliceral"e2i"%-%*os*at "e2i"rogenaz – pro"!ce 3ADF• alcool "e2i"rogenaz – reo6i"eaz 3ADF

• proces speci7c:• le,!rilor $Sacc+arom*ces cere7isiae(• #icroorganis#e




I#portan.a in"!strial a proceselor *er#entati,e:

•

in"!stria laptel!i &i a pro"!selor lactate:• ia!rt0 /rnz• e6e#ple "e *er#enta.ii:

• 2o#olactic $Lactobacillus s.0 Stre.tococcus s.(• propionic $!ro.io(ibacterium s.(

• in"!stria /!t!rilor alcoolice:• /ere0 ,in• e6e#ple "e *er#enta.ii:

• alcoolic $Sacc+arom*ces s.(

• in"!stria "e pani7ca.ie:• "ospirea al!at!l!i "atorit COA pro"!s "e Sacc+arom*ces s.




iil




$ b il id i 6 i l i



Decar/o6ilarea o6i"ati, a pir!,at!l!i:

•

caracteristici generale:• proces #itocon"rial• catalizat "e COM!LE%UL !IRU&AT $E@I$ROGENAZIC• are loc e6cl!si, )n aero/ioz• proces ire,ersi/il

• i#portan.a "ecar/o6ilrii o6i"ati,e a pir!,at!l!i:• o6i"eaz !n ato# "e C la COA

• *ace legt!ra "intre glicoliz &i cicl!l Hre/s

$ecarbo/ilarea o/idati76 a .iru7atului$ecarbo/ilarea o/idati76 a .iru7atului

$ b il id i 6 i l i$ b il id ti 6 i t l i



Co#ple6!l pir!,at "e2i"rogenazic:

•

enzi#e co#ponente:• pir!,at "e2i"rogenaz $E8(• "i2i"rolipoil transacetilaz $E(• "i2i"rolipoil "e2i"rogenaz $E-(

•

coenzi#e necesare:• tia#inpiro*os*at $TPP(• aci" lipoic• AD• coenzi#a A $CoASF(• 3ADI

• apar.ine *a#iliei %o6o aci" "e2i"rogenazelor


$ b il id ti 6 i t l i$ b il id ti 6 i t l i






$ b il id ti 6 i t l i$ b il id ti 6 i t l i



Co#ple6!l pir!,at "e2i"rogenazic – organizare:

•

cel #ai #are co#ple6 #!ltienzi#atic e6istent

• caracterizat la EJ coli:• partic!l polie"ric $-<< K0 9><< 'Da(• 7ecare enzi# se gse&te )n #ai #!lte copii

• a,anta!l acestei organizri:• pro"!s!l E8 "e,ine s!/strat pentr! EA

• pro"!s!l EA "e,ine s!/strat pentr! E-


$ b il id ti 6 i t l i$ecarbo/ilarea o/idati76 a .iru7atului



Co#ple6!l pir!,at "e2i"rogenazic – reglare:

•

reglare allosteric6:• a*ecteaz "oar EA &i E-

• reglare co7ale(t6:• a*ecteaz "oar E8

• E8 poate e6ista )n *or#:• OSO – inacti,• DEOSO – acti,

• asig!rat "e ctre o:• 'inaz• *os*ataz





Se#ni7ca.ia 7ziologic a reglrii co#ple6!l!i pir!,at"e2i"rogenazic:

• co(ce(tra1ii mari de substrate 4CoAS@3 NA$ 5:• sti#!leaz EA &i E-

• #en.in E8 )n *or#a DEOSO $acti,( $in2i/ 'inaza asociat(

•

co(ce(tra1ii mari de .rodu8i 4acetilCoA3 NA$@5:• in2i/ EA &i E-

• #en.in E8 )n *or#a OSO $inacti,( $sti#!leaz 'inaza asociat(

• .erioadele de restric1ie caloric6 4.ost5:• acizii gra&i – s!/strat energogen pentr! .es!t!rilegl!coin"epen"ente• "egra"area acizilor gra&i genereaz cantit.i #ari "e acetilCoA• in2i/area co#ple6!l!i )#pie"ic #eta/olizarea gl!cozei "e ctre

.es!t!rile gl!coin"epen"ente• gl!coz r#ne "isponi/il pentr! .es!t!rile gl!co"epen"ente


Ciclul aci-ilor tricarbo/ilici 4ciclul Krebs5Ciclul aci-ilor tricarbo/ilici 4ciclul Krebs5



Cicl!l Hre/s – aspecte generale:

•

sec7e(16 D(al6 comu(6 .e(tru o/idarea glucidelor3 li.idelor8i a ami(oaci-ilor

• localizat )n #atricea #itocon"rial

•

,u(c1io(ea-6 e/clusi7 0( aerobio-6

• per#ite o6i"area a ato#i "e C la CO

• genereaz ATP &i coenzi#e re"!se $3ADF0 ADF(

• este ini.iat "e con"ensarea !nei #olec!le "e acetilCoA $C(c! !na "e o6aloacetat $C9(

•

la D(al se re,ace acce.torul 4o/aloacetatul3 C< 5









Cicl!l Hre/s – s!rse "e acetilCoA:

•

"ecar/o6ilarea o6i"ati, a pir!,at!l!i• cata/olis#!l acizilor gra&i $%o6i"area(• cata/olis#!l corpilor cetonici• cata/olis#!l !nor a#inoacizi

Bilan.!l cicl!l!i Hre/s:

• - #olec!le "e 3ADF

• 8 #olec!l "e ADF

• 8 #olec!l "e ATP• #olec!le "e CO





Cicl!l Hre/s – enzi#e:

•

citrat sintaza $8(• aconitaza $ -(• izocitrat "e2i"rogenaza $9(• co#ple6!l N%cetogl!tarat "e2i"rogenazic $>(• s!ccinilCoA sintetaza $+(• s!ccinat "e2i"rogenaza $(• *!#arat 2i"rataza $(• L%#alat "e2i"rogenaza $Q(





Cicl!l Hre/s – reac.ii:





Cicl!l Hre/s – reglare:

• izocitrat "e2i"rogenaza• co#ple6!l N%cetogl!tarat "e2i"rogenazic





Se#ni7ca.ia 7ziologic a reglrii cicl!l!i Hre/s:

•

reglarea se *ace prin e*ectori allosterici care se#nalizeaz!n:• stat!s energetic ri"icat – ATP0 3ADF• stat!s energetic scz!t – ADP

•

ac!#!larea "e ATP &i 3ADF are !r#toarele consecin.e:• in2i/area celor "o! enzi#e reglatorii• ac!#!larea "e citrat care in2i/ citrat sintaza• e6port!l citrat!l!i )n citosol !n"e in2i/ +%*os*o*r!cto%8%'inaza













Cicl!l Hre/s – cale a#7/olic:

•

concentra.ia inter#e"iarilor cicl!l!i Hre/s se #en.ineconstant prin ec2ili/r!l "intre:• reac.ii cataplerotice• reac.ii anaplerotice

•

reac1ii cata.lerotice:• !tilizarea inter#e"iarilor cicl!l!i Hre/s pentr! "i*erite sinteze

• reac1ii a(a.lerotice:• regenerarea inter#e"iarilor cicl!l!i Hre/s pentr! #en.inerea

concentra.iei









Trans*er!l acetilCoA "in #itocon"rie )n citosol:

•

necesitatea acest!i trans*er:• acetilCoA este generat )n #itocon"rie• acetilCoA este *olosit pentr! sinteza "e acizi gra&i &i colesterol )n citosol

•

pro/le#a trans*er!l!i:• acetilCoA n! poate tra,ersa #e#/rana intern a #itocon"riei

• sol!.ia trans*er!l!i:• citrat!l poate tra,ersa #e#/rana intern a #itocon"riei "atorit

!n!i transportor pentr! acizi tricar/o6ilici

• !tilizarea citrat!l!i )n citosol:• scin"at s!/ ac.i!nea ATP%citrat liazei





Car/o6ilarea pir!,at!l!i:

•

catalizat "e pir!,at car/o6iligaz:

• se#ni7ca.ie *!nc.ional:• acetilCoA este e*ector allosteric poziti, al enzi#ei• sc"erea concentra.iei "e o6aloacetat "!ce la ac!#!larea "eacetilCoA• este acti,at pir!,at car/o6iligaza &i se corecteaz concentra.ia

"e o6aloacetat

•

e,ol!.ia #eta/olic a o6aloacetat!l!i:• stat!s energetic scz!t – o6aloacetat!l se con"enseaz c!

acetilCoA &i parc!rge cicl!l Hre/s• stat!s energetic cresc!t – o6aloacetat!l n! se con"enseaz c!

acetilCoA &i intr )n gl!coneogenez


Reo/idarea NA$@ citosolicReo/idarea NA$@ citosolic



Reo6i"area 3ADF citosolic:

•

anaero/ioz:• c!plarea reac.iei catalizate "e gliceral"e2i"%-%*os*at"e2i"rogenaz c! alte reac.ii:

• *er#enta.ie 2o#olactic – lactat "e2i"rogenaz• *er#enta.ie alcoolic – alcool "e2i"rogenaz

• aero/ioz:• 3ADF "in citosol n! poate tra,ersa #e#/rana intern a

#itocon"riei• s!nt trans*era.i "oar ec2i,alen.ii "e re"!cere c! a!tor!l:

• na,eta glicerol%-%*os*at• na,eta #alat – aspartat

• rol!l reo6i"rii 3ADF:• #en.inerea @!6!l!i )n glicoliz

Reo/idarea NA$@ citosolic

Reo/idarea NA$@ citosolicReo/idarea NA$@ citosolic



Bila(1ul o/id6rii gluco-eiBila(1ul o/id6rii gluco-ei



Bilan.!l energetic al o6i"rii gl!cozei:

•

anaero/ioz:• pro"!s!l 7nal: L%lactat0 etanol etc• pro7t energetic net: #oli ATP#ol gl!coz

• aero/ioz:•

pro"!s!l 7nal: COA &i FAO• pro7t energetic net: #oli ATP#ol gl!coz

1 g1 g

Documents

Biochimie 7 - Metabolismul Glucidelor I (Glicoliza, Decarboxilarea, Ciclul Krebs) CATB (an III)