of 48 /48
Metabolismul glucidic. Metabolismul glucidic. Determinarea glucozei in Determinarea glucozei in lichidele biologice lichidele biologice Lucrare prezentat Lucrare prezentat ă de ă de : : Mu Mu şet Andrei şet Andrei Varga Andreea Varga Andreea

Metabolismul glucidic

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Metabolismul glucidic

Metabolismul glucidic.Metabolismul glucidic.Determinarea glucozei in Determinarea glucozei in

lichidele biologicelichidele biologice

Lucrare prezentatLucrare prezentată deă de::

MuMuşet Andreişet Andrei

Varga AndreeaVarga Andreea

Page 2: Metabolismul glucidic

METABOLISMUL GLUCIDICMETABOLISMUL GLUCIDIC

Digestia si absorbtia glucidelorDigestia si absorbtia glucidelor

Metabolismul glucozeiMetabolismul glucozei

Metabolismul fructozeiMetabolismul fructozei

Metabolismul galactozeiMetabolismul galactozei

Glicemia si reglarea eiGlicemia si reglarea ei

Determinarea glucozei in materialele biologiceDeterminarea glucozei in materialele biologice

Page 3: Metabolismul glucidic

Digestia si absorbtia glucidelorDigestia si absorbtia glucidelor

Glucidele alimentare (300- 350 g/zi) sunt compuse in special din amidon 50%, Glucidele alimentare (300- 350 g/zi) sunt compuse in special din amidon 50%, zaharoza 40%, lactoza 5-10% si alte zaharide in cantitati minore. In procesul de digestie, zaharoza 40%, lactoza 5-10% si alte zaharide in cantitati minore. In procesul de digestie, oligo si polizaharidele sunt hidrolizate enzimatic la glucoza, frunctoza si galactoza, oligo si polizaharidele sunt hidrolizate enzimatic la glucoza, frunctoza si galactoza, monozaharide ce au capacitatea de a traversa membrana celulelor enterocitare.monozaharide ce au capacitatea de a traversa membrana celulelor enterocitare.

Hidroliza este realizata de enzime din clasa hidrolazelor, numite Hidroliza este realizata de enzime din clasa hidrolazelor, numite amilazeamilaze. . Exista doua tipuri de amilaze, salivara (secretata de glandele salivare) si pancreatica Exista doua tipuri de amilaze, salivara (secretata de glandele salivare) si pancreatica (secretate de portiunea exocrina a pancreasului).(secretate de portiunea exocrina a pancreasului).

Procesul de digestie incepe in cavitatea bucala, unde amilaza salivara Procesul de digestie incepe in cavitatea bucala, unde amilaza salivara hidrolizeaza o parte din legaturile glicozidice din polizaharide, de ex. Legaturi alfa-1,4 hidrolizeaza o parte din legaturile glicozidice din polizaharide, de ex. Legaturi alfa-1,4 glicozidice din amidon. Timpul scurt petrecut de alimente in cavitatea bucala, limiteaza glicozidice din amidon. Timpul scurt petrecut de alimente in cavitatea bucala, limiteaza actiunea amilazei, astfel ca produsii de hidroliza sunt dextrine limita: maltotrioza, actiunea amilazei, astfel ca produsii de hidroliza sunt dextrine limita: maltotrioza, maltoza. In stomac, datorita pH-ului puternic acid, actiunea amilazei salivare este maltoza. In stomac, datorita pH-ului puternic acid, actiunea amilazei salivare este inhibata. inhibata.

In intestin, sub actiunea amilazei pancreatice, sunt hidrolizate restul legaturilor In intestin, sub actiunea amilazei pancreatice, sunt hidrolizate restul legaturilor alfa-1,4 glicozidice din dextrine (1,6 glucozidaza, maltaza) din zaharoza (zaharaza) si alfa-1,4 glicozidice din dextrine (1,6 glucozidaza, maltaza) din zaharoza (zaharaza) si respectiv lactoza (beta –galactozidaza sau lactaza) obtinandu-se principalele respectiv lactoza (beta –galactozidaza sau lactaza) obtinandu-se principalele monozaharide de digestie: glucoza, fructoza si galactoza. Limitarea activitatii beta-monozaharide de digestie: glucoza, fructoza si galactoza. Limitarea activitatii beta-galactozidazei poate duce la o situatie patologica, intoleranta la lapte.galactozidazei poate duce la o situatie patologica, intoleranta la lapte.

Page 4: Metabolismul glucidic

Absorbtia Absorbtia Monozaharidele, fiind compusi hidrofili, nu pot traversa membranele celulare Monozaharidele, fiind compusi hidrofili, nu pot traversa membranele celulare hidrofobe, necesitand sisteme specifice de transport. In cazul glucozei, principalul hidrofobe, necesitand sisteme specifice de transport. In cazul glucozei, principalul monozaharid din organism, avem mai multe situatii ce necesita transport monozaharid din organism, avem mai multe situatii ce necesita transport transmembranar: transmembranar:

trecerea din lumenul intestinal in enterocittrecerea din lumenul intestinal in enterocit

trecerea din enterocit in circulatia sanguinatrecerea din enterocit in circulatia sanguinatrecerea din circulatia sanguina in tesuturitrecerea din circulatia sanguina in tesuturireabsorbtia glucozei din urina primara in celulele tubulare proximalereabsorbtia glucozei din urina primara in celulele tubulare proximale

Pentru realizarea acestor procese exista doua tipuri de transportori de Pentru realizarea acestor procese exista doua tipuri de transportori de glucoza: glucoza:

a). Transportor sinport sodiu-glucoza (SGL), ce transporta glucoza impotriva a). Transportor sinport sodiu-glucoza (SGL), ce transporta glucoza impotriva gradientului de concetratie, transport cuplat cu un cotransport de sodiu. Acest gradientului de concetratie, transport cuplat cu un cotransport de sodiu. Acest sistem este utilizat in absorbtia intestinala si reabsorbtia renala a glucozei.sistem este utilizat in absorbtia intestinala si reabsorbtia renala a glucozei.b). Transportor specific de glucoza (GLUT) ce transporta glucoza in sensul gradientului b). Transportor specific de glucoza (GLUT) ce transporta glucoza in sensul gradientului de concentratie. Exista 5 transportori de glucoza ce difera prin localizare, expresie si de concentratie. Exista 5 transportori de glucoza ce difera prin localizare, expresie si afinitate fat ade glucoza: GLUT 1, GLUT 2(ficat, intestin, rinichi) cu afinitate mica pt. afinitate fat ade glucoza: GLUT 1, GLUT 2(ficat, intestin, rinichi) cu afinitate mica pt. glucoza, GLUT 3, GLUT 4 (muschi) cu afinitate mica pt. glucoza, GLUT 5. glucoza, GLUT 3, GLUT 4 (muschi) cu afinitate mica pt. glucoza, GLUT 5.

Page 5: Metabolismul glucidic

Metabolismul glucozeiMetabolismul glucozei

Glucoza este cel mai important glucid din organism, Glucoza este cel mai important glucid din organism, fiind metabolizata in toata celulele.fiind metabolizata in toata celulele.

Modul in care este metabolizata depinde de tipul Modul in care este metabolizata depinde de tipul celulei si de starea fiziologica a organismului.celulei si de starea fiziologica a organismului.

Principala utilizare a glucozei este cea de substrat Principala utilizare a glucozei este cea de substrat lipidic. Ea poate fi utilizata direct in obtinerea de energie sau lipidic. Ea poate fi utilizata direct in obtinerea de energie sau poate fi stocata sub forma de glicogen sau lipide pentru ca poate fi stocata sub forma de glicogen sau lipide pentru ca energia sa poata fi utilizata ulterior. In conditii de satisfacere a energia sa poata fi utilizata ulterior. In conditii de satisfacere a necesarului energetic, glucoza mai poate fi utilizata in procese necesarului energetic, glucoza mai poate fi utilizata in procese de sinteza a altor compusi.de sinteza a altor compusi.

Page 6: Metabolismul glucidic

Fosforilarea glucozeiFosforilarea glucozei

Indiferent de calea metabolica urmata, prima transformare Indiferent de calea metabolica urmata, prima transformare a glucozei in celula este reactia de activare prin fosforilare la a glucozei in celula este reactia de activare prin fosforilare la glucozo-6-fosfat.glucozo-6-fosfat.

Glucoza + ATP Glucoza + ATP HexokinazaHexokinaza Glucoza-6-fosfat + ADP Glucoza-6-fosfat + ADP

Glucoza ca sursa de energieGlucoza ca sursa de energieGlucoza reprezinta sursa energetica pentru toate tesuturile, iar Glucoza reprezinta sursa energetica pentru toate tesuturile, iar

pentru unele dintre acestea ca eritrocite sau neuroni este substrat pentru unele dintre acestea ca eritrocite sau neuroni este substrat energetic exclusiv. Energia se obtine din glucoza prin reactii de oxidare energetic exclusiv. Energia se obtine din glucoza prin reactii de oxidare cuplate cu reactii de fosforilare de lant respirator (in conditii aerobe) sau de cuplate cu reactii de fosforilare de lant respirator (in conditii aerobe) sau de fosforilare de substrat.fosforilare de substrat.

Page 7: Metabolismul glucidic

Catabolismul oxidativ complet al glucozeiCatabolismul oxidativ complet al glucozei

In conditii de aerobioza, glucoza este oxidata total pana la COIn conditii de aerobioza, glucoza este oxidata total pana la CO22 si si apa.apa.

CC66HH1212OO66 + 6O + 6O22 6 CO 6 CO2 2 + 6H+ 6H22O O ∆G∆G00 = - 686 kcal/mol = - 686 kcal/mol

Oxidarea totala cuprinde 4 etape:Oxidarea totala cuprinde 4 etape:1). Oxidarea glucozei la acid piruvic in citoplasma (calea Embaden 1). Oxidarea glucozei la acid piruvic in citoplasma (calea Embaden – Mayerhof), etapa caracteristica metabolismului glucidic– Mayerhof), etapa caracteristica metabolismului glucidic2). Oxidarea acidului piruvic la acetil-CoA, in mitocondrie, etapa 2). Oxidarea acidului piruvic la acetil-CoA, in mitocondrie, etapa caracteristica metabolismului glucidiccaracteristica metabolismului glucidic3). Oxidarea acetil-CoA in ciclul citric (etapa comuna 3). Oxidarea acetil-CoA in ciclul citric (etapa comuna metabolismului glucidic, lipidic si proteic) cu obtinerea de COmetabolismului glucidic, lipidic si proteic) cu obtinerea de CO22, , NADH, HNADH, H++, FADH, FADH2 2 si GTP.si GTP.4). Oxidarea hidrogenului in lantul respirator, proces cuplat cu 4). Oxidarea hidrogenului in lantul respirator, proces cuplat cu sinteza de ATP, etapa comuna metabolismului energetic.sinteza de ATP, etapa comuna metabolismului energetic.

Page 8: Metabolismul glucidic

I. Oxidarea glucozei la acid piruvic in citoplasma – calea Embden-Mayerhof

Este o cale metabolica ce poate fi considerata suma a doua procese:Este o cale metabolica ce poate fi considerata suma a doua procese:

- activarea glucozei la fructozo-1,6-bifosfat- activarea glucozei la fructozo-1,6-bifosfat

- oxidarea fructozo-1,6-bifosfat la acid piruvic- oxidarea fructozo-1,6-bifosfat la acid piruvic

Rolul caii Emden-MeyerhofRolul caii Emden-Meyerhof

Principalul rol al caii Embden-Meyerhof este energogen. In cursul Principalul rol al caii Embden-Meyerhof este energogen. In cursul desfasurarii caii, un mol de glucoza se oxideaza la doi moli de acid desfasurarii caii, un mol de glucoza se oxideaza la doi moli de acid piruvic, se produc nemijlocit 2 moli de ATP si se genereaza 2 moli de piruvic, se produc nemijlocit 2 moli de ATP si se genereaza 2 moli de NADH, HNADH, H++. Descarcarea celor 2 moli de NAH, H. Descarcarea celor 2 moli de NAH, H++ in catena respiratorie in catena respiratorie produce 5 moli de ATP, deci, in conditii anaerobe, potentialul produce 5 moli de ATP, deci, in conditii anaerobe, potentialul energogen all caii Embden-Meyerhof este de 7 moli ATP.energogen all caii Embden-Meyerhof este de 7 moli ATP.

Page 9: Metabolismul glucidic

Unii intermediari ai caii sunt precursori in diferite sintetaze. Unii intermediari ai caii sunt precursori in diferite sintetaze. Astfel:Astfel:

1.1. Reactiile reversibile (toate, cu exceptia a trei reactii) ale caii Reactiile reversibile (toate, cu exceptia a trei reactii) ale caii Embden-Meyerhof pot fi utilizate, in conditii metabolice Embden-Meyerhof pot fi utilizate, in conditii metabolice adecvate, in procesul de sinteza al glucozei – gluconeogeneza.adecvate, in procesul de sinteza al glucozei – gluconeogeneza.

2.2. Acidul piruvic poate fi utilizat, printr-o reactie de transaminare, Acidul piruvic poate fi utilizat, printr-o reactie de transaminare, la sinteza alaninei la sinteza alaninei

3.3. Acidul 3-fosfogliceric poate fi utilizat ca precursor in sinteza Acidul 3-fosfogliceric poate fi utilizat ca precursor in sinteza serinei. serinei.

4.4. Dihidroxiaceton fosfatul poate fi transferat (reversibil), prin Dihidroxiaceton fosfatul poate fi transferat (reversibil), prin reducere, in glicerol fosfat, forma activa de glicerol necesara reducere, in glicerol fosfat, forma activa de glicerol necesara sintezei de triacilgliceroli si glicerofosfolipidesintezei de triacilgliceroli si glicerofosfolipide

5.5. Acidul 1,3-bifosfogliceric poate fi transferat sub actiunea unei Acidul 1,3-bifosfogliceric poate fi transferat sub actiunea unei bifosfoglicerat mutaze, in acid 2,3-bifosfogliceric; molecula bifosfoglicerat mutaze, in acid 2,3-bifosfogliceric; molecula rezultata, prezenta in cantitati apreciabile in eritrocite, in rezultata, prezenta in cantitati apreciabile in eritrocite, in concentratie aproximativ echimoleculara cu cea a hemoglobinei, concentratie aproximativ echimoleculara cu cea a hemoglobinei, se leaga de aceasta si exercita o actiune alosterica asupra se leaga de aceasta si exercita o actiune alosterica asupra disocierii oxihemoglobinei (in sensul reducerii afinitatii disocierii oxihemoglobinei (in sensul reducerii afinitatii hemoglobinei fata de oxigen), fenomen cu rol in favorizarea hemoglobinei fata de oxigen), fenomen cu rol in favorizarea oxigenarii tisulare. Acidul 2,3-fosfogliceric. Pe aceasta cale se oxigenarii tisulare. Acidul 2,3-fosfogliceric. Pe aceasta cale se realizeaza o molecula functionala pe seama pierderii unei reactii realizeaza o molecula functionala pe seama pierderii unei reactii de fosforilare de substrat, generatoare de ATP.de fosforilare de substrat, generatoare de ATP.

Page 10: Metabolismul glucidic

Rolul caii Emden-MeyerhofRolul caii Emden-Meyerhof

Functionarea caii este conditionata prin disponibilul de reactanti, de Functionarea caii este conditionata prin disponibilul de reactanti, de functionarea enzimelor ce controleaza etapele ireversibile ale caii si de functionarea enzimelor ce controleaza etapele ireversibile ale caii si de actiunea hormonilor implicati in metabolismul glucidic.actiunea hormonilor implicati in metabolismul glucidic.

Din punct de vedere al reactantilor, calea depinde in primul rand de cantitatea Din punct de vedere al reactantilor, calea depinde in primul rand de cantitatea de glucoza, apoi de disponibilul de oxigen si NADde glucoza, apoi de disponibilul de oxigen si NAD++..

Din punct de vedere enzimatic, principala enzima ce controleaza viteza de Din punct de vedere enzimatic, principala enzima ce controleaza viteza de desfasurare a caii este fosfofructokinaza. Enzima este reglata alosteric prin desfasurare a caii este fosfofructokinaza. Enzima este reglata alosteric prin actiunea efectorilor negativi (ATP – feed-back prin procesul final al actiunea efectorilor negativi (ATP – feed-back prin procesul final al proceselor energetice, citrat) sau a celor pozitivi (ADP si AMP, fructozo-1,6-proceselor energetice, citrat) sau a celor pozitivi (ADP si AMP, fructozo-1,6-bifosfat in ficat si glucozo-1,6-bifosfat in restul tesuturilor). Din punct de bifosfat in ficat si glucozo-1,6-bifosfat in restul tesuturilor). Din punct de vedere hormonal, hormonii hiperglecimici (glucagon, adrenalina, vedere hormonal, hormonii hiperglecimici (glucagon, adrenalina, glucocorticoizi) vor inhiba functionarea caii, in timp ce insulina (hormon glucocorticoizi) vor inhiba functionarea caii, in timp ce insulina (hormon hipocalceminat) va stimula desfasurarea caii. Actiunea hormonilor are loc hipocalceminat) va stimula desfasurarea caii. Actiunea hormonilor are loc la nivelul enzimelor (fosfofructokinaza, hexokinaza, piruvat kinaza) ce la nivelul enzimelor (fosfofructokinaza, hexokinaza, piruvat kinaza) ce catalizeaza etapele ireversibile si controleaza viteza de desfasurare a caii. catalizeaza etapele ireversibile si controleaza viteza de desfasurare a caii. Hormonii fie stimuleaza sau inhiba sinteza acestor enzime, fie intervin Hormonii fie stimuleaza sau inhiba sinteza acestor enzime, fie intervin pozitiv sau negativ in procese de reglaj prin defosforilare – fosforilare ale pozitiv sau negativ in procese de reglaj prin defosforilare – fosforilare ale acestor enzime). acestor enzime).

Page 11: Metabolismul glucidic

II. Oxidarea acidului piruvic la acetil-CoAII. Oxidarea acidului piruvic la acetil-CoA

Procesul are loc in mitocondrie si din acest motiv este necesar ca acidul Procesul are loc in mitocondrie si din acest motiv este necesar ca acidul piruvic (format in citoplasma in calea Embden-Meyerhof) sa piruvic (format in citoplasma in calea Embden-Meyerhof) sa traverseze membrana mitocondriala. Acest lucru se realizeaza printr-traverseze membrana mitocondriala. Acest lucru se realizeaza printr-un transport activ, de tip antiport, in care acidull piruvic patrunde in un transport activ, de tip antiport, in care acidull piruvic patrunde in

mitocondrie, in timp ce un ion HOmitocondrie, in timp ce un ion HO_ _ o paraseste. In mitocondrie, o paraseste. In mitocondrie,

piruvatul este decarboxilat oxidativ rezultand acetil-CoA, COpiruvatul este decarboxilat oxidativ rezultand acetil-CoA, CO22 si si hidrogen transferat coenzimei NADH, Hhidrogen transferat coenzimei NADH, H++. Procesul este catazilat de . Procesul este catazilat de un sistem multienzimatic, numit piruvat dehidrogenaza. Acest un sistem multienzimatic, numit piruvat dehidrogenaza. Acest complex cuprinde trei enzime, fiecare avand alt cofactor enzimatic si complex cuprinde trei enzime, fiecare avand alt cofactor enzimatic si catalizand o etapa intermediara distincta:catalizand o etapa intermediara distincta:

E1 – TPP tiaminpirofosfat piruvat dehidrogenaza E1 – TPP tiaminpirofosfat piruvat dehidrogenaza

E2 – lipoat dihidrolipoiltransacetilazaE2 – lipoat dihidrolipoiltransacetilaza

E3 – FAD dihidrolipoil dehidrogenazaE3 – FAD dihidrolipoil dehidrogenaza

Page 12: Metabolismul glucidic

Bilant energeticBilant energeticIn cursul etapei se formeaza 2 legaturi macroergice, in cele doua molecule de In cursul etapei se formeaza 2 legaturi macroergice, in cele doua molecule de

acetil-CoA formate si doua molecule de NADH,Hacetil-CoA formate si doua molecule de NADH,H+ + care, oxidate in catena care, oxidate in catena respiratorie, pot genera 5 molecule de ATP.respiratorie, pot genera 5 molecule de ATP.

Reglare etapaReglare etapaPiruvat dehidrogenaza este reglata alosteric, acidului fiind efector pozitiv, in Piruvat dehidrogenaza este reglata alosteric, acidului fiind efector pozitiv, in

timp ce acetil CoA si NADH, Htimp ce acetil CoA si NADH, H+ + sunt efectori negativi. In acelasi timp sunt efectori negativi. In acelasi timp piruvat dehidrogenaza este activa in stare defosforilata si inactiva sub piruvat dehidrogenaza este activa in stare defosforilata si inactiva sub forma fosforilata, enzimele ce catalizeaza aceste transformari fiind de forma fosforilata, enzimele ce catalizeaza aceste transformari fiind de asemenea reglate alosteric si hormonal, insulina stimuleaza activitatea asemenea reglate alosteric si hormonal, insulina stimuleaza activitatea piruvat dehidrogenazei.piruvat dehidrogenazei.

PatologiePatologieEnzima piruvat dehidrogenaza necesita si cofactori derivati si vitaminelor: acid Enzima piruvat dehidrogenaza necesita si cofactori derivati si vitaminelor: acid

pantotenic, niacina, riboflavina, tiamina si acid lipoic. Orice deficit sever al pantotenic, niacina, riboflavina, tiamina si acid lipoic. Orice deficit sever al acestor vitamine va reduce activitatea enzimei crescand nivelul piruvatului acestor vitamine va reduce activitatea enzimei crescand nivelul piruvatului in sange, iar acesta, la randul sau va creste si nivelul acidului lactic, in sange, iar acesta, la randul sau va creste si nivelul acidului lactic, producand o acidoza lactica.producand o acidoza lactica.

Deficitul genetic al piruvat dehidrogenazei, in caz ca afecteaza peste 60% din Deficitul genetic al piruvat dehidrogenazei, in caz ca afecteaza peste 60% din activitatea enzimei, produce microencefalita, atrofie optica, disfunctie activitatea enzimei, produce microencefalita, atrofie optica, disfunctie motorie, retardare mintala. Arseniatul este o otrava puternica, ce se leaga motorie, retardare mintala. Arseniatul este o otrava puternica, ce se leaga de acidul lipoic, blocand activitatea piruvat dehidrogenazei. Aceeasi reactie de acidul lipoic, blocand activitatea piruvat dehidrogenazei. Aceeasi reactie o da cu gruparile sulfidril din cheratina imatura din par si unghii, fenomen o da cu gruparile sulfidril din cheratina imatura din par si unghii, fenomen utilizat in medicina legala la identificarea otravurilor cu arsen. utilizat in medicina legala la identificarea otravurilor cu arsen.

Page 13: Metabolismul glucidic

III. Oxidarea acetil – CoA in ciclul citricIII. Oxidarea acetil – CoA in ciclul citric

Are loc conform ecuatiei generale:Are loc conform ecuatiei generale:

2CH2CH33 - C~S – CoA + 2x3NAD - C~S – CoA + 2x3NAD++ + 2FAD + 2GDP + 2P + 2FAD + 2GDP + 2Pi i + + ║║

O O

2x2H2x2H22O O 2x2CO 2x2CO22 + 2x3NADH, H + 2x3NADH, H++ + 2FADH + 2FADH22 + + 2GTP +2CoA-SH2GTP +2CoA-SH

2 molecule de GTP sunt echivalente cu 2 molecule ATP.2 molecule de GTP sunt echivalente cu 2 molecule ATP.

In conditii aerobe, oxidarea echivalentilor reducatori va generaIn conditii aerobe, oxidarea echivalentilor reducatori va genera

2x3 moli NADH, H2x3 moli NADH, H++ 2x3x2,5ATP=15 ATP 2x3x2,5ATP=15 ATP

2x1 moli FADH2x1 moli FADH22 2x1,5 ATP = 3 ATP2x1,5 ATP = 3 ATP

TOTAL ATP = 2 ATP + 15 ATP + 3 ATP = 20 ATPTOTAL ATP = 2 ATP + 15 ATP + 3 ATP = 20 ATP

Page 14: Metabolismul glucidic

IV. Oxidarea hidrogenului in lantul respirator, IV. Oxidarea hidrogenului in lantul respirator, proces cuplat cu sinteza de ATPproces cuplat cu sinteza de ATP

Aceasta etapa, numita si fosforilarea oxidata de lant respirator, Aceasta etapa, numita si fosforilarea oxidata de lant respirator, oxideaza hidrogenii proveniti din toate celelalte trei etape ale oxideaza hidrogenii proveniti din toate celelalte trei etape ale catabolismului oxidativ complet al glucozei, conform ecuatiilor generale:catabolismului oxidativ complet al glucozei, conform ecuatiilor generale:

1 mol NADH, H1 mol NADH, H+ + 2,5 ATP2,5 ATP

1 mol FADH1 mol FADH22 1,5 ATP1,5 ATP

Bilantul energetic global al oxidarii aerobe complete a glucozeiBilantul energetic global al oxidarii aerobe complete a glucozei

In catabolismul oxidativ al glucozei energia rezultata in cursul In catabolismul oxidativ al glucozei energia rezultata in cursul reactiilor de oxidare este inmagazinata in legaturile macroergice din reactiilor de oxidare este inmagazinata in legaturile macroergice din molecula de ATP. Aceasta se formeaza fie prin reactii de fosforilare de molecula de ATP. Aceasta se formeaza fie prin reactii de fosforilare de substrat, fie prin reactii de fosforilare de lant respirator.substrat, fie prin reactii de fosforilare de lant respirator.

Bilantul energetic la oxidare a unui mol de glucoza este 32 ATP.Bilantul energetic la oxidare a unui mol de glucoza este 32 ATP.

Randamentul (η) inmagazinarii energiei rezultate in cursul oxidarii Randamentul (η) inmagazinarii energiei rezultate in cursul oxidarii complete a glucozei in legaturi macroergice ATP este de 34%.complete a glucozei in legaturi macroergice ATP este de 34%.

Page 15: Metabolismul glucidic

Reglarea catabolismului oxidativ complet al glucozeiReglarea catabolismului oxidativ complet al glucozei

Catabolismul glucozei depinde, in primul rand, de starea Catabolismul glucozei depinde, in primul rand, de starea fiziologica a organismului, fiind intens in starea postprandial fiziologica a organismului, fiind intens in starea postprandial precoce, imediat dupa masa cand exista mari cantitati de glucoza, precoce, imediat dupa masa cand exista mari cantitati de glucoza, de aport alimentar, si redus postprandial tardiv (foame) cand de aport alimentar, si redus postprandial tardiv (foame) cand cantitatea de glucoza este redusa si organismul utilizeaza surse cantitatea de glucoza este redusa si organismul utilizeaza surse energetice alternative, cum ar fi acizii grasi. energetice alternative, cum ar fi acizii grasi.

Controlul pe termen scurt al catabolismului glucozei se Controlul pe termen scurt al catabolismului glucozei se face prin reglarea enzimatica, in primul rand al activitatii face prin reglarea enzimatica, in primul rand al activitatii fosfofructokinazei I. Activitatea acesteia este: fosfofructokinazei I. Activitatea acesteia este:

- inhibata de ATP-aza, citrat, scaderea pH-ului sanguin - inhibata de ATP-aza, citrat, scaderea pH-ului sanguin (concentratii mari de acid lactic si piruvic) si hormoni (concentratii mari de acid lactic si piruvic) si hormoni hiperglicemianti (glucagon, cortizol, adrenalina)hiperglicemianti (glucagon, cortizol, adrenalina)

- activata de ADP, AMP si insulina (hormon hipoglicemiant)- activata de ADP, AMP si insulina (hormon hipoglicemiant)

Page 16: Metabolismul glucidic

Glicoliza anaeroba a glucozeiGlicoliza anaeroba a glucozei

Desi oxidarea aeroba a glucozei este mecanismul major de oxidare Desi oxidarea aeroba a glucozei este mecanismul major de oxidare al glucozei, in o serie de tesuturi oxidarea are loc in conditii al glucozei, in o serie de tesuturi oxidarea are loc in conditii anaerobe. Glicoliza anaeroba poate fi:anaerobe. Glicoliza anaeroba poate fi:

- mecanism unic de oxidare a glucozei in eritrocite (lipsite - mecanism unic de oxidare a glucozei in eritrocite (lipsite de mitocondrii) sau in tesuturi de oxigenare redusa ca celulele din de mitocondrii) sau in tesuturi de oxigenare redusa ca celulele din retina, cornee, cutanate, medulara interna a rinichiului, celule retina, cornee, cutanate, medulara interna a rinichiului, celule nervoase, fibre musculare albe.nervoase, fibre musculare albe.

- mecanism partial in tesuturi cu crestere rapida, cum ar fi - mecanism partial in tesuturi cu crestere rapida, cum ar fi tesutul embrionar si tesutul canceros (50% din metabolismul tesutul embrionar si tesutul canceros (50% din metabolismul glucozei este anaerob)glucozei este anaerob)

- mecanism temporar in conditiile unui deficit temporar al - mecanism temporar in conditiile unui deficit temporar al alimentarii cu oxigen, cum ar fi muschii scheletici in efort intens si alimentarii cu oxigen, cum ar fi muschii scheletici in efort intens si prelungit.prelungit.In absenta oxigenului, coenzimele ce preiau hidrogenul in cursul In absenta oxigenului, coenzimele ce preiau hidrogenul in cursul reactiilor de oxidare nu pot fi reoxidate (regenerate) prin cedarea reactiilor de oxidare nu pot fi reoxidate (regenerate) prin cedarea hidrogenului catre oxigen. In aceste conditii oxidarea glucozei se hidrogenului catre oxigen. In aceste conditii oxidarea glucozei se opreste la acid piruvic, care devine acceptorul de hidrogen de la opreste la acid piruvic, care devine acceptorul de hidrogen de la coenzima NADH,Hcoenzima NADH,H++ transformandu-se in acid lactic, produsul final transformandu-se in acid lactic, produsul final al catabolismului anaerob al glucozei – glicoliza anaeroba.al catabolismului anaerob al glucozei – glicoliza anaeroba.

Page 17: Metabolismul glucidic

In aceste conditii anaerobe doar o mica parte din potentialul In aceste conditii anaerobe doar o mica parte din potentialul energetic este eliberat, 47 kcal/mol dintr-un total de 686 kcal/mol. energetic este eliberat, 47 kcal/mol dintr-un total de 686 kcal/mol. Din acest motiv si randamentul procesului de inmagazinare al Din acest motiv si randamentul procesului de inmagazinare al energiei este mic, doar doua molecule de ATP rezulta din oxidarea energiei este mic, doar doua molecule de ATP rezulta din oxidarea anaeroba a unui mol de glucoza, in timp ce in cazul oxidarii aerobe anaeroba a unui mol de glucoza, in timp ce in cazul oxidarii aerobe se obtin 32 de molecule de ATP. Din acest motiv oxidarea anaeroba se obtin 32 de molecule de ATP. Din acest motiv oxidarea anaeroba este considerata un mecanism primitiv de obtinere a energiei, este considerata un mecanism primitiv de obtinere a energiei, utilizat de organism doar in anumite conditii fiziologice. utilizat de organism doar in anumite conditii fiziologice.

Deoarece acidul lactic contine insa o mare cantitate de energie, Deoarece acidul lactic contine insa o mare cantitate de energie, organismul o recupereaza in ficat (organ mai bine oxigenat ca organismul o recupereaza in ficat (organ mai bine oxigenat ca muschiul) printr-o cale metabolica specifica numita muschiul) printr-o cale metabolica specifica numita ciclul Coriciclul Cori..

MUSCHIMUSCHI GlicogenGlicogen Glucoza Glucoza AnaerobiozaAnaerobioza

Lactat Lactat

SANGESANGE

FICAT FICAT Glicogen Glicogen Glucoza Glucoza O2O2

Lactat Lactat

Page 18: Metabolismul glucidic

Reglarea glicolizei anaerobeReglarea glicolizei anaerobeGlicoliza anaeroba, avand aceleasi reactii ca si calea E-M, este reglata de Glicoliza anaeroba, avand aceleasi reactii ca si calea E-M, este reglata de

aceeasi factori ca si aceasta, cu exceptia oxigenului. In cazul acestuia se aceeasi factori ca si aceasta, cu exceptia oxigenului. In cazul acestuia se respecta efectul Pasteur “oxidatia (prezenta oxigenului) inhiba respecta efectul Pasteur “oxidatia (prezenta oxigenului) inhiba fermentatia (glicoliza anaeroba)”. De exemplu, in muschi, insuficienta de fermentatia (glicoliza anaeroba)”. De exemplu, in muschi, insuficienta de oxigenare in efort, obliga muschiul sa utilizeze glicoliza anaeroba pentru oxigenare in efort, obliga muschiul sa utilizeze glicoliza anaeroba pentru a obtine energia necesara functionarii.a obtine energia necesara functionarii.

In tesutul canceros efectul Pasteur nu functioneaza, tesutul utilizand glicoliza In tesutul canceros efectul Pasteur nu functioneaza, tesutul utilizand glicoliza anaeroba indiferent de gradul de oxigenare.anaeroba indiferent de gradul de oxigenare.

Patologia glicolizei anaerobePatologia glicolizei anaerobe1.1. Acidoza lactica Acidoza lactica este cea mai comuna forma de acidoza metabolica. Se este cea mai comuna forma de acidoza metabolica. Se

datoreaza fie cresterii sintezei, fie scaderii utilizarii acidului lactic, cea datoreaza fie cresterii sintezei, fie scaderii utilizarii acidului lactic, cea mai des intalnita cauza fiind blocarea oxidarii aerobe a glucozei. Alte mai des intalnita cauza fiind blocarea oxidarii aerobe a glucozei. Alte conditii ce produc acidoza lactica. Alte conditii ce produc acidoza lactica: conditii ce produc acidoza lactica. Alte conditii ce produc acidoza lactica: altitudinile inalte, exercitiul fizic, boli pulmonare, anemie severa, altitudinile inalte, exercitiul fizic, boli pulmonare, anemie severa, intoxicatii cu CO sau CNintoxicatii cu CO sau CN

__ (se blocheaza catena respiratorie si (se blocheaza catena respiratorie si

hemoglobina), intoxicatii cu alcool, cancer.hemoglobina), intoxicatii cu alcool, cancer.2.2. Deficitul genetic al enzimelor glicolizeiDeficitul genetic al enzimelor glicolizei. Deficitul total este fatal, deoarece . Deficitul total este fatal, deoarece

eritrocitele si neuronii obtin energie numai din glicoliza. Deficitul partial eritrocitele si neuronii obtin energie numai din glicoliza. Deficitul partial de piruvat kinaza, incidenta 1:10000, face ca enzima sa functioneze in de piruvat kinaza, incidenta 1:10000, face ca enzima sa functioneze in eritrocite la doar 5-25% din capacitate, generand anemii hemolitice.eritrocite la doar 5-25% din capacitate, generand anemii hemolitice.

Page 19: Metabolismul glucidic

GluconeogenezaGluconeogeneza

Majoritatea tesuturilor din corpul uman obtin energie din Majoritatea tesuturilor din corpul uman obtin energie din metabolizarea unor substante diverse: glucoza, acizi grasi, metabolizarea unor substante diverse: glucoza, acizi grasi, aminoacizi, corpi cetonici.aminoacizi, corpi cetonici.

Unele tesuturi, cum ar fi creierul si eritrocitele, utilizeaza numai Unele tesuturi, cum ar fi creierul si eritrocitele, utilizeaza numai glucoza, de exemplul creierul consuma 120 g glucoza/zi si glucoza, de exemplul creierul consuma 120 g glucoza/zi si necesita pentru o functionare optima la un nivel al glicemiei necesita pentru o functionare optima la un nivel al glicemiei cuprins intre 70-100 mg% (4-5 mM).cuprins intre 70-100 mg% (4-5 mM).

Glucidele alimetare mentin nivelul glicemiei timp de cateva ore dupa Glucidele alimetare mentin nivelul glicemiei timp de cateva ore dupa masa, dupa care glicemia va fi mentinuta prin productia de masa, dupa care glicemia va fi mentinuta prin productia de glucoza a ficatului. Acesta va produce glucoza prin 2 glucoza a ficatului. Acesta va produce glucoza prin 2 mecanisme:mecanisme:

1.1. Hidroliza glicogenuluiHidroliza glicogenului

2.2. Sinteza de novo a glucozei, utilizand ca precursori acid lactic, Sinteza de novo a glucozei, utilizand ca precursori acid lactic, aminoacizi si glicerol. Aceasta cale metabolica se numeste aminoacizi si glicerol. Aceasta cale metabolica se numeste gluconeogeneza si reprezinta singura sursa de glucoza in gluconeogeneza si reprezinta singura sursa de glucoza in perioada de foame. perioada de foame.

Page 20: Metabolismul glucidic

Gluconeogeneza are loc in ficat si in cortexul renal (celulele din tubul proximal Gluconeogeneza are loc in ficat si in cortexul renal (celulele din tubul proximal renal). Pe gram de tesut intensitatea gluconeogenezei este aceeasi in renal). Pe gram de tesut intensitatea gluconeogenezei este aceeasi in ficat si rinichi, dar diferenta de masa a celor 2 tesuturi face ca in ficat si rinichi, dar diferenta de masa a celor 2 tesuturi face ca in cortexul renal sa se produca doar 10% din glucoza, comparativ cu cortexul renal sa se produca doar 10% din glucoza, comparativ cu ficatul. Recent a fost demonstrata gluconeogeneza si in eritrocit.ficatul. Recent a fost demonstrata gluconeogeneza si in eritrocit.

Gluconeogeneza, proces opus catabolizarii glucozei, utilizeaza reactiile Gluconeogeneza, proces opus catabolizarii glucozei, utilizeaza reactiile glicolizei in sens opus. Reactiile utilizate vor fi doar cele reversibile, in glicolizei in sens opus. Reactiile utilizate vor fi doar cele reversibile, in timp ce cele ireversibile vor fi inlocuite de reactii distincte. Etapele timp ce cele ireversibile vor fi inlocuite de reactii distincte. Etapele ireversibile ale glicolizei sunt:ireversibile ale glicolizei sunt:

I. Fosfoenolpiruvat - - - - - - - - - -> PiruvatI. Fosfoenolpiruvat - - - - - - - - - -> Piruvat

II. Fructozo-6-fosfat - - - - - - - - - -> Fructozo-1,6-bifosfatII. Fructozo-6-fosfat - - - - - - - - - -> Fructozo-1,6-bifosfat

III. Glucoza - - - - - - - - -> Glucozo-6-fosfatIII. Glucoza - - - - - - - - -> Glucozo-6-fosfat

Principalele substrate ale gluconeogenezei sunt: lactatul (eritrocite, efort Principalele substrate ale gluconeogenezei sunt: lactatul (eritrocite, efort muscular), aminoacizi glucogenici (proteoliza musculara), glicerolul muscular), aminoacizi glucogenici (proteoliza musculara), glicerolul (hidroliza lipide), intermediari ai ciclului citric (oxaloacetat, alfa-(hidroliza lipide), intermediari ai ciclului citric (oxaloacetat, alfa-cetoglutarat, succinil CoA, fumarat). Atentie! Acetil CoA nu poate fi cetoglutarat, succinil CoA, fumarat). Atentie! Acetil CoA nu poate fi convertita in glucoza, deoarece nu exista o reactie inversa piruvat -> convertita in glucoza, deoarece nu exista o reactie inversa piruvat -> acetil CoA. Din acest motiv substante ca acizii, corpii cetonici, etanol, acetil CoA. Din acest motiv substante ca acizii, corpii cetonici, etanol, ce produc acetil CoA, nu pot constitui substrate pentru ce produc acetil CoA, nu pot constitui substrate pentru gluconeogeneza.gluconeogeneza.

Page 21: Metabolismul glucidic

Lactatul intra in gluconeogeneza la nivelul piruvatului, prin reactia:Lactatul intra in gluconeogeneza la nivelul piruvatului, prin reactia:

Lactat + NADLactat + NAD+ + Piruvat + NADH,HPiruvat + NADH,H++

Necesarul energetic pentru sinteza unei molecule de glucoza, pornind de la Necesarul energetic pentru sinteza unei molecule de glucoza, pornind de la 2 molecule de lactat este obtinut prin hidroliza a 6 molecule de ATP, dintre 2 molecule de lactat este obtinut prin hidroliza a 6 molecule de ATP, dintre care 4 consumate in transformarea 2 piruvat ->2 fosfoenolpiruvat si 2 in care 4 consumate in transformarea 2 piruvat ->2 fosfoenolpiruvat si 2 in transformarea 2 acid-3-fosfogliceric->2 gliceraldehida-3-fosfat. Glicerolul transformarea 2 acid-3-fosfogliceric->2 gliceraldehida-3-fosfat. Glicerolul provine din hidroliza trigliceridelor din tesutul adipos si intra in provine din hidroliza trigliceridelor din tesutul adipos si intra in gluconeogeneza la nivelul triozelor fosfat.gluconeogeneza la nivelul triozelor fosfat.

Necesarul energetic pentru sinteza unei molecule de glucoza, pornind de la 2 Necesarul energetic pentru sinteza unei molecule de glucoza, pornind de la 2 molecule de glicerol este obtinut prin hidroliza a 2 molecule de ATP, care se molecule de glicerol este obtinut prin hidroliza a 2 molecule de ATP, care se consuma in fosforilarea a 2 molecule de glicerol la glicerol-3-fosfat.consuma in fosforilarea a 2 molecule de glicerol la glicerol-3-fosfat.

Aminoacizii glucogenici sunt cei mai importanti precursori in gluconeogeneza Aminoacizii glucogenici sunt cei mai importanti precursori in gluconeogeneza in perioada de foame, cand proteoliza musculara elibereaza in sange in perioada de foame, cand proteoliza musculara elibereaza in sange aminoacizi, dintre care alanina este utilizat de ficat cu intensitate maxima. aminoacizi, dintre care alanina este utilizat de ficat cu intensitate maxima. Catabolismul aminoacizilor glucogenici produce intermediari ai ciclului Catabolismul aminoacizilor glucogenici produce intermediari ai ciclului citric care, prin intermediul acidului oxalacetic intra in calea citric care, prin intermediul acidului oxalacetic intra in calea gluconeogenezei. In functie de intermediarul ciclului citric prin care se intra gluconeogenezei. In functie de intermediarul ciclului citric prin care se intra in gluconeogeneza, necesarul de energie, exprimat prin numarul de in gluconeogeneza, necesarul de energie, exprimat prin numarul de molecule ATP hidrolizate, va fi diferit.molecule ATP hidrolizate, va fi diferit.

Page 22: Metabolismul glucidic

Reglarea gluconeogenezeiReglarea gluconeogenezei1. Reglarea metabolica. Gluconeogeneza se desfasoara in perioada de foame, 1. Reglarea metabolica. Gluconeogeneza se desfasoara in perioada de foame,

cand este necesara sinteza endogena de glucoza, in scopul mentinerii cand este necesara sinteza endogena de glucoza, in scopul mentinerii glicemiei la nivel constant.glicemiei la nivel constant.

2 Piruvat + 6 ATP + 10 H2 Piruvat + 6 ATP + 10 H22O ->Glucoza + 6 ADP + 6 PO ->Glucoza + 6 ADP + 6 Pii

Se constata ca desfasurarea gluconeogenezei depinde de disponibilul de Se constata ca desfasurarea gluconeogenezei depinde de disponibilul de substrat si de energie. Necesarul energetic (ATP) se obtine fie din substrat si de energie. Necesarul energetic (ATP) se obtine fie din oxidarea acizilor grasi in cursul lipolizei ce insoteste foamea, fie prin oxidarea acizilor grasi in cursul lipolizei ce insoteste foamea, fie prin oxidarea aeroba unei parti din acidul lactic si piruvic in ciclul citric si oxidarea aeroba unei parti din acidul lactic si piruvic in ciclul citric si lantul respiratorlantul respirator

2. Reglarea enzimatica. Se disting doua etape in cursul acesteia: pe termen 2. Reglarea enzimatica. Se disting doua etape in cursul acesteia: pe termen scurt si pe termen lung.scurt si pe termen lung.

- Pe termen scurt hormonii hipoglicemici hidrofili (adrenalina, glucagon) Pe termen scurt hormonii hipoglicemici hidrofili (adrenalina, glucagon) stimuleaza proteinkinaza A, enzima ce fosforileaza enzimele cheie din stimuleaza proteinkinaza A, enzima ce fosforileaza enzimele cheie din metabolismul glucozei, formele fosforilate ale acestora avand actiune metabolismul glucozei, formele fosforilate ale acestora avand actiune gluconeogenetica. In plus, exista si o reglare alosterica, tip feed back, in gluconeogenetica. In plus, exista si o reglare alosterica, tip feed back, in care produsii intermediari (acetil CoA, citrat) si finali (ATP) ai glicolizei care produsii intermediari (acetil CoA, citrat) si finali (ATP) ai glicolizei inhiba enzimele glicolizei si stimuleaza pe cele din gluconeogeneza.inhiba enzimele glicolizei si stimuleaza pe cele din gluconeogeneza.

- Pe termen lung, hormonii hiperglicemici stimuleaza sinteza enzimelor Pe termen lung, hormonii hiperglicemici stimuleaza sinteza enzimelor cheie in gluconeogeneza: piruvat carboxilaza, PEP carboxikinaza, cheie in gluconeogeneza: piruvat carboxilaza, PEP carboxikinaza, fructozo-1,6-bisfosfatfosfataza si glucozo-6-fosfatfosfataza.fructozo-1,6-bisfosfatfosfataza si glucozo-6-fosfatfosfataza.

Page 23: Metabolismul glucidic

Metabolismul glicogenuluiMetabolismul glicogenului

Glucoza in exces nu poate fi stocata, deoarece este solubila in apa si creste Glucoza in exces nu poate fi stocata, deoarece este solubila in apa si creste presiunea osmotica. Din acest motiv este stocata sub forma unui polimer presiunea osmotica. Din acest motiv este stocata sub forma unui polimer insolubil – glicogenul. Acesta este o macromolecula cu masa moleculara insolubil – glicogenul. Acesta este o macromolecula cu masa moleculara cuprinsa intre 10cuprinsa intre 1066 – 10 – 107 7 Da, fiind format din 10-40000 resturi de glucoza, Da, fiind format din 10-40000 resturi de glucoza, legate alfa (1->4) glicozidic. Molecula are o structura ramificata, la fiecare legate alfa (1->4) glicozidic. Molecula are o structura ramificata, la fiecare segment liniar de catena, format din 10-12 rsturi de alfa-glucoza, apare o segment liniar de catena, format din 10-12 rsturi de alfa-glucoza, apare o ramificatie, data de o legatura alfa (1->6) glicozidica. Majoritatea capetelor ramificatie, data de o legatura alfa (1->6) glicozidica. Majoritatea capetelor ramurilor sunt nereducatoare, terminandu-se cu gruparea –OH in pozitia 4. ramurilor sunt nereducatoare, terminandu-se cu gruparea –OH in pozitia 4. Majoritatea glicogenului se gaseste in ficat, pana la 10% din masa totala si Majoritatea glicogenului se gaseste in ficat, pana la 10% din masa totala si in muschi. Pana la 1% din masa totala. Cele doua tesuturi stocheaza in muschi. Pana la 1% din masa totala. Cele doua tesuturi stocheaza glicogen in scopuri diferite:glicogen in scopuri diferite:

Ficatul sintetizeaza si depoziteaza glicogen dupa o masa bogata in glucide, Ficatul sintetizeaza si depoziteaza glicogen dupa o masa bogata in glucide, glicogen pe care il va utiliza in obtinerea de glucoza in perioadele de foameglicogen pe care il va utiliza in obtinerea de glucoza in perioadele de foame

Muschii scheletici depoziteaza glicogen in repaus si il utilizeaza in effort ca Muschii scheletici depoziteaza glicogen in repaus si il utilizeaza in effort ca urmare a acestor procese, molecula de glicogen se gaseste intr-o stare urmare a acestor procese, molecula de glicogen se gaseste intr-o stare dinamica, marindu-se in stari anabolice si micsorandu-se in stari dinamica, marindu-se in stari anabolice si micsorandu-se in stari catabolice.catabolice.

Page 24: Metabolismul glucidic

GlicogenogenezaGlicogenogeneza

Se desfasoara prin legarea unei molecule de glucoza, activata in prealabil la Se desfasoara prin legarea unei molecule de glucoza, activata in prealabil la UDP – glucoza, la un capat nereducator (C4) al moleculei de glicogen.UDP – glucoza, la un capat nereducator (C4) al moleculei de glicogen.

Atat sinteza, cat si degradarea glicogenului se desfasoara la suprafata unui Atat sinteza, cat si degradarea glicogenului se desfasoara la suprafata unui suport proteic numit glicogenina. Aceasta are proprietatea de a genera o suport proteic numit glicogenina. Aceasta are proprietatea de a genera o amorsa de glicogen prin sinteza unei formatiuni initiale de 8 molecule de amorsa de glicogen prin sinteza unei formatiuni initiale de 8 molecule de glucoza, legate intre ele prin legaturi alfa(1->4) glicozidice (reaactie de glucoza, legate intre ele prin legaturi alfa(1->4) glicozidice (reaactie de autoglicozilare).autoglicozilare).

Primul rest de glucoza se va lega de glicogenina printr-o legatura glicozidica Primul rest de glucoza se va lega de glicogenina printr-o legatura glicozidica cu o grupare OH la un rest de tirozina din structura glicogeninei.cu o grupare OH la un rest de tirozina din structura glicogeninei.

Sinteza glicogenului are loc prin legarea de la C1 al UDP-glucozei la capatul Sinteza glicogenului are loc prin legarea de la C1 al UDP-glucozei la capatul nereducator al ultimului rest de glucoza al glicogenului initial. In acest mod, nereducator al ultimului rest de glucoza al glicogenului initial. In acest mod, capatul nereducator al glicogenului se alungeste de fiecare data cu un rest capatul nereducator al glicogenului se alungeste de fiecare data cu un rest de glucoza.de glucoza.

Principala enzima a procesului este glicogen sintetaza ce catalizeaza formarea Principala enzima a procesului este glicogen sintetaza ce catalizeaza formarea de legaturi alfa (1->4) glicozidice la legarea noilor resturi de glucoza. de legaturi alfa (1->4) glicozidice la legarea noilor resturi de glucoza. Pentru ramificarea moleculei de glicogen actioneaza o alta molecula Pentru ramificarea moleculei de glicogen actioneaza o alta molecula numita enzima de ramificare. Aceasta transfera un sirag de 7 molecule de numita enzima de ramificare. Aceasta transfera un sirag de 7 molecule de glucoza de la capatul unei catene neramificate, la C6 al unui rest de glucoza de la capatul unei catene neramificate, la C6 al unui rest de glucoza, situat mai in interiorul moleculei de glicogen si unde formeaza o glucoza, situat mai in interiorul moleculei de glicogen si unde formeaza o legatura alfa 1,6 glicozidica. legatura alfa 1,6 glicozidica.

Page 25: Metabolismul glucidic

Glicogen sintetaza este o enzima reglata alosteric, prin procesul de Glicogen sintetaza este o enzima reglata alosteric, prin procesul de fosforilare – defosforilare, forma activa fiind cea defosforilata. fosforilare – defosforilare, forma activa fiind cea defosforilata. Defosforilarea este catalizata de o fosfataza, activata de insulina, in timp Defosforilarea este catalizata de o fosfataza, activata de insulina, in timp ce fosforilarea de o kinaza, activata de glucagon, adrenalina si cortizol.ce fosforilarea de o kinaza, activata de glucagon, adrenalina si cortizol.

GlicogenolizaGlicogenoliza

Este calea metabolica de mobilizare a glucozei din glicogen. Produsul final al Este calea metabolica de mobilizare a glucozei din glicogen. Produsul final al caii difera dupa tipul de tesut, astfel:caii difera dupa tipul de tesut, astfel:

- in ficat produsul final este glucoza, care se elibereaza in - in ficat produsul final este glucoza, care se elibereaza in circulatie de unde este utilizata de tesuturi, in special de cele insulino circulatie de unde este utilizata de tesuturi, in special de cele insulino dependentedependente

- in muschi produsul final este glucozo-6-fosfat, deoarece la acest - in muschi produsul final este glucozo-6-fosfat, deoarece la acest nivel lipseste enzima glucozo-6-fosfataza si astfel produsul glicogenolizei nivel lipseste enzima glucozo-6-fosfataza si astfel produsul glicogenolizei este utilizat doar in scopuri energeticeeste utilizat doar in scopuri energetice

Glicogenoliza nu este calea inversa a sintezei glicogenului. Enzima cheie a Glicogenoliza nu este calea inversa a sintezei glicogenului. Enzima cheie a procesului este fosforilaza, care cliveaza legaturii alfa 1->4 glicozidice la procesului este fosforilaza, care cliveaza legaturii alfa 1->4 glicozidice la capetele nereducatoare si in acelasi timp fosforileaza glucoza cu formare capetele nereducatoare si in acelasi timp fosforileaza glucoza cu formare de glucozo-1-fosfat. Actiunea fosforilazei este continua si se opreste la 4 de glucozo-1-fosfat. Actiunea fosforilazei este continua si se opreste la 4 resturi de glucoza de prima ramificatie cand va intra in actiune o alta resturi de glucoza de prima ramificatie cand va intra in actiune o alta enzima, enzima de deramificare, ce poseda activitate alfa 1->6 glicozidica.enzima, enzima de deramificare, ce poseda activitate alfa 1->6 glicozidica.

Page 26: Metabolismul glucidic

In continuare glucozo-1-P -> glucozo-6-P -> glucoza ce trece apoi in sange. In continuare glucozo-1-P -> glucozo-6-P -> glucoza ce trece apoi in sange. Aceste reactii au loc in ficat, rinichi si secundar in intestin, singurele Aceste reactii au loc in ficat, rinichi si secundar in intestin, singurele tesuturi ce poseda enzima glucozo-6-fosfat-fosfataza. In mushii scheletici. tesuturi ce poseda enzima glucozo-6-fosfat-fosfataza. In mushii scheletici. Lipsiti de aceasta enzima, procesul se opreste la glucozo-6-fosfat, compus Lipsiti de aceasta enzima, procesul se opreste la glucozo-6-fosfat, compus ce nu poate traversa membrana plasmatica si care astfel ramane in muschi ce nu poate traversa membrana plasmatica si care astfel ramane in muschi unde va fi catabolizat in scop energogen.unde va fi catabolizat in scop energogen.

Amilo-1,4-glucozidaza pancreatica actioneaza dupa inanitie, in conditiile Amilo-1,4-glucozidaza pancreatica actioneaza dupa inanitie, in conditiile refacerii puternice a glicogenului dupa aport alimentar. Enzima scindeaza refacerii puternice a glicogenului dupa aport alimentar. Enzima scindeaza glicogenul ramas in mai multe molecule dextrinice ce vor constitui multiple glicogenul ramas in mai multe molecule dextrinice ce vor constitui multiple centre de initiere a sintezei cu scopul cresterii rapide a rezervelor de centre de initiere a sintezei cu scopul cresterii rapide a rezervelor de glicogen. glicogen.

Fosforilaza glicogenului este activa sub forma fosforilata, iar fosforilarea se Fosforilaza glicogenului este activa sub forma fosforilata, iar fosforilarea se realizeaza sub actiunea enzimei kinaza fosforilazei, reglata la randul ei prin realizeaza sub actiunea enzimei kinaza fosforilazei, reglata la randul ei prin fosforilare-defosforilare, forma activa fiind cea fosforilata.fosforilare-defosforilare, forma activa fiind cea fosforilata.

Cele doua laturi ale metabolismului glicogenului functioneaza unitar, fiind Cele doua laturi ale metabolismului glicogenului functioneaza unitar, fiind interconectate. Glicogenogeneza realizeaza tezaurizarea glucozei in exces, interconectate. Glicogenogeneza realizeaza tezaurizarea glucozei in exces, provenita din alimentatie (glicogen hepatic) sau din lactat (glicogen provenita din alimentatie (glicogen hepatic) sau din lactat (glicogen muscular). muscular).

Glicogenoliza mobilizeaza glucoza din glicogenul de rezerva formand (la Glicogenoliza mobilizeaza glucoza din glicogenul de rezerva formand (la nivelul ficatului) glucoza ce trece in circulatie, fie (la nivelul muschilor) nivelul ficatului) glucoza ce trece in circulatie, fie (la nivelul muschilor) glucozo-6-fosfat, utilizata local in energogeneza. In acest ultim caz, nu se glucozo-6-fosfat, utilizata local in energogeneza. In acest ultim caz, nu se va mai consuma 1 ATP la activarea glucozei, aceasta fiind deja sub forma va mai consuma 1 ATP la activarea glucozei, aceasta fiind deja sub forma de glucozo-6-fosfat. de glucozo-6-fosfat.

Page 27: Metabolismul glucidic

Reglarea metabolismului glicogenuluiReglarea metabolismului glicogenului

11. . Reglare de substrat

Glucozo-6-fosfat, molecula precursor, va stimula gluconeogeneza, in timp ce Glucozo-6-fosfat, molecula precursor, va stimula gluconeogeneza, in timp ce glucoza din sange, ca produs final, va inhiba glicogenoliza. Practic, glicemia glucoza din sange, ca produs final, va inhiba glicogenoliza. Practic, glicemia va controla metabolismul glicogenului din ficat. In timpul contractiei va controla metabolismul glicogenului din ficat. In timpul contractiei musculare, cresterea concentratiei calciului va stimula glicogenoliza, musculare, cresterea concentratiei calciului va stimula glicogenoliza, sincronizand astfel intensitatea mobilizarii glicogenului cu cea a contractiei sincronizand astfel intensitatea mobilizarii glicogenului cu cea a contractiei musculare.musculare.

2. 2. Reglarea enzimatica

Enzimele cheie ale metabolismului glicogenului sunt glicogen sintetaza si Enzimele cheie ale metabolismului glicogenului sunt glicogen sintetaza si glicogen fosforilaza. Ambele sunt reglate prin fosforilare – defosforilare, iar glicogen fosforilaza. Ambele sunt reglate prin fosforilare – defosforilare, iar enzimele ce catalizeaza aceste transformari, protein kinaze si protein enzimele ce catalizeaza aceste transformari, protein kinaze si protein fosforilaze, sunt si ele reglate prin fosforilare – defosforilare. Cascadele de fosforilaze, sunt si ele reglate prin fosforilare – defosforilare. Cascadele de fosforilari – defosforilari sunt declansate de actiuni hormonale sau de cea a fosforilari – defosforilari sunt declansate de actiuni hormonale sau de cea a calciului. In timp ce glicogen sintetaza este activa sub forma defosforilata, calciului. In timp ce glicogen sintetaza este activa sub forma defosforilata, fosforilaza este activa sub forma fosforilata, astfel ca, acriunea protein fosforilaza este activa sub forma fosforilata, astfel ca, acriunea protein kinazei ce le fosforileaza pe amandoua, va produce inactivarea glicogen kinazei ce le fosforileaza pe amandoua, va produce inactivarea glicogen sintetazei – blocarea glicogenezei si activarea fosforilazei – activarea sintetazei – blocarea glicogenezei si activarea fosforilazei – activarea glicogenolizei. In acest fel se obtine un efect unitar, mobilizarea glicogenolizei. In acest fel se obtine un efect unitar, mobilizarea glicogenului.glicogenului.

Page 28: Metabolismul glucidic

3. 3. Reglarea enzimatica

Metabolismul glicogenului va fi influentat de hormonii hiper si hipoglicemianti. Metabolismul glicogenului va fi influentat de hormonii hiper si hipoglicemianti. Acestia, dupa legarea de receptorii celulari specifici, declanseaza cascade Acestia, dupa legarea de receptorii celulari specifici, declanseaza cascade de fosforilari-defosforilari ce vor afecta starea de fosforilare si implicit de fosforilari-defosforilari ce vor afecta starea de fosforilare si implicit functionarea enzimelor cheie din metabolismul glicogenului.functionarea enzimelor cheie din metabolismul glicogenului.

Prin acest mecanism insulina va stimula glicogenogeneza si va inhiba Prin acest mecanism insulina va stimula glicogenogeneza si va inhiba glicogenoliza in ficat si muschi, efectul produs fiind scaderea glicemiei si glicogenoliza in ficat si muschi, efectul produs fiind scaderea glicemiei si cresterea rezervelor de glicogen. Hormonii hiperglicemianti vor promova cresterea rezervelor de glicogen. Hormonii hiperglicemianti vor promova actiuni opuse insulinei, actiunea lor fiind focalizata pe ficat si miocard actiuni opuse insulinei, actiunea lor fiind focalizata pe ficat si miocard (glucagon) sau pe muschi scheletici si ficat (adrenalina).(glucagon) sau pe muschi scheletici si ficat (adrenalina).

Patologia metabolismului glicogenuluiPatologia metabolismului glicogenului

Patologia este data de defecte enzimatice, de natura congenitala, ce Patologia este data de defecte enzimatice, de natura congenitala, ce afecteaza buna functionare a enzimelor implicate in diverse etape ale afecteaza buna functionare a enzimelor implicate in diverse etape ale metabolismului glicogenului. Manifestarile patologice se datoreaza metabolismului glicogenului. Manifestarile patologice se datoreaza acumularilor tisulare de glicogen, formelor anormale de glicogen sau acumularilor tisulare de glicogen, formelor anormale de glicogen sau imposibilitatilor de utilizare a acestuia. In functie de tipul enzimei afectate imposibilitatilor de utilizare a acestuia. In functie de tipul enzimei afectate exista mai multe boli specifice, cunoscute sub numele generic de exista mai multe boli specifice, cunoscute sub numele generic de glicogenoze.glicogenoze.

Page 29: Metabolismul glucidic

Tip Tip glicogenozaglicogenoza

Nume maladieNume maladie Enzima Enzima afectata afectata

Manifestari Manifestari patologicepatologice

11 V. GierkeV. Gierke Glucozo-6-fosfat Glucozo-6-fosfat fosfatazafosfataza

Hipoglicemie, Hipoglicemie, cetozacetoza

IIII PompePompe Amilo -1,4-Amilo -1,4-glucozidazaglucozidaza

Glicogenoza Glicogenoza generalizatageneralizata

HIHI Forbes-CoriForbes-Cori Enzima Enzima deramificarederamificare

HepatosplenomegHepatosplenomegaliealie

Glicogen Glicogen supraramificatsupraramificat

IVIV AndersonAnderson Enzima de Enzima de ramificareramificare

Glicogen Glicogen neramificatneramificat

VV Mc. ArdieMc. Ardie Fosforilaza Fosforilaza muscularamusculara

Glicogen Glicogen muscular de 4%muscular de 4%

Blocare efort Blocare efort muscularmuscular

VIVI Hers Hers Fosforilaza Fosforilaza hepaticahepatica

Glicogenoza Glicogenoza hepaticahepatica

Page 30: Metabolismul glucidic

Calea pentozofosfatilorCalea pentozofosfatilor

Glucidele nu sunt doar substrate energogene, ele participa la sinteza Glucidele nu sunt doar substrate energogene, ele participa la sinteza de nucleotide, glicolipide si glicoproteine. Calea pentozofosfatilor de nucleotide, glicolipide si glicoproteine. Calea pentozofosfatilor se desfasoara in citoplasma, utilizeaza ca precursor glucozo-6-se desfasoara in citoplasma, utilizeaza ca precursor glucozo-6-fosfat si produce riboza-5-fosfat si NADPH, Hfosfat si produce riboza-5-fosfat si NADPH, H++. Cei doi produsi sunt . Cei doi produsi sunt compusi foarte importanti: riboza-5-fosfat utilizata in sinteza de compusi foarte importanti: riboza-5-fosfat utilizata in sinteza de nucleotide, iar NADPH, Hnucleotide, iar NADPH, H++ este sursa de hidrogen in reactiile de este sursa de hidrogen in reactiile de sitneza. Sinteza de acizi grasi si colesterol necesita NADPH, Hsitneza. Sinteza de acizi grasi si colesterol necesita NADPH, H++ si si din acest motiv tesuturile in care se desfasoara mai intens aceste din acest motiv tesuturile in care se desfasoara mai intens aceste sintetaze, ficat, suprarenale, tesut adipos, glande sexuale, glanda sintetaze, ficat, suprarenale, tesut adipos, glande sexuale, glanda mamara in lactatie, sunt de asemenea sediul cailor mamara in lactatie, sunt de asemenea sediul cailor pentozofosfatilor. NADPH, Hpentozofosfatilor. NADPH, H++ este de asemenea implicat in reactii este de asemenea implicat in reactii antioxidante si din acest motiv tresuturile expuse la concentratii antioxidante si din acest motiv tresuturile expuse la concentratii mari de oxigen: eritrocite, cornee, utilizeaza intens calea mari de oxigen: eritrocite, cornee, utilizeaza intens calea pentozofosfatilor. Calea pentozofosfatilor cuprinde doua etape: pentozofosfatilor. Calea pentozofosfatilor cuprinde doua etape: oxidativa si neoxidativa (de recuperare).oxidativa si neoxidativa (de recuperare).

Page 31: Metabolismul glucidic

Reglarea caiiReglarea caii

Calea este activata in aport alimentar, excesul de glucoza permitand Calea este activata in aport alimentar, excesul de glucoza permitand desfasurarea caii pentozofosfatilor. In ceea ce priveste reglarea enzimatica, desfasurarea caii pentozofosfatilor. In ceea ce priveste reglarea enzimatica, enzimele cheie ale caii sunt glucozo-6-fosfat dehidrogenaza si 6-enzimele cheie ale caii sunt glucozo-6-fosfat dehidrogenaza si 6-fosfogluconatdehidrogenaza. Acestea sunt activate de NADP si insulina si fosfogluconatdehidrogenaza. Acestea sunt activate de NADP si insulina si inhibate de acetil-CoA si hormonii hiperglicemiantiinhibate de acetil-CoA si hormonii hiperglicemianti

Patologie. Deficitul de glucozo-6-fosfat dehidrogenazaPatologie. Deficitul de glucozo-6-fosfat dehidrogenaza

Deficitul de glucozo-6-fosfat dehidrogenaza se datoreaza unei mutatii la Deficitul de glucozo-6-fosfat dehidrogenaza se datoreaza unei mutatii la nivelul genei enzimei glucozo-6-fosfat dehidrogenaza. Desi mutatia sa este nivelul genei enzimei glucozo-6-fosfat dehidrogenaza. Desi mutatia sa este prezenta in toate celulele, mai afectate sunt eritrocitele, deoarece nu au prezenta in toate celulele, mai afectate sunt eritrocitele, deoarece nu au alta sursa de NAPH, Halta sursa de NAPH, H++. Deficitul de glucozo-6-fosfat dehidrogenaza se . Deficitul de glucozo-6-fosfat dehidrogenaza se manifesta in special cand eritrocitele sunt expuse unui stres produs de manifesta in special cand eritrocitele sunt expuse unui stres produs de infectii, medicamente(antimalarice – primachina, sulfonamide, infectii, medicamente(antimalarice – primachina, sulfonamide, sulfametoxazol, acetanilida, acidul nalidixic etc) sau droguri, care produc sulfametoxazol, acetanilida, acidul nalidixic etc) sau droguri, care produc hemoliza si hemoglobinurie. Deficitul este rar in Europa, dar foarte frecvent hemoliza si hemoglobinurie. Deficitul este rar in Europa, dar foarte frecvent in Africa, India, Asia de sud-est.in Africa, India, Asia de sud-est.

Page 32: Metabolismul glucidic

Metabolismul fructozeiMetabolismul fructozei

In sursele alimentare fructoza se gaseste in miere, majoritatea fructelor In sursele alimentare fructoza se gaseste in miere, majoritatea fructelor dar sursa majoritara ramane zaharul. Desi fructoza este absorbita dar sursa majoritara ramane zaharul. Desi fructoza este absorbita mai lent decat glucoza la nivel intestinal, ea se metabolizeaza mult mai lent decat glucoza la nivel intestinal, ea se metabolizeaza mult mai rapid. Metabolismul fructozei se desfasoara preponderent in mai rapid. Metabolismul fructozei se desfasoara preponderent in ficat, rinichi, intestin pe calea aldolazei si fructokinazei, in timp ce, in ficat, rinichi, intestin pe calea aldolazei si fructokinazei, in timp ce, in veziculele seminale, retina, vase sanguine, nervi periferici, se veziculele seminale, retina, vase sanguine, nervi periferici, se utilizeaza calea poliol.utilizeaza calea poliol.

In lichidul seminal, fructoza, in concentratii de 200 mg%, este In lichidul seminal, fructoza, in concentratii de 200 mg%, este principalul monozaharid si reprezinta sursa energetica a principalul monozaharid si reprezinta sursa energetica a spermatozoizilor in drumul lor spre ovul. Avantajul utilizarii fructozei spermatozoizilor in drumul lor spre ovul. Avantajul utilizarii fructozei in acest caz este ca bacteriile, care ar putea concura cu in acest caz este ca bacteriile, care ar putea concura cu spermatozoizii pentru surse energetice, prefera glucoza in locul spermatozoizii pentru surse energetice, prefera glucoza in locul fructozei.fructozei.

Page 33: Metabolismul glucidic

PatologiePatologie

Se datoreaza deficientelor congenitale ale enzimelor implicate in Se datoreaza deficientelor congenitale ale enzimelor implicate in metabolizarea fructozei. Se cunosc in acest sens mai multe maladii:metabolizarea fructozei. Se cunosc in acest sens mai multe maladii:

1.1. Fructozuria esentiala – datorata deficitului de fructokinaza, astfel ca Fructozuria esentiala – datorata deficitului de fructokinaza, astfel ca fructoza, nemaiputand fi metabolizata, este eliminata pe cale urinara. fructoza, nemaiputand fi metabolizata, este eliminata pe cale urinara. Fenomenul este intens dupa mese cu surse de fructoza.Fenomenul este intens dupa mese cu surse de fructoza.

2.2. Intoleranta ereditara la fructoza datorata deficitului de aldolaza B. Se Intoleranta ereditara la fructoza datorata deficitului de aldolaza B. Se produce acumulare de fructozo-1-fosfat, care inhiband aldolaza produce acumulare de fructozo-1-fosfat, care inhiband aldolaza fructozei-1,6-bifosfat genereaza hipoglicemie si deteriorarea functiilor fructozei-1,6-bifosfat genereaza hipoglicemie si deteriorarea functiilor hepatice, uneori moarte prin ciroza. Tratamentul consta in dieta fara hepatice, uneori moarte prin ciroza. Tratamentul consta in dieta fara fructoza, dieta usurata de faptul ca la copii se dezvolta spontan o fructoza, dieta usurata de faptul ca la copii se dezvolta spontan o aversiune fata de dulciuri, fapt ce duce la o dentitie excelenta.aversiune fata de dulciuri, fapt ce duce la o dentitie excelenta.

Terapia cu fructozaTerapia cu fructoza

Fructoza, administrata intravenos, a fost utilizata ca substitut de glucoza la Fructoza, administrata intravenos, a fost utilizata ca substitut de glucoza la diabetici. S-a demonstrat insa ca excesul de fructoza produce diabetici. S-a demonstrat insa ca excesul de fructoza produce hiperlactatemie, hipertrigliceridemie si hiperuricemie. Acest tratament a hiperlactatemie, hipertrigliceridemie si hiperuricemie. Acest tratament a fost rapid abandonat deoarece, prin intermediul triozelor fosfat, fructoza fost rapid abandonat deoarece, prin intermediul triozelor fosfat, fructoza se transforma in glucoza, prin gluconeogeneza, generand hiperglicemie.se transforma in glucoza, prin gluconeogeneza, generand hiperglicemie.

Page 34: Metabolismul glucidic

Metabolismul galactozeiMetabolismul galactozeiSursele alimentare de galactoza sunt: lactoza (din lapte si produse lactate), glicolipide si Sursele alimentare de galactoza sunt: lactoza (din lapte si produse lactate), glicolipide si

glicoproteine. Dupa digestie si absorbtie, galactoza este captata preferential de ficat, glicoproteine. Dupa digestie si absorbtie, galactoza este captata preferential de ficat, loc in care se desfasoara preponderent metabolizarea galactozei.loc in care se desfasoara preponderent metabolizarea galactozei.

Rectia globalaRectia globalaGalactoza + ATP Galactoza + ATP Glucozo-1-fosfat + ADP Glucozo-1-fosfat + ADPGalactoza are rol in sinteza de lactoza (in glanda mamara), galactolipide, glicoproteine si Galactoza are rol in sinteza de lactoza (in glanda mamara), galactolipide, glicoproteine si

mucopolizaharide.mucopolizaharide.

PatologiePatologieTestul de incarcare cu galactoza este o metoda de explorare a functiei hepatice, Testul de incarcare cu galactoza este o metoda de explorare a functiei hepatice,

galactoza aparand in urina in caz de functie deficitara. Galactozemia congenitala galactoza aparand in urina in caz de functie deficitara. Galactozemia congenitala (incidenta 1:40 000) este o boala autozomal recesiva data de un deficit al enzimei (incidenta 1:40 000) este o boala autozomal recesiva data de un deficit al enzimei galactozo-1-fosfat-uridil transferaza. Acest deficit produce acumularea de galactoza si galactozo-1-fosfat-uridil transferaza. Acest deficit produce acumularea de galactoza si galactoza-1-fosfat- dupa ingestia de lapte sau alte alimente ce contin galactoza. galactoza-1-fosfat- dupa ingestia de lapte sau alte alimente ce contin galactoza. Boala se manifesta prin disfunctii hepatice cu icter, voma, letargie, deficiente Boala se manifesta prin disfunctii hepatice cu icter, voma, letargie, deficiente mentale si cataracta. Cataracta se datoreaza transformarii galactozei, in exces, in mentale si cataracta. Cataracta se datoreaza transformarii galactozei, in exces, in galactitol, sub actiunea reductazei din cristalin. Acumularea galactitolului in cristalin galactitol, sub actiunea reductazei din cristalin. Acumularea galactitolului in cristalin produce cataracta. Terapia aplicata consta in esenta in instituirea, cat mai timpurie, a produce cataracta. Terapia aplicata consta in esenta in instituirea, cat mai timpurie, a dietei fara lapte. dietei fara lapte.

Page 35: Metabolismul glucidic

Metabolismul acidului glucuronicMetabolismul acidului glucuronicAcidul glucuronic se obtine prin oxidarea gruparii hidroxil, de la atomul de carbon 6 al Acidul glucuronic se obtine prin oxidarea gruparii hidroxil, de la atomul de carbon 6 al

glucozei, la grupare carboxil. Biosinteza se desfasoara preponderent in ficat, rinichi, glucozei, la grupare carboxil. Biosinteza se desfasoara preponderent in ficat, rinichi, intestin.intestin.

Acidul glucuronic are rol in detoxifiere si in procese de sinteza. Procesul de detoxifiere-Acidul glucuronic are rol in detoxifiere si in procese de sinteza. Procesul de detoxifiere-eliminare consta in legarea acidului glucuronic de compusul ce se doreste a fi eliminat, eliminare consta in legarea acidului glucuronic de compusul ce se doreste a fi eliminat, formandu-se glucronoconjugati, compusi mai putin toxici, dar cu solubilitate crescuta, formandu-se glucronoconjugati, compusi mai putin toxici, dar cu solubilitate crescuta, fapt ce permite eliminarea rapida a acestora din organism. Glucuronoconjugarea se fapt ce permite eliminarea rapida a acestora din organism. Glucuronoconjugarea se realizeaza printr-o legatura realizeaza printr-o legatura ββ glicozidica intre gruparea –OH glicozidic a acidului glicozidica intre gruparea –OH glicozidic a acidului glucuronic si functiuni organice (hidroxil, carboxil, amino) ale unor compusi endogeni glucuronic si functiuni organice (hidroxil, carboxil, amino) ale unor compusi endogeni (hormoni, bilirubina) sau exogeni (medicamente sau substante toxice). De exemplu, (hormoni, bilirubina) sau exogeni (medicamente sau substante toxice). De exemplu, bilirubina prehepatica, insolubila, este conjugata cu acidul glucuronic in ficat, dand un bilirubina prehepatica, insolubila, este conjugata cu acidul glucuronic in ficat, dand un produs de conjugare, bilirubina diglucuronid, solubila, ce va fi eliminata pe cale biliara. In produs de conjugare, bilirubina diglucuronid, solubila, ce va fi eliminata pe cale biliara. In cazul rolului in sinteze amintim sinteza de glicozaminoglicani, acid hialuronic, heparina, cazul rolului in sinteze amintim sinteza de glicozaminoglicani, acid hialuronic, heparina, acid gulonic. In cazul transformarii in acid gulonic, apare o patologie numita pentozurie acid gulonic. In cazul transformarii in acid gulonic, apare o patologie numita pentozurie esentiala.esentiala.

Acid glucuronic ------> acid gulonic--->L-xiluloza--->Xilitol-->D-xilulozaAcid glucuronic ------> acid gulonic--->L-xiluloza--->Xilitol-->D-xiluloza---->calea pentozofosfati---->calea pentozofosfatiPentozuria esentiala se datoreaza unui deficit congenital al enzimei ce, transforma xilitolul in Pentozuria esentiala se datoreaza unui deficit congenital al enzimei ce, transforma xilitolul in

D-xiluloza, ca urmare L-xiluloza se va elimina masiv pe cale urinara.D-xiluloza, ca urmare L-xiluloza se va elimina masiv pe cale urinara.

Page 36: Metabolismul glucidic

Glicemia si reglarea eiGlicemia si reglarea ei

Concentratia normala a glucozei este cuprinsa intre 80-100 mg%. Concentratia normala a glucozei este cuprinsa intre 80-100 mg%. Concentratia creste dupa pranz la 120-140 mg% si scade in post 60-Concentratia creste dupa pranz la 120-140 mg% si scade in post 60-70 mg%. Valori mici de 40 mg% instituie coma diabetica, iar mai 70 mg%. Valori mici de 40 mg% instituie coma diabetica, iar mai mari de 120 mg% sunt caracteristice diabetului. Mentinerea mari de 120 mg% sunt caracteristice diabetului. Mentinerea constanta a glicemiei se numeste constanta a glicemiei se numeste homeostazie glucidicahomeostazie glucidica. . Homeostazia glucidica asigura permanent glucoza necesara Homeostazia glucidica asigura permanent glucoza necesara tesuturilor glucozodependente, precum si producerea sau stocarea tesuturilor glucozodependente, precum si producerea sau stocarea acesteia. Ea se realizeaza utilizand mecanisme fiziologice sis acesteia. Ea se realizeaza utilizand mecanisme fiziologice sis biochimice. Dintre cele fiziologice amintim declansarea senzatiei de biochimice. Dintre cele fiziologice amintim declansarea senzatiei de foame in hipoglicemie si glicozuria in hiperglicemie mai mare de 180 foame in hipoglicemie si glicozuria in hiperglicemie mai mare de 180 mg%.mg%.

In ceea ce priveste mecanismele biochimice implicate in reglarea In ceea ce priveste mecanismele biochimice implicate in reglarea glicemiei, acestea depind de starea fiziologica, raportata la aportul glicemiei, acestea depind de starea fiziologica, raportata la aportul alimentar, postprandial precoce sau post prandial tardiv.alimentar, postprandial precoce sau post prandial tardiv.

Page 37: Metabolismul glucidic

Postprandial precoce, excesul de glucoza din surse alimentare impune Postprandial precoce, excesul de glucoza din surse alimentare impune utilizarea acesteia si stocarea excesului sub forma de glicogen sau lipide. utilizarea acesteia si stocarea excesului sub forma de glicogen sau lipide. Aceasta etapa este dominata de actiunea insulinei. Aceasta creste Aceasta etapa este dominata de actiunea insulinei. Aceasta creste permeabilitatea tisulara pentru glucoza, iar la nivel celular stimuleaza permeabilitatea tisulara pentru glucoza, iar la nivel celular stimuleaza metabolizarea glucozei pe cai metabolice ca: glicoliza, glicogenogeneza, metabolizarea glucozei pe cai metabolice ca: glicoliza, glicogenogeneza, calea pentozofosfatilor, sinteza de acizi grasi si trigliceride. In acelasi timp calea pentozofosfatilor, sinteza de acizi grasi si trigliceride. In acelasi timp insulina inhiba caile metabolice ce produc sau scot glucoza din rezerve insulina inhiba caile metabolice ce produc sau scot glucoza din rezerve ca:gluconeogeneza, glicogenoliza, lipoliza. Actiunea insulinei se realizeaza ca:gluconeogeneza, glicogenoliza, lipoliza. Actiunea insulinei se realizeaza prin reglarea activitatii(fosforilare-defosforilare) sau a sintezei a enzimelor prin reglarea activitatii(fosforilare-defosforilare) sau a sintezei a enzimelor cheieale cailor metabolice controlate.cheieale cailor metabolice controlate.

Postprandial tardiv (stare de foame) apare un deficit de glucoza, urmare a Postprandial tardiv (stare de foame) apare un deficit de glucoza, urmare a lipsei de aport alimentar, fapt ce impune producerea de glucoza si de surse lipsei de aport alimentar, fapt ce impune producerea de glucoza si de surse energetice alternative. Aceasta etapa se caracterizeaza prin actiunile energetice alternative. Aceasta etapa se caracterizeaza prin actiunile hormonilor hiperglicemianti concomitent cu stoparea secretiei de insulina. hormonilor hiperglicemianti concomitent cu stoparea secretiei de insulina. Acestia exercita efecte opuse insulinei stimuland atat caile metabolice ce Acestia exercita efecte opuse insulinei stimuland atat caile metabolice ce produc glucoza: gluconeogeneza hepatica si renala, glicogenoliza hepatica produc glucoza: gluconeogeneza hepatica si renala, glicogenoliza hepatica si musculara, cat si pe cele ce produc surse energetice alternative: lipoliza si musculara, cat si pe cele ce produc surse energetice alternative: lipoliza in tesutul adipos, catabolismul acizilor grasi in muschi, proteoliza la nivel in tesutul adipos, catabolismul acizilor grasi in muschi, proteoliza la nivel muscular. In acelasi timp, inhiba caile metabolice ce utilizeaza glucoza. muscular. In acelasi timp, inhiba caile metabolice ce utilizeaza glucoza. Dintre hormonii hiperglicemianti, mai importanti sunt: glucagonul, ce Dintre hormonii hiperglicemianti, mai importanti sunt: glucagonul, ce actioneaza preferential la nivel hepatic, catecolaminele, ce actioneaza actioneaza preferential la nivel hepatic, catecolaminele, ce actioneaza preefrential la nivel muscular, glucocorticoizii, tiroxina, hormonul de preefrential la nivel muscular, glucocorticoizii, tiroxina, hormonul de crestere.crestere.

Page 38: Metabolismul glucidic

PatologiePatologie

Principala maladie legata de modificari patologice ale metabolismului Principala maladie legata de modificari patologice ale metabolismului glucidic este diabetul zaharat. Boala afecteaza peste 10% din glucidic este diabetul zaharat. Boala afecteaza peste 10% din populatie, incidenta bolii crescand de la an la an. Se deosebesc populatie, incidenta bolii crescand de la an la an. Se deosebesc doua tipuri majore in patologia diabetica:doua tipuri majore in patologia diabetica:

Diabetul de tip I, insulino dependent sau juvenil, datorat deficitului Diabetul de tip I, insulino dependent sau juvenil, datorat deficitului congenital al secretiei insulinice. Acesta apare in copilarie si se congenital al secretiei insulinice. Acesta apare in copilarie si se trateaza prin administrare de insulina. Reprezinta aproximativ 5% trateaza prin administrare de insulina. Reprezinta aproximativ 5% din cazuistica diabetica.din cazuistica diabetica.

Diabetul de tip II, insulino independent sau de maturitate, datorat Diabetul de tip II, insulino independent sau de maturitate, datorat insensibilitatii (intolerantei) tisulare fata de insulina, fapt ce insensibilitatii (intolerantei) tisulare fata de insulina, fapt ce reduce raspunsurile metabolice ale tesuturilor la insulinareduce raspunsurile metabolice ale tesuturilor la insulina

In ambele cazuri, deficitul actiunii insulinei genereaza stari In ambele cazuri, deficitul actiunii insulinei genereaza stari hipoglicemice ce evolueaza generand glicozurie, cetonurie, hipoglicemice ce evolueaza generand glicozurie, cetonurie, acidoza. Aceste fenomene produc complicatii ce implica in primul acidoza. Aceste fenomene produc complicatii ce implica in primul rand sistemul cardio-vascular – ateroscleroza, hipertensiune etc.rand sistemul cardio-vascular – ateroscleroza, hipertensiune etc.

Page 39: Metabolismul glucidic

Diabetul este o boala cronica caracterizata prin nivele ridicate ale Diabetul este o boala cronica caracterizata prin nivele ridicate ale gucozei in sange (hiperglicemie). Diabetul apare atunci cand gucozei in sange (hiperglicemie). Diabetul apare atunci cand pancreasul nu produce insulina suficienta, sau cand organismul nu pancreasul nu produce insulina suficienta, sau cand organismul nu poate utiliza eficient insulina produsa. poate utiliza eficient insulina produsa.

Insulina este un hormon produs de pancreas care ajuta celulele sa Insulina este un hormon produs de pancreas care ajuta celulele sa preia glucoza din sange si sa o transforme pentru producerea preia glucoza din sange si sa o transforme pentru producerea energiei. Deci, boala se declanseaza cand organismul nu are energiei. Deci, boala se declanseaza cand organismul nu are suficienta insulina sau nu poate folosi insulina pe care o are pentru suficienta insulina sau nu poate folosi insulina pe care o are pentru transformarea glucozei in energie. Diabetul tip 2 (cunsocut si ca transformarea glucozei in energie. Diabetul tip 2 (cunsocut si ca diabetul varstei adulte) este cea mai obisnuita forma de diabet. diabetul varstei adulte) este cea mai obisnuita forma de diabet.

Persoanele cu diabet tip 2 nu pot utiliza eficient insulina.Acestia pot Persoanele cu diabet tip 2 nu pot utiliza eficient insulina.Acestia pot adesea sa-si imbunatateasca starea numai cu modificari in stilul adesea sa-si imbunatateasca starea numai cu modificari in stilul de viata. In multe cazuri medicatia orala este necesara. Cateodata de viata. In multe cazuri medicatia orala este necesara. Cateodata este nevoie de insulina. Aproape 50% dintre persoanele cu diabet este nevoie de insulina. Aproape 50% dintre persoanele cu diabet tip 2 nu sunt constiente de starea lor. tip 2 nu sunt constiente de starea lor.

Page 40: Metabolismul glucidic

Persoanele cu diabet tip 1 produc foarte putina insulina sau deloc si Persoanele cu diabet tip 1 produc foarte putina insulina sau deloc si au nevoie de injectii cu insulina pentru a supravietui. Este cel mai au nevoie de injectii cu insulina pentru a supravietui. Este cel mai comun tip de diabet la copii si tineri. comun tip de diabet la copii si tineri.

Care sunt simptomele diabetului? Care sunt simptomele diabetului?

Sete cronica, excesiva Sete cronica, excesiva

Gura uscata Gura uscata

Urinare frecventa Urinare frecventa

Foame mare Foame mare

Scadere inexplicabila in greutate Scadere inexplicabila in greutate

Vedere incetosataVedere incetosata

Aceasta varietate de simptome sunt datorate nivelului ridicat al Aceasta varietate de simptome sunt datorate nivelului ridicat al glicemiei in sange.glicemiei in sange.

Page 41: Metabolismul glucidic

Metode de expunere a homeostaziei glicemiceMetode de expunere a homeostaziei glicemice

Investigarea echilibrului metabolismul glucidic in diabetul Investigarea echilibrului metabolismul glucidic in diabetul zaharat zaharat cuprinde: determinarea glicemiei cuprinde: determinarea glicemiei à jeunà jeun, , evidentierea evidentierea glicozuriei, testul de toleranta la glucoza, glicozuriei, testul de toleranta la glucoza, determinarea determinarea hemoglobinei glicozilate si a proteinelor, hemoglobinei glicozilate si a proteinelor, determinarea determinarea nivelului seric al insulinei si eventual a nivelului seric al insulinei si eventual a peptidului C.peptidului C.

Atat pe plan mondial cat si la noi in tara se constata existenta Atat pe plan mondial cat si la noi in tara se constata existenta unei unei epidemii de diabet. In lume sunt in momentul de fata epidemii de diabet. In lume sunt in momentul de fata peste 177 peste 177 milioane de bolnavi cu diabet. Pana in 2010 se milioane de bolnavi cu diabet. Pana in 2010 se estimeaza ca vor fi estimeaza ca vor fi peste 220 milioane de pacienti peste 220 milioane de pacienti suferinzi de diabet. (cf. WHO Diabetes suferinzi de diabet. (cf. WHO Diabetes Action Now 2004). Action Now 2004). Diabetul este o boala cronica care face ca 3,2 Diabetul este o boala cronica care face ca 3,2 milioane de milioane de oameni sa moara in fiecare an datorita complicatiilor oameni sa moara in fiecare an datorita complicatiilor (WHO Diabetes Action Now 2004). Previziunile OMS arata (WHO Diabetes Action Now 2004). Previziunile OMS arata ca ca diabetul si complicatiile sale sunt unul din principalele diabetul si complicatiile sale sunt unul din principalele cauze de cauze de handicap si una din principalele cauze de handicap si una din principalele cauze de decese in urmatorii 25 decese in urmatorii 25 de ani.de ani.

Page 42: Metabolismul glucidic

Determinarea glucozei in Determinarea glucozei in materialele biologicematerialele biologice

Determinarea glicemiei este proba cea mai solicitata laboratorului Determinarea glicemiei este proba cea mai solicitata laboratorului clinic. Legat de aceasta realitate si in legatura cu imbunatatirea clinic. Legat de aceasta realitate si in legatura cu imbunatatirea permanenta a parametrilor de determinare in decursul timpului au permanenta a parametrilor de determinare in decursul timpului au fost elaborate o mare varietate de metode.fost elaborate o mare varietate de metode.

O categorie de metode are la baza folosirea unor proprietati O categorie de metode are la baza folosirea unor proprietati nespecifice ale glucozei ca baza a metodei de determinare. nespecifice ale glucozei ca baza a metodei de determinare. Aceasta categorie de metode se aplica intr-o mare diversitate de Aceasta categorie de metode se aplica intr-o mare diversitate de variante, inclusiv pentru determinarea glucozei in urina.variante, inclusiv pentru determinarea glucozei in urina.

Dezavantajele metodelor chimice sunt inlaturate prin metodele Dezavantajele metodelor chimice sunt inlaturate prin metodele enzimatice, care folosesc enzime ca si reactivi (de exemplu: enzimatice, care folosesc enzime ca si reactivi (de exemplu: glucozoxidaza, hexokinaza, glucozodehidrogenaza). glucozoxidaza, hexokinaza, glucozodehidrogenaza).

Enzimele actioneaza specific asupra substratului, astfel ca nu exista Enzimele actioneaza specific asupra substratului, astfel ca nu exista fenomene de indiferenta. De asemenea reactiile decurg rapid si fenomene de indiferenta. De asemenea reactiile decurg rapid si fara obtinerea de produsi secundari. fara obtinerea de produsi secundari.

Page 43: Metabolismul glucidic

Metoda enzimatica bazata pe actiunea hexokinazei Metoda enzimatica bazata pe actiunea hexokinazei si a si a

glucozo-6-fosfat dehidrogenazei glucozo-6-fosfat dehidrogenazei

PrincipiuPrincipiuGlucoza se fosforileaza sub actiunea hexokinazei si formeaza Glucoza se fosforileaza sub actiunea hexokinazei si formeaza

ester glucozo-6-fosfat. Acesta se dehidrogeneaza sub actiunea glucozo-6-ester glucozo-6-fosfat. Acesta se dehidrogeneaza sub actiunea glucozo-6-fosfat-dehidrogenazei (NADPfosfat-dehidrogenazei (NADP++ dependente). NADPH-ul rezultat in urma dependente). NADPH-ul rezultat in urma reactiei se masoara la 340 nm, concentratia acestuia fiind in raport reactiei se masoara la 340 nm, concentratia acestuia fiind in raport stoechiometric cu concentratia glucozei.stoechiometric cu concentratia glucozei.

Glucoza + ATP Glucoza + ATP hexokinaza

Glucoza-6-P + ADP Glucoza-6-P + ADP

Glucoza-6-P + NADP+ glucozo-6-P

dehidrogenaza

6-fosfogluconat + NADPH + H6-fosfogluconat + NADPH + H++

Este o metoda specifica pentru glucoza. Eroarea este extrem de redusa deoarece exista o anumita cantitate de glucoz-6-fosfat si in eritrocite care se masoara in cazul in care se realizeaza determinarea pe sange integral, dar aceasta poate modifica rezultatul cu maximum 1,5 mg%. Plasma (si serul) nu contin glucozo-6-fosfat.

Page 44: Metabolismul glucidic

Tehnica enzimatica cu glucoxidaza. Aplicatie practicaTehnica enzimatica cu glucoxidaza. Aplicatie practica

PrincipiuPrincipiu

Sub actiunea glucozoxidazei, glucoza se transforma in D-Sub actiunea glucozoxidazei, glucoza se transforma in D-gluconolactona, cu formarea unei cantitati stoechiometrice de apa gluconolactona, cu formarea unei cantitati stoechiometrice de apa oxigenata. Aceasta se transforma in prezenta fenolului si a 4-oxigenata. Aceasta se transforma in prezenta fenolului si a 4-aminoantipirinei sub actiunea peroxidazei intr-un compus colorat in aminoantipirinei sub actiunea peroxidazei intr-un compus colorat in rosu (chinonimina) si a carui absorbtie de lumina se masoara la o rosu (chinonimina) si a carui absorbtie de lumina se masoara la o lungima de unda cuprinsa intre 470-550 nm.lungima de unda cuprinsa intre 470-550 nm.

In plasma raportul dintre In plasma raportul dintre ββ-D-glucoza este de 2 la 1. Pe -D-glucoza este de 2 la 1. Pe masura ce se consuma masura ce se consuma ββ-D-glucoza in reactie, -D-glucoza in reactie, αα-D-glucoza se -D-glucoza se transforma in forma beta, astfel ca intreaga cantitate de glucoza transforma in forma beta, astfel ca intreaga cantitate de glucoza prezenta in sange va fi determinata prin aceasta metoda.prezenta in sange va fi determinata prin aceasta metoda.

ββ-D-glucoza + H-D-glucoza + H22O + OO + O22 glucozoxidaza

D-gluconolactona + HD-gluconolactona + H22OO22

H2O2 + fenol + 4-aminoantipirina peroxidaza

chinonimina + 4 HH22OO

αα-D-glucoza -D-glucoza glucomutaza

ββ-D-glucoza -D-glucoza

Page 45: Metabolismul glucidic

CalculCalcul

mg glucoza/100 ml = Ep/Es X 100mg glucoza/100 ml = Ep/Es X 100

Valori normaleValori normale

Ser, plasma: 75-115 mg/100 ml (4,16-6,38 mmol/l)Ser, plasma: 75-115 mg/100 ml (4,16-6,38 mmol/l)

LCR:LCR: 50-70 mg/100 ml (2,78-3,89) mmol/l) 50-70 mg/100 ml (2,78-3,89) mmol/l)

Hipercalcemiile: Hipercalcemiile: diabet zaharat, sindromul Cushing (exces de diabet zaharat, sindromul Cushing (exces de glucocorticoizi), acromegalie (exces de hormon de crestere), glucocorticoizi), acromegalie (exces de hormon de crestere), feocromocitom (exces de catecolamine), hipertiroidism sever, stress, feocromocitom (exces de catecolamine), hipertiroidism sever, stress, stari de soc, pancreatite, carcinom pancreatic, pancreatectomiestari de soc, pancreatite, carcinom pancreatic, pancreatectomie

Hipoglicemiile: Hipoglicemiile: supradozaj de insulina, ingestia unor mari cantitati de supradozaj de insulina, ingestia unor mari cantitati de alcool, rezectie gastrica, tumori pancreatice insulino-secretoare alcool, rezectie gastrica, tumori pancreatice insulino-secretoare (insulinoame).(insulinoame).

Page 46: Metabolismul glucidic

Determinarea glucozei in urinaDeterminarea glucozei in urina

In urina normala se gasesc cantitati foarte mici de glucoza,eliminarea urinara nedepasind 350-500 mg/24 h.

Glicozuriile in general apar numai in cazuri de hiperglicemii cu valori ce depasesc pragul de eliminare renala a glucozei (concentratia glucozei din sange depaseste 170-180 mg/100 ml).

Trebuie mentionat ca glicozuria nu este intotdeauna anormala ea putand surveni: dupa ingerarea unei mari cantitati de glucozadupa un stress emotionalIn principiu pentru determinarea glucozei in urina se procedeaza asemanarilor cu determinarea din ser cu specificarea ca atunci cand urina contine glucoza se fac dilutii aferente, rezultatul obtinut se inmulteste cu factorul de dilutie si se raporteaza la litrul de urina sau aventual la catitatea totala de urina exprimata in litri eliminata in decurs de 24 de ore.

Page 47: Metabolismul glucidic

BibliografieBibliografie

Biochimie medicala II (Metabolism) Biochimie medicala II (Metabolism) Andrei Anghel, Gheza Deutsch, Vasile Radu – Ed. Andrei Anghel, Gheza Deutsch, Vasile Radu – Ed.

Eurostampa, Timisoara 2005Eurostampa, Timisoara 2005

Chimie si biochimie medicala – Aplicatii Chimie si biochimie medicala – Aplicatii practice si de laborator chimicpractice si de laborator chimic

Ed. Eurostampa, Timisoara 2006Ed. Eurostampa, Timisoara 2006 http://www.telemed.ro/diabet.htmhttp://www.telemed.ro/diabet.htm

ro.wikipedia.org/ro.wikipedia.org/

Page 48: Metabolismul glucidic

The endThe end