METABOLISMUL GLUCIDELOR 2

  • Published on
    28-Dec-2015

  • View
    82

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

NEOGLUCOGENEZA

NEOGLUCOGENEZA

Neoglucogeneza este un proces prin care are loc sinteza de glucoz din substraturi neglucidice. Acest proces metabolic are loc n condiii de inaniie prelungit (stri post-prandiale prelungite). Asigur un aport de glucoz esuturilor glicodependente (creier, celule roii etc) i esuturi care necesit un aport susinut de glucoz (esutul muscular n exerciiu etc).

Acest proces este specific celulelor hepatice dar poate avea loc i n celulele renale sau intestinale.

Pe baza neoglucogenezei hepatice se reface glicemia. Gluconeogeneza renal asigur necesitile proprii n glucoz i numai n cazuri de perioade post-prandiale prelungite intervine n meninerea glicemiei.

Principalele substraturi ale gluconeogenezei sunt:

Acidul lactic rezultat din glicoliza anaerob (reprezint 40-50% din totalitatea substraturilor gluconeogenezei). Este convertit n acid piruvic sub aciunea lactat-dehidrogenazei. Alanina este principalul aminoacid glucoformator (reprezint 30-40% din totalitatea substraturilor gluconeogenezei). Din cei 20 de aminoacizi standard numai lizina i leucina nu permit sinteza glucozei. Este convertit n acid piruvic sub aciunea alanin-amino-transferazei (ALAT) Glicerolul rezultat din degradarea gliceridelor din adipocite. Este convertit n dihidroxi-aceton-fosfat. Propionil-CoA rezultat din -oxidarea acizilor grai cu numr impar de atomi de carbon (substrat minor)

Gluconeogeneza poate fi considerat o cale metabolic care decurge invers dect glicoliza. Astfel neoglucogeneza const n transformarea a 2 moli de piruvat ntr-un mol de glucoz printr-o succesiune de 12 reacii. Dintre acestea 8 reacii sunt catalizate de aceeleai enzime care catalizeaz reaciile glicolizei iar 4 reacii sunt ireversibile, fiind catalizate de enzime specifice neoglucogenezei.

Gluconeogeneza poate fi submprit n 3 etape care au loc n mitocondrie, citoplasm i reticulul endoplasmatic.

1. Etapa mitocondrial

Piruvatul format n citoplasm este transportat n mitocondrii unde este convertit n oxalacetat sub aciunea piruvat-carboxilazei (prezent numai n mitocondrii), dependent de prezena ATP, de biotin i de CO2. oxalacetatul este transferat n citosol prin intermediul navetei malat-oxalacetat

2. Etapa citoplasmatic

oxalacetatul este decarboxilat la fosfoenol-piruvat sub aciunea fosfoenol-piruvat-carboxilazei

transformatrea fosfoenol-piruvatului n fructozo-1,6-difosfat urmeaz aceeai succesiune de reacii ca la glicoliz dar n sens invers

enzimele care catalizeaz aceste reacii sunt enolaza, fosfoglicerat-mutaza, fosfoglicerat-kinaza, gliceraldehid-3-fosfat-dehidrogenaza, triozo-fosfat-izomeraza i aldolaza

fructozo-1,6-difosfatul este hidrolizat la fructozo-6-fosfat sub aciunea fructozo-1,6-difosfatazei

fructozo-6-fosfat este izomerizat la glucozo-6-fosfat sub aciunea glucozo-6-fosfat-izomeraza.

3. Etapa desfurat n reticulul endoplasmatic

conversia glucozo-6-fosfat n glucoz sub aciunea glucozo-6-fosfataza.

n figura urmtoare sunt prezentate reaciile metabolice ale gluconeogenezei i glicolizei.

Reacia general: 2 piruvat + 4 ATP + 2GTP + 2 NADH + H+

1 glucoza + 4ADP + 2GDP + 6 Pi + 2 NAD+

Reglarea gluconeogenezei

Este dependent de raportul insulin/glucagon fiind strict corelat cu reglarea glicolizei. Activarea glicolizei are loc simultan cu inactivarea gluconeogenezei.

Enzimele asupra crora acioneaz agenii reglatori ai gluconeogenezei sunt:

piruvat-carboxilaza care este activat de creterea concentraiei de Acetil-CoA

fosfoenol-piruvat-carboxilaza care este activat de glucagon, adrenalin, glucocorticoizi i inhibat de insulin

fructozo-1,6-difosfataza este activat n perioadele interalimentare, este inactivat de fructozo-2,6-difosfat i AMP glucozo-6-fosfataza este sintetizat preferenial n perioadele interalimentare

Reglarea coordonat a glicolizei i gluconeogenezei

Reglarea acestor dou ci metabolice se realizeaz n funcie de necesitile energetice celulare. Principalul semnal al nivelului energetic este raportul ATP/AMP sau ATP/ADP.

Reglarea coordonat a enzimelor glucokinaza i glucozo-6-fosfataza.

n perioadele post prandiale acioneaz insulina care induce sinteza glucokinazei i reprim sinteza glucozo-6-fosfatazei.

n perioadele interalimentare acioneaz glucagonul care activeaz glucozo-6-fosfataza i inhib glucokinaza. Reglarea coordonat a fosfofructo-kinazei I (PFK I) i fructozo-1,6-difosfatazein perioadele post-prandiale acioneaz insulina care induce sinteza de fosfofructo-kinaz I i reprim sinteza de fructozo-1,6-difosfataza.

Fructozo-2,6-difosfatul (efector alosteric) activeaz PFK I i inhib fructo-1,6-difosfataza.

Metabolismul fructozo-2,6- difosfatului este controlat de 2 enzime numite fosfofructo-kinaza II (PFK II) i fructozo-2,6-difosfataza:

Sinteza fructozo-2,6-disfosfatului prin fosforilarea fructozo-6-fosfatului cu consumul unui mol de ATP sub aciunea PFK II Degradarea fructozo-2,6-difosfatului prin hidroliza sa la fructozo-6-fosfat sub aciunea fructozo-2,6-difosfatazei

Cele 2 activiti enzimatice sunt controlate de fructozo-6-fosfat i de o protein kinaz care funcioneaz ca un reglator al PFK II. PFK II este dezactivat prin fosforilare iar fructozo-2,6-difosfataza este dezactivat prin defosforilare. Reglarea coordonat a piruvat-kinazei i a piruvat-carboxilazei i fosfo-enol-piruvat-carboxikinazei

Insulina activeaz piruvat-kinaza

Glucagonul induce sinteza piruvat-carboxilazei i a fosfo-enol-piruvat-carboxikinazei.

Creterea concentraiei de ATP, NADH + H+ i actil-CoA n urma -oxidrii acizilor grai determin activarea piruvat-carboxilazei.Glucagonul nhib piruvat-kinaza prin fosforilare.

Metabolismul lactatului. Ciclul acidului lactic sau ciclul Cori

Cuprinde 2 ci metabolice

Generarea lactatului n urma glicolizei anaerobe prin conversia piruvatului n lactat n esuturile lipsite de mitocondrii (eritrocite), n esuturile slab vascularizate (retina, medulara renal, mucoasa intestinal) sau n muchiul scheletic n timpul eforturilor intense. Catabolismul lactatului prin neoglucogeneza hepatic

METABOLISMUL FRUCTOZEI

Fructoza furnizeaz 15-20% din necesarul energetic zilnic. Ptrunde n celul cu ajutorul transportorilor GLUT 2 i GLUT 5.

Fructoza nefiind stocat sub form de glicogen, este rapid utilizat la producerea de ATP prin ciclul Krebs sau transformat n acizi grai cnd este un aport n exces.

Catabolismul fructozei este integrat n calea glicolizei dup transformarea ei n trioze fosforilate.

Din punct de vedere energetic, metabolismul fructozei se desfoar cu randament mai ridicat, deoarece degradarea ei este mai rapid dect a glucozei. Activitatea fructokinazei (enzima primei reacii) este superioar fa de activitatea glucokinazei.

Catabolismul fructozei are loc independent de factorii nutriionali sau endocrini.

METABOLISMUL GALACTOZEI

Galactoza este o aldohexoz care poate fi utilizat pentru producerea de energie sau transformat n UDP-glucoz i stocat sub form de glicogen.

Ptrunderea n celul are loc prin intermediul transportorilor GLUT 1, GLUT 2 i cotransportorul Na glucoz.

Metabolismul galactozei se ncadreaz n metabolismul glucozei dup parcurgerea urmtoarelor reacii:

Fosforilarea galactozei la galactozo-1-fosfat sub aciunea galactokinazei

Reacia dintre galactozo-1-fosfat i UDP-glucoz, catalizat de galactozo-1-fosfat-uridil-transferaza, conduce la glucozo-1-fosfat i UDP-galactoz

Glucozo-1-fosfat ntr n fluxul metabolic al glicolizei dup transformarea sa n glucozo-6-fosfat

UGP-galactoza este izomerizat n UDP-glucoza, sub aciunea UDP-galactozo-4-epimerazei. UDP-glucoza st la baza sintezei glicogenului.

UDP-galactoza n combinaie cu glucoza formeaz lactoza i UDP n glanda mamar.

UDP-galactoza st la baza sintezei galactoz-aminei, constituent important al glicoproteinelor, glicolipidelor i al proteoglicanilor.

METABOLISMUL MANOZEI

Manoza, provenit din alimente, este fosforilat sub aciunea hexokinazei, formnd manozo-6-fosfat. O alt surs de manoz este izomerizarea fructozo-6-fosfatului la manozo-6-fosfat, sub aciunea fosfo-manozo-izomerazei. Aceast reacie este reversibil. Manozo-6-fosfatul este convertit n manozo-1-fosfat, care reacioneaz cu GTP formnd GDP-manoza care are rol important n biosinteza glicoproteinelor.

CALEA PENTOZO-FOSFAT

Este una dintre cele mai importante ci metabolice ale organismului deoarece permite sinteza ribozei-5-fosfat i reducerea NADP+ la NADPH + H+ .

Ribozo-5-fosfatul st la baza sintezei acizilor nucleici i al coenzimelor FAD i NAD.

Ribozo-5-fosfatul poate fi convertit n intermediari ai glicolizei. Transformarea glucozo-6-fosfatului n ribozo-5-fosfat i reconversia acestuia n intermediari ai glicolizei constituie untul hexozo-monofosfat. Aceast deviere de la fluxul normal al glicolizei are ca scop producerea de NADPH.

NADPH + H+ este o coenzim necesar pentru sinteza acizilor grai, a colesterolului i a hormonilor steroizi la nivelul ficatului, al glandelor suprarenale i al glandei mamare n perioadele de lactaie. n ficat, NADPH intervine i n reaciile de detoxifiere catalizate de citocromul P450 iar n eritrocite aceast coenzim asigur regenerarea glutationului redus care este implicat n mecanisme de aprare fa de efectele toxice ale radicalilor liberi.

Reprezint un proces alternativ de catabolizare a glucozei.

Toate reaciile se desfoar n citosol.

Calea pentozo-fosfat poate fi mprit n 2 faze: faza oxidativ, faza non-oxidativ = faza de interconversie a monozaharidelor fosforilate.

Faza 1 (etapa oxidativ) conduce la sinteza de NADPH prin urmtoarele reacii: Oxidarea glucozo-6-fosfat la 6-fosfo-glucono-lacto