Metabolismul glucidic

  • Published on
    20-Jun-2015

  • View
    9.721

  • Download
    3

Embed Size (px)

Transcript

Metabolismul glucidic. Determinarea glucozei in lichidele biologice

Lucrare prezentat de: de: Mu et Andrei Varga Andreea

METABOLISMUL GLUCIDIC Digestia si absorbtia glucidelor Metabolismul glucozei Metabolismul fructozei Metabolismul galactozei Glicemia si reglarea ei Determinarea glucozei in materialele biologice

Digestia si absorbtia glucidelorGlucidele alimentare (300- 350 g/zi) sunt compuse in special din amidon 50%, (300zaharoza 40%, lactoza 5-10% si alte zaharide in cantitati minore. In procesul de digestie, 5oligo si polizaharidele sunt hidrolizate enzimatic la glucoza, frunctoza si galactoza, monozaharide ce au capacitatea de a traversa membrana celulelor enterocitare. Hidroliza este realizata de enzime din clasa hidrolazelor, numite amilaze. Exista amilaze. doua tipuri de amilaze, salivara (secretata de glandele salivare) si pancreatica (secretate de portiunea exocrina a pancreasului). Procesul de digestie incepe in cavitatea bucala, unde amilaza salivara hidrolizeaza o parte din legaturile glicozidice din polizaharide, de ex. Legaturi alfa-1,4 glicozidice din alfaamidon. Timpul scurt petrecut de alimente in cavitatea bucala, limiteaza actiunea amilazei, astfel ca produsii de hidroliza sunt dextrine limita: maltotrioza, maltoza. In stomac, datorita pH-ului puternic acid, actiunea amilazei salivare este inhibata. pHIn intestin, sub actiunea amilazei pancreatice, sunt hidrolizate restul legaturilor alfaalfa-1,4 glicozidice din dextrine (1,6 glucozidaza, maltaza) din zaharoza (zaharaza) si respectiv lactoza (beta galactozidaza sau lactaza) obtinandu-se principalele obtinandumonozaharide de digestie: glucoza, fructoza si galactoza. Limitarea activitatii betabetagalactozidazei poate duce la o situatie patologica, intoleranta la lapte.

AbsorbtiaMonozaharidele, fiind compusi hidrofili, nu pot traversa membranele celulare hidrofobe, necesitand sisteme specifice de transport. In cazul glucozei, principalul monozaharid din organism, avem mai multe situatii ce necesita transport transmembranar: trecerea din lumenul intestinal in enterocit trecerea din enterocit in circulatia sanguina trecerea din circulatia sanguina in tesuturi reabsorbtia glucozei din urina primara in celulele tubulare proximale Pentru realizarea acestor procese exista doua tipuri de transportori de glucoza: a). Transportor sinport sodiu-glucoza (SGL), ce transporta glucoza impotriva sodiugradientului de concetratie, transport cuplat cu un cotransport de sodiu. Acest sistem este utilizat in absorbtia intestinala si reabsorbtia renala a glucozei.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 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.

Metabolismul glucozeiGlucoza este cel mai important glucid din organism, fiind metabolizata in toata celulele. Modul in care este metabolizata depinde de tipul celulei si de starea fiziologica a organismului. Principala utilizare a glucozei este cea de substrat lipidic. Ea poate fi utilizata direct in obtinerea de energie sau poate fi stocata sub forma de glicogen sau lipide pentru ca energia sa poata fi utilizata ulterior. In conditii de satisfacere a necesarului energetic, glucoza mai poate fi utilizata in procese de sinteza a altor compusi.

Fosforilarea glucozei

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

GlucozaGlucoza-6-fosfat + ADP

Glucoza ca sursa de energieGlucoza reprezinta sursa energetica pentru toate tesuturile, iar pentru unele dintre acestea ca eritrocite sau neuroni este substrat energetic exclusiv. Energia se obtine din glucoza prin reactii de oxidare cuplate cu reactii de fosforilare de lant respirator (in conditii aerobe) sau de fosforilare de substrat.

Catabolismul oxidativ complet al glucozeiIn conditii de aerobioza, glucoza este oxidata total pana la CO2 si apa. C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6H2O G0 = - 686 kcal/mol

Oxidarea totala cuprinde 4 etape: 1). Oxidarea glucozei la acid piruvic in citoplasma (calea Embaden Mayerhof), etapa caracteristica metabolismului glucidic 2). Oxidarea acidului piruvic la acetil-CoA, in mitocondrie, acetiletapa caracteristica metabolismului glucidic 3). Oxidarea acetil-CoA in ciclul citric (etapa comuna acetilmetabolismului glucidic, lipidic si proteic) cu obtinerea de CO2, NADH, H+, FADH2 si GTP. 4). Oxidarea hidrogenului in lantul respirator, proces cuplat cu sinteza de ATP, etapa comuna metabolismului energetic.

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

Este o cale metabolica ce poate fi considerata suma a doua procese: - activarea glucozei la fructozo-1,6-bifosfat fructozo-1,6- oxidarea fructozo-1,6-bifosfat la acid piruvic fructozo-1,6Rolul caii Emden-Meyerhof EmdenPrincipalul rol al caii Embden-Meyerhof este energogen. In cursul Embdendesfasurarii 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 NADH, H+. Descarcarea celor 2 moli de NAH, H+ in catena respiratorie produce 5 moli de ATP, deci, in conditii Embdenanaerobe, potentialul energogen all caii Embden-Meyerhof este de 7 moli ATP.

1.

2. 3. 4. 5.

Unii intermediari ai caii sunt precursori in diferite sintetaze. Astfel: Reactiile reversibile (toate, cu exceptia a trei reactii) ale caii Embden-Meyerhof pot fi utilizate, in conditii Embdenmetabolice adecvate, in procesul de sinteza al glucozei gluconeogeneza. Acidul piruvic poate fi utilizat, printr-o reactie de printrtransaminare, la sinteza alaninei Acidul 3-fosfogliceric poate fi utilizat ca precursor in 3sinteza serinei. Dihidroxiaceton fosfatul poate fi transferat (reversibil), prin reducere, in glicerol fosfat, forma activa de glicerol necesara sintezei de triacilgliceroli si glicerofosfolipide Acidul 1,3-bifosfogliceric poate fi transferat sub actiunea 1,3unei bifosfoglicerat mutaze, in acid 2,3-bifosfogliceric; 2,3molecula rezultata, prezenta in cantitati apreciabile in eritrocite, in concentratie aproximativ echimoleculara cu cea a hemoglobinei, se leaga de aceasta si exercita o actiune alosterica asupra disocierii oxihemoglobinei (in sensul reducerii afinitatii hemoglobinei fata de oxigen), fenomen cu rol in favorizarea oxigenarii tisulare. Acidul 2,32,3-fosfogliceric. Pe aceasta cale se realizeaza o molecula functionala pe seama pierderii unei reactii de fosforilare de substrat, generatoare de ATP.

Rolul caii Emden-Meyerhof EmdenFunctionarea caii este conditionata prin disponibilul de reactanti, de functionarea enzimelor ce controleaza etapele ireversibile ale caii si de actiunea hormonilor implicati in metabolismul glucidic. Din punct de vedere al reactantilor, calea depinde in primul rand de cantitatea de glucoza, apoi de disponibilul de oxigen si NAD+. Din punct de vedere enzimatic, principala enzima ce controleaza viteza de desfasurare a caii este fosfofructokinaza. Enzima este reglata alosteric prin actiunea efectorilor negativi (ATP feed-back prin feedprocesul final al proceselor energetice, citrat) sau a celor pozitivi (ADP si AMP, fructozo-1,6-bifosfat in ficat si glucozo-1,6-bifosfat in fructozo-1,6glucozo-1,6restul tesuturilor). Din punct de vedere hormonal, hormonii hiperglecimici (glucagon, adrenalina, glucocorticoizi) vor inhiba functionarea caii, in timp ce insulina (hormon hipocalceminat) va stimula desfasurarea caii. Actiunea hormonilor are loc la nivelul enzimelor (fosfofructokinaza, hexokinaza, piruvat kinaza) ce catalizeaza etapele ireversibile si controleaza viteza de desfasurare a caii. Hormonii fie stimuleaza sau inhiba sinteza acestor enzime, fie intervin pozitiv sau negativ in procese de reglaj prin defosforilare fosforilare ale acestor enzime).

II. Oxidarea acidului piruvic la acetil-CoA acetilProcesul are loc in mitocondrie si din acest motiv este necesar ca acidul piruvic (format in citoplasma in calea Embden-Meyerhof) Embdensa traverseze membrana mitocondriala. Acest lucru se realizeaza printr-un transport activ, de tip antiport, in care printr_ acidull piruvic patrunde in mitocondrie, in timp ce un ion HO o paraseste. In mitocondrie, piruvatul este decarboxilat oxidativ rezultand acetil-CoA, CO2 si hidrogen transferat coenzimei acetilNADH, H+. Procesul este catazilat de un sistem multienzimatic, numit piruvat dehidrogenaza. Acest complex cuprinde trei enzime, fiecare avand alt cofactor enzimatic si catalizand o etapa intermediara distincta: E1 TPP tiaminpirofosfat piruvat dehidrogenaza E2 lipoat dihidrolipoiltransacetilaza E3 FAD dihidrolipoil dehidrogenaza

Bilant energetic In cursul etapei se formeaza 2 legaturi macroergice, in cele doua molecule de acetil-CoA formate si doua molecule de NADH,H+ care, acetiloxidate in catena respiratorie, pot genera 5 molecule de ATP. Reglare etapa Piruvat dehidrogenaza este reglata alosteric, acidului fiind efector pozitiv, in timp ce acetil CoA si NADH, H+ sunt efectori negativi. In acelasi timp piruvat dehidrogenaza este activa in stare defosforilata si inactiva sub forma fosforilata, enzimele ce catalizeaza aceste transformari fiind de asemenea reglate alosteric si hormonal, insulina stimuleaza activitatea piruvat dehidrogenazei. Patologie Enzima piruvat dehidrogenaza necesita si cofactori derivati si vitaminelor: acid pantotenic, niacina, riboflavina, tiamina si acid lipoic. Orice deficit sever al acestor vitamine va reduce activitatea enzimei crescand nivelul piruvatului in sange, iar acesta, la randul sau va creste si nivelul acidului lactic, producand o acidoza lactica. Deficitul genetic al piruvat dehidrogenazei, in caz ca afecteaza peste 60%