Transcript Gluconeogeneza

Obiectivele:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Rolul biologic al glucidelor. Clasificarea glucidelor.
Monozaharidele. Clasificarea lor. Importanţa şi structura
celor mai importante trioze, pentoze şi hexoze.
Structura glucozei (formula deschisă, proecţia Haworth,
conformaţia scaun). D- şi L-glucoza, anomerii şi epimerii
glucozei.
Reacţiile chimice importante ale monozaharidelor
(formarea O- şi N-glicozodelor, derivaţilor fosforilaţi,
aminoglucidelor, acizilor aldonici şi uronici).
Structura şi proprietăţile dizaharidelor (maltozei, lactozei şi
zaharozei).
Structura şi proprietăţile polizaharidelor (amidonului,
glicogenului şi celulozei).
Digestia şi absorbţia glucidelor în tractul gastrointestinal.
Metabolismul glicogenului (sinteza, mobilizarea, reglarea).
Glucidele


1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
sunt compuşi polihidroxicarbonilici şi derivaţii lor.
Rolul:
Energetic- furnizează 50-70% din energia totală care
se produce în organism
Structural – sunt elemente constitutive ale
membranelor biologice
Intră în componenmţa AN şi a Co (NAD, FAD, HSCoA)
De sprijin- formează substanţa fundamentală a
ţesutului conjunctiv (condroitinsulfaţii)
Anticoagulant - heparina
Funcţie hidroosmotică şi ionoreglatoare (datorită
hidrofilităţii înalte şi sarcinii negative
heteropolizaharidele acide reţin apa şi cationii)
Funcţie protectoare, mecanică (heteropolizaharide)
Clasificare:
După comportarea la hidroliză se clasifică în:
–oze - monozaharide
- ozide - oligozaharide şi polizaharide
Monozaharidele:
a. după grupele funcţionale: aldoze şi cetoze
b. după numărul atomilor de carbon se impart în:
trioze (3C), tetroze (4 C), pentoze (5 C),
hexoze (6 C)
Oligozaharidele
de la 2 pînă la 10 resturi de monozaharide: di- ,
tri- , tetrazaharide
Polizaharidele
mai mult de 10 resturi de monozaharide:
homopolizaharide - formate din monomeri
identici
heteropolizaharide- diferiţi monomeri- (a.
hialuronic, heparansulfaţii, keratansulfaţii)

Glucide
Monozaharide
Aldoze
Oligozaharide
Di,tri,tetrazaharide
Cetoze
Homopolizaharide
Trioze
Tetroze
Pentoze
Hexoze
Polizaharide
Heteropolizaharide
MONOZAHARIDELE


1.
2.
3.
4.
5.



din punct de vedere chimic prezintă
aldehido-sau cetoalcooli polivalenţi.
Proprietăţi:
Substanţe incolore, solide
Uşor solubile în apă, greu solubile în alcool,
insolubile în eter şi cloroform
Cristalizează sub formă de cristale albe
Gust dulce
Sunt substanţe optic active, datorită
existenţei în molecula sa a atomilor de
carbon asimetrici
Toate monozaharidele (exepţie–
dihidroxiacetona) conţin în moleculă atomi
de carbon asimetrici – pot prezenta mai
mulţi stereoizomeri.
n
N=2
N-nr. izomerilor; n- nr. atomilor de C




Compuşii care au aceeaşi structură, dar diferă prin configuraţia
spaţială – stereoizomeri
Stereoizomerii optici care au aceeaşi formulă şi prezintă aceleaşi
proprietăţi fizico-chimice, dar se deosebesc numai prin sensul în
care rotesc planul luminii polarizate – enantiomeri (se găsesc unul
faţă de celălalt – ca obiectul faţă de imaginea sa în oglindă).
Convenţional sunt notaţi: D şi L
Aldotetrozele conţin 2C acimetrici (C*)- se prezintă sub forma a
patru stereoizomeri optici activi care formează 2 perechi de
enantiomeri
Aldopentozele - 3 C* - 8stereoizomeri, 4 perechi de enantiomeri;
aldohexozele - 4 C* - 16 stereoizomeri- 8 perechi de enantiomeri
O
C
C H
H C OH
CH2OH
D-Glyceraldehyde
[(R) - (+) - Glyceraldehyde]
O
O
O
C H
C H
C H
HO C H
CH2OH
L-Glyceraldehyde
[(S) - ( - ) - Glyceraldehyde]
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
C
HO
C
H
H
C
OH
OH
HO
C
H
OH
HO
C
H
CH2OH
D-glucose
CH2OH
L-glucose
Stereoizomerii care diferă prin configuraţia
tuturor atomilor de C* - enantiomeri
 Stereoizomerii care diferă prin configuraţia
a 1, maximum n-1 C* (din totalul de nr de
C*) - diastereoizomeri (care diferă prin
configuraţia unui singur C* – epimer).
 Enantiomerii se deosebesc între ei prin
sensul de rotaţie a planului luminii
polarizate, unghiul de rotaţie fiind acelaşi
 Diastereoizomerii se deosebesc între ei
prin proprietăţile fizico-chimice,
precum şi prin valoarea unghiului sau
sensul de rotaţie a planului luminii
polarizate




Compuşii optici se împart în 2 serii: D şi L
Monozaharidele care au configuraţia
atomului de C* cel mai depărtat de gr.
carbonil identică cu cea a C* din D GAseria D; iar cele avînd configuraţia
aceluiaşi atom de C identică cu cea a C din
L GA – aparţin seriei L
Un compus al seriei D poate fi levogir (-)
sau dextrogir (+)
Majoritatea ozelor naturale aparţin seriei D
Structurile ciclice ale monozaharidelor



Monozaharidele scheletul cărora e compus din 5 şi mai mulţi
atomi de C, în soluţie capătă forma de structuri ciclice închise, în
care unele grupe hidroxil interacţionează cu grupa carbonil în
limita unei şi aceeiaşi molecule.
Gruparea hidroxil apărută la fostul carbon carbonilic – hidroxil
semiacetalic sau glicozidic.
Monozaharidele, care conţin cicluri de 5atomi de C – furanozice;
iar acelea cu 6 atomi de C – piranozice.


Ca urmare a reacţiilor de ciclizare fostul C carbonilic
devine C*, adoptînd 2 configuraţii sterice diferite: α şi
β anomer.
Stereoizomerul care are aceeşi configuraţie la C-1 ca şi
ultimul C* - α anomer; de configuraţie contrară al
acestor 2 atomi – βanomer.
Proprietăţile chimice ale monozaharidelor

Reducerea monozaharidelor- polialcooli (Gl- sorbitol;
fructoză- manitol sau sorbitol
Oxidarea ozelor: gr carbonil – acizi aldonici, la gr alcool primaracizi uronici
Oxidarea grupei aldehidice are ca urmare formarea acizilor
aldonici (gluconic, galactonic).
La oxidarea grupei hidroxile primare se formează acizi hexuronici
(glucuronic, galactonic)

COOH
|
H-C-OH
|
HO-C-H
|
H-C-OH
|
H-C-OH
|
CH2OH
acidul gluconic
HC=O
|
H-C-OH
|
HO-C-H
|
H-C-OH
|
H-C-OH
|
COOH
acidul glucuronic

Esterificarea ozelor cu acid fosforic –
Gl 6 P; Fr 6 P.

Formarea glicozidelor - (gr OH
formează oxigen-eteri cu alţi
compuşi care conţin gr OH (de ex
alcooli)
Dizaharidele



Maltoza – 2 mol. de α glucopiranoze - leg.
1,4 glicozidică
Zaharoza – α glucopiranoză+β
fructofuranoză – leg. α 1- β2 glicozidică
Lactoza – βgalactopiranoză + α
glucopiranoză
POLIZAHARIDELE
Homopolizaharidele: amidonul, glicogenul, celuloza -conţin unităţi
monozaharidice repetetive

Amidonul- de origine vegetală,reprezintă rezerva glucidică
principală. E constituit din 2 componente:
- amiloza (20%) – resturi de Gl, legate prin leg 1,4 glicozidice
- amilopectina (80%) – resturile de Gl se leagă prin leg. 1,6 glicozidice

-
Amiloza:
1.
Masa molec a amilozei este de la mii la jumătate de mln.
2.
3.
1.
2.
3.
Formează micelii hidratate care dau cu iodul o coloraţie
albastră
Configuraţia spaţială- α helix, pasul cuprinde 4-5 resturi de
glicozil
Amilopectina:
Mm –este de ordinul zecilor şi sutelor de mln
Formează sol. coloidale care dau cu iodul o coloraţie roşie
Prezintă ramificări. Punctele de ramificări apar după 16
radicali de Gl în lanţul exterior şi după 10 radicali de Gl – în
cel interior
Glicogenul






de origine animală
reprezintă forma de depozitare a Gl în organismul uman
localizat în ţesutul muscular şi ficat
după structură se aseamănă cu amilopectina, dar are un grad de
ramificare mai mare – ramificaţiile exterioare –apar după 6-7
resturi de Gl; iar cele interioare – după 3-5 unităţi de Gl
În apă formează sol. coloidale, care cu iodul dau o coloraţie brun
roşcată
Mm – este de ordinul mln
CH 2OH
CH 2OH
O
H
H
OH
H
H
OH
H
O
OH
CH 2OH
H
H
OH
H
H
OH
H
H
OH
CH 2OH
O
H
OH
O
H
OH
H
H
O
O
H
OH
H
H
OH
H
H
O
4
glycogen
H
1
O
6 CH 2
5
H
OH
3
H
CH 2OH
O
H
2
OH
O
H
H
1
4
O
CH 2OH
H
OH
H
H
H
H
O
OH
O
H
OH
H
H
OH
H
OH
Celuloza


polizaharid structural în lumea
vegetală.
este alcătuit din resturi de  glucoză,
unite prin legături -1,4-glicozidice
Digestia glucidelor






Începe în cavitatea bucală sub acţiunea α
amilazei salivare, care scindează leg. α 1,4
glicozidice din amidon (până la dextrine)
Continuă în duoden sub acţiunea amilazei
pancreatice – (leg. 1,4 glicozidice), care
scindează dextrinele până la maltoză .
Leg α 1,6 glicozidice sunt scindate sub acţiunea
amilo-; oligo 1,6 glicozidaze
Dizahaharidele se scindează sub acţiunea
maltazei; lactazei, zaharazei (se sintetizează în
enterocite)
Celuloza nu se scindează în TGI al omului
deoarece lipsesc enzimele β 1,4 glicozidazele
în TGI polizaharidele sunt scindate până la
monozaharide
Absorbţia




1.
2.
Monozaharidele se absorb la nivelul intestinului subţire
Implică 2 mecanisme:
Transport activ (necesită ATP şi Na)
Difuzie facilitată
transportorul leagă la locuri separate atât Gl cât şi Na (legarea
Na creşte afinitatea pentru Gl)
pătruns în epiteliul intestinal, acesta este eliberat şi odată cu el
Gl. Gl- iese din celulă prin difuzie facilitată, iar Na este expulzat
contra gradientului de concentraţie prin intervenţia ATP-azei, Na,
K dependentă
Pătrunde în organizm
cu polimerii: Amidon
şi Glicogen
Amilaza (pH 6,8) salivară scindează pînă la– dextrine
a-amilaza (pancretică) scindează pînă la– dizaharide, trizaharide
Maltaza,
zaharaza,
lactaza
eliberează
glucoză,
galactoză,
fructoză
Transportorul glucozei
(GLUT 5)
Glucoza împreună cu Na+
pătrund în celulă
Ioni de Na+ se schimbă cu
cei de K+
Patologiile medicale:


Malabsorbţia glucidelor cauzată de deficienţele
dizaharidazelor de la nivelul marginii de perie a
enterocitelor; cel mai frecvent fiind deficitul
ereditar al lactazei, manifestat prin intoleranţă la
lactoză şi la nou-născuţi prin diaree în urma
ingestiei de lapte.
Malabsorbţia congenitală a glucozei şi galactozei
exprimată prin diaree severă, care poate cauza
moartea prin deshidratare. Patologie cauzată de
deficitul co-transportatorului glucoză-Na+.



Monozaharidele ajung prin vena portă la ficat.
O parte se transformă prin gliconeogeneză în
glicogen, iar alta (doar glucoza) trece în
circulaţie.
Galactoza şi fructoza sunt transformate în
glucoză.
Căile de metabolizare a Gl



1.
2.
3.
4.
Gl- piruvat- Acetil CoA -CO2 şi H2O
Din Gl se sintetizează glicogenul, alte
monozaharide
Furnizează compuşi importanţi ca:
Pentoze (utilizate în sinteza
nucleotidelor şi AN)
Acizi uronici –sinteza de proteoglicani
Glicerol şi Acetil Co A – neolipogeneză
NADPH- necesar biosintezei reductive
Transferul intracelular al glucozei:


Străbate membrana celulară în ambele sensuri
fără consum de energie cu ajutorul unor
transportatori pasivi.
Transportatorii glucozei (Glu T) sunt o familie
de glicoproteine transmembranare, codificate
de diferite gene.
TRANSPORTORUL GLUCOZEI prin membrana celulelor
(GLUT 1-5)





GLUT 1: predomină în eritrocite
GLUT 2: în hepatocite, celulele beta
pancreatice
GLUT 3: în celulele sistemului nervos
GLUT 4: în celulele ţesutului
muscular şi adipos
GLUT5: în celulele intestinale
(transportă glucoza în sînge)
Glucoza
Pentoze
NADH2
Glucozo-6-fosfat
Glicogen
Piruvat
Metabolismul
Glicogenului
Metabolismul glicogenului






Glicogenul – forma de depozitare a exesului de
glucide, la care se face apel în faza catabolică a
metabolismului.
Depozitele de glicogen se găsesc în muşchi (1%
din greutate) şi în ficat (6%) din greutate. Ficatul
utilizează glicogenul în scopul menţinerii
glicemiei; iar muşchiul îşi satisface necesităţile
proprii de Gl.
În perioadele interprandiale glicogenul depozitat
în muşchi şi ficat este utilizat pentru obţinerea
glucozei.
12-20 ore de inaniţie- reduc considerabil
conţinutul glicogenului în ficat; iar activitatea
musculară intensă – îl reduc în muşchi
Sinteza de glicogen – glicogenogeneza
Degradarea (scindarea) glicogenului –
glicogenoliză
Sinteza glicogenului
Activarea Gl 1 fosfat

E- Glucozo1fosfat uridiltransferaza
glucozo-1-fosfat + UTP  UDP-glucoză + PPi
PPi + H2O  2 Pi
Transferul Gl pe capătul nereducător al
glicogenului
E- glicogensintaza
glicogen(n) + UDP-glucoza 
glicogen (n +1 ) + UDP
Formarea leg 1,6 glicozidice


Glicogen-sintaza realizează legăturile 1,4-glicozidice.
Formarea legăturilor 1,6-glicozidice se face cu participarea
enzimei de ramifiere – amilo 1,4-1,6 transglicozidaza
şi implică transferul de resturi glicozil (cel puţin 6) la C6 al
unui rest de glucoză.
În lipsa amorsei de glicogen


Glcogensintaza recurge la un primer
de natură proteică – glicogenina
Glicogenina – este o proteină
catalitică glicoziltranferazică
6 CH
2OH
H
4
OH
5
O
H
OH
H
UDP-glucose
H
O
O
P
O
P
O
Uridine
HO
C CH
H2
NH
2
H
C
1
O
3
Conţine resturi
de tirozină
Glycogenin
O
OH
O
6 CH
O-linked
glucose H
residue 4
OH
2OH
5
O
H
OH
C
O
1
O
3
2
H
CH2OH
H
H
OH
CH2OH
C CH
H2
NH
+ UDP
Legătura
glicozidică
O seH formează între
O
H
H
H
H
C O
atomul
C1
a
glucozei
derivată
din
UDPH
H
OH
OH
O
O
glucoză şi hidroxilul
tirozinei
din C CH
OH
H2
NH
Glycogenin.
H
OH
H
OH
H
UDP rezultă ca produs.
O
Reglarea glicogenezei
E -glicogensintaza.
 prin fosforilare-defosforlare –
Forma fosforilată este inactivă în timp
ce cea defosforilată este activată:
 Insulina activează enzima glicogensintaza, astfel are loc activarea
sintezei glicogenului;
 glucagonul, adrenalina au efect
invers asupra acestei enzime.

Degradarea glicogenului (glicogenoliza)
glicogen(n ) + Pi  glicogen
glucozo-1-fosfat
(n–1 )
+
Enzima- glicogenfosforilaza (acţionează
asupra leg. 1,4 glicozidice).
Asupra leg. 1,6 glicozidice acţionează E de deramificare
(amilo1,4-1,6 glucantransferazică)- transferă 3
unităţi zaharidice de pe un lanţ pe altul
Glucozo-6-fosfat – fructozo -6-fosfat---- glicolizăpiruvat-DOP-C Krebs (ţ. muscular- sursă de energie
pentru el)
glucozo-6-fosfat + H2O  glucoza + Pi – ficat
Glicogen
Glucozo-1-P
Glucoza
Hexokina sau Glucokinaza
Glucose-6-Pase
Glucozo-6-P
Glucoza + Pi
Glicoliza
PIRUVAT
METABOLISMUL Gl in ficat
Reglarea glicogenolizei
Adrenalina , glucagonul
adenilatciclaza
Degradarea glicogenului
ATP
AMPc+PP
Proteinkinaza n - PKa
Fosforilazkinaza n ---fosforilazkinaza a
F
o
s
f
Fosforilaza n
(defosfo)
Fosforilaza a
(fosforilată)

GLICOLIZA
GLUCONEOGENEZA
Obiectivele:
1. Glicoliza - treptele enzimatice a glicolizei
aerobe şi anaerobe. Reglarea glicolizei.
Bilanţul energetic al degradării anaerobe
şi aerobe a glucozei.
2.Sistemele navetă pentru transferarea
NAD.H din citozol în mitocondrii.
3. Soarta piruvatului.
4.Fermentaţia alcoolică.
5. Gluconeogeneza ( mecanismul,
reglarea).
6.Procesul de sinteză şi reglare a lactozei.
Glicoliza (Embden-Meyerhof-Parnas)




- scindarea Gl în condiţii aerobe până
la CO2 şi H2O (38 sau 36 mol de
ATP); în condiţii anaerobe până la 2
mol de acid lactic (2 mol de ATP)
Rolul: se realizează în scopul
procurării energiei – ATP (de către
toate ţesuturile)
În ficat şi alte ţesuturi – prin glicoliză
(prin intermediarii săi) se obţin lipide
de rezervă (Tg)
Localizarea: citozol
1. Fosforilarea Gl
2. Izomerizarea Gl 6 P în Fr 6 P
3. Fosforilarea Fr 6 P
Fosfofructokinaza




această reacţie reprezintă etapa limitantă
de viteză în glicoliză
Este o E alosterică:
Inhibitori: ATP; PEP; 1,3 difosfoglicerat;
citratul
Activatori: AMP, ADP, Fructozo 1,6
difosfat, Fructozo 2,6 difosfat (ea creşte
afinitatea E pentru S, micşorînd-o însă pe
cea a inhibitorilor: citrat şi ATP).
4. Scindarea Fr 1,6 difosfatului în 2
trioze fosfat
5. Izomerizarea triozofosfaţilor
6. DH şi fosforilarea
gliceraldehidfosfatului
7. Fosforilare la nivel de substrat
8. Transformarea 3 fosfogliceratului în
2 fosfoglicerat
9. Dehidratarea 2 fosfogliceratului
10. a 2 fosforilare la nivel de
substrat
PIRUVATKINAZA






Se prezintă sub 2 forme: L (ficat) şi M (muşchi)
Izoenzimele de tip L – sunt E alosterice:
Activatori: Fructoza 1,6 difosfatul
Inhibitori: ATP. Ala; acil CoA; Acetil CoA
Reglare covalentă: este activă în forma
defosforilată (promovată de insulină) şi inactivă
în forma fosforilată (glucagon şi catecolamine)
Reglare hormonală : insulina – inductor al E,
activînd transcrierea genei ce-i corespunde;
glucagonul – acţionează ca represor
În condiţii anaerobe:
11. Reducerea piruvatului
Glicoliza (Calea Embden-Mejerhof)
6
CH2
HO
Glucoza
5
H
4
1
ATP
O
H
OH
OH
H
1
H
OH
2
3
OH
H
ADP
6
P
Glucoza – 6 – fosfat
O
CH2
5
H
H
OH
4
OH
3
P
O
CH2
H
H
1
H
OH
2
OH
H
2
Fructoza – 6 – fosfat
O
CH2
O
HO
OH
H
OH
H
OH
Fructoza – 6 – fosfat
3
P
O
CH2
H
CH2
O
HO
OH
H
ATP
OH
OH
H
ADP
P
O
Fructoza – 1,6 – bifosfat
CH2
H
CH2
O
P
HO
OH
H
OH
4
O
H
O
Gliceraldehida – 3 – fosfat
P
O
CH2
OH
+
Dihidroxiaceton fosfat
5
CH
P
O
CH2
C
O
C
H
CH2OH
5
O
Gliceraldehid 3 – fosfat (2)
6
P
O
CH2
2 Pi
2 NADH+
C
CH
H
OH
2 NADH + H +
O
1,3 – Bifosfoglicerat (2)
7
O
P
CH2
CH
OH
2 ADP
C
O
P
2 ATP
O
3 – Fosfoglicerat (2)
P
O
CH2
CH
OH
C
O-
O
8
2 – Fosfoglicerat (2)
CH2
CH
OH
O
O-
P
9
2 H2O
CH2
CH
O
C
O-
O
Fosfoenolpiruvat (2)
10
C
P
2 ADP
2 ATP
O
CH2
Piruvat
C
O
C
O-
Bilanţul energetic al glicolizei aerobe
BILANŢUL ENERGETIC AL
GLICOLIZEI ANAEROBE
Fermentaţia alcoolică
CH3
piruvat
decarboxilaza
C=O
COOH
piruvat
4 CH3 C
- 4 CO 2
O
H
4 CH3 CH2 OH
+
4 NADH 4NAD
+
acetaldehida + 4H
alcool etilic



1.
2.
În rezultatul glicolizei anaerobe în citozol se
formează NAD·H2. Pentru ca atomii de
hidrogen cu un potenţial energetic înalt să
elibereze energia ei trebuie întroduşi în MC
unde vor fi transportaţi prin LR spre O2. O
parte din energie, eliberată de ei, va fi
acumulată în legăturile macroergice ale ATP
(fosforilare oxidativă).
însă - membrana internă a MC nu este
permeabilă pentru NAD·H2, deaceia pentru
transportul H2 în MC servesc aşa numitele
sisteme naveta.
Există 2 asemenea sisteme:
glicerolfosfat (activă în muşchi şi creier)
malat-aspartat (activă în miocard, ficat,
rinichi.)
SISTEME NAVETĂ
glicerolfosfat (activă în muşchi şi
creier);
2. malat-aspartat (activă în miocard,
ficat, rinichi).
1.
MALAT-ASPARTAT




1. MDH (citoplasmatică şi MC)
ASAT (citoplasmatică şi MC)
Transportatorul malat-cetoglutarat
(antiport)
Transportatorul Asp-Glu (antiport)
Sistemul navetă malat-aspartat

NADH+H - din glicoliză (6)- nu se poate
include în LR, deoarece se află în citozol.
Sistemul naveta Malat-Aspartat
Sistemul naveta Glicerol-Fosfat



E- glicerol-3 fosfat DH:
a.G-3P-DH-citoplasmatică (Co- NAD)
b. G-3P-DH-mitocondrială (Co- FAD)
Sistemul naveta Glicerol-Fosfat
GLUCONEOGENEZA
GLUCONEOGENEZA

1.
2.
3.
4.
5.
Sinteza Gl din produşi neglucidici:
Din piruvat
Lactat
AA
Glicerol
OA
Are loc în condiţiile de:
1.
Epuizare a rezervelor de glicogen hepatic
2.
În inaniţie
3.
În cazul unui regim bogat în lipide şi proteine dar
sărac în glucide
4.
În efort prelungit
Localizat: ficat; cortexul renal (rinichiul asigură numai

glicoliza
GLUCONEOGENEZA





Sunt reacţiile inverse ale glicolizei cu excepţia a
3 reacţii ireversibile: a10, a 3 şi 1.
Deaceea există 3 căi de ocolire:
transformarea piruvatului în PEP
transformarea Fr 1,6 difosfat în Fr 6 fosfat
transformarea Gl 6 fosfat în GL
I cale de ocolire:
Transformarea piruvatului în PEP
Piruvatcarbo
xilaza
Piruvat +
HCO3- +
ATP 
oxaloacetat
+ ADP + Pi
I cale de ocolire:
Transformarea piruvatului în PEP
Piruvatcarboxilaza
Piruvat + HCO3- + ATP  oxaloacetat +
ADP + Pi
PEP carboxikinaza :
oxaloacetat + GTP  PEP + GDP + CO2
Sumar:
Piruvat + ATP + GTP + H2O ---> PEP
+ ADP + GDP + Pi + 2H+
II cale de ocolire:
transformarea Fr 1,6 difosfat în Fr 6 fosfat
fructoza-1,6-disfosfataza:
fructoza-1,6-diP + H2O  fructoza -6-P
+ Pi
III cale de ocolire:
transformarea Gl 6 fosfat în GL
glucoza-6-fosfataza:
glucoza-6-fosfat+ H2O  glucoza + Pi
Reacţia sumară
Glicoliză:
 Glucoza +2NAD+ +2ADP +2Pi 
2 piruvat +2NADH +2ATP
Gluconeogeneza din piruvat:
2Piruvat+2NADH +4ATP+2GTP 
 Glucoza + 2NAD + 4ADP + 2GDP
+6Pi

Gluconeogeneza din lactat
 Lactat +NADH+H
Piruvat +NAD
E - LDH
Gluconeogeneza din AA







Toţi AA glucoformatori (excepţie Leu) – Gl
Glu, Gln, His, Arg, Pro----- alfa
cetoglutarat---- OA
Asp, Asn- - - OA
Met, Ile--- propionil CoA---succinil CoA----OA
Val, Trh, Met - succinil CoA-----OA
Tyr şi Fen ---- fumarat----OA
Ala, Ser, Gli, Cis --- Piruvat
Alanina
Gluconeogeneza
Piruvat
Alanina
Piruvat
CO2
ATP
ADP
Oxaloacetat
NADH
NAD+
MITOCONDRIE
Malat
ATP
Malat
NAD+
ADP
NADH
Oxaloacetat
GTP
GDP
CO2
Fosfoenolpiruvat
Gluconeogeneza din glicerol
Fructoza 6 - fosfat
Glucoza 6 - fosfat
ADP
Glucoza 1 - fosfat
UTP
Glicogen
UDP
Pi
ATP
Glucoza
Reglarea glicolizei şi
gluconeogenezei

1.
2.
3.

1.
2.
3.
Glicoliza:
Hexokinaza/ glucokinaza (1)
Fosfofructokinaza (3)
Piruvatkinaza (10)
Gluconeogeneza:
Piruvatcarboxilaza şi PEPcarboxikinaza
Fructozo -1,6- difosfataza
Gl 6 fosfataza
Reglarea alosterică a glicolizei şi
gluconeogenezei
Reglarea alosterică a glicolizei şi
gluconeogenezei
Reglarea hormonală:





Activatori:
glucagonul, catecolaminele,
glucocorticoizii (activează lipoliza – TG–
glicerol --- substrat pentru
gluconeogeneză)
Glucocorticoizii – favorizează proteoliza
extrahepatică --- AA--- Gl
Glucagonul: micşorează concentraţia de
fructozo 2,6 difosfat (activator al
fosfofructokinazei, inhibitor al
fructodifosfotazei) – va favoriza
gluconeogeneza şi inhibă glicoliza
Insulina – inhibă gluconeogeneza şi
activează glicoliza

Ciclul pentozofosfat
 Metabolismul
Fructozei
 Metabolismul
galactozei
Şuntul pentozofosfat



1.
2.
3.
4.
5.

1.




O altă cale de degradare a Gl 6 fosfat
Localizat: în citoplasmă
Activ:
Ţesut adipos
Ficat
Corticosuprarenale
Glanda mamară în lactaţie
Ţesut limfatic
Relativ activ:
În eritrocite
Slab activ:
Inimă,
Ţesut muscular
Muschii sceletici
ROLUL
producător
NADPH,
1. Biosinteza AG, Col, a.
biliari,; vitaminei D; h.
corticosuprarenali
2. Neutralizarea
medicamentelor şi
toxinelor în lanţul
oxigenazic; neutralizarea
NH3 în cazul aminării
reductive
3. Reducerea glutationului
RIBOZA-5-FOSFAT
1. Sinteza nucleozidelor,
nucleotidelor, AN
2. Sinteza His
3. Sinteza Co: NAD, NADP,
FAD, CoA
Etapele

1.
2.
Implică 2 etape:
Conversia hexozelor la pentoze
(etapa oxidativă)
Conversia pentozelor la hexoze
Conversia hexozelor la pentoze
(etapa oxidativă)
1. DH Gl 6P la 6fosfoglucolactonă (produs intermediar)
2. hidroliza 6 fosfoglucolactonei la 6 fosfogluconat
DH şi decarboxilarea
6 fosfogluconatului
Conversia ribulozei 5 fosfat
Bilanţul sumar
6glucozo 6P + 12 NADP +6H2O
▬►4Xilulozo-5P + 2 Ribozo-5P
+ 6 CO2 +12NADPH+H +H3PO4
Conversia pentozelor la hexoze
2. Conversia pentozelor la hexoze

2 ribozo-5-fosfat + 2 xilulozo-5-fosfat
fosfat + 2 gliceraldehid–3-fosfat
2 sedoheptulozo – 7-
2 sedoxeptulozo 7 fosfat+ 2 gliceraldehid 3 fosfat
2 fructozo 6 fosfat+ 2 eritrozo 4 fosfat
Bilanţul sumar
6 glucozo 6P + 12 NADP +6H2O ▬► 6 CO2
+12NADPH+H + 4 fructozo 6P + 2 gliceraldehid
3P
2 gliceraldehid 3 P = fructozo1,6 difosfat =
glucozo 6P
4fructozo 6P= 4 glucozo 6P
6 glucozo 6P + 12 NADP +7H2O ▬► 6 CO2
+12NADPH+H + 5 glucozo 6P+ H3PO4
glucozo 6P + 12 NADP +7H2O ▬► 6 CO2
+12NADPH+H +H3PO4
Reglarea






Glucozo 6P DH:
Activatori: mărirea de NADP
Inhibitori: NADPH+H; acil CoA
raportul glutation oxidat/glutation
redus. Concentraţiile mari de GSSG
creşte viteza şuntului
Sinteza DH creşte în glanda mamară
în perioada de lactaţie;
scade în ficat şi ţesutul adipos în
diabet şi inaniţie
Deficienţele ereditare ale E



Deficienţa transcetolazei ( E are o afinitate
redusă pentru TPP) – conduce la tulburări
neurologice (sd Wernicke – Korsakoff)
Deficienţa de Gl 6PDH – se manifestă în
special în eritrocite, unde calea
pentozofosfat e unica sursă de NADPH+H
– conduce la hemoliza eritrocitelor
NADPH+H – protejează AG nesaturaţi de
interacţiunea O2 în membrană şi asigură
gradul de oxidare a Fe 2+ în hemoglobină.
Metabolismul Fructozei
Fr se formează din zaharoză
 2 căi metabolice
|I. în rinichi, muschii scheletici:

Fr + ATP
▬► Fr 6P + ADP
E- hexokinaza- inhibată de Gl
II. În ficat
Fr + ATP
▬► Fr1P + ADP
E- fructokinaza
Absenţa fructokinazei conduce la
fructozurie esenţială – starea nu se
agravează, dar se acumulează Fr în urină

Fr 1P ▬► dioxiacetonfosfat + gliceraldehidă
E- aldolaza
Absenţa E – intoleranţă ereditară a Fr:
Intoleranţa ereditară a Fr:
1.
2.
3.

Acumularea intracelulară a Fr1P ( inhibă
Gl-6-P-aza şi glicogen fosforilaza) ceea ce explică:
Hipoglicemie, vomă, icter, hemoragie
Insuficienţă hepatică
Tratament: dietă fără Fr şi zaharoză
Gliceraldehida (GA) intră în
glicoliză pe următoarele căi:
1. Sub formă de GA fosfat
GA + ATP ▬► Gliceraldehidfosfat
+ADP
E – tiokinaza
2. Sub formă de dioxiaceton fosfat
1.
2.
3.
▬► glicerol +NAD
Glicerol +ATP ▬► glicerol 3P+ADP
Glicerol 3P +NAD ▬► dioxiacetonP
GA + NADH+H
+NADH+H
3. Sub formă de 2 fosfoglicerat
1.
2.
GA +NAD+H2O
NADH+H
Glicerat + ATP
+ ADP
▬► glicerat +
▬► 2fosfoglicerat
Metabolismul galactozei (Gal)
Se metabolizează în ficat şi rinichi
1. Fosforilarea Gal

Gal + ATP
▬► Gal 1P + ADP
E- galactokinaza
Deficienţa galactokinazei –
conduce la galactozemie şi
galactozurie:
1. Cataracta cristalinului
2. Reducerea Gal la galactiol

2. Interacţiunea Gal 1P cu UDP-Gl


E- UDP glucozo -galactozo 1P- uridil
transferaza:
Gal 1P + UDP-Gl  UDP-Gal- + Gl 1P
Deficitul E –UDP Gl -Gal 1Puridiltransferază – conduce la
galactozemia clasică
1. Dereglare autosomal recesivă
2. Alterări hepatice
3. Cataractă (acumulării de galactiol)
4. Tulburări neuropsihice (alteraţie
mentală severă)
 Tratament: dietă fără Gal (fără lapte)

3. Interconversia UDP-Gal în UDP-Gl

UDP-Gal  UDP-Gl
E – epimeraza
Soarta UDP gl:
Sinteza glicogenului
2. UDP- Gl +PP 
UTP+Gl1P
E- UDP-Glpirofosforilază
Gl 1P  Gl6P
1.
Calea acidului glucuronic
1. Activarea Gl1P sub formă de UDP-Gl


UTP + Gl1P  Gl-UDP + PP
E- UDP-Gl-pirofosforilaza


Gl-UDP + 2NAD +H2O GlucuronatUDP+ 2 NADH+H
E-DH NAD dependentă

1.
2.
3.
UDP-glucuronatul – forma activă a
glucuronatului:
sinteza polizaharidelor (donor de rest
glucuronil)
detoxifierea compuşilor străini
(xenobioticelor) sau proprii (conjugare)
sinteza vitaminei C
H
CH2OH
O
H
OH
H
H
HO
O
H
UDP-glucoza
UDP
OH
2NAD+ + H2O
UDP-glucoz dehidrogenaza
2NADH + 3H+
COOH
O
H
OH
H
H
O
HO
H
UDP-D-glucuronat
UDP
OH
H2O
UDP
Inserţia glucoronatului
în glicozaminoglicani aşa ca
hialuronatul, condroitin sulfatul
Glucuronidarea
medicamentelor,
toxinelor
Sinteza
vitaminei C
Sinteza lactozei
E- lactozo-sintetază alcătuită din 2
subunităţi:
 Subunitatea G- catalitică- galactoziltransferaza:
UDP-Gal +N-acetilglucozamină → UDP
+ Nacetillactozamină
 Subunitatea M –lactozo-sintetază:
UDP-Gal+ Glucoza → UDP+Lactoza



Lactozo-sintetaza se proliferează în
glanda mamară; iar galactozil transferaza
în toate ţesuturile (sinteza glicoproteinelor)
În graviditate: în glanda mamară se
sintetizează şi se acumulează şi
galactozil-transferaza
Samo v
mlečnih
žlezah, preko
UDP-glukoze
in encimov:
Laktoza
sintaza in
galaktozil
transferaza.
Ob prisotnosti
alfalaktalbumina
tvori laktozo, v
nemlečnih
tkivih pa Nacetillaktozami
n.
Reglarea nivelului de glucoză în
sânge





Concentraţia normală de Gl în sînge
este de 3,3 –5,5 mMol/l.
Creşterea c% de Gl în sînge mai sus
de valorile normale – hiperglicemie
Micşorarea glicemiei sub valorile
normale – hipoglicemie
Valoarea normală a glicemiei este
menţinută de acţiunea unor hormoni.
Insulina este unicul hormon, care
micşorează concentraţia de glucoză în
sînge.


Adrenalina, glucagonul, cortizolul,
somatotropina, tiroxina – accelerează utilizarea
de energie, măresc nivelul glucozei
Insulina este unicul hormon, care
micşorează concentraţia de
glucoză în sînge.
C peptide
Proinsulin
O endopeptidază
Ca2+-dependentă
PC2
(PC3)
Insulina
MW 5808
Lanţul A
Lanţul B
PC3
Reglarea secreţiei
hormonilor pancreatici.
Stimulare/ inhibiţie de secreţie
 Activitate simpatică
Adrenalina plasmatică
 Activitate parasimpatică
–
 AA (Arg, Liz)
–


Celulele
beta


Secretina
Glucagon
Celulele alfa
GIP:peptidul gastro-intestinal/ acţiune anticipată
–

Gastrina
GIP
secreţia de insulină
–
 Glicemia

Somatostatina
Celulele delta
 glicemia
Reglarea secreţii de insulină
Na+
GLUT2
K+
KIR K+
Na+
K+
Vm
K+
-
Ca2+
Ca2+
Celule
Ca2+
ß pancreatice
Ca2+
Granule de Insulină
Canale de Ca2+
Voltag-depend
Secreţia bazală de insulină
Inervaţia ß
celullor
Na+
GLUT2
K+
KIR K+
Na+
Signal
K+
Vm
K+
Ca2+
Ca2+
Celulele ß
pancreatice
Ca2+
Ca2+
Granule de Insulină
Voltage-gated
Ca2+ channel
Glucoza-stimulează secreţia de insulină
ß cell integrates input
Glucose
Na+
GLUT2
Glucokinase
Km= 7-9 mM
ATP
Celulele ß
pancreatice
metabolites, hormones
K+
and neurotransmitters
KIR K+
Na+
-
from various
K+
Vm
K+
Ca2+
Ca2+
IP3
cAMP
Granule de Insulină
Ca2+
Ca2+
Canale de Ca2+
Voltage-depend
Nivelul normal de Insulină



Unităţi: 1 U = 36 µg, i.e. 28 U/mg
Secreţia zilnică la oameni: 40 - 50
U
Insulina Bazală în plasmă : 12
µU/ml
120
Masa
Insulina Postprandială : la 90
100
µU/ml
80
60
80
40
Basal
Minutes 0
20
30
60
90
120
Insulina, U/ml
Glucosa, mg/dl

Secreţia insulinei are loc în 2 faze:
Seсreţia de insulină
Stimularea cu Gl
2
fază
1
fаză
-10
-5
0
5
10
15
normă
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
85
90
DZ tip 2
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
minute
45
50
55
60
65
70
75
80
Mecanismul de acţiune al Insulinei:
Partea externă a
receptorului:
a subunitatea conţine
situl de fixare pentru
insulină
membrana
citoplasmatică
 subunitatea posedă
activitate tirozin kinazică
Insulin receptor signaling
Insulina se fixează la
subunitatea a reglînd
activitata  subunităţii
autoposporilarea 
subunităţii
 activitatea tyr
kinazelor
fosforilarea altor
substrate
posporilarea MAP
kinazelor
Insulin
GLUT4
PO4
IRS-1
+ ATP
IRS-1PO4 Depuneri de
Glicogen
+
protein
phosphatase+ 1
glicoge posporilaz
n
kinaza
sintaza
posporilaza
Transmiterea semnalului de către
Insulină
Insulina se fixează la a
subunitate reglînd
activitatea subunităţii
autofosforilarea 
subunităţii
Insulin
GLUT4
PO4
IRS-1
+ ATP
IRS-1PO4
GLUT4
 activitatea tyr
kinazelor
fosforilarea altor
substrate
activarea fosfo- inositol
3-kinazelor
Translocarea transportorului de
Glucoză spre membrana celulară
Influenţa insulinei asupra
metabolismului glucidic




măreşte permeabilitatea
membranelor celulare pentru Gl,
astfel are loc transportul glucozei în
celule;
activează sinteza glicogenului (la
nivelul glicogen-sintazei) şi inhibă
mobilizarea glicogenului (prin
conversia enzimei glicogen-fosforilaza
la formă ei neactivă);
activează enzimele-cheie ale glicolizei
şi le inhibă pe cele ale
gluconeogenezei.
Activează E şuntului pentozofosfat
Influenţa insulinei asupra
metabolismului lipidic



Activează lipogeneza
Inhibă lipoliza (triglicerid lipaza
tisulară)
Activează lipoproteinlipaza
Influenţa insulinei asupra
metabolismului proteic



Facilitează utilizarea AA exogeni în
muşchi şi ficat
Activează sinteza proteinelor şi
inhibă proteoliza
Măreşte expresia genică
Adrenalina


sporeşte glicemia prin activarea
mobilzării glicogenului - favorizeză
glicogenoliza şi blocheză absorbţia glucozei.
Glucoza obţinută din glicogen
iese din celulă în sînge, mărind
glicemia.
Cortizolul


facilitează gluconeogeneza - prin
inducţia E reglatoare ale
gluconeogenezei în ficat.
La nivelul ţesuturilor periferice
cortizolul are acţiune catabolică
(sporeşte lipoliza în ţesutul
adipos şi scindarea proteinelor),
astfel furnizînd substrate
(glicerol, aminoacizi) pentru
gluconeogeneza hepatică.
−
−
glucagonul amplifică glicogenoliza şi
gluconeogeneza;
somatotropina inhibă absorbţia glucozei;
DIABETUL ZAHARAT
Definiţie
Diabetul zaharat este un sindrom metabolic caracterizat
prin hiperglicemie cronică determinată de scăderea
absolută sau relativă (insulinorezistenţă) a secreţiei
de insulină .
În paralel cu tulburările metabolismului glucidic apar şi
perturbări ale metabolismului protidic, lipidic şi
hidroelectrolitic.
Aprecierea toleranţei
organismului faţă de glucoză.




Se recoltează sîngele pînă la
încărcarea cu glucoză (dimineaţă
după 10-14 ore de foame)se administrează glucoză în 250 ml de
apă.
Se determină glicemia la intervale de
30 min. (probele I, III şi IV).
În mod normal probă II va fi cea mai
înaltă, însă nu mai mare decît 160
mg/100ml. Ulterior descreşte şi proba
IV aproximativ se egalizează cu
prima.
Glicogenozele
Defect în mobilizarea glicogenului şi
acumularea lui în ţesuturi:
sunt afecţiuni ereditare
duc la acumularea glicogenului în ţesuturi şi
afectarea metabolismului glucidic,
simptomelor clinice ca: hepatomegalie,
hipoglicemie, hipotonie musculară, deficit
energetic în caz de efort fizic.

TIPUL
E-defect
I. Boala
“von
Gierke”
glucozo- normală hipoglice
6mie,
fosfatază
cetoză
II. Boala
“Pompe”
α-1,4glucozidază
lizozomală
amilo-1,6glucozidazei
(enzima de
deramifiere);
III. Boala
“Forbes”,
“Cori”
Structura Simptome
glicogenu
lui
normală
Inima
SNC
lanţul extern
lipseşte
(scurt)
ramificaţie
mărită
hipoglicemie,
afectat ficatul,
inima, muşchii
scheletici.
TIPUL
E-defect
Structura
glicogenul
ui
IV. Maladia enzimei de
lanţ foarte
ramifiere
Andersen
lung intern,
(1,4→1,6)neramificat
transglucozila
extern;
zei;
Simptome
progresează
ciroza
hepatică moarte până
la vârsta de 20
ani
V. Boala
glicogen
“McArdle”: fosforilazei
musculare
normală
nivel scăzut a
lactatului şi
piruvatului
după exerciţii,
VI. Boala
“Hers”:
normală
hepatomegalie
glicogenică;
hipoglicemie şi
glicogen
fosforilazei
Aglicogenozele






Dereglări în sinteza glicogenului şi
micşorarea lui:
Deficitul de glicogen sintază
Hipoglicemie bazală
Vomă
SNC
Moarte prematură
retard de creştere, deces precoce;





I. Boala “von
Gierke”(glicogenoza
hepatorenală):
deficienţă de glucozo-6-fosfatază
în ficat, intestin şi rinichi;
structura glicogenului este
normală;
hipoglicemie, cetoză;
galactoza şi fructoza nu sunt
convertite la glucoză.
II. Boala “Pompe” (glicogeneză generalizată):
 deficit de α-1,4-glucozidază lizozomală
 structura glicogenului este normală;
 concentraţii excesive de glicogen în vacuole
anormale din citozol;
 în unele cazuri inima este principalul organ
implicat cu moarte timpurie, în altele ̶
sistemul nervos este afectat sever;
 valori normale ale zahărului sanguin.
III. Boala “Forbes”, “Cori” (dextrinoza limitată):
 deficienţa enzimei amilo-1,6-glucozidazei (enzima
de deramifiere);
 structura glicogenului este anormală: lanţul extern
lipseşte sau este foarte scurt, numărul punctelor de
ramificaţie este mărit;
 hipoglicemie, răspuns hiperglicemic diminuat la
epinefrină sau glucagon şi normal la fructoză şi
galactoză;
 în proces este afectat ficatul, inima, muşchii
scheletici.
IV. Maladia Andersen (deficienţa de ramificare,
amilopectinoză):
 deficienţa enzimei de ramifiere (1,4→1,6)transglucozilazei;
 structura glicogenului este anormală: lanţ foarte
lung intern şi neramificat extern;
 boală rară, dificil de recunoscut;
 depozitarea glicogenului anormal;
 progresează ciroza hepatică şi evoluţia este fatală
până la vârsta de 20 ani.
V. Boala “McArdle”:
 deficienţa glicogen fosforilazei musculare
structura glicogenului este normală;
 conţinut mărit a glicogenului muscular (2,54,1%, în normă 0,2-0,9%);
 nivel scăzut în sânge a lactatului şi
piruvatului după exerciţii, scăderea pH-ului
nu are loc.
VI. Boala “Hers”:
 deficienţa glicogen fosforilazei hepatice
structura glicogenului este normală;
 este o formă atenuată a afecţiunii von
Gierke;
 hepatomegalie glicogenică;
 hipoglicemie şi cetoză blândă.
Maladia Tarui:
 insuficienţa fosfofructokinazei musculare;
 structura glicogenului este normală;
 tablou clinic similar cu maladia McArdle;
 sunt afectate şi eritrocitele ce determină o hemoliză
intensă;
 are loc acumularea lactatului;
 nu este complet clar de ce acest defect rezultă prin
creşterea depozitării glicogenului.
VIII. Glicogenoza de tip VIII:
 reducerea activării fosforilazei în hepatocite
şi leucocite;
 structura glicogenului este normală;
 hepatomegalie, creşterea depozitării
glicogenului hepatic;
 etiologie neclară
Glycogen Storage Disease
Symptoms, in addition to
glycogen accumulation
Type I, liver deficiency of
Glucose-6-phosphatase (von
Gierke's disease)
hypoglycemia (low blood
glucose) when fasting, liver
enlargement.
Type IV, deficiency of
branching enzyme in various
organs, including liver
(Andersen's disease)
liver dysfunction and early
death.
Type V, muscle deficiency of
Glycogen Phosphorylase
(McArdle's disease)
muscle cramps with exercise.
Type VII, muscle deficiency of
Phosphofructokinase.
inability to exercise.