Embed Size (px)
DESCRIPTION
biochimie curs 2
Citation preview
Vitamina D
-vitamina antirahitică
- 1921 – Elmer McCohlum
- 1928 – 7-dehidrocolesterolul este precursor de D3
Surse
Vitamina D
HO ergosterol
CH-CH=CH-CH-CHCH3
CH3CH3
CH3
HO D2 (ergocalciferol)
CH-CH=CH-CH-CHCH3
CH3CH3
CH3
HO 7-dehidrocolesterol
CH-CH2-CH2-CH2-CHCH3
CH3
CH3
HO D3 (colecalciferol)
CH3
CH3
CH3CH-CH2-CH2-CH2-CH
- UV 295-297 nm, UV 3
- expunere 10-15 min. x 2/săpt.
- melanină
D2, D3+ bila emulsii
sânge
D3
absorbtie
+ alfa-globulina
vitamin D3-25-hidroxilaza
circuit entero-hepatic
ficatpiele
radiatii UV
25-OH-vitamina D3
vitamin D2-25-hidroxilaza
25-OH-vitamina D2
24-hidroxilaza
24, 25-(OH)2-vitamina D324, 25-(OH)2-vitamina D2
25-OH-vitamin D31-alfa-hidroxilaza
25-OH-vitamin D21-alfa-hidroxilaza
1, 25-(OH)2-vitamina D31, 25-(OH)2-vitamina D2
+
+
efecte biologice
rinichi
Efecte biologice
-1,25 (OH)2 vitamin D3 fixare pe VDR
- reglarea nivelului Ca seric – creşte abs, scade elim, eliberarea din depozite
- 1,25 (OH)2 vitamin D3 inh. proliferarea şi stim. diferenţierea celulelor
- modulator al sistemului imunitar
- reglarea secreţiei de insulină
- reduce TA
Hipovitaminoza
- cauze - alimentaţie excesivă la sân
- expunere redusă la radiaţiile solare
- vârstnici
- malabsorbţie lipidică
- obezitate
- afecţiuni hepatice, renale
- dependenţă de vitamină D
- deficit de vitamină D deficit de 25-OH-D PTH resorbţie osoasă
- rahitism
- osteomalacie
- slăbiciune şi dureri musculare
Hipervitaminoza
- hipertensiune arterială
- polidipsie, poliurie
- reducerea densităţii osoase
- nefrocalcinoză
- stoparea creşterii
Vitamina E
- tocoferoli
- surse – uleiuri vegetale, ficat, ou, unt, alune, avocado, măsline, vegetale
frunze, germeni de grâu
- necesar – 10-30 mg
- absorbţie - IS prin mecanismul de abs a lipidelor
- circulă fixată de o proteină (a-TTP)
- metabolizare hepatică
Efecte biologice
- antioxidant – protecţie pt. AG nesat, vit. A, carotenoizi, lipoproteine
- reduce agregarea plachetară, VD
- γ – tocoferol – reduce riscul de cancer de prostată
- anticataractă
- reduce nivelul stresului oxidativ şi Hb-glicozilată
Hipovitaminoză
- tulburări neurologice
- tulburări de reproducere
- anemie hemolitică
Hipervitaminoză
- tulburări de coagulare
Vitamina K
K1(fitomenadiona)
K2(menachinona)
- surse – brocoli (220 μg), spanac (145 μg), pătrunjel (246 μg), avocado, kiwi
- necesar – 40-120 μg/zi
- absorbţie - IS prin mecanismul de abs a lipidelor – proximal (K1), distal (K2)
- depozitare în ficat
Efecte biologice
- cofactor carboxilaze microsomiale
acid glutamic acid γ-carboxi glutamic
- activarea factorilor coagulării
- mineralizarea osoasă
- creşterea celulelor
protrombina-CH2-CH2-COO-
epoxireductaza
vitamina Koxidata
vitamina K
diaforaza COO-
NADPH + H+
trombina-CH2-CH-COO-
NADPH+
anticoagulantecumarinice
-
Hipovitaminoză
- cauze – alimentaţie excesivă la sân, afectarea florei intestinale, tulburări
hepatice, supradozare cu anticoagulante cumarinice, copii
- tulburări de coagulare
- hemoragii
- anemie hemolitică
N
N NH2
CH3
H3C
N
S CH2-CH2-OH
+
Vitamina B1 (tiamina)
-surse – carnea de porc, ficat, rinichi, făină de cereale integrale, conopidă
- prelucrarea termică, conservarea reduc conţinutul în B1
- necesar – 1 mg femei, 1,4 mg bărbaţi
- absorbţie - IS prin mecanism activ şi difuzie pasivă
- fixare pe albumină şi în eritrocite
- depozitare în muşchii scheletici, creier, inimă, ficat
Efecte biologice
- coenzimă – decarboxilarea α-cetoacizilor, transcetolizare
ATP
NH2
CH3
H3C CH2-CH2-OH
+ AMPtiamin-difosfo-transferaza
N
S
N
N
tiamina
NH2
CH3
H3C CH2-CH2-O-P-O-P-OH
+N
N
N
S
OHOH
OO
tiamin pirofosfat (TPP)
N
S
CH3
H3C-C-COOH
CH2-CH2-O-PP
+OR
N
S
CH3
CH2-CH2-O-PP
+
-CO2
R
H3C-C
COOH
HO
- H3C-CHO
N
S
CH3
CH2-CH2-O-PP
+R
H3C-CHHO
N
S
CH3
CH2-CH2-O-PP
+R
Efecte biologice
- procesul de conducere axonală
- transmiterea impulsului nervos
Hipovitaminoză
- cauze - aport alimentar redus
- consum ridicat de glucide
- malabsorbţie
- alcoolism
- beri-beri – letargie, oboseală, polinevrite periferice, atrofie musculară,
edeme, cardiomegalie, encefalopatie
- sindromul Wernicke-Korsakoff – amnezie antero şi retrogradă, fabulaţie
Vitamina B2 (riboflavina)
- surse - lapte, brânză, vegetale frunze, soia, drojdii, alune, plămâni, ficat, peşte
- biosinteză - fungi - Ashbya gossypii, Candida famata, Candida flaveri
- bacterii – Corynebacterium ammoniagenes, Bacillus subtilis
- riboflavin-5’-fosfat - băuturi
- necesar – 1,1 – 1,3 mg/zi
N
N
N
N
H3C
H3C
OH
CH2-CH-CH-CH-CH2-OH
H
O
O
OHOH
Efecte biologice
- coenzimă – FMN, FAD
riboflavina FMN FAD
ATP ADP ATP PP
flavokinaza piro-fosforilaza
FMN
NN
NNH3C
H3C
OH
CH2-CH-CH-CH-CH2-O-
H
O
O
OHOH OH
O
P-OH
FAD
NN
NNH3C
H3C
OH
CH2-CH-CH-CH-CH2-O-
H
O
O
OHOH OH
O
P-O-P-O-CH2
N
NN
N
O
OH OH
NH2
OH
O
Efecte biologice
- FMN, FAD – coenzime - r. de ox., dehidrogenare
H3C
H3C+ SH2
R
H
O
O - SH3C
H3C
R
H
O
O
+ 2e-N
N
N
N
NN
NNH
H
FMN
FADH2FAD
FMNH2
- glutation reductaza – FAD
- glutation peroxidaza
- xantinoxidaza
- α-aminoacid oxidaza
- aldehid dehidrogenaza
- + CYP 450 – metabolizarea med. şi toxine
Hipovitaminoză
- cauze - aport alimentar redus
- malabsorbţie, alcoolism
- sindrom oral-ocular-genital
- buze roşii, fisurate, ulceraţii bucale, “limbă violet”
- fisuri ale comisurii bucale (cheilită)
- înroşirea ochilor, prurit ocular, sensibilitate la lumină
- dermatită genitală
- deficit de PLP, NAD, NADP, H4F
- cataractă, migrenă
Vitamina B3 (niacina, PP)
- 1873 – Hugo Weidel
- surse - exogenă - carne, germeni de grâu, lactate, ton, ouă, avocado, vegetale
frunze, nuci
- endogenă – triptofan kinurenină niacină
- necesar – copii – 2-12 mg/zi, adulţi 14-16 mg/zi
- 1000-2000 mg/zi - hipolipidemiant
N
COOH
N
CO-NH2
acid nicotinic (niacina)
nicotinamida(niacinamida)
Efecte biologice
- NAD, NADP – coenzime
CO-NH2
NAD
OH
O
P-O-P-O-CH2
OH OH
NH2
OH
O
OH OH
CH2-O-N
N
NN
N
OO
(+)
CO-NH2
NADP
OH
O
P-O-P-O-CH2
OH OH
NH2
OH
O
OH O-PO3H2
CH2-O-(+)
N
N
NN
N
OO
Efecte biologice
- coenzime - r. de ox-red.
- calea pentozo-fosfaţilor
- biosinteza AG
N
CO-NH2(+)
R
+ SH2
N
CO-NH2
R
+ H+
Hipovitaminoză
- cauze - alimentaţie excesivă cu porumb
- cancer, sindrom Hartnup
- pelagra
- sensibilitate la lumină
- agresivitate
- dermatită, alopecie, edeme
- diaree
-boala celor 4 D: dermatită, diaree, demenţă, deces
Hipervitaminoză
- hiperemie facială, prurit, uscăciunea pielii, hiperglicemie
Vitamina B5 (acidul pantotenic)
- D – activ biologic
- surse - exogenă - carne, cereale integrale
- endogenă – bacteriile intestinale
- necesar – copii – 3-4 mg/zi, adulţi 5-6 mg/zi
HO-CH2-C-CH-CO-NH-CH2-CH2-CH2-OH
H3C
H3C OH
pantotenol
HO-CH2-C-CH-CO-NH-CH2-CH2-COOH
H3C
H3C OH
acid pantotenic
CoA, acil-CoA
acid pantotenic
panteteină
transport activ difuzie pasivă
- H3PO4
4’-fosfopanteteinăhidrolaze
IS
fosforilază
panteteinaza intestinală
Absorbţie
Efecte biologice
- Co-A – biosinteza AG, colesterolului, metabolismul glucidic
N
N
O
OH OH
CH2-O-P-O-P-O-
NH2
N
N
OHOH
OO
CH2-C-CH-CO-NH-CH2-CH2-CO
H3C
H3C OH
coenzima A
-NH-CH2-CH2-SH
- tratamentul acneei
- neuropatia diabetică
- cosmetică – hidratant, emolient
Hipovitaminoză
- oboseală, alergie, dureri abdominale
Vitamina B6 (piridoxina)
CH2-OH
H3C
HO
piridoxinaN
CH2-OH
CHO
H3C
HO
piridoxalN
CH2-OH
CH2-NH2
H3C
HO
piridoxamina
N
CH2-OH
- 1930
- surse – carne, cereale integrale (2 mg), legume, nuci, banane, ton, somon
- necesar – copii 0,5-0,6 mg/zi, adulţi 1,3 mg/zi
- absorbţie – IS, fosforilată/defosforilată
Efecte biologice
- coenzime - piridoxal-5’-fosfat (PLP), piridoxamin fosfat
piridoxal PLP
ATP ADP
piridoxalkinaza
piridoxamina piridoxaminfosfat
ATP ADP
kinaza
- enzime - decarboxilaze – histidina histamina, glutamat GABA
- racemaze – D-aa L-aa
- aldolaze – treonina glicina
- transaminaze – GTP, GOT
- dehidraze – HO-aa ceto-acid
- sinteza sfingolipidelor
- Hb - sinteza, fixarea O2
Efecte biologice
- memorie
- autism
- antidepresiv
Hipovitaminoză
- cauze - aport redus, alcoolici
- tratament cu HIN, L-DOPA
- vegetarieni
- dermatită seboreică
- glosită atrofică, ulceraţii bucale
- tulburări neurologice – somnolenţă, confuzie, neuropatie
- reducerea toleranţei la glucoză
Vitamina B7 (biotina)
- surse – exogenă - drojdia de bere, roşii, salată, morcovi, alune, ouă,
conopidă, varză, avocado, ficat
- endogenă – bacterii din IG, IS
- necesar – copii 8-12 μg/zi, adulţi 30 μg/zi
- absorbţie – IS – mec. activ
O
N N
S
H H
-(CH2)4-COOH
Efecte biologice
- coenzime – carboxilaze – acetil-CoA-carboxilaza α,β
- propionil –CoA-carboxilaza
- piruvat carboxilaza
- biotinilarea histonelor
CH3-C-COOH
H2O
ATP ADP + P
HCO3-
O
H H
O
H
+
COO-
O
HOOC-CH2-C-COOH
O
O
H H
N N
S
N N
S
N N
S-R
-R-R
Efecte biologice
- menţine integritatea firelor de păr şi a pielii
- sinteza şi eliberarea insulinei
Hipovitaminoză
- cauze - aclorhidrie, alimentaţie neraţională
- epilepsie
- fumat, sarcină
- reducerea apetitului
- dermatită
- scurtarea şi subţierea oaselor
- hiperemia tegumentului periocular, nazal, bucal, genital
Vitamina B9 (acidul folic)
- surse – exogenă – spanac, mazăre, cereale, seminţe de floarea-soarelui, ficat,
drojdia de bere
- necesar – adulţi 400 μg/zi, sarcină 600 μg/zi
CO-NH-CH-COOH
(CH2)2-COOHH2N
CH2-NH-
OH
N
N
N
N
Efecte biologice
- coenzimă de transfer a unui rest de 1 at. de C
R NADPH + H+ H
folat reductaza
H2F
H2N
OHNADP+
R
H2N
OH
H
H4F
R
H2N
OH
NADPH + H+
DH-folat reductaza
NADP+
N
N
N
N
N
NH
N
N
N
N
N
N
H
H4F
R
H2N
OH
N
N
N
NH
CH2-NH-
metilen-H4F
R
H2N
OH
N
N
N
NH
CH2-N-
CH2
NADPH + H+
NADP+
CH3
metil-H4F
R
H2N
OH
N
N
N
NH
CH2-NH-B12
homocisteinametionina
H4F
CH2-CH-COOH
OH NH2
- CH2-COOH
NH2
Efecte biologice
- sinteza, refacerea, funcţionalitatea ADN-ului
- creşterea şi diferenţierea celulară – celule roşii
- spermatogeneză
Hipovitaminoză
- cauze – aport insuficient, alcoolism, sarcină, AINS
- anemie megaloblastică – astenie, tulburări respiratorii
- tulburări cognitive
- defecte de tub neural – spina bifida
Vitamina B12 (cobalamina)
- surse – ficat, moluşte, lapte, ouă
- bacterii: Pseudomonas denitrificans, Propionibacterium shermanii
- necesar – 2-3 μg/zi
Absorbţie
Efecte biologice
- coenzimă – metil-malonil-CoA-mutaza (MUT)
- homocistein-metil-transferaza (MTR)
CH3-CH-CO
COOHS-CoA
HOOC-CH2-CH-CO
COOHS-CoA
L-metilmalonil-CoA succinil-CoA
deoxiadenozil-cobalamin-mutaza
CH2-CH2-CH-COOH
SH H2N
homocisteina
CH2-CH2-CH-COOH
S-CH3H2N
metionina
Me-H4F H4F
homocistein-metil-transferaza
B12
Efecte biologice
- maturarea eritrocitelor
- mielinizarea fibrelor nervoase
- HO-B12 – intoxicaţia cu CN-
Hipovitaminoza
- cauze – aport insuficient, deficit de factor intrinsec
- gastrită atrofică, ulcer gastric, administrare de antiulceroase
- anemia megaloblastică (pernicioasă)
- 1920 – George Whipple
- George Minot, William Murphy
- astenie, depresie, tulburări de memorie, psihoze
- tulburări gastro-intestinale
Hipovitaminoza
- afectare neuronală - ţesut neural spongiform, edeme, scleroză fibroasă
- ataxie, reducerea reflexelor, tulburări de percepţie
- creşte riscul de cancer cervical
Vitamina C (acidul ascorbic)
-2H
HC
acid L-ascorbic
HO-CH
C-OH
C
O
O
CH2-OH
C-OH
HC
HO-CH
C=O
C
O
O
CH2-OH
C=O
acid L-dehidroascorbic
+2H
- 1928-1933 – Albert Szent-Gyöorgyi, Joseph L. Svirbely
- 1933-1934 – procedeul Reichstein
- 1934 – Hoffman la Roche – Redoxon
- 1957 - nu este sintetizat în organismul uman – L-gulono-lactonoxidaza
Albert Szent-Gyöorgyi
- surse
Plante mg / 100g Plante mg / 100g Plante mg / 100g
kakadu 3100 pătrunjel 130 lămâi 40
camu camu 2800 kiwi 90 grapefruit 30
măceşe 2000 brocoli 90 lime 30
cătină 695 soc 60 mure 21
coacăze 200 căpuşuni 60 struguri 10
piper roşu 190 portocale 50 mere 6
- descompus la cald
- supliment nutritiv
Terminaliaferdinandiana
(Kakadu)
Myrciaria dubia
(Camu camu)
- necesar – 90 mg/zi
- absorbţie – stomac, IS
- legare redusă de proteinele plasmatice
- depozitare – ţesutul adrenal, retină, leucocite, eritrocite,
- metabolizare în organism
- t1/2 30’
- eliminare renală
CO2dehidroascorbat
acid 2,3-dicetogulonic
acid oxalic
acid L-ascorbic
radical ascorbil L-ascorbat sulfat
Efecte biologice
- coenzimă – reacţii de reducere ½ O2 O2-
Fe3+ Fe2+
metHb Hb
HF H4F
- reacţii de hidroxilare
R-H + AAS + O2 R-OH + ADHAS + H2O
γ-butirobetaina carnitina
dopamina NA
prolina HO-prolina
lizina HO-lizina
- reacţii de oxidare
triptofan 5-OH triptofan
Efecte biologice
- sinteza - colagenului
- ADR
- hormoni steroizi
- acizi biliari
- absorbţia fierului
- inhibă formarea nitrozaminelor
- refacerea GSH
- antioxidant
- reduce toxicitatea Pb
- replicarea HIV
- spermatogeneză
- AVC – dehidroascorbatul
Efecte biologice
- 1-2 g/zi – gripă, răceală
- 300 mg/zi – boli cardio-vasculare
- 500 mg - 1 g/zi – vindecarea plăgii chirurgicale
- Linus Pauling – 11 g/zi – “How to live longer and feel better”
Hipovitaminoza
- cauze – aport redus
- 400 î.e.n. – Hippocrat – descrie scorbutul
- 1536 – Jacques Cartier – tuia
- 1617 – John Woodall – suc de lămâie
- 1747 – James Lind – “Tratarea scorbutului”
- 1795 – lime “limey”
Hipovitaminoza
- scorbut – pete hemoragice la nivelul coapselor inferioare, picioare,
abdomen, braţe
- hemoragii
- gingii spongiforme, edentaţie
- dureri articulare
- căderea părului
Reacţii adverse
- indigestie
- diaree
- hiperemia feţei
- hemocromatoză
- litiază renală
- avort spontan
METABOLISMUL ENERGETIC
- principiile termodinamicii sunt valabile şi pentru procesele din celula vegetală
I – energia nu se pierde, trece de la un sistem la altul
II – orice transformare are loc în sensul creşterii entropiei
- utilizarea resurselor energetice depinde de:
- ţesut
- alimentaţie
- starea hormonală a organismului
- ţesuturi
- biosinteză
- consum
- după modul de utilizare a surselor de carbon
- autotrofe
- heterotrofe
- sisteme biologice
- reacţii dintr-o cale metabolică
- celulă
- cultură de celule
- ţesut
- organismul
- bioenergetica – procesele de eliberare, transfer şi utilizare a energiei în
sistemele biologice
A
B C
D
E
glucoza
X1 X2
CO2 + H2O + Q
X3celula vie
laborator
Variaţia energiei libere în reacţiile biochimice
ΔG = ΔH – T · ΔS
ΔG = ΔE – T · ΔS
ΔG < 0 – reacţii exergonice
ΔG > 0 – reacţii endergonice
ΔG = 0 – echilibru
ΔG3ΔG2ΔG1 DCBA
ΔG1 + ΔG2 + ΔG3 = ΔG
< 0 – cale metabolică exergonică
> 0 – cale metabolică endergonică
proces exergonic
ATP
proces endergonic
ADP + P
ΔG = ΔGo + RT ln [A] · [B][C] · [D]
A + B C + D
[A] = [B] = [C] = [D] ΔG = ΔGo
[A] = [B] = [C] = [D] = 1 M
ΔGo < 0 Kech > 1
ΔGo > 0 Kech < 1
ΔGo = 0 Kech = 1
ΔG0’ – variaţia energiei libere, pH = 7, temperatură şi presiune standard
- reacţii redox
ΔG0’ = - n · F · ΔE0’
ΔE0’ = E0
’ acceptor de e-
- E0’
donor de e-
Cuplarea proceselor exergonice cu cele endergonice
- utilizarea energiei
- sinteza de molecule complexe
- contracţia musculară
- transport de molecule
- transmisia impulsului nervos
+G
a. A + B C + D
E + F
ΔG < 0
ΔG > 0
ΔGtotal < 0
ex. glu-1-P glu-6-Pfosfogluco mutaza
glu-6-P fru-6-Pglucozo-fosfat izomeraza
ΔG < 0
ΔG > 0
glu-1-P fru-6-P ΔG < 0
A
I*
B
Y
I
X
b.
Compuşi macroergici
OH OH
CH2-O-P-O~P-O~P-O-
NH2
O
O- O- O-
OOO
N
N
N
N
ATP
ATPADP + P
AMP + PP
ΔG = - 7,3 kcal/mol
ΔG = - 7,3 kcal/mol
2 Ppirofosfataza ΔG = - 6,6 kcal/mol
ΔG = - 7,3 kcal/mol
- respingerea electrostatică între O-
- stabilitatea crescută a produşilor de reacţie
N
N
O
OH OH
CH2-O-P-O~P-O~P-O-
NH2
O
N
N O- O- O-
OO
Mg2+
ATPMg2+
OH OH
CH2-O-P-O~P-O-
NH2
O- O-
OO
Mg2+
ADPMg2+
N
N
O
N
N
a. ATP ADP + P
Hidroliza ATP -ului
gal + ATPgalacto kinaza
gal-1-P + ADP
b. ATP AMP + PP
R-COOH + CoA-SHtiokinaza
AMP + PPATPR-CO~S-CoA + H2O
Energia eliberată prin hidroliză
- fosfaţi cu energie înaltă – fosfoenolpiruvat (14,8), creatinfosfat (10,3)
- fosfaţi cu energie joasă – pirofosfat (6,6), glicerol-3-P (2,2)
glicerol-3-P
glicerol kinazaATP
piruvat kinaza
fosfoenol piruvat
creatinfosfokinaza
creatinfosfat
E
ADP + P ATP AMP + PP ATPX
AMP + ATP 2 ADP 2ATP+ 2 P
Alţi compuşi macroergici
- tioesteri – conţin CoA
- UDP-glu
- 5-fosforibozil-1-pirofosfat
- compuşi fosfageni – creatinfosfat
HN=CNH~PO3H2
CH3
N-CH2-COOHcreatinfosfat creatina
ADP ATP
Căile de sinteză a ATP-ului in vivo
- reacţii exergonice
- aerobe – 38 moli ATP/mol glucoză
- anaerobe – 2 moli ATP/mol glucoză
- căi de sinteză
- fosforilarea la nivel de substrat
- lanţul respirator cuplat cu fosforilarea oxidativă
Fosforilarea la nivel de substrat
1.C-O~PO3H2
O
+ ADPCH-OH
CH2-O-PO3H21,3-difosfoglicerat
fosfoglicerat kinazaCOOH
CH-OH
CH2-O-PO3H2
+
3-fosfoglicerat
11,8 kcal/mol 7,3 kcal/mol
ATP
COOH+ ADPC-O
CH2fosfoenol piruvat
piruvat kinaza +
3-fosfoglicerat
14,8 kcal/mol 7,3 kcal/mol
~PO3H2
COOH
C=O
CH2
ATP2.
C~S-CoAO
ADP
COOH
succinil CoAtiokinaza
ATP
8 kcal/mol 7,3 kcal/mol
CH2CH2
+ GDP + P
COOH
COOH
CH2CH2
+ CoA-SH + GTP
GDPsuccinil CoA
3.
CICLUL ACIZILOR TRICARBOXILICI
(CICLUL KREBS, CICLUL ACIDULUI CITRIC)
acetil CoA
glicogen
oxidaredezaminare
aminoacizi
hidroliză
proteine
lipoliză
β-oxidare
trigliceride
acizi graşi
piruvat
glicogenoliză
glucoză
CH3-C-COO-
LipCH3-CH-TPP
E1
TPP
CO2
O
CoA
E3
S
SOH
FAD
LipSH
S~CO-CH3
LipSH
SH
FADH2
CH3-CO~S-CoA
NAD+ NADH + H+
E2
E1 – piruvat-dehidrogenaza
E2 – dihidrolipoil-transacetilaza
E3 – dihidrolipoil-dehidrogenaza
E1
E3
E2
piruvat acetil-CoApiruvat-dehidrogenaza
piruvat-dehidrogenaza-PH2O
P
ADP
ATP
fosfataza kinaza-
+
ADP, NAD+, Mg2+, Ca2+
CoA-SH, NA, insulinapiruvat, CoA-SH, NAD+
ATP, NADH, acetil-CoA
-NADH, acetil-CoA
+
CH3-C~S-CoA
COO-citrat sintaza
+
acetil-CoA
OHOOC
CH2-COO-CoA-SH
-
succinil CoA, citrat, NADH, ATP, AG
oxal-acetat
CH2-COO-
C
CH2-COO--COO- +
citrat
1
2
H2OHO
CH2-COO-
C
CH2-COO--COO-
citrat
aconitazaCH2-COO-
C
CH-COO--COO-
cis-aconitat
aconitazaH2O
HO
CH
CH-COO--COO-
izo-citrat
-
fluorocitrat
CH2-COO-
3HO
CH2-COO-
CH
CH-COO--COO-
izo-citratO
CH2-COO-
CH
C-COO--COO-
oxal-succinat
O
CH2-COO-
CH2C-COO-
-ceto-glutarat
izocitrat-DH-aza
NAD+ NADH+H+CO2
-
NADH, ATP
+
ADP
4
CoA-SH
O
CH2-COO-
C~S-CoA
succinil-CoA
O
CH2-COO-
CH2C-COO-
-ceto-glutarat
ceto-glutarat-DH-aza
NAD+NADH+H+
CO2
-
NADH, ATPsuccinil CoA
+
Ca2+
CH2
5
GTP + GDPATPADP +nucleozid difosfat kinaza
O
succinil-CoA
GDP + P GTP
succinil-CoA-sintetaza(succinil tiokinaza)
succinat
CoA-SH+CH2
COO-
CH2
COO-
CH2
C~SCoA
CH2
COO-
CH2
COO-
succinat
CH2
COO-FAD FADH2
succinat-DH-aza
COO-C
HC
-OOC
H
fumaratmalonat, oxalacetat
-6
7H2O
L-malat
fumaraza+ HO-CH
COO-
CH2
COO-
COO-C
HC
-OOC
H
fumarat
8NAD+ NADH+H+
malat-DH-aza
L-malat
HO-CH
COO-
CH2
COO-
oxal-acetat
C=O
COO-
CH2
COO-
Reglarea ciclului acizilor tricarboxilici
- [acetil-CoA] - piruvat-DH-aza
- transportul AG în mitocondrie
- β-oxidarea AG
- izo-citrat-DH-aza, α-ceto-glutarat-DH-aza, succinat-DH-aza
- produşi de reacţie
- succinil-CoA – inh. α-ceto-glutarat-DH-aza, succinat-DH-aza
- citrat – inh. citrat-sintaza
- NADH – inh. izo-citrat-DH-aza, α-ceto-glutarat-DH-aza, malat-DH-aza
- ATP – inh. alosteric citrat-sintaza
- [ATP] din celule
Ciclul acizilor tricarboxilici – cale amfibolică
- echivalenţi reducători – NADH, FADH2
- α-ceto-glutarat r. transaminare glutamat aa, purine ac. nucleici
- citrat acetil-CoA AG
citrat acetil-CoA + oxal-acetat
- succinil-CoA corpi cetonici
DAL Hb, mioglobină, porfirine
- oxal-acetat r. transaminare aspartat pirimidine ac. nucleici
malat fosfoenol-piruvat glucoză
Ciclul acizilor tricarboxilici – reacţii anaplerotice
- piruvat oxal-acetat
piruvat
C=O
CH3
COO-
++ HCO3- ATP
piruvat carboxilaza
oxal-acetat
C=O
COO-
CH2
COO-
+ ADP + P+
acetil-CoA
fosfoenol-piruvat ++ CO2 GDPfosfoenol-piruvat
carboxilaza oxal-acetat + GTP
+
fru-1,6-(P)2
- fosfoenol-piruvat oxal-acetat
- piruvat malat
acid glutamic + acid piruvic acid α-cetoglutaric + α-alanina TGP
(ALT, ALAT)
++ enzima malica malat +piruvat HCO3- NADPH+H+ NADP+
acid aspartic + acid α-cetoglutaric oxal-acetat + acid glutamic TGO
(AST, ASAT)
- aspartat oxal-acetat
- glutamat α-cetoglutarat
- piruvat malat
acid glutamic + acid piruvic acid α-cetoglutaric + α-alanina TGP
(ALT, ALAT)
++ enzima malica malat +piruvat HCO3- NADPH+H+ NADP+
acid aspartic + acid α-cetoglutaric oxal-acetat + acid glutamic TGO
(AST, ASAT)
- aspartat oxal-acetat
- glutamat α-cetoglutarat
LANŢUL RESPIRATOR
- oxidarea NADH, FADH2, transportul e-, sinteza H2O
Structură
- NADH-dehidrogenaze
- flavin dehidrogenaze – FPN, FPS
- coenzima Q
- proteine cu Fe şi S - Fe2S2, Fe3S4, Fe4S4 Fe3+ + e- ------- Fe2+
- citocromi - a, a3, b (bT, bK), c
O2 + 4 e- + 4 H+ 2 H2O
2 O2-.
O2 + e-
+ 2 H+ SOD
O2-.
H2O2 + O2
catalaza2 H2O2 2 H2O + O2
I. NADH-CoQ-oxido-reductaza
(NADH-dehidrogenaza)
- FPN, 4 Fe-S
NADH + H+
NAD+
FMN
FMNH22 H+
2 e-
FeS4 FeS3 FeS2 FeS12 e- 2 e-
CoQH2
CoQ2 e-
NADH + 5 H+ + CoQ NAD+ + CoQH2 + 4 H+
II. succinat-CoQ-oxido-reductaza
(succinat-CoQ-reductaza)
- A, B, C, D
- FPS, 3 Fe-S
CH2
COO-
succinat
CH2
COO-CoQ CoQH2
succinat-CoQ-oxido-reductaza
COO-C
HC
-OOC
H
fumarat
succinat
fumarat
FAD
FADH2
2 e-CoQH2
CoQ
2 e-
III. CoQ redusă-ferocitocrom c –oxido-reductaza
(CoQ-citocrom c-reductaza; complexul citocrom bc1)
- bk, bT, 1 Fe-S
CoQH2 + 2 Fe3+ + 2 H+ CoQ + 2 Fe2+ + 4 H+
- sd. Björnstad
IV. Ferocitocrom c –oxigen - oxido-reductaza
(citocrom oxidaza)
- cit. a, a3
- 10 subunit. proteice
4 Fe3+ + 2 H2O +4 Fe2+ + 6 H+ + O2 2 H+
cit a3 prot-Cu cit a cit c1 H2OO2e-
e- e-
NADH + 13 H+ + O2 NAD+ + 2 H2O + 10 H+
Sisteme de transport a echivalenţilor reducători
1. Naveta glicerolfosfat
2. Naveta malat-aspartat
FOSFORILAREA OXIDATIVĂ
- 1777 – A. Lavoisier – “arderea alimentelor”
- 1906 – Arthur Harden – fosfat în fermentaţie
- 1929 – Cyrus Fiske, Yellapragada Subbarao – izolează ATP-ul
- 1930 – M. Engelhard – sinteza ATP datorită transportului de e-
- 1940 – Severo Ochoa – P/O
- 1940 – Herman Kalckar – ox. glu – sint. ATP
- 1949 – M. Friedkin, A. Lehninger – CATC-NADH-ATP
- 1961 – P.D. Mitchell – teoria chimiosmotică
- 1973 – P. Boyer – cataliza rotaţională
- 1997 – J. Walker, P. Boyer
FOSFORILAREA OXIDATIVĂ
ADP P ATP-sintaza+ 3 H++ ATP + 3 H+
ATP-sintaza
- F0 – a, b, c
- F1 – α3β3γδε
H+ din citoplasmă
neutralizarea aspartatului din unit. C
interacţiuni electrostatice
rotirea c
energie
sinteza ATP
ADP P+ E-ATP
H+ H2O H2O H+
ADP P+
Sinteza ATP depinde de:
- NADH/NAD+
- [ATP] / [ADP] [P]
- pO2 mitocondrie
- NADH NAD+ 3 moli ATP ..... 2,5 moli ATP
- FADH2 2 moli ATP ...... 1,5 moli ATP
