10/3/2010

1

METABOLISM GLUCIDIC

Schema generală

Digestia şi absorbţia glucidelor

Transportul glucozei din sânge ȋn celule

Glicogenoliza – Glicogenosinteza

Glicoliza – Gluconeogeneza

Decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic

Metabolismul fructozei şi galactozei

Calea pentozofosfaţilor

Metabolismul acidului glucuronic

Metabolism glucidic – Schema generală

Glicogenosinteza

Glicogenoliza

10/3/2010

2

Catabolism glucidic – Definiţie & Etape

Definiţie

Totalitatea reacţiilor ce au ca scop degradarea glucidelor ȋn

vederea eliberării şi stocării energiei sub formă de ATP

EtapePolizaharide(Dizaharide)

Monozaharide

CH3-CO-CoA

2CO2

3NADH + FADH2

ATP

H2O

Etapa I

Etapa II

Etapa III

Glicogenoliză & Digestie

Glicoliză & Decarboxilare oxidativă

Ciclul Krebs

Lanţ resp. & Fosf. ox.

Digestia şi absorbţia glucidelor

Raţia zilnică conţine glucide:

• digerabile (≈ 400g)

– 60% amidon (glicogen)

– 30% zaharoză

– 10% lactoză

• nedigerabile

Prin digestie glucidele digerabile sunt

transformate ȋn monozaharide absorbabile:

• glucoza (Glc),

• fructoza (Fru)

• galactoza (Gal)

10/3/2010

3

Amidon - Structură

20%

80%

Legaturi glicozidice a1-4

Legatura glicozidica a1-6

Amidonul = polizaharid de origine vegetală , format din amiloză şi amilopectină

Glicogen - Structură

Glicogen = Amilopectina animală

10/3/2010

4

Dizaharide - Structură

Zaharoza = dizaharid format din α-glucoză şi β-fructoză legate prin legatură α1,2-diglicozidică

Lactoza = dizaharid format din β-galactoză şi α-glucoză legate prin legatură β1,4-monoglicozidică

Glucide

nedigerabile

Gaze: CO2, H2O, H2, CH4,

acetat, propionat, butirat

Flora microbiana

Digestia şi absorbţia glucidelor

10/3/2010

5

(pH-ul acid inactivează amilaza salivară)

Digestia glucidelor – Prezentare schematică

Glc, Fru si Gal sunt preluate de către celulele epiteliale

absorbtive ale intestinului subtire fie prin transport activ Na+-

dependent, fie prin difuzie facilitată. Din celulele epiteliale

sunt apoi transportate, de către transportori specifici

(GLUT), ȋn sange şi apoi ȋn celulele ficatului şi ale ţesuturilor

periferice.

Acţiunea a-amilazei

10/3/2010

6

Acţiunea dizaharidazelor

Zaharaza

Fermentaţia glucidelor nedigerabile

sub acţiunea florei microbiene

Glucide nedigerabile

Piruvat

Formiat

CO2

CO2 H2Succinat

PropionatButiratAcetat Flatulenţa

Diaree osmotică, pH<5,5

CH4

Absorbţie

10/3/2010

7

Absorbţia Glc (Gal)

= Transport activ, consumator de ATP

Sistem simport

Glc Glc

Na+ Na+

Epiteliu intestinalLumen intestinal Capilare

Glc

K+

K+Na+

ATP ADP + PiATP-aza

Difuzie facilitată

Membrana

apicala

(absorbtivă)

Membrana

bazala

Izoformele transportorului glucozei

GLUT 1-5

Transportor Distribuţia ȋn ţesuturi Comentarii

GLUT 1 Eritrocite

Bariera hemato-encefalică

Bariera hemato-retiniană

Bariera hemato-placentară

Bariera hemato-testiculară

Se găseşte ȋn tipurile de celule cu funcţie de

barieră;

Are afinitate mare pentru glucoză

GLUT 2 Ficat

Rinichi

Celule β-pancreatice

Membrana bazală a celulelor

mucoasei intestinale

Are afinitate mică pentru glucoză;

Poate fi utilizat ca senzor al gucozei ȋn pancreas

GLUT 3 Neuroni Este transportorul major ȋn sistemul nervos central;

Are afinitate mare pentru glucoză

GLUT 4 Ţesut adipos

Muşchi scheletic

Muşchiul inimii

În prezenta insulinei creşte numărul transportorilor

expuşi pe membrană!

Are afinitate mare pentru glucoză.

GLUT 5 Membrana absorbtivă a

celulelor mucoasei intestinale

Spermatozoizi

Este transportor al fructozei

10/3/2010

8

Efectul insulinei asupra GLUT 4

Deficienţa de lactază

=> Intoleranţa la lactoză

10/3/2010

9

Metabolismul glicogenului - Localizare

• tisulară: ficat, muşchi

• celulară: citosol (granule)

Glicogenoliza

• Definiţie

• Localizare

• Reacţii

• Reglare

10/3/2010

10

Cale liniară de catabolism prin care:

Glicogenoliza - Definiţie

glicogen (Glc)n+m→ nGlc-1P + mGlc

cu scopul:

• menţinerii glicemiei (hepatocite)

• producerii materialului energetic (miocite)

Glicogenoliza – Prezentare schematică

Glicogen = (Glc)n+m(ficat şi muşchi)

Glicogenfosforilaza

(leg. 1-4) Enzima de deramificare

(leg. 1-6)

nGlc-1P mGlc

nGlc-6P GlcFicat

ATP

Sânge

Muschi

necesar contracţiei

necesara menţineriiglicemiei normale

10/3/2010

11

Glicogenoliza- Enzime implicate

• Glicogen fosforilaza

“fosforolizează” legăturile glicozidice a1-4 ȋncepând cu capătul

nereducător al unei ramificaţii până când rămân numai 4 glucoze

• Enzima de deramificare

- activitatea glucotransferazică

transferă un fragment format din 3 glucoze la capătul nereducător al altei ramificaţii

- activitatea glucozidazică

hidrolizează legătura glicozidică a-1-6

Actiunea

enzimelor

implicate in

glicogenoliza

10/3/2010

12

Soarta glucozo-1P

Glucozo-1P Mutaza

Glucozo-6P

Glucozo-6PGlc6P-aza (hepatică)

Glc

Glucozo-6P PiruvatGlicoliza (musculară)

ATP

Sânge

Glicogenosinteza

• Definiţie

• Localizare

• Reacţii

• Reglare

10/3/2010

13

Glicogenosinteza - Definiţie

Cale de anabolism prin care din

“Miezul de glicogen”(Glicogenina)

cu puţine ramificaţii scurteGlicogen

cu multiple ramificaţii lungi

nUDP-Glc

Scop: depozitarea excesului de glucoză

Glicogenosinteza - Etape

I. Transformarea Glc ȋn UDP-Glc

GlcGK

Glc-6PMutaza

Glc-1P UDP-GlcPirofosforilaza

UTPATP

10/3/2010

14

II. Sinteza propriuzisă– Alungirea ramificaţiilor prin formarea de noi legături glicozidice α1-4

sub acţiunea glicogen sintetazei

– Formarea de noi ramificaţii prin realizarea legăturilor α1-6 sub acţiunea enzimei de ramificare

Glicogenosinteza - Etape

Acţiunea glicogen sintetazei

10/3/2010

15

Acţiunea enzimei de ramificare

Glicogenosinteza

10/3/2010

16

Metabolismul glicogenului - Reglare

Enzime reglatoare• Glicogen fosforilaza

activare: – prin fosforilare (iniţiată de adrenalină, glucagon)

– cu efectori allosterici: AMP (numai ȋn miocite)

inhibiţie: – prin defosforilare (iniţiată de insulină)

– cu efectori allosterici: glucoza, ATP (numai ȋn hepatocite)

• Glicogen sintetaza

activare: – prin defosforilare (iniţiată de insulina)

– cu efectori allosterici: glucozo-6P

inhibiţie: – prin fosforilare (iniţiată de adrenalină, glucagon)

– cu efectori allosterici: glicogen

Reglare prin fosforilare / defosforilare

10/3/2010

17

Activarea glicogenolizei musculare Glicogenoliza musculară este iniţiată prin

• contracţie musculară,

• impuls nervos,

• legarea adrenalinei de receptorul specific

- AMP rezultat prin hidroliza ATP

ȋn timpul contracţiei activează

glicogen fosforilaza b

- Impulsul nervos care iniţiază

contracţia eliberează Ca2+ din

reticulul sarcoplasmic; Ca2+ se

leagă de calmodulină care va

activea fosforilaz kinaza

- Fosforilaz kinaza este activată şi

prin fosforilare iniţiată de

adrenalină prin activarea

protein kinazei A

Reglarea glicogen sintetazei

Glicogen

+

-

10/3/2010

18

Glicogen

Reglarea protein fosfatazei

C

GHO-Thr Ser-OH

Insulina + Protein

kinaza

C

GP-O-Thr Ser-OH

Activa

Fosforilarea Thr previne fosforilarea

Ser si asocierea cu inhibitorul specific

Glucagon+Protein

kinaza A

GHO-Thr Ser-O-P

C

Putin activa

C Inhibitor PO-

Inhibitor PO-

Inactiva

Activ

Inhibitor -OH

Inactiv

Protein kinaza A

Subunitate catalitica

Subunitate reglatoare

Glicogenoze = Acumulare de glicogen

Glucoza GlicogenEnzima de ramificare

Glicogenoza IV ANDERSON

Depozitare glicogen cu ramificatii scurte in

splina, ficat, intestin Ciroza => deces inainte

de 10 ani Valori normale ale glicemiei

Glucoza

α-1-4 Glucozidaza

lizozomala

Dextrine limita

Glucozo-1P

Glucozo-6PGlucoza Glucozo 6-fosfatazaMutaza

Enzima de deramificare

Glicogenoza II POMPE

Aparitia in ficat, muschi scheletici, miocard, SNC a

vacuolelor anormale cu glicogen normal =>

Cardiomegalie severa cu deces timpuriu

Valori normale ale glicemiei

Glicogenoza V McARDLE

Acumulare in muschi a glicogenului normal => In eforturi musculare apar crampe,

dureri. La batranete apare mioglobinuria Nu apare acid lactic in sange dupa efort! Glicogenfosforilaza

Glicogenoza VI HERS

Acumulare in ficat a glicogenului normal => hepatomegalie, hipoglicemie;

nu creste glicemia dupa administrare de glucagon!

Glicogenoza III FARBES / CORI

Acumulare in ficat, muschi striat a glicogenului anormal

=> hepatomegalie, cardiomegalie moderata

Glucogenoza I von GIERKE

Hipoglicemie severa