PAR TEA XIII

..,

Metabolismul si,termoreglarea

corpului67. Metabolismul carbohidratilor ?i formarea

de adenozin trifosfat68. Metabolismullipidelor

69. Metabolismul proteinelor70. Ficatul ca organ

71. Balantele nutritive; regiarea aportului alimentar;obezitatea ?i inanipa; vitaminele ?i mineralele

72. Energia?i rata metabolica73. Temperatura corporala, termoreglarea

?i febra

C A p I T 0 L u L 67

Metabolismul carbohidratilor ~iformarea de adenozin trifosfat

Unnatoarele capitale prezinta metabolislllul corpuluiuman, sau ell alte cuvinte procesele chimice a carorfunc{ionare asigunl viabilitatea celulelor. Detaliereaaspectelor chimice ale diferitelor reaqii celulare nu faceobiectul preocuparilor prezcntului volum, deoarccc~:-- accstea conslituie subiectul disciplinei !lumite

biochimie. in schimb, aceste capitole cuprind (1)prezentarea gcneraHi a principalelor procese chimice de

Ia nivel celular ~i (2) analiza implica!iilor fiziologice ale acestor procese, referitoaremai ales la madul in care ele se inscriu in conceptul general de homcosrazie.

Producerea de energie din alimente ~i conceptul de "encrgie libera"

a mare parte din reacliile chimice de la nivel celular au ca scop punerea la dispoziriea energiei din alimcnte pentru diferitcle sisteme fiziologicc ale celulei. De exemplu,

... energia este nccesara activitarii musclIlare. secre~iei glandclor, Illcnrinerii poten!ialelormembranare ale fibrelor nervoase $i museulare, sintezei de substante la nivel celular,absorb~iei substan!elor nutritive din tractul gastrointestinal $i multor altor fune\ii.

Reactii cuplate. Toale substan\cle nutritive eu potential energetic - earbohidratii.lipidele $i proteinele - pot fi oxidate la nivellli eelulelor $i, In eadrul aeestui proees,sunt eliberate eantitati Illari de energic. Acelea$i substanrc nutritive pot fi arse lapropriu In prezenta oxigenuilli pur in afara orgallislllului, degajand de asemenca maricantitali de cllcrgie; in acest caz, insa, energia este elibcrata bruse, in lntregilllc subforma de ealdura. Energia neecsara proceselor fiziologiee ale celulelor nll este subf0I111a de caldurJ., ci sub fonna de cnergie necesara pentru declan$area mi~cariimecanice In cazul funcriei musclilare, pentru concentrarea substanrelor dizolvate incazul secretiei glandulare, ~i pentru efecnlarea altor functii. Pentru a putea fumizaaceasta cnergie, reactiile chimice trebuie "cuplate" cu sistemele responsabile de_efee-tuarea acestor funcrii fiziologiee. Aceasta cuplare este asigurata. prin sisteme deenzime celulare $i de transfer energetic, unele dintre ele fiind prezentate In acestcapitol ~i 111 capitolele urmatoare.

"Ellergia Iiberii". Cantitatea de energie eliberata In unna oxidarii complete a sub-stantelor nutritive se nume~teellergie Iiberii prrwellifii din oxidart~asubslan{elor I1Ufri-live. ~i este repreze11lata In general prin simbolul fiG. Energia Jibera este exprimatauzual In calorii per mol de substanta. De exemplu, call1itatea de energic degajata Inurma oxidarii complete a unui mol (180 grame) de glucoza este de 686.000 calorii.

Rolul adcnozin trifosfatului in metabolism~

Adenozin trifosfatul (ATP) reprezinta 0 importanta veriga de legatura intre fUl1criileconsunlatoare de energic $i eele producatoare de energie din organism (Figura 67-1).Din acist motiv. ATP-ul a fost numit moneda energetica a organismlllui. puliind fiobtinuta $i cheltuita In mod repetat.

Energia provcnita din oxidarea carbohidrarilor, a proteinelor ~i a lipidcloreste folosita pentn! conversia adenozin difosfatului (ADP) in ATP, care este apoi con-sumat de variateIe rcactii ale organismului necesare pentru: (1) transportul activ alt1loleculelor prin melllbranele celulare; (2) contraqia I1lLl~chilor ~i efecntarea lucrului

829

830 Partca XIII Merabolisnlul ~'i tennoreglarea CO/pu/lli

Figura 67-1

Adenozin trifosfatul (ATP) ca veriga de legatura principala intresistemele producatoare de energie ~i cele consumatoare deenergie din organism. ADP, adenozin difosfat; Ph fosfatanorganic.

mecamc; (3) diferitele reactii de sinteza a honnonilor, amembranelor celulare :,;i a altar molecule esentiale aleorganismuiui; (4) conducerea impulsurilor nervoase; (5)diviziunea :,;i cre:,;terea celulara; :,;i (6) l11ulte alte functiifiziologice necesare mentinerij :,;i raspandirii vietii.

ATP-ul cste un compus chimic labil prezent 111toate celulele. Structura lui chimica estc prezentata inFigura 67-2. Se observa ca molecula de ATP este 0 com-binatie de adenina, riboza :,;i trei radicali fosfat. Ultimii doiradicali fosfat sunt coneetati la restul moleculei prin lega-turi fosfat macroergice indicate prin simbolul "~".

-""l: Cantitatea de energie libera din fiecare astfel delegatura fosfat macroergidi. per mol de ATP este deaproximativ 7300 calorii in condi!ii standardizate ~i deaproximativ 12.000 calorii in conditii uzuale detemperatura ~i in concentratii uzuale ale reactan!ilor inorganism. Prin urmare, in organism, indepartarea fiecaruiadin ultimii doi radicali fosfat elibereaza 0 cantitate de

-12,000 cal {ADP}~ 12,000 cal ' P~3ATPenergie de aproximativ 12.000 calorii. Dupa pierderea unuiradical fosfat din ATP, compusul devine ADP, iar dupa

pierderea celui de al doilea radical fosfat, el devineadenozin monofosfat (AMP). Conversiile reciproce intreATP, ADP ~i AMP SUllt urmatoarele:

ATP-ul este omniprezent in citoplasma :;;i nucleo-plasma tlituror celulelor, iar energia necesara desta~urariituturor mecanismelor fiziologice este ob!inuta direct dinATP (sau din alt compus inalt energetic - guanozin trifos-fatuI [GIPl). In schimb, substan!ele nutritive sunt oxidateprogresiv in celule, iar energia obtinuta este folosita pentrusinteza unor noi molecule de ATP, astfel incat depozitelede ATP sunt mentinute constante. Toate aceste transferurienergetice se desta~oara prin intermediul unor reactiicuplate.

Acest capitol are ca scop explicarea modului incare energia obtinuta din carbohidrati poate fi utilizata insinteza AIP-ului la nivelul celulelor. In mod nonnal, 90%sau mai mult din totalul carbohidratilor oxidati ill organismsunt folositi in acest sens.

Rolul central al glucozei in metabolismulcarbohidratilor

Dupa cum a fost explicat 1n Capitolul 65, produ~ii finali aidigestiei carbohidratilor 1n tractul digestiv sunt reprezen-tati aproape in intregime de glucoza, fructoza ~i galactoza- glucoza 1llsumand in medie 80% din totalul lor. Dupaabsorbtia acestor produ~i din tractul intestinal, cea maimare parte din fructoza ~i aproape toata galactoza sunttransfOlmate rapid 1n glucoza la nivelul ficatului. A~adar,1n sangele circulant exista cantitati modeste de fructoza ~igalactoza. Glucoza devine astfel calea finalii comunii detransport a majoritiitii carbohidrafilor spre celulele tesu-turi/or.

in celulelehepatice, exista enzime digestive adec-vate care asigura conversiile reciproce illtre monozaharide

ATP

JlProduc~ia de energie Proteine } Carbohidrati Oxidare Grasimi

LUti,izarea energiei Transport ionic activ Contractia muscuJara Sinteza de molecule Diviziunea celulara ~i cre~terea

Adenina

Riboza

NH,1

N C""I "'-c"""" "" NHC II I

\ ........C",- "",CH ' 0N N III/O~r'-O-i-OC C 0-

I\i i/IH C-C H

I IOH OH

Trifosfat.

o

IIp-o10-

oIIp-o-10-

Figura 67-2

Structura chimica a adenozintrifosfatului (ATP).

Capitolul 67 Metabolismul carbohidra{i/or ~'i formarea de adenozin trifosfat 831

Insulina amplifica difuziunea facilitaHi a glucozei

molecule proteice /ransportoare care pot lega glucoza. Subaceasta forma legata, glucoza poate fi transportata de pro-teinele transportoare de pe 0 fa~a a membranei celulare pecealalta, fiind apoi eliberata. A~adar, cand concentratiaglucozei este mai ridicata de 0 parte a membranei COl'n-parativ cu partea opusa, 0 cantitate mai mare de glucozava fi transportata din mediul de concentratie mai mare sprecel de concentratie mai mica ~i nu In sens invers.

Transportul glucozei prin membraneIe majorita~iicelulelor tisulare este foarte diferit de cel de la nivelul

~llembranei gastrointestinale ~i al epiteliului tubilor renali.In ambele cazuri mentionate, glucoza este transportata prinmecanism de co/ransport activ sodiu-g/ucOZG, transportulactiv al sodiului asigurand energia necesara absarbtieiglucozei impo/riva gradientlilui de concen/ratie. Acestmecanism de cotransport cu sodiul functionea~a doar lanivelul anumitor celule epiteliale care su'nt adaptate spe-cific absorbtiei active de glucoza. La nivelul altar mem-brane celulare, glucoza este transportaHi numai prindijuziune Jacilitatci din zoneIe de concentratie mare in celede concentratie scazuta, lucru posibil datorita proprietatilorspeciale de legare ale pro/eine/or transportoare de g/llCOZGde la nivel membranar. Detaliile dijilziunii facilitate camodalitate de transport prin membrana celulara suntprezentate In Capitolul 4.

Uridin difosfat glucoza

t)GlicogenGlucoza-1-fosfat

~Glucoza-6-fosfat

l!

Membrana celulara!

Glucoza

ATPFructoza --'.c:.:.'-io._ Fructoza-6-fosfat

LGlicLa

Galactoza IATP .. Galactoza-1-fosfat

~Uridin difosfat galactoza

H

Fosforilarea glucozei

Imediat dupa ce patrunde In celule, glucoza se combina cuun radical fosfat confonn reactiei de mai jos:

Rata de transport a glucozei, precum ~i a altor monoza-haride, este erescuta semnificativ de insulina. Cand pan-creasul secreta cantitati mari de insulina, rata de transporta glucozei In majoritatea celulelor cre~te de 10 ori sau maimult fata de rata de transport in lipsa secretiei de insulina.Invers, in absenta insulinei, cantitatea de glucoza carepoate difuza in interiorul majoritatii celulelor dinorganism, eu exceptia eelulelor hepatice ~i cerebraIe, estemult prea mica fata de cantitatea de glucoza necesara inmod normal metabolismului energetic.

In realitate, rata de utilizare a carbohidratilor Inmajoritatea celulelor este controlata de rata secreti~i pan-creatice de insulina. Rolurile insulinei ~i controlul pe caren exercita asupra metabolismului carbohidratilor suntprezentate in Capitolu! 78. '

Figura 67-3

Conversiile reciproce Intre cele trei monozaharide principale -glucoza, fructoza ~i galactoza - la nivelul celulelor hepatice.

- glucoza, fructoza ~i galactoza - a~a cum reiese din Figura67-3. Mai mult, desfii~urarea reactiilor decurge in a~a felincat, atunci cand ficatul elibereaza monozaharidele insangele circulant, produsul final este aproape in intregimeglucoza. Motivul consta in faptul ca hepatocitele contincantitati Insemnate de glucozo-fosjataza. Prin unnare,glucozo-6-fosfatul poate fi transfonnat In glucoza ~i fosfat,iar glucoza poate fi transportata ulterior prin membranahepatocit~lfa Inapoi in sange.

Inca 0 data, trebuie subliniat faptul ca, In moduzual, peste 95% din totalul monozaharidelor din sangelecirculant este reprezentat de produsul final de conversie,glucoza.

Transportul glucozei prin membranacelulara Glucoza Glucokinaza sau hexokinaza:. Glucozo-6-fosfat

+ATP

Tnaif1le ca glucoza sa poata fi utilizata de celulele din tesu-turile organismului, ea trebuie transportata prin membranacelulafa in citoplasma. Totu~i, glucoza nu poate dijllza elluJurlfl!G prin porii membranei celulare, deoarece greutateamoleculara maxima a particulelor care pot difuza u~or estede aproxjrnativ 100, iar glucoza are 0 greutate molecularade 180. Insa glucoza patrunde in interiorul celulelor prinrnecanismul difilZiunii jacilitate. Principiile acestui tip detransport sunt prezentate in Capitolul 4. Acestea sunt, inesenta, unnatoarele. Penetrarea matricei lipidice a mem-branei celulare este realizata de un numar mare de

Aceasta fosforilare este catalizata in principal deglucokinaza hepatica ~i de hexokinaza din majoritateacelulelor. Reactia de fosforilare a glucozei este aproapecomplet ireversibiJa, mai putin la nivelul celulelorhepatice, al celulelor epiteliului tubular renal ~i al celulelorepiteliale intestinale; in aceste celule, exista 0 alta enzima,glucozo-Josjataza, care odata activata, poate inducereversibilitatea reactiei. in majoritatea tesuturilororganismului, fosforilarea este 0 fonna defixare intracelu-lara a glucozei. Aitfel spus, din cauza legarii aproape

.-- --

832 Partc3 XIII MetabolislI1lfl ~i lermoreglarea corpului

Membrana celulara

Glicogeneza - procesul de sintez3. a glicogenului

Glieogenul este stoeat in fieat ~i mu~ehi

glicogcndedepozitelori ndcpartareaglicogenoliza

Degaj area de energie din moleeula deglueoza prin gIieoliza

Activarea fosforilazei de ditre cpincfrina ?iglucagon. Doi honnoni, epinefrina .'?i glllcagonul, pOlactiva fosforilaza ~i, prin urmare, pot produce glicogeno-liza rap ida. Efectul initial al fiecaruia dintre acc~ti hormonieste de a stimula fonnarca de AMP ciclic la nivel celular,care declan.}eaza ulterior a cascada de reaclii chimice alcaror rezultat este activarea fosforilazei. Aecs{c aspectesunt discutate in Capitolul 78.

Epinejrina este eliberata din medulara glandelorsuprarenale dupa stimularca sislemului nervos simpatico ineonsecin!a, unul dintre rolurile sistcmului nervos simpaticeste de a mari disponibilitatea glucozei pentru melabolis-mul energetic. Aceasta funclie a epinefrinci actioneazaintens la nivelul celulelor hepatice .'?i musculare, eon-tribuind astfe], impreuna ell cfeetele stimlliarii simpatice,la prcgatirea organismului pentru a intra in activitate, a.'?acum se va descrie in Capitolul 60.

Glucagol1l/l este un hermon secretat de cellllelea!fa ale pancreasullli atunci eand concentratia plasmaticaa glueozei seade foarte mull. Glucagonul stimuleaza for-marea AMP-ului cielic in special la nivelul eclulelorhepatice, ceca ce detennina rransfonnarea glicogenuluihepatic in glucoza -.'?i eliberarea glucozei in sange, erescandastfel eoncentra!ia plasmatiea a g]ucozei. Aceasta funqiea glucagonului de rcglare a concentra!iei sangvine aglucozei este descrisa in Capitolul 78.

poate fi transformat in glllco=o-l-fosfat; acesta din unnaeste transfonnat in uridin difosfilt gluco::::d. care este con-vertita in cele din lIrma in glicogen. Estc necesara prezentacatorva enzime specifice pentru a se plltea produce acesteconversii, ?i orice monozaharid care poate fi tranSf0n11atin gilleoza poate pm1icipa la aceste reactii. Anllmiti

compu~i eu molecuHi mai mica, incluzand addul lactic.glicerolul. acidul piruvic $i unii Gminoaci=i de=amina(i, potti de asemenea convcrti!i in glucoza sall in compu.}iinruditi, .'?i apoi in glicogen.

Glicogenoliza presupune scindarea glicogenlilui dindepozitele celulare pentru a rcsintctiza glucoza la nivelulcelulelor. Glucoza va fi ulterior utilizata pentru obtinereade energie. Glicogenoliza nu se producc prin inversareaacelora.'?i reacrii chimice care genereaza glicogenlll; inschimb. ticcare molecula de glucoza succesiva din fiecareramificatie catenara a polimerului de gIicogen este sepa-rata prin josjorilare, proces catalizat de 0 enzima nllmita(os!orilaoa.. in conditii de repaus, fosforilaza se gaseste subfonna inactiva, iar glicogenlll ramane in depozite. Resin-tetizarea glucozei din glicogen presurune aClivarea initialaa fosforilazei. Aceasta se poate realiza pc mai l11ulte cai,inclusiv unnatoarele doua.

Gtucoza

Glicoliz8

Glucoza-6-fosfat

/' Glicogen

Uridin difosfat glueDza !

Capitol"1 67 Metabolisl11l1! carbohidra(ilor .~if()r!llarea de adenozin rrU'o.\:far 833

Conversia acidului piruvic in aeetil eoenzima A

transformata ill acid piruvic dupfl CillCi ctape adi~ionale.

Ciclul acidului citric (ciclul Krebs)

+ 2CoA-SH---+-(Coenzima A)

oII

2CH 3-C-COOH(Acid piruvic)

Formarea ATP-ului in timpul glicolizei. In ciudanumcroaselor reac!ii ehimiee ale glicolizei, doar 0 canti-tate redusa de energie libera este degajata din molectila deglueoza in cele mai multe dintre etape. Totu~i, Intrc etapclede formare a acidului I ,3-difosfogliceric ~i a acidului 3-fosfogliceric, precum ~i intre etapele de fonnare a acidu-lui fosfoenolpiruvic ~i a acidului piruvie, cantita!i1e deenergie degajate depa~esc 12.000 calorii per mol, cantitatcnecesara formarii ATP-ului iar reac!iile sunt euplate ill a~afel incflt se fonncazfl AT? Astfel, s-au fonnat 4 moli deATP din fiecare mol de fructozo-I,6-difosfat scindat inacid piruvic.

Insa, lnaintea initierii glieolizei, numai 2 moli deATP au fost necesari fosforilarii glucozei pcntru formareafructozo-l ,6-difosfatului. A~adar, ca~'rigll/ ner in moleculede AT? in lIrma inrreglilui proces de glico/iza esre denumai 2 mali pentrufiecare mol de glltcoziifa/osit. Aceastacorespunde unei cantitati de 24.000 calorii de energietransferate ATP-ului, dar In timpul glicolizei s-a pierdut untotal de 56.000 calorii de energie din glucoza initiala,ejicien!a globala a proeesului de formare a ATP-ului fiindde numai 43%. Diferen~a de 57% din energie se pierde subforma de caldura.

Unnatoarea etapa in scindarea glucozei este reprezentatade eonversia 111 doua trepte a eelor doua molecule de acidpiruvie din Figura 67-5 in doua molecule de acerilcoenzilllii A (acetil-CoA), conform reaqiei de mai jos:

0II

2CH3-C-S-CoA + 2C02 + 4H(Acetil-CoA)

Din aceasUi reactie se poate observa cliberarea a douamolecule de dioxid de carbon ~i a patru atomi de hidrogen,In timp ce portiunile restante ale eelor doua molecule deacid piruvic se combina eu coenzima A, un dcrivat alacidului pantotenic, pentru a forma doua molecule deacetil-CoA. In cursul conversiei nu sc formcaza nici 01110lecula de AlP, dar din oxidarea ulterioara a celor patruatomi de hidrogen eliberari VOl' rezulta pana la 6 moleculede ATP, a~a cum se va discuta in cele cc unncaza.

Glicoliza ~i formarea acidului piruvic

sare pentru formarea unui gram molecular de ATP, s-arpierde energie dadi intreaga cantitate de glucoz3 ar fidescompusa Il1tr-o singura ctapa in apa $i dioxid de carbonell fOfmarea unci singure 1ll0\ecule de ATP. Din fericire,toate ccllllcic organismului cOlltin cllzimc speciale caredetennina scindarea lent progresiva a glucozei in maimulte ctape sliccesive, astfel tneM energia este eliberata incantitati mici necesare f0n11arii pc rand a unci molecule deATP, rezultand un total de 38 moli de ATP pentru fieearemol de gJucoza metabolizat in celLile...ot: Seqiunile Ufmatoare descriu principii Ie de baza

ale proccsclor prill carc molecula de glucozil estc scindatilprogrcsiv cu cliberarea consecutiva de energie pentru for-marea ATP-ului.

GIUCOZ8

ATP ----'.~ H ADPGluCQza-6-fosfat

HFructoza-6-fosfat

ATP ------;.~ H ADPFructoza-1,6-difosfat

Dihidroxiacetona fosfat

H2 (Gliceraldehida-3-fosfat)

H 4H2 (Acid1 ,3-difosfogllceric)

2ADP ----l.~ H +2ATP2 (Acid 3-fosfogliceric)

H2 (Acid 2-fosfogliceric)

H2 (Acid fosfoenolpiruvic)

2ADP ----l.~ H 2ATP

Cu siguranta cel mai important mijloc de degajare aenergiei din molecula de glucoza consta In initiereag/;colizei. Produ~ii finali ai glicolizei sunt oxidati ulteriorpentru a furniza energie. Glicoliza presupune scindareamoleculei de gIucoza pana la obtinerea a douii molecule deadd pirltvic.

Glicoliza cuprinde 10 reaqii chimice succesiveredate in Figura 67-5. Fieeare etapfl este eatalizata de eelputin 0 enzimfl speeifidi.. Trebuie remarcat fapnil caglucoza este initial transformata III fructozo-l ,6-difosfat ~iscindata ulterior III doua molecule a cate 3 atomi de carbonfiecare, gliceraldehid-3-fosfatul, fiecare din acestea fiind

2 (Acid piruvic)Reactie neta per molecula de glucoza:Glucoza + 2ADP + 2P04-... 2 Acid piruvic + 2ATP + 4H

Figura 67-5

Secventa chimica a reactiilor care produc glicoliza.

Urmfltoarea ctapa in degradarea moleculei de glueoza senume~te cic/ul addulili cirric (denumit $i dc/ul acidulliirricarboxilic sau dc/III Krebs). Acesta consta dintr-osecven!a de reacrii chimice in care gruparea acetil a acetil-CoA estc scindata in dioxid de carbon ~i atomi de hidro-gen. Toate aceste reaqii au lac in matricea mirocondriei.Atomii de hidrogen degajati se adauga atomilor de hidro-

834 Partca XIII Melabolismu!.;i rermoreglarea corpl/lui

H,O

H,O

O=C-COOH CH3-CO-CoAI C( (Acetll coenzlma A)

H,C-COOH(Acid oxalacetlc)

H20 .. .. eoAH,C-COOH

IHOC-COOH

IH,C- COOH(Acid citric)

t--~~H,OH,C- COOH

IC-COOHII

HC-COOH(Acid cis-Aconitic)

tH,C-COOHI

HC-COOHI

HOC-COOHIH

(Acid izocitric)t----i~2H

H,C-COOHI

HC-COOHI

O=C-COOH(Acid oxalsuccinic)

t -----l.~ CO,H,C-COOH

IH,C

IO=C-COOH

(Acid a-cetoglutaric)H,O ----l.~ t ----~. CO,ADP H'7 - COOH ~~P

H,C-COOH(Acid succinic)

t----~2HHC-COOH

IIHOOC-CH

(Acid fumaric)

tHI

HO-C-COOHI

H,C-COOH(Acid malic)

t----~2HO=C-COOHL--,- I

l! H,C-COOH(Acid Qxalacelic)Reac~~ neta per molecula de glucQza:2 Acetil-CoA + 6H20 + 2ADP ...4C02 + 16H + 2CoA+ 2ATP

gen care vor fi Qxida!i ulterior (dupa cum se va vedea),eliberand cantitati foarte mari de energie pentru formareaATP-ului.

Figura 67-6 reprezinta diversele ctape alereaqiilor chimice din ciclul acidului citric. Substantele dinpartea stanga sunt consumate in cadrul reactiilor, ia.rprodu~ii rezultati din reacliile chimice sunt reprezcntafi inpartea dreapta. Trehuie remarcat faphil ca ciclul incepe cuaddu! oxa!acetic, iar la srar~itul lanrului de reaetii sefonneaza din nou acid oxalacetic. Astfel, ciclul poate con-tinua neintrerupt.

in etapa iniliala. a ciclului acidului citric, acelil-eoA se combina cu addul oxalacetic pentm a forma acidcitric. Portiunea de CoA din aeetil-CoA cste eliberata ~ipoate fi utilizata de nenumarate ori pentru fonnarea unorcantitafi noi de acctil-CoA din acid piruvic. Gruparea acetildevine insa parte integranUi a moleculei de acid citric. Pcparcursul lInor ctape ale ciclului acidului citric sunt adau-gate careva molecule de apa, dupa cum se poate observain partea stanga a figurii, iar dioxidul de carbon ~i atomiide hidrogen sunt eliberati in cadrul altor etape ale ciclului,aspect indicat in parrea dreapta a figurii.

Rezultatele netc ale intregului ciclu al aciduluicitric sunt prezentate in nota explicativa din subsolulFigurii 67-6, demanslrand ca, pentru fiecare molecula deglucoza metabolizata initial, in ciclul acidului citric SUntconsumate 2 molecule de acetil-CoA impreuna cu 6molecule de apa. Acestea sunt ulterior degradate in 4molecule de dioxid de carbon, 16 atomi de hidrogen ~i 2molecule de coenzima A. Se fonneaza de asemenea douamolecule de ATP, dupa cum unneaza.

Formarea ATP-ului in ciclul acidului citric. Dinciclului acidului citric propriu-zis nu rezulta 0 cantitatemare de energie; intr-o singura reaqie chimica - transfor-marea acidului alfa-cetoglutaric in acid succinic - sef0n11CaZa 0 molecula de AIP. Astfel, pentrll fiecaremolecula de glucoza metabolizaHi, doua molecule deacetil-CoA sunt consumate in ciclul aciduilli citric, fiecarcformand 0 malecula de ATP, remltalul tatal fiind de douamolecule de ATP.

4

Rolul dehidrogenazelor ~i al nicotinamid-adenin-dinucleotidului in stimularea eliberarii atomilorde hidrogen din ciclul acidului citric. Dupa cum s-a men~ionat anterior, in cursul diferitelor reactii ale ciclu-lui aciduilli citric se elibereaza atomi de hidrogen - 4 atomide hidrogen in timpul glicolizei, 4 in timpul fonnarii acetil-eoA din acid piruvic, ~i 16in cicluI acidului citric; aceas!asemnificii un total de 24 afomi de hidrogen elibera{i pentrufiecare molecula de glucoza. Totu~i, atomii de hidrogen nusunt lilsati sa cireulc ca atare in lichidul intracelular. Inschimb, ei sunt eliberali in grupuri de dire doi ~i, in fiecarecaz, degajarea lor este cataliz3ta de 0 enzima specificanumita dehidrogenaza. Douazeci din cei 24 atomi dehidrogen se combina imediat cu nicotin-amid-dinucleotidul (NAD+), un derivat al niacinei, eonfonnreaqiei unnatoare:

Figura 67-6

Reactii1e chimice ale ciclului acidului citric, indicand degajareadioxidului de carbon ~i a unui numar de atami de hidrogen peparcursul ciclului.

HSUbstrat( + NAD+ dehidrogenaza

H

NADH + H+ + Substrat

Capitolu) 67 Metabolislllul carbohidra(ilor $i Iormarea de adeno:::in {,.iI()~fat 835

ATPaza

Subslrat alimentar

Formarea unor cantita~i mari de ATP prinoxidarca hidrogenului (procesul de fosforilareoxidativii)

Pomparea ionilor de hidrogen in compartimentulextern al mitocondriei, produsii de lantul trans-

Mecanismul chemiosmotic al mitocondriilor deproducere a ATP-ului

Ionizarca hidrogcnului, lantul transportor deelectroni ~i forma rca apei. Prima etapa a fosforiJariioxidative din mitocondrii consta in ionizarea atomilor dehidrogen separati de pe substraturile nutritive. A~a cum s-a descris anterior, atomii de hidrogcn sunt separari subforma de perechi: unul devine imediat ion de hidrogen, H+;celalalt se combina cu NAD" fonnand NADH. Paneasuperioara a Figurii 67-7 prezinta calea unnata ulterior deI ADH $i H~. Efectul initial presupune separarea celuilaltatom de hidrogen de pc NADH pentnJ a forma air ion dehidrogen, H+; acest praces reconstituie de asemenea $i

AD-, care va fi reutilizat de nenumarate ori.Electronii separari din atomii de hidrogen pentro

a produce ionizarea hidrogenului intra imediat imr-un Ian!transportor de eleclroniformat din acceptori de electroni,care este parte integranta a mcmbranei inteme a mitocon-driei (membrana septata). Acceptorii de clectroni pot fi

redu~i sau oxidati 111 mod reversibil prin acceptare saucedare de electroni. Cei mai importanti constituenti ailanrului transportor de electroni suntjlavoproteina, ditevaproleine Cll fie,. ~'i sulj; ubiquinona $i cilocromii S, el, C,A ~i A3. Fiecare electron este transportal de pe un accep-tor pc unnatoml pana ajunge pe eitocromul A3. numitcilocrom oxidazii deoarece poate ceda doi electroni,redueand astfel oxigenul elementar pentru a forma oxigenionic, care se comb ina ulterior eu ionii de hidrogen. eu for-marea moleculei de apa.

Astfel, Figura 67-7 teda transponul clectronilorprin lan!ul transportor de electroni $i, in cele din urnla,folosirea lor de catre citocrom oxidaza pentru a formamolecule de apa. in timpul transportului electronilor prinlan\ul transportor de electroni, se elibcreaza energie careva fi folosita pentru sinteza de ATP, dupa cum unneaza.

$i inca doua in cielul acidului citric pentm fiecare moleculade glucoza metabolizata. in schimb, aproape 90% din can-titatea totala de ATP sintctizaUi in cadml metabolismuluiglucozei se fonneaza ulterior in unna oxidarii atomilor dehidrogen d~gajati in cadrul etapelor inirialc de degradare aglucozei. Intr-adevar, rolul principal al acestor etapeinitiale cste de a extrage hidrogenul din molecula deglucoza in fomle care pot fi oxidate.

Oxidarea hidrogenului se realizeaza, dupa cumreiese din Figura 67-7, printr-o serie de reaqii catalizateenzimatic care au lac in milocondrii. Aeeste reaetii (I)scindeaza fiecare atom de hidrogen intr-un ion de hidro-gen ~i un electron, ~i (2) folosesc electronii pentru acombina oxigenul dizolvat in lichidele organismului cumoleculele de apa, rezultand ioni hidroxil. Ulterior, ioniihidroxil ~i ionii de hidrogen se combina intre ei pentm afonna apa. in cadrul acestei secven!c de reacrii oxidativese produc cantiUiti mari de energie depozitate sub formade ATP. Fonnarea ATP-ului pe aceasta cale poanil numelede Josforilare oxidatiwi. Aeeasta are loe in intregime lanivel mitocondrial, printr-un praees inalt speeializat numitmecanism chemiosmotic.

Membranainterna.~ Membrana

externa

Figura 67-7

AceasHi reaqie nu poate avea loc rnra intervcnfiadehidrogenazei specifice sau rnra ca NAD t sa fie disponi-bil pentru transportul hidrogenului. Atat iOllUI de hidrogenliber d.t ~i eel legat de NAD- intra ulterior in rcacriiehimice oxidative din care rezulta cantitati [oarte mari deATP, dupa cum sc va vedea ulterior.

Restul de patru atomi de hidrogen degajari incursul degradarii glucozei - cei patru eliberati in ciclulacidului citric intre etapele de fonnare a acidului succinic

~i a acidului fumaric - se combina cu 0 dehidrogenazaspecifica dar nu sunt eliberati sub forma de NAD+, ci ajung

qi~ect in procesul de oxidare.

Rolul decarboxilazelor in stimularea produceriidioxidului de carbon. Revenind la reaqiile chimice aleciclului acidului citric, precum ~i la reaqiile de fonnare aacetil-CoA din acid piruvic, se observa ca exista trei etapein care se degajeaza dioxid de carbon. Pentru a producedegajarea dioxidului de carbon, aile enzime specifice,numite decarboxila=e. scindeaza dioxidul de carbon dinsubstrat. Dioxidul de carbon este dizolvat ulterior inlichidele organismului $i transportat la nivelul plamanilor,unde cste eliminat din corp prin expiratie. (vezi Capitolul40).

in ciuda complexitalii (I) glicolizei, (1) ciclului aciduluicittic, (3) dehidrogenarii ~i (4) decarboxilarii, din pacate,in timpul proceselor mentionate se formeaza cantitari micide ATP - doar doua molecule de ATP pe parcursul glicolizei

3 ADP- --------l.~Difuziune~ Difuziune facilitata

3ATP ....----------

Mecanismul chemiosmotic mitocondrial de fosforilare oxidativapentru producerea unor cantita\i mari de ATP. Figura prezintarelatia dintre etapele de Qxidare i de fosforilare de la nivelulmembranelor externa ~i interna ale mitocondriei.

in acest moment, poate fi stabilit" numarul total al mole-eulelor de ATP care, in condit-ii optime, POI fi produse dinencrgia degajata dintr-o 1110leCllla de glucoza:I. in timpuJ glieolizei se fOrnleaZa palru mOleculede ATP, doua dimre ele fiind utilizale in fosforilarea inirialaa glucozei necesara penlru desta-';iurarca proeesului. Astfel,ca~ligul net este de douc'i llIolecule de ATP.2. Pe parcursul ciclului aciduJui citric se fonneaza 0molceu/a de AJP. Totu~i, deoarece din degradarea fiedireimolecule de gJucoza rczuJta doua molecule de acid piruvic,ciclul acidului cilric va ti parcurs de doua ori, 0 data pemrufiecare molecur~ de glucoza metabolizata, rezultiind 0 pro-ductie neta de illcc'i doucllllolecllle de ATP.3. Considerand in intregime procesul de degradare aglucozei, 24 de atomi de hidrogen sum dcgajati in timpulglieolizei ~i in timpul ciclului acidului citric. Douazecidintre atomi sunt oxicla~i printr-ul1 mecanism chemios-

de electroni. Pe masura 3van.sarii el~ctron.i~,?~portor d electroni se chbereaza cantltapprin Janrul transportor e_ . ' ste folosita pentru a

o d g'e Aceasta enen?Je eman ~ e~~r ) .. oen din m~tricea intema a mitocon-pompa JOnll de hldro:=>_ F' .. 67-7) in compartimentuldriei (din partea dreapt~a )7~~~terna ~i cxtemi! ale mito-extern situat intre mem rane "J Aceasta crceaza in inte-

o 0 ( tanna a figurll ., . .~~~dll'I:~e~;)~t~~I~;at~illlent 0 concentratie crescllta de 10111llOlU .. _ OZIOtl'V1' de asemenea,

'd care au salcma p ~ "~~o~~:c;ol~~n~ote~tial'electric negativ puternic in matriceainterna.

'atea ATP-ului. Urmatoarea etapa a fosforilariiForm . , ADP-lIlui in ATP. Acestoxidative prcsupune con~ers!a _ _ molecula pro-

i:i~~e~n~~:~~~~~::b~::ti';~t~~~~~;~~~~~:~~am~~oc,~I~~:~~::. -' a dire) extremltate su _lI1tem~ ~I A rna a mitocondriei. AceastaproJe1ll1111~ 1111 mo aAt~~:~a l~~eprezenta(a schematic in Figuramoecllacse '_67-7 ~i denumita ATP s;l1teta=a.. .

Concclllratia creScufa a iom lor de 11Idr?gen, car~o - tIOva . la nivelu! companimentullll extern ~)au sarcma pOZI 0'.. "

g.oadientul marc de potcnpal electnc de partea opusa amembranei interne detemlina patrunderea ioni/or de hidro-gen in interiorlll matricei interne a milocondriei prin imer-mediul moleculei de ATPazcl. in aeeSI mod, energia

"'"'degajat[1 de tluxul ionilor de hidrogen este folosita deATPaz,l penlru a cOllverti ADP-lll in ATP prin combinareaADP-llllli CLi un radical fosfat ionic liber (Pi), adaligandmoleclliei lui 0 nOlla Jegatura fosfat maeroergiea.

Etapa finala a procesLilui consUi din transferulATP-uilli din intcriorul mitocondriei inapoi in eitoplasmacellllara. Acest transfer se face prin difllziune fc1eilitata prillmembrana intema spre exterior ~i apoi prin difuziunesimpla prin membrana extema penneabila a mirocondriei.In schimb. ADP-uJ este transferal cominuu in sens opuspentru a fi rransfonnat in ATP. Pentm fiecare pereche deeleefroni care strabate lanrul transponar de elecrroni(reprezentand ionizarea a doi atomi de hidrogen), sum sin-tetizate palla la 3 molecule de ATP.

Con/rolul eHberarii de energie din depozi!ele deglicogen rand organismul neeesita energie supli-menta,.a: efeetul concentratiiJor celulare de ATP~i ADP in controlul ratei glicolizeiDegajarea continu[1 de energie din glucoza chiar ~i at"ul1cicand celul~le Illl au nevoic de energie ar reprezenta 0 risipaeXlrema. In schimb. glicoliza ~i oxidarea ulterioara aatoll1ilar de hidrogcn sc atla sub comrolul constant al nece-sarului de ATP al celulelor. Acest control se realizeaza prinnumeroase mecanisme de feedback diD cadrlll proceselorchimice. Dintre acesfea. cele mai impol1ante sum efccleleconccmratiilor celulare de ADP ~i ATP in controlul ratelorreaqiilor chimice din cadrul metabolismului energetic.

a calc importanta prin care ATP-ul intervine incontrolul metabolismului energetic este inhibarea

jo.\!ojrllctokino::ei. Deoarece aeeasta enzima dctCl111in3fonnarea frucrozo-I,6-difosfat"1IIui, una dintre etapeleiniliale ale serici de reactii Care compun glicoliza, erectulnet al excesului celular de ATP este incetinirea Sall c!liarintreruperea glicolizei, ceea cc duce la blocarea mctabo-lisl11ului earbohidratilor aproape in imrcgimc, In modcontral', ADP-ul (ca ~i AMP-u/) produce un efect opusasupra enzimei, sporindu-i sel11nificativ activitatea. Ori decate ori ATP-ul este folosit in canlitari mari de CaIre resu-tllri in desta~lIrarea majorila!ii reac~iilor chimice intracelu-lare, inhibi!ia exercitata de ATP asupra fosfofmctokinazeisc reduce, activitatea ci cresdind ea rezultal a1 excesuluide ADP format. Astfel, procesul gJicolilic este pus inmi$care, iar cantilatea totala de ATP depozitat in ce/ule esterefiieuta.

a alta veriga de control eSle i011UI citra! format incielul acidului citric. Un exces al aeestui ion illhibclpUlernic jOSjOjhlctokillo::o, impiedicand continuarca pro-cesului glicolitic daca ciclul acidului citric nu poate lItilizaacidul piruvic format in cursul glicolizei.

a a treia lllodalitate prin Care sistemul ATP-ADP_AMP COl1tl'oleaza metabolisl11uJ carbohidrarilor, prCCllll1 ~idegajarea de energic din lipide ~i proteinc, este unnatoarea:

Metabolisl11ul ~i fermoreglarea corpului

~ '(J' 67-7 ell eliberarea a treimatic prezentat In FI.':>U13 'eche de 3tomi de hidro-moJecule de ATP pentru ficcare per ~ 1 _ 30 deoen metabolizata. Sunt smtetlzate ast e lI1ea~lOlecl/le de. AT? . d hOd ouell rama~i sunt cedari deC palru atoml e 1 r _ '( .4. . Cl . rie i intra in proccsul chcl11lOs-catre del~ldr~ge~aza .plOp .~ fenomen indicat sub primamotive oXldativ ~1I~ 111~?C~~:d~;: 7. De regula rezulUi dou~1ctapa prezentma Ill. 19l. dOt Ini de hidrooen oxidatl,1 1 dc ATP dll1 cel 01 a 0 '" 01110 eeu c . _ . W alnt molecule de AT?ajul1 n andu-se la un total de mea P I I lor de ATP

l:> Prin InSlll11area tuturor Ina eell C . / de ATPbtine un maxim de 38 de l1lo/eclf e

formate, se 0 . I r de olucoza care esteproduse pentru fiecarc 1110 eeu a .=>. in acest fe]degradata pana la dioxi,d de earbOl~l~ s~~rorm~ de ATP:456.000 calorii de energ.l~ pOl fidS;~~jate in urma oxidariicat limp 686.000 ~alom StintI "'Iar de olucoza. AceastaI t fiecanll 0r3m mo ecu :=> ,camp e e a I . .:=> ,':- olobala a transfcrulUl ener-ins~amna 00 efiClel1!C; ~~a~~~: din energie estc transformargetlc de 66~. ~estu te fi folosit de catre celulein caldura ~l, pnn urmare, nu poa .pel1lm desla~urarea funqiiJor Jor speclficeo

Parlea XIII

de ATP in cursul me!abo-

836

Rczumatul sintezeilizarii glucozei

Ca p it olul 67 Me/abo/islIIlI/ carbohidra(i/or ~'i lormarea de adel1o:::ill t}'~lmla/ 837

'.

lacticdehidrogenaza

H+ I

revenind la diferitele reactii chimice de produccre aenergici, se observa ca, dadi tot AOP-ul intracelular a fosttransfonnat in ATP, cantita!i adi!ionale de ATP nu mai potfi prodllsc. in consecinta, intreaga secvcnta de reactii careutilizeaza substanlele nutritive din alimentalie - glucoza,lipide ~i proteine - pentru a forma ATP este blocala. Apoi,cand ATP-ul estc utilizat de catre celula pcntru

dcsfii~lIrarea diverse tor fune!ii celulare fiziologiee, AOP-ul ~i AMP-ul nou formati stimuleaza din nou proeesele

.~ . . .generaloare de energlc. Jar ADP-lIl ~1 AMP-ul sunt trans-fonnati in AT? aproape instantaneu. in acest fel estementinut un depozit complet de ATP, eu execpliaperioadelor de activitate celulara intensa. precum efortulfizic suslinut.

Produce rea de cnergie pc calc anaerobii"glicoliza anaeroba"

Ocazional, oxigenul devinc fie indisponibil fie insuficient,3stfcl indit fosforilarca oxidativa nu poate avea loc. Chiar

~i in acestc conditii, 0 cantitate mica de energie poate fifumizaHi celulclor pe calea glicolitica a degradarii carbo-hidratilor, deoarece rcaetiile chimice de descomplInerc aglueozci in acid piruvic nu necesita prezenta oxigenlilui.

Acest proces conslima 0 cantitate foarte mare degillcozfl, deoarece doar 24.000 calorii de energie suntrolositc in fonnarea de ATP pentm fieeare molecula degilleoza mctabolizata. eeea ce reprczinta aproximativ 3%din eantitatea tatala de energie din molecula de glucoza.insa, aeest aport eellilar d~ energie glieolitidi,~nllmitael1ergie al1aerobii, poate avea rol vital timp de catevaminute in conditiile indisponibilitfirii oxigenuilli.

Formarca acidului lactic in cursul glicolizeianaerobe permite elibcrarea suplimentara deencrgie anacrobii. Legeo oC{iunij maselor sllstine ca, pcmasura aellmularii produ.!;iilor finali ai unci rcactii chimieeintr-ull medill de reaqie, rata reactici seade, apropiindu-sede zero. Cei doi prodll~i finali ai reactiilor glicolitice (a sevedca Figura 67-5) sunt (1) acidul piruvie ~i (2) atomii dehidrogell care se eombina eu NAO'" pentru a forma NADJ-I

~i J-I+. AClImularea oricaruia dintre cei doi produ~i fillali arbloca procesul glicolitic ~i ar impiedica fonnarca de ATP.Cand eantitatile lor devin excesive, cei doi produ~i finaliinterae!ioncaza unul cu eelalalt ~i fonneaza acid lactic. inconformitate eu eeuatia de mai jos:

OHII

G/il3-G-GOOH + NADH +(Acid piruvic)

OHI

GH3-G-GOOH + NAD+

IH

(Acid lactic)

A~adar, in eonditii anaerobe, cea mai mare pal1ea acidului piruvic este transfonnata in acid lactic, care

difllzeaza rapid din celula in lichidele extracelulare, ~ichiar in lichidele intracelulare ale ahor celulc mai pUlinaClive. Prin urmare, acidul lactic reprezilJta 0 cale deeliminare a produ~ilor finali ai glieolizei, prcmitand con-tinuarea glicolizei un ~timp mai indclungat decat ar fiposibiJ in alte condi!ii. Intr-adevar, glieoliza ar putca eO~1tinua numai cateva secunde in Jipsa acestei conversii. Inschimb, ea poate continua diteva minute, rurnizandorganismlllui cantitati de ATP suplimentare, chiar inabsen!a aportului de oxigen pe cale respiratorie.

Reconversia acidului lactic in acid piruvic inmomentul in care oxigenul redevine disponibil.Cand aporlul respirator de oxigen este reluat dupa 0perioada de metabolism anaerob, aeidul lactic estc reeon-venit rapid in acid piruvic, NAOJ-l ~i H+. a parte insem-nata din aeidlll pirllvie estc oxidata, gcnerand eantitati maride ATP. Acest execs de ATP poate sa induca transfonnareain glucoza a pana la trei sferturi din restul de acid pimvicin exees.

Astfel, cantitalile mari de acid lactic fonnate incursul glicolizei anaerobe IllI sunt eliminate din organismdeoarece, atunei cand oxigenul redevine disponibil, acidullactic poate fi reconvertit in glucQza sau poate fi folositdirect pentru producerea dc energie. in mod indiseutabilcca mai mare parte a acestei reconversii are loc in ficat,insa se poate desta~ura ~i in alte tcsuturi dar in masura. maimica.

Utilizarea acidu/ui lactic de clitfe cortI pentrtlprodllcerea de energie. Mu~chiul cardiac CSle capabilsa transforme acidul lactic in aciel piruvic, ~i apoi sa Llti-lizeze aeidul piruvic in vederea producerii de energie.Acest lucrll se petrece mai ales in cadrlll efortului sus~inut,cand cantitari mari de acid lactic sunt eliberate in sange dcla nivelul mu~chilor scheletici, fiind consumate la nivelulcordului ca sursa aditionala de energie.

Degajarea de energie din glucoza pe caleapen tozo-fos fa ti10r

Aproape in toti mu~chii corpului, carbohidratii sunt folositiin principal pentm producerea dc energie, fiind

descompu~i in acid piruvic prin glicoliza. ~i apoi oxida!i.Toru~i, acest proces glicolitic nu este singura modalitateprin care glucoza poale fi degradati'i ~i utilizata in scopenergctic. Un al doilea mecanism important de degradare

~i oxidare a glucozei se nume~te co/eo pe17/0zo-fo.~rati/or(sau ca/ea.lo.~jog/lIcof7ati/or), fiind rcspollsabil pentru eelmult 30% din glucoza mctabolizata in fical dar ~j inadipocile, unde procenlu/ esle mai mare.

Aceasta cale este in mod particular importantadeoarece poate fumiza energie independent de toatcenzimele ciclului aeidului citric ~i, prin unnare, reprezintao cale altemativa a metabolismullii energetic in situatia incare 13 nivcl cellilar apar disfunqii enzimatice. Aceastacalc are capacitatea speciala de a fllrniza energie maimultor procese de sinteza cclulara.

Producerea de dioxid de carbon ~i de hidrogen pecalea pentolo-fosfatilor. Figura 67-8 prezinti'i majori-

838 Pa rtea X III Metabo/ismu/ $i termoreglarea corpului

}

GluGQza-6-fosfatH----.- 2H6-Fosfoglucono-o-lactona

H6-Acid fosfogluGonic

H------ 2H3-Acid ceto-6-fosfogluconicH------'-~ co,D-Ribuloza-5-fosfat

H{

D-XilU)~Za-5-fOsfat }

D-Riboza-5-fosfat

H{

D-Sedoheptuloza-7-fosfat

D-GliC:raldehida-3-fOsfat

H{

FructO:a-6-fOsfat }

Eritroza-4-fosfat

Reactie neta:Glucoza + 12NADP+ + 6H20 -+-6C02 + 12H + 12NADPH

Figura 67-8

Calea pentozQ-fosfatilor din metabolismul glucozei.

tatea reactiilor chimice din calea pentozo-fosfatilor. Seobserva cii glucoza, 10 cursul catorva etape de conversie,poate elibera 0 molecula de dioxid de carbon ~i patru atomide hidrogen, compusul rezultat fiind un carbohidratcontinand cinci atomi de carbon, D-ribuloza. Accst compusse poate transforma progresiv in alti ditiva carbohidraticontinand cinci, patru, ~apte ~i respectiv trei atomi decarbon. In final, diferite combinatii ale aces tor carbohidratipot rcsintetiza glucoza. Totu~i, sImi resinfetizafe doar cincimolecule de glucoza pentru fiecare ase molecule deglucoza care infra initial in cic/u! de reac{ii. Altfel spus,ealea pentozo-fosfatilor reprezinta un proces cielic in carese consuma 0 molecula de glucoza la fiecare parcurgere ~cic1ului. A~adar, prin repetarea cielului de nenumarate on,toata glucoza poate fi eonvertita In dioxid de carbon ~ihidrogen, iar hidrogenul poate urma ealea fosforilariioxidative pentru a fom13 AIP; deseori, insa, hidrogenuleste folosit in~inteza lipidelor sau a a1tor substante, dupacum urmeaza. "

Utilizarea h;~rogenului in sinteza Iipidic3.; rolulnicotinamid-adenin-dinucleotid fosfatului. Hidro-genul eliberat in cadrul ciclului pentozo-fosfatilo.r n~ s.ecombina cu NAD+ aa cum se intampIa In calea ghcohzel,ci se eombina eu nicotinamid-adenin-dinuc1eotid-fosfatul(NADP+), care este aproape identic cu NAD+ cu exceptiafaptului ca poseda un radical fosfat (P) In plus. Aceastadiferenta este foarte semnificativa, deoarece numa] hldro-

gcnul Iegat de NADP+ sub forma NADPH poate Ii utilizatin sinteza lipidelor din carbohidra!i (prezentata in Capltolul68) ~i in sinteza altar catorva substante. . ~ .

Cand calea glicolitica de utilizare a glucozel l~lreduce ritmul din cauza inaetivitatii eelulare, ealeapentozo-fosfatilor ramane functional a (mai ales la nivelhepatic) pentru a degrada surplusul de glucoza care con-tinua sa fie transportat in celule, astfel1'ndit se acumuleazaNADPH care contribuie la convertirea acetil-eoA (deasemenea un derivat obtinut din glucoza) 1'n lanturi lungide acizi gra~i. Acesta este un alt mod prin care energia dinmolecula de glucoza este folosita 1'n alt scop deditproducerea de ATP - in acest caz, pentnl formarea idepozitarea lipide/or in organism.

Conversia glucozei in glicogell sau lipide

Cand nu exista un necesar imediat de glucoza pentruobtinerea de energie, surplusul de glucoza car~ patrundecontinuu in celule este depozitat sub fonna de ghcogen sautransformat in lipide. Glucoza este preferential depozitatasub fonna de glicogen pana cand celulele au atins capaci-tatea maxima de stocare - a cantitate suficienta care saasigure energia necesara organismului timp de numai 12-24 are.

Cand celulele cu depozite de glicogen (in princi-pal celulele hepatice i cele musculare) sunt aproa~esaturate 111 glicogen, surplusul de glucoza este stocat Inadipocite sub forula de lipide. Alte etape ale acestui proceschimic de conversie sunt prezentate 1'n Capitolul 68.

Formarea de carbohidrati din proteinesau lipide - "gluconeogeneza"

Cand depozitele de carbohidrati ale organismului scad subvaloarea normala, cantitati moderate de glucoza pot fiobtinute din aminoacizi ~i din grupareaglicerol a lipidelor.

A~est proces este denumit gluconeogeneza.Gluconeogeneza este deosebit de importanta in

prevenirea reducerii excesive a concentratiilor de glucozadin sano-e in perioadele de repaus alimental'. Glucoza con-stituie s~bstratul de baza al producerii de energie la nivelulunoI' tesuturi cum ar fi creierul ~i hematiile, prin urmare 1ns.no-~ trebuie sa existe cantitati adecvate de glucoza timpde ~ateva ore lntre mese. Ficatul joaca un rol cheie 1nmentinerea nivelurilor plasmatice ale gillcozei pe parcllr-suI perioadelor de repaus alimentar prin convertirea ?lic?-genului din depozite in glueoza (glicogenol.iza). ~l P~l~sintetizarea de o-lucoza In principal din lactat ~1 am1110aClZI(gluconeogene:a). Aproximativ 25% din produc!ia

-hepatica de glucoza provine din gluconeogeneza, can:tribuind la asigurarea unei cantitati constante de glucozapentru creier. In cursul perioadelor de rep~us a.limentar ~l~e~lungit, rinichii pot de as~mene~ sIn.te.t1z~ c~ntltat~considerabile de glucoza dlll amllloaCIZI ~l dlll alt]precurson. . ... .

Aproximativ 60% din amllloaC]Zll protelllelororganismului pot fi u~or transformati 111 carbohidrati; reshll

de~ 40% prezinta contiguratii chimice din cauza camraaceasta conversie este dificila sau imposibila. Fiecareaminoacid este transfonnat In glucoza printr-un proces

Capitolul 67 Metabolismlll carbohidro/ilor ~i !ormarea de adenozin Iri!o.~ra1 839

chimic u~or diferit. De exemplu, alanina poate fi transfor-maUl direct in aeid piruvic printr-o simpla dezaminare;ulterior acidul piruvic este convertit in glucoza sau stocatsub fonna de glicogen. Cariva dintre aminoacizii eu struc-turn complexa pot fi convertiti In diferiri earbohidraticontinand trei, patru, cinci sau respectiv ~apte atomi decarbon; ace~tia pot patrunde in calea fosfogluconalilor, cufonnarea 'in final a glucozei. Astfel, prin dezaminare ~i altecateva interconversii simple, cei mai multi aminoacizi potfi transfonnati 'in glucoza. Conversii reciproce similare pottransfonna glicerolul in glucQza sau in glicogen.

Reglarea gluconeogenezei. Reducerea eoncentratieiintracelulare de carbohidrati ~i sdiderea nivelurilorsangvine de glucoza reprezinta stimulii principali carecresc rata gluconeogenezei. Reducerea concentratiei car-bohidratilor poate inversa 'in mod direct multe reactii aleglicolizei ~i ale caii fosfogluconatilor, pennitand astfelconversia aminoacizilor dezaminati ~i a gliceralului in car-bohidrali. in plus, corlizolul este un hormon deosebit deimportant in reglarea acestui praces, dupa cum unneaza.

EfecIlIl corlicolrapinei i til gillcocorlicoizilorasupra gluconeogellezei. Cand la nivel celular nu existacantitati adecvate de carbohidrati, adenohipoftza, dinmotive incomplet elucidate, incepe sa secretecorlicolropinii. Acest honnon stimuleazft corticala glande-lor suprarenale sa produca hormoni glucocorlicoizi in can-titati mari, in special corlizo/. La randul sau, cortizolulmobilizeaza proteinele din aproape toate celulele corpului,care devin astfcl disponibile sub fonna de aminoacizi inlichidele organismului. Multi dintre ei sunt dezaminatiimediat 1a nivel hepatic ~i devin substraturi ideale pentrueonversie 'in glucoza. A~adar, una dintre modalita!ileimportante de stimulare a gluconcogenezei estc asiguratade cliberarea glucocorticoizilor din corticala glandelorsuprarcnale.

Glucoza s3ngvina

Conccntratia normala a glucozei in sange dupa 0 perioadade repaus alimentar de 3-4 are este de aproximativ 90mgldl. Dupa 0 masa bogata in carbohidra!i, aceasta con-centralie depa~e~te tareori valoarea de 140 mgldl, cuexceNia cazului in care persoana respectiva are diabetzaharat, situatie detaliata in Capitolul 78.

Reglarea concentratiei s3ngvine a glucozei estestrans lcgata de hormonii pancresului, insulina ~iglucagonul; acest subiect este prezentat in detaliu inCapit04ul 78 in legatura cu rolurile accstor honnoni.

Referin!e

Barrett EJ; Insulin's effect on glucose production: direct or indi-rect? J Clin Invest I11:434, 2003.Barthel A, Schmoll D: Novel concepts in insulin regulation ofhepatic gluconeogenesis. Am J Physiol Endocrinol Metab285:E685, 2003.Ceulemans H, Bollen M: Functional diversity of protein phos-phatase-I, a cellular economizer and reset button. Physiol Rev84: 1,2004.Duchen MR: Roles of mitochondria in health and disease. Dia-betes 53(Suppl 1):S96, 2004.Ferrer JC, Favre C, Gomis RR, et al: Control of glycogen depo-sition. fEBS Lett 546: 127,2003.Gleeson TT: Post-exercise lactate metabolism: a comparativereview of sites, pathways, and regulation. Annu Rev Physiol58:565, 1996.Gunter TE, Yule OJ, Gunter KK, et al: Calcium and mitochon-dria. fEBS Lett 567:96, 2004.Jackson 1B: Proton translocation by transhydrogenase. FEBS Lett545: 18, 2003.Jiang G, Zhang BS: Glucagon and regulation of glucose metab-olism. Am J Physiol Endocrinol Metab 284:E671, 2003.Jungas RL, Halperin ML, Brosnan JT: Quantitative analysis ofamino acid oxidation and related gluconeogenesis in humans.Physiol Rev 72:419,1992.Krebs HA: The tricarboxylic acid cycle. Hanley Lect 44: 165,1948-1949.Kunji ER: The role and structure of mitochondrial carriers. FEBSLett 564:239, 2004.Lam TK, Carpentier A, Lewis GF, et al: Mechanisms ofthe free fatly acid-induced increase in hepatic glucoseproduction. Am J Physio! Endocrinol Metab 284:863, 2003.Mills DA, Ferguson-Miller S: Understanding the mechanism ofproton movement linked to oxygen reduction in cytochrome coxidase: lessons from other proteins. FEBS Lett 545:47, 2003.Pilkis 51, Granner OK: Molecular physiology of the regulationof hepatic gluconeogenesis and glycolysis. Annu Rev Physiol54:885, 1992.Roden M, Bernroider E: Hepatic glucose metabolism inhumans-its role in health and disease. Best Pract Res ClinEndocrinol Metab 17:365,2003.Ronquist G, Waldenstrom A: Imbalance of plasma membrane ionleak and pump relationship as a new aetiological basis of certaindisease states. J Intern Med 254:517, 2003.Spriet LL, Watt MJ: Regulatory mechanisms in the interactionbetween carbohydrate and lipid oxidation during exercise. ActaPhysiol Seand 178:443, 2003.Wolfsdorf JI, Weinstein DA: Glycogen storage diseases. RevEndocr Metab Oisord 4:95, 2003.

c A P I T 0 L u L 68

Metabolismul lipidelor

Anumiti compu~i chimici din alimentatie $i dinorganism sunt clasificati ea lipide. Acestea indud (1)lipidele l1elllre, numile ~i triglieeride; (2) fosfolipidele;(3) coiesterollll; ~i (4) alte ealeva lipide mai putinimportanle. Din punet de vedere chimic, gruparealipidica principala a trigliceridelor $i a fosfolipidelorcstc reprezentata de acizi gra~'i, care sunt acizi organiciell laTI! lung. Un acid gras lipie estc acidlll palmitic, a

earui fonnula este: CI-I,(CH,)"COOH.De~i colesterolul nu contine acizi gra~i, nucleul Sal! stcrolic este sintetizat

din pO'1iuni ale moleculelor de aeizi gra.}i, transferandu-i astfel multe dintreproprietatile fizice $i chimice ale altor structuri lipidice.

Trigliceridcle sunt folosite III organism mai ales ea sursa de energie pentrudiferitele procese metabolice, roJ aproape identic cu cel aJ carbohidra\ilor. Totu~i,unclc lipide, in special colesterolul, fosfoJipidele ~i cantitati mid de trigliceride, suntutilizate pentru fOnllarea membranclor tuturor celulelor organismului ~i pentrodesra~urarea altor functii celularc.

Structura chimidi de baza a trigliceridelor (a Iipidelor neutre). DcoareceaceSl capitol este destinat in cea Illai mare parte utilizarii trigliccridelor ca sursa decncrgie, trcbuie inteleasa structura lipica a unci molecule triglieeridice.

CH, - (CH')16 - COO - CH,I

CH, - (CH')16 - COO - CHI

CH, - (CH')'6 - COO - CH,(Tristearina)

Se remarca faptul ca trei molecule de acizi gra~i eu lant lung sunt legate deo molecula de gliccrol. Cei trei acizi gra~i intalniti freevent in eomponenta trigliceride-lor organismului sunt (I) addu! stearic (se observa in exemplul tristearinei de maisus), care are un lanr eu 18 atomi de carbon ~i este complet satmat eu atomi de hidro-gen; (2) acidul oleic, care are de asemenea un lan1 eu 18 atomi de carbon, dar careprezinta a legiitura dubla la mijlocullantului: ~i (3) acidul palmitic, care are 16 atomide carbon ~i este complet saturat.

Transportul Iipidelor prin Iichidele organismului

Tra"sportu~trigliceridelor~i al ~lltor lipide din traetul gastrointestinalpc cale limfatica - chilomicronii

.,

ConfOtTIl explicat"iilor oferite in Capitolul 65, aproape toate lipidele alimentare, cuexcep!ia ditorva aeizi gra~i eu Ian! seuI1. sunt absorbite de la nivel intestinal in eir-eulalia limfatica. in cursul digcstiei, eele mai Illultc triglieeride sunt scindate inIllonogliceride $i acizi gra$i. Ulterior, in timpul pasajului prin eelulele epiteJialeintestinale, din Illonogliceride $i acizi gra$i sunt resintetizate molecule noi detrigJiceride care patrund in cireularia lilllfatica sub f01111a de picaturi mici, dispersate,numite chilomicrol1i, ale diror diametre variaza intre 0,08 ~i 0,6 Illieroni. a cantitateredusa de apoproteina Beste absorbita pe suprafara extema a chilomicronilor. Acestfapt permite restlllui lTIoleculelor proteiee sa proemine in apa inconjuratoare, creseandprin lIrmare stabilitatca suspensiei de chilomicroni in Iichidul limfatic ~i prevcnind

840

-----~_._- -~~.-.~~~ --------

Capitolul 68 MefabolislI1l1llipidelor 841

Lipoproteinele - rolul special al acestora intransportul colesterolului ~i al fosfolipidelor

Tipuri de lipoprotcine. Pe langa chilomicroni, caresunl lipoproteinc cu molecuHi foarte mare, exista patru(ipuri principalc de lipoproleinc, c1asificate in functie devaloarea dcnsitatii masurata prin ultracentrifugare: (1)

in faza care unneaza absorbtiei, dupa climinarea din sangea tuturor chilomicronilor, peste 95% din totalul Iipidelorplasmatice sc gasesc sub fonna de IipopfVleine. Lipopro-teinele sunt pal1icllie mici - mult mai mici decat chilomi-cronii, dar similare din punct de vedere al compozi!ieicalitative - con\inand friglicericle, eo/estero/, josjolipide ~io proleina. Concentratia totala a lipoproteillclor plasmaticeeste in medic de aproximativ 700 mg per 100 !TIl de plasma- altrel spus. 700 mg/dL Aceasta cantitate cuprinde unna-torii constituen\i Iipoproteici:

fenomen este discutat ulterior in acest capitol.Dupa ce pfm1sesc adipocitele, acizii gra~l 1On-

izeaza in tens in plasma, iar gruparile ion ice se cambinaimediat cu moleculele de albumina ale proteinelorplasmatice. Acizii gra~i legali In acest mod sunt denumitiaci~i gra~i liberi sau aei=i gra~i neeslerificati, pentru a-ideosebi de alti acizi gra~i prezen}i in plasma sub fonna de(I) esteri ai glicerolului, (2) colesterol sau (3) alti compu~i.

Concemra\ia plasmatica a acizilor gra~i liberi inconditii de repaus estc de aproximativ 15 mg/dl, ceea ceInseanma 0 cantitate totala de nUlTIai 0,45 grame de acizi

gra~i in Intregul sistem circulator. in mod paradoxal insa,aceasta cantitate atat de mica reprezinta aproape IIIintregimc transpornll de aciZl gra~i dintr-o partc a corpu-lui in alta, din lIfmatoarele considerente:I. in ciuda cantitatii extrem dc mici de acizi gra~iliberi din sange, rata "tumover"-ului este extrem de rapida:jumatate dintre aci=ii gra~i plasmatic; esfe in/oeuito elfaei:i gra~i noi /a jiecare 2-3 minute. Se poate calcula ca,la 0 asemenea rata, aproape tot necesarul energetic normalal organismului poate fi asigurat prin oxidarea acizilor

gra~i Iiberi transportati la celulc, fara a mai folosi carbo-hidrati sau proteine ca sursa de energie.2. Situatiile care cresc rata de utilizarc a lipidelorca sursa de ellergie cresc ~i cOllcentra\ia sangvina a acizilor

gra~i Iiberi; de fapt. concentratia lor cre$te uneori de cincipana la opt ori. 0 astfel de cre~tere semnificativa seproduce mai ales In caz de inanitie sau in diabet; in ambelesituatii. carbohidratii nu reprezinta aproape deloc sursa deenergJe.

in condilii nonnale, doar 3 molecule de acizi gra~isc leaga de fiecare moleculii de albllmina, dar cand nece-sarul dc transport al acizilor gra~i cre~te marcal, pana la 30de molecule de acizi gra$i se pot combina eu 0 singuramoleCll1a de albumina. Accst llicru demonstreaza gradulmare al variabilitatii ratei transportului de lipide in functiede diferitele sin13~ii fiziologice.

mg/dl de plasmiit80160160200

ColcSlcrolFosfolipidcTrigliccridcProtcinii

Atunci cand este neccsar ca lipidelc dcpozitate 111 tesutuladipos sa fie folosite in alta parte a corpului pentru pro-ducere de cnergie, ele trebuie transportate initial din tesutu1adipos catre celelaltc tesuturi. Transportul se face in prin-cipal i,ub fonna de aci=i grai liberi. Ace~tia rezulta dinhidrollza trigliceridelor in acizi gra~i ~i glicerol.

~ Exista cel putin doua clase de stimuli care auroluri importante in declan~area hidrolizei. in primul rand,cand cantitatea de glucoza disponibila la niveluladipocitului este nesatisfacatoare, unul din produ~ii dedegradare ai glucozei, a-glicerofo,~falul, este prezent ~,j eltot In cantitati insuficientc. Deoarece aceasta sllbslanta estenecesara pcntru a men!ine fractia glicerolllilli ~ dintrigliceride, rezultatul va fi hidroliza trigliceridelor. In aldoilea rand, 0 lipa:a ce/u/ara hormOn-SeJ15ibi/a poate fiactivata de cativa h0rt110ni ai glandelor endocrine, ceca cedetermina hidrolizarea rapida a trigliceridelor. Acest

adcrcnla lor la pcretii vaselor limfatice.Cea mai mare parle din colesterol $i fosfolipide

este absorbita din tractul gastrointestinal sub fonna dechilomicroni. Astfel, de~i chilomicronii sunt aldituiri IIIprincipal din trigliceride. ei conrin ~i fosfolipide In pro-ponie de aproximativ 9%, colesterol 3% $i apoproteina B1%. Chilomicronii sunt apoi transportati ascendent prinductul toracie $i deversati In circulatia venoasa la niveluljoncliunii dintre venele jllglliara $i subclavie.

~

Indepartarea chilomicronilor din sangeDupa aproximativ 0 ora de la ingestia unei mese bogate inlipide, conccntraria plasmatica de chilomicroni poatccre$(e la 1-2 % din plasma totala, ~i, din cauza dimensill-nii mari a chilomicronilor, plasma capata aspect tulbure,uneori de culoare galbena. eu toate acestea, chilomicroniiau un timp de injumatatire mai mic de 0 ora, as(fel incataspectlll limpede al plasmei es(e restabili( in decurs decateva ore. Con~inutul lipidic al chilomicronilor esteeliminat in felul unnator.

"Acizii gra~i liberi" sunt transportati prin sangelegati de albumin a

Trigliceridele din chilomicroni sunt hidrolizatesub aetiunea lipoprotein Iipazei, iar lipidele suntdepozitatc in tesutul adipos ~i in celulele hepatice.Cei mai multi chilomicroni suntindcpaliati din sangele cir-culator pe masura ce strabat capilarele din tesutul adipossau din fical. Atar tesunl1 adipos cat ~i ficatul contin can-titati mari dintr-o cozima numita lipoprotein Iipa~li.AceasHi enzima estc deosebit de activa la nivelulendoteliului eapilar unde hidrolizeazil triglieeridele dinchilolllicroni pe lTIasura ce acc~tia ajung in contact cuperetelc endotelial. scindandu-Ic In acizi gra$i ~i glicerol.

Acizii gra~i, fiind putcrnic Illiscibili cu Illcm-branele celu1elor, difuzeaza imcdiat in adipocitcle dintesutul adipos ~i in celulcle hepatice. Gelata p5.t"ul1~i incclula, acizii gra$i sunt utilizati pentru rcsintcza detrigliccridc, proceselc metabolice ale cclule10r de depozitfumizand molcculelc noi de glicerol, a$a CUIll se va discutaulterior in accst capitol. Lipaza produce, de asemenea, ~ihidroliza fosfoIipidelor: din acest proces rezulta tot acizigra~i care vor fi depozitati in celule in acela~i reI.

842 Partea XIII Metaholismul $i termoreglarea corpuilli

Iipoproteine ell densitale Jaarte midi, care con~in concen-tralii mari de trigliceride ~i concentratii moderate de coles-terol .i de fosfolipide; (2) lipoproteine ell densitateinfermediarii, care sunt lipoproreine ell densitate foartemica din care S-8 eliminat un procent de trigliceride, avandprin unnare concentrapi mai mari de colesterol $i fos-folipide; (3) /ipoproteine ell densitate mica, derivate dinlipoproteinele ell densitate intcnnediara prin eliminareaaproape completa a {uturor trigliceridelor, ramanand 0 con-centratie'foarte mare de colesterol $i 0 concentratiemoderat crescuta de fosfolipide; (4) lipoproteine CII densi-tare mare, care contin 0 concentratie proteid, ridicata(aproximativ 50%) ~i concentratii mai mici de colesterol ~ifosfolipide.

Sinteza lipoproteinelor ~i rolul acestora. Lipapro-teinele sunt fannate aproape in tatalitate la nivel hepatic,unde sunt sintetizate in cea mai mare parte ~i calesterolul,fosfolipidele ,i trigliceridele plasmatice. in plus, cantitatimici de lipoproteine ell densitate mare sunt sintetizate inepiteliul intestinal tn timpul procesului de absorbtie aacizilor gra~i din intestin.

Rolul principal al lipoproteinelor este de a trans-porta prin sange componentele lipidice din structura lor.Lipaproteinele ell densitate foarte ITIlCa transportatrigliceridele sintclizate la nivel hepatic mai ales catretesurul adipos, pe cand celelalte lipoproteine sunt impor-tante pentru diferite!e etape ale transportului fosfolipidelor

~i colesterolului de la ticat catrc tesuturile periferice saudin periferie mapoi la tical. Ulterior in cadrul acestuicapitol se vor prezenta in detaliu aspectele speciale aletransportului colesterolului in legatura cu ateroscleroza,afectiune caracterizata prin fonnarea de depozite lipidiceIa nivelul peretilor arteria Ii.

Depozitele lipid ice

Tesutul adipos

Lipidele sunt depozitate in cantitati mari in doua tesuturiprincipale ale organismului, !esutul adipos ~i ficatul. Inmod uzual, pentru tesutul adipos se folose~te tennenuldepozite lipidice sau, mai simplu, tesut grasos.

Funqia principala a tesutului adipos este de adepozita trigliceridele pana in momentul in care devinnecesare in alte regiuni ale corpului ca sursa de energie. 0funcrie subsidiara. este de a asigura izolarea tennica a cor-pului, a~a cum se precizeaza in Capitolul 73.

Celulele ailipoase (adipoeitele). Celulele adipoase(adipoeitele) djn lesutul adipos sunt fibrobla.ti modifica!iastfel incat sa.poata depozita trigliceride in stare aproapepura in cantit~ati de pana la 80-95 % din intregul volumcelular. Trighceridele din interiorul adipocitelor se gasescde regula sub fOima lichida. Cand tcsuturile sunt expuse lafrig timp indelungat, in decurs de cateva saptamanilanrurile acizilor gra~i din componen~a trigliceridcloradipoeitare se scurteaza sall se desatureaza progresiv euscopul scaderii temperaturii lor de topire, asigurand intot-deauna mentinerea lipidelor in stare lichida. Acest fapt estedeosebit de important, deoarece numai lipidele in stareliehida pot fi hidrolizate .i transportate de la celule.

Adipocitele pot sintetiza cantita.!i foarte mici deacizi gra~i ~i rrigliceride din carbohidrati; aceaSla func!iesuplimenteaza sinteza hepatica de lipide, dupa cum se vadiscuta ulterior In acest capitol.

Sehimbul de lipide intre lesutul adipos ji sange -Iipazele tisulare. Dupa cum s-a discutat anterior, intesut"u! adipos exista cantiHiti mari de lipaze. Unele dintreaeeste enzime catalizeaza depozitarea de trigliceride celll-lare din chilomicroni ~i lipoproteine. Altele, cand suntactivate hormonal, detennina scindarea triglicerideloradipocitare In vederea producerii de acizi gra~i Iiberi. Dineauza schimbului rapid de acizi gra~i, triglicerideleadipocitare sunt reinnoite aproximativ 0 data la 2-3 sap-tamani, ceca cc inseamna ca Iipidele depozitate astazi lanivel tisular sunt diferite de cele de acum 0 luna, subliniindastfel caracterul dinamic al Iipidelor de depozit.

Lipidele hepatice

Prineipalele roluri ale fieatului in metabolismul lipidicsum: (I) descompunerea acizilor gra.i in compuli cumoleeula mai mica utilizabili ca sursa de energie; (2)sinteza trigliceridelor, in special din carbohidrati, dar ~i dinproteine, insa in masura mai midi; ~i (3) sinteza altor lipidedin acizi gra~i, mai ales sinteza de colesterol ~i fosfolipide.

Cantitati mari de trigliceride apar la nivelllificarului (I) in timpul stadiilor initiale de inanitie, (2) indiaberul zahara!, .i (3) in orice alta sirua!ie in care lipidelesunt preferate carbohidratilor ca sursa de energie. 1n toatcaceste situarii, se produce mobilizarea unor cantitati maride trigliceride din tesutul adipos, care sunt transportatc prinsange sub fonna de acizi gra~i tiberi, ~i redepozitate subfonna de trigliceride in ficat, acolo unde au loc stadiileini!iale ale degradarii lipidelor. Astfel, in condi!iifiziologice nonnale, cantitatea tatala de trigliceride dinficat este detenninata in mare masura de rata globala a uti-lizarii lipidelor in scop energetic.

Celulele hepatiee, pe langa faptul ca depoziteazatrigliceride, contin cantitati mari de fosfolipide ~i coles-terol, care sunt sintetizate in mod continuu de catre fieal.De asemenea, comparativ cu alte tesuturi, hepatocitele auo capacitate mai mare de a desatura aeizii gra~i, astfel eatrigliceridele hepatice au in mod Bonnal un grad mai marede desaturare decat triglieeridele din (esutul adipos.Aeeasta capacitate hepatica erescuta de desaturare aacizilor gra~i este importanta din punct de vederefuncfional pentru toate lesuturile organismuiui, deoarecemulte elemente structurale ale celulelor conlin cantitalirezonabile de lipide nesaturate, iar sursa principala a aces-tara este ficatul. Desaturarea este efectuata de 0 dehidro-genaza din celulele hepatice.

Utilizarea trigliceridelor pentru produce-rea de energie: formarea adenozintrifosfatului

Aproximativ 40% din ealoriile unei diete americane tipiceau origine lipidica, valoare aproape egala cu nivelulcaloriilor de origine glucididi. Astfel, utilizarea lipidelorin producerea de energie este la fel de importanta ca ~ifolosirea carbohidratilor. In plus, multi dintre carbohidratii

Capitolul 68 Jyfetabolismullipidelor 843

(1) RCH,CH,CH,COOH + CoA + ATP(Acid gras)

Acil dehidrogenaza(2) RCH,CH,CH,COCoA + FAD RCH,CH=CHCOCoA + FADH,(acil-CoA)

Enoil hidraza(3) RCH,CH=CHCOCoA + H,O :.;::=====~.: RCH,CHOHCH,COCoA

bHidroxiacii(4) RCH,CHOHCH,COCoA + NAD' dehidrogenaza

Tio/aza(5) RCH,COCH,COCoA + CoA ::.f====~.: RCH,COCoA + CH3COCoA

(acil-CoA) (Acetil-CoA)

."f:

Figura 68-1

Beta-oxidarea acizilor gra!;>i in scopul producerii acetil coenzimei A.

ingera~i in cadrul fiecarei mese sunt transforrnati intrigliceride, care sunt ulterior depozitate ~i folosite maitarziu ln scop energetic sub fonna acizilor gra~i eliberaridin trigliceride.

Hidroliza trigliceridelor. Prima etapa a utilizariitrigliceridelor pentru producerea de energie consta inhidroliza lor in acizi gra~i ~i glicerol. Apoi, atat acizii gra~icat ~i glicerolul sunt transportari prin sange spre tesuturilecu activitate, unde vor fi oxidati pentru a elibera energie.Aproape toate celulele - eu unele exceptii, cum ar fi tesutulcerebral ~i hematiile - pot folosi acizii grai in scop ener-getic.

Glicerolul, odatii patmns in lesutul aflat Inactivitate, este transfonnat imediat sub aqiunea enzimelorintracelulare in glicero!-3Josfal, compus care patmnde incalea glicolitidi de degradare a glucozei fiind folosit inscop energetic. fnainte de a fi utilizati in producerea deenergie, acizii gra~i trebuie preJucrati in [eluJ unnator.

Piitrunderea acizilor gra~i in mitocondrii.Degradarea }i oxidarea acizilor gra~i se produce numai Inmitocondrii. Prin unnare, primul pas In utilizarea acizilorgra~i este transportul acestora in intcriorul mitocondriilor.Acesta cste un proces de transport facilitat al carui trans-portor estc carnitina. Odata palTun~i in mitocondrie, aciziigra~i se deta~eaza de carnitina ~i sunt degradati ~i oxidati.

Degradarea acizilor gra~i in aeetH eoenzima Aprin eta-oxidare. Molecula de acid gras este degradatala nivel mitocondrial prin scindarea progresiva a unor seg-mente "a cate doi atomi de carbon fiecare sub forma deacetil coenzima A (ace/iI-eoA). Acest proces, care estereprezentat schematic in Figura 68-1, se nume$te be/a-oxidare ~i vizeaza degradarea acizilor gra~i.

Pentru a intelege ctapele esenfiale ale procesuluide beta-oxidare, trebuie remarcat in ecuatia I ca primul pasconsta In combinarea moleculei de acid gras cu 0 molecuHide coenzima A (CoA) pentru a fonna acil-CoA. in ecualiile2, 3 ~i 4, carbon1/! belo (al doilea carboll din dreapta) alacil-CoA se leaga de 0 molecula de oxigen - altfcl spus,

carbonul beta estc oxidat.Ulterior, in ecuatia 5, portiunea cuprinzand primii

doi atomi de carbon din dreapta rnoleculei estc scindata ~ieliberala sub fOlma de acetil-CoA in lichidul intracelular.in acela~i timp, alta molecuHi de CoA se leaga de capiitulpOI1iunii restante a moleculei de acid gras formand 0molecula noua de acil-CoA; de data aceasta iosa, moleculade acid gras este cu doi atomi de carbon mai scuTta dincauza separarii primei molecule de acetil-CoA de lacapatul tenninal al moleculei de acid gras.

Apoi, molecula mai scurta de acil-eoA intra inecuafia 2 $i parcurge ecuatiile 3, 4 ~i 5 producand altamoleculii de acetil-CoA, scurtand astfel molecula de acidgras initiaUi cu inca doi atomi de carbon. Pe langaproducerea moleculelor de acetil-CoA, din molecula deacid gras rezulta ~i dite patru atomi de hidrogen de fiecaredata, separati complet de acetil-CoA.

Oxidarea acetil-CoA. Moleculele de acelil-CoAformate prin beta-oxidarea acizilor gra~i la nivel mitocon-drial patrund rapid in cic/lit acidlltlli citric (a se vedeaCapitolul 67), combiniindu-se mai intai cu aciduloxalacetic pentru a forma acid citric care este ulteriordegradat in dioxid de carbon ~i atomi de hidrogen. Hidro-genul urmeaza a fi oxidat de ditre sistemu! oxidativchemios111o/ic aJ mi/ocondriilor, care a fost explicat inCapitolul 67. Reactia neta pentru fiecare molecula deacetil-CoA din ciclul acidului citric este unna-toarea:

CH3COCo-A - Acid oxalacctic - 3H20 + ADP

Ciclu/ addu/IIi ci~l~2C02 + 81-1 + HCo-A + ATP + Acid oxalacetic

Astfel, dupa degradarea initiala a acizilor gra~i in acetil-eoA, degradarea finala este aceea~i cu degradarea acetil-CoA formate din acid piruvic in cadrul metabolismuluiglucozei. Iar surplusul de atomi de hidrogen este de aseme-nea oxidat tot de catre sis/emu! oxidativ chemiosmotic a!mitocondriilor implicat ~i in oxidarea carbohidratilor)eliberand cantitali mari de adenozin trifosfat (ATP).

844 Partea XIII Melabolisl1Iul ~i rermoreglarea corpi/Illi

Din oxidarea aciziIor gra~i rezulta cantitiitiuria~e de ATP. in Figura 68-1 se observa eliberarca subforma de FADH2_ ADH ~i H- a patru atomi de hidrogende fiecare data cand 0 molecula de acetil-CoA este scindatftdin lantul acizilor gra~i. in consecin!a, pentro tiecarcIllo!ecula de acid stearic scindata III 9 molecule de acctil-eoA, rczulta ~i un surplus de 32 atomi de hidrogen. in plus.pentru fiecarc dintre cele 9 molecule de acctil-CoA caresunt ulterior dcgradate in ciclul acidului citric, rezulta. inca8 atol11lde hidrogen, ceca cc inseamna un surplus de 72hidrogeni. Adunand surplusurile rezu!ta un total de 104alomi de hidrogen elibera!i din degradarea fiecareimolecule de acid stearic. Din acesr total, 34 atomi de hidro-gen sunl separa!i din acizii gra~i de catre flavoproteine, iar70 sunt separati de caIre nicotinamid-adcnin-dillucleorid(NAD') sub fonna de NADH ~i W.

Aceste doua grupuri de atomi de hidrogen suntoxidate in mitocondrii, a~a cum s-a precizal in Capirolul67, dar ele patrund in sistemul oxidativ Ia niveluri difcritc,astfel ca se simctizeaza 1 molecula de ATP pcntru fiecaredin cei 34 hidrogeni din flavoproteine, ~i 10:5 molecule deAT? pentru f1eeare din cei 70 hidrogeni din NADH ~i H'.Aceasta inseamna 34 plus 105, adidi un total de 139molecule de ATP formate prin oxidarea hidrogenuluidegajal din fiecare molecllla de acid stearic. Inca 9molecule de ATP se formeaz3 in ciclul acidului citricpropriu-zis (separat de ATP-ul eliberat prin oxidarea hidro-genului), dUe una pentru fiecare din cele 9 molecule deacetil-CoA metabolizate. Prin unnare, In cadrul oxidariicomplete a unci molecule de acid stearic se fonl1eaza untotal de 148 molecule de ATP. ClI taate acestea, COI1-sumandu-se dOlla legaturi inalt energetice pentru COI11-binarea iniliaIa a CoA cu molecula de acid stearic.benejicillinel este de 146 molecule de AT?

Formarea de acid acetoacetic la nivel hepatic ~itransportul acestuia prin sange

a parte insemnat3 a degradarii initiale a acizilor gra~i areloc in ficat, in special atunci cand lipidele sunt folosite incantitali foarte mari pentru producerea de energie. Totu~i,ficarul utilizeaza doar 0 mica parte din acizii gra~i pentruprocesele metabolice intrinseci proprii. in schimb, dupa celanturile de acizi gra~i au fost scindate in acetil-CoA, douamolecule de acetil-CoA condenseaza ~i fonneaza 0molecuHi de acid acetoacetic, care este apoi transportar8prin sange ditre restul celulelor organismului, unde va fifolosita in scop energetic. Reactiile chimice sunt urma-toarele:

cl!llIiell! J/I!pali{'e~ 2CH)COCo-A + H20 ::;...,"===:::::"= ~Aceril-CoA alte cell/Ie

p~ CI [)COClI!COOH + 2HCo-AAcid acetoacetic

o parte din acidul acetoacetic este convcnita inacid j3-hidroxihufiric, iar cantitati foaIte mici sunt trans-formate in acefonci conform reaqiei de Illai jos:

o 0II II

CH3-C-CH;z-C-OHAcid acetoacetic

2H I "",i H ~co;z "CH3-CH-CH;Z-C-OH CH3-C-CH:)

Acid JI hidroxibuti,;c: A

Capitolui 68 Metabolismullipidelor 845

Sinteza trigliceridelor din carbohidrati

Ori de cate ari in organism ajunge 0 cantitate de carbo-hidra~i mai mare dedit poate fi folosiUi imediat pentruproducerea de energie sau depozitata sub fOlma de glico-

Acetona farmata In cursu1cetozei este 0 substan!avolatila, 0 parte din ea fiind eliminata In cantita!i reduseprin aerul expirat din plamani. Acest fapt confera respi-ratiei un miros de acetona folosit dcseori drept criteriu dediagnostic al cetozei.

Adaptarea la dieta eu continut lipidic ridieat. Tre-cerea lenta de la 0 dieHi glucidica la 0 dieta aproapecomplet lipidica asigura adaptarea organismului pentrucormumul unoI' cantita!i de acid acetoacetic mai mari deditcele uzuale, ~i, 1n aceasH'i situarie, cetoza nu se instaleaza.De exemplu, inuitii (grup de eschimo~i), a carol' dieta esteuneori in intregime lipidica, nu dezvolta cetoza. Indis-cutabil, exista diriva factori, de~i nici unul dintre ei nu estesigur, care cresc rata metabolizarii celulare de acid ace-toacetic. Dupa cateva saptamani, chiar ~i celulele cere-brale, care in mod uzual i~i oblin energia aproape inintregimc din glucoza, pot sa-~i produca 50-75% dinenergia necesara din lipide.

Combinarea acizilor gra~i cu a-glicerofosfatulpentru a forma trigliceride. Din momentul in carelanturile acizilor gra~i sintetizati ajung sa contina 14-18atomi de carbon, ele se leaga de glicerol ~i formeazatrigliceride. Enzimele care catalizeaza reactia au specifici-tate marcata pentru acizi gra$i cu lanturi de 14 atomi decarbon sau mai mari, fiind un factor de control al calitariifizice a trigliceridelor depozitate in organism.

Dupa cum se poate observa in Figura 68-3,glicerolul din trigliceride este cedat de a-glicerofosfat,care este un alt produs derivat din procesul glicolitic dedegradare a glucozei. Acest mecanisl11 este prezentat inCapitolul 67.

gen, excesul de carbohidra!i este transfonnat rapid intrigliceride $i depozitat sub aceasta [onna in tesutul adipos.

La 0111, cea mai mare parte a sintezei detrigliccride se desta~oara in fical, dar cantitati mici pot fiproduse chiar 1n !esutul adipos. Trigliceridele [annate infical sunt transportate in principal sub fonna de lipopro-teine cu densitate foarte mica in Jesutul adipos, unde suntdepozitate.

COl1versia acetil-CoA in acizi gra~i. Prima clapa asintczei trigliceridelor consta in conversia carbohidrarilorin acetil-CoA. Dupa cum s-a precizat in Capitolul 67,aceasta conversie se produce in cursul degradarii nonnalea glucozei prill sistemul glicolitic. Avand in vederc caacizii gra$i sunt de fapt polimeri cu molecula mare aiacidului acetic, este u$or de inteles modul in care acetil-eoA poate fi convel1ita in acizi gra~i. Totu~i, sintezaacizilor gra$i din acetil-CoA IlU se produce prill reversiadegradarii oxidative descrise anterior. Din contra. aceastasinteza se realizeaza printr-un proces in doua etapedescrise in Figura 68-2. utilizal1d molonil-CoA $i I ADPHca intemlediari principali in procesul de polimerizare.

CH3COCoA + CO2 + ATP(Acetil-CoA carboxilaza)GOOHICH2 +ADP+P04-3I

O=G-GoAMalonil-CoA

Etapa 1:

Etapa 2:1 Acetil-CoA + Malonil-CoA + 16NADPH + 16H+~

1 Acid steric + 8e02 + 9CoA + 16NADP+ + 7H20

Figura 68-2

Sinteza acizilor gra~i.

Eficienta conversiei carbohid .. atilor in lipide. Incursul sintezei trigliceridelor, doar aproximativ 15% dinenergia initiala a moleculei de glucoza se pierde sub fonnade caldura; restul de 85% este transferat trigliceridelordepozitate.

Importanta sintezei ~i a depoziUrii lipidelor.Sinteza lipide lor din carbohidrati este deosebit de impor-tanta din doua motive:I. Capacitatea diferitelor celule din organism de a

r----- Glueoza ------,

Caleaglicolitica'.

Figura 68-3

Caleapentozo-fosfati1or

--------',,'------- ~a-Glicerofosfat + Acetil-CoA + NADH + H+ NADPH + H+L L_,,,, _"_-v-----.JI

~ TriglicerideSchema generala a sintezeitrigliceridelor din glucoza.

846 Partca XIII Merabolisl11lfl ~'i termoreglarea corpului

Sinteza trigliceridelor din proteine

Multi amilloacizi pot fi cOllvertiti in acetii-CoA, dupa cums-a precizat in Capitolul 69. Acctil-CoA poatc Ii folosit;;ulterior in sintcza trigliceridelor. Prin unnare, cand dictaconfine mai multe proteine dedit necesarul proteie al tesu-nlrilor, 0 parte semnificativa a sU'lJluslilui proteic estedepozitata sub fonna de Iipidc.

Imposibilitatea sintezei Iipidelor din carbohidratiin absenta insulinei. Cand insulina nu este disponibila,

a~a cum se intampla in diabetul zaharat sever, lipidele nupot fi sintetizate deloe sal! aproape deloe, din urmatoarelemotive: in primul rand, in Jipsa insulinei, glucoza nll poatepatrllnde in cellilele adipoase sau hepatiee in cantitateadecvaHi, astfcl ca din glllcoza nll pot fi obtinute decat can-titati red use de acetil-CoA ~i NADPH necesare sintezeilipidice. in al doilea rand, absenta insulinei la nivelulcelulelor adipoase reduce semnificativ cantitatea de a-glicerofosfat, ceea ce face ~i mai dificila sinteza tisulara detrigliceride.

depozita carbohidrati sub fanna de glicogen estc in generalredusa-; un maxim de numai diteva sule de gramc de glico-gen poate fi stocal in ficat, mu~chii scheletici ~i restul tesu-turilor corpului 1a un lac. in schimb, se pot sloca multekilograme de lipide. A~adar. sinteza Iipidica reprezinta 0modalitatc prin care energia rezultata din execsul de car-bohidrati (~i proteine) din alimenta!ie poatc fi dcpozitatain vederea utilizarii ulterioare. intr-adcvar, la individul

obi~nuit, depozitcle de energie sub [anna lipidica sunt de150 de ~ mai maTi dedit cele sub fanna de carbohidrati.2. In fiecare gram de lipide exiSla calorii de energiein cantitate de aproape dOlla on ~i jumatate mai mare decatin ficcarc gram de glicogen. Prin urmare, pentru 0 anllmiracre~tere in grelltatea corporala, energia depozitata poate fide cateva ori mai mare sub f0n11a lipidica deceit sub formade carbohidrali, aspect deosebit de important tinand eontde faptul ea mi~earea este vital. pentru regnul animal.

Accelerarea utilizarii lipidelor pentru producereade energie in absenta carbohidratilor. Toate efectelecarbohidratilor de cmtare lipidica dispar ~i sunl chiarinversate in Jipsa carbohidratilor. Echilibrul deviaza indireqie opusa, iar lipidele sunt mobilizate din celuleleadipoase ~i folosite pentru producere de cncrgie in loculcarbohidratilor.

De asemenea, sunt importante ~i uncle modificarihonnonale care se produc in sensu I stimularii mobilizariiacizilor gra~i liberi din tesutul adipos. Prinrrc cele maiimportante astfel de l110dificari se inscrie reduceream3rcata a secrctici pancreatice de insulina din cauzaabsemei carbohidratilor. Acest lucru nu duce doar lareducerea ratei de utilizare a glueozei la nivel tisular, ci ~ila diminuarea depozitelor de lipide, eu dcvieri ulterioareale echilibrului in favoarea merabolizarii lipidclor in loculcarbohidratilor.

crescute de glucoza inhiba automat foiosirea acizilor gra~iin seal' energetic.

in al doilea rand, in prezenta unor cantitati exce-sive de carbohidrati. rata sintezei acizilor gra~i este maiaeeelerat5. dedit rata dcgradarii lor. Acest efect este con-secinta partia1a a acumularii unoI' cantitati cresclite deacetii-CoA formata din carbohidrati ~i a scaderii concen-tratiei acizilor gra?i liberi din tesutul adipos. creand astfeleonditiile optime pentru conversia acetil-CoA in acizi

gra~1.Un efect ~i mai important de stimulare a conver-

siei carbohidra~ilor in lipide estc urmatorul: prima etapa insinteza acizilor gra~i, etapa care are rol de limilare a pro-cesului. estc reprezentata de carboxilarea acctil-CoA cufonnare de malonil-CoA. Rata aceslei rcactii cste contro-lata in principal de aceril-CoA carboxila=ti, activitateaaeestei enzime fiind acceleraHi. in prezenta produ?ilor inter-mediari din ciclul acidllilli citric. Cand carbohidratii suntutilizari excesiv, concentratiile aces tor produ~i intermedi-ari crese, ducand automat la cre?terea sintezei de acizi

gra~l.A~adar, sU'lJlusul de carbohidrati din alimentatie

nu actioneaza doar in sensul crutarii lipidelor, ci ~i insensu] cre;;terii depozitelor lipidice. De fapt, intregulsurplus de carbohidrati neutilizati in seal' energetic saunedepozitati in stocurile recluse de glicogen aleorganismului este convert it in lipide care vor fi dcpozitate.

Reglarea hormonala a utilizarii lipideJor. eel putin~aptc dintre hormonii secretati de glandele endocrine auefecte semnificative asupra utiiizarii lipidelor. Unele dintreefectele honnonalc importante asupra metabolismuluilipidic - in afara de lipsa insulinei, discurata in paragrafulanterior - sunt prezentate in continuare.

Probabil cre~terea eea mai dramatica a utilizariilipidelor este observata in cadrul eforturilor fizice intense.Aceasta cre~tere apare aproape in intregime din cauzaeliberarii de epinejiina ~i norepinf4/i-inci din glandele COf-ticosuprarenale in timpul efortului, tiind rczllltatul stim-ularii simpatice. Ace~ti doi honnoni activeaza directrriglicerid /ipaza hormoflo-sensibilci, care se gase~tc dinabundenta in adipocitc, ceca ce duce la dcgradarea rapidaa trigliceridelor ~i la mobilizarea acizilor gra~i. Uneori, inconditii de efOft, concentratia sangvina a acizilor gra~i

dinenergiedeReglarea eliberariitrigliceride

Carbohidratii sunt preferati Iipidelor in producerea deenergie atunci cand ex.ista un surplus de carbohidrati.Atunci cand organismul dispune de cantitari excesive decarbohidrati, ace~tia sunt preferali trigliceridelor inproducerea de energie. Exista cateva explicatii pentru acestefecl de "crutare a lipidelor" pe care-I au carbohidralii. Unadintre cele mai importante este unnatoarea: lipidele dincelulele tes'titului adipos se gasesc sub doua forme:trigliceride dedepozit ~i cantita~i mici de acizi gra~i liberi.Ele se afla imr-un echilibru constant una fata de cealalta.Cand apar cantitati excesive de a-gliceroJosJar (lucruposibil cand cxista un surplus de carbohidrati), surplusulde a-glicerofosfat leaga acizii gra~i liberi fonmindlrigliceride de depozit. ea rezultat, echilibrul dintre acizii

gra~i libcri ~i trigliceride deviaza in favoarea trigliceride-lor de depozit; prin unnare, raman disponibile penrruproduccrea de energie doar cantitali foarte mici de acizigra~i libed. Deoarece a-glieerofosfatul este un produsimportant a1 mctabolizarii gilicozei, prezenta unoI' canlitati

Capitolul 68 Me/abolis11lullipidelor 847

oII

H,C-0-C-(CH"7-CH=CH-(CH,),-CH,

I ~HC-0-C-(CH"'6-CH,

l OCH,II I/CH,H C-O-P-O-CH -CH -N', I ""-CH,

OHA lecitina

HO

oII

H,C-O-C-(CH,),-CH=CH-(CH,),-CH,

I ~HC

1

-0-:-(CH,)16-CH,

IIH,C-0-i -O-CH,-CH,-N'H,

OHA cefalina

CH,I

(CH')12ICHIICHI

HO-C-H 0I II

HC-NH-C-(CH,',.-CH,

l OCHII I'/CHHC-O-P-O-CH -CH -N'HI' 2 "-CH,

OHSfingomielina

Figura 68-4

Fosfolipide tipice.

Iibcri cre~te de pana la opt ori, iar utilizarea acestor acizigra~i pcntru produccre de energie la nivel muscular cre~tecorespunzator. Si alte tipuri de stres care activeaza sistemulnervos simpatic pot cre~te mobilizarea ~i utilizarea acizilorgra~i intr-o maniera asemanataare.

~ Stresul determina ~i eliberarea unor cantitati !DaTide corticotlVpina de la nivelul hipafizei anterioare, carevar sttI)mla secrelia unor cantitati suplimenlare de gluco-cortico"'i::i la nivelul corticosuprarenalelor. AtM corti-cotropina cat ~i glucocorticoizii activeaza fie aceea~itriglicerid lipaza hormol1o-sensibila activata de epinefrina

~i norepinefrina, fie 0 lipaza similara. Cand corticotropina~i glucocorticoizii sunt secreta~i in cantitati excesiveperioade indclungate de timp, a$3 clim se intampla inafcqiunea endocrina dcnumita boal5 Cushing, lipidele suntmobilizate in asemenea masura indit se instaleaza cetoza.In aceste conditii, cOl1icotropina ~i glucocorticoizii au ejectcetogeJ1. Comparativ cu corticotropina ~i glucocorticoizii.

Figura 68-5

Colesterol.

hormonul de cre~tere are un efect similar dar mai slab dcactivare a lipazci hormono-sensibile. Prin urmare, hor-monul de cre~tcre poate avea ~i el un lI~or efect cetogen.

in ccle din unna, hormonii tiroidieni determinamobilizarea rapida a lipidelor, ceea ce se presupune ca arfi rezultatul indirect al crc~terii ratei globale a 111ctabolis-mului energetic la nivclul tutllror celulelor organismuluisub influenla acestor hormoni. Scaderca consecutiva aaeetil-eoA ~i a altor produ~i intennediari atar ai metabo-lismului lipidic cat ~i ai metabolismuilli carbohidra!ilor incelule constituie un stimul pentm mobilizarea lipidelor.

Efectele diferitilor honnoni asupra metabolismu-lui sunt prezentate ulterior in capitolele rezervate fiecaruihonnon in parte.

Obezitatea

Obezitate semnifica depunerea excesiva de tesut adipos lanivelul corpului. Acest subiect este discutat in Capitolui 71in relalie cum balanrele nutritive, insa pe scurt, obezitateaeste produsa prin ingestia linor cantitari de substante nutri-tive mai mari decat necesaml energetic al organismului.Surplusul de substanre nutritive, indiferenr daca estc vorbadespre lipide, carbohidrali sau protcinc, cste depozitataproape in intregimc sub fonna de lipidc in ~C511tlll adipes,pentru a putea fi folesit ulterior in seep energetic.

Au fost identifieate uncle speeii de ~obolani careprezinta obezita/e ereditarii. eel putin in cazul unei astfelde specii, obezitatca este consecinta mobilizarii ineficientea lipidelor din tesutul adipos sub aCliunea lipazei tisulare,in timp ce sinteza ~i depozitarea lipidelor continua in modnonnal. Un astfel de proces unidirectional producecre.$terea progresiva a depozitelor lipidice. gencrandobezitate severa.

Fosfolipidele ~i colesterolulFosfolipidele

Principalele tipuri de fosfolipide din organism suntlecitinele, cejalinele $i .~jingomielina; formulelc lorchimice sunt prezentate in Figura 68-4. Fosfolipideleconrin in mod obligatoriu una sau mai mllite molecule deacizi gra~i ~i un radical de acid fosforic, de regu