Metabolismul glicogenului

Metabolismul fructozei și manozei

Metabolismul galactozei

Curs 5

Metabolismul glicogenului

•Generalităţi, definiţie, localizare

•Glicogenogeneza

•Glicogenoliza

•Reglarea metabolismului glicogenului

•Boli de stocare (glicogenoze)

Generalităţi • Glu = principala sursă energetică pentru:

– ţesutul cerebral

– eritrocite mature (nu conţin mitocondrii)

– muşchi striat în efort

Homeostazia Glu:

• 3 surse de Glu plasmatică:

– aport exogen de Glu şi precursori glucogeni (amidon,

mono- dizaharide) = inconstant

– Glicogenoliza hepatică şi renală

– GNG asigura sinteza susţinută de Glu, dar viteza de

răspuns la hipoglicemie este↓

Generalităţi

• Glicogenoliza= potenţial rapid de mobilizare

a Glu din glicogen la nivel hepatic şi renal

• În timpul efortului fizic: glicogenoliza

musculară

• În condiţiile epuizării glicogenului = GNG din

AA rezultaţi din catabolizarea proteinelor

Surse şi modificări ale Glu serice

legate de alimentaţie

Definiţie, structură

• Glicogenul = polizaharid ramificat,

– format exclusiv din monomeri de α-

glucoză, legate între ele prin legături

α1,4-glicozidice şi α1,6-glicozidice

• La fiecare interval de 8-10 resturi glicozil

(monomeri) există o ramificaţie care

conţine o legătură α1,6-glicozidică

• Structura ramificată expune capetele nereducătoare la nivelul cărora vor

acţiona enzimele

Localizare

• Glicogenul este prezent în cantităţi mari în

citoplasma celulelor hepatice şi musculare

• 1 moleculă glicogen → 108 Daltoni (Hb=65000 daltoni)

• Apare sub formă de

granulaţii citoplasmatice

care conţin şi enzimele

de sinteză şi degradare

a glicogenului

Localizare

• Principalele rezerve de glicogen:

– muşchiul striat (400g glicogen= 1-2% din masa reală în

repaus)

– ficat (100g glicogen = 10% din masa ficatului adult)

– în toate celulele = mici cantităţi (pt necesar propriu)

– Sinteza și depozitarea glicogenului este foarte↓ în creier,

fiind complet dependent de fluxul de sânge ca aport de

substrate de energetice.

Rolurile glicogenului

• = formă de depozit a Glu

• glicogenul din ficat este utilizat

în vederea menţinerii glicemiei

• glicogenul muscular este

folosit ca rezervă energetică

proprie (sinteză de ATP în

contracţie) (nu are G-6-P-ază)

Glicogenogeneza

• Definiţie: sinteza de glicogen pe seama glucozei,

fructozei, galactozei sau glicogeninei.

• Localizare:

– citoplasmă

– ficat şi muşchi

– în cantităţi mici = toate celulele (pentru necesar propriu)

Insulina este cel mai important hormon stimulator al

glicogenogenezei

• De ce glucidele sunt stocate sub

formă de glicogen și nu sub

formă de grăsime (trigliceride)?

De ce glucidele sunt stocate sub formă de glicogen și nu

sub formă de grăsime (trigliceride) ?

1. Grăsimile nu se pot mobiliza atât de rapid în

mușchi ca şi glicogenul

2. Grăsimile nu pot fi folosite ca sursă de energie

în absența O2

3. Grăsimile nu pot fi transformate în Glu prin orice

cale metabolică în scopul menținerii nivelului

glicemiei pentru a fi utilizate de către țesuturi

(ex.:creierul)

• De ce nu se păstrează excesul

de Glu ca atare?

De ce nu ne păstra excesul de Glu ca atare?

• Glu este activă osmotic, iar acumularea

concentraţiei de Glu va determina absorbţia

unei cantităţi de H2O considerabile → liza

osmotică a celulei

– prin urmare, depozitarea Glu sub formă de

glicogen, nu creează probleme de presiune

osmotică celulei

Glicogenogeneza pe seama glucozei

• Are loc în mai multe etape:

1. Formarea G-6-P (glucozo-6-fosfat)

2. Formarea G-1-P (glucozo-1-fosfat)

3. Formarea UDP-G (uridin-difosfat-

glucoza)

4. Transferul restului glicozil de pe

UDP-G pe un primer de glicogen

5. Formarea ramificaţiilor (legăturile

1,6 glicozidice)

Apoi etapele 4 şi 5 se repetă.

Glicogenogeneza - etape

1. Formarea G-6-P

OH

CH2 OH

OH

OH H

HHO

H

H

OH

G G 6 P

OH

CH2 O P

OHOH H

HHO

H

H

OH

ATP ADP

Mg2+

HK, GK

Enzima implicată: HK , GK

Glicogenogeneza - etape

2. Formarea G-1-P

OH

CH2 O P

OHOH H

HHO

H

H

OH

OH

CH2 O P

O POH H

HHO

H

H

OH

G 6 P G 1,6 BP G 1 P

PGM GMOH

CH2 OH

OH H

HHO

H

H

OH

O P

GM PGM

Enzima implicată: fosfoglucomutază, prezentă în

două forme: fosforilată şi defosforilată

Glicogenogeneza - etape

3. Formarea UDP-G

• Enzima implicată: UDP-glicozil-transferază

O

HH

OH

H

OH

H

OH

CH2 OH

OH H

HHO

H

H

OH

O P

N

N

O

O

UTP

PPa

UDP-glicozil-

transferazã

CH2 O P O P OH

CH2 OH

OH H

HHO

H

H

OHO

G 1 P

UDP-G

H

Glicogenogeneza - etape

Enzima implicată: glicogen sintetaza (glicogen sintaza):

1. adaugă câte un rest de Glu la

capetele nereducătoare ale unui

fragment scurt de glicogen numit

primer de glicogen (conţine cel puţin

4 reziduuri de Glu), până se ajunge la

8-12 resturi de Glu adăugate

2. catalizează doar sinteza legăturilor

α1,4-glicozidice, ataşând resturile de

Glu în poziţie 1-4. Donorul de Glu

este UDP-glucoza (= forma activată a

Glu)

4. Transferul restului glicozil de pe UDP-G pe un primer de glicogen

Glicogenogeneza - etape

Enzimă implicată: enzima de ramificare.

• catalizează formarea ramificaţiilor (legături α1,6-glicozidice) în molecula de glicogen. Cum?

– îndepărtează un fragment cu cel

puţin 6 resturi de Glu de la un

capăt nereducător elongat

– îl ataşează la o moleculă de Glu

localizată la o distanţă de cel

puţin 4 resturi de Glu de

punctul iniţial de ramificaţie,

formând un nou punct de

ramificaţie.

5. Formarea ramificaţiilor (legăturile 1,6 glicozidice)

Glicogenogeneza

- etape

• Apoi etapele 4 şi

5 se repetă

Glicogenogeneza pe seama fructozei

• Are loc în mai multe etape:

1. Formarea Fr-1-P (fructozo-1-fosfat)

2. Formarea DHAP şi GA

(dihidroxiacetonfosfat şi gliceraldehida)

3. Formarea GA-3P

Apoi se urmează etapele

inverse glicolizei → G-6-P

Glicogenogeneza pe seama

fructozei - etape

1. Formarea Fr-1-P Enzima implicată:

fructokinaza

O

HO H

OH

H

H

OHHO H2C

CH2 OH

ATP ADP

Mg2+O

HO H

OH

H

H

OHHO H2C

CH2 O P

Fr Fr 1 P

Fructokinazã

2. Formarea DHAP şi GA

Enzima implicată: aldolaza B C O

CH2 OH

HO C H

CH2 OH

H C OH

C O

+H C OH

CH2 O P

CH2 O P

H C OH

C

O

H

CH2 OH

DHAP

GAFr 1 P

aldolaza B

Glicogenogeneza pe seama fructozei -

etape

3. Formarea GA-3P Enzima implicată:

gliceroaldehid kinaza

H C OH

C

O

H

CH2 OH

GA GAP

ATP ADP

GAKH C OH

C

O

H

CH2 O P

Apoi se urmează etapele

inverse glicolizei → G-6-P

C O

CH2 OH

CH2 O P

DHAP GAP

+ H C OH

C O

H

CH2 O P

aldolazã HO C H

H C OH

C O

H C OH

CH2 O P

CH2 O P

Fr 1,6 BP

HO C H

H C OH

C O

H C OH

CH2 O P

CH2 O P

Fr 1,6 BP

HO C H

H C OH

C O

H C OH

CH2 O P

Fr 6 P

CH2 OH

Pa

Fr 1,6 Bisfosfatazã

O

HO H

OH

H

H

OHP O H2C

CH2 OH

OH

CH2 O P

OHOH H

HHO

H

H

OH

PHI

Fr 6 P G 6 P

G-6-P urmează diferite căi de metabolizare

(inclusiv glicogenogeneza)

Glicogenogeneza pe seama galactozei

• Galactoza =principalul glucid

din lapte

• Etape:

1. Formarea Gal-1-P (galactozo-1-fosfat)

Enzima implicată: galactokinaza

2. Transferul restului galactozil

pe UDP-G

Enzima implicată: galactozil-

UDP-glucozo-transferază

Gal Gal 1 P

ATP ADP

Mg2+

Galactokinazã

Gal 1 P UDP Gal

UDP G G 1 P

Galactozil-UDP-

glucozo-transferazã

Glicogenogeneza pe seama Galactozei

3. Formarea UDP-G

• Enzima implicată: UDP-glucozo-4-epimerază

• Echilibrul reacţiei conform nevoilor organismului: - în lactaţie şi formarea

structurilor mielinice echilibrul este favorabil → UDP-Gal

- în hipoglicemie este favorabil → UDP-G

• UDP-G .....→ glicogen

UDP Gal UDP GUDP-glucozo-

4-epimerazã

• Absenţa UDP-glucozo-4-epimerază → galactozemie esenţială (retard mental grav → moarte)

Glicogenogeneza fără primer • condiţii particulare

• Se utilizează un ”primer” de natură

proteică – glicogenina (Tyr 194)

– este şi substrat şi enzimă

• Etape:

1. Pe glicogenină se fixează un

rest de Glu de pe UDP-G

• enzima implicată: glicogenina

2. Urmează fixarea a încă 7

resturi de Glu de pe UPD-G;

rezultă un ”primer”

• enzimele implicate: glicogenina +

glicogen-sintetaza

3. Urmează acţiunea glicogen-

sintetazei şi a enzimei de

ramificare

Tyr OH Tyr O Glicogeninã

UDP-G UDP 7UDP-G 7UDP

Glicogeninã

+

glicogen-sintetazã

Tyr O

nUDP-G nUDP

glicogen-sintetazã

Glicogeninã

Tyr O

enzimã de

ramificare

194

194

194

.......

.

.. ..

.

.. ..

.

.. ..

.

..

..... ..

.

..

..... ..

.

..

..... ..

.

.. ..

.

.. ..

.

.. ..

.

..

Tyr O194

..... ..

.

..

..... ..

.

.. ..

.

.. ..

.

.. ..

.

..

Glicogen

194

Primer de glicogen

Bilanţul energetic al glicogenogenezei

• Sinteza glicogenului necesită ATP.

• Pentru fiecare moleculă Glu care este

ataşată la macromolecula de

glicogen, 2 ATP sunt utilizaţi:

– 1 ATP este folosit pentru fosforilarea

iniţială a Glu → Glu-6-P.

– 1 UTP este folosit pentru a forma UDP-G

• regenerarea UTP se face cu consum de

energie (hidroliza ATP).

OH

CH2 OH

OH

OH H

HHO

H

H

OH

G G 6 P

OH

CH2 O P

OHOH H

HHO

H

H

OH

ATP ADP

Mg2+

HK, GK

O

HH

OH

H

OH

H

OH

CH2 OH

OH H

HHO

H

H

OH

O P

N

N

O

O

UTP

PPa

UDP-glicozil-

transferazã

CH2 O P O P OH

CH2 OH

OH H

HHO

H

H

OHO

G 1 P

UDP-G

H

Glicogenoliza

Definiţie: Procesul de degradare a glicogenului din rezervele

organismului (predominat hepatic şi muscular)

Localizare: citoplasmă

- în: ficat, muşchi în contracţie, rinichi

În ficat şi rinichi→ eliberare Glu în circulaţie = homeostazia glicemiei

Muşchi (nu posedă G-6-P-ază), glicoliza → acid lactic cu formare

ATP pentru nevoile proprii

Glicogenoliza - etape 1. Acţiunea glicogen fosforilazei (fosforilaza „a”)

• Desface legăturile α1,4- glicozidice

până la 3-4 resturi de Glu de ramificaţie; → G-

1-P (fosforoliză)

2. Acţiunea glucan-transferazei

• Transferă 3 resturi de Glu din

ramificaţie pe lanţul de bază (de pe un capăt

nereducător pe altul); rămâne liberă numai

molecula de Glu legată 1-6, care devine

„susceptibilă” acţiunii α1,6-glucozidazei

3. Acţiunea α1,6-glucozidazei (enzima de

deramificare)

• Produce scindarea legăturii α 1,6-

glicozidice; Glu este eliberată sub formă de Glu

liberă. • ! Glucan-Transferaza şi α1,6-glucozidaza sunt componente ale

aceleaşi enzime.

Apoi etapele se repetă.

Glicogenoliza - etape 1. Acţiunea glicogen fosforilazei (fosforilaza „a”) =

scurtarea lanţului de glicogen

• catalizează îndepărtarea resturilor de Glu sub

formă de G-1-P de la capetele nereducătoare

ale glicogenului (clivare fosforolitică a legăturilor

α1,4-glicozidice, cu ajutorul acidului fosforic)

• Nu scindează legăturile α1,6-glicozidice de la

nivelul punctelor de ramificaţie

• îşi încetează activitatea când ajunge la un rest

de Glu localizat la o distanţă de 4 resturi de Glu

de un punct de ramificaţie

Piridoxal fosfatul (forma activă a vitaminei B6) = coenzimă a glicogen fosforilazei.

! între acţiunea fosforilazei la nivel muscular şi hepatic există diferenţe :

• adrenalina → activează fosforilaza musculară

• glucagonul – activează fosforilaza hepatică.

Glicogenoliza - etape

• Există şi o degradarea lizozomală a glicogenului (1-3%) în

mod continuu sub acţiunea enzimei lizozomale α 1,4-

glucozidaza (maltaza acidă)

• Deficitul enzimei → acumularea de glicogen sub formă de

vacuole lizozomale = Boala Pompe, tipul II (Boală de

stocare a glicogenului = glicogenoză)

! Singura glicogenoză caracterizată prin acumulare lizozomală

– glicemie normală

– cardiomegalie importantă

– tratament prin substituţie enzimatică

– forma infantilă: deces prematur prin insuficienţă cardiacă

– glicogen cu structura normală

Glicogenoliza - etape

• G-1-P → G-6-P (fosfoglucomutaza)

• la nivelul ficatului

– G-6-P = translocat în RE prin intervenţa G -6-P-

translocazei.

– În RE, G-6-P → Glu (sub acţiunea G-6-P-azei).

– Glu = transportată din RE în citosol prin GLUT-7

– Glu = eliberată direct în sânge şi livrată

ţesuturilor extrahepatice

• la nivelul muşchiului,

– G-6-P pătrunde pe calea glicolizei,

reprezentând o importantă sursă energetică

(sub formă de ATP) pentru muşchi.

Reglarea sintezei şi degradării

glicogenului • Pentru a nu se produce simultan, cele două procese se află

sub controlul:

– adrenalinei

– glucagonului

– insulinei

• Există 2 niveluri de control:

1. Glicogen-fosforilaza = punctul principal de control al glicogenolizei

2. Glicogen- sintetaza = punctul principal de control al glicogenogenezei

• Reglarea - de 2 feluri:

1. alosterică: concentraţia metaboliţilor, necesarul energetic al celulei

2. hormonală: pe calea mediată de AMPc

1. Reglarea alosterică a metabolismului

glicogenului • Glicogen fosforilaza (glicogenoliză)

– Este inhibată de :

• G-6-fosfat (muşchi şi ficat)

• de nivelul ↑de ATP (muşchi şi ficat)

• Glu (în ficat).

– Este activată de:

• Ca2+ (în muşchi) (se leagă de calmodulină)

prin activarea glicogen-fosforilaz-kinazei

• AMP (în muşchi) prin activarea glicogen-

fosforilazei

• Glicogen sintetaza (glicogenogeneză)

– este activată de G-6-P (muşchi şi ficat)

! DAG (diacilglicerol) inhibă glicogenogeneza prin

fosforilarea glicogen-sintetazei

2. Reglarea hormonală a metabolismului

glicogenului (via AMPc)

• Principalii hormoni implicaţi în controlul

metabolismului glicogenului sunt:

– Glucagonul = hormon hiperglicemiant

• stimulează glicogenoliza

• inhibă glicogenogeneza

– Insulina = hormon hipoglicemiant

• inhibă glicogenoliza

• stimulează glicogenogeneza

– Adrenalina are aceleaşi efecte ca şi glucagonul.

Reglarea hormonală a metabolismului

glicogenului (via AMPc)

• Enzimele reglatoare ale metabolismului glicogenului:

– Glicogen fosforilaza, enzima reglatoare a glicogenolizei,

există sub două forme:

• Glicogen fosforilaza a = forma activă a enzimei, este fosforilată

• Glicogen fosforilaza b = forma inactivă a enzimei, este defosforilată

– Glicogen sintetaza, enzima reglatoare a glicogenogenezei,

există sub două forme:

• Glicogen sintetaza a = forma activă a enzimei, este defosforilată

• Glicogen sintetaza b = Este forma inactivă a enzimei, este fosforilată

Reglare hormonală a glicogenogenezei

• Mecanismul de acţiune a

GLUCAGONULUI asupra glicogen

sintetazei: → inhibă glicogenogeneza

(vezi figura)

• Adrenalina în ficat și mușchi și glucagon

în ficat inhibă glicogenogeneza

• ! Insulina are efect opus glucagonului,

stimulând o protein fosfatază şi

activând în acest fel glicogen sintetaza

→ stimulează glicogenogeneza

Reglare hormonală a glicogenolizei

• Mecanismul de acţiune a

GLUCAGONULUI asupra

glicogen fosforilazei:→

stimulează glicogenoliza

(vezi figura)

• ! Insulina are un efect opus

glucagonului, stimulând o

protein fosfatază şi

inactivând în acest fel

glicogen fosforilaza →

inhibă glicogenoliza

Reglarea hormonală a metabolismului

glucidic - sinopsis După masă acţionează INSULINA:

– stimulează glicoliza (induce sinteza GK)

– stimulează glicogenogeneza (stimularea

transferului UDP-Glu → glicogen prin

intermediul glicogen sintetazei)

– Inhibă GNC (inhibă activitatea PEPK)

Între mese acţionează GLUCAGONUL:

– activează G-6-P-aza prin protein-kinaza A care

fosforilează enzima → forma activă

– Prin fosforilare, protein kinaza activează Fr-2,6-

BP-aza, care ↓ [Fr-2,6-BP] intracelular,

responsabil de inhibarea Fr-1,6-BP-azei

Prin aceste transformări → ↓ rata glicolizei şi stimulează GNC

– Stimulează glicogenoliza (stimulează glicogen

→ Glu-1-P prin intermediul glicogen fosforilazei)

Boli de stocare a glicogenului

• Definiţie: Deficienţa unor enzime implicate în metabolismul

glicogenului → boli de stocare a glicogenului (BSG) sau

glicogenoze

= tezaurizarea unor cantităţi mari de glicogen cu structură normală sau

anormală în unele tesuturi (ficat, rinichi, intestin, muşchi, creier, etc),

însoţite de hipoglicemie şi acidoză lactică.

• BSG pot fi genetice sau dobândite.

• BSG genetice (ereditare) = defecte genetice ale enzimelor

implicate în metabolismul glicogenului)

= clasificate numeric în ordinea în care au fost identificate defectele

enzimatice (de tip I, II, III, etc) şi sunt numite după persoana care a

descoperit fiecare defect (von Gierke, Pompe, Cori etc)

• Clinic: BSG sunt clasificate în funcţie de organul principal implicat (hepatice, musculare)

Boli de stocare a glicogenului

Tip Enzima

deficitară

Organ

afectat

Caracteristici

I Boala Von

Gierke

glucozo-6-fosfataza

Ficat şi rinichi

-Hepatomegalie,

-Renomegalie,

-Hipoglicemie,

-Hiperlipemie,

-Cetoză,

-Hiperlactacidemie

II Boala Pompe

α1,4 -1,6 glucozidaza

lizozomală (maltaza acidă)

Toate organele

- Acumulare generalizată

de glicogen în lizozomi,

în principal la nivel

cardiac, muscular,

hepatic,SNC;

- Cardiomegalie severă

III

Boala Cori

enzima de deramificare

Muşchi şi ficat

- Acumulare de glicogen

sub forma unor

polizaharide ramificate, în

special la nivelul ficatului

şi muşchilor

Tip Enzima

deficitară

Organ

afectat

Caracteristici

IV Boala Andersen

enzima de ramificare

Ficat şi splină

Acumulare de glicogen cu

puţine puncte de ramificaţie, în

special la nivel hepatic şi splină

V Boala Mc Ardle

glicogen fosforilaza

musculară

Muşchi

-Acumulare masivă de glicogen

(cu structură normală) la nivelul

muşchilor scheletici →

diminuarea toleranţei la efort

-↑ lactacidemiei după efortul

fizic este mult diminuată

VI Boala Hers

glicogen fosforilaza

hepatică

Ficat

-Acumulare hepatică masivă de

glicogen (cu structură normală)

-Tendinţe spre hipoglicemie

VII Boala Tarui

fosfofructokinaza

musculară şi

eritrocitară

Muşchi

-Semne asemănătoare tipului

V, cu posibilitatea apariţiei

anemiei hemolitice

IX (VIII) glicogen fosforilaz-

kinaza hepatică

Ficat

- Semne asemănătoare tip VI

0 Glicogen sintetaza

hepatică Ficat -Hipoglicemie, uşoară

hepatomegalie

Tipul I (Boala von Gierke) – Tipul Ia (Boala von Gierke): deficit G-6-P-ază

– Tipul Ib: deficit de G-6-fosfat-translocaza

• Clinic:

– afectaţi sunt ficatul şi rinichii

– steatoză hepatică, hepato-şi renomegalie

– retard psihosomatic şi pubertate întârziate

– hiperlactacidemie, hiperlipidemie, hiperuricemie

– glicogen cu structură normală

– Copiii au feţe de păpuşă cu obraji plini, extremitati subţiri, mici de statură şi abdomen protuberant.

– Timp de sângerare prelungit, ca urmare a defect agregării plachetare.

– Femeile au ovare polichistice.

• Tratament:

– infuzii gastrice nocturne de Glu sau administrarea regulată de amidon de porumb

neprelucrat termic

Boli de stocare HEPATICE a glicogenului • Semne clinice comune:

– Hepatomegalie

– Hipoglicemie recurentă

– Încetinirea creşterii + pubertate întârziată

– Valori anormale ale nivelelor sanguine: Col,

Triglic, ac uric, ASAT, ALAT, LDH

– Evoluţia spre ciroză este rară (cu excepţia tip

IV- speranţa de viaţă până la 5 ani)

• Diagnostic:

– Glucagonul i.m. (creştere slabă a Glu, LDH ↑)

– Biopsie hepatică (glucagon ↑, deficienţa

enzimei)

– Steatoză şi absenţa fibrozei

– mutaţia genetică

• Tratament:

– Transplant de ficat;

– Cazurile severe mor în primii ani

Boli de stocare MUSCULARĂ a glicogenului

• Semne clinice comune:

– Miopatie scheletică progresivă ±

cardiomegalie

• Slăbiciune musculară

scheletică

• Cardiomiopatie cu mărire

cardiacă

– Alterarea utilizării energiei

musculare

• Intoleranţă la exerciţii şi

crampe musculare

• Rabdomioliză şi mioglobinurie

la exerciţii intense

– Hemoliză şi anemie hemolitică

• Diagnostic:

– ↑ CK în repaus şi după exerciţii

– ↑ amoniac şi acid uric

– biopsia musculară

– mutaţia genetică

• Tratament:

– Dietă bogată în proteine

– Evitarea exerciţiilor intense pentru a preveni rabdomioliza

Metabolismul fructozei şi galactozei

Metabolismul fructozei

• Fructoza = cetohexoză

• Surse: fructe, miere, sirop de

porumb concentrat sau în zaharoză

(sfecla de zahăr şi trestia de zahăr).

• Constituent al zaharozei (sucroză) =

dizaharid format din α-D-glucopiranoză

şi β-D-fructofuranoză, unite printr-o

legătură 1,2-glicozidică.

• Fructoza = metabolizare hepatică (în

cea mai mare măsură)

• Pătrunderea fructozei în celule nu este

dependentă de insulină (aşa cum este

pătrunderea Glu în anumite celule).

Metabolismul fructozei -etape

Pentru a fi metabolizată, Fr trebuie mai întâi fosforilată. 1. fosforilarea Fr→ Fr-1-P

• Enzima implicată:fructokinaza sau hexokinaza.

• ATP este donor de grupare fosfat

• Reacţia catalizată de Fructokinaza:

– principala reacţie de fosforilare a Fr

– are loc în principal la nivelul ficatului

• Hexokinaza catalizează transformarea Fr → Fr-6-P

– reacţia se produce la nivelul tuturor celulelor organismului.

– hexokinaza are o afinitate ↓ pentru Fr; deci cantităţi ↓de Fr → Fr-6-P

Metabolismul fructozei -etape

2. Scindarea Fr-1-P → DHAP + GA (pentru sinteza TG)

Enzima implicată: Fr-1-P aldolaza

3. Fosforilarea GA → GA-3P (intră alături de DHAP în glicoliză sau GNG)

Enzima implicată: Triokinaza

Metabolismul

fructozei -

reacţii

Metabolismul manozei: transformarea în fructoză

• Manoza (Man) = aldohexoză, epimer al glucozei (în poziţia 2)

• Surse: afine, coacăze roșii sau negre, piersici, agrișe, aloe vera, boabe de soia

• Rol esenţial în procesele de glicozilare ale unor proteine (component important al lor)

• Manoza → Man-6-P (enzima HK),

donorul de grupare fosfat în este ATP

• Man-6-P ↔ Fr-6-P (enzima Man-6-P-

izomeraza), reacţia este reversibilă

• Fr-6-P poate lua calea glicolizei, sau

• Fr-6-P ↔ G-6-P, luând calea GNG

Transformarea Glu → Fr pe calea sorbitolului

= Calea poliol de metabolizare a Glu

• Majoritatea monozaharidelor sunt rapid fosforilate după pătrunderea lor în

celule pentru a fi ulterior metabolizate.

• O cale alternativă de metabolizare a acestora este reducerea lor → poliol.

• Glu este redusă → sorbitol (enzima=aldoz-reductaza), care se găseşte în

numeroase ţesuturi.

• În ficat (şi alte ţesuturi), sorbitolul se oxidează → Fr (enzima=sorbitol DH)

• Fr poate urma calea glicolizei sau a GNC.

Transformarea Glu → Fr pe calea sorbitolului

• În condiţii fiziologice, această cale de metabolizare a

glucozei este una minoră.

• În diabet zaharat:

– cantitatea de Glu intracelulară ↑ → acumulare de sorbitol, cu

apariţia complicaţiilor: neuropatie diabetică, cataractă,

retinopatie şi nefropatie diabetică

– în celulele nervoase, rinichi, retină sau cristalin, cantitatea

de sorbitol dehidrogenaza este ↓ → acumularea

intracelulară a sorbitolului, cu complicaţiile consecutive.

– fructoza substituie Glu, metabolizarea ei făcându-se fără

participarea insulinei

• Metabolismul Glu şi

Fr în funcţie de

momentul alimentar

Metabolismul fructozei –

importanţa medicală

• Fructozuria esenţială

• Intoleranţa ereditară la fructoză

Fructozuria esenţială

• cauzată de deficienţa fructokinazei,

(transformă Fr → Fr-1-P)

• este o boală fară simptome clinice

manifeste, benignă

• caracterizată prin acumularea de fructoză

în sânge şi urină (fructozemie şi fructozurie)

Intoleranţa ereditară la fructoză

• Cauza: deficienţa aldolazei B (clivează Fr-1-P → DHAP şi GA)

• Manifestări: hipoglicemie (este afectată GNG), vomă, hepatomegalie, icter.

Mecanismul apariţiei hipoglicemiei:

• Deficienţa aldolazei B →

acumulare intracelulară de Fr-1-P

• Acumularea de Fr-1-P → depleţia

de fosfat → ↓ATP în lanţul

transportor de electroni→↓

activitatea ciclului Krebs

• ↓ATP → ↓ GNG (energofagă) →

hipoglicemie

Metabolismul galactozei

• Galactoza (Gal) = aldohexoză, epimer al Glu (în poziţia 4)

• Gal = constituent al lactozei, prezentă în lapte / derivate din lapte

• Galactoza are roluri importante:

– prin legarea de lipide → glicolipide

– prin legarea de proteine → glicoproteine.

• galactocerebrozidele sunt o componentă

importantă a membranelor celulelor

muculare şi nervilor

Galactoză este cunoscută sub numele de zahăr al creierului (Houghton Mifflin, 1998)

Metabolismul galactozei

• Gal se obţine din lactoză, un dizaharid format din β-galactoză şi α- sau β-glucoză, unite între ele printr-o legătură 1-4 glicozidică

– Glu poate fi sub formă α- sau β-piranozică, în timp ce Gal poate avea doar formă β-piranozică

• Digestia lactozei de către lactază (β-galactozidază) are loc la nivelul celulelor mucoasei intestinale.

Metabolismul galactozei -etape

• Asemănător fructozei, pătrunderea Gal în celule NU este dependentă de insulină, iar pentru a fi metabolizată trebuie mai întâi fosforilată.

1. fosforilarea Gal → Gal-1-P

Enzima implicată: galactokinaza, prezentă la nivelul majorităţii ţesuturilor

– donorul de grupare fosfat este ATP

Metabolismul galactozei - etape

2. Transferul restului galactozil pe UDP-G cu formare

de UDP-Gal

Enzima implicată: galactozil-UDP-glucozo-transferază

Gal 1 P UDP Gal

UDP G G 1 P

Galactozil-UDP-

glucozo-transferazã

Metabolismul galactozei - reacţii

Metabolismul galactozei – importanţa

medicală

– Intoleranţa la lactoză

– Deficienţa de galactokinază

– Galactozemia

Intoleranţa la lactoză

• Poate avea trei cauze majore:

1. Deficienţa congenitală de lactază

2. Secundară unei intervenţii chirurgicale (când o porţiune

importantă a intestinului subţire a fost excizată)

3. Secundară unei afecţiuni ale celulelor mucoasei intestinale

• În toate aceste situaţii, laptele şi derivatele de lapte

nu pot fi utilizate sau pot fi utilizate doar în cantitate

mult redusă.

Deficienţa de galactokinază

• boală genetică cauzată de deficienţa galactokinazei (catalizează fosforilarea Gal → Gal-1-P)

• Datorită deficienţei, Gal se acumulează în sânge (galactozemie) şi apare în urină (galactozurie).

• O cale minoră în condiţii fiziologice, Gal → galactitol sub acţiunea aldoz-reductazei

– Acestă cale devine majoră în deficienţa de galactokinază, → acumularea intracelulară de galactitol → cataractă şi alte modificări tisulare.

Galactozemia

• Galactozemia clasică este o boală ereditară (AR) cauzată de deficienţa galactozo-1-fosfat uridil transferazei

Gal 1 P UDP Gal

UDP G G 1 P

Galactozil-UDP-

glucozo-transferazã

• Gal-1-P nu poate fi metabolizat, → se acumulează în celule

(ficat, ţesut nervos, cristalin, rinichi) → alterări ale ţesutului

hepatic, retard mental, cataractă, leziuni renale.

• Acumularea Gal-1-P inhibă: • Galactokinaza

• glicogen fosforilaza (enzimă implicată în degradarea glicogenului)

– Aceasta conduce la galactozemie, galactozurie şi hipoglicemie.

UDP Gal UDP GUDP-glucozo-

4-epimerazã

• Există şi absenţa UDP-glucozo-4-epimerază → galactozemie esenţială (retard mental grav →

moarte)

Metabolismul galactozei – importanţa

medicală- rezumat