Download - curs4R_metabolismenergetic
![Page 1: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/1.jpg)
METABOLISM ENERGETIC
De la hrană la energie
![Page 2: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/2.jpg)
Caz clinic
• D-na Cora Pectoris, in varsta de 65 de ani, a avut in urma cu 7 luni un IMA. Chiar daca a reusit de atunci sa slabeasca 5 kg, a ramas supraponderala si nu si-a redus continutul de grasimi alimentare, asa cum i-a prescris cardiologul. Programul de exercitii fizice gradate pe care l-a inceput la 5 saptamini dupa IMA, il mai urmeaza din cind in cind. Acum este reinternata pentru o durere intensa retrosternala care a debutat in timp ce isi curata masina de zapada. La spital se diagnosticheaza un nou IMA.
• De ce este atit de importanta dieta si programul de exercitii pentru d-na Cora?
![Page 3: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/3.jpg)
CE ESTE METABOLISMUL?
- Totalitatea transformărilor care au loc într-un
organism
- Alcătuit din catabolism (degradare la compuşi
mai simpli, cu producere de energie)
şi anabolism (construire compuşi complecşi din
compuşi simpli, cu consum de energie)
![Page 4: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/4.jpg)
Ce este BIOENERGETICA
sau TERMODINAMICA BIOCHIMICĂ?
= studiul modificărilor energetice care însoţesc reacţiile biochimice
![Page 5: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/5.jpg)
Aspectele principale ce urmează să
fie discutate:
• Principiile termodinamicii
• Organisme autotrofe, heterotrofe
• Variaţia energiei libere în reacţiile biochimice
• Reacţii exergonice şi endergonice
• Cuplarea reacţiilor endergonice cu cele exergonice
• Proprietăţile ATP
• Hidroliza ATP
• Compuşi macroergici
• Oxidarea în procesele biochimice
• Sinteza ATP (fosforilare la nivel de substrat, fosforilare oxidativă)
![Page 6: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/6.jpg)
Termodinamica
• Studiul transformărilor energetice care au loc într-
un sistem.
• Sistemele biologice sunt sisteme deschise (între sistem
şi mediu există schimb de materie şi energie).
• Două principii ale termodinamicii:
1. Principiul I (al conservării energiei)
2. Principiul II (al evoluţiei)
Principiile termodinamicii clasice sunt valabile şi în
cazul sistemelor biologice.
![Page 7: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/7.jpg)
Primul principiu al termodinamicii
(principiul conservării energiei)
• Energia nu poate fi creată sau distrusă, ci poate
fi doar convertită în alte forme.
• Consecinţă: cantitatea totală de energie din
univers este constantă.
![Page 8: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/8.jpg)
• Entropia (cantitatea de dezordine dintr-un sistem) universului creşte.
SAU
• Orice transformare liberă şi spontană se face în direcţia corespunzătoare creşterii entropiei ansambluluiconstituit din sistem şi mediul înconjurător.
Consecinţa:
• Toate transformările energetice sunt ineficientedeoarece fiecare reacţie conduce la o creştere aentropiei şi la pierderea de energie sub formă decăldură.
Al doilea principiu al termodinamicii
(Principiul evoluţiei)
![Page 9: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/9.jpg)
Radiaţia solară
este sursa
primară de
energie pentru
toate
organismele vii.
Energia pătrunde în biosferă sub formă de radiaţie solară
şi părăseşte biosfera sub formă de căldură.
Organisme autotrofe
Organisme heterotrofe
Sintrofie
(intercondiţionare)
![Page 10: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/10.jpg)
ENERGIA INTERNĂ (E)
• E = G + TS
G – energia liberă
TS- energia legată
![Page 11: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/11.jpg)
ENERGIA LIBERĂ (G)
-componentă a energiei interne a
sistemului,
convertibilă la t şi p constante în
lucru mecanic (mişcare ordonată)-
![Page 12: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/12.jpg)
Variaţia energiei libere (ΔG) este energia
utilizabilă
ΔG = ΔH - TΔS
ΔH – variaţia entalpiei/energia internă a sist.
ΔS – variaţia entropiei (T ΔS – energie legată)
T- temperatura absolută
![Page 13: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/13.jpg)
Variaţia energiei libere a unei
reacţii determină spontaneitatea ei
1) dacă DG este negativă – reacţia va evolua spontan
de la stanga la dreapta (şi poate efectua travaliu)
2) dacă DG este pozitivă- reacţia nu va evolua
spontan de la stanga la dreapta, ci pentru
desfăşurarea ei necesită energie din exterior
3) dacă DG = 0 – reacţia este la echilibru, nu
evoluează spontan în nici un sens
![Page 14: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/14.jpg)
Variaţia energiei libere depinde de
concentraţiile reactanţilor şi produşilor de
reacţie şi de valoarea unei constante (ΔGº׳)
DGo' = variaţia energiei libere standard (la pH 7, 25˚C,
conc. produşilor şi reactanţilor 1M)
R = constanta gazelor (1,98cal/molxK); T = temp.
Pentru reactia A + B C + D
DG = DGo' + RT ln
[C] [D]
[A] [B]
![Page 15: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/15.jpg)
La echilibru DG = 0.
K'eq, raportul [C][D]/[A][B] la
echilibru.
Dacă K'eq > 1: reacţie
spontană (DG‘ negativ).
DG = DGº' + RT ln
= DGº' + RT ln
DGº' = - RTln
defining K'eq =
DGº' = - RT ln K'eq
[C] [D]
[A] [B]
[C] [D]
[A] [B]
[C] [D]
[A] [B]
[C] [D]
[A] [B]
Variaţia energiei libere şi
constanta de echilibru (K‟eq)
![Page 16: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/16.jpg)
K'eq DG º' kJ/mol
Reactie (1M si pH 7)
104 - 23 Spontana de la stinga la dreapta
102 - 11 Spontana de la stinga la dreapta
100 = 1 0 echilibru
10-2
+ 11 Are loc in sens invers
10-4
+ 23 Are loc in sens invers
DGo' = - RT ln K'eq
Variaţia DGo„ (25 oC) cu valoarea constantei de echilibru
![Page 17: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/17.jpg)
Întrebare:
1. A + B C + D
Reacţia de mai sus se desfăşoară la 25˚C într-un volum de 2,5 l soluţie; cantităţile în moli din fiecare component la echilibru sunt: A=10; B=5; C=5; D=5. Constanta de echilibru Keq şi pentru această reacţie au valorile :
A. 0,5 şi 590ln0.5
B. 0,5 şi -0.5ln590
C. 1,00 şi -590ln1
D. 0,5 şi -590ln0,5
E. 2,00 şi -590ln2
DGo„
![Page 18: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/18.jpg)
Tipuri de reacţii în funcţie de
valoarea ΔG
1. reacţii exergonice
2. reacţii endergonice
![Page 19: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/19.jpg)
Reacţii endergonice
• Reacţii chimice care necesită un aport energetic exterior
• au ΔG >0 .
• Exemplu:
1. Fotosinteza
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
Soare
fotoni
Energie
solară
(glucoza)
![Page 20: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/20.jpg)
Reacţii exergonice
• Reacţii chimice cu eliberare de energie
• au ΔG<0
• Examplu:
1. Respiraţia celulară
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + ATP
(glucoza)
Energie
![Page 21: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/21.jpg)
• Reacţii endergonice – reacţiile anabolice:
consumă energie, pentru a construi molecule
complexe din molecule simple.
• Reacţii exergonice- reacţiile catabolice:
eliberează energie prin care molecule complexe
se scindează în molecule simple.
![Page 22: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/22.jpg)
A
B
C
cale
catabolică
energie
energie
ATP
Energie
C1
B1
A1
cale
anabolică
energie
energie
Cuplarea căilor metabolice
![Page 23: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/23.jpg)
Cuplarea reacţiilor metaboliceeste posibilă datorită naturii
aditive a variaţiei energiei libere
O reacţie spontană poate susţine o reacţie non-spontană:
o reacţie exergonică (ΔG1 <0 ) se poate cupla cu o
reacţie endergonică (ΔG2>0)
Variaţiile energiei libere ale reacţiilor cuplate sunt
aditive, iar variaţia totală a energiei libere trebuie să
fie negativă (ΔGtotal = ΔG1 + ΔG2; ΔGtotal < 0).
![Page 24: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/24.jpg)
Cuplarea reacţiilor endergonice cu
cele exergonice
![Page 25: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/25.jpg)
Două tipuri de cuplaj
A. Cuplarea prin intermediar comun obligatoriu:
A + C I B + D
Intermediarul comun obligatoriu I trebuie să fie
înrudit structural cu A,C, B sau D.
Acest tip de cuplaj nu este strict specific pentru sistemele
biologice, fiind întalnit şi în sistemele nevii (chimia
organică şi anorganică).
![Page 26: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/26.jpg)
1.glucozo-6-P fructozo-6-P
∆G = +1.7 kJ mol-1
2. fructozo-6-P + ATP fructozo-1,6-di-P + ADP
∆G -14.2 kJ mol-1
REACTIA GLOBALA:
glucozo-6-P + ATP fructozo-1,6-di-P + ADP
∆G = -12.5 kJ mol-1
I. Cuplarea prin intermediar comun obligatoriu
Exemplu
![Page 27: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/27.jpg)
-Două reacţii care se derulează în acelaşi compartiment celular se pot
cupla printr-un intermediar energetic comun care prezintă două forme
E/E*, una energizată (E*) şi alta săracă energetic, intermediar care
serveşte drept transductor de energie.
-Intermediarul comun energetic E, (spre deosebire de I, intermediarul
comun obligatoriu) nu trebuie să fie înrudit structural cu A, B, C sau
D
A
B C
DE
E*
Energie liberă
E*/E=ATP/ADP
II. Cuplarea prin intermediar comun energetic
![Page 28: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/28.jpg)
Modelul ATP ca Donor Energetic Universal
![Page 29: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/29.jpg)
Proprietăţile ATP
![Page 30: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/30.jpg)
Gruparile fosfat bogat energetice
sunt “moneda energetica” a celulei
• ATP este principala moneda energetica
• ATP este constant consumat si generat
• Consum ATP: contractie musculara,
transport activ, reactii biosintetice
![Page 31: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/31.jpg)
Cele 2 legături macroergice din ATP
- Legături de tip anhidridă
- DG hidroliză cu valoare negativă mare.
- Reprezentate prin simbolul "~"
N
NN
N
NH2
O
OHOH
HH
H
CH2
H
OPOPOP-O
O
O- O-
O O
O-
adenina
riboza
ATP
Adenozin trifosfat
Legaturi anhidridice
(~)
![Page 32: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/32.jpg)
Potential, ambele legături macroergice pot fi
scindate, şi cele două grupe fosfat bogate în
energie eliberate prin hidroliza ATP.
ATP ADP + Pi
Alternativ:
ATP AMP + PPi
PPi 2Pi
Hidroliza ATP: două modalităţi
![Page 33: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/33.jpg)
I. ATP + H2O ADP + P ΔGº‟ = -7,3kcal/mol
+ H2O
P P P
Adenozin trifosfat (ATP)
P P P+
Adenozin difosfat (ADP)
Hidroliza ATP: prima modalitate
![Page 34: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/34.jpg)
I. ATP + H2O AMP + PP ΔGº‟ = -7,3kcal/mol
PP 2P ΔGº‟ = -9 kcal/mol
+ H2O
P P P
P P P
+
P
P
+H2O
Adenozin trifosfat
(ATP)
Adenozin monofosfat
(AMP)
ΔGº‟total = -16,3 kcal/mol
Hidroliza ATP: a 2-a modalitate
![Page 35: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/35.jpg)
Reacţia catalizată de hexokinază; cele 2 jumătăţi de reacţie
sunt:
ATP + H2O ADP + Pi DGo' = -7, kcal/mol
Pi + glucoză glucozo-6-P + H2O DGo' < +7,3 kcal/mol
Cuplaj:
ATP + glucose ADP + glucozo-6-P DGo' < 0 kcal/mol
(OBS. FACULTATIVA Structura centrului activ al enzimei – cavitate
hidrofoba-, care exclude H2O, previne reactiile hidrolitice individuale,
in timp ce favorizeaza reactia cuplata.)
Hidroliza ATP la ADP- are loc atunci cînd variaţia energiei libere a reacţiei
endergonice din cuplaj este mai mică de 7,3kcal/mol
![Page 36: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/36.jpg)
- are loc atunci cînd variaţia energiei libere a reacţiei endergonice
din cuplaj este mai mare de 7,3kcal/mol
Reacţia de activare a acizilor graşi
RCOOH + CoASH RCO~SCoA DGo' > +7,3kcal/mol
ATP + H2O AMP + PPi
PPi + H2O 2 Pi DGo' = - 15,3 kcal/mol
Reactia globala:
RCOOH + ATP + CoASH RCO~SCoA+ AMP + 2 Pi
DGo' < 0 kcal/mol (spontana)
II. Hidroliza ATP la AMP
![Page 37: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/37.jpg)
De ce nu se hidrolizeaza
ADP la AMP?
• Nu exista enzima corespunzatoare in
organism
![Page 38: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/38.jpg)
Stabilizarea prin rezonanta (delocalizarea electronilor p-π) a produsilor de hidroliza este mai puternica decit in cazul compusului ca atare.
Repulsia electrostatica intre atomii de oxigen incarcati negativ ai gruparilor fosfat favorizeaza separarea gruparilor fosfat (prin reactia de hidroliza a ATP se reduce nr. sarcini negative de la 4 pt ATP la 3 pt ADP).
Prezenta ioni Mg2+ in celule: afinitatea ADP pt Mg2+ este de 6 ori mai mare decit afinitatea ATP.
De ce hidroliza legaturilor de tip anhidrida
din ATP si PPi are o valoare mare a ΔG?
![Page 39: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/39.jpg)
Intrebare:
• ATP nu contine:
1. Legatura de tip anhidrida
2. Legatura esterica
3. Legatura N-glicozidica
4. Legatura tioesterica
5. Grupe hidroxil de tip alcool secundar
![Page 40: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/40.jpg)
Care sunt modalitatile
de folosire a energiei legaturii macroergice din
dinucleotide?
REACTIILE CATALIZATE DE ENZIMELE:
Adenilat kinaza
Nucleozid difosfosfat kinaza
![Page 41: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/41.jpg)
Adenilat kinaza AK (Miokinaza)
interconverteste nucleotidele cu adenina• ATP + AMP 2 ADP
AK este prezenta in majoritatea celulelor.
• Furnizeaza ADP, care este substratul pentru sinteza ATP (ex. sub actiunea ATP sintazei mitocondriale),
CIND? In conditiile in care exista reactii metabolice in cadrul carora ATP-ul este defosforilat la AMP.
• Furnizeaza AMP, care este activator alosteric pentru enzimele catabolice,
CIND? In conditiile in care exista depletie celulara de ATP, exista in exces ADP. Reactia AK, parcursa de la dreapta la stanga permite cresterea concentratiei de AMP.
AMP, via enzime catabolice activate, conduce la generarea crescuta de ATP.
• Reactia AK este o sursa minora temporara de ATP, permitind gruparilor fosfat macroergice din ADP sa fie utilizate pentru sinteza directa de ATP.
![Page 42: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/42.jpg)
NUCLEOZID DIFOSFAT KINAZA (NuDiKi)
NuDiKi echilibreaza continutul de grupari fosfat
macroergice ~P intre diferitele clase de nucleotide, in
functie de necesitatile celulei, ex. pentru sinteza ADN &
ARN.
NuDiKi catalizeaza reactii reversibile de tipul:
ATP + GDP ADP + GTP,
ATP + UDP ADP + UTP, etc.
![Page 43: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/43.jpg)
ALTE TIPURI DE CUPLAJ
PROCESE EXERGONICE-
PROCESE ENDERGONICE
![Page 44: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/44.jpg)
FOLOSIREA ENERGIEI DIN ATP
PT LUCRU MECANIC (MISCARE)
ATP –induce modificari conformationale in miozina
Miozina are functie de ATP-aza
![Page 45: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/45.jpg)
Caz clinic-discutii Inima este un specialist
in transformarea ATP in lucru mecanic
• Cea mai frecventa cauza de IMA este ateroscleroza si blocarea aa coronariene. Scaderea fluxului de singe scade productia de ATP in celula cardiaca si celula moare.
• Fiecare bataie cardiaca foloseste aproximativ 2% din ATP-ul cardiac.
• Daca inima nu e capabila sa regenereze ATP-ul, tot ATP-ul din inima e hidrolizat in mai putin de 1 minut.
• Lipsa aportului de singe si O2 adecvat a fost cauza incapacitatii inimii d-nei Cora de a mai regenera ATP.
![Page 46: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/46.jpg)
Cuplarea energetica in transportul
ionilor
Transportul ionilor poate fi
cuplat cu o reactie chimica,
ex. Hidroliza sau sinteza ATP. S1 S2
ATP
ADP + Pi
Side 1 Side 2
![Page 47: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/47.jpg)
2 situatii
Transport activ: Hidroliza spontana a ATP (DG <0) este cuplata cu (sustine energetic) fluxul ionic contra gradient (DG>0).
Sinteza ATP: Fluxul H+ spontan conform gradientului de concentratie (DG <0) este cuplat(sustine energetic) sinteza ATP (DG>0).
S1 S2
ATP
ADP + Pi
Transport
activ
H+
1 H+
2
ATP
ADP + Pi
Sinteza
ATP
![Page 48: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/48.jpg)
Rinichii si creierul folosesc ATP
pentru transport ionic
• Rinichi- pentru
economisire principii
filtrate reutilizabile
• Creierul- pentru
mentinerea gradientului
ionic transmembranar
necesar transmiterii
impulsului nervos
![Page 49: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/49.jpg)
Compusi macroergici versus
Compusi fosfageni
• Compusi fosfageni: Forme de depozitare a gruparilor fosfat bogate energetic, capabili sa actioneze ca donori de grupari fosfat ~P catre ADP, astfel regenerind rapid ATP
• Compusi macroergici: Hidroliza compusilor macroergici elibereaza o cantitate de energie libera de cel putin7,3kcal/mol (IΔGI>7,3 kcal/mol)
• OBS. Exista compusi macroergici care nu sunt fosfageni!
![Page 50: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/50.jpg)
Compus DGo' hidroliza, kcal/mol
Fosfoenolpiruvat (PEP) -,
Carbamoil fosfat -,
1,3-Bifosfoglicerat -,
Fosfocreatina -,
Acil-SCoA -7,
ATP (hidrolizat la ADP) -7,
ATP (hidrolizat la AMP) -7,
Pirofosfat -
Glucozo-1-fosfat -,
Glucozo-6-fosfat -,
AMP -,
Glicerol-3-fosfat -,
Variatia energiei libere standard
in cazul unor compusi organofosforici
![Page 51: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/51.jpg)
Fosfoenolpiruvatul (PEP), implicat in sinteza ATP.
C
C
O O-
OPO32-
CH2
C
C
O O-
O
CH3
C
C
O O-
OH
CH2
ADP ATP
H+
PEP enolpiruvat piruvat
COMPUSI MACROERGICI
![Page 52: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/52.jpg)
Creatin Kinaza catalizeaza reactia reversibila:
Fosfocreatina + ADP ATP + creatina
(Creatina=acidul N-metil guanidinacetic)
Rolurile fosfocreatinei
-Sursa de ATP in cursul contractiei musculare
-Depozit de ~P
- transport ~P intre diferitele compartimente ale celulei .
-O PHN C
O
O-
N
NH2+
CH2
CH3
C
O
O-
fosfocreatina
Fosfocreatina
(creatinfosfat): musculatura
scheletica, inima,
spermatozoizi, creier
COMPUSI
MACROERGICI
![Page 53: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/53.jpg)
Coenzyme A-SH + HO C
O
R
Coenzyme A-S C
O
R + H2O
In contrast cu esterii fosforici, tioesterii au o valoare
negativa a DG pentru hidroliza foarte mare.
Spontaneitatea scindarii legaturii tioesterice este esentiala
pentru rolul coenzimei A de acyl group carrier.
COMPUSI
MACROERGICI
NONFOSFAGENI
![Page 54: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/54.jpg)
legatura esterica dintre prima grupare fosfat si 5OH al
ribozei din ATP.
N
NN
N
NH2
O
OHOH
HH
H
CH2
H
OPOPOP-O
O
O- O-
O O
O-
adenina
riboza
ATP
Legatura esterica
Esteri fosforici cu valori negative dar <7,3kcal/mol
la hidroliza
![Page 55: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/55.jpg)
glicerol-3-fosfat
CH 2
CH
CH 2
OH
HO
O P
O
O-
O-
H O
OH
H
OHH
OH
CH2
H
OH
H
1
6
5
4
3 2
O P
O
OH
OH
glucozo-6-fosfat
Esteri fosforici cu valori negative dar <7,3kcal/mol
la hidroliza
![Page 56: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/56.jpg)
AMPc este un compus care
hidrolizeaza usor conform reactiei
(catalizata de fosfodiesteraza):
cAMP 5'-AMP
DE CE?
deoarece exista constringeri sterice
in cadrul ciclului.
CE IMPORTANTA ARE
ACEASTA LABILITATE A AMPc
LA HIDROLIZA?
Labilitatea AMPc la hidroliza il
face un semnal celular tranzitoriu
excelent.
N
N N
N
NH2
O
OHO
HH
H
H2C
HO
PO
O-
1'
3'
5' 4'
2'
cAMP
![Page 57: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/57.jpg)
Enumerati compusii organofosforici care au ΔG<0
si precizati rolurile lor:
Transfer sau depozit energetic
ATP, PPi, creatinfosfat
Transfer de grupari chimice
ATP, Acil-CoA
Semnal tranzitoriu
AMPc
![Page 58: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/58.jpg)
Generarea/sinteza ATP
I. Conditii anaerobioza
– Lipsa O2
– Fosforilare la nivel de substrat
1) 2 reactii in glicoliza
3) 1 reactie in ciclul Krebs
II. Conditii de aerobioza
– prezenta O2
– Fosforilare oxidativa
![Page 59: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/59.jpg)
Fosforilare la nivel de substrat
-glicoliza-
1,3-Bifosfoglicerat
ADP
Fosfoglicerat kinaza ATP
3-fosfoglicerat
![Page 60: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/60.jpg)
Fosforilare la nivel de substrat in
glicoliza:reactia catalizata de fosfogliceratkinaza
![Page 61: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/61.jpg)
C
C
O O-
OPO32-
CH2
C
C
O O-
O
CH3
C
C
O O-
OH
CH2
ADP ATP
H+
PEP enolpiruvat piruvat
Fosforilare la nivel de substrat in glicoliza:
reactia catalizata de piruvatkinaza
![Page 62: curs4R_metabolismenergetic](https://reader034.vdocumente.com/reader034/viewer/2022051017/55cf99f4550346d0339fdd0d/html5/thumbnails/62.jpg)
Fosforilare la nivel de substrat in
ciclul Krebs:reactia catalizata de succinilCoA kinaza
succinil~ CoA + GDP + Pi succinat + GTP + CoASH