1

Glicoliza

• Definiţie

• Localizare

• Etape

• Reacţii

• Bilanţ energetic

• Reglare

• Definiţie

Cale de catabolism prin care: Glucoza → 2Piruvat (aerobioză) sau

→ 2Lactat (anaerobioză)

cu scopul producerii ATP

Este activă numai dacă nivelul energetic al celulei este scăzut

=> [ATP] inhibă enzimele reglatoare (retroinhibiţie)

• Localizare în– toate celulele (în cele fără mitocondrii produsul final = lactat)

– citosol

Glicoliza - Definiţie & Localizare

2

Glicoliza - Etape

Glucoza

2ATP

2ADP + 2Pi1. Etapa consumatoare de ATP

Glicerinaldehid-3-fosfat Dihidroxiacetonfosfat

2ADP

2ATP2. Etapa producatoare de ATP

Acid piruvic

În prezenţa mitocondriilor şi a O2

LDHAcid lactic

În absenţa mitocondriilor şi/sau a O2

Glucoza + 2ATP => 2Trioze fosforilate + 2ADP + 2Pi

Glicoliza – Etapa consumatoare de ATP

3

2Trioze fosforilate + 4ADP + 2NAD+ => 2Piruvat + 4ATP + 2NADH2Piruvat + 2NADH => 2Lactat + 2NAD+(anaerobioza)

Glicoliza – Etapa producătoare de ATP

Soarta piruvatului

• în absenţa mitocondriilor şi/sau a O2

• în prezenţa mitocondriilor şi a O2

CH3-CO-COOH AcetilCoA + CO2

Piruvat dehidrogenaza

(mitocondrie)

NAD+ NADH + H+

CoA

Piruvat

4

Bilanţul energetic

Bilanţul energetic al glicolizei

4 ATP sintetizaţi – 2 ATP consumaţi = 2 ATP/ Glucoza

Glucoza 2 Piruvat + 2NADH + 2 ATPGlicoliza

2 Piruvat 2 AcetilCoA + 2 NADHPyDH

2 AcetilCoA 2 [2CO2 + 3NADH + 1 FADH2 + GTP]Ciclul Krebs

8 NADH + 4 FADH2 (8 x 3) + (4 x 2) = 32 ATPLant respirator

Fosforilare oxidativa

Total = 2 ATP + 2 GTP + 32 ATP = 36 ATP

Bilanţul oxidării complete a glucozei

Glicoliza - Reglare

Enzime reglatoare = allosterice

– Hexokinaza (HK)

– Fosfofructokinaza1 (PFK1)

– Piruvat kinaza (PK)

Modalităţi de reglare

• Inducţie: insulina → creşterea concentraţiei GK şi a PK (ficat)

• Modificare covalentă:

Adrenalina şi glucagonul (în ficat) iniţiază fosforilarea

PK hepatice şi a PFK2 => inhibiţia acestor enzime

• Modificare allosterică: ex. ATP = inhibitor (retroinhibiţie)

5

Reglarea hexokinazei

KM Hexokinazei = 10 µM => afinitate mare pt. glucoză

KM Glucokinazei = 10 mM => afinitate mică pt. glucoză

Acizi grasi

(ficat, tesut adipos)

=> La concentraţie normală a glucozei (5mM) este funcţională numai HK!

Reglarea fosfofructokinazei

În muşchi ATP modulează afinitatea PFK1 pentru fructozo-6-fosfat (F6P):

[ATP] K0,5 pt. F6P => PFK1 activă chiar şi [F6P]

[ATP] K0,5 pt. F6P => PFK1 activă numai când [F6P]

[ATP]

[ATP]

6

Reglarea concentraţiei Fructozo 2,6-bisfosfat

Fructozo 2,6-bisfosfatul este sintetizat & hidrolizat de fosfofructokinaza2

(PFK2), enzimă bifuncţională reglată prin fosforilare / defosforilare

• Insulina activează fosfoprotein fosfataza => se activează centrul kinazic al PFK2

• Glucagonul activează protein kinaza A => se activează centrul fosfatazic al PFK2

Reglarea piruvat kinazeiInhibitori allosterici: ATP, acetilCoA, alanina, acizi grasi cu catena lungă

Activatori allosterici: Fructozo-1,6-bisfosfat (activare în avans).

PK hepatică (L) este inactivată prin fosforilare indusă de glucagon

=> se previne consumarea glucozei prin glicoliză atunci când [Glc] este scazută

7

Şuntul 2,3-bisfosfoglicerat (2,3-DPG)

Localizare: exclusiv în eritrocite

Scop: producerea 2,3DPG = reglator al afinităţii Hb pentru O2

Patologie

• Deficienţa PK eritocitare => ↓ [ATP]

=> ↓activitatea ATP-azei Na/K dependente

=> hemoliză => Anemia hemolitică

8

Gluconeogeneza

• Definiţie

• Localizare

• Reacţii ireversibile

• Bilanţ energetic

• Reglare

Gluconeogeneza –Definitie & Localizare

Cale de anabolism prin care

Compuşi neglucidici

Lactat, Ala, glicerolGlucoză

folosind ca sursă de energie ATP rezultat prin catabolismul

acizilor graşi

• Definiţie

• Localizare

Ficat (Rinichi)

Citosol + Mitocondrii

9

Piruvat Oxalacetat PEP

Gluconeogeneza –Reacţii ireversibile

Glucozo 6-fosfat Glucoza + Pi

PEP

carboxikinaza

(citosol sau

mitocondrie)

Piruvat

carboxilaza

(biotina)

(mitocondrie)

Fructozo1,6 bisfosfat Fructozo 6-fosfat + PiFructozo 1,6 bis fosfataza

Glucozo 6 fosfataza

Restul reacţiilor sunt comune cu ale glicolizei!

Căi alternative de la piruvat la PEP

10

Reacţiile gluconeogenezei pornind de la piruvatPiruvat + HCO3

- + ATP → Oxaloacetat + ADP + Pi

Oxaloacetat + GTP ↔ Fosfoenolpiruvat + CO2 + GDP

Fosfoenolpiruvat + H2O ↔ 2-Fosfoglicerat

2-Fosfoglicerat ↔ 3-Fosfoglicerat

3-Fosfoglicerat + ATP ↔ 1,3-Bisfosfoglicerat + ADP

1,3-Bisfoglicerat + NADH + H+ ↔ Gliceraldehid 3-fosfat + NAD+ + Pi

Gliceraldehid 3-fosfat ↔ Dihidroxiaceton fosfat

Gliceraldehid 3-fosfat + Dihidroxiaceton fosfat ↔ Fructozo 1,6-bisfosfat

Fructozo 1,6-bisfosfat → Fructozo 6-fosfat + Pi

Fructozo 6-fosfat ↔ Glucozo 6-fosfat

Glucozo 6-fosfat + H2O → Glucoza + Pi

Transformarea glicerolului în dihidroxiaceton fosfat

Aminoacizi glucoformatori

Alanina

Cisteina

Glicina

Serina

Treonina

Triptofan

→Piruvat

Arginina

Glutamat

Glutamina

Histidina

Prolina

→alfa-Cetoglutarat

Izoleucina

Metionina

Treonina

Valina

→Succinil-CoA

Fenilalanina

Tirozina→Fumarat

Asparagina

Aspartat→Oxaloacetat

α-Cetoglutarat, succinil-CoA si fumarat pot fi convertiti in oxaloacetat (vezi ciclul Krebs)

11

Gluconeogeneza – Bilanţ & Reglare

REGLARE

• Inducţie: glucogonul intensifică sinteza PEPCK şi a F1,6-bisfosfatazei

• Modificare covalentă: fosforilarea iniţiată de adrenalină, glucagon şi

hormoni glucocorticoizi determină reducerea concentraţiei F2,6-BP

=> activarea F1,6-bis-fosfatazei

• Modificare allosterică: ex. ATP = activator

BILANŢ ENERGETIC

2Piruvat + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 6H2O → Glucoza + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD+

Reglarea glicolizei & gluconeogenezei

12

Ciclul Cori