metabolismul glucidelor 2
TRANSCRIPT
NEOGLUCOGENEZA
Neoglucogeneza este un proces prin care are loc sinteza de glucoză din
substraturi neglucidice. Acest proces metabolic are loc în condiţii de inaniţie
prelungită (stări post-prandiale prelungite). Asigură un aport de glucoză ţesuturilor
glicodependente (creier, celule roşii etc) şi ţesuturi care necesită un aport susţinut
de glucoză (ţesutul muscular în exerciţiu etc).
Acest proces este specific celulelor hepatice dar poate avea loc şi în celulele
renale sau intestinale.
Pe baza neoglucogenezei hepatice se reface glicemia. Gluconeogeneza
renală asigură necesităţile proprii în glucoză şi numai în cazuri de perioade post-
prandiale prelungite intervine în menţinerea glicemiei.
Principalele substraturi ale gluconeogenezei sunt:
Acidul lactic rezultat din glicoliza anaerobă (reprezintă 40-50% din
totalitatea substraturilor gluconeogenezei). Este convertit în acid piruvic sub
acţiunea lactat-dehidrogenazei.
Alanina este principalul aminoacid glucoformator (reprezintă 30-40% din
totalitatea substraturilor gluconeogenezei). Din cei 20 de aminoacizi
standard numai lizina şi leucina nu permit sinteza glucozei. Este convertită
în acid piruvic sub acţiunea alanin-amino-transferazei (ALAT)
Glicerolul rezultat din degradarea gliceridelor din adipocite. Este convertit în
dihidroxi-aceton-fosfat.
Propionil-CoA rezultată din β-oxidarea acizilor graşi cu număr impar de
atomi de carbon (substrat minor)
Gluconeogeneza poate fi considerată o cale metabolică care decurge invers
decât glicoliza. Astfel neoglucogeneza constă în transformarea a 2 moli de piruvat
într-un mol de glucoză printr-o succesiune de 12 reacţii. Dintre acestea 8 reacţii
sunt catalizate de aceeleaşi enzime care catalizează reacţiile glicolizei iar 4 reacţii
sunt ireversibile, fiind catalizate de enzime specifice neoglucogenezei.
1
Gluconeogeneza poate fi subîmpărţită în 3 etape care au loc în mitocondrie,
citoplasmă şi reticulul endoplasmatic.
1. Etapa mitocondrială
Piruvatul format în citoplasmă este transportat în mitocondrii unde este
convertit în oxalacetat sub acţiunea piruvat-carboxilazei (prezentă numai în
mitocondrii), dependentă de prezenţa ATP, de biotină şi de CO2.
oxalacetatul este transferat în citosol prin intermediul navetei malat-
oxalacetat
2. Etapa citoplasmatică
oxalacetatul este decarboxilat la fosfoenol-piruvat sub acţiunea fosfoenol-
piruvat-carboxilazei
transformatrea fosfoenol-piruvatului în fructozo-1,6-difosfat urmează
aceeaşi succesiune de reacţii ca la glicoliză dar în sens invers
enzimele care catalizează aceste reacţii sunt enolaza, fosfoglicerat-mutaza,
fosfoglicerat-kinaza, gliceraldehid-3-fosfat-dehidrogenaza, triozo-fosfat-
izomeraza şi aldolaza
fructozo-1,6-difosfatul este hidrolizat la fructozo-6-fosfat sub acţiunea
fructozo-1,6-difosfatazei
fructozo-6-fosfat este izomerizat la glucozo-6-fosfat sub acţiunea glucozo-6-
fosfat-izomeraza.
3. Etapa desfăşurată în reticulul endoplasmatic
conversia glucozo-6-fosfat în glucoză sub acţiunea glucozo-6-fosfataza.
În figura următoare sunt prezentate reacţiile metabolice ale gluconeogenezei
şi glicolizei.
Reacţia generală:
2 piruvat + 4 ATP + 2GTP + 2 NADH + H+ →
1 glucoza + 4ADP + 2GDP + 6 Pi + 2 NAD+
2
Reglarea gluconeogenezei
Este dependentă de raportul insulină/glucagon fiind strict corelată cu
reglarea glicolizei. Activarea glicolizei are loc simultan cu inactivarea
gluconeogenezei.
Enzimele asupra cărora acţionează agenţii reglatori ai gluconeogenezei sunt:
piruvat-carboxilaza care este activată de creşterea concentraţiei de Acetil-
CoA
fosfoenol-piruvat-carboxilaza care este activată de glucagon, adrenalină,
glucocorticoizi şi inhibată de insulină
3
fructozo-1,6-difosfataza este activată în perioadele interalimentare, este
inactivată de fructozo-2,6-difosfat şi AMP
glucozo-6-fosfataza este sintetizată preferenţial în perioadele interalimentare
Reglarea coordonată a glicolizei şi gluconeogenezei
Reglarea acestor două căi metabolice se realizează în funcţie de necesităţile
energetice celulare. Principalul semnal al nivelului energetic este raportul
ATP/AMP sau ATP/ADP.
Reglarea coordonată a enzimelor glucokinaza şi glucozo-6-fosfataza.
În perioadele post prandiale acţionează insulina care induce sinteza
glucokinazei şi reprimă sinteza glucozo-6-fosfatazei.
În perioadele interalimentare acţionează glucagonul care activează glucozo-
6-fosfataza şi inhibă glucokinaza.
Reglarea coordonată a fosfofructo-kinazei I (PFK I) şi fructozo-1,6-
difosfatazei
În perioadele post-prandiale acţionează insulina care induce sinteza de
fosfofructo-kinază I şi reprimă sinteza de fructozo-1,6-difosfataza.
Fructozo-2,6-difosfatul (efector alosteric) activează PFK I şi inhibă fructo-
1,6-difosfataza.
Metabolismul fructozo-2,6- difosfatului este controlat de 2 enzime numite
fosfofructo-kinaza II (PFK II) şi fructozo-2,6-difosfataza:
- Sinteza fructozo-2,6-disfosfatului prin fosforilarea fructozo-6-fosfatului
cu consumul unui mol de ATP sub acţiunea PFK II
- Degradarea fructozo-2,6-difosfatului prin hidroliza sa la fructozo-6-
fosfat sub acţiunea fructozo-2,6-difosfatazei
Cele 2 activităţi enzimatice sunt controlate de fructozo-6-fosfat şi de o
protein kinază care funcţionează ca un reglator al PFK II. PFK II este dezactivată
prin fosforilare iar fructozo-2,6-difosfataza este dezactivată prin defosforilare.
Reglarea coordonată a piruvat-kinazei şi a piruvat-carboxilazei şi fosfo-
enol-piruvat-carboxikinazei
Insulina activează piruvat-kinaza
4
Glucagonul induce sinteza piruvat-carboxilazei şi a fosfo-enol-piruvat-
carboxikinazei.
Creşterea concentraţiei de ATP, NADH + H+ şi actil-CoA în urma β-
oxidării acizilor graşi determină activarea piruvat-carboxilazei.
Glucagonul înhibă piruvat-kinaza prin fosforilare.
5
Metabolismul lactatului. Ciclul acidului lactic sau ciclul Cori
Cuprinde 2 căi metabolice
Generarea lactatului în urma glicolizei anaerobe prin conversia
piruvatului în lactat în ţesuturile lipsite de mitocondrii (eritrocite), în
ţesuturile slab vascularizate (retina, medulara renală, mucoasa intestinală)
sau în muşchiul scheletic în timpul eforturilor intense.
Catabolismul lactatului prin neoglucogeneza hepatică
6
METABOLISMUL FRUCTOZEI
Fructoza furnizează 15-20% din necesarul energetic zilnic. Pătrunde în
celulă cu ajutorul transportorilor GLUT 2 şi GLUT 5.
Fructoza nefiind stocată sub formă de glicogen, este rapid utilizată la
producerea de ATP prin ciclul Krebs sau transformată în acizi graşi când este un
aport în exces.
Catabolismul fructozei este integrat în calea glicolizei după transformarea ei
în trioze fosforilate.
Din punct de vedere energetic, metabolismul fructozei se desfăşoară cu
randament mai ridicat, deoarece degradarea ei este mai rapidă decât a glucozei.
7
Activitatea fructokinazei (enzima primei reacţii) este superioară faţă de activitatea
glucokinazei.
Catabolismul fructozei are loc independent de factorii nutriţionali sau
endocrini.
METABOLISMUL GALACTOZEI
Galactoza este o aldohexoză care poate fi utilizată pentru producerea de
energie sau transformată în UDP-glucoză şi stocată sub formă de glicogen.
Pătrunderea în celulă are loc prin intermediul transportorilor GLUT 1,
GLUT 2 şi cotransportorul Na – glucoză.
Metabolismul galactozei se încadrează în metabolismul glucozei după
parcurgerea următoarelor reacţii:
Fosforilarea galactozei la galactozo-1-fosfat sub acţiunea galactokinazei
Reacţia dintre galactozo-1-fosfat şi UDP-glucoză, catalizată de galactozo-1-
fosfat-uridil-transferaza, conduce la glucozo-1-fosfat şi UDP-galactoză
Glucozo-1-fosfat întră în fluxul metabolic al glicolizei după transformarea sa
în glucozo-6-fosfat
UGP-galactoza este izomerizată în UDP-glucoza, sub acţiunea UDP-
galactozo-4-epimerazei. UDP-glucoza stă la baza sintezei glicogenului.
UDP-galactoza în combinaţie cu glucoza formează lactoza şi UDP în glanda
mamară.
UDP-galactoza stă la baza sintezei galactoz-aminei, constituent important al
glicoproteinelor, glicolipidelor şi al proteoglicanilor.
8
METABOLISMUL MANOZEI
Manoza, provenită din alimente, este fosforilată sub acţiunea
hexokinazei, formând manozo-6-fosfat. O altă sursă de manoză este izomerizarea
fructozo-6-fosfatului la manozo-6-fosfat, sub acţiunea fosfo-manozo-izomerazei.
Această reacţie este reversibilă. Manozo-6-fosfatul este convertit în manozo-1-
fosfat, care reacţionează cu GTP formând GDP-manoza care are rol important în
biosinteza glicoproteinelor.
CALEA PENTOZO-FOSFAT
Este una dintre cele mai importante căi metabolice ale organismului
deoarece permite sinteza ribozei-5-fosfat şi reducerea NADP+ la NADPH + H+ .
Ribozo-5-fosfatul stă la baza sintezei acizilor nucleici şi al coenzimelor
FAD şi NAD.
Ribozo-5-fosfatul poate fi convertit în intermediari ai glicolizei.
Transformarea glucozo-6-fosfatului în ribozo-5-fosfat şi reconversia acestuia în
intermediari ai glicolizei constituie şuntul hexozo-monofosfat. Această deviere de
la fluxul normal al glicolizei are ca scop producerea de NADPH.
NADPH + H+ este o coenzimă necesară pentru sinteza acizilor graşi, a
colesterolului şi a hormonilor steroizi la nivelul ficatului, al glandelor suprarenale
şi al glandei mamare în perioadele de lactaţie. În ficat, NADPH intervine şi în
9
reacţiile de detoxifiere catalizate de citocromul P450 iar în eritrocite această
coenzimă asigură regenerarea glutationului redus care este implicat în mecanisme
de apărare faţă de efectele toxice ale radicalilor liberi.
Reprezintă un proces alternativ de catabolizare a glucozei.
Toate reacţiile se desfăşoară în citosol.
Calea pentozo-fosfat poate fi împărţită în 2 faze: faza oxidativă, faza
non-oxidativă = faza de interconversie a monozaharidelor fosforilate.
Faza 1 (etapa oxidativă) conduce la sinteza de NADPH prin următoarele
reacţii:
Oxidarea glucozo-6-fosfat la 6-fosfo-glucono-lactonă sub acţiunea glucozo-
6-fosfat-dehidrogenaza. Se formează primul mol de NADPH
Gluconolactonaza hidrolizează 6-fosfo-gluconolactona rezultând 6-fosfo-
gluconatul
Acesta este convertit în ribulozo-5-fosfat sub acţiunea fosfo-gluconat-
dehidrogenazei. Se formează al doilea mol de NADPH.
Faza 2 (etapa de interconversie a monozaharidelor)
Ribulozo-5-fosfat sub acţiunea ribozo-5-fosfat-izomerazei se transformă în
ribozo-5-fosfat
Ribulozo-5-fosfat sub acţiunea ribulozo-5-fosfat epimerazei se transformă în
xilulozo-5-fosfat
Transcetolaza transferă un fragment cetol (2 atomi de carbon) provenit din
xilulozo-5-fosfat pe ribozo-5-fosfat rezultînd sedoheptulozo-7-fosfat şi
gliceraldehid-3-fosfat
10
Transaldolaza transferă un fragment aldol (3 atomi de carbon) provenit din
sedoheptulozo-7-fosfat pe gliceraldehid-3-fosfat rezultând fructozo-6-fosfat
şi eritrozo-4-fosfat
Transcetolaza transferă un fragment cetol (2 atomi de carbon) de pe
xilulozo-5-fosfat pe eritrozo-4-fosfat rezultând fructozo-6-fosfat şi
gliceraldehid-3-fosfat
11
12
Reglarea căii pentozo-fosfat
Enzima cheie a acestei căi metabolice este glucozo-6-fosfat-
dehidrogenaza care este inhibată de creşterea concentraţiei de NADPH şi activată
de scăderea concentraţiei de NADPH.
Creşterea raportului insulină/glucagon determină activarea căii pentozo-
fosfat prin inducţia enzimatică a glucozo-6-fosfat-dehidrogenaza. Sinteza hepatică
de acizi graşi, stimulată în perioadele post-prandiale de creşterea absorbţiei
intestinale de glucoză, asigură reoxidarea NADPH.
13