Glicoliza • Definiţie • Localizare • Etape • Reacţii • Bilanţ energetic • Reglare
Glicoliza - Definiţie & Loc Local aliz izar are e • Definiţie
Cale Cale de cat catab abol olis ism m prin prin care care: Glucoza → 2Piruvat (aerobioză) sau → 2Lactat (anaerobioză) cu scopul scopul producerii producerii ATP ATP
Este activă nu numa maii da daccă ni nive velu lull en ener erge getiticc al celule celuleii es este te scăzut => [ATP] inhibă en enzi zime mele le re regl glat atoa oare re (retroinhibiţie) • Locali Localizar zare e în – toat toate e celu celule lele le (în (în cele cele f ăr ă mitocondri mitocondriii produsul produsul final final = lacta lactat) t) – citosol
1
Glicoliza - Etape Glucoza 1. Etapa consumatoare de ATP
Glicerinaldehid-3-fosfat
2ATP 2ADP + 2Pi Dihidroxiacetonfosfat
2ADP 2ATP
2. Etapa producatoare de ATP
LDH Acid piruvic
În prezenţa mitocondriilor şi a O2
Acid lactic
În absenţa mitocondriilor şi/sau a O2
Glicoliza – Etapa consumatoare de ATP Glucoza + 2ATP => 2Trioze fosforilate + 2ADP + 2Pi
2
Glicoliza – Etapa producătoare de ATP 2Trioze fosforilate + 4ADP + 2NAD + => 2Piruvat + 4ATP + 2NADH 2Piruvat + 2NADH => 2Lactat + 2NAD +(anaerobioza)
Soarta piruvatului • în
absenţa mitocondriilor şi/sau a O2
• în
prezenţa mitocondriilor şi a O2 Piruvat dehidrogenaza
CH3-CO-COOH
(mitocondrie)
AcetilCoA + CO 2
Piruvat NAD+ CoA
NADH + H+
3
Bilanţul energetic Bilanţul energetic al glicolizei 4 ATP sintetiza ţi – 2 ATP consumaţi = 2 ATP/ Glucoza
Bilanţul oxidării complete a glucozei Glucoza Glicoliza 2 Piruvat 2 AcetilCoA
2 Piruvat + 2NADH + 2 ATP
PyDH
2 AcetilCoA + 2 NADH
Ciclul Krebs
8 NADH + 4 FADH2
2 [2CO2 + 3NADH + 1 FADH2 + GTP] Lant respirator Fosforilare oxidativa
(8 x 3) + (4 x 2) = 32 ATP
Total = 2 ATP + 2 GTP + 32 ATP = 36 ATP
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)
4
Reglarea hexokinazei
Acizi grasi (ficat, tesut adipos)
KM Hexokinazei = 10 µM => afinitate mare pt. glucoz ă KM Glucokinazei = 10 mM => afinitate mic ă pt. glucoză => La concentraţie normală a glucozei (5mM) este funcţională numai HK!
Reglarea fosfofructokinazei [ATP] [ATP]
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]
5
Reglarea concentraţiei Fructozo 2,6-bisfosfat Fructozo 2,6-bisfosfatul este sintetizat & hidrolizat de fosfofructokinaza2 (PFK2), enzimă bifunc ţională 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 kinazei Inhibitori 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
6
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
7
Gluconeogeneza • • • • •
Definiţie Localizare Reacţii ireversibile Bilanţ energetic Reglare
Gluconeogeneza –Definitie & Localizare • Definiţie Cale de anabolism prin care Compuşi neglucidici Lactat, Ala, glicerol
Glucoză
folosind ca sursă de energie ATP rezultat prin catabolismul acizilor graşi
• Localizare Ficat (Rinichi) Citosol + Mitocondrii
8
Gluconeogeneza –Reacţii ireversibile Piruvat
Piruvat carboxilaza (biotina) (mitocondrie)
Fructozo1,6 bisfosfat
Glucozo 6-fosfat
Oxalacetat
PEP carboxikinaza (citosol sau mitocondrie)
Fructozo 1,6 bis fosfataza
Glucozo 6 fosfataza
PEP
Fructozo 6-fosfat + Pi
Glucoza + Pi
Restul reacţiilor sunt comune cu ale glicolizei!
Căi alternative de la piruvat la PEP
9
Reacţiile gluconeogenezei pornind de la piruvat Piruvat + HCO3- + ATP → Oxaloacetat + ADP + Pi Oxaloacetat + GTP ↔ Fosfoenolpiruvat + CO 2 + 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
Arginina Glutamat Glutamina Histidina Prolina
→Piruvat
Izoleucina Metionina Treonina Valina
Fenilalanina Tirozina
→Succinil-CoA
→Fumarat
→alfa-Cetoglutarat
Asparagina Aspartat
→Oxaloacetat
α-Cetoglutarat, succinil-CoA si fumarat pot fi convertiti in oxaloacetat (vezi ciclul Krebs)
10
Gluconeogeneza – Bilanţ & Reglare BILANŢ ENERGETIC 2Piruvat + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 6H2O → Glucoza + 4ADP + 2GDP + 6P i + 2NAD+
REGLARE • Inducţie: glucogonul intensific ă 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 allosteric ă: ex. ATP = activator
Reglarea glicolizei & gluconeogenezei
11
Ciclul Cori
12
