Bilanţul Energetic Din Metabolismul Glucidic.docx

Bilanţul energetic din metabolismul glucidic Cojocari Ana KERF an I Metabolizarea glucidelor 1. Digestia carbohidraţilor din alimente Carbohidraţii alimentari, din care corpul uman îşi dobândeşte energia, intră în organism sub forme foarte diverse şi complexe, precum dizaharide, amidon, sau glicogen. Cu toate că este şi ea consumată, celuloza nu este digerată de corpul uman, fiind însă digerată, într-o anumită măsură de unele animale. Prima etapă a metabolizării carbohidraţilor constă în distrugerea macromoleculei la molecule mai simple si solubile care pot fi astfel transportate prin pereţii intestinali. Scindarea polizaharidelor începe chiar din gură, cu ajutorul salivei, prin pH-ul puţin acid (pH=6,8) şi prin conţinutul de amilază linguală. Acţiunea amilazei linguale este inhibată de pH-ul mult mai acid al stomacului. In stomac hidroliza acidă este responsabilă pentru degradarea în continuare a polizaharurilor. Amestecul de secreţii gastrice, salivă si alimente, cunoscut sub denumirea generică de bol alimentar („chyme”) se duce spre intestinul subţire. Principala enzimă care degradează polizaharurile din intestinul subţire este a-amylaza, fiind o enzimă secretată de pancreas şi având aceiaşi acţiune de scindare ca amilaza linguală, adică scindarea la dizaharuri si trizaharuri. Trizaharurile sunt transformate la monozaharuri prin intervenţia enzimelor intestinale, printre care maltazele care hidrolizeaza di- şi trizaharurile, sucraza, lactaza si trehalaza cu actiune specifică asupra dizaharurilor. Rezultatul global al acţiunii lor este transformarea aproape totală la monozaharurile constitutive. Glucoza şi celelalte zaharuri simple sunt transferate prin pereţii intestinali şi transportaţi prin vena porta hepatica la ficat si alte ţesuturi. In acestea mohozaharurile sunt transformate în acizi graşi, aminoacizi sau glicogen, sau oxidate de diferite mecanisme catabolice ale celulelor. Oxidarea glucozei este cunoscută sub numele de glicoliză. Glucoza este oxidată fie la lactat, fie la piruvat. In condiţii aerobice, majoritatea glucozei se transformă în piruvat, calea fiind cunoscută sub numele de glicoliză aerobică. Daca oxigenul lipseşte, calea este denumită glicoliză anaerobică produsul final fiind lactatul. 2. Biosinteza glucidelor

Gluconogeneza reprezintă anabolismul a noi glucoze, adică alta decât cea care se poate obţine din glicogen. Acestă sinteză este indispensabilă pentru utilizarea acesteia drept combustibil pentru creier, eritrocite, etc., glucoza fiind singura sursă de energie pentru aceste organe. Biosinteza glucozei din precursori conţinand trei sau patru atomi de carbon reprezintă în fapt reversul gligolizei. Gluconogeneza este activă atunci aportul de carbohidraţi este mic ca în cazurile de înfometare dar şi a celor care suferă de diabet. Materiile prime pe care le utilizează sunt glicerina (din degradarea lipidelor), lactatul (din oxidarea anaeroba a zaharurilor) aminoacizii (din degradarea proteinelor). Gluconogeneza transformă practic piruvatul din nou în glucoză, prin diferite etape. Este oare gluconogeneza reversul perfect al glicolizei? Dacă se ţine cont că în procesul glicolizei există trei etape ireversibile, controlate de enzime şi anume, transformarea glucozei în glucoza 6-fosfat, a fructozei 6-fosfat în fructoza 1,6difosfat şi respectiv a fosfoenol piruvatului (PEP) în piruvat, înseamnă că acestea trebuiesc ocolite (bypass) în timpul gluconogenezei. In cazul primelor doua reacţii schimbarea enzimei duce la efectul dorit: hexokinaza este înlocuita de glucoza-6fosfataza, iar fosfofructokinaza cu fructozo-1,6-bisfosfataza.

Ultima etapă este ocolită cu ajutorul a doua reacţii şi anume:

3. Glicoliza

Faza catabolică a metabolismului glucidic sau glicoliza, reprezintă secvenţa de reacţii enzimatice care transformă glucoza din alimente în piruvat. Istoricul studiului acestei glicolize începe la 1897, când, accidental, Buchner descoperă că extrasul de drojdii pot converti sucroza la etanol. Abia in 1940, toate etapele glicolizei au fost elucidate prin cercetările lui Embden, Meyerhof, Parnas si Warburg. Din aceasta cauza metabolismul glicozidic mai este cunoscut drept calea Embden- Meyerhof-Parnas, mai ales în carţile de biochimie mai vechi. Glicoliza implică două faze, una premergătoare, care necesită energie, prin intervenţia ATP, şi a doua fază care dă înapoi energia câştigată, producând ATP. Global aceste transformări pot fi generalizate ca:

Practic sunt cuprinse următorul şir de transformări (Schema 6.2.) 4. Catabolismul complet al glucozei Oxidarea completă a glucozei poate fi generic reprezentată prin următoarea reacţie:

Schema 6.2. Etapele glicolizei Aceasta reprezintă o cale metabolică importantă prin care se eliberează multă energie şi o cantitate de ATP de circa 20 de ori mai mare decât cea obţinută prin glicoliză. Oxidarea completă a glucozei cuprinde trei etape: 1.

degradare glicolitică anaerobă pâna la acid piruvic (etapele 1- 9 din schema 6.2.);

2.

decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic, produşi finali fiind acidul acetic si dioxidul de carbon, conform ecuaţiei globale:

Practic are loc o decarboxilare, urmată de o oxidare, acidul acetic fiind în final legat de CoA. Biocatalizatorul acestor reacţii este unul multienzimatic complex, cunoscut sub numele de piruvat dehidrogenaza. Produşii finali sunt de fapt acetil coenzima A si NADH.

3.

ciclul acizilor carboxilici sau ciclul Krebs (Schema 6.3).

Schema 6.3. Acetil-CoA formată în ciclul anterior intră în ceea ce se cunoaşte sub denumirea de ciclul Krebs sau ciclul acizilor tricarboxilici şi, după cum se observă în schema 6.3., este refăcută la un ciclu complet. Furnizoare de energie este scindarea hidrolitică a legăturii tioesterice, reactie reversibilă. Bilanţul acestui ciclu poate fi reprezentat schematic ca:

scoţând în evidenţă oxidarea totală a acetilului la dioxid de carbon şi hidrogen. Atomii de hidrogen reprezintă în fapt energia potenţială care va fi eliberată în urma reacţiei cu oxigenul în cadrul procesului respirator.

Daca se calculează acum bilanţul energetic al oxidării totale a glucozei, tinându-se cont că principala formă de stocare a energiei este sub forma legăturilor de ATP, se va vedea că din cele 40 de molecule ATP eliberate la oxidarea unei molecule de glucoză se consumă 2 pentru degradări hidrolitice, deci câştigul este de 38 molecule ATP. Aceasta reprezintă de fapt izvorul energetic al manifestărilor biochimice.