Stan Ariadna - Amg 1- Metabolismul Fiintelor Vii.docx

SCOALA POSTLICEALA SANITARA FUNDENI

METABOLISMUL MATERIEI VII

PROFESOR:

Elev:

Mihai Florența

Stan Ariadna Clasa: AMG – I A

2018

Ce este metabolismul?

Metabolismul este suma tuturor reactiilor biochimice de sinteza sau degradare, cu consum sau producere de energie care au loc in organism.

Cele doua tipuri de reactii biochimice sunt opuse si aflate in echilibru permanent, in oricare moment, intr-un organism viu. Acestea sunt Catabolismul si Anabolismul.

Catabolismul este suma reactiilor biochimice de degradare a macomoleculelor in substante mai simple. In catabolism se produce energie (reactii exergonice) si cel mai adesea se intampla in mediu aerob.

Anabolismul este procesul biochimic prin care se sintetizeaza (se construiesc) molecule in forma pe care corpul o poate folosi. In acest fel se asigura dezvoltarea organismului si se pot realiza functiile sale. Anabolismul consuma energie (reactii endergonice). De asemenea, este un proces desfasurat in mediul anaerob.

Catabolismul si anabolismul presupun succesiunea unor numeroase reactii chimice cum sunt hidroliza, hidrogenarea, deshidratarea, decarboxilarea, dezaminarea, transaminarea, esterificarea, condensarea, polimerizarea. Ambele procese sunt reglate hormonal. Putem spune, asadar, ca metabolismul este esential pentru viata organismului. De ce? Pentru ca exista doua tipuri de metabolism, in functie de energia consumata (metabolism energetic) si de substantele folosite (metabolism intermediar) . Corpul foloseste energie fie doar

pentru a fiinta –in repaos, pentru a fi realizate functiile vitale, cum este asigurarea respiratiei, a mentinerii temperaturii, etc. (metabolismul bazal). Produsele ce iau nastere in urma metabolismului intermediar sau participa la acesta se numesc metaboliti si intre acestia sunt vitamine, hormoni si produsii intermediari ai metabolismului proteic si lipidic.

De la hrana la metabolism In urma digestiei, corpul foloseste macromolecule pe care le metabolizeaza: proteine, grasimi, carbohidrati pe care le trasforma intrun final la nivel celular (respiratia celulara) in energie pe care corpul o foloseste sau depoziteaza.

Metabolismul proteic Proteinele sunt transformate in aminoacizi. In molecule, proteinele pot fi simple formate doar din aminoacizi, dar si proteine conjugate, adica: nucleoproteine, glicoproteine, fosfoproteine, lipoproteine, metaloproteine, cromoproteine. In mod normal, chiar si intr-o alimentatie saraca proteic, organismul e capabil sa sintetizeze proteine in aminoacizi. Totusi, exista opt aminoacizi esentiali pe care corpul nu ii poate procesa din propriile resurse, deci trebuie in mod imperios preluati din alimentatie:  Histidina, un precursr al histaminei, deci imunizant si antialergic. Se gaseste in carnea de miel, in branza (si alte lactate), boabe de soia, seminte de dovleac, oua, fasole si cereale integrale;  Izoleucina, care creste rezistenta la efort, ajuta in detoxifiere si vindecarea tegumentului;  Lizina, cu rol in absortia calciului;  Valina- participa alaturi de aminoacizii neesentiali in anabolizarea proteinelor, poate fi gasita in peste si in produse lactate;  Metitonina, care are sulf in compozitie si participa la sinteza fosfolipidelor- se gaseste in carnea de porc, peste, oua si lactate;  Treonina ce participa la formarea anticorpilor;  Fenilalanina;  Triptofan- se gaseste in lapte, oua, peste, creveti, alune, banane, curmale.

Inafara acestora, exista si aminoacizi neesentiali pe care corpul ii poate prelucra si folosi. Primul loc unde se prelucreaza aminoacizii este ficatul. Aici se metabolizeaza 20-80% dintre aminoacizi din ambele surse: exogena (alimentatie) precum si din sintetizarea unor produsi rezultati din metabolismul intermediar (sursa endogena). Macomoleculele ajung in ficat pe cale portala apoi sunt eliberati sistemic. Acesti aminoacizi se amesteca cu aminoacizii liberi din sange si sunt folositi de fiecare tesut dupa nevoie. Catabolismul proteinelor se realizeaza nu doar in ficat ci si in rinichi precum si in alte tesuturi. In procesul de respiratie celulara, in ciclul Krebs se catabolizeaza pana la dioxid de carbon, apa si energie si se anabolizeaza pana la acid piruvic. Importanta proteinelor consta in asigurarea echilibrului acido-bazic, a presiunii intravasculare si a circulatiei hidroelectrolitice.

Metabolismul lipidic Desi metabolizarea lipidelor este mai lenta, randamentul lor este mai bun in producerea de energie. De asemenea, lipidele sunt folosite in constructia altor elemente, asa cum sunt, de exemplu, membranele celulare. Lipidele se transforma in acizi grasi, si monogliceride, insa inainte de a deveni monogliceride, macromoleculele de trigliceride sunt supuse actiunii sarurilor biliare care le emulsifica, iar apoi lipazei pancreatice din duoden si (mai putin) lipazei intestinale. Acizii grasi si glicerina trec liber in sange (absortie). Trigliceridele nu provin in totalitate din catabolizarea lipidelor, ci o parte din ei sunt proveniti din glicerofosfatul de dupa catabolizarea glucozei (metabolism glucidic).

La nivel celular, in ciclul Krebs, glicerolul rezultat din catabolizarea grasimilor este prelucrat mai departe de la nivel citoplasmatic la nivelul mitocondriilor, insa nu se transporta singur prin citoplasma, ci cu ajutorul unei molecule de transport. La nivelul mitocondriilor se realizeaza oxidarea. Deci, pt o metabolizare totala a grasimilor este nevoie de parcurgerea ambelor etape. Oxidarea lipidelor nu este singura sursa de obtinere a acizilor grasi. Metabolismul glucidic aduce si el acid piruvic precum un aport aduc si aminoacizii glucoformatori. Deci sunt trei surse de acizi grasi in organism. Prin procesul de anabolizare, pentru producerea de energie, se biosintetizeaza glicerolul si acizii grasi. Metabolizarea lipidelor se realizeaza la nivelul ficatului si la nivel intestinal, dar si in rinichi, plamani, creier. Glicerokinaza este o enzima care face posibila metabolizarea trigliceridelor. Exista in rinichi, ficat, inima insa este absenta in intestine. In

absenta ei nu se poate metaboliza glicerofosfatul (glicerolul dupa ce a fost fosforilat dupa absortiaa intestinala).

Metabolismul glucidic In materia vegetala este realizat prin fotosinteza. Ori, aceasta este cel mai important proces de pe planeta, intrucat, sub influenta luminii solare, plantele metabolizeaza substante anorganice sintetizandu-le ca substante organice. Acest proces se realizeaza cu pigmentul clorofila, singurul capabil sa transforme energia luminoasa in reactii chimice. La regnul animal, implicit si la om, metabolismul glucidelor incepe cu digestia bucala, in care se prelucreaza amidonul. In stomac nu exista enzime care sa catabolizeze glucide, asadar procesul continua in intestinul subtire unde

zaharidele sunt transformate in monozaharide, in aceasta forma putand fi absorbite. Fructoza si galactoza sunt transformate in glucoza. Odata absorbite intestinal, monozaharidele ajung pe cale portala in ficat (la nivelul jejunului), unde sunt folosite ca glucoza. Amidonul este hidrolizat intai in mucoasa bucala sub influenta amilazei salivare apoi in intestin sub cea a amilazei pancreatice. In cazul in care organismul nu are nevoie, isi va depozita glucoza sub forma sintetizata, de glicogen, pe care o va depune in zona ficatului sau a musculaturii striate. Hormoniii care regleaza metabolismul glucidic sunt insulina si adrenalina. Rolul glucozei este important pentru tesutul cerebral, pentru formareaa eritrocitelor si pentru ca este sursa primara de energie in efort. Insa cel mai bine, importanta glucozei este ilustrata de faptul ca este folosita in realizarea ATP, adica, prin reactie, ADP, adica energie. 65% din cantitatea de energie consumata este asigurata de catre glucide. O parte a glucocozei este folosita in procesele de glicogenogeneza, lipogeneza iar o alta parte ajunge pe cale sistemica la nivel celular unde este folosita ca material energetic.

Unde si cum se produce energia? La nivel celular, in procesul de respiratie celulara.

Produsii metabolismului intermediar, duc, prin catabolizare, la aparitia unei mici cantitati de energie, insa metabolizarea completa, in produsi finali ai digestiei se face la nivel celular, unde ATP-ul este realizat prin fosforilare oxidativa. ATP odata descompus este cel caare asigura necesarul energetic al organismului.

Respiratia celulara Este un proces care are patru etape: glicoliza, ciclul Krebs, lantul respirator si chemiosmoza. In respiratia celuara intervin coenzimele si citocromii. Coenzimele sunt molecule neproteice ale enzimelor iar citocromii sunt transportori de electroni care contin fier si se afla in mitocondrii si mai putni in reticulul endoplasmatic. Intre coenzime, cele mai importante sunt nicotinamidadenindinucleotidul (NAD) care este derivata din niacina, adica vitamina B3 si flavinadenindinucleotidul (FAD) care este derivata dinn riboflavina, adica vitamina B2. NAD si FAD au o structura asemanatoare cu ATP si au rol in reactiile chimice, FAD in transferul oxigenului si NAD accepta electroni si cedeaza hidrogen. In corpul uman, cele doua conenzime nu se depoziteaza, asadar este nevoie sa fie zilnic preluate din alimentatie.

Glicoliza este prcesul prin care glucoza este convertita in 10-11 pasi in piruvat apoi in 2 molecule de acid piruvic. Acidul piruvic se poate apoi transfora in 2 moduri: Ori devine acid lactic (daca reactia e anaeroba), ori prin decarboxilare oxidativa (reactiie aeroba) devine acetilcoenzima A si intra in ciclul Krebs. Din punct de vedere al energiei rezultate, in fermentatia lactica se produc 2 moli de ATP/mol glucoza, iar in decarboxilarea oxidativa, la nivelul mitocondriei, se produc 2 moli NADH/ mol glucoza. Ciclul Krebs (ciclul acidului citric) este un proces desfasurat in mitocondrii. Acetil CoA devine acid citric in a treia etapa de transformare si apoi, sub actiuni enzimatice se transforma pierzand coA in acid malic. Acidul malic leaga o noua molecula de acetil CoA si ciclul reporneste. Din punct de vedere energetic, cele 2 molecule de piruvat se trasforma dupa ciclul Krebs in 6 molecue de NADH , 2 molecule de FADH2 si 2 molecule ATP si 6 molecule de CO2 care se elimina prin procesul de respiratie celulara.

Lantul respirator si chemiosmoza reprezinta fosforilarea oxidativa, al carei efect este propulsarea protonilor prin matricea mitocondriei. FADH2 si NADH pastreaza energia si prin oxidarea ce urmeaza energia devine disponibila pentru transformarea ATP. Sub influenta coenzimelor si citocromilor se produce apa care este produsul rezidul si se elimina. Protonii traverseaza mitocondria pana in stratul ei extern unde sunt disponibili pentru transformare ADP si unui ion fosfat in ATP. Din punct de vedere energetic se formeaza 34 ATP/ mol glucoza. Astfel, in respiratia ceulara se produc 38 molecule ATP/mol glucoza: 2 din glicoliza, 2 din ciclul Krebs si 34 din lantul respirator.

Inafara glicolizei mai exista in metabolismul glucidic si alte procese:  Glicogenogeneza – este sinteza glicogenului din glucoza, realizata la nivelul ficatului. In caz de hiperglicemie, insulina actioneaza ca hipoglicemiant.  Gluconeogeneza- este formarea glucozei din acid piruvic, lactic, glicerol sau aminoacidi glucoformatori. Se realizeaza la nivelul ficatului si rinichiului.  Glicogenoliza- e procesul degradarea glicogenului si formarea glucozei. Hipoglicemia este declansatorul iar glucagonul, hormonii tiroidieni, adrenalina, glucocorticoizii au efect hiperglicemiant.  Lipogeneza – excesul de gluzoza se transforma in lipide, ceea ce reprezinta principala cauza a ingrasarii. „Harta” metabolismului arata complexitatea materiei vii, cu atat mmai mult cu cat majoritatea proceselor se intampla in permanenta la nivel celular si simultan cu alte functii ale organismului.

Bibliografie 1. Note de curs „ Modul biochimie” https://sites.google.com/site/biochimiemg1c/curriculum/c2--metabolismul-materiei-vii/metabolismul; 2. Curs „Principii de nutritie umana” , Jelea Stelea, Universitatea Baia Mare- http://chimie-biologie.ubm.ro/Cursuri%20online/JELEA%20STELA/Principii%20de%20nutritie%20umana/Curs %201.pdf ; http://chimie-biologie.ubm.ro/Cursuri%20online/VARGA%20CAMELIA/IPA/2%20Metabolism%20lipidic.pdf; 3. „ Biochimie medicala. Mic tratat”- Aurora Popescu, Eugen Trutia, Veronica Dinu, Elena Popa-Cristea; Editura medicala, Bucuresti, 1998; 4. „Notiuni generale privind metabolismul intermediar”- Angela Popescu; Bucuresti, 2002 5. Wikipedia - https://en.wikipedia.org/wiki/Isoleucine 6. National Institute of Healthhttps://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/lisoleucine#section=Top 7. Fiziopatologie, Curs, Universitatea Medicina veterinara, Cluj http://www.usamvcluj.ro/fiziopatologie/images/romana/cursuri/Curs %204%20-%20Fiziopatologie%20I%20-%202016-2017.pdf 8. Crash Course – seria Metabolism si Nutritie: https://www.youtube.com/watch?v=fR3NxCR9z2U&t=316s 9. Crash Course Biologie: https://www.youtube.com/watch?v=00jbG_cfGuQ&t=65s 10. Khan Academy Channel, seria despre metabolism: https://www.youtube.com/watch?v=ST1UWnenOo0&t=221s