Cuplarea reactiilor endergonice cu cele exergonice: intermediarul energetic comun

Cuplarea reactiilor endergonice cu cele exergonice: intermediarul energetic comun

Organismele vii utilizeaza in permanenta mari cantitati de energie atat pentru sinteza compusilor cu structuri complexe (proteine, acizi nucleici, lipide, poliglucide), cat si pentru sustinerea unor procese: transport activ, contractia musculara, excitatia nervoasa. Transformarea energiei libereèdin reactiile exergonice ale cailor degenerative catre procesele anabolice si consum de energie trebuie sa se realizeze cu randamente mari.

In sistemele biologice, T= constanta si transformarea energiei este posibil numai prin reactii cuplate. Doua reactii sunt cuplate daca ΔG a uneia dintre reactii care este exergonica determina desfasurarea celailalte reactii care este endergonicaè poate fi cuplata cu o anumita reactie exergonica daca unul dintre produsii de reactie ai reactiei exergonice este reactant in reactia endergonica.

Exemplu: 2 reactii succesive care fac parte din calea degradativa a glicogenului in muschi,

Glucoza-1-fosfat sub actiunea fosfoglucomutazaàglucoza-6-fosfat

Reactia este exergonica à ΔG<0

Glucoza-6-fosfat devine reactant in reactia catalizata cu glucoza-6-fosfat izomeraza cu obtinere de glucoza-6-fosfat

Exemplu : cuplarea reactiei endergonice cu reactia exergonica are loc printr-un intermediar energetic comun.

Intermediarul energeric comun este un compus capabil sa existe intre 2 stari:

neenergizata E si energizata E*

Cele 2 stari sunt interconvertibile prin absorbtia/cedarea libera. E* contine legaturi macroergice si este impropriu numit. Legatura macroergica este legatura a carei scindare se caracterizeaza prin ΔG*<0 (-7,3 kcal/mol) legatura macroergica (Lipmann).

In celulele vii principalul intermediar energeric comun este ATP-ulànu se depoziteaza.

Concentratia ATP-ului celular depaseste o concentratie de1 mM. Un adult, in repaus consuma in 24 h: 40 Kg de ATP. Compusii care formeaza mici rezerve de ATP sunt fosfogenii.

ATP-ul se poate scinda in 2 moduri :

ATPàADP + Pi

ATPàAMP + Ppi (pirofosfat)

FACTORII CARE DEFINESC CARACTERUL MACROERGIC:

Prin hidroliza se diminueaza repulsiile electrostatice din molecule. La pH=7 ATP-ul are 4 sarcini negative care se resping mai puternic decat cele 3 sarcini negative din ADP.

Rectia de hidroliza favorizeaza multiplicitatea formelor mezomere mai stabile. Este vorba de legaturi macroergice de tip anhidrida acida intre ATP si Ppi

Prezenta ionilor de in celule. Deoarece afinitatea cationilor de Mg pentru ADP este de 6 ori mai mare decat afinitatea ATP-ului, reactia se deplaseaza spre formare de ADP si fosfat.

disparitia din sistem a unuia dintre produsi favorizeaza deplasarea E spre dreapta.

MODALITATI DE UTILIZARE ALE ATP-ULUI

a)      ATP + ADP+Pi---- In majoritatea cazurilor ATP-il se utilizeaza in acest mod.

b)      ATP+AMP + Ppi ---- se utilizeaza ambele legaturi macroergice si este valabila reactia daca reactia endergonica cuplata are o valoare mai mare de 7,3 kcal/ mol( G) ex: activarea acizilor grasi ( -AA)

c)      ATP+ AMP2ADP

ADP + Pi (fosfat)à ATP.

Reactia ADP+AMP + Pi nu este utilizata de organismele vii.

AMP+ 2 Ppi à ATP

Reactia nu este posibila, deoarece nu exista enzima care sa catalizeze acesta reactie.

d)      ATP+ UDPà UTP + ADP schimbde legaturi macroergice .

e)      Exista nucleotide trifosfoirilate ce pot avea folul ATP-ului:

Ø      GTP sinteza legaturilor peptidice

Ø      CTP sinteza legaturilor lipidice

Ø      UTP sinteza legaturilor poliglucidelor

Toate nucleotidele trifosforilate se utilizeaza in sinteza acizilor nucleici.

METABOLISMUL GLUCIDELOR

DIGESTIA, ABSORBTIA SI TRANSPORTUL GLUCIDELOR

din totalitatea caloriilor din ratia alimentara = glucide.

Surse de glucide : Amidon

Zaharoza

Lactoza

Fructoza

Pentoze (fructe, miere de albine )
In procesul de digestie, prima erapa este hidroliza polizaharidelor si a dizaharidelor din dieta.

Forma absorbata: glucozǎ

Glucidul majoritar din dieta este amidonul. Digestia amidonului debuteaza in cavitatea bucala prin actiunea - amilazei salivare care catalizeaza scindarea legaturilor -1,4 glicozidice dinspre capul lantului poliglucidic spre centrul catenei. Produsii majoritari à actiunii -amilazei salivare sunt dextrinele care ajung in stomac, unde pH-ul acid inactiveaza -amilaza salivara. Din stomac, dextrinele trec in intestinul subtire, unde bicarbonatul secretat de pancreas asigura un pH optim pentru actiunea enzimelor intestinale. Digestia este continuata in intestinul subtire sub actinea - amilazei pancreatice. Actiune asemanatoare -amilazei salivare.

Produsii de digestie: maltoza(dizaharid), maltotrioza(trizaharid)+ fragmente de oligozaharide alcatuite din 8 unitati de glucozǎ care sunt unite prin una/ mai multe legaturi -1,6 glicozidice.

Oligozaharidele se numesc dextine limita, deoarece -amilaza nu poate actiona asupra lor. - amilaza pancreatica prezinta activitatea enzimatica mica la nastere si devine normala (5-6luni), amidonul trebuie introdus mai tarziu in alimentatia sugarului. Digestia este finala prin actiunea enzimelor secretate de celulele mucoasei intestinale -glucizidaza si -galactozidaza.

Dextrinele limita sunt scindate de -dextrinaza panǎ la glucozǎ. -glucozidaza scindeaza legaturile -1,4-glicozidice de la capatul nereducator ale oligozaharidelor.

Digestia dizaharidelor ce provin din alimente sau din digestia amidonului are loc in intestinul subtire, sub actiunea dizaharidazelor cu specificitate pt monozaharidele si pt legarea glicozidica: maltoza(enzima care catalizeaza scindare hidrolitica a maltoze)
-galactozilaza are actiune mare la nastere.Zaharoza(diglucid) scindata de zaharaza -glucozidaza si -fructozidaza

Glucozǎ, fructoza, galactoza: produsi finali majoritari ai digestiei glucidelor alimentare.

ABSORBTIA MONOGLUCIDELOR

Este dependenta de cationii de Na si se realizeaza prin sistemul port hepatic, cand se implica 2 mecanisme :

transportul activ: energo-dependent - contra gradientului de concentratie

difuzie: nu este dependent energetic.

Transportul activ este specific monoglucidelor cu stuctura piranazica: glucozǎ, galactoza sau celor cu configuratie la C2 asemanatoare glucozei si la C5 cu o grupare metil.

Difuzia este specifica fructozei. Iesirea glucozie si galactozei din celulele intestinale se realizeaza prin difuzia mediata de un transport, cationul de Na fiind expulzat contra gradientului de concentratie prin pompa ATP-azica Na+ si K+ dependete.

Desi prin sistemul port ajung la ficat diferite monozaharide, de la ficat pleacǎ sange cu glucozǎ care este singura forma circulanta a glucidelor in organism.In celulele hepatice, are loc interconversia monoglucidelor in glucozǎ.

Metabolismul glucidelor cuprinde metabolismul glucozei. Glucoza: substrat energogen ce furnizeaza H actiunea sub forma de NADH + (forma redusa) care este necesar sintezelor reductive si reprezinta materia prima pentru biosinteza grasimilor acizilor grasi si glicerolului.

I fosforilarea glucozei: I-etapa a metabolizarii glucozie si are loc imediat dupa absorbtia.Monoglucidele fosforilate sunt implicate in metabolizarea glucozei. Fosforilarea nu se poate face direct intre glucozǎ si ionul fosfat, deoarece reactia este nefavorabila din punct de vedere termodinamic.

Fosforilarea este realizata de ATP si enzima care catalizeaza reactia este o glucokinaza cu cofactor

Glucoza-6-P ocupa o pozitie centrala in metabolismul glucidic si poate porticipa la diferite cai metabolice.

Glucoza-6-P Glucoza

Poliglucide

Acid piruvic acid lactic

Pentozeàbiosinteza acizilor nucleici glicerol

Acid gras

-AAà proteine

lipide

Se pune problema de ce glucoza-6-P se poate angaja in una sau alta din aceste cai metabolice. Angajarea este o problema de reglare a metabolismului. Angajarea glucozei-6-P se datoreaza starii fiziologice a organismului. Daca necesarul de ATP este redus, o mare parte din glucoza-6-P se va converti in glocogen.Daca este necesara o mare cantitate de ATP o mare parte din glucoza-6-P se va oxidaàATP. De asemenea, va avea loc hidroliza glicogenului. O importanta categorie dintre compusi formeaza intermediar in etapele de oxidare, vor fi dirijate catre etapele superioare oxidarii.