METABOLISMUL GLICOGENULUI

1
METABOLISMUL GLICOGENULUI
2
METABOLISMUL GLICOGENULUI
GLICOGEN
GLICOGENOGENEZA
GLICOGENOLIZA
3
METABOLISMUL GLICOGENULUI

• Sursa constanta de G conditie esentiala a vietii
• G sursa pt tesutul cerebral, eritrocite mature
• G sursa pt m. striat
• 3 surse de G
• 1. aport exogen de G si precursori glucogeni
  (amidon, mono-, dizaharide) inconstant
• 2. glicogenoliza
• 3.GNG asigura sinteza sustinuta de G, dar V de
  raspuns la hipoglicemie este redusa

4
METABOLISMUL GLICOGENULUI

• Glicogenoliza potential rapid de mobilizare a G
  din glicogen la nivel hepatic si renal
• In timpul efortului fizic glicogenoliza
  musculara
• In conditiile epuizarii glicogenului GNG din AA
  rezulatati din catabolizarea proteinelor

5
METABOLISMUL GLICOGENULUI

• Principalele rezerve de glicogen
• in muschiul striat (400g glicogen 1-2 din masa
  reala M) sinteza
• ATP in contractie musculara
• ficat (100g glicogen10Fi) rol in mentinerea
• glicemiei
• mici cantitati
• in toate celulele

6
STRUCTURA GLICOGENULUI
7
STRUCTURA GLICOGENULUI

• Granulatii citoplasmatice discrete ce contin
  enzimele necesare sintezei si degradarii
  glicogenului

GRANULE DE GLICOGEN
8
GLICOGENOGENEZA

• În citosol din a-D-Glc, cu consum de ATP
  (fosforilarea G) si UTP
• A. Sinteza UDP-G

UDP-G-PIROFOSFORILAZA
G-1-P
UDP-G
9
GLICOGENOGENEZA
UDP-G-PIROFOSFORILAZA
UDP-G
10
GLICOGENOGENEZA

• Reactia de activare devine ireversibila deoarece,
  in vivo, se formeaza fosfat prin degradarea
  pirofosfatului sub actiunea pirofosfatazei

PIROFOSFATAZA
11
GLICOGENOGENEZA
FOSFOGLUCOMUTAZA
G-1-P
G-6-P
G-1-P
UDP-G
G-1-P
UDP-G
12
GLICOGENOGENEZA

• Sinteza glicogenului se realizeaza prin atasarea
  resturilor glucozil de pe UDP-glucoza pe o
  molecula de glicogen amorsa (glicogen (n-1)).
  Formarea glicogenului primer o realizeaza
  glicogenina (o proteina cu M 37,2 kDa) care
  functioneaza autocatalitic.
• In final, UTP-ul necesar activarii se reface
  prin reactia

13
GLICOGENOGENEZA

• B. Glicogen-sintaza asigura formarea legaturilor
  a (1?4) alungeste catenele de G deja formate. În
  absenta fragmentului de glicogen- o proteina,
  glicogenina

AUTOCATALIZARE
14
GLICOGENOGENEZA

• Glicogen sintaza este enzima ce catalizeaza
  transferul unor grupe glucozil activate pe o
  molecula de glicogen amorsa (primer) formand
  legaturi 1,4-glicozidice putand adauga maxim 10
  resturi glucozil
• Este o enzima care se prezinta sub doua forme
  interconvertibile prin fosforilaredefosforilare,
  glicogen sintaza D, fosforilata (inactiva) si
  glicogen sintaza I, nefosforilata (activa)

15
GLICOGENOGENEZA
LANT GLICOGENIC SCURT (legaturi a 1?4)
16
GLICOGENOGENEZA

• C. Alungirea lanturilor de glicogen transferul G
  din UDP-G la capatul nereducator al lantului în
  constituire, cu formarea unei noi legaturi
  glicozidice a 1?4

ENUCLEOZID-DIFOSFAT- KINAZA
UDP ATP UTP ADP
E
17
GLICOGENOGENEZA

• D. Formarea ramificatiilor în molecula de
  glicogen
• la 8 resturi glicozil cu cresterea nr de
  capete nereducatoare la care se ataseaza resturi
  de glicozil noi

AMILO-a (1?4)? (1?6)- TRANSGLUCOZIDAZA
18
GLICOGENOGENEZA

• Enzima de ramificare, (amilo a1,4
  a1,6-transglucozidaza) enzima ce scindeaza un
  bloc de 6-7 resturi glucozil de pe un lant in
  crestere si le transfera pe un alt lant realizand
  o legatura 1,6-glicozidica. Noua ramificatie
  trebuie sa se gaseasca la o distanta de cel putin
  4 resturi glucozil fata de ramificatia adiacenta
• Ecuatia glicogenogenezei este
• Glicogen(n-1) Glucoza 2ATP ? Glicogen(n)
  2ADP 2Pi

19
GLICOGENOGENEZA

• Sinteza ramificatiilor aditionale formarea de
  legaturi a 1?4

20
GLICOGENOLIZA

• Catabolizarea glicogenului din rezerve hepatice
  si musculare. Procesul se desfasoara in ficat si
  in muschiul in contractie.

GLICOGEN
21
GLICOGENOLIZA
GLICOGEN
GLICOGEN- FOSFORILAZA
GLUCOZO-1- P
GLUCOZO-6- P
GLUCOZA (SÂNGE)
GLICOLIZA
22
GLICOGENOLIZA

• Degradarea glicogenului presupune scindarea
  legaturilor 1,4- si 1,6-glicozidice prin actiunea
  conjugata a doua sisteme enzimatice distincte
• a) Sistemul fosforilazic care cuprinde enzimele
  ce intervin in activarea fosforilazei, enzima ce
  scindeaza legaturile 1,4-glicozidice din glicogen
  prin fosforoliza, reactie ce implica transferul
  unui rest fosfat pe un rest glucozil, cu formare
  de glucozo-1-fosfat
• b) Enzima de deramificare - are capacitatea de a
  transfera o unitate triglucidica de pe un lant pe
  altul formand legaturi 1,6glicozidice si de a
  scinda restul de la zona de ramificatie.

23
GLICOGENOLIZA
Necesita un set de enzime specifice.
24
GLICOGENOLIZA
25
GLICOGENOLIZA

• A. Scurtarea lanturilor de glicogen
• Glicogen-fosforilaza cliveaza secvential
  legaturile a (1?4) dintre resturile glicozil de
  la capetele nereducatoare ale lanturilor de
  glicogen pâna când se ajunge ca fiecare lant sa
  contina doar 4 unitati glicozil înainte de orice
  punct de ramificatie
• E contine o molecula de piridoxal-fosfat
  (coenzima) legata covalent
• Structura rezultata este denumita dextrina finala
  si nu mai poate fi scindata de fosforilaza

26
GLICOGENOLIZA
CAPATUL NEREDUCATOR
GLICOGEN cu "n" molecule de G
GLICOGEN- FOSFORILAZA
GLICOGEN cu "n-1" molecule de G
G-1-P
27
GLICOGENOLIZA
GLICOGEN
GLUCOZO-1-P
28
GLICOGENOLIZA

• Tezaurismoze (boli de stocare). Tipul V (Sdr
  McARDLE)
• Deficit de glicogen-fosforilaza sau
  miofosforilaza in m. scheletic)
• afectarea m.striati VN ale enzimei hepatice
• fatigabilitate musculara dupa efort
• absenta cresterii lactatului dupa efort sustinut
• dezvoltare psihica normala
• Mb-emie si Mb-urie
• afectiune cronica benigna
• glicogen cu structura normala

29
GLICOGENOLIZA

• Fosforilaza nu desface legaturile
  1,6-glicozidice, actiunea sa oprindu-se la 4
  resturi glucozil fata de o ramificatie 1,6
• La acest nivel actioneaza cel de-al doilea sistem
  enzimatic enzima de deramificare care are
  proprietatea de a transfera o unitate
  triglucidica de pe un lant pe altul
• In zona de ramificatie ramane un singur rest
  glucozil care va fi scindat de aceeasi enzima ce
  are si actiune 1,6-glucozidazica.
• Se continua apoi activitatea fosforilazei pana in
  apropierea unei noi ramificatii.

30
GLICOGENOLIZA

• B.Clivarea ramificatiilor sub actiunea
  enzimatica dubla a unei proteine bifunctionale-
  Enzima de deramificare
• Oligo- a (1?4)?a (1?4)- glucan-transferaza
  cliveaza 3 resturi glicozil exterioare (din cele
  4) atasate fiecarei ramificatii
• Aceeasi E transfera resturile glicozil clivate la
  capatul nereducator al unui lant determinand
  alungirea corespunzatoare a acestuia o legatura
  a (1?4) este scindata si o alta legatura a (1?4)
  este constituita
• E actioneaza ca o 4 4 TRANSFERAZA

31
GLICOGENOLIZA
GLICOGEN- FOSFORILAZA
G-1-P
TRANSFERAZA
a (1?6)- GLUCOZIDAZA
G libera
32
GLICOGENOLIZA
a (1?6)- GLUCOZIDAZA
33
GLICOGENOLIZA

• Intre actiunea fosforilazei la nivel muscular si
  hepatic exista diferente notabile care sunt
  dependente de concentratia glucozei sanguine si
  de actiunea unor hormoni
• adrenalina ce determina activarea fosforilazei
  musculare
• glucagonul care stimuleaza activarea
  fosforilazei hepatice.

34
GLICOGENOLIZA

• În acest moment, lantul glucidic poate fi din nou
  clivat sub actiunea glicogen-fosforilazei pâna la
  detasarea urmatoarelor 4 unitati glicozil
• C. Conversia G-1-P la G-6-P. E FOSFOGLUCOMUTAZA

G-1-P
G-6-P
G-1,6-BP
35
GLICOGENOLIZA

• În ficat, G-6-P este translocat în RE prin
  interventa G -6-P-translocazei
• În RE, G-6-P este convertit la G în prezenta
  G-6-fosfatazei, ce intervine în etapa finala a
  GNG
• G rezultata este transportata din RE în citosol
  cu GLUT-7
• Hepatocitele elibereaza G din glicogenoliza
  direct în sg circ
• În muschiul striat, G-6-P este supus glicolizei
  si asigura energia necesara contractiei musculare
  (G-6-fosfataza absenta)

36
GLICOGENOLIZA

• Degradarea lizozomala a glicogenului (1-3) în
  mod continuu sub actiunea unei enzime lizozomale
  a (1?4) glucozidaza sau maltaza acida
• Deficitul E determina acumularea de glicogen sub
  forma de vacuole lizozomale Boala Pompe, tipul
  II
• glicemie normala
• cardiomegalie importanta
• tratament prin substitutie enzimatica
• forma infantila deces prematur prin insuficienta
  cardiaca
• glicogen cu structura normala

37
GLICOGENOLIZA

• Tipul Ia (Boala von Gierke)deficit de
  G-6-fosfataza
• Tipul Ib deficit de G-6-fosfat-translocaza
• Ri, Fi afectate
• steatoza hepatica, hepato-si renomegalie
• retard psihosomatic si pubertate intarziate
• hiperlactacidemie, hiperlipidemie, hiperuricemie
• glicogen normal ca structura
• Tratament infuzii gastrice nocturne de G sau
  administrarea regulata de amidon de porumb
  neprelucrat termic

38
GLICOGENOLIZA

• Deficienta ereditara a unor sisteme enzimatice
  implicate in metabolismul glicogenului determina
  aparitia bolilor ereditare denumite glicogenoze,
  caracterizate prin tezaurizarea in diverse
  tesuturi a unor cantitati mari de glicogen cu
  structura normala sau anormala in unele tesuturi
  (ficat, rinichi, intestin, muschi, creier, etc),
  fiind insotite de hipoglicemie, acidoza lactica.
• Sunt noua tipuri de glicogenoze notate I-IX, de
  exemplu
• Maladia Von Gierke (tip I) deficit de
  glucozo-6-fosfataza
• Maladia Pompe (tip II) deficit de glicozidaza
  lizozomala.
• Maladia Forbes (tip III) deficit de enzima de
  deramificare.
• Maladia Andersen (tip IV) deficit de enzima de
  ramificare.

39
REGLAREA SINTEZEI SI A CATABOLIZARIIGLICOGENULUI

• Cele doua procese se afla sub controlul
  adrenalinei, glucagonului si insulinei, astfel
  incat ele sa nu se produca simultan
• Fosforilaza reprezinta punctul principal de
  control al glicogenolizei, iar glicogen- sintaza
  al glicogenogenezei.

40
REGLAREA SINTEZEI SI A CATABOLIZARIIGLICOGENULUI

• 2 niveluri
• glicogen-sintaza
• glicogen-fosforilaza
• Reglare
• alosterica concentratia metabolitilor, necesarul
  energetic al celulei
• hormonala pe calea mediata de AMPc

41
REGLAREA SINTEZEI SI A CATABOLIZARIIGLICOGENULUI

• Reglarea alosterica in aport alimentar adecvat
• glicogen-sintaza este activata de G-6-P
• glicogen-fosforilaza este inhibata de G-6-P
  ATP
• În contractie musculara, fosforilaz-kinaza este
  activata de c Ca2- calmodulina fara interventia
  protein-kinazei AMPc- dependenta
• În relaxare musculara, fosforilaz-kinaza este
  inactivata
• Ca2-revine in reticolul sarcoplasmic

42
REGLAREA SINTEZEI SI A CATABOLIZARIIGLICOGENULUI

• AMPc activeaza glicogen- fosforilaza
  musculara (muschi striat in anoxie extrema si
  depletie de ATP)
• AMP se leaga de forma inactiva a glicogen-
  fosforilazei si induce activarea acesteia

43
REGLAREA SINTEZEI SI A CATABOLIZARIIGLICOGENULUI

• Inhibitia glicogenogenezei prin calea metabolica
  mediata de AMPc
• Glicogen- sintaza este activa in forma
  defosforilata sau "a" si inactiva in forma
  fosforilata sau "b"
• Fosforilarea E este determinata de PK C,

44
REGLAREA SINTEZEI SI A CATABOLIZARIIGLICOGENULUI

• B. Activarea glicogenolizei pe calea mediata de
  AMPc
• Atasarea hormonilor (epinefrina/glucagon) la R sp
  membranari activeaza glicogenoliza cu cresterea
  glicemiei si a energiei necesare m. striat in
  efort
• Activarea protein-kinazei
• Activarea fosforilaz-kinazei
• Activarea glicogen-fosforilazei
• Aceasta cascada de reactii induce sinteza unui nr
  mare de molecule de glicogen-fosforilaza activa
  "a" capabila sa degradeze glicogenul

45
(No Transcript)
46
REGLAREA SINTEZEI SI A CATABOLIZARIIGLICOGENULUI

• Inhibitia glicogenezei- Glicogen-sintaza

47
(No Transcript)
48
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI

• Surse de Fr sucroza, fructe, mierea de albine
  siropul de porumb concentrat
• Patrunderea in celule nu este insulino-dependenta,
  iar Fr nu stimuleaza secretia de insulina
• Fosforilarea Fr este catalizata de
• HEXOKINAZA- in toate celulele (S alte hexoze),
  Km
• conversie min. la Fr-6-P la G
• FRUCTOKINAZA- mecanism principal de fosforilare
  in Fi, Ri si intestin (aici si aldolaza B) la
  Fr-1-P (ATP)

49
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI
Fr-6-P
Fructoza
Fr-1-P
50
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI

• Clivarea Fr-1-P
• sub actiunea aldolazei B in DHAP si
  gliceraldehida
• aldolaza A (toate tesuturile) si aldolaza B
  scindeaza Fr-1,6 BP a DHAP si GAP
• numai aldolaza B scindeaza Fr-1-P
• DHAP intra direct in glicoliza, gliceraldehida
  poate fi redusa la glicerol (TAG) sau fosforilata
  la GAP (Py)
• Rata de metabolizare a Fr este mult mai mare
  comparativ cu G triozele formate din Fr-1-P
  sunteaza PFrK, enzima limitanta de viteza a
  glicolizei

51
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI
FRUCTOZA-6-P
FRUCTOZA
DHAP
ALDOLAZA B
GAP
52
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI

• Dereglarile metabolismului Fr
• Deficitul de fructokinaza benign
• Deficitul de aldolaza B intoleranta ereditara la
  Fr, IEF
• semnele apar dupa sistarea alaptarii
• Fr-1-P se acumuleaza, scade Pi si ATP, creste
  AMP
• In absenta Pi, AMP este catabolizat la acid uric
  cu hiperuricemie
• ATP hepatic determina hipoglicemie ( - GNG),
  scaderea sintezei proteice cu scaderea conc
  plasmatice de factori de coagulare

53
INTOLERANTA EREDITARA LA FRUCTOZA
54
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI

• Deficitul de aldolaza B
• Diagnostic
• Fr in urina
• teste genetice (RFLP ce stabileste polimorfismul
  electroforetic al lungimii fragmentelor de ADN
  rezultate prin digeastia enzimatica a ADN tinta)
• Tt Fr si sucroza tb eliminate din alimentatie pt
  a preveni IHep si decesul

55
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI
56
(No Transcript)
57
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI
58
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI
TG crescuta
59
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI
HEXOKINAZA
FOSFO-MANOZOIZOMERAZA

• Manoza- mic din CH alimentari, epimer C-2 al G,
  component al GP
• Hexokinaza fosforileaza Man si produce Man-6-P ce
  va fi izomerizat rev. la Fr-6-P in prezenta
  fosfo-manozo-izomeraza
• Cea mai mare parte a Man intracel. este
  sintetizata din Fr sau din degradarea glucidelor
  structurale in prezenta hexokinazei

60
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI

• Conversia G in Fr via sorbitol
• Glucidele fosforilate nu pot traversa mb-ele
  biologice decat cu transportori specifici
• Un mecanism alternativ de metabolizare a
  monozaharidelor transformarea in polioli
• Aldoz-reductaza este prezenta in cristalin,
  retina, celule Schwann, Fi, Ri, placenta,
  eritocite, ovare, vezicule
• Sorbitol-dehidrogenaza celule hepatice (mecanism
  prin care sorbitolul e transformat in
  intermediari ai glicolizei si GNG), ovariene,
  celulele liniei spermatice si ale vezicululor
  seminale

61
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI

• Efectul hiperglicemiei asupra metabolismului
  sorbitolului
• In celulele mentionate, G si o rezerva
  adecvata de NADPH stimuleaza activitatea aldoz-
  reductazei, cu cresterea sorbitolului intracel.
• Sorbitolul ramane blocat in celula, fenomen
  accentuat cand sorbitol-DH este redusa sau
  absenta (retina, cristalin, rinichi, celule
  nervoase) cu balonizarea celulelor prin efect
  osmotic
• in DZ cataracta, neuropatia periferica,
  retinopatia

62
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI
ALDOZ- REDUCTAZA
SORBITOL- DH
63
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI

• Metabolismul Galactozei
• Sursa principala
• lactoza (hidrolizata de ß-galactozidaza
  intestinala) din lapte si produse lactate
• degradarea lizozomala a CH complecsi (GP, GL)
• Patrunderea Gal in celule- proces
  insulino-independent

64
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI

• A. Fosforilarea Gal in prezenta galactokinazei
  si a ATP, cu formare de Gal-1-P

GALACTOKINAZA
65
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI

• B. Formarea UDP-Gal pt a patrunde in calea
  glicolitica in prezenta galactozo-1-fosfat-uridil-
  transferaza

66
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI

• UDP-Gal sursa de atomi de C in glicoliza si GNG
  UDP-Gal este convertita la UDP-G în prezenta
  UDP-hexozo-4-epimerazei

UDP-G
UDP-GAL
67
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI
68
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI

• Rolul UDP-Gal în reactiile de biosinteza
• In sinteza lactozei, GP, GL, GAG
• Gal insuficienta (deficit de ß-galactozidaza)
  necesarul de UDP-Gal este acoperit prin actiunea
  UDP-hexozo-4-epimerazei asupra UDP-G, sintetizata
  eficient din G-1-P

69
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI

• Galactozo-1-fosfat-uridil-transferaza absenta in
  galactozemie clasica Gal-1-P si Gal se
  acumuleaza in celule
• Devierea metabolismului spre Galactitol, reactie
  catalizata de aldoz-reductaza aceeasi E ce
  asigura conversia G la sorbitol

70
METABOLISMUL FRUCTOZEISI GALACTOZEI

• Sinteza lactozei in ap. Golgi sub actiunea
  lactoz-sintazei (in prezenta ambelor subunitati)
  la nivelul glandei mamare in lactatie. Proteina
  B N-acetil-lactozamina

71
SINTEZA LACTOZEI

• LACTOZ-SINTAZA
• 2 subunitati

• Proteina B/a-LA a
• Lactalbumina ( de prolactina)
• Proteina A/GT galactozil-
• transferaza

72
CALEA PENTOZOFOSFATILOR SI A NADPH

• Cale complementara citoplasmatica si partial
  reversibila de oxidare a glucozei
• 2 reactii oxidative ireversibile si o serie de
  interconversii glucid-fosfat reversibile
• Fara rol energetic, cu importanta functionala
  deosebita ( în ficat, 30 din G este catabolizata
  astfel)

73
CALEA PENTOZOFOSFATILOR SI A NADPH

• Permite inter-conversiunea ozelor hexoze-pentoze
  sau pentoze, tetroze, trioze în hexoze cu
  degradarea ulterioara pe calea glicolizei
• Sursa de NADPH (nicotinamid-adenin-dinucleotid
  fosfat) necesar biosintezelor reductive de acizi
  grasi, colesterol si de ribozo-5-fosfat necesar
  în biosinteza ARN, ribonucleotidelor
• Localizare intracelulara si tisulara. Reactiile
  caii pentozofosfatilor se desfasoara in
  citoplasma deoarece aici se desfasoara procesele
  la care participa NADPH,H.

74
CALEA PENTOZOFOSFATILOR SI A NADPH

• Se desfasoara in doua etape majore
• conversia hexozelor la pentoze
• conversia pentozelor la hexoze.
• NADPH este necesar hidroxilarii compusilor
  straini organismului prin sistemul oxidazelor cu
  functie mixta, refacerii glutationului redus
  (GSH) hidroxilarii compusilor straini
  organismului prin sistemul oxidazelor cu functie
  mixta, refacerii glutationului redus (GSH)

75
CALEA PENTOZOFOSFATILOR SI A NADPH

• Reactiile oxidative ireversibile
• reactii cu formare de ribulozo-5-P, CO2, 2 NADPH
  pt 1 molecula de G-6-P oxidata
• Importanta in
• Fi, GM in lactatie, tesut adipos (biosinteza AG)
• CSR (sinteza NADPH-dependenta a steroizilor)
• eritrocite (sinteza NADPH pt a mentine
  glutationul redus)

76
CALEA PENTOZOFOSFATILOR SI A NADPH

• A. Dehidrogenarea G-6-Pcale reglatorie
  principala

77
CALEA PENTOZOFOSFATILOR SI A NADPH

• NADPH inhibitor competitiv puternic al G-6-P-DH
  (creste raportul NADPH/ NADP)
• Cresterea necesarului de NADPH cu scaderea
  raportului NADPH/ NADP se intensifica
  activitatea G-6-P-DH

78
CALEA PENTOZOFOSFATILOR SI A NADPH

• B. Sinteza ribulozo-5-P
• 6-fosfogluconolactona este hidrolizata sub
  actiunea 6-fosfogluconolacton-hidrolazei

1 pentozo-fosfat (ribulozo-5-fosfat), CO2, 1 NADPH
79
CALEA PENTOZOFOSFATILOR SI A NADPH

• Reactiile neoxidative reversibile
• Asigura interconversia glucidelor tri-, tetra,
  penta, hexa si hepta-carbonice
• Permit conversia ribulozo-5-P in ribozo-5-P
• transcetolaza (transfera 2 C), transaldolaza
  (transfera 3C) permit conversia riboluzo-5-P in
  GAP si Fr-6-P (intermediari glicolitici)

80
CALEA PENTOZOFOSFATILOR SI A NADPH
81
CALEA PENTOZOFOSFATILOR SI A NADPH
82
CALEA PENTOZOFOSFATILOR SI A NADPH

• Conversia pentozelor la hexoze include reactii de
  izomerizare, transcetolizare, transaldolizare

TRANSCETOLAZA
TRANSALDOLAZA
83
CALEA PENTOZOFOSFATILOR SI A NADPH

• Când necesarul de riboza depaseste necesarul de
  NADPH, reactiile neoxidative asigura biosinteza
  ribozo-5-P din GAP si Fr-6-P in absenta
  reactiilor oxidative

84
CALEA PENTOZOFOSFATILOR SI A NADPH

• Utilizarea G-6-P fie prin glicoliza fie pe calea
  pentozofosfatilor depinde de necesitatile celulei
  pentru ATP, NADPH si ribozo-5-P
• Daca celula are nevoie si de NADPH,H si de
  ribozo-5-fosfat se desfasoara predominant primele
  4 reactii
• Daca celula necesita mai mult ribozo-5-fosfat
  decat NADPH, H sunt extrase din glicoliza Fr-6-P
  si GAP pentru a ocoli etapele din calea
  pentozofosfatilor unde se sintetizeaza NADPH,H.
  Se produc doar reactiile 5, 6, 7, 8
• Daca este necesar mai mult NADPH,H, ribozo-5-P
  este folosit pentru a produce intermediari
  glicolitici pentru ca G-6-P sa fie folosit in
  producerea de NADPH,H.

85
UTILIZAREA NADPH

• NADP difera de NAD printr-o singura grupare
  fosfat atasata ribozei. Rol
• interactiunea NADP cu enzimele NADP - specifice
• rap. NADP / NADPH intrahep.0.1, favorizând
  utilizarea NADPH ca agent reducator in biosinteza
• rap. NADP / NADPH intrahep.1000, utilizarea
  NAD ca agent oxidant

OPO3-
86
UTILIZAREA NADPH

• 1. Reactiile de biosinteza reducatoare
• O parte din energia moleculei de G-6-P este
  conservata in NADPH, utilizat in reactiile care
  necesita prezenta unui donor de electroni cu
  potential electronic ridicat
• 2. Reducerea peroxidului de hidrogen (ROS)
• A. Enzimele ce intervin in reactiile antioxidante
  de regenerare a glutationului redus
  (glutation-reductaza), superoxid-dismutaza,
  catalaza
• Detoxifierea chimica a peroxidului de hidrogen
  glutation-peroxidaza seleniu-dependenta

87
UTILIZAREA NADPH

• NADPH,H sintetizat in calea pentozofosfatilor
  este folosit si la reducerea glutationului
  oxidat
• Glutationul redus necesar descompunerii H 2O 2 in
  cantitate mare ar determina oxidarea Hb la metHb
  si stres oxidativ
• H2O2 provine din degradarea xenobioticelor
  (substante straine organismului), din unele
  procese biochimice (ex., degradarea bazelor
  purinice etc.)

88
UTILIZAREA NADPH

• ROS au efecte deosebit de nocive la nivel
  celular
• ? denaturarea proteinelor
• ? peroxidarea lipidelor nesaturate membranare
• ? modificarea permeabilitatii membranare
• ? lezarea ADN mitocondrial cu afectarea
  integritatii proteinelor din lantul respirator
  mitocondrial
• ? moartea celulara.
• ROS sunt implicate în numeroase procese
  patologice precum neoplaziile, leziunile de
  reperfuzie, bolile inflamatorii si senescenta.

89
UTILIZAREA NADPH

• Glutationul este un antioxidant intracelular
  important. Pe lânga rolul de dezactivator al ROS,
  creste imunitatea si protectia fata de cataracta,
  previne cancerul, afectarea hepatica etc
• Nivelul sau scade când stresul oxidativ este
  major în infectii, traume, interventii
  chirurgicale, medicatie. Deficienta de glutation
  este deasemenea asociata cu aportul proteic
  insuficient, diabetul, infectia HIV, sindromul de
  detresa respiratorie, cancerul sau fibroza
  pulmonara idiopatica.

90
UTILIZAREA NADPH

• Sistemele neenzimatice de aparare împotriva ROS
• ? vitaminele A, C si E. Vitamina E (tocoferolul)
  este un antioxidant ce previne formarea
  lipoperoxizilor toxici, reduce colesterolemia si
  previne leziunile ATS, efectul sau fiind potentat
  de asocierea cu vitamina A si C. Tocoferolul este
  un antioxidant primar, iar radicalul liber
  rezultat în momentul contracararii formarii
  radicalilor peroxilipidici reactioneaza cu
  vitamina C, regenerând vitamina E ( ciclul redox
  Packer).
• Ascorbatul, ß-carotenul si vitamina E au
  capacitatea de a reduce ROS în conditii de
  laborator. Consumul alimentelor bogate în
  antioxidanti s-a corelat cu scaderea riscului
  afectiunilor cronice sau pentru anumite cancere.
  Studiile clinice asupra suplimentelor alimentare
  cu antioxidanti nu au stabilit un efect benefic
  clar, consecintele pozitive ale consumului de
  fructe si legume rezultând, mai probabil, din
  actiunea cumulata a mai multor compusi naturali.

91
UTILIZAREA NADPH

• C. Sistemul citocromilor P450 (CYP)-monooxigenazei
  
• Reprezinta o familie importanta a carei functie
  este de a cataliza oxidarea unui numar mare de
  compusi organici
• Numele acestei familii de enzime provine de la
  faptul ca absoarbe lumina la o lungime de unda de
  450 nm
• Aceste enzime sunt hemoproteine care catalizeaza
  reactia de monooxigenare plecând de la oxigenul
  molecular, O2, un atom de oxigen fiind transferat
  substratului (RH) si celalalt redus la apa.

92
UTILIZAREA NADPH

• Reactia globala catalizata de o enzima CYP este
• RH O2 NADPH H ? ROH H2O NADP
• unde R poate fi un compus steroidian, un
  medicament, un drog, un metabolit intermediar sau
  orice molecula exogena ( xenobiotica) .

93
UTILIZAREA NADPH

• 1.Sistemul enzimatic microzomal al CYP
• Este atasat la membranele reticulului endoplasmic
  neted, REN, în special hepatic, având rol extrem
  de important în detoxifierea xenobioticelor (
  medicamente, poluanti, pesticide, substante
  carcinogene), prin hidroxilare în prezenta de
  NADPH.
• Efectele hidroxilarii sunt
• activarea/ inactivarea medicamentelor
• cresterea solubilitatii cu facilitarea excretiei
  prin urina sau fecale
• obtinerea situsului de conjugare a unui compus
  polar (acidul glucuronic), cu cresterea
  solubilitatii compusului

94
UTILIZAREA NADPH

• Exista sute de citocromi diferiti, initial
  grupati în patru familii CYP1, CYP2, CYP3, CYP4,
  cu subfamilii (CYP1A, CYP2D, etc.) si izoenzime
  distincte (CYP3A4, CYP2D6, etc.). Fiecare tip de
  CYP are o functie specifica. Au devenit unele
  dintre cele mai extinse familii de proteine,
  fiind clasificate dupa algoritme noi. Exemple
• ?CYP2C9  Metabolizarea anti-inflamatoarelor non
  steroidiene (AINS), a ibuprofenului, a
  antidiabeticelor orale, a anticoagulantelor orale
  (acenocumarol, warfarine), a fenitoinei
  (anticonvulsivant) si a antihipertensivelor
  (losartan).
• ? CYP2D6  Metabolismul codeinei în morfina, al
  anumitor antiaritmice si antidepresive, al
  beta-blocantelor si al neurolepticelor.

95
UTILIZAREA NADPH

• 2.Sistemul enzimatic mitocondrial al CYP
• Participa la hidroxilarea steroizilor cu
  cresterea solubilitatii lor la nivelul placentei,
  ovarelor, corticosuprarenalei, CSR, sinteza
  acizilor biliari (în ficat) si la hidroxilarea
  vitaminei D3 în forma biologic activa ( în
  rinichi).

96
UTILIZAREA NADPH

• D. Fagocitoza produsa de leucocite
• 1. Mecanismele oxigen-independente utilizeaza
  modificarile de pH din fagolizozomi si enzimele
  lizozomale
• 2. Sistemele oxigen-dependente
• sistemul mieloperoxidazei (MPO) cel mai puternic
  dintre mecanismele bactericide
• intervine NADP-oxidaza din membrana leucocitara

97
UTILIZAREA NADPH

• SOD, superoxiddismutaza are localizare
  eritrocitara, hepatica, cerebrala, fiind cea mai
  importanta enzima a vietii aerobe este o
  cuproproteina care catalizeaza o reactie de
  dismutare, prin care anionii superoxid sunt
  redusi la apa oxigenata
• O2 - O2- 2H ?
  H2O2 O2
• Microorganismele modificate genetic, fara SOD,
  îsi pierd virulenta. Inactivarea genetica
  ("knockout") a SOD genereaza fenotipuri
  specifice, variind de la bacterii la soareci,
  care furnizeaza indicii importante cu privire la
  toxicitatea O2 - in vivo. O2 - este toxic
  aproape toate organismele dependente de O2 contin
  izoforme ale enzimei. Alte proteine ce pot fi
  atât oxidate cât si reduse de superoxid au
  activitate slaba SOD-like (hemoglobina).

98
UTILIZAREA NADPH

• ? catalaza (CAT) descompune excesul de apa
  oxigenata
• 2 H2O2 ? 2 H2O O2
• Este prezenta în toate celulele aerobe ce contin
  citocromi ( în peroxizomi si mitocondrii).

99
UTILIZAREA NADPH

• E. Sinteza oxidului nitric
• Arginina, O2, NADPH substraturi pt NO-sintaza
  citosolica
• FMN, FAD, hem si tetrahidrobiopterina au roluri
  de coenzima, iar NO si citrulina produsi finali
• NO mentine tonusul musculaturii netede, mediaza
  efectul bactericid al macrofagelor, inhibitor al
  agregarii plachetare, neurotransmitator

100
UTILIZAREA NADPH
NADPH H
L-ARGININA
L-CITRULINA
NO
101
DEFICITUL DE G-6-P- DEHIDROGENAZA
102
DEFICITUL DE G-6-P- DEHIDROGENAZA

• Determina anemia hemolitica. S-a observat ca unii
  subiecti sunt susceptibili la a manifesta anemie
  hemolitica acuta la administrarea unor
  medicamente ca antimalarice, sulfamide,
  antipiretice, simptomele aparand in 48-96 ore,
  datorita deficitului de activitate a acestei
  enzime
• Incidenta acestei deficiente este crescuta in
  zonele geografice unde poate sa apara malaria.

103
(No Transcript)
104
(No Transcript)
105
(No Transcript)
106
(No Transcript)
107
(No Transcript)
108
(No Transcript)
109
(No Transcript)
110
(No Transcript)
111
(No Transcript)
112
(No Transcript)
113
(No Transcript)
114
(No Transcript)
115
(No Transcript)
116
(No Transcript)
117
(No Transcript)
118
(No Transcript)
119
(No Transcript)
120
(No Transcript)
121
CALEA GLUCURONICA

• Cale secundara de metabolizare a glucozei
• Acidul Glucuronic este un acid carboxilic.
  Structura sa este similara cu a glucozei.
• al 6-lea atom de C al acidului glucuronic este
  oxidat la acid carboxilic.

122
CALEA GLUCURONICA
UDP-G-PIROFOS- FORILAZA
UDP-G-DH-AZA
GLUCURONOZIL
TRANSFERAZE
123
CALEA GLUCURONICA

• Sarurile si esterii acidului glucuronic sunt
  cunoscute sub denumirea de glucuronati
• Acidul glucuronic nu trebuie confundat cu acidul
  gluconic, un acid carboxilic linear ce rezulta
  din oxidarea unui alt atom de C al glucozei
• Acidul glucuronic serveste la sinteza PG si
  proceselor de detoxifiere din ficat, rinichi si
  intestin
• Glucuronidarea- formarea de legaturi glicozidice
  cu diversi metaboliti toxici, marindu-le
  solubilitatea si favorizând astfel eliminarea lor
  din organism.

124
CALEA GLUCURONICA

• Glucuronozide compusi cu polaritate crescuta
• Reactia are loc sub actiunea enzime
  glucuronozil-transferaze
• Glucuronidarea este importanta în metabolismul
  xenobioticelor medicamente, bilirubina,
  androgeni, estrogeni, hormoni tiroidieni, saruri
  biliare etc.

125

• GLUCURONOZIL-
• TRANSFERAZE

126
CALEA GLUCURONICAREACTIA DE GLUCURONIDARE
127
CALEA GLUCURONICAREACTIA DE GLUCURONIDARE
128
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• GAG- molecule heteropolizaharidice mari ce contin
  pe suprafata lor sarcini electrice negative
• Se asociaza cu proteine proteoglicani (PG) ce
  contin CH (95)
• Glicoproteinele (GP) contin predominant proteine
  si o cantitate redusa de CH

129
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• GAG leaga o cantitate mare de apa formand o
  matrice gelatinoasa ce constituie structura de
  baza a substantei fundamentale (impreuna cu
  colagenul formeaza matricea extracelulara)
• proprietatile lubrefiante, vascoase ale
  secretiilor mucoase se datoreaza partial GAG
  (MPZ-initial)

130
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• Structura GAG
• GAG sunt polizaharide neramificate formate din
  unitati repetitive dizaharidice din care una este
  intotdeauna o ozamina (glucozamina sau
  galactozamina) iar cealalta un acid uronic (cu
  exceptia unui singur GAG-keratan-sulfatul ce
  contine Gal), acid glucuronic sau acid iduronic
• Moleculele pot sa contina grupe sulfat legate
  esteric la oxigen sau la azot ce impreuna cu
  gruparile (COOH) confera caracterul puternic
  electronegativ al GAG
• Acizii D-glucuronic si epimerul la C 5 -iduronic
  sunt izomeri.

131
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE
132
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• Lanturile de polizaharide se extind din cauza
  sarcinilor negative si sunt inconjurate de apa
• Prin comprimarea unei solutii de GAG, apa este
  "stoarsa" in exterior, iar GAG ocupa un volum mai
  mic
• La decompresiune, GAG revin la volumul initial
  (hidratat) ca urmare a fortei de respingere
  dintre sarcinile negative
• Elasticitatea lichidului sinovial sau a corpului
  vitros al globului ocular

COMPRESIUNE
DECOMPRESIUNE
133
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• Clasificarea GAG
• 6 clase principale în functie de structura
  monomerilor, tipul legaturilor glicozidice,
  gradul si localizarea gruparilor sulfat
• 1. Condroitin sulfati (4-sulfat si 6-sulfat)
• 2. Keratan sulfati I si II
• 3. Acid hialuronic
• 4. Dermatan sulfati
• 5. Heparina
• 6. Heparan sulfatul

134
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• Condroitin sulfatii (4-sulfat sau 6-sulfat) se
  gasesc in cartilaje, oase, cornee (in limba
  greaca chondroscartilaj)
• Sunt GAG mai mici care pot sa formeze cu acidul
  hialuronic si cu proteinele agregate mari in
  tesutul conjunctiv (de exemplu, agrecan)
• Contin acid glucuronic (GlcUA),
  N-acetilgalactozamina (GalNAc) 4-sulfatata sau 6-
  sulfatata legate ß1,3-glicozidic. Contribuie la
  rezistenta la intindere a cartilajelor,
  tendoanelor, ligamentelor, peretilor aortei.

135
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• Condroitin -4- sulfatii si condroitin -6-
  sulfatii

GlcUA
136
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• 2. Keratan sulfatii I si II (in limba greaca
  kerascorn). Keratan sulfatul I este legat de
  asparagina si se gaseste in cornee iar keratan
  sulfatul II formeaza legatura O-glicozidica cu
  treonina si este intalnit in tesutul conjunctiv
• Se mai gasesc in structurile cornoase coarne,
  par, copite, unghii, gheare. Contin
  N-acetilglucozamina (GlcNAc) si Gal legate
  1,3-glicozidic. Nu au acizi uronici.

137
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• 2. Keratan sulfatii I si II

138
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• 3. Acidul hialuronic (din limba greaca, hyalos
  sticla) se gaseste in lichidul sinovial, umoare
  vitroasa, tesutul conjunctiv lax. Contine
  aproximativ 50000 resturi de acid glucuronic si
  N-acetilglucozamina legate ß1,3-glicozidic (cel
  mai lung GAG)
• Singurul GAG care nu contine grupe sulfat si nu
  se leaga de proteina. Formeaza solutii clare,
  vascoase ce lubrefiaza articulatiile si dau
  aspectul gelatinos umorii vitroase. Contribuie la
  elasticitatea si rezistenta la intindere a
  tendoanelor alaturi de late componente ale
  matricei extracelulare
• Formeaza arhitecturi moleculare gigant prin
  asamblare cu proteoglicani continand cu precadere
  condroitin sulfati.

139
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• 3. Acidul hialuronic
• Legaturile glicozidice ale acidului hialuronic
  pot fi hidrolizate de catre hialuronidaza
  bacteriana, ceea ce duce la alterarea capacitatii
  de filtru selectiv a substantei fundamentale si
  la expunerea tesuturilor la invazia bacteriana.
  Hialuronidaza se mai gaseste in sperma cu rolul
  de a permite penetrarea ovulului.

GlcUA
140
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• 4. Dermatan sulfat
• Distribuit în tegument, vase sangvine si valvele
  cardiace

IdUA
141
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• 5. Heparina (in limba greaca heparficat) contine
  glucozamina N-sulfatata si mai putin acetilata,
  acid glucuronic si acid iduronic (predominant)
• Se gaseste in mastocite, ficat, plaman, piele.
  Este cel mai electronegativ GAG
• Are proprietati anticoagulante folosindu-se in
  forma pura pentru recoltarea probelor de sange.

142
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• 6. Heparan sulfatul contine glucozamina mai putin
  N-sulfatata si, mai ales, acid glucuronic
• Se gaseste in fibroblasti, peretii vaselor. Este
  component al membranelor bazale, sinapselor.

143
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE
144
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• Sinteza GAG in sistemul Golgi
• Alungirea lanturilor polizaharidice adaugarea
  secventiala si alternativa de glucide acide si
  amino-glucide cedate de derivatii UDP ai acestora
• Sinteza GAG- similara sintezei de glicogen cu
  diferenta ca sunt excretati in celula

145
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• A. Sinteza amino-glucidelor sunt constituienti
  principali ai GAG, GP, GL, oligozaharidelor, AB
• 1. N-acetil-glucozamina (GlcNAc) GalNAc
• Fr-6-P monozaharid precursor (pt acidul
  sialic-NANA sau acidul neuraminic)

Glu
Glucoz- amino- 6-P
Gln
UDP- GLUCOZAMINA
UTP
Glucoz- amino- 1-P
G-6-P
Fr-6-P
GAG
G
Acid sialic Gangliozide GP
CMP- NANA
GAG, GP
146
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• B. Sinteza glucidelor acide acidul D-glucuronic,
  L-iduronic
• C. Sinteza miezului proteic
• la suprafata RER dupa care patrunde in interiorul
  acestuia unde va fi glicozilat in prezenta
  transferazelor sist. Golgi
• D. Sinteza lantului de CH
• E. Atasarea gruparilor sulfat are loc dupa ce
  monozaharidul a fost incorporat in structura
  lantului in formare in prezenta
  sulfotransferazelor
• Sursa 3'-fosfoadenozil-5'-fosfosulfat (PAPS)

147
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• Sulfatarea defectuoasa a lantului de GAG produce
  condrodistrofii
• Degradarea GAG in lizozomi (pH5) in prezenta
  hidrolazelor acide
• A. Fagocitoza GAG extracelulari
• B. Degradarea lizozomala a GAG lanturile
  polizaharidice sunt clivate sub actiunea
  endoglicozidazelor, formandu-se oligozaharide

148
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• Mucopolizaharidozele (MPZ) - afectiuni ereditare
  cu evolutie clinica progresiva
• acumulare de GAG in tesuturi cu deformari
  scheletale si retard mintal, deces precoce in
  forma homozigota
• cauzate de deficitul hidrolazelor lizozomale
  (se pot masura) implicate in degradarea heparan
  sulfatului si dermatan sulfatului a
• prezenta oligozaharidelor in urina
• Tt transplant de MO si sange placentar
• macrofagele transplantate sintetizeaza sulfataza
  necesara degradarii GAG

149
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• MPZ se pot asocia cu o lipidoza sau
  glico-protein-oligozaharidoza (enzimele
  lizozomale necesare catabolizarii GAG pasticipa
  si la degradarea GL sau a GP)
• MPZ I (Hurler) deficit de a-iduronidaza
• MPZ II (Hunter) deficit de iduronat-sulfataza
• MPZ III (Sanfilippo) subtipurile A, B, C
• MPZ IV (Sly) deficit de ß-glucuronidaza

150
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• Glicoproteinele sunt proteine conjugate ce contin
  resturi de oligozaharide (2-10 resturi glucidice)
  nu neaparat electronegative, legate covalent de
  lantul polipeptidic
• catene liniare de CH IgG contin lt4 CH, GP
  gastrica umana (mucina) gt 80 CH
• GP membranare participa la
• recunoasterea de catre hormoni, virusuri
• antigenitatea de S
• matricea extracelulara, mucinele g-int si
  urogenitale

151
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• Structura GP
• oligozaharide atasate N- (Asn) si O-(OH din Ser
  sau treonina)glicozidic de
• proteine
• In colagen leg. O-glicozidica intre Gal/Glc si
  OH din hidroxilizina
• Oligozaharidele O-linkate pe S eritrocitelor
  (determinantii de grup sangvin)
• Oligozaharidele N-linkate complexe (GlcNAc,
  L-fucoza si NANA) si cu un continut ridicat de
  Man

152
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE
153
GLICOZAMINOGLICANI SI GLICOPROTEINE

• Degradarea lizozomala a GP este similara cu cea a
  GAG enzime hidrolitice lizozomale
• Deficientele enzimatice ereditare conduc la
  oligozaharidoze caracterizate prin acumularea
  intralizozomala de GP partial digerate