curs biochimie 2

Vitamina D

-vitamina antirahitică

- 1921 – Elmer McCohlum

- 1928 – 7-dehidrocolesterolul este precursor de D3

Surse

Vitamina D

HO ergosterol

CH-CH=CH-CH-CHCH3

CH3CH3

CH3

HO D2 (ergocalciferol)

CH-CH=CH-CH-CHCH3

CH3CH3

CH3

HO 7-dehidrocolesterol

CH-CH2-CH2-CH2-CHCH3

CH3

CH3

HO D3 (colecalciferol)

CH3

CH3

CH3CH-CH2-CH2-CH2-CH

- UV 295-297 nm, UV 3

- expunere 10-15 min. x 2/săpt.

- melanină

D2, D3+ bila emulsii

sânge

D3

absorbtie

+ alfa-globulina

vitamin D3-25-hidroxilaza

circuit entero-hepatic

ficatpiele

radiatii UV

25-OH-vitamina D3

vitamin D2-25-hidroxilaza

25-OH-vitamina D2

24-hidroxilaza

24, 25-(OH)2-vitamina D324, 25-(OH)2-vitamina D2

25-OH-vitamin D31-alfa-hidroxilaza

25-OH-vitamin D21-alfa-hidroxilaza

1, 25-(OH)2-vitamina D31, 25-(OH)2-vitamina D2

+

+

efecte biologice

rinichi

Efecte biologice

-1,25 (OH)2 vitamin D3 fixare pe VDR

- reglarea nivelului Ca seric – creşte abs, scade elim, eliberarea din depozite

- 1,25 (OH)2 vitamin D3 inh. proliferarea şi stim. diferenţierea celulelor

- modulator al sistemului imunitar

- reglarea secreţiei de insulină

- reduce TA

Hipovitaminoza

- cauze - alimentaţie excesivă la sân

- expunere redusă la radiaţiile solare

- vârstnici

- malabsorbţie lipidică

- obezitate

- afecţiuni hepatice, renale

- dependenţă de vitamină D

- deficit de vitamină D deficit de 25-OH-D PTH resorbţie osoasă

- rahitism

- osteomalacie

- slăbiciune şi dureri musculare

Hipervitaminoza

- hipertensiune arterială

- polidipsie, poliurie

- reducerea densităţii osoase

- nefrocalcinoză

- stoparea creşterii

Vitamina E

- tocoferoli

- surse – uleiuri vegetale, ficat, ou, unt, alune, avocado, măsline, vegetale

frunze, germeni de grâu

- necesar – 10-30 mg

- absorbţie - IS prin mecanismul de abs a lipidelor

- circulă fixată de o proteină (a-TTP)

- metabolizare hepatică

Efecte biologice

- antioxidant – protecţie pt. AG nesat, vit. A, carotenoizi, lipoproteine

- reduce agregarea plachetară, VD

- γ – tocoferol – reduce riscul de cancer de prostată

- anticataractă

- reduce nivelul stresului oxidativ şi Hb-glicozilată

Hipovitaminoză

- tulburări neurologice

- tulburări de reproducere

- anemie hemolitică

Hipervitaminoză

- tulburări de coagulare

Vitamina K

K1(fitomenadiona)

K2(menachinona)

- surse – brocoli (220 μg), spanac (145 μg), pătrunjel (246 μg), avocado, kiwi

- necesar – 40-120 μg/zi

- absorbţie - IS prin mecanismul de abs a lipidelor – proximal (K1), distal (K2)

- depozitare în ficat

Efecte biologice

- cofactor carboxilaze microsomiale

acid glutamic acid γ-carboxi glutamic

- activarea factorilor coagulării

- mineralizarea osoasă

- creşterea celulelor

protrombina-CH2-CH2-COO-

epoxireductaza

vitamina Koxidata

vitamina K

diaforaza COO-

NADPH + H+

trombina-CH2-CH-COO-

NADPH+

anticoagulantecumarinice

-

Hipovitaminoză

- cauze – alimentaţie excesivă la sân, afectarea florei intestinale, tulburări

hepatice, supradozare cu anticoagulante cumarinice, copii

- tulburări de coagulare

- hemoragii

- anemie hemolitică

N

N NH2

CH3

H3C

N

S CH2-CH2-OH

+

Vitamina B1 (tiamina)

-surse – carnea de porc, ficat, rinichi, făină de cereale integrale, conopidă

- prelucrarea termică, conservarea reduc conţinutul în B1

- necesar – 1 mg femei, 1,4 mg bărbaţi

- absorbţie - IS prin mecanism activ şi difuzie pasivă

- fixare pe albumină şi în eritrocite

- depozitare în muşchii scheletici, creier, inimă, ficat

Efecte biologice

- coenzimă – decarboxilarea α-cetoacizilor, transcetolizare

ATP

NH2

CH3

H3C CH2-CH2-OH

+ AMPtiamin-difosfo-transferaza

N

S

N

N

tiamina

NH2

CH3

H3C CH2-CH2-O-P-O-P-OH

+N

N

N

S

OHOH

OO

tiamin pirofosfat (TPP)

N

S

CH3

H3C-C-COOH

CH2-CH2-O-PP

+OR

N

S

CH3

CH2-CH2-O-PP

+

-CO2

R

H3C-C

COOH

HO

- H3C-CHO

N

S

CH3

CH2-CH2-O-PP

+R

H3C-CHHO

N

S

CH3

CH2-CH2-O-PP

+R

Efecte biologice

- procesul de conducere axonală

- transmiterea impulsului nervos

Hipovitaminoză

- cauze - aport alimentar redus

- consum ridicat de glucide

- malabsorbţie

- alcoolism

- beri-beri – letargie, oboseală, polinevrite periferice, atrofie musculară,

edeme, cardiomegalie, encefalopatie

- sindromul Wernicke-Korsakoff – amnezie antero şi retrogradă, fabulaţie

Vitamina B2 (riboflavina)

- surse - lapte, brânză, vegetale frunze, soia, drojdii, alune, plămâni, ficat, peşte

- biosinteză - fungi - Ashbya gossypii, Candida famata, Candida flaveri

- bacterii – Corynebacterium ammoniagenes, Bacillus subtilis

- riboflavin-5’-fosfat - băuturi

- necesar – 1,1 – 1,3 mg/zi

N

N

N

N

H3C

H3C

OH

CH2-CH-CH-CH-CH2-OH

H

O

O

OHOH

Efecte biologice

- coenzimă – FMN, FAD

riboflavina FMN FAD

ATP ADP ATP PP

flavokinaza piro-fosforilaza

FMN

NN

NNH3C

H3C

OH

CH2-CH-CH-CH-CH2-O-

H

O

O

OHOH OH

O

P-OH

FAD

NN

NNH3C

H3C

OH

CH2-CH-CH-CH-CH2-O-

H

O

O

OHOH OH

O

P-O-P-O-CH2

N

NN

N

O

OH OH

NH2

OH

O

Efecte biologice

- FMN, FAD – coenzime - r. de ox., dehidrogenare

H3C

H3C+ SH2

R

H

O

O - SH3C

H3C

R

H

O

O

+ 2e-N

N

N

N

NN

NNH

H

FMN

FADH2FAD

FMNH2

- glutation reductaza – FAD

- glutation peroxidaza

- xantinoxidaza

- α-aminoacid oxidaza

- aldehid dehidrogenaza

- + CYP 450 – metabolizarea med. şi toxine

Hipovitaminoză

- cauze - aport alimentar redus

- malabsorbţie, alcoolism

- sindrom oral-ocular-genital

- buze roşii, fisurate, ulceraţii bucale, “limbă violet”

- fisuri ale comisurii bucale (cheilită)

- înroşirea ochilor, prurit ocular, sensibilitate la lumină

- dermatită genitală

- deficit de PLP, NAD, NADP, H4F

- cataractă, migrenă

Vitamina B3 (niacina, PP)

- 1873 – Hugo Weidel

- surse - exogenă - carne, germeni de grâu, lactate, ton, ouă, avocado, vegetale

frunze, nuci

- endogenă – triptofan kinurenină niacină

- necesar – copii – 2-12 mg/zi, adulţi 14-16 mg/zi

- 1000-2000 mg/zi - hipolipidemiant

N

COOH

N

CO-NH2

acid nicotinic (niacina)

nicotinamida(niacinamida)

Efecte biologice

- NAD, NADP – coenzime

CO-NH2

NAD

OH

O

P-O-P-O-CH2

OH OH

NH2

OH

O

OH OH

CH2-O-N

N

NN

N

OO

(+)

CO-NH2

NADP

OH

O

P-O-P-O-CH2

OH OH

NH2

OH

O

OH O-PO3H2

CH2-O-(+)

N

N

NN

N

OO

Efecte biologice

- coenzime - r. de ox-red.

- calea pentozo-fosfaţilor

- biosinteza AG

N

CO-NH2(+)

R

+ SH2

N

CO-NH2

R

+ H+

Hipovitaminoză

- cauze - alimentaţie excesivă cu porumb

- cancer, sindrom Hartnup

- pelagra

- sensibilitate la lumină

- agresivitate

- dermatită, alopecie, edeme

- diaree

-boala celor 4 D: dermatită, diaree, demenţă, deces

Hipervitaminoză

- hiperemie facială, prurit, uscăciunea pielii, hiperglicemie

Vitamina B5 (acidul pantotenic)

- D – activ biologic

- surse - exogenă - carne, cereale integrale

- endogenă – bacteriile intestinale

- necesar – copii – 3-4 mg/zi, adulţi 5-6 mg/zi

HO-CH2-C-CH-CO-NH-CH2-CH2-CH2-OH

H3C

H3C OH

pantotenol

HO-CH2-C-CH-CO-NH-CH2-CH2-COOH

H3C

H3C OH

acid pantotenic

CoA, acil-CoA

acid pantotenic

panteteină

transport activ difuzie pasivă

- H3PO4

4’-fosfopanteteinăhidrolaze

IS

fosforilază

panteteinaza intestinală

Absorbţie

Efecte biologice

- Co-A – biosinteza AG, colesterolului, metabolismul glucidic

N

N

O

OH OH

CH2-O-P-O-P-O-

NH2

N

N

OHOH

OO

CH2-C-CH-CO-NH-CH2-CH2-CO

H3C

H3C OH

coenzima A

-NH-CH2-CH2-SH

- tratamentul acneei

- neuropatia diabetică

- cosmetică – hidratant, emolient

Hipovitaminoză

- oboseală, alergie, dureri abdominale

Vitamina B6 (piridoxina)

CH2-OH

H3C

HO

piridoxinaN

CH2-OH

CHO

H3C

HO

piridoxalN

CH2-OH

CH2-NH2

H3C

HO

piridoxamina

N

CH2-OH

- 1930

- surse – carne, cereale integrale (2 mg), legume, nuci, banane, ton, somon

- necesar – copii 0,5-0,6 mg/zi, adulţi 1,3 mg/zi

- absorbţie – IS, fosforilată/defosforilată

Efecte biologice

- coenzime - piridoxal-5’-fosfat (PLP), piridoxamin fosfat

piridoxal PLP

ATP ADP

piridoxalkinaza

piridoxamina piridoxaminfosfat

ATP ADP

kinaza

- enzime - decarboxilaze – histidina histamina, glutamat GABA

- racemaze – D-aa L-aa

- aldolaze – treonina glicina

- transaminaze – GTP, GOT

- dehidraze – HO-aa ceto-acid

- sinteza sfingolipidelor

- Hb - sinteza, fixarea O2

Efecte biologice

- memorie

- autism

- antidepresiv

Hipovitaminoză

- cauze - aport redus, alcoolici

- tratament cu HIN, L-DOPA

- vegetarieni

- dermatită seboreică

- glosită atrofică, ulceraţii bucale

- tulburări neurologice – somnolenţă, confuzie, neuropatie

- reducerea toleranţei la glucoză

Vitamina B7 (biotina)

- surse – exogenă - drojdia de bere, roşii, salată, morcovi, alune, ouă,

conopidă, varză, avocado, ficat

- endogenă – bacterii din IG, IS

- necesar – copii 8-12 μg/zi, adulţi 30 μg/zi

- absorbţie – IS – mec. activ

O

N N

S

H H

-(CH2)4-COOH

Efecte biologice

- coenzime – carboxilaze – acetil-CoA-carboxilaza α,β

- propionil –CoA-carboxilaza

- piruvat carboxilaza

- biotinilarea histonelor

CH3-C-COOH

H2O

ATP ADP + P

HCO3-

O

H H

O

H

+

COO-

O

HOOC-CH2-C-COOH

O

O

H H

N N

S

N N

S

N N

S-R

-R-R

Efecte biologice

- menţine integritatea firelor de păr şi a pielii

- sinteza şi eliberarea insulinei

Hipovitaminoză

- cauze - aclorhidrie, alimentaţie neraţională

- epilepsie

- fumat, sarcină

- reducerea apetitului

- dermatită

- scurtarea şi subţierea oaselor

- hiperemia tegumentului periocular, nazal, bucal, genital

Vitamina B9 (acidul folic)

- surse – exogenă – spanac, mazăre, cereale, seminţe de floarea-soarelui, ficat,

drojdia de bere

- necesar – adulţi 400 μg/zi, sarcină 600 μg/zi

CO-NH-CH-COOH

(CH2)2-COOHH2N

CH2-NH-

OH

N

N

N

N

Efecte biologice

- coenzimă de transfer a unui rest de 1 at. de C

R NADPH + H+ H

folat reductaza

H2F

H2N

OHNADP+

R

H2N

OH

H

H4F

R

H2N

OH

NADPH + H+

DH-folat reductaza

NADP+

N

N

N

N

N

NH

N

N

N

N

N

N

H

H4F

R

H2N

OH

N

N

N

NH

CH2-NH-

metilen-H4F

R

H2N

OH

N

N

N

NH

CH2-N-

CH2

NADPH + H+

NADP+

CH3

metil-H4F

R

H2N

OH

N

N

N

NH

CH2-NH-B12

homocisteinametionina

H4F

CH2-CH-COOH

OH NH2

- CH2-COOH

NH2

Efecte biologice

- sinteza, refacerea, funcţionalitatea ADN-ului

- creşterea şi diferenţierea celulară – celule roşii

- spermatogeneză

Hipovitaminoză

- cauze – aport insuficient, alcoolism, sarcină, AINS

- anemie megaloblastică – astenie, tulburări respiratorii

- tulburări cognitive

- defecte de tub neural – spina bifida

Vitamina B12 (cobalamina)

- surse – ficat, moluşte, lapte, ouă

- bacterii: Pseudomonas denitrificans, Propionibacterium shermanii

- necesar – 2-3 μg/zi

Absorbţie

Efecte biologice

- coenzimă – metil-malonil-CoA-mutaza (MUT)

- homocistein-metil-transferaza (MTR)

CH3-CH-CO

COOHS-CoA

HOOC-CH2-CH-CO

COOHS-CoA

L-metilmalonil-CoA succinil-CoA

deoxiadenozil-cobalamin-mutaza

CH2-CH2-CH-COOH

SH H2N

homocisteina

CH2-CH2-CH-COOH

S-CH3H2N

metionina

Me-H4F H4F

homocistein-metil-transferaza

B12

Efecte biologice

- maturarea eritrocitelor

- mielinizarea fibrelor nervoase

- HO-B12 – intoxicaţia cu CN-

Hipovitaminoza

- cauze – aport insuficient, deficit de factor intrinsec

- gastrită atrofică, ulcer gastric, administrare de antiulceroase

- anemia megaloblastică (pernicioasă)

- 1920 – George Whipple

- George Minot, William Murphy

- astenie, depresie, tulburări de memorie, psihoze

- tulburări gastro-intestinale

Hipovitaminoza

- afectare neuronală - ţesut neural spongiform, edeme, scleroză fibroasă

- ataxie, reducerea reflexelor, tulburări de percepţie

- creşte riscul de cancer cervical

Vitamina C (acidul ascorbic)

-2H

HC

acid L-ascorbic

HO-CH

C-OH

C

O

O

CH2-OH

C-OH

HC

HO-CH

C=O

C

O

O

CH2-OH

C=O

acid L-dehidroascorbic

+2H

- 1928-1933 – Albert Szent-Gyöorgyi, Joseph L. Svirbely

- 1933-1934 – procedeul Reichstein

- 1934 – Hoffman la Roche – Redoxon

- 1957 - nu este sintetizat în organismul uman – L-gulono-lactonoxidaza

Albert Szent-Gyöorgyi

- surse

Plante mg / 100g Plante mg / 100g Plante mg / 100g

kakadu 3100 pătrunjel 130 lămâi 40

camu camu 2800 kiwi 90 grapefruit 30

măceşe 2000 brocoli 90 lime 30

cătină 695 soc 60 mure 21

coacăze 200 căpuşuni 60 struguri 10

piper roşu 190 portocale 50 mere 6

- descompus la cald

- supliment nutritiv

Terminaliaferdinandiana

(Kakadu)

Myrciaria dubia

(Camu camu)

- necesar – 90 mg/zi

- absorbţie – stomac, IS

- legare redusă de proteinele plasmatice

- depozitare – ţesutul adrenal, retină, leucocite, eritrocite,

- metabolizare în organism

- t1/2 30’

- eliminare renală

CO2dehidroascorbat

acid 2,3-dicetogulonic

acid oxalic

acid L-ascorbic

radical ascorbil L-ascorbat sulfat

Efecte biologice

- coenzimă – reacţii de reducere ½ O2 O2-

Fe3+ Fe2+

metHb Hb

HF H4F

- reacţii de hidroxilare

R-H + AAS + O2 R-OH + ADHAS + H2O

γ-butirobetaina carnitina

dopamina NA

prolina HO-prolina

lizina HO-lizina

- reacţii de oxidare

triptofan 5-OH triptofan

Efecte biologice

- sinteza - colagenului

- ADR

- hormoni steroizi

- acizi biliari

- absorbţia fierului

- inhibă formarea nitrozaminelor

- refacerea GSH

- antioxidant

- reduce toxicitatea Pb

- replicarea HIV

- spermatogeneză

- AVC – dehidroascorbatul

Efecte biologice

- 1-2 g/zi – gripă, răceală

- 300 mg/zi – boli cardio-vasculare

- 500 mg - 1 g/zi – vindecarea plăgii chirurgicale

- Linus Pauling – 11 g/zi – “How to live longer and feel better”

Hipovitaminoza

- cauze – aport redus

- 400 î.e.n. – Hippocrat – descrie scorbutul

- 1536 – Jacques Cartier – tuia

- 1617 – John Woodall – suc de lămâie

- 1747 – James Lind – “Tratarea scorbutului”

- 1795 – lime “limey”

Hipovitaminoza

- scorbut – pete hemoragice la nivelul coapselor inferioare, picioare,

abdomen, braţe

- hemoragii

- gingii spongiforme, edentaţie

- dureri articulare

- căderea părului

Reacţii adverse

- indigestie

- diaree

- hiperemia feţei

- hemocromatoză

- litiază renală

- avort spontan

METABOLISMUL ENERGETIC

- principiile termodinamicii sunt valabile şi pentru procesele din celula vegetală

I – energia nu se pierde, trece de la un sistem la altul

II – orice transformare are loc în sensul creşterii entropiei

- utilizarea resurselor energetice depinde de:

- ţesut

- alimentaţie

- starea hormonală a organismului

- ţesuturi

- biosinteză

- consum

- după modul de utilizare a surselor de carbon

- autotrofe

- heterotrofe

- sisteme biologice

- reacţii dintr-o cale metabolică

- celulă

- cultură de celule

- ţesut

- organismul

- bioenergetica – procesele de eliberare, transfer şi utilizare a energiei în

sistemele biologice

A

B C

D

E

glucoza

X1 X2

CO2 + H2O + Q

X3celula vie

laborator

Variaţia energiei libere în reacţiile biochimice

ΔG = ΔH – T · ΔS

ΔG = ΔE – T · ΔS

ΔG < 0 – reacţii exergonice

ΔG > 0 – reacţii endergonice

ΔG = 0 – echilibru

ΔG3ΔG2ΔG1 DCBA

ΔG1 + ΔG2 + ΔG3 = ΔG

< 0 – cale metabolică exergonică

> 0 – cale metabolică endergonică

proces exergonic

ATP

proces endergonic

ADP + P

ΔG = ΔGo + RT ln [A] · [B][C] · [D]

A + B C + D

[A] = [B] = [C] = [D] ΔG = ΔGo

[A] = [B] = [C] = [D] = 1 M

ΔGo < 0 Kech > 1

ΔGo > 0 Kech < 1

ΔGo = 0 Kech = 1

ΔG0’ – variaţia energiei libere, pH = 7, temperatură şi presiune standard

- reacţii redox

ΔG0’ = - n · F · ΔE0’

ΔE0’ = E0

’ acceptor de e-

- E0’

donor de e-

Cuplarea proceselor exergonice cu cele endergonice

- utilizarea energiei

- sinteza de molecule complexe

- contracţia musculară

- transport de molecule

- transmisia impulsului nervos

+G

a. A + B C + D

E + F

ΔG < 0

ΔG > 0

ΔGtotal < 0

ex. glu-1-P glu-6-Pfosfogluco mutaza

glu-6-P fru-6-Pglucozo-fosfat izomeraza

ΔG < 0

ΔG > 0

glu-1-P fru-6-P ΔG < 0

A

I*

B

Y

I

X

b.

Compuşi macroergici

OH OH

CH2-O-P-O~P-O~P-O-

NH2

O

O- O- O-

OOO

N

N

N

N

ATP

ATPADP + P

AMP + PP

ΔG = - 7,3 kcal/mol

ΔG = - 7,3 kcal/mol

2 Ppirofosfataza ΔG = - 6,6 kcal/mol

ΔG = - 7,3 kcal/mol

- respingerea electrostatică între O-

- stabilitatea crescută a produşilor de reacţie

N

N

O

OH OH

CH2-O-P-O~P-O~P-O-

NH2

O

N

N O- O- O-

OO

Mg2+

ATPMg2+

OH OH

CH2-O-P-O~P-O-

NH2

O- O-

OO

Mg2+

ADPMg2+

N

N

O

N

N

a. ATP ADP + P

Hidroliza ATP -ului

gal + ATPgalacto kinaza

gal-1-P + ADP

b. ATP AMP + PP

R-COOH + CoA-SHtiokinaza

AMP + PPATPR-CO~S-CoA + H2O

Energia eliberată prin hidroliză

- fosfaţi cu energie înaltă – fosfoenolpiruvat (14,8), creatinfosfat (10,3)

- fosfaţi cu energie joasă – pirofosfat (6,6), glicerol-3-P (2,2)

glicerol-3-P

glicerol kinazaATP

piruvat kinaza

fosfoenol piruvat

creatinfosfokinaza

creatinfosfat

E

ADP + P ATP AMP + PP ATPX

AMP + ATP 2 ADP 2ATP+ 2 P

Alţi compuşi macroergici

- tioesteri – conţin CoA

- UDP-glu

- 5-fosforibozil-1-pirofosfat

- compuşi fosfageni – creatinfosfat

HN=CNH~PO3H2

CH3

N-CH2-COOHcreatinfosfat creatina

ADP ATP

Căile de sinteză a ATP-ului in vivo

- reacţii exergonice

- aerobe – 38 moli ATP/mol glucoză

- anaerobe – 2 moli ATP/mol glucoză

- căi de sinteză

- fosforilarea la nivel de substrat

- lanţul respirator cuplat cu fosforilarea oxidativă

Fosforilarea la nivel de substrat

1.C-O~PO3H2

O

+ ADPCH-OH

CH2-O-PO3H21,3-difosfoglicerat

fosfoglicerat kinazaCOOH

CH-OH

CH2-O-PO3H2

+

3-fosfoglicerat

11,8 kcal/mol 7,3 kcal/mol

ATP

COOH+ ADPC-O

CH2fosfoenol piruvat

piruvat kinaza +

3-fosfoglicerat

14,8 kcal/mol 7,3 kcal/mol

~PO3H2

COOH

C=O

CH2

ATP2.

C~S-CoAO

ADP

COOH

succinil CoAtiokinaza

ATP

8 kcal/mol 7,3 kcal/mol

CH2CH2

+ GDP + P

COOH

COOH

CH2CH2

+ CoA-SH + GTP

GDPsuccinil CoA

3.

CICLUL ACIZILOR TRICARBOXILICI

(CICLUL KREBS, CICLUL ACIDULUI CITRIC)

acetil CoA

glicogen

oxidaredezaminare

aminoacizi

hidroliză

proteine

lipoliză

β-oxidare

trigliceride

acizi graşi

piruvat

glicogenoliză

glucoză

CH3-C-COO-

LipCH3-CH-TPP

E1

TPP

CO2

O

CoA

E3

S

SOH

FAD

LipSH

S~CO-CH3

LipSH

SH

FADH2

CH3-CO~S-CoA

NAD+ NADH + H+

E2

E1 – piruvat-dehidrogenaza

E2 – dihidrolipoil-transacetilaza

E3 – dihidrolipoil-dehidrogenaza

E1

E3

E2

piruvat acetil-CoApiruvat-dehidrogenaza

piruvat-dehidrogenaza-PH2O

P

ADP

ATP

fosfataza kinaza-

+

ADP, NAD+, Mg2+, Ca2+

CoA-SH, NA, insulinapiruvat, CoA-SH, NAD+

ATP, NADH, acetil-CoA

-NADH, acetil-CoA

+

CH3-C~S-CoA

COO-citrat sintaza

+

acetil-CoA

OHOOC

CH2-COO-CoA-SH

-

succinil CoA, citrat, NADH, ATP, AG

oxal-acetat

CH2-COO-

C

CH2-COO--COO- +

citrat

1

2

H2OHO

CH2-COO-

C

CH2-COO--COO-

citrat

aconitazaCH2-COO-

C

CH-COO--COO-

cis-aconitat

aconitazaH2O

HO

CH

CH-COO--COO-

izo-citrat

-

fluorocitrat

CH2-COO-

3HO

CH2-COO-

CH

CH-COO--COO-

izo-citratO

CH2-COO-

CH

C-COO--COO-

oxal-succinat

O

CH2-COO-

CH2C-COO-

-ceto-glutarat

izocitrat-DH-aza

NAD+ NADH+H+CO2

-

NADH, ATP

+

ADP

4

CoA-SH

O

CH2-COO-

C~S-CoA

succinil-CoA

O

CH2-COO-

CH2C-COO-

-ceto-glutarat

ceto-glutarat-DH-aza

NAD+NADH+H+

CO2

-

NADH, ATPsuccinil CoA

+

Ca2+

CH2

5

GTP + GDPATPADP +nucleozid difosfat kinaza

O

succinil-CoA

GDP + P GTP

succinil-CoA-sintetaza(succinil tiokinaza)

succinat

CoA-SH+CH2

COO-

CH2

COO-

CH2

C~SCoA

CH2

COO-

CH2

COO-

succinat

CH2

COO-FAD FADH2

succinat-DH-aza

COO-C

HC

-OOC

H

fumaratmalonat, oxalacetat

-6

7H2O

L-malat

fumaraza+ HO-CH

COO-

CH2

COO-

COO-C

HC

-OOC

H

fumarat

8NAD+ NADH+H+

malat-DH-aza

L-malat

HO-CH

COO-

CH2

COO-

oxal-acetat

C=O

COO-

CH2

COO-

Reglarea ciclului acizilor tricarboxilici

- [acetil-CoA] - piruvat-DH-aza

- transportul AG în mitocondrie

- β-oxidarea AG

- izo-citrat-DH-aza, α-ceto-glutarat-DH-aza, succinat-DH-aza

- produşi de reacţie

- succinil-CoA – inh. α-ceto-glutarat-DH-aza, succinat-DH-aza

- citrat – inh. citrat-sintaza

- NADH – inh. izo-citrat-DH-aza, α-ceto-glutarat-DH-aza, malat-DH-aza

- ATP – inh. alosteric citrat-sintaza

- [ATP] din celule

Ciclul acizilor tricarboxilici – cale amfibolică

- echivalenţi reducători – NADH, FADH2

- α-ceto-glutarat r. transaminare glutamat aa, purine ac. nucleici

- citrat acetil-CoA AG

citrat acetil-CoA + oxal-acetat

- succinil-CoA corpi cetonici

DAL Hb, mioglobină, porfirine

- oxal-acetat r. transaminare aspartat pirimidine ac. nucleici

malat fosfoenol-piruvat glucoză

Ciclul acizilor tricarboxilici – reacţii anaplerotice

- piruvat oxal-acetat

piruvat

C=O

CH3

COO-

++ HCO3- ATP

piruvat carboxilaza

oxal-acetat

C=O

COO-

CH2

COO-

+ ADP + P+

acetil-CoA

fosfoenol-piruvat ++ CO2 GDPfosfoenol-piruvat

carboxilaza oxal-acetat + GTP

+

fru-1,6-(P)2

- fosfoenol-piruvat oxal-acetat

- piruvat malat

acid glutamic + acid piruvic acid α-cetoglutaric + α-alanina TGP

(ALT, ALAT)

++ enzima malica malat +piruvat HCO3- NADPH+H+ NADP+

acid aspartic + acid α-cetoglutaric oxal-acetat + acid glutamic TGO

(AST, ASAT)

- aspartat oxal-acetat

- glutamat α-cetoglutarat

- piruvat malat

acid glutamic + acid piruvic acid α-cetoglutaric + α-alanina TGP

(ALT, ALAT)

++ enzima malica malat +piruvat HCO3- NADPH+H+ NADP+

acid aspartic + acid α-cetoglutaric oxal-acetat + acid glutamic TGO

(AST, ASAT)

- aspartat oxal-acetat

- glutamat α-cetoglutarat

LANŢUL RESPIRATOR

- oxidarea NADH, FADH2, transportul e-, sinteza H2O

Structură

- NADH-dehidrogenaze

- flavin dehidrogenaze – FPN, FPS

- coenzima Q

- proteine cu Fe şi S - Fe2S2, Fe3S4, Fe4S4 Fe3+ + e- ------- Fe2+

- citocromi - a, a3, b (bT, bK), c

O2 + 4 e- + 4 H+ 2 H2O

2 O2-.

O2 + e-

+ 2 H+ SOD

O2-.

H2O2 + O2

catalaza2 H2O2 2 H2O + O2

I. NADH-CoQ-oxido-reductaza

(NADH-dehidrogenaza)

- FPN, 4 Fe-S

NADH + H+

NAD+

FMN

FMNH22 H+

2 e-

FeS4 FeS3 FeS2 FeS12 e- 2 e-

CoQH2

CoQ2 e-

NADH + 5 H+ + CoQ NAD+ + CoQH2 + 4 H+

II. succinat-CoQ-oxido-reductaza

(succinat-CoQ-reductaza)

- A, B, C, D

- FPS, 3 Fe-S

CH2

COO-

succinat

CH2

COO-CoQ CoQH2

succinat-CoQ-oxido-reductaza

COO-C

HC

-OOC

H

fumarat

succinat

fumarat

FAD

FADH2

2 e-CoQH2

CoQ

2 e-

III. CoQ redusă-ferocitocrom c –oxido-reductaza

(CoQ-citocrom c-reductaza; complexul citocrom bc1)

- bk, bT, 1 Fe-S

CoQH2 + 2 Fe3+ + 2 H+ CoQ + 2 Fe2+ + 4 H+

- sd. Björnstad

IV. Ferocitocrom c –oxigen - oxido-reductaza

(citocrom oxidaza)

- cit. a, a3

- 10 subunit. proteice

4 Fe3+ + 2 H2O +4 Fe2+ + 6 H+ + O2 2 H+

cit a3 prot-Cu cit a cit c1 H2OO2e-

e- e-

NADH + 13 H+ + O2 NAD+ + 2 H2O + 10 H+

Sisteme de transport a echivalenţilor reducători

1. Naveta glicerolfosfat

2. Naveta malat-aspartat

FOSFORILAREA OXIDATIVĂ

- 1777 – A. Lavoisier – “arderea alimentelor”

- 1906 – Arthur Harden – fosfat în fermentaţie

- 1929 – Cyrus Fiske, Yellapragada Subbarao – izolează ATP-ul

- 1930 – M. Engelhard – sinteza ATP datorită transportului de e-

- 1940 – Severo Ochoa – P/O

- 1940 – Herman Kalckar – ox. glu – sint. ATP

- 1949 – M. Friedkin, A. Lehninger – CATC-NADH-ATP

- 1961 – P.D. Mitchell – teoria chimiosmotică

- 1973 – P. Boyer – cataliza rotaţională

- 1997 – J. Walker, P. Boyer

FOSFORILAREA OXIDATIVĂ

ADP P ATP-sintaza+ 3 H++ ATP + 3 H+

ATP-sintaza

- F0 – a, b, c

- F1 – α3β3γδε

H+ din citoplasmă

neutralizarea aspartatului din unit. C

interacţiuni electrostatice

rotirea c

energie

sinteza ATP

ADP P+ E-ATP

H+ H2O H2O H+

ADP P+

Sinteza ATP depinde de:

- NADH/NAD+

- [ATP] / [ADP] [P]

- pO2 mitocondrie

- NADH NAD+ 3 moli ATP ..... 2,5 moli ATP

- FADH2 2 moli ATP ...... 1,5 moli ATP