curs 11 - ciclul atc

11

METABOLISMUL GLUCIDELORMETABOLISMUL GLUCIDELORMETABOLISMUL GLUCIDELORMETABOLISMUL GLUCIDELOR

CICLUL ACIZILOR TRICARBOXILICICICLUL ACIZILOR TRICARBOXILICI

Ciclul acizilor tricarboxilici – ATC (ciclul acidului citric, Ciclul acizilor tricarboxilici – ATC (ciclul acidului citric, ciclul lui Krebs)ciclul lui Krebs) decurge în mitocondrii şi este precedat decurge în mitocondrii şi este precedat de formarea de formarea acetil CoAacetil CoA

RReprezintă calea finală comună a catabolismului eprezintă calea finală comună a catabolismului oxidativ al tuturor tipurilor de combustibil celular în oxidativ al tuturor tipurilor de combustibil celular în condiţii aerobecondiţii aerobe

Una din căile majore de sinteză a Una din căile majore de sinteză a acetil CoAacetil CoA constă în constă în decarboxilarea oxidativă a decarboxilarea oxidativă a acidului piruvicacidului piruvic

22



Acidul piruvicAcidul piruvic, ca termen final al glicolizei, ia naştere , ca termen final al glicolizei, ia naştere în mod continuu în citoplasmăîn mod continuu în citoplasmă

Acidul piruvicAcidul piruvic depăşeşte cu uşurinţă membrana depăşeşte cu uşurinţă membrana mitocondrială şi devine una din mitocondrială şi devine una din materiile prime de bazămateriile prime de bază ale respiraţiei celulareale respiraţiei celulare

Această reacţie importantă premergătoare nu intră Această reacţie importantă premergătoare nu intră direct în rândul reacţiilor ciclului acidului citricdirect în rândul reacţiilor ciclului acidului citric

33

C=O

COOH

CH3 piruvat-dehidrogenaza

NAD+ NADH + H+

acetil-CoAacid piruvic

+ HSCoA CH3-CO~SCoA + CO2



Reacţia de formare a Reacţia de formare a acetil-CoAacetil-CoA din din acidul piruvicacidul piruvic este este catalizată de catalizată de piruvatdehidrogenazapiruvatdehidrogenaza

Acest proces poartă denumirea de Acest proces poartă denumirea de decarboxilarea decarboxilarea oxidativă a acidului piruvicoxidativă a acidului piruvic

Acetil–CoAAcetil–CoA, care are o legătură macroergică, se , care are o legătură macroergică, se metabolizează mai departe în ciclul acidului citricmetabolizează mai departe în ciclul acidului citric

55


ETAPELE ETAPELE CICLULCICLULUI ATCUI ATC

1. Formarea acidului citric1. Formarea acidului citric - ciclul ATC este iniţiat prin formarea - ciclul ATC este iniţiat prin formarea acidului citricacidului citric

- are loc ca urmare a condensării - are loc ca urmare a condensării acetil–CoAacetil–CoA, cu , cu acidul acidul oxalilaceticoxalilacetic care se găseşte permanent în celulă care se găseşte permanent în celulă

- reacţia este ireversibilă - energia care se eliberează se - reacţia este ireversibilă - energia care se eliberează se transformă în căldură deoarece ATP nu se formeazătransformă în căldură deoarece ATP nu se formează

66



2. Izomerizarea acidului citric2. Izomerizarea acidului citric - printr-o reacţie de izomerizare, - printr-o reacţie de izomerizare, acidul citricacidul citric se transformă în se transformă în acid izocitricacid izocitric

- în calitate de produs intermediar se formează - în calitate de produs intermediar se formează acid cis-acid cis-aconiticaconitic

77



2. Izomerizarea acidului citric2. Izomerizarea acidului citric

- prin mecanismul său de acţiune, - prin mecanismul său de acţiune, aconitazaaconitaza este simultan, este simultan, hidratază şi izomerazăhidratază şi izomerază

88



3. Oxidarea acidului izocitric3. Oxidarea acidului izocitric - are loc mai întâi dehidrogenarea - are loc mai întâi dehidrogenarea acidului izocitricacidului izocitric în în acid acid oxalilsuccinicoxalilsuccinic

- reacţia are loc sub acţiunea enzimei - reacţia are loc sub acţiunea enzimei izocitratdehidrogenazaizocitratdehidrogenaza cu NAD+ din mitocondrii cu NAD+ din mitocondrii

99



3. Oxidarea acidului izocitric3. Oxidarea acidului izocitric

- reacţia este catalizată tot de - reacţia este catalizată tot de izocitratdehidrogenaza izocitratdehidrogenaza - enzimă - enzimă posedă o dublă activitateposedă o dublă activitate

- instantaneu şi ireversibil are loc reacţia de decarboxilare a - instantaneu şi ireversibil are loc reacţia de decarboxilare a acidului oxalilsuccinic acidului oxalilsuccinic (acesta fiind un compus instabil) în (acesta fiind un compus instabil) în acid acid αα- - cetoglutariccetoglutaric

1010

METABOLISMUL GLUCIDELORMETABOLISMUL GLUCIDELORMETABOLISMUL GLUCIDELORMETABOLISMUL GLUCIDELORETAPELE ETAPELE CICLULCICLULUI ATCUI ATC

4. Decarboxilarea oxidativă a acidului 4. Decarboxilarea oxidativă a acidului αα--cetoglutariccetoglutaric

- în această transformare intervine - în această transformare intervine cetoglutaratdehidrogenazacetoglutaratdehidrogenaza

- - acidul acidul αα- cetoglutariccetoglutaric este transformat în este transformat în acid succinic acid succinic (sub (sub forma lui activă)forma lui activă)

- reacţia are loc după un mecanism similar celui de - reacţia are loc după un mecanism similar celui de decarboxilare oxidativă a decarboxilare oxidativă a acidului piruvicacidului piruvic

1111


4. Decarboxilarea oxidativă a acidului 4. Decarboxilarea oxidativă a acidului αα--cetoglutariccetoglutaric

- participarea coenzimelor decarboxilării oxidative (TPP, CoA, - participarea coenzimelor decarboxilării oxidative (TPP, CoA, acid lipoic, NAD, FAD)acid lipoic, NAD, FAD)

- formarea succinatului activ, adică a succinil CoA

DE REMARCAT

- formarea celei de-a doua molecule de CO2 în ciclul ATC

1212


5. 5. Formarea acidului succinicFormarea acidului succinic - - succinil-CoAsuccinil-CoA rezultată în a 4-a etapă se transformă în rezultată în a 4-a etapă se transformă în acid acid succinicsuccinic

- desfacerea legăturii tioesterice macroergice va genera - desfacerea legăturii tioesterice macroergice va genera apariţia apariţia GTPGTP, o substanţă macroergică, o substanţă macroergică

1313


5. 5. Formarea acidului succinicFormarea acidului succinic

- această reacţie este unica etapă în care se sintetizează - această reacţie este unica etapă în care se sintetizează ATPATP în în ciclul ATCciclul ATC

- - GTPGTP se va transforma ulterior în se va transforma ulterior în GDPGDP prin cedarea către prin cedarea către ADPADP a unui radical fosforil cu formarea de a unui radical fosforil cu formarea de ATPATP, compusul , compusul macroergic finalmacroergic final

GTP + ADP GDP + ATP

DE SUBLINIAT

1414


6. 6. Oxidarea acidului succinicOxidarea acidului succinic - - acidul succinicacidul succinic este dehidrogenat la este dehidrogenat la acid fumaricacid fumaric

- reacţia este catalizată de - reacţia este catalizată de succinatdehidrogenaza succinatdehidrogenaza - foarte activă în toate celulele care au capacitatea de absorbi oxigenul

- enzima este strâns legată de membrana mitocondrială, care conţine FAD şi 4 atomi de fier neheminici

1515


7. 7. Hidratarea acidului fumaricHidratarea acidului fumaric - - acid fumaricacid fumaric este transformat mai departe în este transformat mai departe în acid malicacid malic

- reacţia este catalizată de - reacţia este catalizată de fumaraza fumaraza - acţionează stereospecific, formând numai L-acid malic

- reacţia este uşor reversibilă

1616


8.Dehidrogenarea acidului malic 8.Dehidrogenarea acidului malic

- - acid malicacid malic este oxidat mai departe în este oxidat mai departe în acid oxalilaceticacid oxalilacetic

- reacţia este catalizată de - reacţia este catalizată de malatdehidrogenazamalatdehidrogenaza

- se poate afirma că acidul oxalilacetic, care se reface în final, are rolul de cărăuş al acetil-CoA

- cu această reacţie se închide ciclul ATC- cu această reacţie se închide ciclul ATC

1818



Bilanţul energetic al ciclului Krebs constă în calculul Bilanţul energetic al ciclului Krebs constă în calculul cantităţii de ATP format în acest proces oxidativcantităţii de ATP format în acest proces oxidativ

Pentru a stabili numărul de moli de ATP ce se Pentru a stabili numărul de moli de ATP ce se formează din energia ce se adaugă în ciclul ATC trebuie formează din energia ce se adaugă în ciclul ATC trebuie precizatprecizat::

CONCLUZII

- prin oxidarea - prin oxidarea unui mol de NADH+Hunui mol de NADH+H++ se formează o cantitate se formează o cantitate de energie echivalentă cu energia acumulată în de energie echivalentă cu energia acumulată în 3 moli de ATP3 moli de ATP

- prin oxidarea - prin oxidarea unui mol de FADHunui mol de FADH22 se formează o cantitate de se formează o cantitate de

energie echivalentă cu energia acumulată în energie echivalentă cu energia acumulată în 2 moli de ATP2 moli de ATP

1919



Bilanţul energetic al ciclului ATC, exprimat în ATP, Bilanţul energetic al ciclului ATC, exprimat în ATP, se poate reprezenta astfel:se poate reprezenta astfel:

CONCLUZII

- etapa 3 - izocitrat - oxalilsuccinat - etapa 3 - izocitrat - oxalilsuccinat (1 mol NADH +H(1 mol NADH +H++)) = = 3 moli 3 moli ATPATP - etapa 4 - cetoglutarat - succinil-CoA - etapa 4 - cetoglutarat - succinil-CoA (1 mol NADH+H(1 mol NADH+H++)) = = 3 moli 3 moli ATPATP - etapa 5 - succinil-CoA - succinat - etapa 5 - succinil-CoA - succinat (1 mol GTP)(1 mol GTP) = = 1 mol ATP1 mol ATP

- etapa 6 - succinat – fumarat - etapa 6 - succinat – fumarat (1 mol FADH(1 mol FADH22)) = = 2 moli ATP2 moli ATP

- etapa 8 - malat - oxalilacetat - etapa 8 - malat - oxalilacetat (1 mol NADH +H(1 mol NADH +H++)) = = 3 moli ATP3 moli ATP

TOTALTOTAL 12 moli ATP12 moli ATP

2020



Ciclul lui Krebs este compus din 8 etapeCiclul lui Krebs este compus din 8 etape

Are loc oxidarea deplină a Are loc oxidarea deplină a acetil-CoAacetil-CoA, rezultată din , rezultată din metabolismul glucidelor, lipidelor şi proteinelor, până la metabolismul glucidelor, lipidelor şi proteinelor, până la COCO22 şi şi HH22OO cu eliberarea de energie cu eliberarea de energie

Ciclul ATC este un proces puternic exergonic şi Ciclul ATC este un proces puternic exergonic şi reprezintă o sursă principală de formare a energiei în reprezintă o sursă principală de formare a energiei în organismorganism

CONCLUZII

2121



Aspectul caracteristic al ciclului este că energia care Aspectul caracteristic al ciclului este că energia care se formează în cursul reacţiilor se degajă în mod se formează în cursul reacţiilor se degajă în mod treptattreptat

O parte însemnată de energie se înmagazinează în O parte însemnată de energie se înmagazinează în legăturile macroergice ale diverşilor compuşi macroergici legăturile macroergice ale diverşilor compuşi macroergici (ATP, CoASH, GTP) şi va contribui la procesele de (ATP, CoASH, GTP) şi va contribui la procesele de sinteză din organismsinteză din organism

CONCLUZII

2222



Ciclul ATC are o contribuţie deosebită la sinteza unor Ciclul ATC are o contribuţie deosebită la sinteza unor compuşi de o mare însemnătate:compuşi de o mare însemnătate:

- din - din acetil CoAacetil CoA, sintetizată în exces, se pot forma , sintetizată în exces, se pot forma acizii graşiacizii graşi

CONCLUZII

- din - din acidul acidul αα-cetoglutaric-cetoglutaric – – acid glutamicacid glutamic şi ulterior şi ulterior glutaminăglutamină

- din - din acidul oxalilaceticacidul oxalilacetic – – acid asparticacid aspartic

- din - din acizii malicacizii malic şi şi oxalilaceticoxalilacetic – – glucozăglucoză

La nivelul ciclului ATC se stabilesc interelaţii metabolice La nivelul ciclului ATC se stabilesc interelaţii metabolice între principalii constituenţi ai materiei vii: glucide, lipide, între principalii constituenţi ai materiei vii: glucide, lipide, proteineproteine

curs 11 - ciclul atc

Documents