c12 catabolism anabolism glucide ipa

Metabolismul

GLUCIDELOR

Curs 12

S.L. Dr. Ioana Lacatusu

SCOP:

Descrierea si intelegerea modului in care

moleculele alimentare sunt descompuse in

timpul procesului de digestie si ulterior

absorbite pentru a putea fi transportate

catre celulele diferitelor organe si tesuturi.

Cuprins

I. Glucide. Surse furnizoare de energie

II. CATABOLISMUL Carbohidratilor

II.1. Digestia Glucidelor

Etape ale digestiei Enzime implicate in digestia

carbohidratilor din alimentatie

II.2. Absorbtia Glucidelor

III. Metabolismul Glucozei

Cea mai important sursa de energie pentru organism. Furniza n general ~45% din necesarul de energie al organismului.

I. Glucide. Surse

furnizoare de energie Glucidele

DIGESTIA pe parcursul sistemului digestiv

ABSORBIA la nivelul intestinului subtire i gros

Transportul ctre celulele corpului

1. Glucide introduse prin alimentatie:

Organismul obine energie chimic:

1. din ALIMENTE Carbohidrati, Grasimi si Proteine, prin reacii definite colectiv Catabolism.

2. din reactiile de oxidare ale Glucozei (vezi III. Metabolism Glucoza)

Se realizeaza prin 2 mecanisme:

A. Oxidare aerob (n prezena Oxigenului) moleculele de Glucide se descompun n:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

B. Oxidare anaerob* (n absena Oxigenului) moleculele de Glucide sunt descompuse n:

Acid lactic (Fermentatia homolactica). Acidul lactic este ulterior transportat de

snge pn n ficat unde este transformat din nou n Glucide.

Etanol (Fermentatia alcoolica).

2. Transformarea GLUCIDELOR in energie necesara organismului

I. Glucide. Surse

furnizoare de energie

*Vezi III. Metabolism Glucoza (Final curs)

I. Glucide. Surse

furnizoare de energie

ETAPA I = descompunerea moleculelor

alimentare prin reacii de hidroliz n uniti de monomer individuale care apar n gur, stomac si intestinul subire = DIGESTIE pe parcursul tubului digestiv: Carbohidratii in zaharuri simple, Grsimile n acizi grai i glicerol, Proteinele n aminoacizi.

ETAPA II = unitile monomere sunt descompuse n continuare prin diferite ci, dintre care una produce ATP, pentru a forma un

produs final comun, ce este ulterior utilizat n ETAPA III pentru a produce mai mult ATP.

Adenozin trifosfatul (ATP):

trifosfat nucleozidic utilizat de celule sub forma de co-enzima; transporta energia chimica prin celule (pentru realizarea

metabolismului celular).

Conversia alimentelor in energie celulara

(ATP) are loc in 3 etape.

Procesul de DIGESTIE

include 6 activitati:

1. Ingerare,

2. Propulsie,

3. Digestie mecanica sau

fizica,

4. Digestie chimica,

5. Absorbtie,

6. Defecare.

Procesele implicate in DIGESTIE

(circulatia alimentelor prin sistemul

digestiv)

Digestia Glucidelor

II.1. DIGESTIA GLUCIDELOR

Etapele procesului de DIGESTIE

Principalele etape si zone ale digestiei GLUCIDELOR

Carbohidratii (cu exceptia Celulozei) sunt descompusi sub actiunea

Enzimelor din sucurile digestive in

componentele lor mai simple.

Ruperea leg. glicozidice produce un

amestec de Polizaharide (cu M mai mica),

Dextrine*, Zaharoza, Lactoza si Maltoza.

Amidonul principalul carbohidrat din dieta zilnica a unui individ.

ETAPE:

1. Digestia GLUCIDELOR ncepe n cavitatea bucal (sub aciunea Amilazei salivare) i se continu n stomac.

2. Amilaza salivar (Ptialina) acioneaz asupra leg. a-glicozidice din Amidon.


Maltoza (2 unitati Glucoza) Zaharoza (Glucoza + Fructoza) Lactoza (Glucoza + Galactoza)


*Dextrine:

Carbohidrai cu M mic obtinuti prin hidroliza Amidonului sau Glicogenului.

Sunt amestecuri de D-Glucoz legate prin leg. glicozidice (1, 4) sau (1, 6).


Amidonul:

Format din Amiloza i Amilopectina (> 1300 unitati de Glucoza).

Greu digerabil in stare cruda (sucurile digestive desfac greu

molecula de amidon).

Pe parcursul digestiei, molecula de Amidon este desfacuta progresiv pana

la Glucoza.

Amidonul difer n funcie de provenien (cartof, gru, porumb, orez, fructe) prin gradul de organizare celular.

Exist 2 categorii de amidon: solubil insolubil (cristalizat).

Amidonul cristalizat (intalnit in fructele si legumele crude): NU se hidrateaz; NU este descompus de Amilaza; Este greu digerabil.

Amiloza (resturile glicozil se leag prin leg. a-1,4 terminale).

Amilopectina (resturile glicozil se leag prin leg. a-1,4 i a-1,6).

1 4

1

6

1 4



Se gaseste in saliva i in sucul pancreatic (activitatea n saliva NU este semnificativ n comparaie cu cea din sucul pancreatic).

Eliberarea Amilazei din pancreas este controlat printr-un mecanism similar cu cel care stimuleaza eliberarea de Tripsinogen (influenata de hormonul CCK).

1. a-AMILAZA

*Hidroliza amidonului la nivelul punctelor de ramificare poate avea loc doar n cazul n care amidonul se afl n stare de hidratare sau modificat termic.


Amilaza catalizeaz preferential hidroliza

Amidonului n poziiile interioare (dect la capetele

polimerului).

Se formeaza produsi cum ar fi Maltoza i

Oligomeri ai Glucozei cu catene mai lungi.

Amilaza NU catalizeaz hidroliza Amidonului la punctele de ramificare*.

Pot fi formate mici structuri ramificate = Dextrine care NU sunt hidrolizate de enzima.

Enzime implicate in digestia GLUCIDELOR


*Portiunea initiala (fixa) a intestinului subtire.

3. a-Amilaza impreuna cu alimentele ingerate

rmne activa in timp ce bolul alimentar trece prin Esofag, dar este rapid inactivata n mediul acid al stomacului.

Aciunea Amilazei salivare n stomac are loc pn la pH = 4 (prin amestecul bolului alimentar cu sucul gastric).

4. Ajuns n duoden*, bolul alimentar cu coninut de Glucide sufer aciunea masiv a Amilazei pancratice (secretat la nivelul pancreasului).

Amilaza pancreatic este foarte activ.

Amidonul e transformat n a-Dextrine (ce conin de la 5 la 9 monomeri de Glucoz) Maltrioz si Maltoz (la ~10 min. dup ce ajunge n duoden).

Amilaza

pancreatic

Zaharoza, Lactoza si Maltoza

Amilaza

salivar


Intestinul subtire:

Principala zona a digestiei Carbohidratilor; Se finalizeaza ruperea completa a lanturilor

de Amidon.

Principalii produi de hidroliz din intestinul subire:

a-Dextrine (fragmente oligozaharidice de dimensiuni variabile)

Dizaharide (Zaharoz, Lactoz, Maltoza, Izomaltoza*) Amidon nemodificat.

Asupra Dextrinelor si Dizaharidelor din intestinul

subire acioneaz enzime specifice care: sunt localizate la nivelul enterocitelor; sunt activatori catalitici (contin 2 enzime cuplate

ntr-un singur lant polipeptidic).

Maltoza (Maltobioza sau zahr mal) = dizaharid format din 2 uniti de Glucoz unite printr-o leg. (1, 4). Izomaltoza = formata din 2 molecule de Gucoz legate printr-o leg. (1 6).



Toate Oligozaharidele

locuiasc la grania perie a intestinului subtire

Celula mucoasa din Intestin

Digestia intestinala a Carbohidratilor

Sunt enzime ce hidrolizeaza Dextrinele, cu formarea unor Dizaharide diferite (ex: Maltoza, Izomaltoza).

Exemple: Isomaltaza cuplata cu Zaharaza (enzim mixta legat membranar)

ntreaga protein este numita Zaharaz-izomaltaza si prezinta 2 situsuri active (catalitice) n acelai lan polipeptidic.

Orientarea Zaharaz-izomaltazei n celulele intestinului (sau enterocite)

Interior al celulei

intestinale

Membrana

plasmatica

Lumen al

intestinului subtire

Zaharaza

Izomaltaza

2. DEXTRINAZE


Enzimele care conin > 1 centru activ pe un lan polipeptidic = Enzime multifuncionale.


Catalizeaz hidroliza Lactozei,

Este tot o enzim bifuncionala: se afl pe acelai lan polipeptidic cu Florizin hidrolaza.

ntreaga protein este numit Lactaz-florizin hidrolaza.

HOOC

in interiorulenterocitului

membrana plasmatica

situs care se refera lahidroliza unorglucide dinglicoproteine

NH2

lactoza(galactozidaza)

Reprezentarea moleculei care conine activitatea catalitic a LACTOZEI

Florizin hidrolaza catalizeaz hidroliza Glucidelor legate de Lipide.

Exemplu: Glicolipidele numite Ceramide ce

apar n lapte i alte alimente.

3. LACTAZA



Oligozaharidele sufer modificri sub aciunea Oligozaharidazelor sau Dizaharidazelor:

Lactaza scindeaz Lactoza n Glucoz i Galactoz;

Zaharaza (Sucraza) scindeaz Zaharoza (Sucroza) n Glucoz i Fructoz;

Maltaza descompune Maltoza in 2 unitati de Glucoza; scindeaza leg. 1,6 din a-Dextrine;

Glucoamilaza scindeaz Malto-oligozaharidele n Glucoz.

Activitatea acestor 4 Oligozaharidaze:

este mai intens n duoden i jejunul superior; scade gradat n restul intestinului subire.

Actiunea enzimelor din intestinul subtire

asupra unor Glucide variate


5. Produsii majori ai hidrolizei

complete ai Dizaharidelor i Polizaharidelor sunt:

Glucoza Fructoza Galactoza

6. Glucidele nedegradate ajungnd n intestinul gros unde sufer aciunea florei microbiene.

Sunt absorbite prin mecanisme

specifice de absorbie.


Hidroliza completa a Glucidelor

alimentare conduce la:

80% Glucoza 15% Fructoza 5% Galactoza

Dupa absorbtia lor, aceste Glucide

intra rapid in fluxul sanguin unde

sunt transportati catre ficat.

!!! Ficatul extrage cantitati mari de

Glucid si il depoziteaza sub forma

de Glicogen.


ABSORBIA GLUCIDELOR

Duodenul i jejunul superior = cea mai mare capacite de absorbie.

Absorbia Glucidelor se realizeaz prin:

II.2. ABSORBTIA

GLUCIDELOR

Glucoza, Fructoza, Galactoza sunt ajutate sa strabata peretele

intestinal si sa patrunda in fluxul sanguin de catre transportorii celulari = Proteine transportoare.

Mecanism activ (contragradient )

Dependent de transportul ionilor

Na+

Mecanism pasiv (facilitat)

Se realizeaz cu ajutorul unor Proteine de transport,

specifice pentru fiecare Glucid.

Intestinul subtire

DIGESTIE

ABSORBTIE

Enzimele de la

suprafata luminala a

celulelor epiteliale ale

intestinului subtire

digera Dizaharidele in

Monozaharide

Monozaharidele sunt

absorbite de celule

prin difuzie facilitata

sau prin transport

activ secundar cu Na+ Monozaharidele

absorbite parasesc

celulele epiteliale prin

difuzie facilitata si intra

in sange.

Sistemul sanguin

distribuie nutrienti in

organism.

II.2. ABSORBTIA

GLUCIDELOR

Structura celular ce delimiteaz i compartimenteaz coninutul celular

1. Constituie o barier selectiv pentru trecerea biomoleculelor i ionilor; 2. Structur bidimensional continu (grosime de 6-9 nm), cu proprieti

caracteristice de permeabilitate selectiv, ce confer individualitate celulei.

II.2. ABSORBTIA

GLUCIDELOR

Glucoza i Galactoza sunt transportate activ prin celula epitelial cu ajutorul proteinei transportoare numite SGLT1.

SGLT1 folosete energia gradientului de Na+ la transportul activ al Gucozei i Galactozei.

SGLT1 transport Na+ i Glucoz sau Galactoz (cele 2 se afla in competitie pentru traversarea marginii n perie).

Diferena de potenial a ionilor de Na+ este reglat de pompa de Na+/K+/ATP (prezent n membrana bazolateral a celulelor epiteliale intestinale).

Glucoza i Galactoza prsesc enterocitele la nivelul membranei bazolaterale prin transport facilitat (mecanism pasiv).

*OPTIONAL; **Eflux = micare, scurgere a unei mase de fluid ctre exterior.

GLUT2 = proteina transportoare responsabil pentru efluxul** Glucozei i Galactozei.

GLUT2 apare de asemenea n ficat, rinichi i celulele pancreatice.

Proteine transportoare pentru

Glucoza i Galactoza *

II.2. ABSORBTIA

GLUCIDELOR

II.2. ABSORBTIA

GLUCIDELOR

Absorbtia CARBOHIDRATILOR

Enterocite

II.2. ABSORBTIA GLUCIDELOR

Lumen intestinal

Sange

Glucoza

Transportatorii la nivel celular ai Glucozei*:

GLUT-1 (transportori ce se gsesc la nivelul muchilor si creierului); GLUT-2 (prezeni n ficat); GLUT-3 (se gsesc la nivelul membranelor neuronale unde particip activ

la transportul din exterior ctre interiorul neuronului); GLUT-5 (se gsesc la nivelul muchilor scheletici si adipocitelor).

Fructoza

Transportul ei este facilitat de o protein transportoare numit GLUT-5;

GLUT-5 este specific pentru Fructoz.

Fructoza traverseaz membrana bazolateral a celulelor epiteliale intestinale cu ajutorul aceluiai transportor folosit de Glucoz i Galactoz GLUT2.

II.2. ABSORBTIA

GLUCIDELOR

*OPTIONAL

Lumen intestinal Sange

Transportori intestinali de GLUCIDE

Dup traversarea barierei intestinale, Monozaharidele sunt preluate de sngele venei porte i transportate n FICAT, unde sunt depozitate sub form de Glicogen.

~150 g Glucoz constituie o mas metabolic relativ constant a ficatului.

In intestinul gros Glucidele neabsorbite sufer transformri prin intermediul florei microbiene (aerobe i anaerobe).

Glucidele constituie substane nutritive pentru flora microbiana.

Monozaharidele i Dizaharidele din alimente (ramase neabsorbite la nivelul intestinului subtire) sunt complet absorbite n intestinul gros.

Ce se intampla la nivelul INTESTINULUI GROS???

II.2. ABSORBTIA

GLUCIDELOR

1. DIGESTIA ALIMENTELOR n tubul digestiv sub actiunea sucurilor digestive bogate n acizi i Enzime (Reactii catabolice).

Dupa transformarea macromoleculeor alimentare n precursori simpli Absorbtie Transport prin snge spre celulele esuturilor.

2. Reacii anabolice (de biosinteza) i catabolice (de degradare) ce au loc n interiorul celulelor.

Prin aceste reactii elementele nutritive asimilate sunt transformate n alte biomolecule cu functii specializate.

3. Reacii catabolice ce au loc n mitocondrii (organite celulare care joac rolul de central energetic).

REACTIILE METABOLICE implic trei etape:

In CONCLUZIE ........

III. Metabolismul

GLUCOZEI

Glucoza serveste in mare masura la sinteza moleculelor de ATP.

Daca rezervele de Glucoza sunt foarte mari:

Glucoza este transformata in

Glicogen si este stocata pentru

utilizare ulterioara (Vezi

Glicogenogeneza).

Toate reaciile metabolice ale GLUCIDELOR implic Glucoza.

Glucoza este degradata prin intermediul a 3 procese distincte:

1. Glicoliza,

2. Ciclul lui Krebs (Ciclul citratului)

3. Lanuri de oxido-reducere

A. Prin GLICOLIZA (conditii aerobe), Glucoza este convertita in Acid piruvic i ATP. Glicoliza are loc in 10 etape distincte (vezi Slide-uri 29 si 30).

B. Prin GLICOLIZA (conditii anaerobe), Piruvatul este transformat in Lactat (in muschii

scheletici) sau in Etanol (in drojdii):

1. GLICOLIZA

III. Metabolismul

GLUCOZEI

1. Transferul unei gr.

fosforil de la ATP la

Glucoza

Hexokinaza,

Glucokinaza

2. Izomerizare Glucozo-6-fosfat izomeraza

3. Transferul unei gr.

fosforil de la ATP la

Fructozo-6-fosfat

Fosfofructokinaza-1

4. Scindarea leg. C3-C4,

cu obt. a 2 molecule

de Fosfat de Trioza

III. Metabolismul

GLUCOZEI 1. GLICOLIZA*

* De stiut primele 4 etape si etapa 10; cele

intermediare = FACULTATIVE.

5. Interconversia rapida a

Trioz-fosfatilor

6. Oxidare si fosforilare

7. Transferul unei gr. fosforil la

ADP, cu obt. ATP

8. Transfer intramolecular al

gr. fosforil

9. Deshidratare, cu obt.

unui ester enolic

10. Transferul unei gr. fosforil la

ADP, cu obtinere ATP

III. Metabolismul

GLUCOZEI 1. GLICOLIZA

Piruvatul urmeaza in general una din

cele 5 cai:

1. Convertire in Acetil CoenzimaA.

Acetil CoA este utilizata in diferite cai metabolice (Ex: oxidarea completa a

AcetilCoA la CO2 in ciclul acidului

citric).

2. Transformare in Oxaloacetat (prin

carboxilare)

Oxaloacetatul este intermediar in ciclul acidului citric, dar si in

sinteza Glucozei.

3. In conditii anaerobe, Piruvatul este

redus la Etanol (care este ulterior

eliminat din celule).

4. In anumite specii, Piruvatul este

redus la Lactat.

Lactatul poate fi transportat catre celule care il converteste Piruvat

(pentru a intra din nou intr-unul

din caile metabolice).

Metabolismul ulterior al Piruvatului

(format prin Glicoliza)

III. Metabolismul

GLUCOZEI

5. In toate speciile, Piruvatul poate fi

convertit la Alanina.

GLICOLIZA. Conversia anaeroba a

Piruvatului in Etanol (in drojdie)

Anumite microorganisme fermenteaza Glucoza

in Etanol (prin intermediul Piruvatului)

!!!! De cunoscut cele 2 etape (baza

fermentatiei alcoolice):

1. Decarboxilarea Piruvatului, cu obt.

Acetaldehidei;

2. Reducerea Acetaldehidei, cu obt.

Etanolului.

Informatii OPTIONALE

III. Metabolismul

GLUCOZEI

Cuprinde o serie de reacii biochimice care au ca finalitate tot degradarea Glucozei.

Reactiile se desfasoara in mitocondrii.

Anumiti produsi de degradare (obtinuti in reactiile anterioare) sufera ulterior reactii de oxido-reducere.

Reacii-cascad care au loc n membrana interna a mitocondriilor Furnizeaz o mare cantitate de energie sub forma de ATP.

III. Metabolismul

GLUCOZEI

2. Ciclul lui Krebs (Ciclul citratului)

3. Lanuri de oxido-reducere

Calea principala prin care organismele mamiferelor pot SINTETIZA Hexoze pornind de la diferiti precursori cu 3 atomi de carbon (Ex:

Piruvat, Lactat, Glicerol, Aminoacizi glucogenici).

Gluconeogeneza = cale metabolica prin care in citosulul celulelor hepatice are loc BIOSINTEZA Glucozei pornind de la Piruvat.

Gluconeogeneza se desfasoara majoritar in FICAT (90%), dar si in RINICHI.

FICATUL este singurul organ care (chiar si in cazul unui aport

insuficient de Glucide), poate furniza organismului necesarul de

componente Glucidice.

Metabolitii comuni rezultati din CATABOLISMUL Glucidelor, Proteinelor

si Lipidelor formeaza in FICAT fond metabolic ce serveste la sinteza Glucozei si a Glicogenului.

GLUCONEOGENEZA

III. Metabolismul

GLUCOZEI

c12 catabolism anabolism glucide ipa

Documents