Metabolismul intermediar

Metabolismul intermediar sau metabolismul energetic se ocupa cu studiul compozitiei substantelor care inmagazineaza energie, cu modificarile pe care aceste substante le sufera in organism si cu mecanismul de eliberare a energiei de catre substantele vii.

Problema cea mai discutata care si astazi mai suporta discutii este metoda in care energia este produsa la nivel celular este transferata din sectorul de producere in sectorul de utilizare.

Pentru studiul bioenergeticii sau imprumutat unele notiuni cum ar fi energia libera standard de reactie ENTALPIA(delta h); masoara modificarile de caldura a reactantilor si a produsilor finali ai reactiei, deci masoara potentialul termodinamic.

ENTROPIA(delta s) masoara caracterul intamplator sau gradul de dezorganizare a reactantilor si a produsilor de reactie.

Utilizarea separata a factorilor nu ne ajuta.Combinarea matematica a celor doua ne duce la notiunea de energie libera de reactie(delta g) si rezulta in urma reactiei:DeltaG=deltaH-TdeltaS.

Aceasta reactie estimeaza directia spontana a unei reactii chimice.Se poate produce sub 2 forme:1)delta G care reprezinta forma generala de variatie a energiei libere pornind de la

anumite concentratii ale produsilor de reactie si ale reactantilor.2)delta G0 reprezinta variatia energiei libere standard si reprezinta modificarile

energetice cand toti reactantii si produsii de reactie sunt de un milimol pe litru.Delta G0 estimeaza directia de desfasurare a unei reactii chimice la temperatura si

presiunea constanta.Avem urmatoarea reactie:reactantii(A)-><-produsii de reactie(B)Cand delta G0 este – si se pierde energie ne arata ca energia se desfasoara in

directia indicata adica A sunt transformati in B.Acest tip de reactie poarta denumirea de reactie exergonica in care delta G0 este negativ si care sunt reactii de sinteza cand se elibereaza energie.

Cand delta G este + reactia nu se mai poate desfasura de la B la A numai daca venim cu adaos de energie care favorizeaza desfasurarea reactiei de la B la A.(endergonica)

Cand delta G0 este 0, cand reactiile sunt in echilibru si se pot desfasura de la A la B sau de la B la A.(energonica)

Pentru ca o reactie sa se poata desfasura in ambele directii de la A la B si de la B la A avem nevoie de cantitate suficienta de energie care sa poata permite desfasurarea reactiei in ambele sensuri. In reactia A->B energia libera din aceste doua substante este egala dar invers ca valoare. EX: energia libera a reactiei A->B este de -5 kcal/molecula, ceea ce inseamna ca in desfasurarea acestei reactii se elibereaza energie deci este exergonica si produce energie.

Pentru ca reactia sa fie de la B la A avem nevoie tot de 5 kcal/molecula dar din sens pozitiv ceea ce inseamna ca reactia este endergonica si se noteaza cu +5 .

1 cal=1,5 kj/mol.Exprimarea delta G0’ sub forma de kcal sau kj/molecula nu este echivalenta cu

exprimarea kcal sau kj pe legatura macroergica. EX: daca din ATP( substanta cu 2

legaturi macroergice) eliberam prin hidroliza cate o legatura obtinem de 2 ori -7,3 delta G0’, deci din aceasta substanta obtin 14,6 kcal. Daca la ATP indepartez numa o legatura macroergica obtinem un delta G= -7,3 kcal.

Substanta macroergica este substanta care prin hidroliza legaturii macroergice elibereaza peste delta G0’= +7,3kcal, iar substanta microergica este substanta care prin hidroliza elibereaza un delta G0’ sub 7 kcal/legatura.

Concentratia reactantilor si de concentratia produsilor de reactie

Cand delta G0’ are energie mai mare in partea stanga a ecuatiei atunci reactia AB este directa dar in sens invers nu se mai poate realiza.Cand domina intro reactie produsii de reactie, reactia se poate realiza si in sens BA, iar in reactii de echilibru in ambele sensuri.

Compusi bogati in energie si saraci in energie.

Legaturile macroergice care prin hidroliza in delta G0’ elibereaza in delta G mai mare decat 7 kcal/molecula sunt numiti compusi bogati in energie( vechii compusi macroergici ).

Au in structura lor una sau mai multe structuri macroergice.Compusii care elibereaza prin hidroliza legaturii sub 7 kcal sunt numiti compusi microergici sau saraci in energie.EX de substante bogate in energie:fosfoenolpiruvat, carbamil, creatin fosfatul.

Compusi microergici care prin hidroliza legaturii elibereaza sub 7 kcal: AMP, glucoza 1 fosfat, glucoza 3 fosfat si glicerol fosfat.

Carbamil fosfatul fiind cel mai bogat compus microergic avand delta G0 de -12,3, fiind cel mai bogat in energie.

ATP-ul cea mai importanta substanta macromoleculara.Structural din adenina, riboza si 3 molecule de acid fosforic, legatura intre riboza

si adenina este de tip 1-9Prima legatura intre riboza si acid fosforic este de tip macroergic, celelalte 2

molecule de acid fosforic se leaga de prima molecula de acid fosforic de la carbonul 5 al ribozei , dar prin legaturi microergice.

Problema intermediarului comun intre substantele bogate si sarace in energie se interpune intre o substanta care preia energia in urma proceselor de catabolism si se transforma in substanta bogata in energie care stocheaza energia pana cand energia devine necesara..

ADP-ul este considerat intermediarul sarac in energie care capteaza energia rezultata din catabolism si se transforma in substanta bogata in energie respectiv in ATP.

Reactii de sinteza a ATP-ului.Reactia principala este reactia dintre ADP si Pi.Sinteza ADP-ului din o molecula de AMP si o molecula de Pi, in organism nu are

loc si totusi sinteza de ATP are loc. Se realizeaza prin combinarea unei molecule de AMP cu o molecula de ATP rezultand doua molecule de ADP.

Sinteza AMP-ului se face prin fosforilarea unui nucleozid.

Ciclizarea intramoleculara a AMP5 se face intre hidroxilul din pozitia 3 a ribozei si acidul fosforic din pozitia 5 a aceleasi riboze.

AMP are rol si in formarea AMP-ului cyclic, prin ciclizarea intramoleculara a ATP-ului care se face intre un hidroxil din pozitia 3 a ribozei si hidroxil din acidul fosforic nr 3 pozitia 5, cu eliminarea unei molecule de apa.

AMP-ul ciclic este cel mai important intermediar care actioneaza in interiorul celulelor in formarea proceselor pulmonare.

Reactia de hidroliza se realizeaza pe doua cai:1)prin hidroliza unei grupari fosforil (PPi), rezultand AMP si gruparea PPi care la

randul ei avand in interiorul ei o legatura macroergica care prin hidroliza elibereaza deltaG= 7,3 kcal.

ATP-ul este exemplu de substanta in care coexista o legatura macroergica si doua legaturi microergice.

2) prin hidroliza unei legaturi macroergice rezultand un ADP si Pi.

Reactii de sinteza a legaturilor macroergice