METABOLISMUL GLICOGENULUI

METABOLISMUL GLICOGENULUIGLICOGENGLICOGENOLIZAGLICOGENOGENEZA

METABOLISMUL GLICOGENULUISursa constanta de G= conditie esentiala a vietiiG= sursa pt tesutul cerebral, eritrocite matureG= sursa pt m. striat

3 surse de G:1. aport exogen de G si precursori glucogeni (amidon, mono-, dizaharide) inconstant2. glicogenoliza3.GNG asigura sinteza sustinuta de G, dar V de raspuns la hipoglicemie este redus

METABOLISMUL GLICOGENULUIGlicogenoliza= potential rapid de mobilizare a G din glicogen la nivel hepatic i renal

In timpul efortului fizic: glicogenoliza musculara

In conditiile epuizarii glicogenului: GNG din AA rezulatati din catabolizarea proteinelor

METABOLISMUL GLICOGENULUIPrincipalele rezerve de glicogen:in muschiul striat (400g glicogen= 1-2% din masa reala M) : sinteza ATP in contractie musculara

ficat (100g glicogen=10%Fi): rol in mentinerea glicemiei mici cantitatiin toate celulele

STRUCTURA GLICOGENULUI

STRUCTURA GLICOGENULUIGranulaii citoplasmatice discrete ce conin enzimele necesare sintezei i degradrii glicogenuluiGRANULE DE GLICOGEN

GLICOGENOGENEZAn citosol din -D-Glc, cu consum de ATP (fosforilarea G) si UTPA. Sinteza UDP-G

UDP-G-PIROFOSFORILAZAG-1-PUDP-G

GLICOGENOGENEZA

UDP-G-PIROFOSFORILAZA

UDP-G

GLICOGENOGENEZAReactia de activare devine ireversibila deoarece, in vivo, se formeaza fosfat prin degradarea pirofosfatului sub actiunea pirofosfatazei:PIROFOSFATAZA

GLICOGENOGENEZAG-1-PG-6-PFOSFOGLUCOMUTAZAG-1-PUDP-GG-1-PUDP-G

GLICOGENOGENEZASinteza 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:

GLICOGENOGENEZAB. Glicogen-sintaza asigur formarea legturilor (14) alungete catenele de G deja formate. n absena fragmentului de glicogen- o proteina, glicogeninaAUTOCATALIZARE

GLICOGENOGENEZAGlicogen 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);

GLICOGENOGENEZALANT GLICOGENIC SCURT(legaturi 14)

GLICOGENOGENEZAC. Alungirea lanturilor de glicogen: transferul G din UDP-G la captul nereductor al lanului n constituire, cu formarea unei noi legturi glicozidice 14

UDP + ATP UTP + ADP E=NUCLEOZID-DIFOSFAT-KINAZAE

GLICOGENOGENEZAD. Formarea ramificaiilor n molecula de glicogen la 8 resturi glicozil cu creterea nr de capete nereductoare la care se ataeaz resturi de glicozil noiAMILO- (14) (16)-TRANSGLUCOZIDAZA

GLICOGENOGENEZAEnzima de ramificare, (amilo 1,4 1,6-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

GLICOGENOGENEZASinteza ramificaiilor adiionale: formarea de legturi 14

GLICOGENOLIZACatabolizarea glicogenului din rezerve hepatice i musculare. Procesul se desfasoara in ficat si in muschiul in contractie. GLICOGEN

GLICOGENOLIZAGLICOGENGLICOGEN-FOSFORILAZAGLUCOZO-1- PGLUCOZO-6- PGLUCOZA(SNGE)GLICOLIZA

GLICOGENOLIZADegradarea 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.

GLICOGENOLIZANecesit un set de enzime specifice.

GLICOGENOLIZA

GLICOGENOLIZAA. Scurtarea lanurilor de glicogenGlicogen-fosforilaza cliveaz secvenial legturile (14) dintre resturile glicozil de la capetele nereducatoare ale lanurilor de glicogen pn cnd se ajunge ca fiecare lan s conin doar 4 uniti glicozil nainte de orice punct de ramificaieE conine o molecul de piridoxal-fosfat (coenzim) legat covalent

Structura rezultat este denumit dextrina final i nu mai poate fi scindat de fosforilaz

GLICOGENOLIZACAPATUL NEREDUCATOR

GLICOGEN cu "n" molecule de G

GLICOGEN-FOSFORILAZAG-1-P

GLICOGEN cu "n-1" molecule de G

GLICOGENOLIZAGLICOGENGLUCOZO-1-P

GLICOGENOLIZATezaurismoze (boli de stocare). Tipul V (Sdr McARDLE):

Deficit de glicogen-fosforilaza sau miofosforilaza in m. scheletic)afectarea m.striati; VN ale enzimei hepaticefatigabilitate musculara dupa efortabsenta cresterii lactatului dupa efort sustinutdezvoltare psihica normalaMb-emie si Mb-urieafectiune cronica benigna[glicogen cu structura normala]

GLICOGENOLIZAFosforilaza 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.

GLICOGENOLIZAB.Clivarea ramificaiilor: sub aciunea enzimatic dubl a unei proteine bifuncionale- Enzima de deramificare

Oligo- (14) (14)- glucan-transferaza cliveaz 3 resturi glicozil exterioare (din cele 4) ataate fiecarei ramificaiiAceeai E transfer resturile glicozil clivate la capatul nereducator al unui lant determinand alungirea corespunzatoare a acestuia; o legtur (14) este scindat i o alt legtur (14) este constituit

E acioneaz ca o 4: 4 TRANSFERAZA

GLICOGENOLIZA

GLICOGEN-FOSFORILAZA TRANSFERAZA (16)- GLUCOZIDAZAG liberG-1-P

GLICOGENOLIZA

(16)- GLUCOZIDAZA

GLICOGENOLIZAIntre 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.

GLICOGENOLIZAn acest moment, lanul glucidic poate fi din nou clivat sub aciunea glicogen-fosforilazei pn la detaarea urmtoarelor 4 uniti glicozil

C. Conversia G-1-P la G-6-P. E= FOSFOGLUCOMUTAZA

G-1-PG-6-PG-1,6-BP

GLICOGENOLIZAn ficat, G-6-P este translocat n RE prin intervena G -6-P-translocazein RE, G-6-P este convertit la G n prezena G-6-fosfatazei, ce intervine n etapa final a GNG

G rezultat este transportat din RE n citosol cu GLUT-7Hepatocitele elibereaz G din glicogenoliz direct n sg circn muchiul striat, G-6-P este supus glicolizei i asigur energia necesar contraciei musculare (G-6-fosfataza absent)

GLICOGENOLIZADegradarea lizozomal a glicogenului (1-3%) n mod continuu sub aciunea unei enzime lizozomale: (14) glucozidaza sau maltaza acid

Deficitul E determin acumularea de glicogen sub form de vacuole lizozomale= Boala Pompe, tipul IIglicemie normalcardiomegalie importanttratament prin substitutie enzimaticaforma infantila: deces prematur prin insuficienta cardiacaglicogen cu structura normala

GLICOGENOLIZATipul Ia (Boala von Gierke):deficit de G-6-fosfatazTipul Ib: deficit de G-6-fosfat-translocazaRi, Fi afectatesteatoza hepatica, hepato-si renomegalieretard psihosomatic si pubertate intarziatehiperlactacidemie, hiperlipidemie, hiperuricemieglicogen normal ca structuraTratament: infuzii gastrice nocturne de G sau administrarea regulata de amidon de porumb neprelucrat termic

GLICOGENOLIZADeficienta 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.

REGLAREA SINTEZEI I A CATABOLIZARIIGLICOGENULUICele 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.

REGLAREA SINTEZEI I A CATABOLIZARIIGLICOGENULUI2 niveluri: glicogen-sintazaglicogen-fosforilaza

Reglare:alosterica: concentratia metabolitilor, necesarul energetic al celulei

hormonala: pe calea mediata de AMPc

REGLAREA SINTEZEI I A CATABOLIZARIIGLICOGENULUIReglarea alosterica in aport alimentar adecvatglicogen-sintaza este activata de [G-6-P] glicogen-fosforilaza este inhibata de [G-6-P] ;ATP

n contractie musculara, fosforilaz-kinaza este activata de c Ca2+- calmodulina fara interventia protein-kinazei AMPc- dependentan relaxare musculara, fosforilaz-kinaza este inactivata Ca2+-revine in reticolul sarcoplasmic

REGLAREA SINTEZEI I 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 i induce activarea acesteia

REGLAREA SINTEZEI I A CATABOLIZARIIGLICOGENULUIInhibitia glicogenogenezei prin calea metabolica mediata de AMPcGlicogen- sintaza este activa in forma defosforilata sau "a" si inactiva in forma fosforilata sau "b"

Fosforilarea E este determinata de : PK C,

REGLAREA SINTEZEI I A CATABOLIZARIIGLICOGENULUIB. Activarea glicogenolizei pe calea mediata de AMPcAtasarea hormonilor (epinefrina/glucagon) la R sp membranari activeaza glicogenoliza cu cresterea glicemiei si a energiei necesare m. striat in efort

Activarea protein-kinazeiActivarea fosforilaz-kinazeiActivarea glicogen-fosforilazei

Aceasta cascada de reactii induce sinteza unui nr mare de molecule de glicogen-fosforilaza activa "a" capabila sa degradeze glicogenul

REGLAREA SINTEZEI I A CATABOLIZARIIGLICOGENULUIInhibitia glicogenezei- Glicogen-sintaza

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEISurse de Fr: sucroza, fructe, mierea de albine siropul de porumb concentratPatrunderea 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), Kmconversie 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)

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIFr-6-PFr-1-PFructoza

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIClivarea Fr-1-P:sub aciunea aldolazei B in DHAP si gliceraldehidaaldolaza A (toate tesuturile) si aldolaza B scindeaza Fr-1,6 BP ;a DHAP si GAPnumai aldolaza B scindeaza Fr-1-PDHAP 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

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIFRUCTOZAGAPDHAPALDOLAZA BFRUCTOZA-6-P

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIDereglrile metabolismului FrDeficitul de fructokinaza: benign

Deficitul de aldolaza B= intoleranta ereditara la Fr, IEFsemnele 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

INTOLERANTA EREDITARA LA FRUCTOZA

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIDeficitul de aldolaza BDiagnostic: Fr in urinateste 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

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEI

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEI

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEI[TG] crescut

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIManoza- % 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 hexokinazeiHEXOKINAZAFOSFO-MANOZOIZOMERAZA

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIConversia G in Fr via sorbitolGlucidele fosforilate nu pot traversa mb-ele biologice decat cu transportori specificiUn mecanism alternativ de metabolizare a monozaharidelor: transformarea in polioli

Aldoz-reductaza este prezenta in: cristalin, retina, celule Schwann, Fi, Ri, placenta, eritocite, ovare, veziculeSorbitol-dehidrogenaza: celule hepatice (mecanism prin care sorbitolul e transformat in intermediari ai glicolizei si GNG), ovariene, celulele liniei spermatice si ale vezicululor seminale

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIEfectul hiperglicemiei asupra metabolismului sorbitoluluiIn celulele mentionate, [G] i 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

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIALDOZ-REDUCTAZASORBITOL-DH

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIMetabolismul Galactozei

Sursa principala: lactoza (hidrolizata de -galactozidaza intestinala) din lapte si produse lactatedegradarea lizozomala a CH complecsi (GP, GL)

Patrunderea Gal in celule- proces insulino-independent

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIA. Fosforilarea Gal: in prezenta galactokinazei i a ATP, cu formare de Gal-1-P

GALACTOKINAZA

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIB. Formarea UDP-Gal pt a patrunde in calea glicolitica in prezenta galactozo-1-fosfat-uridil-transferaza

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIUDP-Gal= sursa de atomi de C in glicoliza si GNG; UDP-Gal este convertita la UDP-G n prezenta UDP-hexozo-4-epimerazei

UDP-GUDP-GAL

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEI

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIRolul UDP-Gal n reaciile de biosinteza In sinteza lactozei, GP, GL, GAG

Gal insuficienta (deficit de -galactozidaza): necesarul de UDP-Gal este acoperit prin aciunea UDP-hexozo-4-epimerazei asupra UDP-G, sintetizata eficient din G-1-P

METABOLISMUL FRUCTOZEII GALACTOZEIGalactozo-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

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

SINTEZA LACTOZEI

LACTOZ-SINTAZA2 subunitati

Proteina B/-LA= Lactalbumina (+ de prolactina) Proteina A/GT= galactozil-transferaza

CALEA PENTOZOFOSFATILOR I A NADPH

Cale complementar citoplasmatic i parial reversibil de oxidare a glucozei

2 reacii oxidative ireversibile i o serie de interconversii glucid-fosfat reversibile

Fr rol energetic, cu importan funcional deosebit ( n ficat, 30% din G este catabolizat astfel)

CALEA PENTOZOFOSFATILOR I A NADPHPermite inter-conversiunea ozelor: hexoze-pentoze sau pentoze, tetroze, trioze n hexoze cu degradarea ulterioar pe calea glicolizei

Surs de NADPH (nicotinamid-adenin-dinucleotid fosfat) necesar biosintezelor reductive de acizi grai, colesterol i de ribozo-5-fosfat necesar n biosinteza ARN, ribonucleotidelor

Localizare intracelulara si tisulara. Reactiile caii pentozofosfatilor se desfasoara in citoplasma deoarece aici se desfasoara procesele la care participa NADPH,H+.

CALEA PENTOZOFOSFATILOR I A NADPHSe 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);

CALEA PENTOZOFOSFATILOR I A NADPHReaciile oxidative ireversibilereacii 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)

CALEA PENTOZOFOSFATILOR I A NADPHA. Dehidrogenarea G-6-P=cale reglatorie principala

CALEA PENTOZOFOSFATILOR I A NADPHNADPH= 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

CALEA PENTOZOFOSFATILOR I A NADPHB. Sinteza ribulozo-5-P6-fosfogluconolactona este hidrolizata sub actiunea 6-fosfogluconolacton-hidrolazei

1 pentozo-fosfat (ribulozo-5-fosfat), CO2, 1 NADPH

CALEA PENTOZOFOSFATILOR I A NADPHReactiile neoxidative reversibileAsigura interconversia glucidelor tri-, tetra, penta, hexa si hepta-carbonice

Permit conversia ribulozo-5-P in ribozo-5-Ptranscetolaza (transfera 2 C), transaldolaza (transfera 3C) permit conversia riboluzo-5-P in GAP si Fr-6-P (intermediari glicolitici)

CALEA PENTOZOFOSFATILOR I A NADPH

CALEA PENTOZOFOSFATILOR I A NADPH

CALEA PENTOZOFOSFATILOR I A NADPHConversia pentozelor la hexoze include reactii de izomerizare, transcetolizare, transaldolizare:

TRANSCETOLAZATRANSALDOLAZA

CALEA PENTOZOFOSFATILOR I A NADPHCnd necesarul de riboza depaseste necesarul de NADPH, reactiile neoxidative asigura biosinteza ribozo-5-P din GAP si Fr-6-P in absenta reactiilor oxidative

CALEA PENTOZOFOSFATILOR I A NADPHUtilizarea 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+.

UTILIZAREA NADPHNADP+ difera de NAD+ printr-o singura grupare fosfat atasata ribozei. Rol:

interaciunea NADP+ cu enzimele NADP+ - specifice

rap. NADP+ / NADPH intrahep.=0.1, favoriznd utilizarea NADPH ca agent reducator in biosinteza

rap. NADP+ / NADPH intrahep.=1000, utilizarea NAD+ ca agent oxidant

OPO3-

UTILIZAREA NADPH1. Reaciile 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

UTILIZAREA NADPHNADPH,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 oxidativH2O2 provine din degradarea xenobioticelor (substante straine organismului), din unele procese biochimice (ex., degradarea bazelor purinice etc.)

UTILIZAREA NADPHROS au efecte deosebit de nocive la nivel celular:

denaturarea proteinelor peroxidarea lipidelor nesaturate membranare modificarea permeabilitii membranare lezarea ADN mitocondrial cu afectarea integritii proteinelor din lanul respirator mitocondrial moartea celular.ROS sunt implicate n numeroase procese patologice precum: neoplaziile, leziunile de reperfuzie, bolile inflamatorii i senescena.

UTILIZAREA NADPHGlutationul este un antioxidant intracelular important. Pe lng rolul de dezactivator al ROS, crete imunitatea i protecia fa de cataract, previne cancerul, afectarea hepatic etc

Nivelul su scade cnd stresul oxidativ este major n infecii, traume, intervenii chirurgicale, medicaie. Deficiena de glutation este deasemenea asociat cu aportul proteic insuficient, diabetul, infecia HIV, sindromul de detres respiratorie, cancerul sau fibroza pulmonar idiopatic.

UTILIZAREA NADPHSistemele neenzimatice de aprare mpotriva ROS: vitaminele A, C i E. Vitamina E (tocoferolul) este un antioxidant ce previne formarea lipoperoxizilor toxici, reduce colesterolemia i previne leziunile ATS, efectul su fiind potenat de asocierea cu vitamina A i C. Tocoferolul este un antioxidant primar, iar radicalul liber rezultat n momentul contracarrii formrii radicalilor peroxilipidici reacioneaz cu vitamina C, regenernd vitamina E ( ciclul redox Packer).

Ascorbatul, -carotenul i vitamina E au capacitatea de a reduce ROS n condiii de laborator. Consumul alimentelor bogate n antioxidani s-a corelat cu scderea riscului afeciunilor cronice sau pentru anumite cancere. Studiile clinice asupra suplimentelor alimentare cu antioxidani nu au stabilit un efect benefic clar, consecinele pozitive ale consumului de fructe i legume rezultnd, mai probabil, din aciunea cumulat a mai multor compui naturali.

UTILIZAREA NADPHC. Sistemul citocromilor P450 (CYP)-monooxigenazei

Reprezint o familie important a crei funcie este de a cataliza oxidarea unui numr mare de compui organiciNumele acestei familii de enzime provine de la faptul c absoarbe lumina la o lungime de und de 450 nm

Aceste enzime sunt hemoproteine care catalizeaz reacia de monooxigenare plecnd de la oxigenul molecular, O2, un atom de oxigen fiind transferat substratului (RH) i cellalt redus la ap.

UTILIZAREA NADPHReacia global catalizat de o enzim 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 molecul exogen ( xenobiotic) .

UTILIZAREA NADPH1.Sistemul enzimatic microzomal al CYP Este ataat la membranele reticulului endoplasmic neted, REN, n special hepatic, avnd rol extrem de important n detoxifierea xenobioticelor ( medicamente, poluani, pesticide, substane carcinogene), prin hidroxilare n prezen de NADPH.Efectele hidroxilrii sunt: activarea/ inactivarea medicamentelorcreterea solubilitii cu facilitarea excreiei prin urin sau fecale obinerea situsului de conjugare a unui compus polar (acidul glucuronic), cu creterea solubilitii compusului

UTILIZAREA NADPHExist sute de citocromi diferii, iniial grupai n patru familii: CYP1, CYP2, CYP3, CYP4, cu subfamilii (CYP1A, CYP2D, etc.)i izoenzime distincte (CYP3A4, CYP2D6, etc.). Fiecare tip de CYP are o funcie specific. Au devenit unele dintre cele mai extinse familii de proteine, fiind clasificate dup algoritme noi. Exemple:

CYP2C9: Metabolizarea anti-inflamatoarelor non steroidiene (AINS), a ibuprofenului, a antidiabeticelor orale, a anticoagulantelor orale (acenocumarol, warfarine), a fenitoinei (anticonvulsivant)i a antihipertensivelor (losartan). CYP2D6: Metabolismul codeinei n morfin, al anumitor antiaritmicei antidepresive, al beta-blocantelor i al neurolepticelor.

UTILIZAREA NADPH2.Sistemul enzimatic mitocondrial al CYP

Particip la hidroxilarea steroizilor cu creterea solubilitii lor la nivelul placentei, ovarelor, corticosuprarenalei, CSR, sinteza acizilor biliari (n ficat) i la hidroxilarea vitaminei D3 n forma biologic activ ( n rinichi).

UTILIZAREA NADPHD. Fagocitoza produsa de leucocite

1. Mecanismele oxigen-independente utilizeaza modificarile de pH din fagolizozomi si enzimele lizozomale

2. Sistemele oxigen-dependentesistemul mieloperoxidazei (MPO) cel mai puternic dintre mecanismele bactericideintervine NADP-oxidaza din membrana leucocitara

UTILIZAREA NADPHSOD, superoxiddismutaza are localizare eritrocitar, hepatic, cerebral, fiind cea mai important enzim a vieii aerobe; este o cuproprotein care catalizeaz o reacie de dismutare, prin care anionii superoxid sunt redui la ap oxigenat:

O2 - + O2 + 2H+ H2O2 + O2

Microorganismele modificate genetic, fr SOD, i pierd virulena. Inactivarea genetic ("knockout") a SOD genereaz fenotipuri specifice, variind de la bacterii la oareci, care furnizeaz indicii importante cu privire la toxicitatea O2 - in vivo. O2 - este toxic; aproape toate organismele dependente de O2 conin izoforme ale enzimei. Alte proteine ce pot fi att oxidate ct i reduse de superoxid au activitate slab SOD-like (hemoglobina).

UTILIZAREA NADPH catalaza (CAT) descompune excesul de ap oxigenat:

2 H2O2 2 H2O + O2

Este prezent n toate celulele aerobe ce conin citocromi ( n peroxizomi i mitocondrii).

UTILIZAREA NADPHE. Sinteza oxidului nitricArginina, O2, NADPH= substraturi pt NO-sintaza citosolicaFMN, 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

UTILIZAREA NADPHL-ARGININAL-CITRULINANONADPH + H +

DEFICITUL DE G-6-P- DEHIDROGENAZA

DEFICITUL DE G-6-P- DEHIDROGENAZADetermina 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.

CALEA GLUCURONICACale secundar de metabolizare a glucozei

Acidul Glucuronic este un acid carboxilic. Structura sa este similar cu a glucozei.

al 6-lea atom de C al acidului glucuronic este oxidat la acid carboxilic.

CALEA GLUCURONICAUDP-G-PIROFOS-FORILAZAUDP-G-DH-AZA

GLUCURONOZIL

TRANSFERAZE

CALEA GLUCURONICASrurile i esterii acidului glucuronic sunt cunoscute sub denumirea de glucuronai

Acidul glucuronic nu trebuie confundat cu acidul gluconic, un acid carboxilic linear ce rezult din oxidarea unui alt atom de C al glucozei

Acidul glucuronic servete la sinteza PG i proceselor de detoxifiere din ficat, rinichi i intestin

Glucuronidarea- formarea de legturi glicozidice cu diveri metabolii toxici, mrindu-le solubilitatea i favoriznd astfel eliminarea lor din organism.

CALEA GLUCURONICAGlucuronozide= compui cu polaritate crescut

Reacia are loc sub aciunea enzime= glucuronozil-transferaze

Glucuronidarea este important n metabolismul xenobioticelor: medicamente, bilirubin, androgeni, estrogeni, hormoni tiroidieni, sruri biliare etc.

GLUCURONOZIL-TRANSFERAZE

CALEA GLUCURONICAREACTIA DE GLUCURONIDARE

CALEA GLUCURONICAREACTIA DE GLUCURONIDARE

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINEGAG- molecule heteropolizaharidice mari ce conin pe suprafaa 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

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINEGAG leag 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)

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINEStructura 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.

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINE

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINELanurile 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 ocularCOMPRESIUNEDECOMPRESIUNE

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINE

Clasificarea GAG6 clase principale n funcie 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 sulfati5. Heparina6. Heparan sulfatul

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINECondroitin sulfatii (4-sulfat sau 6-sulfat) se gasesc in cartilaje, oase, cornee (in limba greaca chondros=cartilaj)

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 1,3-glicozidic. Contribuie la rezistenta la intindere a cartilajelor, tendoanelor, ligamentelor, peretilor aortei.

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINECondroitin -4- sulfatii i condroitin -6- sulfatii GlcUA

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINE2. Keratan sulfatii I si II (in limba greaca keras=corn). 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.

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINE2. Keratan sulfatii I si II

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINE3. 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 1,3-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.

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINE3. 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

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINE4. Dermatan sulfat

Distribuit n tegument, vase sangvine si valvele cardiaceIdUA

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINE5. Heparina (in limba greaca hepar=ficat) 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.

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINE6. Heparan sulfatul contine glucozamina mai putin N-sulfatata si, mai ales, acid glucuronicSe gaseste in fibroblasti, peretii vaselor. Este component al membranelor bazale, sinapselor.

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINE

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINESinteza 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

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINEA. Sinteza amino-glucidelor sunt constituienti principali ai GAG, GP, GL, oligozaharidelor, AB1. N-acetil-glucozamina (GlcNAc); GalNAcFr-6-P= monozaharid precursor (pt acidul sialic-NANA sau acidul neuraminic)

G-6-PGFr-6-PGlnGluUDP-GLUCOZAMINAGAGUTPGlucoz-amino-1-PGlucoz-amino-6-PCMP-NANA

Acid sialicGangliozideGP

GAG, GP

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINEB. Sinteza glucidelor acide: acidul D-glucuronic, L-iduronic

C. Sinteza miezului proteicla suprafata RER dupa care patrunde in interiorul acestuia unde va fi glicozilat in prezenta transferazelor sist. Golgi

D. Sinteza lantului de CHE. 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)

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINESulfatarea defectuoasa a lantului de GAG produce condrodistrofii

Degradarea GAG: in lizozomi (pH=5) in prezenta hidrolazelor acide

A. Fagocitoza GAG extracelulariB. Degradarea lizozomala a GAG: lanturile polizaharidice sunt clivate sub actiunea endoglicozidazelor, formandu-se oligozaharide

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINEMucopolizaharidozele (MPZ) - afectiuni ereditare cu evolutie clinica progresivaacumulare 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 aprezenta oligozaharidelor in urinaTt: transplant de MO si sange placentarmacrofagele transplantate sintetizeaza sulfataza necesara degradarii GAG

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINEMPZ 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 -iduronidazaMPZ II (Hunter): deficit de iduronat-sulfatazaMPZ III (Sanfilippo): subtipurile A, B, CMPZ IV (Sly): deficit de -glucuronidaza

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINEGlicoproteinele 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 80% CHGP membranare participa la:recunoasterea de catre hormoni, virusuriantigenitatea de Smatricea extracelulara, mucinele g-int si urogenitale

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINEStructura GP:oligozaharide atasate N- (Asn) si O-(OH din Ser sau treonina)glicozidic deproteineIn 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

GLICOZAMINOGLICANI I GLICOPROTEINE

GLICOZAMINOGLICANI I 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