METABOLISMUL - metabolismul intermediar al glucidelor

METABOLISMUL

Alaturi de reproducere si excitabilitate, este o proprietate fundamentala a materiei vii.

Cuprinde reactii biochimice de sinteza sau degradare, cu consum sau producere de energie din organismele vii.

Rezultatul acestor reactii este mentinerea vietii si adaptarea organismelor la conditiile mediului inconjurator, cu care au un schimb permanent de substante si energie.

1. Metabolism de tip catabolic (catabolism sau dezasimilatie)

Consta in reactii biochimice de descompunere a substantelor macromoleculare care provin din alimente (exogene) sau din structura celulara (endogene) pana la constituenti simpli, cu producere de energie.

55 % din energia rezultata se pierde sub forma de caldura, 45 % este depozitata in substante macroergice.

2. Metabolism de tip anabolic (anabolism sau asimilatie)

Consta in reactii biochimice care, prin utilizarea moleculelor absorbite la nivelul tubului digestiv sau rezultate prin catabolism, refac macromoleculele uzate din structurile celulare, asigurand cresterea si dezvoltarea organismului si realizarea functiilor sale; decurge cu consum energetic.

Procesele anabolice sunt, in general, in echilibru dinamic cu cele catabolice; in anumite perioade, echilibrul se poate deplasa spre unul sau spre celalalt proces:

la copii si in perioadele de convalescenta, predomina asimilatia;

la batranete si in timpul eforturilor mari, predomina dezasimilatia;

Procesele metabolice se desfasoara simultan, sunt catalizate enzimatic, sunt reversibile si interconectate.

Din punct de vedere al substantelor analizate, metabolismul poate fi:

1. metabolism intermediar si mineral - analizat pentru fiecare categorie de substanta;

2. metabolism energetic - analizeaza cheltuielile de energie necesare diferitelor procese.

Metabolismul  intermediar (analitic) - MI

Reprezinta totalitatea reactiilor chimice la care participa produsii absorbiti la nivelul tubului digestiv sau rezultati din metabolism, reactii care realizeaza inglobarea lor in edificiile macromoleculare ale organismului sau degradarea acestora pana la produsi excretabili.

Reactiile se desfasoara in prezenta enzimelor, cu rol de biocatalizatori.

Metabolismul intermediar al glucidelor

La nivelul tubului digestiv glucidele se absorb sub forma de glucoza, fructoza si galactoza.

Galactoza (toata) si fructoza (cea mai mare parte) sunt transformate la ficat in glucoza..

Proiect: Splina - organogeneza splinei Proiect: Ereditatea si variabilitatea organismelor

1. Glicogenogeneza

Este procesul de formare al glicogenului - polimer al glucozei cu molecula foarte mare.

Are loc in diferite celule din organism, cu precadere in ficat si in muschi.

2. Glicogenoliza

Este procesul de descompunere a  glicogenului in glucoza, la nevoie, prin reactii de depolimerizare.

Procesul este  activat de adrenalina si glucagon.

3. Glicoliza

Reprezinta desfacerea moleculei de glucoza in doua molecule de acid piruvic (in lipsa O₂).

Procesul se desfasoara in zece trepte de reactii chimice succesive.

Fiecare treapta este catalizata de o enzima proteica specifica.

Cele doua molecule de acid piruvic pot fi utilizate in mai multe moduri:

a.     ciclul Krebs - ciclul acizilor tricarboxilici - desfasurat in matricea mitocondriala

in prezenta O₂, doua molecule de acid piruvic sunt transformate in doua molecule de Acetil CoA;

Acetil CoA intra in ciclul Krebs si in final se obtin doua molecule de ATP;

b.     fosforilarea oxidativa - desfasurat la nivelul mitocondriilor

95 % din ATP furnizat de o molecula de glucoza se sintetizeaza pe aceasta cale;

presupune oxidarea hidrogenului  produs in glicoliza si in ciclul Krebs;

structuri speciale, prin reactii enzimatice, furnizeaza energie ce se inmagazineaza sub forma de ATP;

in timpul fosforilarii oxidative rezulta 34 de molecule de ATP;

eficienta transferului de energie prin catabolismul unui mol de glucoza este 66%, restul se transforma in caldura;

ADP-ul are rol important in controlul glicolizei si al oxidarii glucozei: este necesar pentru a fi convertit in ATP; absenta ADP-ului duce la stoparea degradarii moleculei de glucoza.

Cand tot ADP-ul din celula a fost convertit in ATP, intregul proces glicolitic si oxidativ inceteaza.

c.      glicoliza anaeroba - eliberarea de energie in absenta O₂

cand O₂ devine indisponibil sau insuficient, o cantitate mica de energie poate fi eliberata de catre celule prin glicoliza anaeroba, pentru ca reactiile de obtinere a acidului piruvic nu necesita O₂;

randamentul glicolizei anaerobe este de 3 %, extrem de mic, dar salvator pentru viata celulei timp de cateva minute, pana O₂ devine disponibil;

in acest interval, cantitati mari de acid piruvic sunt transformate in acid lactic, care difuzeaza in afara celulelor, permitand obtinerea in continuare a acidului piruvic prin glicoliza;

cand O₂ devine disponibil, acidul lactic se transforma in acid piruvic, care, poate fi oxidat, pentru a asigura o cantitate suplimentara de energie;

d.     o alta cale de eliberare a energiei din glucoza este calea pentozo-fosfatilor.

4. Gluconeogeneza

Este procesul de sinteza a glucozei din acizi grasi (proveniti din scindarea lipidelor) sau din aminoacizi (proteinele sunt catabolizate la acid piruvic si acesta este convertit in glucoza).

Are loc atunci cand scade glicemia, ca urmare a aportului insuficient de glucoza sau a utilizarii ei excesive.

Daca cantitatea de glucoza este crescuta peste posibilitatile celulei de a o utiliza, are loc transformarea glucozei in trigliceride si depunerea acestora (lipide de rezerva ) - lipogeneza, sau transformarea in aminoacizi.

Din acest motiv sedentarismul ori aportul excesiv de glucide atrag cresterea cantitatii de tesut adipos.

Mecanisme de reglare a glicemiei

Glicemia - se mentin in limite relativ constante, 65 - 120 mg la 100 ml de sange (circa 1 g la 1 litru de sange).

Intre glicogenogeneza,  glicogenoliza, glicoliza si gluconeogeneza se mentine un echilibru dinamic.

Mentinerea echilibrului se realizeaza cu participarea mai multor hormoni:

insulina - scade glicemia; faciliteaza patrunderea glucozei in celule si utilizarea acesteia;

glucagonul - creste glicemia; stimuleaza glicogenoliza si gluconeogeneza;

adrenalina (epinefrina) creste glicemia; stimuleaza glicogenoliza;

tiroxina - hormon tiroidian creste glicemia;

glucocorticoizii (cortizol) - cresc glicemia; stimuleaza gluconeogeneza;

Rolul glucidelor in organism

Rol energetic - este predominant

prin glicoliza si oxidare din un mol de glucoza rezulta 4,1 kcal;

oxidarea glucidelor este rapida si totala (fara produsi intermediari), cu produsi finali CO₂, H₂O si energie;

glicogenul, depozitat in special in ficat si muschi, este rezerva energetica (3000 kcal) mobilizata prioritar in conditii de solicitare pe termen scurt (efort fizic moderat, expunere la frig);

Rol plastic - unele glucide intra in structura unor tesuturi sau a  membranelor celulare.

Rol functional - pentozele - riboza si dezoxiriboza -  intra in structura acizilor nucleici si a unor enzime.