Curs 7 Biochimie medicala PDF

Ciclul citratului şi procesele metabolice conexe  Coenzima A Este o coenzima, importanta pentru rolul său în: -sinteza și oxidarea acizilor grași, -oxidarea piruvatului in ciclul acidului citric. - Biosinteza CoA necesită cisteină, pantotenat (B5) și Adenozintrifos...

Ciclul citratului şi procesele metabolice conexe  Coenzima A Este o coenzima, importanta pentru rolul său în: -sinteza și oxidarea acizilor grași, -oxidarea piruvatului in ciclul acidului citric. - Biosinteza CoA necesită cisteină, pantotenat (B5) și Adenozintrifosfat (ATP). -Deoarece coenzima A este, în termeni chimici, un tiol, acesta poate reacționa cu acizii carboxilici pentru a forma tioesteri, funcționând astfel ca un purtător grupare acil. Aceasta ajută la transferul de acizi grași de la citoplasma la mitocondrii. O moleculă de coenzima A care transporta o grupare acetil este mentionata ca acetil- CoA. Funcțiile cheie ale pantotenatului (vitamina B5) în organism § Coenzima A (CoA): Pantotenatul este o componentă esențială a coenzimei A, o moleculă care joacă un rol crucial în metabolismul celular. § Sinteza de grăsimi: Pantotenatul este necesar pentru sinteza acizilor grași, care sunt componente esențiale ale lipidelor și membranei celulare. § Sinteza de colesterol: Vitamina B5 este implicată în sinteza de colesterol în organism, care este important pentru funcționarea corectă a celulelor și pentru producerea de hormoni steroizi. § Sinteza de neurotransmițători: Pantotenatul joacă un rol în producerea unor neurotransmițători, cum ar fi acetilcolina, care sunt esențiali pentru transmiterea semnalelor în sistemul nervos. § Repararea ADN-ului: Această vitamină este implicată în repararea și menținerea materialului genetic, ADN-ul. Surse alimentare bogate în pantotenat: carne, ouă, lactate, leguminoase, nuci, semințe, ciuperci și unele tipuri de legume și cereale. Deficiențele de vitamina B5 sunt rare, deoarece aceasta este prezentă în multe alimente obișnuite. Cu toate acestea, deficiențele pot apărea în cazurile de malnutriție severă sau în anumite boli cronice (boala celiacă, boala Crohn și sindromul de intestin scurt, alcoolism cronic). Parcursul enzimatic in ciclul TCA Parcursul enzimatic in ciclul TCA  Substrate Produși Enzima Tip reacție Comentariu Oxalilcetat + Citrat + stadiu limitant de viteză (ireversibil), 1 Acetil CoA + Citrat sintaza Condensare aldolică CoA-SH extinde oxalilacetat 4C la o moleculă 6C H2O cis-Aconitat + 2 Citrat Deshidratare H2O Aconitaza isomerizare reversibilă cis-Aconitat + 3 Isocitrat Hidratare H2O Isocitrat + Oxalilsuccinat + 4 Oxidare generează NADH (echivalent a 2.5 ATP) NAD+ NADH + H + Isocitrat dehidrogenaza α-cetoglutarat + stadiu ireversibil, 5 Oxalilsuccinat Decarboxilare CO2 generează o moleculă 5C stadiu ireversibil, α-Cetoglutarat + Succinil-CoA + α-cetoglutarat generează NADH (echivalent a 2.5 6 NAD+ + NADH + H+ + dehidrogenaza decarboxilare oxidativă ATP), CoA-SH CO2 regenerează lanțul 4C (CoA exclusă) Succinat + Succinil-CoA + sau ADP→ATP in loc de GDP→GTP, 7 CoA-SH + Succinil-CoA sintetaza fosforilare la nivel substrat GDP + Pi generează 1 ATP sau echivalent GTP folosește FAD ca grupare prostetică Succinat + Fumarat + (FAD→FADH2 in prima etapă a reacției) 8 Succinat dehidrogenaza Oxidare ubichinonă (Q) ubichinol (QH2) in enzimă, generează echivalentul a 1.5 ATP Fumarat + H2O adiție 9 L-Malat Fumaraza H2O (hidratare) L-Malat + Oxalilacetat + 10 Malat dehidrogenaza Oxidare generează NADH (echivalent a 2.5 ATP) NAD+ NADH + H+ * Piruvat dehidrogenaza - este un complex de trei enzime(2 – dehidrogenaze (E1, E3) si 1 transacetilaza, E2)., reglate alosteric prin fosforilare/defosforilare. E1: Piruvat dehidrogenază (decarboxilare oxidativă). E2: Dihidrolipoil transacetilază (transferul grupării acetil la CoA). E3: Dihidrolipoil dehidrogenază (regenerarea acidului lipoic și formarea NADH). Ø NADH și acetil-CoA - când aceste molecule sunt prezente în concentrații mari (atunci când energia este suficientă), ele acționează ca inhibitori alosterici ai P-DH, reducându-i activitatea, se încetinește producția de acetil-CoA și ciclul Krebs este încetinit. Ø ADP și piruvat - când nivelurile de ADP (care semnalează nevoia de ATP) și de piruvat sunt ridicate, ele stimulează activitatea P-DH (activatori alosterici), favorizând producția de acetil-CoA și alimentarea ciclului Krebs pentru a produce energie. Caracterul amfibolic al ciclului citric În mod obisnuit o cale metabolica este: - catabolica, necesara eliberarii (conservarii) energiei libere; - anabolica necesara sintezei biomoleculelor cu consum de energie (ATP). Ciclul citric are un caracter catabolic deoarece el degradeaza unitati acetil fiind unul din principalele procese ale energogenezei. Este necesar ca intermediarii ciclului sa se mentina la concentratii suficient de mari pentru a asigura functionarea lui. Însa exista mai multe cai metabolice care utilizeaza intermediari ciclului citric (scazând astfel concentratia lor), ca materiale de pornire în sinteze (anabolism). De aceea acest ciclu are un caracter dublu, catabolic si anabolic, adica amfibolic. Toate transformarile anabolice care utilizeaza intermediari citrici sunt consumatoare de energie libera. Din acest motiv functia catabolica a ciclului nu poate fi întrerupta. Pin urmare intermediarii scosi în scop anabolic trebuie imediat înlocuiti. Reactiile de completare a acestora se mai numesc reactii anaplerotice. Procesele conexe metabolice (ciclul TCA si lanțul respirator celular 1. Glicoliza: are loc în citoplasmă unde glucoza este descompusă în două molecule de piruvat, producând un număr mic de molecule de ATP (adenozin trifosfat) și NADH (nicotinamid adenin dinucleotid). 2. Ciclul Krebs: Piruvatul obținut în glicoliză este transportat în mitocondrii, unde intră în ciclul Krebs. Aici, piruvatul este complet descompus, eliberând NADH și FADH2, care sunt molecule transportatoare de electroni. 3. Lanțul respirator: Mitocondriile conțin o serie de proteine și enzime care alcătuiesc lanțul respirator. Aceste proteine sunt încorporate în membrana mitocondrială internă. Moleculele de NADH și FADH2 generate în ciclul Krebs transportă electronii către aceste proteine, care încep să transporte electronii de-a lungul lor. 4.Transportul electronilor: Electronii sunt transportați prin intermediul proteinelor din lanțul respirator, eliberând energie pe măsură ce sunt transferați de la o proteină la alta. Această energie este utilizată pentru a pompa ioni de hidrogen (H+) din matricea mitocondrială către spațiul intermembranar al mitocondriei, creând un gradient de protoni. Procesele conexe metabolice (ciclul TCA si lanțul respirator celular 5. ATP sintetază: În final, gradientul de protoni este utilizat pentru a genera ATP. Enzima ATP sintetază permite protonilor să revină în matricea mitocondrială prin intermediul acesteia, acționând ca o mică "turbina". Această mișcare a protonilor generează ATP din ADP (adenozin difosfat) și fosfat. 6. Apa și oxigenul: Electronii care au parcurs lanțul respirator se combina cu oxigenul molecular (O2) pentru a forma apă (H2O), într-o reacție care protejează celula de radicalii liberi. Acest proces continuu de transfer de electroni și producție de ATP este esențial pentru funcționarea celulelor și pentru menținerea vieții. Defectele sau disfuncțiile în lanțul respirator celular pot duce la boli grave, cum ar fi sindromul de deficiență mitocondrială sau diverse afecțiuni metabolice. Fumarat – molecula cheie intre ciclul TCA si ciclul ureei