METABOLISM GLUCIDIC 6.3 Digestia şi absorbţia glucidelor În cadrul metabolismului intermediar, procesele biochimice din metabolismul glucidic ocupă un loc central. Glucoza reprezintă cel mai important „combustibil” al organismului, chiar dacă prin oxidarea biologică a acesteia nu se eliberează cea mai mare cantitate de energie. Pentru diferite organisme obţinerea glucozei necesare desfăşurării activităţii se realizează în mod diferit: organismele autotrofe îşi constituie glucoza prin fotosinteză, în timp ce pentru organismele heterotrofe glucoza are origine exogenă (luată din alimente mai ales sub formă de dizaharide şi polizaharide) sau se sintetizează din compuşi neglucidici (aminoacizi sau glicerol) prin procesul de gluconeogeneză. Glucoza sintetizată endogen asigură doar parţial necesarul zilnic, de aceea trebuie introdusă prin alimentaţie. Se apreciază că organismul uman adult necesită zilnic 200-250 g glucoză pentru desfăşurarea unui regim de activitate normal. Glucidele introduse prin alimentaţie (amidon, lactoză, zaharoză) nu se pot utiliza ca atare şi, de aceea, ele trebuie să fie metabolizate până la glucoză, în principal, care este transportată apoi de vena portă la ficat unde poate fi depozitată sub formă de glicogen, catabolizată pentru obţinerea energiei necesare, redistribuită altor ţesuturi sau convertită în compuşi endogeni în funcţie de necesităţile organismului. 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
METABOLISM GLUCIDIC
6.3 Digestia şi absorbţia glucidelor
În cadrul metabolismului intermediar, procesele biochimice din metabolismul glucidic
ocupă un loc central.
Glucoza reprezintă cel mai important „combustibil” al organismului, chiar dacă prin
oxidarea biologică a acesteia nu se eliberează cea mai mare cantitate de energie. Pentru
diferite organisme obţinerea glucozei necesare desfăşurării activităţii se realizează în mod
diferit: organismele autotrofe îşi constituie glucoza prin fotosinteză, în timp ce pentru
organismele heterotrofe glucoza are origine exogenă (luată din alimente mai ales sub formă
de dizaharide şi polizaharide) sau se sintetizează din compuşi neglucidici (aminoacizi sau
glicerol) prin procesul de gluconeogeneză.
Glucoza sintetizată endogen asigură doar parţial necesarul zilnic, de aceea trebuie
introdusă prin alimentaţie. Se apreciază că organismul uman adult necesită zilnic 200-250 g
glucoză pentru desfăşurarea unui regim de activitate normal.
Glucidele introduse prin alimentaţie (amidon, lactoză, zaharoză) nu se pot utiliza ca
atare şi, de aceea, ele trebuie să fie metabolizate până la glucoză, în principal, care este
transportată apoi de vena portă la ficat unde poate fi depozitată sub formă de glicogen,
catabolizată pentru obţinerea energiei necesare, redistribuită altor ţesuturi sau convertită
în compuşi endogeni în funcţie de necesităţile organismului.
Surse exogene de glucoză sunt: amidonul (preluat din cartofi, orez, pâine, etc ce
constituie aproximativ 50% din glucidele ingerate), zaharoza (aproximativ 25%, preluată mai
ales din zahăr), lactoza (cca.10%, preluată din lapte), glucoza şi fructoza în cantitate redusă
(5%, preluate din fructe dulci, miere), celuloza (2%, luată din legume şi fructe).
De-a lungul tractului gastrointestinal o parte din glucide (amidon, zaharoză, lactoză)
suferă o serie de transformări înainte de a fi absorbite, altele (glucoză, fructoză) se absorb
direct, în timp ce celuloza se elimină nehidrolizată, rolul acesteia în procesul de digestie fiind
de a contribui la formarea bolului alimentar şi de a stimula peristaltismul intestinal (Figura
6.4).
Hidroliza amidonului începe la nivelul cavităţii orale sub acţiunea amilazei salivare
(ptialina) şi continuă în intestin sub acţiunea amilazei pancreatice. Amilazele salivară şi
pancreatică sunt α-amilaze care scindează legăturile α-1,4-glicozidice interne acţionând ca
1
endoamilaze. Acestea hidrolizează componentele amidonului, amiloza şi amilopectina, dar şi
glicogenul, eliberând maltoza. Deoarece amilazele nu pot hidroliza legăturile 1,6-glicozidice,
produşii de hidroliză sunt dextrine (oligozaharide).
Hidroliza dizaharidelor în intestin este cataliazată de dizaharidaze specifice
sintetizate de marginea în perie a mucoasei intestinale .
Figura 6.4. Reprezentarea etapelor din digestia glucidelor în tractul gastrointestinal
Absorbţia ozelor rezultate după hidroliza enzimatică a di- şi polizaharidelor din lumenul
intestinal în enterocite se face prin două mecanisme:
a) transport activ (realizat cu consum de energie) – pentru hexoze;
b) difuzie facilitată, fără consum de energie, pentru pentozele rezultate din pentozani, produşi
de policondensare a ozelor conţinuţi în coaja unor fructe (cireşe, vişine, prune).
Transportul glucozei din lumenul intestinal în enterocite se face prin cotransport simport
cu ionii Na+ (pompa de sodium şi glucoză), dependent de gradientul de Na+ stabilit de Na+, K+-
ATP – aza din membrana plasmatică (pompa de Na+ şi K+).
Transportorul simport de Na+ şi glucoză de la polul apical al celulei intestinale preia din
intestin glucoza odată cu pătrunderea a doi ioni Na+ în celulă, glucoza putându-se acumula
până la o concentraţie de 30000 ori mai mare decât în lumenul intestinal. Pe măsură ce
glucoza este pompată în enterocite, ea este eliminată simultan la polul bazal prin difuzie
facilitată de transportorii GluT2 aflaţi în membrana enterocitelor.
2
Ionii de Na+ captaţi în enterocite sunt eliberaţi la polul bazal de Na+, K+- ATP – aza din
membrană ce scoate din enterocit 3 ioni Na+ şi introduce în celulă 2 ioni K+ (Figura 6.5).
Din enterocite, ozele sunt transportate de vena portă la ficat care le metabolizează
specific. În ţesuturi, glucoza poate fi folosită în funcţie de necesităţile celulelor: a)
catabolizată pentru obţinerea energiei atunci când organismul este în activitate; b) depozitată
sub formă de glicogen în ficat şi muşchi sau c) convertită în compuşi endogeni, în condiţiile
unui exces de glucoză.
Figura 6.5. Transportul simport al glucozei în epiteliul intestinal
(după Nelson şi Cox , 2000)
Corelaţii clinice. Digestia diglucidelor poate fi afectată în cazul unor enzimopatii
determinate de deficitul în dizaharidaze, ceea ce determină intoleranţa la dizaharide
(lactoză, zaharoză). În aceste condiţii, dizaharidele se acumulează în intestin, determină
creşterea presiunii osmotice în lumenul intestinal, ceea ce are ca rezultat pierderile digestive
de apă, diaree, dureri abdominale (deoarece flora bacteriană sintetizează acid lactic).
Simptomele se pot ameliora prin evitarea consumului de astfel de glucide (de ex., consumul
de lapte prelucrat pentru îndepărtarea lactozei).
6.4. Catabolismul oxidativ al glucozei
Glucoza din mediul extracelular este neutră şi poate pătrunde în celule prin difuzie. În
acest proces un rol important revine transportorilor GluT, permeaze specifice cu afinitate
variabilă pentru glucoză şi distribuite diferit în ţesuturi, ce realizează un transport uniport al
glucozei. Există mai mulţi transportori GluT care se diferenţiază prin afinitatea pentru
substrat, glucoza (GluT1 în eritrocit cu afinitate mare, GluT2 în ficat şi intestin cu afinitate
mai mică, GluT4 în muşchi, ţesut adipos, care este stimulat de insulină, hormonul
hipoglicemiant).
3
Pentru a fi menţinută în celule, glucoza este fosforilată şi transformată în glucozo-6-
fosfat, compus încărcat negativ care nu mai poate străbate membrana în sens invers. Reacţia
este ireversibilă, reprezentând o etapă importantă în reglarea metabolismului glucozei.
Hexokinaza (HK) este activă în toate celulele şi are afinitate mare pentru glucoză
(Km=0,01mM). Prezintă mai multe izoenzime şi poate fosforila şi alte oze: fructoză, manoză.
Nivelul crescut al glucozo-6-fosfatului (G-6-P) inhibă activitatea hexokinazei.
În ficat, reacţia este catalizată şi de glucokinază (GK), izoenzimă a HK ce are afinitate
mică pentru glucoză (Km=10mM) şi care fosforilează numai glucoza. Enzima este activă
numai când organismul are consum crescut de glucide (postprandial) şi formează G-6-P pe
care ficatul îl depozitează sub formă de glicogen. Nu este inhibată de G-6-P şi este indusă de
insulină.
Glucozo-6-fosfatul este un intermediar comun al mai multor căi metabolice şi ocupă un
rol central în metabolismul glucozei (Figura 6.6).
Figura 6.6. Poziţia glucozo-6-fosfatului în direcţionarea proceselor din metabolismul
glucidic
Glicoliza
Glicoliza este procesul prin care glucoza este degradată până la piruvat, în condiţii
aerobe, sau până la lactat, în condiţii anaerobe.
Este prima cale metabolică a cărei secvenţă a fost elucidată în prima parte a secolului
XX de către Warburg, Meyerhoff şi Embden (calea Embden – Meyerhoff).
Din punct de vedere intracelular, enzimele ce intervin în acest proces sunt localizate în
4
citoplasma tuturor celulelor.
Degradarea glucozei până la piruvat, respectiv lactat se face prin 10, respectiv 11 etape
(Figura 6.7).
În eritrocit, calea glicolitică este deviată în etapa a 7-a de reacţia:
Deşi în alte celule 2,3-DPG este în urme, în eritrocit concentraţia sa este 5 mM, fiind un
important modulator allosteric al oxigenării hemoglobinei (îi scade afinitatea pentru oxigen).
Figura 6.7. Secvenţa glicolizei
Piruvatul rezultat este folosit diferit ţesuturi în funcţie de disponibilitatea în oxigen.
În condiţii de aerobioză, aceasta este ultima etapă glicolitică, piruvatul rezultat intrând
5
în mitocondrii pentru a fi convertit în acetilCoA, intermediar activ ce va fi degradat complet
până la CO2 şi H2O prin respiraţia celulară, proces prezentat anterior.
Metabolizarea piruvatului în condiţii anaerobe se desfăşoară diferit la diverse
organisme.
La drojdii metabolizarea se continuă prin fermentaţie, iar la alte microorganisme şi la
organismele superioare prin transformare în lactat.
În celulele fără mitocondrii (hematia) sau în condiţii de deficit de oxigen (cornee,
muşchi în contracţie), piruvatul este transformat în lactat într-o etapă de glicoliză anaerobă,
sub acţiunea lactat dehidrogenazei, deoarece celulele care nu au mitocondrii nu îl pot oxida
prin lanţul respirator.
Lactatul acumulat în muşchi este responsabil de crampele şi febra musculară, fiind
preluat treptat de ficat şi utilizat pentru gluconeogeneză.
Bilanţul energetic al glicolizei. Din punct de vedere energetic, glicoliza nu este un
proces foarte eficient şi de aceea oxidarea glucozei trebuie să continue în condiţii aerobe.
Bilanţul net este de doar 2 moli de ATP. În cazul în care degradarea începe de la glicogen (în perioada
interprandială) se vor forma 3 moli de ATP, pentru că glucozo-6-fosfatul rezultă direct din glicogen prin
fosforoliză, fără consum de ATP.
Reacţia ATP consumat ATP sintetizat
1. glucoză glucozo-6-fosfat 1 -
3. fructozo-6-fosfat fructozo-1,6-difosfat 1 -
7. 1,3-difosfoglicerat 3-fosfoglicerat - 2
10. fosfoenolpiruvat piruvat - 2
Bilanţ 2 4
Bilanţul general al oxidării glucozei. Degradarea aerobă a glucozei furnizează o cantitate mai