Suport curs pentru studenții Facultăților de Medicină și Asistență Medicală CUPRINS 1. Proteine 2. Enzime 3. Vitamine 4. Energetica biochimică 5…. [619812]

BIOCHIMIE MEDICAL Ă
Suport curs pentru studenții Facultăților de Medicină și
Asistență Medicală

CUPRINS
1. Proteine
2. Enzime
3. Vitamine
4. Energetica biochimică
5. Metabolismul glucidic
6. Metabolismul lipidic
7. Metabolismul proteic
8. Metabolismul nucleotidelor purinice si pirimidinice
9. Metabolismul cromoproteinelor
9.1. Biosinteza hemoglobinei
9.2. Degradarea hemoglobinei (bilirubinogeneză
Abrevieri folosite în text2

1. PROTEINE
Proteinele sunt componenți de bază ai celulei, reprezentând aproximativ 50%
din greutatea ei uscată. Proteinele se găsesc în toate compartimentele celulare, fiind
substanțe fundamentale din toate punctele de vedere pentru structura și funcția
celulei. Prin hidroliza proteinelor se obțin compuși cu greutate moleculara mica,
aminoacizi.
În organism proteinele îndeplinesc funcții multiple (plastică, energetică,
catalitică etc.) care le diferențiază de lipide sau glucide.
În alcătuirea moleculelor proteice, aminoacizii se unesc prin legături amidice
numite legături peptidice, care se realizează prin eliminarea unei molecule de apă
între gruparea carboxil a unui aminoacid și gruparea amino a aminoacidului următor.
1.1.AMINOACIZII
Prin hidroliza proteinelor se formează 20 de α-aminoacizi. Aceștia sunt
compuși cu greutate moleculară mică care conțin două grupări funcționale, carboxil
și amino, legate de același atom de carbon ( C α ).
Formula generală a unui aminoacid este:
la care corespund toți aminoacizii cu excepția prolinei si hidroxiprolinei. După
structura radicalului R, aminoacizii se clasifică în funcție de natura radicalului R:
Tabel 1 – Clasificarea α-aminoacizilor din structura proteinelor
Numele uzual Numele științificFormula structurală3
RCHCOOH
NH2α
RCHCOOH
NH2

I. Radical alifatic (acizi monoaminomonocarboxilici)
Glicina (Glicocol)
Gly (G)Acid aminoacetic
Alanina
Ala (A)Acid amino-propionic
Valina
Val (V)Acid amino-izovalerianic
Leucina
Leu (L)Acid α-amino-izocaproic
Izoleucina
Ile (I)Acid α-amino-β-metil-
valerianic
II. Radical cu grupare acida (acizi monoaminodicarboxilici)
Acid aspartic
Asp (D)Acid amino-succinic
Asparagina
Asn (N)γ-amida acidului
amino-succinic
Acid glutamic
Glu (E)Acid α-amino-glutaric
Glutamina
Gln (Q)δ-amida acidului α-
amino-glutaric
III. Radical cu grupare bazica (acizi diaminomonocarboxilici)
Arginina
Arg (R)Acid α-amino-δ-
guanidino-n-valerianic4
HCHCOOH
NH2
CHCOOH
NH2CH3
CHCOOH
NH2CH3CH
CH3
CH3CHCH3CHCOOH
NH2CH2
CHCOOH
NH2CH2CH
CH3CH3
CHCOOH
NH2CH2OCH2N
CHCOOH
NH2CH2CH2HOOCCHCOOH
NH2CH2HOOC
CHCOOH
NH2CH2 H2NOCCH2
CH2(CH2)2CHCOOH
NH2NH
C
H2NHN
H2NCHCOOH
NH2(CH2)3CH2

Lizina
Lys (L)Acid α,ε-diamino-
carpoic
Hidroxilizina
HylAcid α-ε-diamino-δ-
hidroxi-n-carpoic
Histidina
Hys (H)Acid α-amino-β-
imidazolil-propionic
IV.Radical cu grupare hidroxil (Hidroxiaminoacid)
Serina
Ser (S)Acid α-amino-β-hidroxi-
propionic
Treonina
Thr (T)Acid α-amino-β-hidroxi-
n-butiric
V. Radical cu grupare tiolică (Tioaminoacizi)
Cisteina
Cys CAcid α-amino-β-
mercapto-propionic
Cistina Acid β-β-ditio-(α-
amino-propionic)
Metionina
Met (M)Acid α-amino-γ-metil-
tio-n-butiric
VI. Radical aromatic (aminoacizi aromatici)
Histidina (grupa III) Acid α-amino-β-
imidazolil propionic clasificat în categoria amino-
acizilor bazici (III)5
H2NCH2
OHCHCOOH
NH2(CH2)2CH
CHCOOH
NH2CH2
OHCHCOOH
NH2CH2
NHN
OHCHCOOH
NH2 CHCH3
CHCOOH
NH2CH2
SH
CH2CHCOOH
NH2S
CH2CHCOOH
NH2S
S CH2CHCOOH
NH2CH2
CH3

Fenilalanina
Phe (F)Acid α-amino-β-fenil-
propionic
Tirozina
Tyr (Y)Acid α-amino-β-(p-
hidroxifenil) propionic
Triptofan
Trp (W)Acid α-amino-β-(3)—
indolil-propionic
VII. Iminoacizi
Prolina
Pro (P)Acid pirolidin-2-carboxilic
Hidroxiprolina
HypAcid 4-hidroxi-pirolidin-2-
carboxilic
Dintre cei 20 de aminoacizi care intră în structura proteinelor animale opt
aminoacizi nu pot fi sintetizați în organism: provin din alimente – aminoacizii
esențiali: Val, Phe, Leu, Ile, Thr, Trp, Met, Lys.
1.1.1. Proprietăți fizice
a)Cu excepția glicinei, toți aminoacizii conțin atomi de carbon asimetric,
motiv pentru care prezintă activitate optică: la pH = 7 unii sunt dextrogiri (+), iar alții
sunt levogiri (-). Cu toate acestea ei aparțin seriei L deoarece au configurația
L- glicerinaldehidei.
L – glicerinaldehida L – aminoacid6
CHO
HOCH
CH2OHCOOH
CHH2N
RCOOH
HN
COOH
HNHOCHCOOH
NH2CH2
CHCOOH
NH2CH2HO
CHCOOH
NH2CH2
N

În organismele animalelor superioare apar și sunt metabolizați numai
L – aminoacizii, în timp ce D-aminoacizii se găsesc în peretele celular al unor
microorganisme sau în lanțul polipeptidic din structura unor antibiotice (gramicidina,
actinomicina D).
Izomerii dextro și levo ai aminoacizilor formează perechi de enantiomeri
care au proprietăți chimice asemănătoare. Amestecul lor echimolecular se numește
amestec racemic și este lipsit de activitate optică. Sinteza enzimatică, fiind
stereospecifică, conduce la unul sau celălalt enantiomer. Sinteza în laborator
conduce la amestecuri racemice de aminoacizi. Acest tip de amestec se
poate obține numai pe cale sintetică.
b)Aminoacizii sunt substanțe cristaline, solubile în apă, puțin solubile în
solvenți organici, cu puncte de topire de peste 200o C. În soluții apoase ei se găsesc
sub forma de ioni dipolari sau zwiterioni:
Când un astfel de ion se dizolvă în apă, el poate acționa fie ca un acid (donor
de protoni), fie ca o bază (acceptor de protoni):
Ca un acid: H3N+-CH(R)-COO- H+ + H2N-CH(R)- COO-
Ca o baza: H 3N+-CH(R)-COO- + H+ H3N+-CH(R)-COOH
Substanțele care au astfel de proprietăți se numesc amfotere sau amfoliți.
Existenta ionului bipolar explică utilizarea soluțiilor de aminoacizi drept soluții
tampon. Dacă la soluția unui aminoacid se adaugă un acid tare, protonii săi vor fi
neutralizați de grupările carboxil ale aminoacidului, iar dacă se adaugă o baza tare,
grupările hidroxil vor fi neutralizate de grupările –NH 3+, astfel încât pH-ul soluției nu
se modifică.
c) Toți aminoacizii izolați din proteine absorb slab radiațiile din
domeniul ultraviolet (220 nm). Triptofanul, tirozina și fenilalanina, datorită nucleului
aromatic, dau absorbție specifică la 280 nm, proprietate ce stă la baza unei metode de
dozare a proteinelor.
1.1.2. Proprietăți chimice
Proprietățile chimice ale aminoacizilor sunt datorate atât celor doua grupări
funcționale cât și prezenței radicalului R. Unele din aceste reacții se petrec și în
organism, altele sunt utilizate în studiul proteinelor (identificarea aminoacizilor din
hidrolizatele proteice, stabilirea secvenței de aminoacizi în proteine, identificarea
aminoacizilor specifici pentru funcția proteinelor, modificarea chimică a resturilor de
aminoacizi din moleculele proteice în vederea modificării activității lor biologice),
precum și pentru sinteza lanțurilor polipeptidice în laborator.
1-Reacția cu acidul azotos , din care rezulta hidroxiacizi (reacție utilizată
pentru dozarea aminoacizilor prin metoda van Slyke).7
+COO
CHH3N
R_

2-Reacția de alchilare – atomii de H de la gruparea amino pot fi înlocuiți cu
radicali alchil (de obicei metil), cu formare de betaine (compuși în care atomul de
azot este cuaternar)
Betaina glicocolului este un important donor de grupare metil în organism.
3- Reacția de acilare – în prezenta acizilor carboxilici, a anhidridelor sau a
clorurilor acide gruparea amino poate fi acilată. De la glicocol, prin acilare la nivel
hepatic se obține acidul hipuric, compus ce reprezintă forma de eliminare a acidului
benzoic din organism.
H2H-CH2-COOH + C6H5 –CO~SCoA → C 6H5-CO-NH-CH2-COOH + CoA-SH
Acid hipuric
4-Reacția cu formaldehida – gruparea amino poate reacționa reversibil cu
aldehidele, formând compuși denumiți baze Schiff. Aceasta reacție să la baza
metodei de dozare a aminoacizilor prin metoda Sörensen (formol – titrarea). Bazele
Schiff apar și în organism sub forma de compuși intermediari în unele procese
(transaminare, decarboxilare etc.).
+ HCHO + H2O RCHCOOH
NH2 CH2RCHCOOH
N
5- Reacția cu ninhidrina – ninhidrina este un agent oxidant care produce
decarboxilarea α-aminoacizilor cu eliberare de CO 2, NH3 și o aldehida cu un atom de
C mai puțin. Ninhidrina redusă reacționează cu amoniacul eliberat, formând un
complex colorat în albastru, ce prezintă absorbție specifică la 570 nm; aceasta reacție
stă la baza uneia din cele mai utilizate metode de dozare a aminoacizilor.
6- Reacțiile specifice radicalului R sunt utilizate pentru identificarea
calitativă a aminoacizilor:
– reacția Sakaguchi – specifică pentru arginina care în prezența α-naftolului
dă o colorație roșie;
– reacția cu nitroprusiat – specifică cisteinei cu care dă o colorație roșie;
– reacția Pauli (soluție alcalină de acid sulfanilic diazotat) – reactivul dă o
colorație roșie cu histidina și tirozina;
– reacția Ehrlich – este specifică pentru triptofan care dă o colorație albastră;
– reacția Folin – Ciocâlteu (acid fosfomolibdowolframic) – specifică pentru
tirozina care dă o culoare roșie;
– reacția xantoproteică – prin fierbere cu acid azotic concentrat, aminoacizii
ciclici dau o colorație galbenă care trece în portocaliu la adăugarea de baze.8
RCHCOOH
NH2+ HNO2 + H2O + N2HClRCHCOOH
OH
+ 3 CH3I RCH
NH2COOH RCH
N(CH3)3COO_
+

1.2. PEPTIDE
Peptidele sunt compuși rezultați din unirea a mai multor molecule de
aminoacizi prin legaturi peptidice (-HN-CO-) și pot fi obținute din proteine prin
hidroliză parțială (chimică sau enzimatică).
În funcție de numărul de aminoacizi din moleculă peptidele se împart în:
-oligopeptide – conțin până la 10 aminoacizi în moleculă ;
-polipeptide – conțin între 10 și 100 aminoacizi.
Polipeptidele care conțin mai mult de 100 de resturi de aminoacizi în
moleculă poartă numele de proteine.
Nomenclatura peptidelor se face indicând numele aminoacizilor în ordinea în
care se găsesc în moleculă, începând cu aminoacidul care conține gruparea amino-
terminală liberă. Denumirile aminoacizilor vor căpăta terminația “il”, cu excepția
ultimului care conține gruparea carboxil-terminală liberă: de exemplu peptidul cu
secvența Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu-Cys se va citi Seril-Glicil-Tirozil-Alanil-Leucil-
Cisteină.
Proprietățile peptidelor
Peptidele, în special cele cu greutate moleculara mică, sunt solubile în apă,
insolubile în alcool absolut și au caracter amfoter ca și aminoacizii din care sun t
constituite.
Grupările amino-terminale precum și grupările R laterale dau aceleași reacții
caracteristice ca și cele din aminoacizii liberi. O reacție caracteristică este reacția
biuretului, care constă în tratarea peptidelor și proteinelor cu soluții al caline de Cu2+,
cu formarea unui complex colorat in violet; aceasta reacție este dată numai de
compușii care conțin cel puțin două legături peptidice în moleculă.
Peptide biologice
1- Tripeptide. Glutationul (γ-glutamil-cisteinil-glicina) este prezent în toate
țesuturile vii.
Glutationul se găsește în organism în forma redusă (GSH) și sub formă
oxidată (GSSG). El îndeplinește un important rol fiziologic, fiind socotit un
important sistem oxidoreducător celular.
2 – Hormoni peptidici. Există o serie de hormoni cu structură polipeptidică:
unii hormoni hipofizari, insulina, glucagonul, oxitocina, vasopresina și ACTH.
3 – Peptide cu acțiune antibacteriană . Penicilinele, tirocidinele (A,B),
gramicidinele (A,B,C), bacitracinele și polimixinele au o structură polipeptidică.
Penicilinele sunt polipeptide atipice care conțin acid 6-amino-penicilanic pe
molecula căruia sunt grefați diverși radicali. Când radicalul este C 6H5-CH2- compusul
se numește benzil-penicilina (penicilina G).9
HOOCCHCH2CH2CO NHCHCONH
CH2COOH
NH2CH2
SH

1.3. PROTEINE
Proteinele sunt biopolimeri macromoleculari care conțin în moleculă peste
100 de resturi de aminoacizi uniți prin legături peptidice. Numărul, natura și modul
de aranjare al aminoacizilor în moleculă variază de la o proteina la alta. Moleculele
proteice pot adopta diverse conformații în spațiu, fiind descrise astfel mai multe
niveluri de organizare: primară, secundară, terțiară și cuaternară.
1.3.1. Nivele de organizare structurală
•Structura primară
Structura primară reprezintă numărul și ordinea aminoacizilor în moleculă.
•Structura secundară
Structura secundară reprezintă cel de-al doilea nivel de organizare
structurală a proteinelor, reprezentând aranjarea spațială a moleculei proteice pe o
singur\ ax\. Acest lucru este posibil datorită legăturilor de hidrogen formate între
resturile carboxil și amino aparținând legăturilor peptidice.
Cea mai mare contribuție la elucidarea structurii secundare a proteinelor au
avut-o lucrările lui Pauling si Corey care au elaborat două modele teoretice : modelul
helicoidal (spiralat) și modelul straturilor pliate , modele care explică destul de bine
proprietățile fizico-chimice și biologice ale moleculelor proteice.
Structura α sau modelul helicoidal rezultă prin spiralarea catenei
polipeptidice în jurul unui cilindru imaginar.
În funcție de orientarea aminoacizilor, elicea poate fi de tip α-dreapta, care are
sensul de rotație al unui șurub cu filetul spre dreapta și de tip α-stânga cu sensul de
rotație spre stânga. În ambele forme radicalii R ai aminoacizilor sunt proiectați spre
exteriorul elicei; în elicea dreapta radicalul R se află în poziție trans față de oxigen,
motiv pentru care aceasta forma este mai stabilă.
Helixul de tip α are forma unei scări în spirală. Înalțimea fiecărei trepte este
de 1,5 Å, iar o spiră conține 3,6 resturi de aminoacizi, ceea ce face ca distanța dintre
spire să fie de 5,6 Å. 10
CHNHCH
N CH CNCHCHR1
OH
R2O
HR3
OH
R4COOH3N+CC………….
_(COCHNH)
Rn;

Această structură este
menținută în spațiu datorită legăturilor
de hidrogen în care sunt implicate
toate legăturile peptidice. Legăturile de
hidrogen sunt paralele cu axul elicei și
se realizează între gruparea carboxil a
unui aminoacid și gruparea amino a
celui de-al patrulea aminoacid.
Prezența anumitor aminoacizi
provoacă îndoirea lanțului
polipeptidic. Din această categorie fac
parte prolina și hidroxiprolina (din
cauza azotului iminic), aminoacizi care
conțin grupări R încărcate electric sau
cu volum mare (arginina, acidul
glutamic, lizina, leucina, izoleucina).
Configurația de tip α-helix
este întâlnită la multe proteine, dar nu
înglobează totalitatea lanțului
polipeptidic. Astfel, în molecula de
paramiozina peste 90% din aminoacizi
sunt implicați în formarea α-helixului,
în timp ce în alte proteine spiralarea nu
depășește 50%.
Structura β sau modelul straturilor pliate se bazează pe formarea
legaturilor de hidrogen intercatenare și poate apare în doua variante: modelul paralel
al straturilor pliate (caracteristic β-keratinei) și modelul antiparalel (ce poate fi
întâlnit în cazul fibroinei din mătase).
În modelul paralel (a) toate lanțurile polipeptidice sunt așezate paralel, cu
grupările R orientate în același sens, în timp ce în straturile antiparalele (b) catenele 11

polipeptidice sunt așezate față în față. Spre deosebire de α-helix, în structura de tip β,
legăturile de hidrogen sunt aproape perpendiculare pe axa lanțului polipeptidic.
Structura γ. Colagenul.
În afara celor două modele caracteristice pentru structura secundară a proteinelor
descrise mai sus , mai există o structură particulară întalnită în colagen, o proteina
fibrilară, insolubilă și elastică prezentă în țesuturile animale (țesut conjunctiv, tendoane,
ligamente, cartilagii, piele, oase etc.) și care reprezintă aproximativ 25% din proteinele
corpului.
Structura secundara a colagenului este un triplu helix de dreapta format din trei
lanțuri polipeptidice (fiecare fiind un helix de stânga) legate intre ele prin legaturi de
hidrogen.
Unitatea structurală a colagenului este tropocolagenul care este format din trei
lanțuri: două lanțuri α 1 identice, iar al treilea, α 2, fiind destul de asemănător cu celelalte
două. Fiecare lanț conține aproximativ 1000 de resturi de aminoacizi, dintre care 1/3 sunt
resturi de glicină; de asemenea există un conținut ridicat de prolină, precum și o serie de
aminoacizi mai rari: hidroxiprolina și hidroxilizina.
Hidroxiprolina se formează după ce lanțul polipeptidic a fost sintetizat, prin
acțiunea prolinhidroxilazei, enzimă ce necesită O 2, Fe2+, α-cetoglutarat și acid ascorbic
(vitamina C). În scorbut, lipsa vitaminei C împiedică hidroxilarea prolinei și colagenul
sintetizat în aceste condiții are o structura anormală, ceea ce duce la apariția leziunilor
cutanate și la fragilitate vasculară.
Între cele trei lanțuri polipeptidice se stabilesc legături de hidrogen între grupările
>NH dintr-un lanț și grupările >C=O din alt lanț și legături van der Waals între resturile
nepolare ale aminoacizilor. Aceste legături sunt orientate transversal față de axa helixului.
Resturile de glicină ocupă întotdeauna al treilea loc în secvența aminoacizilor începând din
poziția 13 a lanțului polipeptidic.
12

Conținutul în iminoacid (prolina și hidroxiprolina) este important pentru
stabilirea termică a colagenului; colagenul animalelor cu sânge cald, cel mai
bogat în prolină și hidroxiprolină, este și cel mai stabil termic.
Capetele lanțurilor polipeptidice sunt nespiralate și datorită flexibilității
pot forma legături specifice întâlnite numai în aceste tipuri de proteine.
Ca și în cazul fibrinei, molecula de colagen este stabilizată prin legături
încrucișate realizate intramolecular și intermolecular între resturile de lizină
situate în porțiunile nespiralate ale moleculei de tropocolagen.
Numărul acestor legături variază cu funcția fiziologică și vârsta
colagenului. Astfel, colagenul din tendonul lui Achile, la șobolanii maturi, are
un număr foarte mare de astfel de legături, în timp ce în colagenul din coadă
care este flexibilă, numărul legăturilor este mai mic.
O caracteristică interesantă a structurii colagenului este faptul că între
capetele moleculelor de colagen se găsesc spații libere care joacă un rol
însemnat în formarea osului, întrucât în aceste spații se fixează calciu, sub formă
de hidroxiapatită (fosfat bazic de calciu).
Elastina, constituentul major al pereților vaselor sanguine și al
ligamentelor, are un conținut ridicat de glicină, prolină și acizi aminați cu
grupări nepolare (alanină, valină, leucină și izoleucină), dar conține foarte puțină
hidroxiprolină și acizi aminați polari și nu conține deloc hidroxilizină. Elastina
matură conține multe legături încrucișate ce o face aproape insolubilă și din
acest motiv, foarte greu de analizat.
•Structura terțiară reprezintă interacțiunea spațială între segmente
care nu sunt vecine în lanțul polipeptidic, având ca rezultat o structură
tridimensională, globulară. Ea este caracteristică în special proteinelor globulare,
a căror catene macromoleculare sunt strânse sub forma unor cilindri elipsoidali
cu o lungime care nu depășește de 2-6 ori diametrul lor. Este rezultatul
interacțiunii dintre radicalii R ai resturilor de aminoacid din lanțul polipeptidic.
Forțele de atracție implicate în formarea structurii terțiare sunt datorate
următoarelor tipuri de legături:
a) Legături de hidrogen care pot fi stabilite între gruparea fenolică a
tirozinei și o grupare carboxil de la acidul glutamic sau acidul aspartic, sau între
radicalul imidazolic al histidinei și gruparea hidroxilică a serinei.
b) Legături ionice între grupele carboxil ale acizilor dicarboxilici și
grupele amino ale acizilor diaminați. Realizarea acestor legături este posibilă
atunci când distanțele dintre atomi sunt cuprinse între 2 și 3,1 Å. Studii de
difracție a razelor X au evidențiat că în realitate se formează un număr mai mic
de legături ionice, datorită faptului că majoritatea grupărilor care ar putea realiza
aceste legături intră în interacțiune cu solventul. Într-adevăr, în soluție, grupările
polare ale proteinelor sunt orientate spre exteriorul moleculei, ceea ce face ca
proteinele să fie solubile și să se comporte ca electroliții.
c) Legături nepolare prin forțe van der Waals care se stabilesc între
radicalii hidrocarbonați al alaninei, fenilalaninei, leucinei etc. Distanțele dintre 13

atomii care participă la astfel de legături sunt cuprinse între 3,1 și 4,1 Å. Aceste
legături sunt cele mai importante pentru menținerea proteinei în structura
terțiară. Resturile nepolare, hidrofobe se găsesc în interiorul ghemului rezultat
prin încolăcirea lanțului polipeptidic având ca efect stabilizarea din punct de
vedere termodinamic a moleculei, mai mult decât în cazul în care aceste resturi
ar fi orientate spre mediul exterior. Din acest motiv lanțurile peptidice introduse
în soluție apoasă se încolătăcesc spontan așa fel încât resturile nepolare se
situează în interiorul ghemului, iar grupările polare rămân pe suprafața
moleculei.
d) Legături disulfidice –S-S-, covalente, pot contribuie la menținerea
structurii terțiare a proteinelor globulare limitând tendința de depliere a
moleculei, însă contribuția lor este mică, deoarece sunt puține.
Structura primară a unei proteine determină aranjarea moleculei proteice
în configurații α-helix sau β-foi pliate, în funcție de interacțiunile radicalilor
R.
Prima proteină a cărei structură terțiară a fost elucidată este mioglobina
(Kendrew și colab. 1957), o proteină globulară, prezentă în cantități mari în
mușchi, având rolul de a depozita oxigenul la nivel tisular. 75% din lanțul
polipeptidic (153 aminoacizi) din mioglobină cuprinde opt segmente elicoidale
(notate A………..H), conținând între 7 (segmentul D) și 24 de resturi de
aminoacizi (segmentul H). Zonele elicoidale sunt întrerupte de segmente
nespiralate, la nivelul cărora lanțul polipeptidic își schimbă direcția. În patru
dintre aceste puncte se află prolina, în celelalte plierea fiind determinată de alți
factori. În acest fel, molecula se aranjează într-o formă compactă cu
dimensiunile 45 x 35 x 25 Å. În interiorul moleculei se găsesc aminoacizi
nepolari cu excepția a două resturi polare de histidină care participă la legarea
hemului, iar în exterior sunt plasate grupările polare și cele cu încărcare
electrică.14

În general, proteinele intracelulare, solubile, au formă sferică sau elipsoidală
în funcție de raportul dintre aminoacizii cu radical R polar și aminoacizii cu radical R
nepolar. Când raportul are valori cuprinse între 0,9-1,4, proteina optează pentru
formă alungită, iar când raportul este mic (0,3-0,6) proteina adoptă forma sferică.
În cazul proteinelor membranare, înglobate în dublul strat lipidic, resturile de
aminoacizi sunt repartizate invers, radicalii hidrofobi se găsesc pe partea exterioară
care vine în contact cu moleculele lipidice membranare, iar resturile polare și
încărcate electric, în interior, căptușind canalele ionice ce străbat membranele.
Structura cuaternară
Un număr mare de proteine sunt constituite din mai multe lanțuri
polipeptidice, formând oligomeri. Lanțurile individuale se numesc protomeri sau
subunități, fiecare având structură primară, secundară și terțiară proprie. Subunitățile
se asamblează în structura cuaternară prin forțe asemănătoare celor din structura
terțiară, cu deosebirea, că în acest caz, legăturile se stabilesc între subunități.
În general, proteinele cu greutate moleculară mai mare de 50.000 sunt
formate din mai multe subunități polipeptidice și sunt active sub formă de oligomeri,
protomerii fiind inactivi. În multe proteine subunitățile sunt identice: chimotripsina, 15

fosfataza alcalină (două subunități), aldolaza (trei subunități), glutamat
dehidrogenaza (patru subunități), catalaza (optsprezece subunități), iar în altele,
subunitățile sunt diferite: hemoglobina (două lanțuri α și două β), lactat
dehidrogenaza – tetramer format din două tipuri de subunități notate H (heart) și M
(muscle).
Asamblarea subunităților în structura cuaternară este posibilă datorită
existenței unor zone complementare spațial si electric pe suprafețele subunităților.
Interacțiunile dintre subunități prin suprafețele complementare sunt
caracterizate prin fenomenul de cooperare, adică primele contacte odată realizate,
favorizează formarea celorlalte.
Modificarea unui dintre protomeri (combinarea cu un compus oarecare) se
resimte la nivelul întregii molecule oligomere, fiind deranjată structura cuaternară și
deci, funcția biologică a proteinei. Acest fenomen stă la baza mecanismului de
reglare alosterică a activității enzimelor.
Formarea proteinelor complexe conferă proteinelor proprietăți noi, fiecare
subunitate catalizează o etapă dintr-o cale metabolică. Eficiența crește mult deoarece
intermediarii nu sunt pierduți în reacții colaterale, procesul desfășurându-se în flux
continuu. De exemplu, piruvat dehidrogenaza este formată din patru subunități: trei
subunități catalitice (trei enzime distincte) și a patra este subunitate reglatoare.
O proteină oligomeră importantă este hemoglobina, responsabilă de
transportul oxigenului la vertebrate. Structura hemoglobinei a fost elucidată de
Perutz prin difracția razelor X și spectre ORD (dispersia rotației optice).
Două lanțuri polipeptidice din hemoglobină sunt foarte asemănătoare cu cel
al mioglobinei atât în privința structurii primare cât și terțiare. Lanțul α din
hemoglobină conține 141 resturi de aminoacizi, iar lanțul β conține 146 resturi de
aminoacizi.
Între lanțurile identice se realizează legături polare între grupările terminale
-+NH3 și –COO-, iar între lanțurile diferite, legături de hidrogen și Van der Waals pe
porțiuni mai mari.16

1.3.2. Proprietățile proteinelor
Proteinele izolate din diverse surse sunt în general substanțe solide, amorfe,
care prin purificare avansată pot fi obținute în stare cristalizată.
•Solubilitatea proteinelor depinde de forma moleculei, natura solventului,
structura chimică, temperatură, pH. Ea se datorează prezenței pe suprafața moleculei
a grupărilor polare, hidrofile (-COOH, -NH 2, -OH) ce se orientează spre apă cu care
interacționează electrostatic. În acest mod, molecula proteică se izolează de celelalte
molecule și se dizolvă. Proteinele globulare, având molecule ovoidale, se asociază
greu și de aceea sunt solubile.
Proteinele fibrilare au o suprafață mică de contact cu solventul și ca atare
sunt puțin solubile sau chiar insolubile în apă.
Modificarea pH-ului mediului influențează solubilitatea proteinelor prin
modificare încărcării electrice. La pHi (pH izoelecteric), solubilitatea proteinelor este
minimă deoarece numărul sarcinilor pozitive fiind egal cu numărul sarcinilor
negative, moleculele proteice nu mai interacționează cu moleculele polare ale apei.
Soluțiile diluate de electroliți (săruri ale metalelor ușoare, NaCl, MgCl 2,
Na2SO4, (NH4)2SO4) măresc solubilitatea proteinelor în timp ce soluțiile concentrate
scad solubilitatea, până la precipitare. Astfel, globulinele sunt greu solubile în apă
pură, ușor solubile în soluții saline diluate și insolubile în soluții saline de
concentrație mare. Această comportare stă la baza uneia dintre cele mai simple și
răspândite metode de separare a proteinelor plasmatice. Cel mai adesea se folosesc
soluții de sulfat de amoniu cu grad de saturare diferit: globulinele precipită cu soluții
semisaturate de (NH 4)2SO4, iar albuminele, la concentrații mai mari de 75% saturație.
Solvenții organici (eter, acetonă, alcool), adăugați la o soluție de proteină,
împiedică interacțiunea moleculelor proteice cu moleculele apei și în consecință,
proteina va precipita.
•Caracterul amfoter al proteinelor este dat de grupările carboxil și amino
care nu sunt angajate în formarea legăturilor peptidice. Ele vor imprima proteinei
caracter acid (cationi) sau bazic (anioni) în funcție de numărul grupărilor –COOH și
–NH2 libere provenite de la acid glutamic, acid aspartic, lizină, arginină și nucleului
imidazolic din histidină. Grupele carboxil și amino terminale au o contribuție mai
redusă în determinarea caracterului amfoter cu cât lanțul polipeptidic este mai lung.
La pH fiziologic toate grupările acide sau bazice sunt complet ionizate.
Fiecare proteină este caracterizată prin pH-ul izoelectric (pHi), care reprezintă
valoare pH-ului la care încărcarea electrică a proteinei este nulă, numărul grupărilor
încărcate pozitiv fiind egal cu numărul grupărilor încărcate negativ.
La pHi solubilitatea și mobilitatea în câmp electric a proteinei este minimă.
La valori de pH mult diferite de pHi proteina va fi încărcată (+) sau (-) și va migra în
câmp electric, proprietate ce stă la baza metodelor electroforetice de separare a
proteinelor din amestecuri.17

•Proprietăți optice – proteinele ca și aminoacizii, prezintă activitate
optică determinată de prezența atomilor de carbon asimetrici. La asimetria moleculei
prin carbon asimetric se adaugă și asimetria creată de α-helix. Puterea rotatorie a
proteinelor este o măsură a stării de integritate sau degradare a moleculei.
•Denaturarea proteinelor – Conformațiile native ale proteinelor
globulare realizate prin interacțiunile specifice dintre lanțurile polipeptidice sunt
fragile, fiind ușor deranjate de acțiunea așa numiților agenți denaturanți. Acești
agenți acționează prin ruperea legăturilor necovalente din structurile secundară,
terțiară și cuaternară, dar nu afectează legăturile covalente, legăturile peptidice rămân
intacte (nu se eliberează aminoacizi).
Agenții denaturanți sunt foarte diferiți: temperatură între 50-60oC; valori
extreme de pH; ureea și guanidina în concentrații mari; agenți tensioactivi; solvenți
organici.
Deranjarea structurii terțiare a moleculelor proteice duce la modificarea
proprietăților biologice a acestora. Forma moleculei proteice este determinată atât de
structura primară, cât și de factorii de mediu. Într-adevăr, așa cum arată White și
Anfinsen, tratarea ribonucleazei cu uree 8M în prezența unui agent reducător, –
mercaptoetanolul, cauzează deplierea completă a moleculei prin ruperea celor patru
legături disulfidice dintre resturile de cisteină și în consecință pierderea activității
acestei enzime. Îndepărtarea prin dializă a agenților denaturanți duce la refacerea
activității enzimei, ceea ce indică revenirea proteinei la structura terțiară inițială.
Prin denaturare, proteinele își pierd proprietățile chimice și fiziologice
(hormonii devin inactivi, anticorpii pierd capacitatea de a precipita antigenii etc.); în
această stare, proteinele sunt mai ușor atacate de enzime decât în stare nativă.
•Hidroliza proteinelor . Sub acțiunea acizilor sau bazelor la cald și a
enzimelor proteolitice, proteinele sunt hidrolizate prin ruperea legăturilor peptidice până
la stadiul de aminoacizi.
•Reacții de culoare . Proteinele dau aceleași reacții de culoare ca și
aminoacizii din care sunt constituite și pot fi identificate printr-una din acestea.
Reacția xantoproteică . Prin tratarea unei soluții de proteină cu acid azotic,
la rece sau la cald, apare o colorație galbenă datorită formării unor nitroderivați;18

Reacția biuretului . Tratarea unei soluții de proteină cu reactiv biuret (o
soluție alcalină de sulfat de cupru) se formează un complex de culoare violetă
caracteristică. Reacția este utilizată în practică pentru dozarea proteinelor din sânge.
•Proprietățile biochimice și imunologice . Proteinele îndeplinesc în organism
diferite roluri cum ar fi, rol catalitic, de rezervă, transportor, protector, structural etc.
1.3.3. Clasificarea proteinelor
Proteinele se clasifică în general după forma moleculelor și după compoziția lor
chimică.
În clasificarea proteinelor după forma moleculară deosebim:
•proteine globulare (sferoproteine) care au formă aproape sferică (ovoidală)
și sunt, în general, solubile în apă, în soluții diluate de acizi, baze și săruri. Din această
clasă fac parte albuminele, globulinele, histonele, protaminele și prolaminele;
•proteine fibrilare (scleroproteine), caracterizate prin structură fibroasă, de
forma unui elipsoid întins cu raportul dintre axe de cel puțin 1 : 100, sunt foarte greu
solubile în apă, au vâscozitate mare și putere de difuzie mică. Aceste proprietăți explică
prezența lor în țesuturile de susținere. Din această clasă fac parte colagenul, elastina,
fibrinogenul, miozina, actina, keratina etc.
După compoziția chimică, proteinele se pot clasifica în:
•proteine simple (holoproteine), constituite din aminoacizi;
•proteine conjugate (heteroproteine), conțin pe lângă aminoacizi și o
grupare prostetică. În funcție de natura acestei grupări, heteroproteinele se împart în
fosfoproteine, glicoproteine, lipoproteine, metaloproteine, nucleoproteine și
cromoproteine.
1.3.3.1. Holoproteine
•Albuminele (serumalbumina, lactalbumina, ovalbumina etc.) sunt solubile
în apă, coagulează la încălzire, au pHi mai mare decât 7 și pot fi precipitate cu o soluție
saturată de sulfat de amoniu. Greutatea moleculară a albuminelor este cuprinsă între
35.000 și 75.000. Albuminele intră în constituția proteinelor plasmatice (55%),
participând la transportul glucidelor, lipidelor, hormonilor, sărurilor biliare,
medicamentelor și ionilor (HCO 3-, NO3-, citrat, Ca2+, Mg2+, Zn2+ etc.). Datorită masei
moleculare mici și concentrației mari, albuminele serice asigură 80% din presiunea
coloidosmotică a plasmei.
•Globulinele sunt proteine globulare insolubile în apă, solubile în soluții de
NaCl 5%. Prin încălzire coagulează. Sunt răspândite atât în regnul vegetal cât și animal.
Dintre globulinele de origine animală amintim globulinele din sânge cu greutate
moleculară de aproximativ 500.000. Din totalul proteinelor plasmatice, 35-45% sunt
globuline. Prin electroforeză au fost separate trei fracțiuni ( α, β și γ), iar prin
imunoelectroforeză au fost puse în evidență peste 30 fracțiuni proteice. Fiecare fracțiune
îndeplinește un rol bine definit; toate participă la transportul glucidelor, α -, β-
globulinelelor, la transportul lipidelor, iar γ-globulinele au rol în imunitate, motiv 19

pentru care se numesc și imunoglobuline. Imunoglobulinele sau anticorpii apar în serul
sanguin sau în alte celule ca răspuns la pătrunderea în organism a unei proteine sau a
unei macromolecule provenită de la altă specie, compus care poartă numele de antigen.
Structura de bază a anticorpilor a fost elucidată de Porter în 1960. Anticorpii
sunt formați din două lanțuri polipeptidice grele (H), cu greutate moleculară 53.000-
75.000 și două lanțuri ușoare (L), cu greutate moleculară 23.000, unite prin legături
disulfidice. Lanțurile grele au o regiune flexibilă care permite rotirea capetelor amino-
terminale cu un unghi variabil, ceea ce permite legarea antigenului.
Prin digestia cu papaină molecula de imunoglobulin ă (IgG) poate fi divizată în
trei fragmente active cu greutate moleculară 50.000. Papaina clivează lanțurile H în partea
constantă (C). Două dintre fragmentele obținute pot lega anticorpul și din acest motiv au
fost notate Fab (F de la fragment și ab de la antigen binding), iar al treilea fragment, care
leagă complementul, Fc.
Fragmentul Fab este format dintr-un lanț L și o porțiune a capătului N-terminal al
lanțului H. Fragmentul Fc este format din cele două capete C-terminale ale lanțurilor H
(Porțiunea lanțului H incorporată în Fab este notată Fd).
20
IgG (150.000)2 Fab (50.000) + Fc (50.000)Papaina

Au fost descrise mai multe tipuri de lanțuri L și H. La om au fost evidențiate
numai două tipuri majore la lanț L, notate K și λ, diferențiabile serologic sau prin analiza
secvenței aminoacizilor. La om aproximativ 70% din lanțurile L din Ig sunt de tip K și
numai 30% de tip λ. O imunoglobulină conține fie două lanțuri ușoare K, fie două λ,
dar niciodată unul K și unul λ. Lanțul H este unic pentru o clasă de Ig, dar au fost
identificate cinci tipuri notate: γ, α, µ, δ, ε. Fiecare tip de lanț H se poate asocia cu
lanțuri L de tip K sau λ generând cele cinci clase de imunoglobuline: IgG ( γ), IgA (α),
IgM (µ), IgD (δ) și IgE (ε). Pe lanțurile polipeptidice ale Ig sunt atașate resturi
glucidice (IgG conține două resturi monozaharidice și IgM – trei resturi).
•Scleroproteinele sunt proteine fibrilare, de consistență solidă, întâlnite numai
în regnul animal, având rol de susținere și protecție, au un conținut mai scăzut de azot față
de alte proteine, dar au un conținut crescut de sulf. Scleroproteinele sunt total insolubile în
apă, în soluții acide și bazice și sunt stabile față de acțiunea enzimelor proteolitice.
După rolul pe care îl îndeplinesc și după țesutul în care au fost identificate
scleroproteinele se împart în:
Keratine – se găsesc în epidermă, păr, unghii, pene, coarne etc. și au rol de
protecție. Au un conținut mare de sulf (2-5,7%) datorită proporției mari de cisteină. Grație
prezenței legăturii disulfidice keratinele au o rezistență mecanică mare, elasticitate și
rezistență la acțiunea enzimelor proteolitice și sunt insolubile.
Colagenele au conținut mare de glicocol, prolină, hidroxiprolină și
hidroxilizină, având o structură cu totul caracteristică, adaptată funcției țesuturilor din care
fac parte: tendoane, ligamente, oase, cartilagii, piele. Ele reprezintă 25% din proteinele
corpului omenesc.
Colagenele sunt insolubile în apă, dar prin fierbere îndelungată se transformă în
gelatină solubilă, în care o parte din legăturile peptidice au fost hidrolizate. Colagenele
sunt rezistente la acțiunea enzimelor proteolitice (cu excepția colagenazei), în timp de
gelatina poate fi hidrolizată cu pepsină și tripsină.
Elastinele se aseamănă cu colagenul, întâlnindu-se alături de acestea în
țesutul conjunctiv, dar ele nu pot fi gelificate. Conținutul ridicat de glicocol, alanină și
valină imprimă acestei proteine o elasticitate comparabilă cu a cauciucului. Elastinele sunt
hidrolizate specific de elastaza pancreatică.
Fibrinogenul este o proteină fibrilară formată din șase lanțuri polipeptidice
unite prin punți disulfidice. Din cauza dimensiunilor mari ale moleculei, în condiții
fiziologice, fibrinogenul trece în cantități foarte mici prin peretele capilarelor în lichidul
interstițial. În inflamații, din cauza alterării permeabilității capilarelor, trecere
fibrinogenului este mult facilitată.
Fibrinogenul este sintetizat în ficat și este degradat în macrofage și are timpul de
înjumătățire de 3-5 zile. Sub acțiunea enzimatică a trombinei și a ionilor de calciu,
fibrinogenul se transformă într-o proteină fibrilară insolubilă, denumită fibrină. Fibrina
formează o rețea spațială în care sunt înglobate elementele figurate ale sângelui, formând
cheagul sanguin.21

Miozina se găsește în cantitate de 40-60% în miofibrele țesutului muscular.
Miozina este insolubilă în apă, dar solubilă în soluții alcaline diluate. În structura miozinei
intră aminoacizi diaminici și dicarboxilici ceea ce explică prezența a numeroase grupări
polare ce îi conferă capacitatea de a fixa ioni metalici.
Prin combinare cu actina în proporție de 3/1, formează actomiozina.
Actina reprezintă 15% din proteinele musculare. Atât miozina cât și actina au
activitate ATP-azică și joacă rol esențial în contracția musculară.
Tropomiozina reprezintă 2,5% din totalul proteinelor musculare, având rol în
contracția musculară.
1.3.3.2. Heteroproteine
•Fosfoproteinele sunt proteine conjugate care au drept grupare prostetică
acidul fosforic legat prin legătură esterică de gruparea hidroxil a unui rest de serină din
molecula proteică. Acidul fosforic se găsește sub forma sării sale de Ca sau K.
Dintre fosfoproteine fac parte:
caseina , principala proteină din lapte (80%).
ovovitelina prezentă în gălbenușul de ou alături de lecitine. Ea furnizează
embrionului aminoacizii și fosforul necesar dezvoltării.
•Glicoproteinele formează o categorie de heteroproteine care au drept grupare
prostetică o componentă glucidică; partea proteică imprimă caracterul ei chimic întregii
molecule, ceea ce le deosebește de mucopolizaharide unde componenta glucidică
predomină și imprimă moleculei caracter glucidic.
Lipoproteinele sunt complexe ale proteinelor cu lipidele. După rolul pe care îl
îndeplinesc, lipoproteinele se împart în două categorii: lipoproteine de transport și
sistemele de membrană.
Plasma umană conține patru clase principale de particule lipoproteice care diferă
între ele prin densitate, constantă de sedimentare și mărimea particulelor, prin tipurile de
proteine și proporția de lipide conținute. Sunt particule sferice de mărimi diferite, formate
dintr-un miez nepolar (trigliceride și esteri de colesterol) învelit cu un strat de 2 nm
constituit din colesterol liber, fosfolipide și apoproteine. Aceste particule sunt solubile în
plasmă și servesc la transportul lipidelor între diverse țesuturi.
•Metaloproteinele sunt combinații complexe ale proteinelor cu ionii metalici:
Fe, Cu, Zn, Mg, Mn etc. și participă în organism fie în transportul acestor metale, fie în
cataliza enzimatică.
Feritina conține 20-25% fier trivalent (aproape câte un atom de Fe pentru
fiecare legătură peptidică) legat de o proteină numită apoferitina. Feritina constituie 22
ONHCOCHNHCO
CH2
POOO
Ca2+_
O K+NHCOCHNHCO
CH2
POOO K+
__
_

rezerva de fier pentru sinteza hemoglobinei și citocromilor. Se găsește în special în ficat și
splină.
Siderofilina (transferina) este un transportor al Fe pentru sinteza
hemoproteinelor (fixează doi atomi de Fe/moleculă). Ea este scăzută în anemia feriprivă;
Ceruloplasmina conține aproximativ 0,34% Cu (opt atomi/moleculă). Este o
glicoproteină care migrează cu fracțiunea α2-globulinică, are o greutate moleculară de
150.000. Ceruloplasmina nu transportă ionii de cupru, dar are rol în absorbția Fe, putând
oxida fierul bivalent la fier trivalent și funcționează ca o polifenoloxidază. Concentrația
plasmatică de ceruloplasmină crește în inflamații.
Hemocianinele sunt pigmenți respiratori din sângele moluștelor. Ele conțin
Cu și au greutate moleculară de aproape 10 milioane.
Metaloproteinele cu Zn sunt în general enzime: alcool-dehidrogenaza,
carbonic-anhidraza, uricaza etc.
•Cromoproteine
Cromoproteinele sunt proteine conjugate care au drept grupare prostetică, o
grupare cromoforă. După natura acestei grupări, se disting două mari clase de
cromoproteine: porfirinice care conțin un nucleu tetrapirolic și neporfirinice, conțin drept
grupare prostetică derivați de izoaloxazină sau carotene (vezi vit. B 2 și A).
Dintre cromoproteinele neporfirinice deosebit de importante sunt flavoproteinele
care au drept grupare prostetică o flavină (derivat de izoaloxazină) și care îndeplinesc în
organism rol catalitic, precum și carotenoproteinele , a căror grupare prostetică este un
derivat terpenic (carotenii). Acestea din urmă, sunt importante în procesul vederii.
Cromoproteinele porfirinice conțin în moleculă un nucleu substituit de
porfirină. Ele îndeplinesc diverse funcții biologice, cum ar fi: transportul de oxigen,
transportul de electroni, cataliza enzimatică.
Specificitatea de funcție a acestor proteine se datorează apoproteinei legate de
nucleul porfirinic. Sunt reprezentate de mioglobină, hemoglobină, citocromi, hemenzime.
Porfirinele sunt derivați de porfirină, un compus ciclic format din patru nuclee
pirolice unite prin grupări metinice (-CH=).
Prin substituirea atomilor de hidrogen din pozițiile 1-8 cu diferiți radicali se obțin
porfirinele, care se denumesc și se clasifică în funcție de acești substituenți în: 23

etioporfirine, mezoporfirine, protoporfirine și coproporfirine. Dintre acestea cel mai des
întâlnite sunt protoporfirinele care conțin patru grupări metilice, două grupări vinil și două
resturi de acid propionic. Datorită celor trei tipuri de substituenți din moleculă, pot exista
15 forme izomere de protoporfirine. Cea mai însemnată dintre ele este protoporfirina IX
(1,3,5,8-tetrametil-2,4-divinil-6,7-dipropionil-porfirina).
Porfirinele posedă un sistem de duble legături conjugate ce conferă acestor
compuși stabilitate, culoare roșie-violetă, absorbția caracteristică și fluorescență.
Reducerea grupărilor metinice duce la formarea de compuși necolorați, numiți
porfirinogeni. Prin intermediul azotului pirolic, porfirinele pot fixa ioni metalici cum sunt:
Fe, Mg, Zn, Cd, Co, Cu, Mn, V sub formă de complecși chelatici. Un astfel de complex al
protoporfirinei IX cu Fe2+ se numește protohem sau hem, un complex similar cu Fe3+
poartă numele de hemină sau hematină.

Protoporfirina IX Hem
Fierul are șase poziții de coordinare care sunt îndreptate spre vârfurile
unui octoedru regulat. În hem, atomul de Fe se leagă de inelele II și IV prin
legături ionice, realizate prin îndepărtarea celor doi atomi de H de la azot sub
formă de H+ și de două legături coordinative cu atomii de azot din ciclurile I și
III. Celelalte două poziții, 5 și 6, sunt perpendiculare pe planul determinat de
cele patru legături ale fierului cu nucleele pirolice și sunt libere. Dacă aceste
poziții sunt ocupate, compusul rezultat se numește hemocrom sau
hemocromogen.
Hemul este situat într-o cavitate a moleculei proteice. Cele două resturi
propionat, ionizate la pH fiziologic, sunt orientate spre suprafață, iar restul
hemului în interiorul cavității, înconjurat de aminoacizi nepolari, cu excepția a
două resturi de histidină prin care se face legătura cu partea proteică. Un rest
de histidină situat în segmentul F (HisF 8) numită histidină proximală se fixează
pe poziția 5 de coordinare a Fe2+. Celălalt rest HisE 7, numit histidină distală se
leagă de hem prin intermediul unei molecule de apă (formele neoxigenate de
mioglobină și hemoglobină). Legătura este labilă și se desface ușor în procesul
de fixare a oxigenului, acesta înlocuind molecule de apă (formele oxigenate ale
mioglobinei și hemoglobinei).24

Mioglobina este pigmentul
roșu din mușchi, similar hemoglobinei
ca structură și rol; diferența dintre ele
constă în structura globinei. Globina
mioglobinei este alcătuită dintr-un
singur lanț polipeptidic, format din
150 aminoacizi, cu o greutate
moleculară de aproximativ 17.200,
pliat sub forma unui ghem cu
dimensiunile 45/35/25 Å. Mioglobina
are o afinitate față de oxigen de
aproximativ 6 ori mai mare decât
hemoglobina. Cantități mari de
mioglobină se găsesc în mușchiul
inimii și mușchii pectorali ai păsărilor
care efectuează mișcări ritmice de
lungă durată.
Hemoglobinele reprezintă pigmentul roșu al sângelui. Ele au
aceeași grupare prostetică (hemul), dar diferă în privința părții proteice,
globina. Globina imprimă specificitatea diferită a hemoglobinelor.
Structura hemoglobinei a fost elucidată de Perutz prin difracția
razelor X și spectre ORD (dispersia rotației optice). Lanțurile α și β au o
structură asemănătoare, aproximativ 70% din moleculă formând porțiuni de
α-helix întrerupte de porțiuni îndoite ca în molecula de mioglobină.
Conformația tridimensională a lanțurilor este asigurată prin legături van der
Waals ce se stabilesc între resturile nepolare ale aminoacizilor. Legăturile
polare sunt orientate spre mediul apos ceea ce explică solubilitatea
hemoglobinei. Catenele polipeptidice sunt orientate așa fel, încât, formează
între ele o cavitate în care este inclusă molecula de hem. Legarea hemului de
globină se face prin intermediul a două resturi de histidină.
Cele patru lanțuri din Hb sunt asamblate într-un tetramer compact
(structură cuaternară), rezultând o moleculă cu dimensiunile 64/55/52 Å.
Între lanțurile identice se realizează legături polare stabilite între grupele
terminale NH3+ și COO-, iar între lanțurile diferite ( α și β) se stabilesc
legături de hidrogen și Van der Waals pe porțiuni mari ale acestor lanțuri.
Citocromii sunt pigmenți respiratori care au drept grupare
prostetică tot hemul, dar pozițiile 5 și 6 de coordinare ale Fe sunt ocupate de
resturi de aminoacizi din molecula proteică. Din acest motiv, citocromii nu
pot participa la transportul O 2, dar participă la transportul electronilor prin
modificarea reversibilă a valenței atomului de fier:25

Se cunosc mai multe grupe de citocromi notate a, b și c. în forma lor
redusă, citocromii dau benzi de absorbție caracteristice ( α, β și γ) în
spectrul vizibil. Marea majoritate a citocromilor sunt puternic legați de
membrana mitocondrială și nu pot fi separați cu ușurință.
Hemenzimele sunt reprezentate de catalaze și peroxidaze care
catalizează reacția de descompunere a apei oxigenate după ecuația:
AH2 + H2O2 → 2 H2O + A
Cloroplastele sunt pigmenți fără funcție respiratorie care conțin
drept grupare prostetică clorofila. Clorofila are o structură porfirinică având
în centrul ei ionul de Mg legat prin două covalențe de două nuclee pirolice.
•Nucleoproteine
Nucleoproteinele sunt o clasă de heteroproteine care au drept grupare
prostetică un acid nucleic atașat la o histonă sau o protamină. Ele se găsesc
în toate țesuturile animale și vegetale și pot fi izolate cu ușurință din drojdii
și unele țesuturi ale căror celule au nuclee mari, cum este glanda timus.
Nucleoproteinele sunt constituenții principali ai nucleului celular (de
unde vine și numele lor), dar pot fi găsite și în citoplasmă asociate cu
ribozomii. Virusurile sunt constituite aproape numai din nucleoproteine.26
Baze azotate
(Purinice, pirimidinice) Pentoze
(Riboz\, Deoxiriboz\)NucleozidazeNucleoproteine
Acid fosforic NucleozideMononucleotidazeMononucleotideNucleaze Acizi nucleici
(Polinucleotide) Proteine simple
(Histone, protamine)

Nucleoproteinele pot fi izolate din țesuturi prin extracție (cu apă, soluții
alcaline diluate, soluții de clorură de sodiu și soluții tampon cu pH = 4,0-11,0),
urmată de precipitarea cu acizi, soluție saturată de sulfat de amoniu sau soluție
diluată de CaCl2.
Prin hidroliză acidă sau bazică, nucleoproteinele se descompun în baze
azotate, pentoze, acid fosforic și proteine.
Nucleotide. Un nucleotid, unitatea structurală a acizilor nucleici, este
format dintr-un nucleozid fosforilat la una din grupările OH din riboză sau
deoxiriboză.
De exemplu: Adenina + Riboza + Acid fosforic → Acid adenilic (AMP)
Guanina + Riboza + Acid fosforic → Acid guanilic (GMP)
Citozina + Riboza + Acid fosforic → Acid citidilic (CMP)
Uracil + Riboza + Acid fosforic → Acid uridilic (UMP)
Timina + d-Riboza + Acid fosforic → Acid timidilic (TMP)
Există două tipuri gen erale de nucleotide: ribonucleotide, care conțin
riboză și intră în structura acizilor ribonucleici și deoxiribonucleotide , care conțin
deoxiriboză și intră în structura acizilor deoxiribonucleici.
Radicalul fosfat se atașează în poziția 5’ sau 3’ (notația atomilor din ciclul
pentozei se face de la 1’ la 5’, acesta fiind ciclul secundar în molecula acestor
compuși).27
Baza azotat\ ^ pentoz\ ^ acid fosforic
Nucleozid
Nucleotid
P
OHOOHO
HHHH
OHOCH2OHN
NN
NNH2
3'5'
P
OHOOH3'5'O
H
HHHH
OCH2OHN
NN
NNH2
Acid adenilic
3'-AMPAcid deoxiadenilic
3'-dAMP

Nucleozidele purinice și pirimidinice pot fi esterificate cu o singură
moleculă de acid fosforic, formând nucleozid-monofosfați (MP), cu două
molecule de acid fosforic, nucleozid-difosfați (DP) și cu trei molecule de acid
fosforic, nucleozid-trifosfați (TP). De exemplu, adenina formează adenozin-5’-
monofosfat (AMP), adenozin-5’-difosfat (ADP) și adenozin-5’-trifosfat (ATP).28
N
NNNNH2
O
OH OHH H
HH2C
HO P
O-O
O P
O-O
O- O P
O-O
AMP
ADP
ATPAcid citidilic
3'-CMPP
OHOOHO
HHHH
OHOCH2OHN
NNH2
O
Acid timidilic
3'-dTMPP
OHOOHO
HHHH
HOCH2OHN
NOHO
CH3

Nucleozid-trifosfații îndeplinesc în organism funcții importante.
Astfel, ATP poate transporta și ceda resturi de fosfat și pirofosfat în acele
reacții enzimatice care necesită energie. Cedarea energiei se face prin
hidroliza legăturilor fosforice cu energie mare din molecula acestui compus,
legăturile dintre grupările fosforice sunt macroergice deoarece sunt legături de
anhidridă. Refacerea moleculei de ATP se realizează prin refosforilarea ADP-
ului în procesul de fosforilare oxidativă.
De asemenea, GPT, UTP și CTP pot furniza energie pentru unele căi
de biosinteză (UTP în sinteza polizaharidelor, GTP în sinteza proteinelor, iar
CTP în sinteza lipidelor). În unele reacții de fosforilare participă IDP și ITP în
structura cărora intră hipoxantina.
2. ENZIME
Organismele vii, mono- și pluricelulare sunt caracterizate prin unele
activități ca: mișcare, producere de energie, lumină etc., activități care au la bază
reacții chimice. Organismele vii sunt supuse primului principiu al termodinamicii,
adică legii conservării masei și energiei. Energia pentru sinteza moleculelor
complexe din elemente sau molecule mai mici este furnizată prin degradarea
moleculelor complexe în intermediari și compuși mai simpli. În consecință este
necesară cuplarea celor două aspecte ale metabolismului (anabolism și catabolism)
printr-un transfer de energie. O reacție chimică de forma
A + B → C + D
poate avea loc când o parte din moleculele A și B se găsesc într-o stare de energie
ridicată, stare activată (stare de tranziție) în care există o mai mare probabilitate ca
legăturilor din compușii A și B să se rupă și să se formeze produșii C și D. starea
de tranziție este o barieră înaltă de energie care delimitează reactanții de produșii
de reacție. Viteza unei astfel de reacție este proporțională cu moleculele aflate în
stare de tranziție (activată). Există două posibilități de accelerare a reacției
chimice:
-creșterea temperaturii ce favorizează agitația moleculară, creșterea
numărului de molecule activate și accelerarea vitezei de reacție care în cele mai
multe reacții este aproximativ dublă pentru o creștere a temperaturii cu 10oC;
-utilizarea catalizatorilor.
Catalizatorul se combină temporar cu reactanții determinând scăderea
energiei de activare. Cu cât energia de activare va fi mai mică cu atât catalizatorul
va fi mai eficace. De exemplu, descompunerea apei oxigenate:
2 H2O2 → 2 H2O + O229

Necatalitic, are loc cu un consum de energie, ΔG = 18 Kcal/mol; în
prezența catalizatorului de Pt coloidală, ΔG = 13 Kcal/mol; iar în prezența
enzimei, catalaza, numai 2 kcal/mol.
O reacție chimică este endergonică (endotermă) dacă variația energiei
libere este pozitive, deci necesită un aport de energie și exergonică (exotermă)
când variația energiei libere va fi negativă, de ci va rezulta energie.
În timpul unei reacții, catalizatorul suferă o serie de modificări, dar odată
reacția terminată, acesta revine la starea inițială.
Enzimele sunt catalizatori proteici pentru reacțiile chimice care se petrec
în sistemele biologice. În absența enzimelor, majoritatea reacțiilor din celula vie
s-ar petrece cu viteze foarte mici.
Spre deosebire de catalizatorii neproteici (ioni metalici, H+, OH-) fiecare
enzimă catalizează un număr mic de reacții, de cele mai multe ori, una singură.
Există un număr foarte mare de enzime; pentru fiecare compus organic,
cât și pentru mulți compuși anorganici, există măcar o enzimă capabilă să
reacționeze cu acesta și să catalizeze o anumită modificare chimică.
2.1 Nomenclatura și clasificarea enzimelor
Numele științific al unei enzime se formează astfel: Donor: Acceptor
reacția catalizată. De exemplu: enzima responsabilă de oxidarea alcoolului etilic se
numește Alcool: NAD+-oxireductază.
Pe lângă denumirea științifică, se utilizează acea denumire uzuală, care
este în acord cu numele științific. Denumirea uzuală este formată din două părți:
prima parte indică substratul sau substratelor asupra cărora acționează enzima, iar
partea a doua indică reacția catalizată. De exemplu, alcool: NAD+-oxireductaza se
numește curent alcool-dehidrogenaza (ADH).
Ținând seama de reacția catalizată, enzimele se clasifică în șase clase:
1.Oxidoreductaze – catalizează reacțiile de oxido-reducere; în funcție de
acceptorul de electroni se pot distinge:
oxidaze – transferă electronii de la un substrat direct la oxigen;
dehidrogenaze – transferă electronii de la un substrat la alt substrat
(altul decât oxigenul);
oxigenaze – încorporează direct oxigenul în substrat;
peroxidaze – transferă electronii de la substrat la H 2O2 ca acceptor.
2.Transferaze – catalizează transferul de grupări de pe un substrat
(donor) pe alt substrat (acceptor).
C1-transferaze – transferă unități de un atom de carbon între substrate
(exemplu: metil-transferaze);
amino-transferaze – transferă gruparea amino de pe un aminoacid pe
un cetoacid (transaminazele);
kinaze – transferă un radical fosfat din ATP pe un substrat;
fosforilaze – transferă radicalul fosfat din fosfat anorganic (Pa) pe un
substrat.30

3.Hidrolaze – catalizează scindarea legăturilor chimice cu ajutorul apei:
fosfataze – îndepărtează radicalul PO 3H2- de pe un substrat;
fosfodiesteraze – clivează legăturile fosfatdiesterice, cum ar fi cele din
acizii nucleici;
proteaze – scindează legăturile peptidice din proteine.
4.Liaze – catalizează scindarea nehidrolitică a unei grupări de pe un
substrat cu formarea unei duble legături sau fixează o grupare la o dublă legătură:
decarboxilaze – îndepărtează CO 2 de pe substrat;
aldolaze – formează aldehide în reacții de eliminare;
sintaze – leagă două molecule fără implicarea ATP-ului.
5.Izomeraze – catalizează reacțiile de interconversiune a izomerilor
optici, geometrici și de catenă:
racemaze și epimeraze – catalizează interconversiunea
stereoizomerilor L și D;
mutaze – transferă grupări între atomii aceleiași molecule;
 cis-trans-izomeraze – interconversiunea izomerilor geometrici;
izomeraze care catalizează reacția aldoză cetoză.
6.Ligaze sau sintetaze – unirea a doi compuși utilizând energia eliberată
prin hidroliza unei molecule de ATP.
2.2. Structura enzimelor
Specificitatea mare a unei enzime este strâns legată de structura ei fizică și
chimică specifică. Din punct de vedere chimic, o enzimă este formată dintr-o parte
proteică – apoenzima și o parte neproteică – coenzima sau cofactor.
Partea proteică este termolabilă și este responsabilă de specificitatea
enzimei, de acțiune, dar mai ales de substrat, iar coenzima este termostabilă și
dializabilă.
•Apoenzima. Enzimele simple și apoproteinele enzimelor complexe
sunt formate din catene lungi polipeptidice, având aceleași nivele de organizare
structurală ca și alte proteine: primară, secundară, terțiară și cuaternară.
Deși toate enzimele au structuri primare, secundare și terțiare, structura
cuaternară nu este obligatorie.
•Coenzime. Coenzima este partea neproteică, care participă efectiv la
reacția catalitică (se modifică temporar în timpul reacției). Frecvent, coenzimele
conțin în structura lor vitamine din grupul B.
2.3. Izoenzime – forme moleculare multiple ale aceleași enzime. Ele
catalizează aceeași reacție enzimatică, dar diferă între ele în privința proprietăților
fizice, chimice și imunologice.
Interesul medical pentru izoenzime a fost stimulat prin descoperirea în
1957, în serul uman, a mai multor izoenzime LDH, a căror proporții relative se
modifică semnificativ în anumite stări patologice.31

Cele 5 izoenzime LDH diferă între ele în ceea ce privește structura
cuaternară. Molecula activă de LDH este un tetramer (130.000) format din două
tipuri de subunități H și M luate câte patru (fiecare subunitate are 34.000 ).
Subunitatea H (heart) este caracteristică mușchiului inimii și în general
țesuturilor cu metabolism aerob, iar subunitatea M (muscle) este caracteristică
mușchiului scheletic și în general organelor și țesuturilor cu metabolism anaerob.
Excepție fac ficatul și eritrocitul.
Structura celor 5 izoenzime LDH este:
LDH1- H4
LDH2- H3M1
LDH3- H2M2
LDH4- HM3
LDH5- M4
Sinteza celor două tipuri este coordonată de două gene diferite.
Ulterior au fost evidențiate izoenzime și pentru alte enzime creatin-kinaza
– CK1(BB); CK2(MB) și CK3 (MM), hexo-kinaza, fosfataza alcalină etc.
2.4. Specificitatea enzimelor
După specificitate de acțiune enzimele pot fi grupate în: enzime cu
specificitate absolută, enzime cu specificitate relativă și enzime cu specificitate
optică sau stereochimică.
•Specificitatea absolută . Unele enzime acționează numai asupra unui
singur substrat, catalizând o singură reacție, de exemplu ureaza:
Această enzimă este total inactivă față de compuși foarte asemănători
structural – tioureea H 2N-CS-NH2. De asemenea, arginaza – enzima care
catalizează hidroliza L-argininei la uree și ornitină nu poate cataliza hidroliza
esterul metilic al argininei sau scindarea agmatinei, amina rezultată prin
decarboxilarea argininei.
•Specificitatea relativă . Multe enzime sunt specifice numai pentru
anumite tipuri de legături chimice indiferent de structura moleculelor respective.
Din acest grup fac parte esterazele care fac posibilă scindarea mono-, di-
trigliceridelor și chiar alți esteri cu structură chimică mult mai complicată. De
exemplu, acetilcolinesteraza, specifică pentru acetil-colină, poate scinda și alți
esteri ai colinei cu acizii propionic, butiric etc. Butiril-colina pare a fi substratul de
elecție, fiind hidrolizată mai rapid decât alți esteri ai colinei.
Enzimele proteolitice care hidrolizează legăturile peptidice din proteine și
din alți compuși neproteici, fac parte tot din acest grup.32
H2NCNH2
O+ H2Oureaza2 NH3 + CO2

•Specificitatea optică . Enzimele catalizează transformarea numai a
unui stereoizomer; specificitatea optică este de obicei absolută, celălalt antipod
optic rămânând neschimbat. Excepție fac racemazele care catalizează
interconversiunea antipozilor optici.
Enzimele care recunosc substrate cu izomeri geometrici au o specificitate
geometrică.
Fumaraza, de exemplu, permite hidratarea acidului fumaric (izomer trans)
și nu a acidului maleic (izomer cis) cu formarea acidului malic ca produs final:
2.5. Centrul catalitic al enzimei
Structura binară a enzimelor este indispensabilă acțiunii catalitice. Luate
separat, atât coenzima cât și apoenzima nu au activitate catalitică.
Centrul catalitic a fost conceput multă vreme ca un tipar rigid, preformat,
substratul potrivindu-se în enzimă ca și “cheia în broască” (lock and key) sau
“template” (modelul Fischer). Deși în acest model centrul activ este rigid, el se
mai folosește încă pentru explicarea unor proprietăți enzimatice, cum ar fi legarea
într-o anumită ordine a substratelor sau curba de saturare cu substrat.
Un model mai perfecționat este cel imaginat de Koshland, numit “induced
fit” (fixare indusă), modelul cu cel mai puternic suport experimental. Principala
caracteristică a acestui model este flexibilitatea centrului activ. În absența
substratului grupările catalitice și de legare a substratului sunt depărtate unel e de
altele, separate de mai multe resturi de aminoacizi. Apropierea substratului induce
o modificare conformațională a enzimei încât grupările care participă la legarea
substratului sau la reacția catalitică se apropie spațial.33
HOOCCCCOOHH
HH2OHOOCCH
OHCH2COOHFumaraza

Situsul (centrul) activ dintr-o enzimă poate fi pus în evidență prin tratarea
cu anumite substanțe ce au capacitatea de a se combina specific cu aminoacizii
centrului catalitic, inactivând enzima.
2.6. Factori care influențează activitatea enzimatică
Influența concentrației enzi mei
Dacă se utilizează concentrații crescânde de enzimă cantitatea de substrat
transformat în unitatea de timp crește proporțional cu concentrația enzimei.
Influența concentrației substratului asupra vitezei de reacție
Dacă se menține constantă concentrația de enzimă și se mărește
concentrația de substrat S, se constată o creștere rapidă a vitezei de reacție până la
o valoare limită (v max). Dacă [S] continuă să crească, curba capătă o inflexiune și
pentru valori mari de S, viteza nu mai crește, curba tinde asimptotic către o valoare
maximă (vmax).
Crescând în continuare concentrația substratului viteza reacției rămâne
constantă deoarece nu mai există enzimă liberă. Transformarea substratului în
produs (produși) de reacție are loc cu formarea, pentru scurt timp, a unui complex
enzimă-substrat.34

Ipoteza formării complexului ES a fost emisă prima dată de Michaelis.
Existența acestui complex a fost demonstrată practic prin analiza spectrelor de
absorbție în ultraviolet, vizibil, rezonanță magnetică nucleară, fluorescență sau
prin dializă.
Cantitatea de produs P formată depinde direct de concentrația complexului
ES, care depinde de viteza de descompunere a compusului ES în E + S. Aplicând
legea acțiunii maselor pentru reacțiile de echilibru se obține relația:
Când toată enzima a fost
fixată sub formă de complex ES, se
atinge viteza maximă a reacției.
KM = [S] (3) care a primit numele de constanta Michaelis, definită drept
concentrația substratului pentru care se atinge jumătate din viteza maximă.
Când numai jumătate din enzimă este trecută în formă [ES] și [E] =[ES] se
atinge jumătate din viteza maximă ½ v max și relația (2) devine:
Influența temperaturii asupra activității enzimatice
Viteza de reacție crește cu creșterea temperaturii, dar în anumite limite.
Studiul vitezei inițiale a unei reacții enzimatice în funcție de temperatură
determină apariția a două faze distincte care corespuns la două fenomene diferite:
-în zona de temperaturi mai mici (0 și 40oC) viteza reacției crește când
temperatura crește. Această creștere a vitezei cu temperatura se explică printr-o
creștere a concentrației complexului activat (intermediar) atunci când se furnizează
mai multă energie sub formă termică sistemului în reacție.
-la o temperatură ce depășește 45oC se asistă la o denaturarea a proteinei.35
E + SESK1
K2K3E ^ P (1)
K2[E] [S]
[ES]=(2)

Temperatura optimă pentru cele mai multe enzime este de 30oC – 40oC.
Există microorganisme termofile care trăiesc în apă la 70oC – 80oC și a căror
enzime sunt active la această temperatură. La 0oC unele enzime își încetează reversibil
activitatea, această temperatură constituind temperatura de conservare pentru unele
enzime.
Influența pH-ului
Variațiile de pH pot avea efecte atât la nivelul enzimei, cât și la nivelul
substratului. Astfel, se poate modifica gradul de ionizare a unor grupări funcționale de pe
enzimă a căror sarcină pozitivă sau negativă este necesară fie formării complexului
enzimă-substrat, fie menținerii conformației tridimensionale native a protein-enzimei. De
asemenea, la nivelul substratului poate fi modificat gradul de ionizare împiedicând sau
favorizând formarea complexului enzimă-substrat. Valoarea pH-ului la care reacția
enzimatică se desfășoară cu viteză maximă se numește pH optim.

pH-ul optim pentru cele mai multe enzime are valori cuprinse între 6 și 8.
Excepție fac enzimele digestive, pepsina (pH=1,5-2), arginaza (pH= 9,5-10).
Influența efectorilor asupra activității enzimelor
Efectorii sunt substanțe care măresc sau scad acțiunea catalitică a enzimelor.
Aceștia pot fi activatori s au inhibitori.
Activatorii sunt compuși de natură organică sau anorganică care în
concentrații mici măresc viteza unei reacții enzimatice atunci când se găsesc în mediul
de reacție.
O serie de ioni metalici, cum ar fi K, Cu, Fe, Mg, Mn, Co, Mo, au efecte pozitive
asupra unor reacții enzimatice. Fe, Mo, Cu participă în reacțiile de oxido-reducere, Mg
este necesar în reacțiile de transfer ale grupării fosfat, iar Ca este necesar în reacțiile
enzimatice ce intervin în coagularea sângelui.
Inhibitorii enzimati ci sunt compuși care diminuează sau anihilează activitatea
enzimelor. Ei au compoziție chimică și mod de acțiune diferit. Printre substanțele 36

capabile să se fixeze pe diferite grupări din proteine (hidroxil, sulfhidril, carboxil) și să
modifice proprietățile catalitice, fie prin modificarea conformației, fie prin blocarea
centrului activ al enzimei, se găsesc ionii metalelor grele, sau compuși cum sunt acidul
monoiodacetic sau acidul paraclormercuri-benzoic care reacționează cu grupările -SH din
enzime.
– Inhibitorii competitivi sunt compuși care prezintă o analogie structurală cu
substratul enzimei și pot intra în competiție cu acesta pentru a se fixa pe locul activ al
enzimei. Enzima se poate combina fie cu substratul, fie cu inhibitorul formând
complexele ES și EI:
Este clar că enzima angajată în complexul EI nu poate funcționa ca un
catalizator, numai complexul ES va permite formarea produșilor de reacție.
Inhibiția depinde de concentrația substratului, inhibitorului, de afinitatea enzimei
pentru substrat și pentru inhibitor.
La adăugarea de cantități mari de substrat inhibitorul este deplasat din centrul
catalitic al enzimei, care va fi ocupat de substrat, iar viteza de reacție va reveni la valoare
maximă ca și în absența inhibitorului.
Inhibiția competitivă are numeroase aplicații practice, în special în terapeutică.
Exemplul clasic este cel al sulfamidelor, analogi structurali ai acidului para-
aminobenzoic:
Sulfamidele intră în competiție cu acidul p-aminobenzoic și inhibă producerea de
acid folic necesar creșterii bacteriilor.
Chimioterapia anticanceroasă face apel la numeroși antimetaboliți, în general
analogi structurali ai bazelor purinice sau pirimidinice, permițând inhibiția biosintezei
acizilor nucleici și blocarea diviziunii celulare.
– Inhibitorii necompetitivi se fixează fie pe enzimă (dar într-un loc diferit de
locul activ), fie pe complexul ES pentru a forma un complex ESI, fie pe amândouă.
Locul activ ale enzimei își pierd capacitatea de a reacționa cu substratul datorită
unui fenomen de împiedicare sterică. Gradul de inhibiție depinde de concentrația
inhibitorului și de afinitatea enzimei pentru inhibitor. Exemple de inhibitori necompetitivi
sunt cianurile, care se combină cu unele metale necesare activității enzimei (Fe2+, Fe3+) cu
care formează complexe inactive asemănătoare cu fero- sau fericianurile.37
H2NCOOHH2NSO2NH2
acid para aminobenzoic sulfonamid\EES
EIE + P
PX

Unele metale grele (Hg, Pb, Cu, Ag) sunt inhibitori deoarece se combină cu
grupările –SH ale enzimei formând mercaptide
Enzimă-SH + Ag+ → Enzimă-S-Ag + H+
Agenții chelatanți de tipul acidului etilendiaminotetraacetic (EDTA) leagă Mg2+
sau Ca2+.
Efectori alosterici
Activitatea catalitică a enzimelor poate fi alterată și de compuși care se fixează
pe enzimă în locuri îndepărtate de centrul activ (loc alosteric). Acești compuși pot crește
activitatea catalitică și se numesc efectori pozitivi, sau pot reduce activitatea catalitică și
se numesc efectori negativi.
Enzimele alosterice au o structură cuaternară, oligomeră, formate dintr-un număr
variabil de monomeri legați prin legă turi necovalente.
În afara situsului catalitic unde se fixează substratul, aceste enzime posedă unul
sau mai multe situsuri alosterice, care pot fi situate pe același lanț polipeptidic unde se
află și centrul activ dar în zone diferite.
– Activatorii alost erici se fixează la locul alosteric determinând o modificare a
conformației enzimei, numită tranziție alosterică, care antrenează o modificare a
conformației la nivelul situsului catalitic. Acest situs determină o conformație mai
propice pentru fixarea substratului, crescând afinitatea enzimei pentru substrat.
Legarea unui inhibitor alosteric produce o modificare conformațională care
împiedică legarea substratului la locul activ (locul activ este deformat) și enzima este
inhibată.
2.7. Reglarea metabolismului
Reacțiile catalizate de enzime au loc cu viteze anumite, determinate de
concentrația enzimei, a substratului, pH-ului, temperaturii etc. Aceste reacții nu sunt
independente unele de altele, ele sunt grupate și se succed formând căi metabolice care
funcționează simultan și în mod coordonat calitativ și cantitativ.
Principalele mecanisme prin care se modulează activitatea enzimelor dintr-o cale
metabolică sunt reprezentate de: reglarea alosterică, transformarea pre-enzimelor inactive
în enzime active și sinteza de noi molecule de enzime.
•Reglarea alosterică este mecanismul cel mai complex al coordonării
metabolice. Enzimele implicate în această reglare sunt enzime alosterice.
În unele căi metabolice, unul din produșii de reacție poate inhiba prima enzimă
din calea respectivă:
Transformarea substratului A în produsul final G are loc printr-o succesiune de
reacții catalizate de diferite enzime. Acumularea de produs G în exces, în celule, 38
XAactivator
alosteric
Activare Inhibi]ieBCDFGinhibitor alostericE1E2E3

determinând inhibiția enzimei E 1 care catalizează transformarea substratului A în
produsul B, considerată etapă limitantă a succesiunii de reacții enzimatice.
Acest tip de inhibiție se numește inhibiție prin produs final, inhibiție feed-back
sau retroinhibiție
•Reglarea covalentă
Un grup mare de enzime își reglează activitatea prin adiția sau îndepărtarea unei
grupări fosfat la un rezidiu de serină, treonină, tirozină. Fosforilarea se face pe baza ATP-
ului, în prezența unei familii de enzime, denumite kinaze, iar defosforilarea se face în
prezența apei și a unor fosfataze.
Răspunsul la fosforilare este diferit funcție de enzima fosforilată. Astfel, în urma
fosforilării, unele enzime se activează (glicogen fosforilaza), iar altele sunt inhibate
(glicogen sintetaza).
În metabolismul glicogenului, în momentul fosforilării, sunt fosforilate simultan
două enzime:
-glicogen fosforilaza, care este activată și declanșează scindarea glicogenului;
-glicogen sintetaza, care este inhibată și împiedică reformarea glicogenului.
•Transformarea pre-enzimelor în enzime active are loc printr-un proces de
proteoliză limitată catalizat fie de enzime proteolitice, fie de H+, ca de exemplu:
Transformarea pepsinogenului și tripsinogenului poate fi catalizat de însăși forma
activă a enzimei, printr-un proces de autocataliză.39
pepsinogen pepsin\
tripsinogen tripsin\
chimotripsinogen chimotripsin\H^ sau pepsin\
tripsin\ sau enterokinaz\
tripsin\ATP ADPKinaz\
fosfataze HPO4H2OEnzim\
ser
OHEnzim\
ser
OPO
OO
__
_

Alte procese de transformare în forme active se întâlnesc la enzimele implicate în
coagularea sângelui și fibrinoliză.
Procesul de activare prin proteoliză limitată implică hidroliza unor legături
peptidice, îndepărtarea unor peptide de clivare și “de mascarea” centrului activ al enzimei.
Fenomenul se întâlnește și la unii hormoni proteici.
•Reglarea sintezei de enzime reprezintă un aspect particular al sintezei de
proteine și se află sub controlul aparatului genetic al celulelor, realizându-se prin procese
de inducție sau represie.
Inducția se referă la sinteza “de novo” a unei proteine ca răspuns la semnalul
transmis de o moleculă de inductor care, de multe ori, este chiar substratul enzimei (de
exemplu lactoza induce sinteza de beta-galactozidază).
Represia reprezintă reprimarea sintezei “de novo” a unei proteine ca răspuns la
prezența din mediu a unui represor. De multe ori produșii reacției catalizate de o anumită
enzimă acționează în calitate de represori limitând sinteza respectivei enzime.
2.8. Importanța biomedicală a enzimelor rezidă în utilizarea acestora în
diagnosticul unor boli și instituirea unei terapii corecte, precum și folosirea unora în scop
terapeutic.
Majoritatea proceselor enzimatice se petrec la nivel celular iar determinarea
enzimelor se face în unele lichide biologice (sânge total, urină, lichid cefalorahidian,
plasmă etc.).
Este important de cunoscut locul de producere al diverselor enzime, mecanismele
prin care ajung aceste enzime din celule în sânge. Din acest punct de vedere se
deosebesc:
•enzime secretate activ în plasmă, mai ales de ficat, care acționează asupra
unor substrate din plasmă îndeplinind aici un rol fiziologic. Astfel de enzime specifice
plasmei se numesc enzime plasmatice funcționale. Enzimele coagulării,
pseudocolinesteraza, sunt enzime plasmatice. Lezarea organului care produce aceste
enzime determină scăderea activității enzimelor în plasmă;
•enzime ale secrețiilor exocrine care pot difuza pasiv în sânge, fără a avea rol
specific la acest nivel. Astfel de enzime sunt: amilaza, lipaza, tripsina pancreatică,
pepsinogenul gastric, precum și fosfataza alcalină biliară și fosfataza acidă prostatică.
Enzimele din această categorie vor scădea în sânge în cazul atrofiei organului care le
sintetizează sau vor crește când apar creșteri ale permeabilității membranei celulelor ce le
sintetizează;40
activatoriXa, Ca^^, fosfolipide
plasmin\ plasminogentrombin\ protrombin\

•enzimele celulare acționează exclusiv intracelular, se mai numesc și enzimele
plasmatice nefuncționale deoarece substratele și cofactorii lor specifici nu se găsesc în
plasmă. Concentrația lor în spațiul intracelular este mult mai mare decât în plasmă.
Pătrunderea enzimelor celulare în sânge, în condiții patologice, are loc prin
creșterea permeabilității membranei celulare sub acțiunea unor factori infecțioși, toxici.
În leziunile distructive, atât enzimele citoplasmatice cât și cele legate de
organitele celulare, trec în sânge. O altă cale de pătrundere a enzimelor celulare în sânge
o constituie blocarea căilor de eliminare normală a enzimelor (unele enzime hepatice,
pancreatice) sau o creștere a concentrației de enzime ca urmare a unei inducții
enzimatice.
Scăderea activității enzimelor în plasmă poate fi datorată scăderii sintezei de
enzime, consumului unor medicamente (cortizon, morfină, atropină) sau unor erori
genetice.
3. VITAMINE
Vitaminele sunt substanțe organice cu greutate moleculară mică, cu structuri
chimice, proprietăți fizice, chimice și biologice diferite.
Ele sunt aduse din exterior și nu constituie pentru organism sursă energetică
sau plastică, dar sunt absolut indispensabile pentru funcționarea normală a
organismului. Din acest motiv, organismul are nevoie de un aport zilnic de vitamine
(câteva mg/zi) asigurat de rația alimentară. Lipsa unor vitamine din alimentație duce
la declanșarea unor stări patologice specifice, numite avitaminoze, care, dacă nu sunt
de lungă durată, pot fi îndepărtate prin administrarea de vitamine.
Antivitaminele sunt substanțe cu structură chimică asemănătoare cu a
vitaminelor dar cu acțiune antagonistă, deoarece având structură asemănătoare cu
vitaminele adevărate, pot intra în competiție cu acestea din urmă.
•Clasificarea vitaminelor se bazează pe criterii de solubilitate:
vitamine liposolubile (solubile în grăsimi) – A, D, E, K;
vitamine hidrosolubile (solubile în apă) – B 1, B2 B6, PP, biotina, acidul
pantotenic, acidul folic, B 12, vitamina C.
3.1. Vitaminele hidrosolubile
Vitaminele hidrosolubile aparțin complexului vitaminic B (B 1, B2, B6, B12, PP,
acid pantotenic, acid folic) și vitamina C.
Fiind solubile în apă nu se acumulează în organism în concentrații toxice și se
elimină în principal pe cale renală.41

Vitaminele hidrosolubile îndeplinesc în general rolul de coenzime.
3.1.1. Vitamina B 1 (tiamina, aneurina, vitamina anti beri-beri, vitamina
antinevritică)
Structural, este alcătuită dintr-un nucleu pirimidinic și un nucleu tiazolic,
substituite și unite printr-o grupare metilenică.
Tiamina
Absorbția tiaminei se realizează la nivelul intestinului subțire, prin procese
active și pasive; absorbția activă presupune formarea TPP (ti amin-PP).
În organism tiamina se găsește liberă (plasmă, LCR) și esterificată ca TPP
(80%), formă sub care se stochează pentru scurt timp și sub care este activă biologic.
•Rol metabolic. Sub formă de TPP participă în calitate de coenzimă la
unele procese metabolice, decarboxilarea oxidativă a α-ceto-acizilor (piruvic și
α-cetoglutarat). De asemenea, TPP constituie coenzima transcetolazelor, enzime din
calea pentozo-fosforică.
Tulburări de aport vitaminic
Simptomele deficienței pot fi cauzate de malnutriție, defecte de absorbție,
pierderi vitaminice datorate terapiei cu diuretice, hemodializă, diaree.
Deficitul vitaminic poate conduce la boala numită beri-beri, ce se
caracterizează prin:
-simptome neurologice (somnolență, dureri de cap, nevrită periferică);
-simptome gastro-intestinale;
-simptome la nivelul aparatului locomotor.
Simptomele moderate ale deficienței tiaminice includ: confuzie mintală, ataxie
(inabilitatea de a realiza un control fin al funcțiilor motorii) și oftalmoplegie
(pierderea coordonării mișcării ochilor).
Aceste simptome se întâlnesc și în sindromul Wernicke-Korsakoff.
La animale, deficiența tiaminică conduce la pierderea coordonării musculare,
ca retracția capului (opistotonus), caracteristic porumbeilor cu hipovitaminoză B 1.42
Tiamin\ Tiamin
pirofosforilaz-
kinaza
ATPAMPNH2H3CN
NN
SCH2OCH3
CH2CH2^
PO
OH OO
P
OH OH
TPPNH2H3CN
NN
SCH2OHCH3
CH2CH2
.HCl^
124
51'
3'4'5'6'

Hipervitaminoza tiaminică nu apare în mod obișnuit. Cu totul excepțional pot
apare fenomene de intoleranță (leșin, dispnee, tahicardie).
3.1.2. Vitamina B 2 (riboflavina)
Aparține clasei pigmenților galbeni sau flavinelor naturale. Este constituită
dintr-un nucleu triciclic, derivat de izoaloxazină și o catenă laterală de ribitol:
În organism, riboflavina se găsește sub formă liberă (plasmă, lapte, urină și
retină), cât și legată (FMN, FAD, enzime flavinice) în diferite țesuturi ca rinichi, ficat,
inimă, mușchi.
Rol metabolic
Riboflavina intră în structura formelor sale coenzimatice, flavinmononucleotid
(FMN) și flavinadenindinucleotid (FAD). Transformarea sa în ester monofosforic
(FMN) are loc în toate celulele organismului, sub acțiunea unei flav okinaze:
Prin unirea FMN cu acidul adenozin-5’-P (AMP), sub influența flavin-adenin-
pirofosforilazei, se formează FAD-ul. După nomenclatura strictă, FMN-ul nu este un
mononucleotid, iar FAD-ul nu este un dinucleotid, deoarece în loc de pentoză au un
alcool polihidroxilic, ribitolul, iar flavina nu este o bază azotată adevărată.43
NHNN
NH3C
H3CO
OCH2OH
CHOH
CHOH
CH2OHCH
12
49
10
5678
Riboflavin\Flavokinaz\Flavin-adenin-
pirofosforilazaFMN FAD
ATPADPATPPPa

NN
NHNHH
HHC
HCH2
OHCOH
COH
C
H3C
H3CO
ONH2
NNN
N
O
HHHH
OHOHOO
OHPCH2 OO
OHP
FMN
FADAMP
Flavinenzimele participă la reacții de oxidoreducere deoarece ciclul
izoaloxazinic poate suferi reduceri reversibile, prin fixarea temporară la N 1 și N10, a
doi atomi de hidrogen, cu mutarea dublei legături. Hidrogenii sunt preluați de la
diferite substrate reduse (SH 2), cu care intră în reacție și care se oxidează (S ox):
FMN și FAD se găsesc în celulă sub formă de combinații cu proteinele,
constituind sisteme enzimatice de mare importanță în oxidările celulare –
flavinenzimele (peste 60).
Riboflavina intervine și în mecanismul vederii (transformă lungimile de undă
mici în lungimi de undă mai mari, perceptibile), în fiziologia glandelor lacrimale, în
mecanismul de producere a HCl în mucoasa gastrică, în activitatea altor vitamine și
hormoni (conservă activitatea vitaminei B 1 și este legată de activitatea hormonilor
corticosuprarenali și a insulinei).
Tulburări de aport vitaminic
Hipovitaminoza se manifestă prin apariția unor leziuni ale mucoasei
gastrice, buco-faringiene, leziuni cutanate.44
-2H^^2e-
-2e-^2H^
FMNH2 sau FADH2 FMN sau FAD1
10R
O
OH3CH3C
NN
NHNH
HNN
NHN
H3C
H3C
OOR

La om, carența este cunoscută sub denumirea de “pelagră fără pelagră”, cu
simptomele: stomatită angulară, leziuni umede la colțurile gurii și nasului,
conjunctivită, cataractă, blefarită, creșterea în volum a limbii.
Hipervitaminoza. Megadozele administrate timp îndelungat determină:
crampe musculare, poliurie, utilizarea și metabolizarea defectuoasă a altor vitamine,
datorită competiției pentru compuși de fosforilare.
3.1.3. Vitamina B6 (piridoxina, adermina, factor antidermatitic)
Vitamina B6 include trei compuși naturali, derivați de piridină, care se
deosebesc prin natura radicalului din poziția 4:
Rolul metabolic
Piridoxalul și piridoxamina intervin în metabolism sub formă fosforilată la
gruparea de alcool primar din poziția 5 (piridoxal-5-P, respectiv piridoxamin-5-P) care se
obțin în reacția cu ATP.
Vitamina B6 intervine în multe reacții metabolice la care participă aminoacizii:
transaminare, decarboxilare (tirozina, arginina, acid glutamic), dezaminare (serina,
treonina), transsulfurare (transferul sulfului de la metionină la serină pentru sinteza
cisteinei), desulfurare (cisteină și homocisteină), activitatea kinureninei din calea de
degradare a triptofanului, în absorbția din intestin și intrarea aminoacizilor în celulă.45
O
NCHO
CH2OH
H3C
Piridoxal fosfatPiridoxal-kinaza
ATPADP(CH2NH2)
NCHO
CH2OH OH
H3C
Piridoxal(CH2NH2)
PO3H2
14
5
64
5
NC
OH
H3C
HEnzHNCCOOHRHTransaminare
DecarboxilazaTreonin-
aldolaza
+NCH2OH
CH2OH OH
H3C
PiridoxolNCHO
CH2OH OH
H3C
PiridoxalNCH2NH2
CH2OH OH
H3C
Piridoxamin\14
5

•Tulburări de aport vitaminic
Ca semne ale deficienței se pot menționa: stările de nervozitate, insomnie,
tulburări de mers, afecțiuni cutanate în jurul nasului, ochilor, gurii, limfocitopenie.
Carența vitaminei B 6 favorizează apariția cariilor dentare, conduce la modificări
în metabolismul triptofanului, caracterizat printr-o excreție excesivă de acid xanturenic.
Medicamentul ISONIAZID (hidrazida acidului izonicotinic), uzual utilizat în
tratamentul tuberculozei, reacționează cu B 6 pentru a forma un derivat hidrazonic, care
inhibă enzimele ce conțin piridoxal-5-P. Pacienții tratați mult timp cu isoniazid dezvoltă
o neutropenie periferică, care răspunde foarte bine la terapia cu B 6.
De asemenea, penicilinamina (beta-dimetil-cisteina) uzual utilizată în tratamentul
pacienților cu boala Wilson, cistinurie și artrită reumatoidă, reacționează cu B 6, pentru a
forma un derivat tiazolidinic inactiv. Pacienții tratați cu penicilamină dezvoltă ocazional
convulsii, care pot fi prevenite prin tratament cu vitamină B 6.46
NOHCH3
CH2OHCHO+
Izoniazid
Vitamina B6NCONHNH2
NOHCH3
CH2OHCH NCONHN
Piridoxal
hidrazonaspontan HOH

3.1.4. Biotina (vitamina H)
Molecula biotinei este constituită din două nuclee condensate, un nucleu
tetrahidro-imidazolic (A) și unul tetrahidro-tiofenic (B) la care este grefată o catenă
laterală de acid n-valerianic. Se cunosc doi izomeri naturali, alfa și beta-biotina, izolați
din ficat și lapte, respectiv din gălbenușul de ou:
În produsele naturale apare combinată cu lizina, compus numit biocitină:
Biocitinaza, enzimă evidențiată în plasmă, ficat, pancreas, hidrolizează
compusul, eliberând biotină.
Enzimele care conțin biotină au în centrul catalitic, resturi de lizină, prin
care se fixează vitamina. Cu avidina, glicoproteină termolabilă din albușul de ou
crud, formează biotin-avidina, compus stabil, rezistent la acțiunea enzimelor
proteolitice, nedisociabil prin dializă. Sub această formă, vitamina nu se absoarbe
în tractul digestiv.
•Rol metabolic
Biotina transportă grupări CO 2 active, în calitate de grupare prostetică a
unor sisteme enzimatice de carboxilare (carboxilaze) care catalizează fixarea CO 2
pe diferite substrate. În reacțiile de carboxilare, CO 2 activat de către ATP, participă
sub formă de carboxi-biotin-enzimă:47
(CH2)4COOH CCC
C
SN
CCNCH
HH
H2O
HA
B
H CCC
C
SN
CCNCH
HH
H2O
HA
B
HCHCHCH3CH3
COOH
Beta-biotina Alfa-biotina12341'2'3'
Biotin\-CO-NH-(CH2)4-CH-COOH
NH2
(CH2)4NH
COCCC
CSN
CCNCH
HH
H2O
HA
B
HEnz.Mg2^
ADP^OH
P
OOH
OCO
_OATP ^ HCO3_
Pa
Anhidrid\-P-
carbonic\Biotin-Enz.
(CH2)4NH
CO CC C
C
SN
C CNC
HH
H2O
HA
B
HEnz.OCOCOO
CH2CO
COOH_
CH3
CO
COO_
Piruvat-carboxilazaBiotin-enzima

•Tulburări de aport vitaminic
Carența afectează aproape toate compartimentele metabolismului intermediar,
sinteza de novo a enzimelor, metabolismul glucidic, lipidic etc.
Hipovitaminoza se manifestă prin tulburări nervoase, dermatită, oboseală
musculară, anemie, scăderea apetitului.
După un consum mare de albuș de ou crud, la șobolani apare un sindrom deficitar
biotinic, numit “boala albușului de ou”, ce se manifestă prin dermatită, alopecie în jurul
ochilor și paralizia membrelor posterioare.
3.1.5. Vitamina PP (niacina, factorul pelagro-preventiv)
Ca vitamină PP sunt desemnați doi compuși, derivați de piridină, acidul nicotinic
(niacina) și amida acidului nicotinic (niacinamida):
În sânge se găsește sub formă de coenzimă (80% în globulele roșii) și sub formă
de amidă liberă, în plasmă.
Vitamina PP se sintetizează în organism din triptofan; din 60 mg triptofan rezultă
1 mg acid nicotinic.
•Rol metabolic
Nicotinamida acționează în organism sub forma a două coenzime,
nicotinamidadenindinucleotid (NAD+) și nicotinamidadenindinucleotidfosfat (NADP+), în
reacțiile de oxido-reducere.48
H2CPO
OHO N
HH
OHOHHO
H+CONH2NH2
NNN
N
HH
OHOHHO
HPOO
OHOCH2
(PO3H2)

NAD+ (NADP+)
Acestea sunt formele oxidate ce pot fi reduse în NADH și NADPH, reducere ce
are loc la nucleul piridinic al nicotinamidei:
Aceste două forme intervin în procesele de oxidoreducere celulară, constituind
coenzima multor dehidrogenaze.
Spre deosebire de coenzimele flavinice (FMN și FAD), coenzimele piridinice
(NAD+ și NADP+) pot exista liber în celulă; pot fi disociate de partea proteică. NAD+
participă în special în lanțul transportorilor de H, iar NADPH în special în reacțiile de
sinteze reductive (acizi grași, proteine etc.).
•Tulburări de aport vitaminic
La om carența de vitamină PP se manifestă prin pelagră (pella-agra – piele aspră,
brună).
Pelagra se instalează când dieta este constituită în exclusivitate din porumb, sărac
în triptofan și vitamină B 6 (regim pelagrogen). Semne ale pelagrei – oboseală, slăbiciune,
indigestie, anorexie, urmată după câteva luni de o dermatită (mai ales pe pielea expusă la
soare), diaree și demență (boala celor trei D).
Dereglările metabolice din pelagră sunt greu de definit deoarece carența de
vitamină PP poate fi indusă de carența altor vitamine, în special B 6 în lipsa căreia nu se
mai sintetizează vitamină PP din triptofan.
Pelagra poate însoți și alte boli specifice unor defecte metabolice din
metabolismul triptofanului: boala Hartnup (defect de absorbție a triptofanului) sau
sindromul carcinoid (proliferarea malignă a celulelor care sintetizează serotonina).
3.1.6. Acidul pantotenic (vitamina Bx, factor hepatic, factor antidermatitic al
găinilor)
Acidul pantotenic este format din acidul pantoic și β-alanină.49
N^
RH
CO
NH2
RCO
NH2
NHH
NAD^NADH^H^^2H^
2e^2H^
2e
HOCH2CCHCH3C
H3CNHCH2CH2COHOOH O
Acid pantoicβ-alanin\
Acid pantotenic

Poate fi sintetizat de plante și microorganisme.
Se absoarbe la nivelul intestinului și imediat, tot în aceste celule, este fosforilat la
gruparea de alcool primar, formând acidul 4’-fosfopantotenic.
Formele active ale acidului pantotenic sunt 4’-fosfopanteteina și coenzima A
(CoASH).
•Rol metabolic
CoA are rol deosebit în metabolismul glucidic, lipidic și proteic fiind
transportor de grupări acil R-CO-. Legătura dintre CoA și restul acil se realizează prin
intermediul grupării –SH rezultând un tioester (R-CO~S-CoA) în care legătura tioesterică
este echivalentă ca energie cu o legătură macroergică din ATP.
4’-fosfopanteteina – legată prin legătură fosfo-diesterică de un rest de serină
din proteina acil transportoare ACP-(Acyl Carrier Protein), din multienzim-complexul
numit acid gras-sintetaza care catalizează sinteza acizilor grași.
•Tulburările de aport vitaminic la om sunt cunoscute numai experimental
după administrarea de antagoniști. Scăderea concentrației acidului pantotenic se 50
HHβ-alanin\ Acid pantoicO OHO
CCH2CH2NH
H3CH3C
CCHCCH2NHCH2CH2
tioetanolamina
N
NNNNH2
O
OHOCH2
OP
OOOP
OO
O
OP
OO
O
_
___
Adenina
RibozaAcid pantotenic4'-fosfo-
pantetein\
CoASHSH

caracterizează prin; stare de oboseală, amețeli, hipotonie musculară, tulburări
gastrointestinale (gastrite), scăderea rezistenței la infecții.
3.1.7. Acidul folic (acidul pteroilglutamic, vit.M, factorul U, factorul R,
coenzima C)
Acidul pteroilglutamic, derivații înrudiți și formele conjugate constituie grupul
acidul folic.
Este constituit dintr-un heterociclu numit pteridină, acid p-amino-benzoic și acid
glutamic:
•Rol metabolic
Acidul tetrahidrofolic (FH 4), forma activă a acidului folic servește la transferul și
utilizarea fragmentelor de un singur carbon în diferite stări de oxidare: -CH 3, -CH2-,
-CH=, -CHO, -CH=NH, care se pot fixa la N5, N10 sau ca o punte metilenică între
N5 și N10.
Metabolismul folatului este complex. Sursa de un atom de carbon este
serina, care transferă gruparea sa hidroximetil la FH 4 formând N5, N10-metilen-FH4
din care se pot forma și alte forme active: N5-CH3-FH4, N10-CH3-FH4, N5,N10-
metenil-FH4, N5-formil-FH4.
Coenzimele acidului folic participă la sinteza metioninei din homoserină
(N5-CH3-FH4), sinteza acidului timidilic din acid uridilic (N5, N10-metilen-FH4), în
sinteza nucleului de purină (N5, N10-metenil-FH4 și N10-formil-FH4) etc.
•Tulburări de aport vitaminic
Deficiența de acid folic apare din cauza unui aport alimentar scăzut, stres
(sarcină), tulburări de absorbție, deficit de enzime implicate în sistemul de transport sau
terapia cu unele medicamente.51
NN
NN
H2N
OHCH2 HNCHNCOOH
(CH2)2CHCOOHO
Acid glutamic Pirimidin\Pirazin\
Pteridin\ Acid p-NH2-
benzoic (PABA)
Acid pteroic
Acid pteroilglutamic
NN
NNH2N
H
HH
H
H
CH2NHR510
OH

Carența se manifestă exclusiv prin perturbarea hematopoezei, simptomul fiind
anemia megaloblastică (cu eritrocite mari și rare).
Datorită relației strânse dintre activitatea metabolismului acidului folic și cea a
vitaminei B12, este destul de greu de a diferenția simptomele clinice dintre cele două stări
de carență.
3.1.8 Vitamina B 12 (cobalamina, ciancobalamina, factor antipernicios, factor
extrinsec Castle)
Vitamina B12 este un complex organo-metalic, cu inel corinic (tetrapirolic),
similar nucleului porfirinic, la care se adaugă ionul de cobalt. Nucleul corinic are
substituite grupe –CH 3, acetamidice și propion-amidice. În centrul acestui macrociclu se
găsește ionul Co3+, cu numărul de coordinație 6: 4 legături se realizează cu atomii de N
pirolici, o legătură cu gruparea –CN, iar a 6-a legătură se realizează cu cea de a doua
parte a moleculei. Întregul complex, fără gruparea –CN, se numește cobalamină.
Radicalul R poate fi diferit, pentru a da variate forme ale vitaminei. De exemplu:
R⇒CN în ciancobalamină (ciancobalamina se formează în procesul de purificare și
reprezintă forma comercială a vitaminei); R ⇒OH în hidroxicobalamină; R ⇒5’-
deoxiadenozil în 5’-deoxiadenozilcobalamină; R ⇒CH3 în metilcobalamină.
Absorbția intestinală a vitaminei B 12 este mediată prin receptori, în ileon,
necesitând legarea vitaminei de o glicoproteină foarte specifică, numită “factor intrinsec”,
secretat de celulele parietale ale mucoasei gastrice. După absorbție, vitamina se leagă de
o proteină plasmatică, transcobalamina II, în vederea transportului la țesuturi.
În ficat, excesul de vitamină se depozitează sub formă de 5’-deoxiadenozil-
cobalamină (70%), OH-cobalamină (27%) sau metil-cobalamină (3%), fixate pe proteine
celulare.
•Rol metabolic52
Co+CNCH2CONH2
CH3
CH3NH2COCH2CH3NH2COCH2CH2 CH3
CH2CH2CONH2
N N
NNCH3
CH3
OH
CH2OHH
HHO
O OO
OP
CH3H
C CH2CH2CONHCH2N N
NH2COCH2H
H
CH3CH3
CH3
CH3CH2CH2CONH2

Vitamina B12 pătrunde în celulă, prin endocitoză, sub formă de OH-cobalamină,
metilându-se apoi la CH 3-cobalamină. O cantitate importantă intră în mitocondrii și se
transformă în 5’-deoxiadenozil-cobalamină.
Cele două forme coenzimatice, metabolic active, ale cobalaminei sunt implicate
în fucnționarea a două sisteme enzimatice: metilmalonil-CoA-izomeraza și respectiv
homocistein-CH3-transferaza (sau metionin-sintaza), care catalizează următoarele reacții:
În absența cobalaminei, prima reacție se blochează, se acumulează N5-CH3-FH4,
deturnând folatul de la rolul său de transportor al grupelor de “1 C”, constituind așa
numita “capcană a folatului sau ipoteza capcanei metilului”. Astfel, în primul caz,
homocisteina rămâne nemetilată și se poate elimina prin urină (homocistinurie), iar în al
doilea caz, se poate acumula și elimina prin urină acidul L-metil-malonic (acidurie
metilmalonică).
Cobalamina și folatul sunt implicate în metilarea histonelor, în timpul replicării
ADN-ului.
•Tulburări de aport vitaminic
Sindromul tipic al carenței îl constituie anemia pernicioasă sau anemia Biermer,
caracterizată prin eritropoeză megaloblastică, cu modificări ale leucopoezei și formării de
trombocite.
Alterările hematologice, caracteristice, pot fi însoțite de astenie, paloare, dispnee,
atrofia mucoaselor digestive, tulburări nervoase (scăderea răspunsurilor reflexe și a
perceperii senzoriale, greutate în vorbire și mers), cât și tulburări gastro-intestinale.
Anemia rezultă din perturbarea sintezei ADN, care afectează formarea nucleului
noilor eritrocite. În aceste cazuri globulele roșii circulante sunt, în mare parte, forme
primitive și cu viață scurtă.53
Homocistein\ Metionin\Reac]ie de metilare
(citoplasm\)(CH3-cobalamina) Homocistein-
CH3-transferazaN5-CH3-FH4FH4
OH-cobalamina
L-metilmalonil-CoA Succinil-CoAReac]ie de rearanjament
intramolecular
(mitocondrie)5'-deoxiadenozil-
cobalamina)

Carența de cobalamină este adesea corelată cu cea de folat și din această cauză
diferențierea celor două este dificilă.
3.1.9. Vitamina C (acidul ascorbic, factor antiscorbutic)
La început, a fost denumit acid hexuronic, având o structură asemănătoare
monozaharidelor. Forma L este cea mai activă.
Este sintetizată de toate plantele, de unele microorganisme și de majoritatea
animalelor, cu excepția omului, primatelor și cobaiului, care sunt tributare aportului
exogen.
În sânge, durata de viață a vitaminei C este de aproximativ 16 zile, la animalele
care o sintetizează.
•Rol metabolic
Nu are rol coenzimatic tipic, dar este necesară pentru buna funcționare a
creierului, ficatului, glandelor endocrine, în hematopoeză, hemoglobino-geneză etc.,
participând la numeroase reacții de oxido-reducere.
Principalele reacții la care participă vitamina C sunt: hidroxilarea prolinei și
lizinei pentru sinteza colagenului, hidroxilarea fenilalaninei, sinteza catecolaminelor,
hidroxilarea steroizilor, desaturarea acizilor grași, absorbția fierului, metabolizarea
xenobioticelor etc.
•Tulburări de aport vitaminic
Carența vitaminei sau aportul alimentar redus poate conduce la tulburări gastro-
intestinale, boli infecțioase, neoplazii, afecțiuni metabolice cașectizante și la apariția
scorbutului.
Apariția scorbutului este precedată de anemie, inapetență, scăderea rezistenței la
efort, infecții, dureri articulare, uscăciunea tegumentelor.
Într-un stadiu mai avansat apar hemoragii subcutane, musculare, gingivale. Apar
leziuni ale țesutului osos și cartilagiilor, ca urmare a perturbării biosintezei colagenului.
Stocajul normal al vitaminei C este suficient pentru cel puțin 3-4 luni înaintea apariției
semnelor de scorbut.54
O
C
C
HOHO
CHCHO
CH
CH2OHOO
C
C
HO O
CHC O
CH
CH2OHO
Forma redus\
(Acid ascorbic)) Forma oxidat\
(Acid dehidroascorbic)

Nu sunt cunoscute efecte toxice, dar supradozarea poate conduce la litiază renală,
datorită formării oxalatului de Ca insolubil, cât și datorită efectului nefavorabil asupra
absorbției vitaminei B 1.
3.2. Vitamine liposolubile
Din punct de vedere chimic vitaminele liposolubile fac parte din clasa terpenelor,
compuși polienici, constituiți din resturi de izopren, unite cap la coadă. Vitaminele
liposolubile se găsesc în mod obișnuit asociate cu lipidele din alimentele naturale.
Absorbția lor se face în aceleași condiții ca și a lipidelor, adică în prezența
grăsimilor, a bilei și a sucului pancreatic. După absorbție, vitaminele liposolubile sunt
transportate de chilomicroni pe cale limfatică în sânge și apoi depozitate în ficat
(vitamina A, D, K), sau în țesutul adipos (vitamina E) pentru diferite perioade de timp.
Supradozarea vitaminelor liposolubile conduce la instalarea unor stări toxice
(hipervitaminoză) mai ales în cazul vitaminelor A și D.
În sânge vitaminele liposolubile sunt transportate de lipoproteine specifice,
nefiind solubile în plasmă.
Nu sunt excretate în urină; în cea mai mare parte sunt eliminate pe cale biliară în
fecale.
3.2.1. Vitamina A (Retinol, axeroftol, vitamina antixeroftalmică, vitamina
liposolubilă de creștere)
De fapt sunt două vitamine, A 1 și A2, care pot fi oxidate la aldehide sau acizi fără
pierderea activității biologice.
Vitamina A1 este un alcool polienic cu 20 atomi de carbon, cu duble legături
conjugate, conținând la un capăt un ciclu de β-iononă.
Vitamina A2 este 3-dehidroretinol, ce conține o legătură dublă suplimentară între
C3 și C4.
Gruparea de alcool primar din poziția 15 se poate oxida în organism reversibil la
aldehidă (retinal) sau chiar la acid retinoic (-COOH), dar ireversibil.55
H3CCH3
CH3CH3CH3
CH2OHH3CCH3
CH3CH3CH3
CH2OH
Retinol (Vitamina A1)3-dehidroretinol (Vitamina A2)12
3
4567891011121314151617
181920
CH2OH15COOH15
CHO15
Retinol RetinalAcid retinoic

În organism, vitamina A se formează în special la nivelul mucoasei intestinale și
mai puțin în ficat, mușchi și plămân, prin transformarea provitaminelor A ( α, β și γ-
carotenii) – prin oxidare la C 15.
Ingerarea îndelungată de alimente bogate în caroten duce la depozitarea acestora
în țesuturi, apărând xantodermia – îngălbenirea pielii, în special a palmelor și tălpilor, cu
excepția sclerelor care, rămânând albe, poate face diferența de icter.
Hipercarotenemia nu atrage și hipervitaminoză A.
Vitamina A se găsește în produsele de origine animală în cantitate mai mare
decăt în cele vegetale: ficatul unor pești de apă dulce, gălbenuș de ou, lapte.
Depozitul de vitamină A din ficat poate asigura necesarul organismului pentru o
perioadă lungă de timp (chiar peste 1 an).
•Rolurile vitaminei A
Vitamina A (retinol sau acid retinoic) este indispensabilă vieții și creșterii
normale (în privința staturii și greutății). În absența vitaminei, creșterea animalelor mici
este oprită și cu timpul acestea mor.
Exercită acțiune protectoare asupra epiteliilor, asupra mucoaselor,
împiedicând pătrunderea microorganismelor (acțiune antiinfecțioasă).
Retinolul (-CH2OH) are rol în funcționarea aparatului genital și de
reproducere (spermatogeneză). În acest caz acționează în calitate de hormon, printr-un
mecanism asemănător cu al hormonilor steroizi. Deficiența de vitamină A scade
gluconeogeneza (probabil ca rezultat al represiei de cortizol), scade sinteza de
glicoproteine membranare, mucopolizaharide și colesterol.
Acidul retinoic poate înlocui retinolul în creșterea și diferențierea epiteliilor,
fiind considerat chiar mai activ, dar nu poate substitui retinolul sau retinalul în procesul
vederii.
Cel mai însemnat rol al vitaminei A este în procesul vederii în care este
implicat direct 11-cis-retinal (-CHO) în calitate de grupare prostetică a tuturor
pigmenților fotosensibili din retină.
Deficiența de vitamină A la copii și animale tinere afectează sistemul osos
(oprirea creșterii oaselor, erupții dentare întârziate, rădăcini rău implantate, alterarea
emailului dentar) și apoi a țesuturilor moi.56
β ionon\ β ionon\
β caroten1'2'3'4'
5'
6'7'8'
9'10'
11'12'
13'14'
16'17'18'
1
32
4567
89
1011
1213
14151617
1815'

-Oprirea diviziunii celulare și atrofia celulelor deja formate, întârzierea severă a
creșterii inclusiv a sistemului nervos.
-Epiteliile, indiferent de originea lor, apar keratinizate, ceea ce conduce la
tulburări ale glandelor exocrine, lacrimale, piele, tractusul digestiv, respirator, urogenital
(se produce keratinizarea celulelor vaginale – kolpokeratoză).
-Carența poate fi însoțită de infecții spontane.
-Carența vitaminică se manifestă în principal la nivelul ochilor: scăderea
capacității de adaptare de la lumină la întuneric ( nictalopie) și hemeralopie – scăderea
acuității vizuale și îngustarea spectrului vizual pentru albastru-galben, oboseală la citit.
Dacă avitaminoza se accentuează și este de lungă durată apar leziuni ale epiteliului
conjunctiv – xeroftalmie manifestată prin uscarea epiteliilor (xeroză), atrofia glandelor
lacrimale (cu scăderea lacrimilor și deci umectarea insuficientă) și lipsa de lizozim (factor
de protecție antimicrobiană), corneea se opacifiază, continuând cu keratomalacie
(perforarea purulentă a ochiului) proces care duce la cecitate (orbire).
Hipervitaminoza A
-Dozele excesive de vitamină A produc fenomene de intoxicație acută,
manifestată prin amețeli, cefalee, somnolență sau intoxicare cronică (anorexie, tegumente
usacte, buze uscate, ragade comisurale).
-Megadozele de vitamină A produc reabsorbția oaselor prin stimularea
activității proteolitice lizozomale, stimularea secreției de parathormon (PTH) și efecte
teratogene la femeile gravide.
-Consumul exagerat de caroteni produce “icterul carotenic”. Când se depășește
capacitatea de fixare a proteinei de legare a retinolului (RBC) are efecte litice asupra
membranelor biologice. Lezarea membranelor eritrocitare de către retinol este inhibată de
vitamina E (tocoferol).
3.2.2. Vitamina D (colecalciferol, vitamina antirahitică)
Grupul vitaminelor D este reprezentat de cinci vitamine cu structură chimică și
acțiune asemănătoare notate de la 2 la 6.
Provitaminele D sunt derivați sterolici cu structura următoare:
ciclopentanoperhidrofenantren. Ele se diferențiază după structura radicalului R.57
ABCD
12
345678910111213
1415161718R
19
HOCH3
CHCHCH3
CH
CH3CH3CHCH
CH3
CH3CHCH3
CHCH2CH2CH2R
RErgosterol, provitamina D2
(ergocalciferol)
7-dehidrocolesterol, provitamina D3,
(colecalciferol)

Precursorii nu prezintă activitate vitaminică. Activitatea vitaminică se dobândește
prin activare, proces care cuprinde două etape: activarea primară și activare secundară.
•Activarea primară. Transformarea provitaminei în vitamina D se realizează
prin deschiderea inelului B între C 9 și C10 cu apariția unei duble legături între C 10 și C19
sub acțiunea razelor ultraviolete, rezultând o trienă care constituie structura de bază ce
conferă activitate biologică comună (anhirahitică) iar catenele laterale le imprimă
intensitatea activității vitaminice.
Suprairadierea duce la compuși toxici.
Deoarece prin expunere la soare se formează suficientă vitamină D 3, aceasta este
privită astăzi mai mult ca un hormon decât ca o vitamină.
•Activarea secundară constă din două procese de hidroxilare succesive ce au
loc în ficat și rinichi.
-Prima hidroxilare a vitaminei D 3 are loc în ficat, în poziția 25 a catenei laterale,
formându-se 25-hidroxi-D 3. 58
Provitamine D vitamine D
25-OH-D 1,25-(OH)2-Dactivarea primar\
(U.V.`n piele)1-a activare secundar\
(ficat)
a 2 -a activare secundar\

Colecalciferol
(Vitamina D3)7-Dehidrocolesterol
U.V.(piele)
CH2R
ficat
CH2OH2525-OH-D3
RinichiHO
HO
CH2OH25
HOHO
CH2OH25
HOOH
1,25-Dihidroxi-D3
(calcitriol)24,25-Dihidroxi-D3
(inactiv)

-Forma hidroxilată în poziția 25 suferă o nouă hidroxilare la nivelul rinichiului
printr-un proces asemănător celor din sinteza sterolilor în glandele suprarenale. Sistemul
enzimatic este localizat în membrana internă a mitocondriei și necesită pe lângă NADPH,
O2 și citocromul P450. Rezultă 1,25-dihidroxi-colecalciferolul sau 1,25-dihidroxi-D 3 care
este transportată de o proteină specifică la intestin unde declanșează procesele implicate
în absorbția calciului.
Derivatul monohidroxilat (25-OH-D 3) este de 4-5 ori mai activ decât vitamina
D3, în prevenirea rahitismului, iar 1,25-(OH) 2-D3 este de 20-30 ori mai eficient decât D 3
în transportul intestinal de Ca++ și respectiv, în prevenirea rahitismului, și de de zece ori
mai activ în menținerea concentrației sanguine de fosfor la animalele cu regim sărac în
fosfați.
La nivelul rinichiului alături de 1,25-(OH) 2-D3 se poate forma și 24,25-(OH) 2-D3
mai puțin activ în transportul intestinal al Ca++ și în procesul de mineralizare, dar capabil
să crească Ca++ seric la șobolanii cu depleție de fosfați dependentă de vitamina D.
•Rolul metabolic al vitaminei D
1,25-(OH)2-D3 sau calcitriolul (C) reglează metabolismul fosfo-calcic prin
acțiunile exercitate asupra țesuturilor țintă: intestin, os, rinichi.
La nivelul intestinului calcitriolul (C) este transportat la locul de acțiune
unde se fixează pe proteine receptoare citoplasmatice și apoi este translocat la nucleu
unde printr-un mecanism puțin cunoscut induce sinteza unei proteine transportoare de
calciu (Calcium Binding Protein – CBP) care favorizează absorbția de Ca++ contra
gradientului de concentrație, mecanism de acțiune similar acțiunii unui hormon steroid.59

La nivelul tubilor renali 1,25-(OH)2-D3 stimulează sinteza CaBP renale și
deci reabsorbția, preîntâmpinând excreția de Ca++. În condiții fiziologice sau în doze
terapeutice 1,25-(OH) 2-D3 stimulează reabsorbția de fosfat, mai mult decât pe cea de Ca+
+, diminuând excreția, economisind fosfații.
La nivelul osului acțiunea 1,25-(OH) 2-D3 este mai complicată și mai puțin
clară. Vitamina asigură fixarea Ca++ și PO43- în spațiile libere dintre capetele nespiralate
ale moleculelor de colagen și stimulează sinteza unei proteine specifice care leagă Ca++,
osteocalcina. Calciul se fixează în faza minerală a osului, sub formă de hidroxiapatită,
Ca10(PO4)6(OH)2, alături de cantități mici de citrat, Na+, Mg++ și CO32-.
•Tulburări de aport vitaminic
Hipovitaminoza D
Formarea defectoasă în piele a vitaminei D 3, aportul alimentar scăzut și/sau
defecte intestinale de absorbție a vitaminei pot duce la stări de hipovitaminoză D .
Hipovitaminozele D conduc la stări de boală care se manifestă prin:
-perturbări în metabolismul mineral (Ca++ și PO43-) și a secreției de parathormon
(PTH);
-defecte în mineralizarea osului.
În deficiența de vitamină D absorbția de Ca2+ fiind perturbată apare
hipocalcemia, însoțită secundar și compensatoriu de creșterea secreției de PTH, iar PTH
determină mobilizarea Ca2+ din oase pentru normalizarea calcemiei. Se instalează o
hipofosfatemie accentuată mai ales în stadiile timpurii din cauza scăderii absorbției
intestinale și în principal eliminărilor renale (PTH scade pragul renal de eliminare pentru
fosfați).
Din punct de vedre biochimic hipovitaminoza D este caracterizată prin
hipocalcemie moderată sau normocalcemie, hipofosfatemie, activitate crescută a
fosfatazei alcaline, nivele crescute de parathormon și scăzute de 25-(OH) 2-D3.
Glucocorticoizii inhibă absorbția intestinală de calciu și mineralizarea osului.
Hipovitaminoza D la copii se numește rahitism iar la adult osteomalacie. Clinic,
rahitismul este caracterizat prin scăderea rezistenței mecanice a oaselor (înmuierea
oaselor). La adult, rezerva de calciu fiind mai mare, hipovitaminoza se instalează mai
greu. Hipocalcemia dezvoltă la adult osteoporoza (reducerea masei osoase pe unitate de
volum la un nivel situat sub cel necesar funcției normale). Osteoporoza apare la femei
postpartum ceea ce dovedește dependența hormonală a acesteia. Tratamentul cu estrogeni
previne instalarea osteoporozei (se pare că estrogenii protejează osul împotriva agenților
care determină resorbția osului, în special PTH). Sunt descrise boli genetice datorate unui
defect în sinteza renală de 1,25-(OH) 2-D3 care produc rahitismul dependent de vitamina D
(tip I) și mai rar lipsei sau deficienței de receptor citoplasmatic pentru 1,25-(OH) 2-D3 –
rahitism vitamina D rezistent (tip II).
De asemenea, a fost descris rahitismul hipofosfatemic indus de iradierea cu
raze X.
Hipervitaminoza D
După ingestia cronică, orală, a unor doze mari de vitamină D pot apare intoxicații
cu vitamină D caracterizate prin anorexie, vărsături, diaree, astenie, mialgie, pierderi în 60

greutate, hipercalcemie, hipercalciurie. Patologic are loc calcifierea țesuturilor moi și în
special la nivel renal (nefrocalcinoza), cornee, aortă, plămâni, inimă.
Prin suprimarea administrării de vitamină D, prin aplicarea unui regim sărac în
Ca și fosfat în lichide, se produce o mobilizare lentă a Ca din țesuturile moi și revenirea
la normal a calcemiei. Atunci când nu este compromisă grav, funcția renală se
normalizează.
3.2.3. Vitaminele E (tocoferolii, vitaminele antisterilității, vitaminele de
reproducere)
Numele de tocoferol provine de la funcția biologică de a favoriza fertilitatea
(tokos – naștere; phesein – a purta).
Vitaminele E sunt un grup de vitamine – tocoferoli – formați dintr-un nucleu de
croman substituit și o catenă laterală ramificată – fitil.
OHOCH3
CH3
(CH2)3CHCHCH3CH3CH3
(CH2)3 (CH2)3CHCH3
123456
78
CH3H3C
α- Tocoferol
Sunt patru tocoferoli importanți: α, β, γ, δ – care se diferențiază între ei prin
numărul de grupări metil din nucleul cromanic; proprietățile vitaminice sunt
proporționale cu numărul grupelor –CH 3, deci α-tocoferolul va fi cel mai activ biologic
având trei grupări metil, 5, 7, 8-trimetil tocol.
Absorbția vitaminelor E din alimentație are loc la nivelul intestinului subțire, în
aceleași condiții ca și celelalte vitamine liposolubile.
De la intestin, pe cale limfatică, tocoferolii trec în sânge unde sunt vehiculați de
β-lipoproteinele plasmatice, apoi sunt repartizați în toate organele, depozitele făcându-se
în țesutul adipos.
Intracelular, vitaminele E se acumulează în fosfolipidele membranare
citoplasmatice și mitocondriale și în reticulul endoplasmatic. Concentrația vitaminelor E
în aceste organite este în funcție de aportul vitaminic, de peroxidanți, antioxidanți, de
seleniu alimentar și de aportul de aminoacizi cu sulf.
În procesele metabolice, tocoferolii sunt transformați în compuși chinonici,
hidrochinonici care se elimină prin bilă, 80%, iar restul prin urină, sub formă conjugatp
cu acidul glicuronic.
•Rol biochimic. Vitamina E nu are o funcție biologică specifică pentru a
explica numeroasele consecințe care apar în carența de vitamină E la animalele de
experiență (este vitamina în căutarea unei boli).
Acțiunea antioxidantă . Vitamina E este considerată cel mai eficace
antioxidant liposolubil natural. Substanțele cele mai sensibile la peroxidare sunt lipidele 61

celulare și lipidele din membranele organitelor subcelulare, și dintre acestea în special,
lipidele nesaturate.
Sub acțiunea oxigenului molecular, acizii polinesaturați formează peroxizi
lipidici prin peroxidare, proces autocatalitic, care se desfășoară după un mecanism
radicalic, prin reacții înlănțuite:
A• este un radical stabil (de exemplu, provenit din tocoferol), capabil să inhibe
propagarea reacțiilor radicalice în lanț din peroxidarea lipidică.
α- Tocoferol
O OCH3
CH3
CH3H3CR.
C
CH3H3CRCH3CH3
O
O
Radical tocoferil
pu]in reactivTocoferil-chinon\
stabil\
Acțiunea antioxidantă a vitaminei E are o importanță mare pentru viața celulei,
întrucât împreună cu vitamina C și alți antioxidanți alimentari ar fi implicați în protejarea
căilor respiratorii și mai ales a țesutului pulmonar de acțiunea nocivă a aerului poluat (O 3,
N2O). Efectele nocive ale oxidanților pot fi ilustrate prin schema următoare:62
Acizii gra[i polinesatura]i din fosofolipidele membranare
Antioxidan]i
(vitamina E)
Peroxizi lipidici Fe, Cu
O2
Degradarea acizilor gra[i din fosfolipidele membranare
Distrugerea membranelor
Eritrocit
(fragilitate crescut\
[i hemoliz\) Lizozomi
(permeabilitate
crescut\)Reticul endoplasmatic
(dezintegrarea structurilor
necesare ac]iunii enzimelor
care metabolizeaz\
medicamente [i transport\
electronii)
Eliberarea enzimelor
hidrolitice
Inactivarea enzimelor
Perturb\ri tisulare
(distrofie)_AH ^ ^R-H^ O2R-H
~ntrerupere:Propagare:Ini]iere:
.R-OOH ^ A.R-OO.R-OOH ^ R.R-OO.R-OO .R(Cu, Fe, U.V.).R .^ H

Peroxidarea lipidelor se evidențiază chiar în prezența concentrației fiziologice de
vitamină E. Organismul dispune de alt sistem antioxidant reprezentat de o enzimă cu
seleniu, glutation peroxidază, care catalizează reacția:
2 GSH + H2O2 → G-S-S-G + 2 H 2O
Această reacție explică relația dintre vitamina E, seleniu și aminoacizii cu sulf.
Tocoferolii scad necesarul de seleniu (la animalele de experiență) prevenind
pierderea seleniului sau transformându-l într-o formă biologic activă (forma selenit din
centrul activ al enzimei).
Tocoferolii reduc și cantitatea de GSH-peroxidază necesară descompunerii
peroxizilor formați.
Pe de altă parte seleniul scade necesarul de vitamină E prin asigurarea funcției
normale a pancreasului și astfel a digestiei și absorbției lipidelor, implicit a vitaminei E.
Vitamina E și seleniul au acțiune sinergică în menținerea nivelului ridicat de CoQ
(component al lanțului respirator).
Vitamina E are rol în hematopoeză și stabilitatea eritrocitelor; prematurii și
sugarii alimentați artificial, dezvoltă anemie, prin deficit alimentar.
•Necesar – depinde în principal de aportul de acizi grași polinesaturați din
dietă. Se găsește în plante, dar și în ficat, lapte, gălbenuș de ou.
•Tulburăti de aport vitaminic
Hipovitaminoza E
Efectele carenței de vitamină E sau hipovitaminozei E se manifestă gradat și
progresiv în funcție de perioada de deficit vitaminic.
Semnele deficienței de vitamină E la om se manifestă paralel cu perturbările
absorbției de grăsimi și constau în: slăbiciune musculară, fragilitate eritrocitară,
fenomene care dispar prin administrarea vitaminei E.
Independent de gradul de alterare a lipidelor, la animale, s-au evidențiat tulburări
ale aparatului genital și a capacității de reproducere la ambele sexe.63

Nu sunt dovezi care să ateste că vitamina E, la om, este necesară pentru
fertilitate. Totuși, sunt unele date conform cărora concentrația sanguină de tocoferoli
crește progresiv în sarcină până la 50-100% sau chiar mai mult în ultima lună față de
primul trimestru de sarcină. Aceasta constituie o condiție pentru evoluția și dezvoltarea
fătului.
Revenirea la valori normale se face în primele 2-5 luni de la naștere și crește în
lapte. La femeile cu avort habitual, concentrația tocoferolului în sânge este de 2-4 ori mai
scâzut decât la femeile cu sarcină normală.
Hipervitaminoza E
Administrarea îndelungată și abuzivă de vitamină E, la om, duce la involuția
ovarelor, tulburări nervoase și dureri ale membrelor inferioare.
Dozele de până la 100 mg/zi nu sunt toxice.
3.2.4. Vitaminele K (Filochinona, vitamina coagulării, vitamina antihemoragică,
factor protrombinic)
Grupul vitaminelor K sunt derivați de naftochinonă care la C 3 conțin sau nu un
radical variabil de atomi de carbon.
Vitamina K1 (filochinona) are la C 3
un lanț lateral de fitil (20 atomi de carbon):64
8
7
6
54321O
OCH3
RCH3CH3
3) ( HCH2CHCH2CH2CH2CCH2 CH

Vitamina K2 (farnochinona) conține un radical difernesil (30 atomi de
carbon):
Vitamina K3 (menadiona) – în care radicalul R este H. Este sintetică și este
solubilă în apă spre deosebire de K 1 și K2.
Vitaminele din tractusul gastro-intestinal sunt de natură exogenă (dietă) și
endogenă sintetizate de flora intestinală; din acest motiv, organismul este permanent
aprovizionat cu vitamină K.
Absorbția vitaminelor K 1 și K2 (naturale) se face împreună cu lipidele, apoi
pe cale limfatică trec în sânge și de aici în ficat. Vitaminele K sintetice fiind solubile
se absorb în absența sărurilor biliare.
Cea mai mare cantitate a vitaminelor K naturale se depozitează temporar în
ficat; vitamina K3 nu se acumulează, excesul este eliminat pein glucurono- sau sulfo-
conjugare.
Medadiona (K3) pentru a putea să-și exercite funcțiile metabolice este
alchilată trecând în vitamină K 2.
•Rolul metabolic al vitaminei K
Vitamina K este un component al sistemului microzomial de transport de
electroni cuplat cu γ-carboxilarea post transcripțională a restului glutamil din unele
proteine din plasmă, os (osteocalcina), rinichi, splină, inclusiv a proteinelor
precursoare pentru factorii coagulării: protrombina (factorul II), proconvertina
(factorul VII), factorul Christmas (factorul IX), factorul Stuart (factorul X).
Proteinele coagulării sunt sintetizate în ficat sub formă de precursori inactivi
(zimogeni).
Vitamina K este esențială pentru sinteza protrombinei normale și factorilor
VII, IX, X. Pentru ca acești factori să fie transformați în formele biologic active este
necesară carboxilarea posttranscripțională a resturilor glutamil din precursori la acid
γ– carboxi glutamic.
Vitamina K prin structura 1,4 naftochinonică joacă rol de transportor de
hidrogen având rol de coenzimă în procesul carboxilării.CH3
CH2 CHCCH26H ( )
O
OCH3
ROH
OHCH3
R^ 2H
– 2H

Carboxilarea restului de acid glutamic la acid γ-carboxil-glutamic este
catalizată de vitamina K.
Resturile carboxil au o mare afinitate de chelatare a ionilor de Ca2+ care
servesc la legarea fosfolipidelor cu protrombina, interacțiune specifică pentru
activarea protrombinei la trombină (factorul activ al coagulării).
Reacțiile de carboxilare au loc în microzomii multor țesuturi în prezența O 2,
CO2 și formei de hicrochinonă a vitaminei K.
Antivitaminele K, dicumarolul și warfarina (derivați cumarinici) inhibă
reacția de carboxilare a acidului glutamic și sunt folosiți ca agenți anticoagulanți
atunci când există primejdia coagulării sângelui la nivelul vaselor sanguine
(tromboze).
•Tulburări de aport vitaminic
Carența de vitamină K se instalează când există tulburări în absorbția de
lipide (deficit de bilă), afecțiuni intestinale, alterarea florei intestinale, afecțiuni
hepatice, boli infecțioase.
Carența de vitamină K duce la scăderea protrombinei, prelungirea timpului
de coagulare și apariția de fenomene hemoragice spontane.
În perioada imediat postnatală, nou născuții sunt predispuși la hemoragii
deoarece se nasc fără rezerve de vitamină K, având intestinul steril.66
CH
CH2
CCHNH
OCa2^
COO
COO__COO
CH2
CH2
CCHNH
O_OOC_
ONHCHCCH2CHCOO_
CO2
Vitamina K
Glu Gla
Acid glutamic Acid γ-carboxi-glutamic

Menadiona administrată în concentrație mare poate determina hemoliză și
deci poate agrava hiperbilirubinemia.
3.2.5. Acidul lipoic (acid tioctic) – este un factor necesar unor sisteme
enzimatice (piruvat dehidrogenaza, α-cetoglutarat dehidrogenaza). Este derivat din
acidul octanoic care prezintă o punte disulfidică între C 6 și C8.
Se găsește în două forme, oxidată și redusă, constituind un sistem redox,
participând la reacții de oxidoreducere și transfer de grupări acil.67
C
SSCCH2HH2(CH2)4COOH+H
-HCH2CH2CH(CH2)4COOH
SH SH
LS
SLSH
SH( )

4. ENERGETICA BIOCHIMICĂ
Celula vie este considerată o mașină care transformă continuu energia conținută în
structura moleculelor substanțelor nutritive din mediu înconjurător în energie chimică pe
care apoi o folosește în diverse scopuri cum ar fi procesele de biosinteză, contracția
musculară, transportul prin membrană, excitație nervoasă.
Utilizarea substanțelor nutritive de către celulă se face prin transformări metabolice,
transformări care au loc cu participarea unui număr mare de enzime.
Degradarea enzimatică a substanțelor nutritive, cum sunt polizaharidele, lipidele și
proteinele, se petrece printr-un șir de reacții chimice care pot fi schematizate, în trei stadii
principale:
I. – în primul stadiu, macromoleculele substanțelor nutritive sunt degradate până la substanța
simplă de bază din care sunt constituite. Astfel, polizaharidele sunt degradate la hexoze și
pentoze, lipidele în acizi grași și glicerol, iar proteinele la aminoacizii din care provin;
II – în al doilea stadiu, produșii formați în primul stadiu sunt transformați într-un număr mic
de produși intermediari, în principal într-un compus cu doi atomi de carbon, acetil-CoA;
III – în al treilea stadiu acești compuși sunt metabolizați pe o cale comună la CO 2 și H2O.68
Acetil-CoAGlicerol
Acizi grasiGlucoza Aminoacizi
CO2 H2O NH3Compus de
degradare
comunmonomeri
PiruvatHexoze PentozeMacromolecule Lipide Polizaharide Proteine
Produs final
de metabolismCiclul
KrebsI
II
III

Biosinteza macromoleculelor de polizaharide, lipide și proteine specifice
celulei se realizează de asemenea în trei stadii, plecând de la moleculele de precursor
din cel de al treilea stadiu care sunt convertiți la moleculele de bază: aminoacizi,
hexoze, acizi grași și glicerol. În final, compușii simpli rezultați sunt asamblați în
macromolecule specifice organism ului.
Aceste două căi metabolice sunt strâns legate între ele din punct de vedere
energetic, deoarece calea de degradare (catabolism) furnizează energia necesară căii
de biosinteză (anabolism).
În calea catabolică, energia eliberată prin degradarea diverșilor compuși
organici nutritivi este recuperată în bună parte sub formă de ATP (în special în
stadiul III, prin procesul de fosforilare oxidativă).
Calea anabolică sau de biosinteză necesită energie pe care o obține prin
hidroliza legăturii macroergice din ATP.
Molecula de ATP cedează energia sa prin transferarea restului fosfat unei
molecule de acceptor specific care sub această formă este capabil să îndeplinească
unele funcții specifice celulei: de exemplu biosinteza macromoleculelor (lucru
chimic), transportul activ prin membrană a unor ioni anorganici și substanțe nutritive
(lucru osmotic) și contracția musculară (lucru mecanic). În timpul acestor procese
ATP se desface în ADP și Pa. ADP este apoi refosforilat pe seama energiei produsă
în transferul de electroni închizând astfel ciclul energetic al celulei.
•Procesul de fosforilare oxidativă constă în transportul electronilor de la
diferiți intermediari metabolici (așa numitele substrate respiratorii) până la O 2 și
captarea energiei eliberată în acest proces sub forma unor legături bogate în energie, în
molecula de ATP.
Reacția de fosforilare oxidativă poate fi reprezentată prin ecuația:
care reprezintă suma a două reacții ireversibile :69
NH2
N
NNN
P~P~OH
OHO
OOH
P
OOOH
HH
HOOHH
OHOOCH2O
AH2 + B + ADP + PaA + BH2 + ATP + H2O

(1)AH2 + B → A + BH2 – reactii de oxido-reducere
(2)ADP + Pa → ATP + H2O – reactie de fosforilare
Atât transportul de electroni cât și reacția de fosforilare sunt prezente și
caracteristice celulelor aerobe, adică acele celule care utilizează drept ultim acceptor
de electroni oxigenul molecular.
Enzimele participante la acest proces sunt localizate în membrana internă a
mitocondriei, au structură complexă și sunt greu de izolat și studiat.
Transportul de electroni este efectuat de trei clase principale de oxido-
reductaze: dehidrogenaze piridinice, dehidrogenaze flavinice și citocromi.
Dehidrogenazele piridinice au drept coenzimă NAD+ și NADP+
(formele active ale vitaminei PP). Ele catalizează reacții de tipul:
(vezi rolul metabolic al vitaminei PP, p. 61)
Participarea celor două coenzime piridinice la transferul de electroni este
diferită. NAD+ participă în special la procesele de transport de electroni de la un
substrat la oxigen (în căile de degradare, de eliberare de energie), în timp ce NADP+
participă la transportul de electroni în reacții reductive din procesele de sinteză.
Concentrația celulară de NAD+ este mult mai mare decât a NADP+. Peste 60% din
NAD+ se găsește în mitocondrie și restul în citoplasmă, în timp ce aproape tot NADP+
se găsește în citoplasmă, acolo unde au loc procesele de sinteză.
Dehidrogenazele flavinice conțin drept grupare prostetică unul din cele
două flavin-nucleotide FMN și FAD, formele active ale vitaminei B 2.
Reacțiile generale catalizate de flavin-enzime sunt:
(vezi rolul metabolic al vitaminei B2, p. 57)
Citocromii sunt proteine transportoare de electroni care conțin fier
porfirinic. Se găsesc numai în celulele animale. Gruparea prostetică a citocromilor
este hemul (asemănător hemului din hemoglobină).
Unii citocromi sunt localizați în membrana internă a mitocondriei și participă
la transferul electronilor de la diverse sisteme dehidrogenazice la oxigen. Alți
citocromi (ex. cit.P 450) se găsesc în microzomi și sunt specializați în reacțiile de
hidroxilare, implicate și în metabolismul medicamentelor (vezi structura
cromoproteinelor porfirinice, p.26-28).
Participarea citocromilor la transferul de electroni se realizează prin
modificarea reversibilă a valenței fierului:70
Substrat oxidat + Enz.-FMNH2(Enz.-FADH2) Substrat redus + Enz.-FMN(Enz.-FAD)
cit.Fe2+cit.Fe3+-e
+e__Substrat redus + NAD+(NADP+)Substrat oxidat + NADH+H+(NADPH+H+)

În mitocondriile animalelor superioare au fost identificați cinci citocromi (b,
c1, c, a și a3) care participă la transferul de electroni. Complexul cit.a+a 3 se mai
numește și citocrom-oxidaza.
Ulterior au mai fost identificați și alți transportori de electroni, printre care
ubichinona sau CoQ, compus asemănător structural cu vitamina K.
Lanțul transportatorilor de electroni poate fi prezentat într-o formă simplificată
astfel:
Substratele respiratorii provin în principal din ciclul Krebs, dar și din alte
reacții metabolice. O serie de substrate, cum ar fi izocitratul, α-cetoglutaratul,
malatul, piruvatul, β-hidroxi- butiratul, β-hidroxi-acil CoA, prolina etc. cedează
electronii NAD+-ului.
Electronii proveniți de la succinat, acil-CoA, α-glicerol-fosfat sunt cedați
CoQ prin intermediul unor flavoproteine (enzime flavinice).
Concomitent cu trecerea electronilor prin lanțul respirator are loc scăderea
energiei libere a sistemului. S-a stabilit că prin trecerea unei perechi de electroni de la
NADH la oxigen se eliberează 52,5 Kcal, iar pentru sinteza unei molecule de ATP se
consumă 7,3 Kcal, ceea ce înseamnă că din energia eliberată pot fi sintetizate mai
multe molecule de ATP.
Experimental s-a dovedit că prin parcurgerea întregului lanț (NADH → O2) se
sintetizează 3 molecule de ATP. Au fost identificate cele trei locuri în care diferența
de potențial între componenții lanțului este mai mare de 0,2 V și scăderea energiei 71
Piruvat
FADSuccinat
FAD
NADHFMNCoQcit.bcit.ccit.a+a3O2
FADFAD
α-glicerol-PAcil-CoAIzocitrat
a-cetoglutarat
Malat
β-hidroxi-
butirat
β-hidroxi-
acil-CoASH2
SNAD+
NADHPiridineFMNH2
FMN2 Fe3+
2 Fe2+H2O
1/2O2
H+H+2H+2H+Flavine Citocromi

libere de 9 Kcal suficientă pentru sinteza a trei molecule de ATP (3 x 7,3 = 21,9
Kcal) ceea ce înseamnă că 42% din energia eliberată a fost înmagazinată sub formă
de ATP. Diferența de energie servește la termoreglare.
Se înțelege acum de ce prin oxidarea mitocondrială a substratelor care cedează
electronii NAD-ului se sintetizează trei molecule de ATP, iar prin oxidarea
substratelor care cedează electronii prin intermediul FAD-ului la CoQ (deci ocolește
primul loc de fosforilare) se sintetizează numai două molecule de ATP.
Transportul de electroni și fosforilarea oxidativă poate fi inhibat de o serie de
compuși cum ar fi monoxidul de carbon, cianura, hidrogenul sulfurat, unele
antibiotice (oligomicina), malatul etc. Inhalarea acidului cianhidric (HCN) sau
ingerarea cianurii de K (KCN) cauzează o rapidă și puternică inhibare a lanțului
respirator la etapa citocrom-oxidazei (cit.a+a 3). Ionul CN- se fixează la Fe3+ din cit.a3
oprind respirația mitocondrială și ca urmare celula moare rapid. Moartea prin cianură
survine rapid prin asfixie la SNC.
Dacă intoxicația cu CN- este diagnosticată rapid, se administrează nitriți care
oxidează oxihemoglobina la Met-hemoglobină, reacție ce implică trecerea Fe2+ din
hemoglobină în Fe3+ din methemoglobină.
Methemoglobina concurează cu cit.a+a 3 (Fe3+) pentru ionul CN- formând un
complex MetHb-CN. De asemenea, administrarea de tiosulfat (Na 2S2O3) produce
inactivarea ionului cian la ion sulfocian, netoxic.72
+0,8+0,6+0,4+0,20-0,2-0,4
Direc]ia fluxului de electronicit.aADP+Pa
ATP2e_ADP+Pa
ATP2e_ADP+Pa
ATP2e_2e_
O2cit.ccit.b CoQEnz.-FMN NADH
CN_CO

5. METABOLISMUL GLUCIDIC
5.1. Digestia și absorbția glucidelor
Aproximativ 50% din caloriile preluate zilnic de organism sunt furnizate de
glucide: amidon (160 g), zaharoză (120 g), lactoză (30 g) glucoză și fructoză libere
(10 g) și urme de maltoză și trehaloză (două molecule α-glucoză unite prin legături
α (1→1).
Prin digestia glucidelor rezultă trei monozaharide: glucoza, fructoza și
galactoza.
Amidonul este format din amiloză (20%) și amilopectină (80%).73
α-Galactoza α-GlucozaOCH2OH
OHOHOHHOH
HH
HH
1
23456
1
23456
OCH2OH
OHOHOHHOH
HH
HHOHOH2C
HH
HOHOH
OHHOCH21
2
3456
α-Fructoza
β-FructozaOHOH2C
HH
HOH
OH
OHHOCH2
β-Galactoza β-GlucozaOCH2OH
OHOH
OHHO
HHH
HHOCH2OH
OHOH
OHHOHHH
HH
OCH2OH
OCH2OH
OCH2OH
OOOOCH2OH
14OHH
HHOHOHH
OHOH
OHOHOH
HHHH

Structura amilozei
Structura amilopectinei
În amiloză, moleculele de α-glucoză sunt unite prin legături α (1 → 4)
glicozidice, formând lanțuri lungi, spiralate. Amilopectina are o structură ramificată,
în care unitățile de α-glucoză sunt unite prin legături α (1 → 4) și (1 → 6)
glicozidice.
Digestia glucidelor începe în cavitatea bucală și este completată în duoden.
Asupra amidonului pot acționa două tipuri de enzime hidrolitice: α-amilaza
și oligozaharidazele (dextrinaze) în care sunt incluse și dizaharidazele.
Amilaza salivară (în cavitatea bucală) și amilaza pancreatică (în intestinul
subțire) hidrolizează amidonul începând de la periferia moleculei spre centru,
scindând numai legăturile α(1 → 4), cu excepția legăturilor (1 → 6) și (1 → 4) din
vecinătatea ramificațiilor.
Prin acțiunea acestor amilaze, amiloza este transformată în maltoză și
cantități mici de maltotrioză, iar amilopectina în maltoză și oligozaharide mici, de
aproximativ opt resturi de glucoză, cu una sau mai multe ramificații (dextrine limită).
Oligozaharidazele completează hidroliza oligozaharidelor și dizaharidelor.
Aceste enzime, situate pe suprafața celulelor epiteliale, îndepărtează succesiv
unitățile glicozidice din capătul nereducător (capătul C 4 liber).
Legăturile (1 → 6) din dextrine sunt scindate de amilo-1,6-glucozidaza.
Dizaharidele provenite direct din alimente, precum și cele rezultate prin
digestia amidonului sunt hidrolizate în intestinul subțire sub acțiunea dizaharidazelor.
Aceste enzime au specificitate diferită în funcție de structura dizaharidului și de
legătura glicozidică; α-glucozidaza din intestinul subțire este în exces și în 74
HOOH
HH
OCH2OH
OCH2OH
OCH2
OOO14OHH
HHOHOHH
OHOH
OHHHO
OCH2OHO
6

consecință zaharoza este rapid hidrolizată, în timp ce β-galactozidaza, care
acționează asupra lactozei, este mai redusă cantitativ.
Deficitul de oligozaharidaze sau dizaharidaze, în mucoasa intestinală,
determină trecerea glucidelor nedigerate în fecale.
Prezența acestor compuși osmotic activi determină scoaterea apei din
țesuturi și trecerea ei în intestinul gros, cauzând diaree. La acestea se adaugă
acțiunea bacteriilor intestinale asupra glucidelor nedigerate rezultând CO 2 +
H2 (gaze) și compuși cu doi sau trei atomi de C ce irită mucoasa intestinală
(acid lactic). Mucoasa intestinală poate deveni permeabilă pentru dizaharide,
care se vor elimina prin urină. Defecte ereditare de lactază, zaharază și
dextrinază au fost descrise la copiii cu intoleranță la dizaharide. Un defect
generalizat în degradarea dizaharidelor poate fi cauzat și de o varietate de boli
intestinale, malnutriție sau de medicamente ce lezează mucoasa intestinului
subțire.
O serie de polizaharide și alți polimeri conținuți în dietă sunt foarte
puțin sau deloc hidrolizați în intestin. Acești compuși sunt desemnați drept
“fibre”, reprezentate de celuloză, hemiceluloză, lignină, pectine, gume și 75
b. Deficit de lactaz\ a. NormalGalactoz\
^
Glucoz\Lactaz\Lactoz\ Intestin
sub]ire
Vena
port\Intestin
sub]ireLactoz\
Lactoz\Galactoz\
^
Glucoz\
CO2
H2H2O
Compu[i
Co2, C2}esutBacterii
Balonare, diaree,
deshidratare

mucilagii. Sunt abundente în cereale, făină integrală de grâu, amidon de
cartofi, vegetale (varză), unele fructe. Fibrele măresc peristaltismul intestinal
reducând timpul de stagnare a conținutului intestinal.
Absorbția monozaharidelor se realizează prin sistemul port hepatic și
implică două mecanisme: transportul activ (contra gradientului de
concentrație) și difuzia facilitată.
Sistemul de transport activ, dependent de Na+, este specific pentru
absorbția D-glucozei și D-galactozei (piranoze cu aceiași configurație la C 2).
5.2. Metabolismul intermediar al glucidelor
În organismele vii, metabolismul glucidelor se realizează prin mai
multe căi:
Căile metabolice ale glucidelor76

-Glicoliza – oxidarea glucozei sau glicogenului până la piruvat (prin
calea Embden-Meyerhof) și lactat;
-Glicogenogeneza – sinteza glicogenului din glucoză;
-Glicogenoliza – degradarea glicogenului, rezultând glucoză;
-Ciclul acidului citric (ciclul Krebs sau ciclul acizilor tricarboxilici)
în care acetil-CoA (provenită din piruvat, acizi grași și aminoacizi) este
oxidată la CO2 și H2O;
-Șuntul hexozomonofosfat (calea oxidativă directă, calea oxidativă a
fosfogluconatului sau ciclul pentozo-fosforic) este o cale alternativă pentru
calea Embden-Meyerhof, având ca funcție principală sinteza unor intermediari
cum ar fi NADPH și riboze;
-Gluconeogeneza – sinteza glucozei sau a glicogenului din compuși
neglucidici – aminoacizii glucogenici, lactatul, glicerolul și propionatul. Căile
implicate în gluconeogeneză sunt în principal ciclul Krebs și glicoliza.
Pe lângă aceste căi principale în organism se desfășoară și următoarele
căi
-Calea acizilor uronic prin care se sintetizează acidul glucuronic
utilizat pentru sinteza polizaharidelor complexe (mucopolizaharide) și pentru
reacțiile de conjugare (detoxifiere);
-Sinteza mucopolizaharidelor (metabolismul aminozaharurilor);
-Metabolismul fructozei;
-Metabolismul galactozei.
După examinarea schemei generale de metabolizare a glucidelor se
evidențiază faptul că G 6P joacă un rol central, fiind punct de intersecție pentru toate
căile metabolice.
5.2.1. Glicoliza
Glicoliza este degradarea anaerobă a glucozei la acid lactic. Acest proces se
poate petrece și în aerobioză, însă cantitatea de glucoză degradată în anaerobioză este
mult mai mare.
Caracteristic pentru calea glicolitică este generarea unei cantități mici de
energie (2 ATP) și faptul că NADH este reoxidat prin cuplarea reacțiilor de oxido-
reducere, spre deosebire de degradarea glucozei la CO 2 și H2O când NADH este
reoxidat în lanțul respirator cu formarea de energie.
Toate enzimele care catalizează reacțiile acestui proces se găsesc în faza
solubilă a celulei, în citoplasmă.
Prin glicoliză este degradată glucoza alimentară, glucoza provenită din
glicogen, precum și din celelalte hexoze, galactoza, fructoza și manoza.77

Procesul glicolitic se desfășoară în două faze. Prima fază este consumatoare
de energie, iar faza a doua, în care au loc reacții de oxido-reducere, este faza
generatoare de energie.
Procesul cuprinde un ansamblu de 11 etape principale.
Prima etapă a glicolizei este catalizată de hexokinază (HK) cu formarea G 6P,
pe seama energiei furnizată de ATP în prezența Mg++. HK este o enzimă puțin
specifică, ea fiind capabilă să fosforileze toate hexozele ( α și β glucoze, fructoza,
manoza, galactoza).
Glucoza poate fi fosforilată și de glucokinază (GK), enzimă specifică pentru
glucoză, activă în celulele parenchimului hepatic.
HK este o enzimă a cărei acțiune poate fi inhibată alosteric de către produsul
de reacție – G6P.
Numai anomerul α- al G6P este activ pentru această reacție.78
(G6P)1 ATP(HK)
Mg2+
ADP ATPHexokinazaOCH2OP
OHH
OHHO OHH
HH
– Glucoza 1.
Glucozo-6-fosfat
G6PH
HHO
OHH
OHOPOCH2OH H2C Fosfohexo-
izomeraza (PHI)
2.
(F6P)Fructozo-6-fosfat
– 1 ATP Mg2+
ADP ATPFosfo-fructo-
kinaza (FFK)CH2OP
(F1,6DP)3. H
HHO
OHH
OHOPOH2C
F6P
Fructozo-1,6-difosfat

Fosfofructokinaza (FFK) – este exemplu de enzimă inductibilă a cărei
activitate joacă un rol major în reglarea glicolizei. Reacția este ireversibilă în condiții
fiziologice.
FFK- este inhibată de citrat și de ATP și este activată de AMP și F 2,6-DP.
Au fost descrise câteva aldolaze, toate conținând câte patru subunități.
Aldolaza A se găsește în cea mai mare parte dintre țesuturi.
GA3P este produsul activ care se transformă mai departe. Cu această reacție
de izomerizare se încheie prima fază a glicolizei, fază consumatoare de energie
(-2 ATP).
6. – Prima reacție a celei de a doua faze este reacția de oxidare a GA 3P la
acidul 1,3-difosfogliceric (1,3-DPG), reacție catalizată de GA 3PDH. În această
reacție are loc un proces de fosforilare cu Pa care urmează unui proces de oxidare.
Enzima poate lega și arsenitul care, în felul acesta, poate decupla oxidarea de
fosforilare deoarece compusul rezultat cu arsen în loc de P nu este macroergic; nu se
sintetizează ATP.
7. Energia înmagazinată la C 1 a acidului 1,3-DPG este transferată pe ADP cu
formarea ATP în reacția catalizată de fosfogliceratkinază (PGK).79
5. DHAPTrioz-P-izomeraza
GA3 P
4.
(DHAP)
(97%)(GA3P)
(3%)+AldolazaOOH
CCH2
CH2OP CH2OPCHO
CH OHCH2OP
F1,6DPOHH
OHHO
HHCO
C
CC
CH2OP Glicerinaldehid-3-fosfat Dihidroxiaceton-fosfat
(3-PG)Fosfoglicerat-
kinaz\ (PGK)
Mg2^
ATPADPCH2OPC
CH OHO
OH
1,3-DPGCH2OPC
CH OHO
O~P
3-Fosfoglicerat Gliceraldehid-3-P-
dehidrogenaza (GA-3-PDH)
(1,3-DPG)CH2OPC
CH OHO
O~P
CH2OPCHO
CH OH
GA3P
NADH^H^NAD^Pa
1,3-Difosfoglicerat

8. Reacția fosfogliceratmutazei.
Se pare că în această reacție intermediar este 2,3-DPG, sintetizat printr-o
deviație a căii principale. Acest produs se acumulează în eritrocite și intervine în
reglarea afinității hemoglobinei pentru oxigen.
9. Reacția enolazei
Fosfoenolpiruvatul are energie deoarece P esterifică a grupare enolică.
Enolaza este inhibată de NaF, proprietate utilizată pentru recoltarea sângelui
în vederea dozării glicemiei (se oprește degradarea glucozei).
10. Energia din PEP este înmagazinată în ATP prin reacția cu ADP catalizată
de piruvatkinază (PK).
Reacția este ireversibilă deoarece se petrece cu pierdere însemnată de
energie.80
;
(2-PG)P
CH2OHC
CHOO
OH
3-PGFosfoglicerat-
mutaz\ (PGM)
CH2OPC
CH OHO
OH~
CH2OPC
CH OO
OH
P
(2,3-DPG)2-fosfoglicerat 2,3-fosfoglicerat

11. În condiții anaerobe, piruvatul este redus la lactat de către lactat-DH cu
hidrogenii de la NADH.
Această ultimă reacție asigură reoxidarea NADH și regenerarea NAD+
necesar reacției GA 3PDH. Deci în condiții fiziologice în celulele cu metabolism
anaerob, aceste două reacții sunt cuplate prin sistemul NAD+/NADH.
În mușchi, procesul glicolitic duce la lactat (în general în condiții de hipoxie)
dar și în eritrocit unde, deși există aport de O 2, produsul final al procesului este tot
acid lactic deoarece eritrocitul nu conține enzimele necesare oxidării piruvatului.
Eritrocitul este celula care își asigură energia necesară numai prin glicoliză.
Acidul lactic din mușchi servește pentru resinteza glucozei prin
gluconeogeneză după ce el este transportat pe cale sanguină în ficat, țesut capabil să
resintetizeze glucoza.
Dintre cele 11 reacții ale glicolizei, trei sunt ireversibile: reacția catalizată de
(1) HK, (3) – FFK și (10) – PK.
În celulele capabile de gluconeogeneză, aceste reacții sunt catalizate de alte
enzime (piruvatcarboxilaza, PEP-carboxikinaza, F-1,6-DP-aza și G-6-P-aza).
Bilanț energetic:
În reacțiile (1) și (3) se consumă 2 molecule de ATP, iar în reacțiile (7) și
(10) din faza a doua a glicolizei se generează 4 molecule de ATP. Bilanțul energetic
al procesului va fi: 4-2=2 moli ATP, dacă se degradează glucoza și 4–1=3 moli ATP
dacă se degradează glicogenul.
5.2.2. Degradarea aerobă a glucozei la CO 2 și H2O81
NADH+H+
NAD+PiruvatCH3COOH
CO
CH3COOH
COH H
LactatLactat dehidrogenaza
(LDH)

În celulele cu metabolism aerob piruvatul format din glucoză, pe calea
Embden-Meyerhof, este oxidat la CO 2 și H2O, cu eliberarea integrală a energiei
conținută în molecula de glucoză.
Piruvatul este transferat în mitocondrie de un transportor special, implicând
un mecanism simport, prin care este cotransportat un proton.
Pentru a intra în ciclul Krebs, piruvatul este decarboxilat oxidativ la acetil-
CoA, prin acțiunea piruvat-DH (PDH), care asigură astfel legătura între calea
Embden-Meyerhof și ciclul Krebs.
Complexul PDH este localizat în matricea mitocondrială și este format din
trei enzime și cinci coenzime: TPP (vit.B 1), acid lipoic; CoA(acid pantotenic), FAD
(vit.B2) și NAD+ (vit.PP). Enzimele sunt: piruvat dehidrogenaza (E 1),
transacetilaza (E2) și dihidrolipoil dehidrogenaza (E 3).
Acetil-CoA se formează prin decarboxilarea acidului piruvic provenit din
glucoză, dar și prin degradarea acizilor grași sau unor aminoacizi.82
CH3CCOOO
_ CO2
E1-TPPE1-TPPCHOH
CH3
E2-LSH
SCCH3OE2-LS
S
CoASH
CoA-S-C-CH3OE3-FADH2
E3-FADNAD+
NADH+H+E2-LSH
SH1
2
3 45 + NADH+H+NAD+
CH3COO
CO_
++ CoASH
CH3O
C~SCoAPDH+ CO2

Într-o cale alternativă, piruvatul este carboxilat la acid oxalacetic, necesar
pentru inițierea ciclului Krebs, sub acțiunea piruvat carboxilazei.
Ciclul acizilor tricarboxilici
Cea mai mare parte a substratelor supuse oxidării în procesul respirației
celulare provine din ciclul acizilor tricarboxilici (ciclul Krebs), etapă metabolică
finală, comună, în care moleculele simple provenite de la toate compartimentele
metabolice (glucidic, lipidic și protidic) sunt degradate la CO 2 și apă.
Din punct de vedere energetic, respirația celulară este un proces nou care a
apărut în organismele superioare, odată cu dezvoltarea aerobiozei pe planetă.
Respirația celulară a înlocuit glicoliza întâlnită la organismele inferioare, dar care
persistă ca proces metabolic și la organismele superioare, alături de respirația
celulară.
În esență, ciclul Krebs reprezintă combinarea unei molecule de acetil-CoA cu
acidul oxalacetic formând un compus cu 6 atomi de C, acidul citric. Urmează o serie
de reacții prin care cei doi atomi de C din restul acetil sunt eliminați ca CO 2, iar din
cele patru reacții de oxidoreducere, opt atomi de H vor parcurge lanțul transportorilor
de H și vor genera o mare cantitate de energie (ATP).
Acidul oxalacetic este regenerat, de aceea este necesară o mică cantitate din
acest acid pentru a transforma o mare cantitate de acetil-CoA. Oxalacetatul poate fi
considerat a fi catalizator.
În acest ciclu sunt patru reacții de oxidoreducere în care se eliberează cei opt
atomi de H care sunt preluați de lanțul transportor de electroni și transportați la O 2,
generându-se o cantitate de energie de 18-19 ori mai mare decât în glicoliză.
Reacțiile ciclului Krebs
1.Condensarea acetil-CoA cu acidul oxalacetic
83
PiruvatOxalacetatCOOHCH2COOH
CO
HCO3_
ATPBiotina, Mg2+
CH3COOH
CO
ADP+Pa,Piruvat carboxilaza

Citrat-sintaza este capabilă să catalizeze și reacția de condensare a
monofluoracetil-CoA cu acidul oxalacetic, cu formarea monofluorcitratului, compus
care este un inhibitor puternic al ciclului Krebs deoarece este inhibitor pentru enzima
care catalizează următoarea reacție – aconitaza.
Citrat-sintaza este o enzimă limitantă; este inhibată de ATP și NADH.
Reacția aconitazei – sau aconitat hidraza – catalizează trecerea reversibilă a citratului
în izocitrat prin intermediul acidului cisaconitic.
Deși izocitratul este într-o proporție mică, el este rapid oxidat mai departe în
ciclul Krebs.
2.Reacția izocitrat dehidrogenazei (ICDH) – catalizează două procese –
procesul de dehidrogenare a izocitratului și de decarboxilare a acestuia cu formarea
unui compus cu 5 atomi de carbon, acidul α-cetoglutaric (α-KG).
3.Reacția α-cetoglutarat DH – catalizează decarboxilarea oxidativă a
acidului α-cetoglutaric cu transformarea lui într-un compus cu 4 atomi de carbon –
succinil-CoA.84
HOCHCH2
CHCOOH
COOHCOOH
OCCH2
CHCOOH
COOHCOOH Izocitrat
dehidrogenaza (ICDH)
OCCH2
CH2
COOHCOOH
NAD+
NADH+H+CO2
Acidul
oxal-succinicα-cetoglutaric Acid
izocitric

Reacția necesită același echipament enzimatic ca și decarboxilarea acidului
piruvic: CoASH, NAD, FAD, acidul lipoic, TPP.
4.Reacția succinil-tiokinazei – catalizează transferul energiei din legătura
tioesterică a succinil CoA pe un acceptor specific guanozin-difosfat (GDP).
Succinil CoA + Pa + GDP → acid succinic + GTP + CoASH
GPT este un compus cu energie mare ca și ATP. Deoarece ATP este
compusul care înmagazinează energia, are loc în continuare o reacție catalizată de o
nucleoziddifosfat-kinază care transferă energia din GTP pe ATP.
GTP + ADP → GDP + ATP
Acest tip de fosforilare în afara lanțului respirator se numește fosforilare la
nivelul substratului.
5.Reacția succin-dehidrogenazei – catalizează dehidrogenarea succinatului
la fumarat. Enzima este dependentă de FAD.
6.Reacția fumarazei – catalizează adiționarea unei molecule de apă la acidul
fumaric cu formarea acidului malic.85
FADFADH2 Succin-
dehidrogenaza (Succ.DH)
COOHCH2COOH
CH2
COOHCHCOOH
CH
Acid succinicAcid fumaric

Fumaraza
COOHCHCOOH
CH
Acid fumaricH2O COOHCHCOOH
CH2
OH
Acid L-malic

7.Reacția malat –dehidrogenazei – catalizează de dehidrogenare a L-
malatului în oxalacetat închizând astfel ciclul.
Malat dehidrogenaza este NAD dependentă și se găsește sub două forme:
MDH citoplasmatică și MDH mitocondrială ceea ce face posibilă reoxidarea NADH
extramitocondrial în lanțul respirator.
Bilanțul energetic al metabolismului oxidativ al glucozei
Piruvat CO2 ^ H2O
(Glicogen) F1,6DP
GA3P 2.Ac.: 1,3-DPG(NAD)
2NAD+2NADH+H+
2.Ac.: 1,3-DPG(NAD) 2 Ac. 3PG
2PEP 2 PiruvatGlucoz\F1,6DPII.
I.1.
2.
3.
4.-2 ATP
(-1 ATP)
2×3=6 ATP
+2ATP
+2 ATP
Total + 8 ATP
(+9 ATP)I.Glucoz\
(Glicogen)Piruvat
286
NAD^
NADH^H^
Acid malic Acid oxalaceticCOOH
CH2
CHOH
COOHCOOH
CH2
CO
COOHMalat dehidrogenaza
MDH

222222
6.5.4.3.2.1.
+6 ATP+6 ATP+6 ATP
+4 ATP+2 ATP+6 ATP
2 FADH22 FAD
2 Acid oxalacetic Acid malicAcid succinic Acid fumaricPiruvat CO2 ^ H2OII.
2NAD+2NADH+H+
2NAD+2NADH+H+
2NAD+2NADH+H+Piruvat 2 CH3CO-SCoA
Izocitrat 2 Oxal-succininat
α-KG 2 Succinil-CoA
Succinil-CoA 2 Acid succinic
2 GDP2 GTP
2 ATP2 ADP
2NAD+2NADH+H+
30 ATP Total
5.2.3. Metabolismul glicogenului
•Glicogenoliza
Principala rezervă de glucide din organism este glicogenul depozitat în ficat
(1/3) și mușchi (2/3). Glicogenul este un polimer înalt, asemănător amilopectinei dar
mai ramificat, realizat prin condensarea a numeroase molecule de α-glucoză, unite
în principal prin legături α-1→4 glicozidice și legături α-1→6 glicozidice, la
punctele de ramificație.
Glicogenul din ficat va fi degradat pentru reechilibrarea glicemiei, în timp ce
glicogenul din mușchi, pentru obținerea de energie.
Degradarea glicogenului este catalizată de enzime specifice:
fosforilaza rupe fosforolitic (cu fosfat anorganic) legăturile α-(1→4)
glicozidice din lanțurile laterale ale moleculei de glicogen cu eliberarea G 1P.87
Total general:
Glucoz\
GlicogenCO2 + H2O (calea malat)
CO2 + H2O38 ATP
39 ATP
OCH2
OCH2
OCH2
OOOFosfarilaza a OCH2
O
n+OCH2
OP
G1POHOH OH OH

Enzima acționează până când rămâne un lanț format numai din patru resturi
de glucoză până la ramificație.
 În acest punct intervine enzima de deramifiere, care va transfera mai întâi
un trizaharid din capătul rămas pe un alt lanț, iar
restul rămas legat prin legături α-(1→6) glicozidice este îndepărtat
hidrolitic, sub formă de glucoză liberă. Procesul este reluat prin acțiunea fosforilazei.
Unii autori susțin existența unei enzime cu funcțiie dublă: atât de transferază
cât și de 1,6-glicozidază. Această enzimă se mai numește și enzimă de deramifiere.
Prin acțiunea celor două enzime (fosforilaza și enzima de deramifiere) are loc
degradarea aproape totală a glicogenului. O mică porțiune din moleculă (minim patru
resturi de glucoză) rămâne nedegradată, fragment ce va servi drept primer în
resinteza glicogenului.
G1P sub acțiunea fosfoglucomutazei (PGM) trece reversibil în G 6P.
În ficat și rinichi ( nu și în mușchi) există o fosfatază specifică – G 6P-aza, care
va îndepărta acidul fosforic din G 6P cu formarea glucozei libere. Acesta va străbate
peretele celular trecând în sânge pentru reechilibrarea glucozei sanguine. În mușchi,
G6P intră direct în glicoliză pentru eliberarea de energie.
Etapa limitantă, reglatoare, a glicogenolizei este reacția fosforilazei, enzimă
controlată hormonal (adrenalină și glucagon), la nivelul ficatului. Fosforilaza se
găsește sub două forme: fosforilaza a – activă și fosforilaza b – inactivă.
Activarea enzimei se realizează prin intermediul AMPc, al doilea mesager
care preia mesajul adus de hormon (primul mesager), că în sânge a scăzut glicemia.88
Adenilat ciclaz\
inactiv\Adrenalin\,
Glucagon
Adenilat ciclaza
activ\
ATPAMPc
Protein-kinaza
inactiv\Protein-kinaza
activ\
Fosforilaza b
inactiv\Fosforilaza a
activ\4 ATP4 ADP
4 Pa4 H2O
Glicogen + Pan G1P

În acest proces nu se consumă energie, deoarece fosforilarea glucozei se face
cu fosfat anorganic.
•Glicogenogeneza
Glicogenul se sintetizează din glucoză, dar și din fructoză, galactoză și
manoză după convertirea lor la glucoză. În sinteza glicogenului, glucoza este mai
întâi fosforilată la G 6P și apoi izomerizată la G 1P. G1P reacționează cu UTP și sub
acțiunea UDP-pirofosforilazei se formează UDP-glucoză.89

UDP-G va transfera restul glicozil, sub acțiunea glicogen sintazei, pe un rest
preformat de glicogen (minim patru resturi). Sub acțiunea acestei enzime se
realizează o legătură α-(1→4) glicozidică la capătul nereducător al primerului de
glicogen. Pentru realizarea legăturilor α-(1→6) glicozidice, la ramificații, se
detașează 6-7 resturi de glucoză dintr-un lanț și sunt atașate în altă regiune a lanțului
prin legătură 1→6. Enzima se numește enzimă de ramificare . Cele două lanțuri vor fi
alungite prin acțiunea glicogen sintazei și așa mai departe încât molecula de glicogen
care rezultă are aspectul unei crengi din ce în ce mai ramificată.
Sinteza glicogenului este consumatoare de energie. Pentru încorporarea unei
molecule de glucoză în glicogen se consumă două legături macroergice: una la
formarea G6P (ATP) și alta la obținerea UDP-G (UTP) – 2 ATP.90

Sinteza glicogenului este reglată de aceiași hormoni care îi reglează și
degradarea (adrenalina și glucagonul). Prin intermediul protein kinazei intermediare,
glicogen sintaza este inactivată prin fosforilare.
Coordonarea celor două procese implicate în metabolismul glicogenului este
asigurată în primul rând prin faptul că ambele sunt sensibile la concentrația celulară
de AMPc și în al doilea rând, prin aceea că ambele căi sunt dependente de aceeași
enzimă, protein kinaza.
Activitatea fosforilazei și inactivarea glicogen-sintazei se petrece în același
timp, ceea ce înseamnă că procesele nu se petrec în același timp.
Insulina favorizează glicogenogeneza prin activarea glicogen sintazei, enzima limitantă
a procesului.
Absența unor enzime din metabolismul glicogenului, determinată genetic, conduce la
maladii foarte grave, glicogenoze, caracterizate prin acumularea în țesuturi de glicogen cu
structură normală sau anormală.
Aceste afecțiuni se manifestă în primele zile sau săptămâni de viață și în cele mai multe
cazuri subiecții nu ating vârsta adultă.
5.3. Reglarea glicemiei
Glucoza din sânge provine din:
a.alimente – după digestie, glucoza, galactoza sau fructoza sunt absorbite și pe calea
venei porte ajung la ficat;
b.gluconeogeneză – din aminoacizi, propionat, glicerol și lactat;
c.din glicogen prin glicogenoliză.
În condiții fiziologice, concentrația glucozei în sânge este de 4,5-5,5 mmol/L, adică
0,8-1 g/L.
În menținerea nivelului normal al glicemiei intervin mecanisme homeostatice; ficatul și
țesuturile extrahepatice având un rol important.
Nivelul glicemiei este un parametru care determină utilizarea glucozei de către
țesuturile extrahepatice.
Celulele țesuturilor extrahepatice nu sunt liber-permeabile pentru glucoză, fapt ce
constituie principalul factor care reglează pătrunderea glucozei în aceste celule. În schimb
membrana celulei hepatice este permeabilă pentru glucoză.
Intrarea glucozei în celulele extrahepatice este dependentă de insulină care activează
hexokinaza, responsabilă de fosforilarea glucozei la G 6P.91

Activitatea hexokinazei este inhibată de produsul de reacție, G 6P, care, în acest fel,
exercită un control feed-back asupra utilizării glucozei de către țesuturile extrahepatice.
Intrarea glucozei în ficat nu este supusă acestui control deoarece în ficat este
activă glucokinaza care lucrează la concentrații mai mari de glucoză (K M = 2.10-2M)
decât hexokinaza (K M = 1.10-5M). Mai mult, enzima nu este inhibată de G 6P și poate
fi indusă de insulină.
La o concentrație normală a glucozei în sânge (1 g‰), ficatul apare ca un
producător de glucoză, dar atunci când glicemia crește, producția de glucoză în ficat
scade și crește consumul de glucoză.
Când glicemia atinge o valoare ridicată, intervine rinichiul care își exercită
rolul reglator. Glucoza este continuu filtrată de către glomeruli și este reabsorbită la
nivelul tubilor renali. Procesul de reabsorbție este similar cu absorbția glucozei la
intestin, adică prin fosforilare. Procesul fiind enzimatic, consumator de ATP,
capacitatea de reabsorbție este limitată de concentrația enzimei din celulele tubulare
la 350 mg/min. Când concentrația glucozei în sânge crește, filtratul glomerular
conține mai multă glucoză decât poate fi absorbită și ca urmare, excesul trece în
urină. Eliminarea glucozei prin urină, glicozuria, se produce atunci când glicemia
atinge valoarea de 9,5-10 mmoli/L (1,7-1,8 g/L). Această valoare a glicemiei se
numește prag renal de eliminare pentru glucoză și este dependent atât de capacitatea
de reabsorbție cât și de viteza de filtrare glomerulară. Glicozuria apare în diabetul
zaharat.
Sunt situații când eliminarea glucozei prin urină se poate produce la valori
mai mici ale glicemiei. În acest caz este vorba fie de unele defecte înnăscute în 92
Glc
InsulinaGlicogen
G1P
G6P
Glicoliz\
Membrana celulei
hepaticeGlc GlcGlcMembarna celulei
musculare, adipocit
Stimulare a
activit\]ii HK
^
^
Induc]ia
de novo
GK HK
(enzim\
constitutiv\)
HK
(enzim\
constitutiv\) (enzim\
inductibil\)_
_

mecanismul de reabsorbție, fie ca rezultat al unor afecțiuni la nivelul tubilor renali –
glicozuria renală (diabet renal).
O reducere a filtratului glomerular, în insuficiența cardiacă sau în
deshidratare, permite reabsorbția unei cantități mai mari de glucoză. În aceste situații,
deși glicemia este mare, glicozuria este mică.
Reglarea hormonală a glicemiei
Pătrunderea glucozei în celule și eliberarea ei din glicogenul hepatic sunt
supuse acțiunii hormonilor care pot avea acțiune hipoglicemiantă (insulina) sau
hiperglicemiantă (adrenalina, glucagonul, hormonul corticotrop (ACTH), hormonul
de creștere).
Insulina este secretată de celulele β din insulele Langerhans din
pancreas, stimulată de valoarea glicemiei (hiperglicemie), de unii aminoacizi
(leucina, arginina), agenți β-adrenergici (adrenalina), factori intestinali (gastrina,
pancreozimina, secretina), hormoni hiperglicemianți (ACTH, glucagon, hormoni
steroizi, hormon de creștere). Acești factori determină o creștere a secreției de
insulină atât prin hiperglicemia pe care o produc cât și prin acțiunea directă asupra
celulelor β din pancreas.
-Prin creșterea secreției de insulină sau prin administrarea ei se produce o
scădere a glicemiei, creșterea glicogenului hepatic, scăderea coeficientului respirator
(număr moli CO2 format/ număr moli O 2 consumat), scăderea fosforului anorganic
din sânge, scăderea K seric, scăderea concentrației aminoacizilor liberi din sânge,
creșterea sintezei de NADPH.
-La nivelul mușchiului și țesutului adipos, insulina favorizează pătrunderea
glucozei prin membrana celulară, stimulând toate căile de utilizare a glucozei (sinteza
glicogenului, șuntul HMP, deci creșterea producției de NADPH, glicoliza, creșterea
sintezei de acizi grași).
-Pătrunderea crescută a glucozei în țesutul adipos, favorizată de insulină,
duce și la o producție accelerată de α- glicerol-P ceea ce facilitează esterificarea
acizilor grași și depunerea de trigliceride în celulele adipoase; ca urmare, nivelul
acizilor grași liberi (AGL) din sânge va scădea.
Efectul este foarte important deoarece acumularea de AGL favorizează
sinteza corpilor cetonici, stimularea gluconeogenezei și blocarea glicolizei.
-Insulina produce scăderea mobilizării AGL și prin scăderea concentrației
AMPc în celulele adipoase, compus care stimulează lipoliza.
Scindarea legăturii acid gras – glicerol din poziția α din trigliceride se
realizează prin intervenția triglicerid-lipazei a cărei activitate este controlată de
hormoni. AMPc, prin intermediul proteinkinazei, convertește lipaza inactivă în forma
sa activă. La rândul ei, proteinkinaza activă scindează primul rest de acid gras și
posibil și pe al doilea.93
INSULINA FFKGK
PKG6P-aza
F1,6DP-aza
PEP-carboxi
kinaza
Piruvat
carboxilazaPiruvatGlucoz\
G6P
F6P
F1,6DP
PEP
Oxalacetat
PiruvatGlucoz\
G6P
F6P
F1,6DP
PEP+ _++
___

Insulina poate interveni la nivelul țesutului adipos și prin acțiunea directă
asupra unor enzime, printre care activarea hexokinazei care catalizează fosforilarea
glucozei.
-În ficat, își exercită acțiunea prin inducerea sintezei de enzime cu rol în
degradarea glucidelor (GK, FFK, PK) și represia simultană a enzimelor cu rol în
gluconeogeneză (piruvat-carboxilaza, PEP-carboxikinaza, F 1,6DP-aza și G6P-aza).
Hormonul de creștere secretat de hipofiza anterioară are acțiune
antagonistă insulinei. Secreția acestui hormon este stimulată de hipoglicemie.
Mecanismul său de acțiune constă în scăderea utilizării periferice a glucozei și
stimularea gluconeogenezei.
Hormonii glucocorticoizi sunt secretați în urma stimulării cu ACTH, a
cărui secreție este declanșată de hipoglicemie.
Adrenalina secretată de medulosuprarenală acționează prin activarea
glicogenolizei în ficat și mușchi.
Glucagonul, produs de celulele α din pancreas, are acțiune
asemănătoare cu a adrenalinei, la nivelul ficatului.
Adrenalina și glucagonul acționează prin intermediul sistemului adenilat-
ciclază – AMPc asupra fosforilazei.
5.4. Tulburările metabolismului glucidic
Orice dezechilibru în mecanismele de reglare a metabolismului glucidic
poate avea drept consecință instalarea unei hipo- sau hiperglicemii.
•Scăderea glucozei sanguine sub 0,70 g/L indică o hipoglicemie care
poate fi cauzată de:
a)foame, inaniție;
b)perturbarea secreției hormonilor implicați în metabolismul glucozei;94

-secreție crescută de insulină (hiperinsulinemism) care duce la un consum
exagerat de glucoză la nivel celular;
-secreție scăzută de adrenalină și glucagon, în hipopituitarism (hipofiză);
-defecte enzimatice – G 6P-ază, fosforilaza hepatică, piruvat-carboxilază,
PEP-carboxikinază, F 1,6DP-ază;
-boli hepatice severe;
-administrarea unor medicamente – propranolol, salicilați;
-consum de alcool.
•Creșterea glicemiei peste 1,10 g/L este un indicator al unei stări de
hiperglicemie.
Există o multitudine de sindroame hiperglicemice, dintre care importanță
deosebită prezintă diabetul zaharat, definit ca o maladie cauzată de lipsa totală sau
relativă de insulină și care este caracterizat prin hiperglicemie, frecvent însoțită de
glicozurie.
Diabetul zaharat, considerat prin tradiție o maladie a metabolismului
glucidic, implică de fapt și tulburări ale metabolismului lipidic și proteic.
Există două tipuri majore de diabet:
I.Diabetul insulino-dependent (tip I), denumit și diabet juvenil. Este
cauzat de incapacitatea organismului de a produce insulină din cauza lezării celulelor
β din pancreas. Se manifestă de timpuriu, înainte de 40 de ani, cu simptome mai
severe;
II.Diabetul insulino-independent (tip II), diabetul adultului – cauzat de
deficitul sau defecte ale receptorilor pentru insulină. Se manifestă după vârsta de 40
de ani, pacienții fiind de obicei hiperponderali și având în familie ascendenți
diabetici.
Modificările metabolice în diabetul insulino-dependent
Deoarece producția de insulină este perturbată, nivelul insulinei este foarte
scăzut comparativ cu al glucagonului, indiferent de nivelul glucozei din sânge.
Modificările sunt foarte asemănătoare cu cele observate în inaniție, în ciuda
abundenței compușilor nutritivi.Acestea sunt:
1.Captarea glucozei de către țesuturi este perturbată deși ficatul eliberează
glucoză;
2.Glicoliza este diminuată prin scăderea activității enzimelor cheie hexo-
kinază, fosfofructo-kinază și piruvat-kinază dependente de insulină;
3.Depozitele de glicogen sunt scăzute din cauza inactivării glicogen sintazei
în deficit de insulină. În mod fiziologic, raportul glucagon/insulină este mai important
decât nivelele fiecărui hormon în parte, deoarece metabolismul glicogenului este
puternic influențat de hormonul predominant. Când predomină insulina (post
prandial) este favorizată depunerea glicogenului, iar când glucagonul este
predominant (când glucoza scade în sânge) este favorizată mobilizarea glicogenului
din depozite.95

4.Gluconeogeneza din aminoacizi este stimulată prin activitatea crescută a
enzimelor specifice (piruvat-carboxilaza, PEP-carboxi-kinaza, F 1,6DP-aza, F6P-aza –
induse de glucagon) rezultând eliminare crescută de uree;
5.Hidroliza trigliceridelor este stimulată (diabet slab);
6.Degradarea acizilor grași prin β-oxidare este activată;
7.Sinteza acizilor grași și a trigliceridelor din glucoză pe calea acetil CoA
este reprimată (la animalele sănătoase 1/3 din glucidele ingerate sunt transformate în
acizi grași și trigliceride și depozitate în țesutul adipos);
8.La nivel hepatic din excesul de acetil CoA se sintetizează în exces corpi
cetonici (cetonemie → cetonurie → acidoză prin scăderea capacității de tamponare);
9.Proteinele organismului sunt degradate și aminoacizii sunt utilizați drept
combustibil;
10.Excesul de glucoză glicozilează hemoglobina și posibil și alte proteine
eritrocitare.
Manifestările clinice și paraclinice în diabetul netratat includ:
1.hiperglicemie;
2.glicozurie;
3.creșterea acizilor grași liberi ;
4.deshidratare și dereglarea balanței electrolitice (poliurie și polidipsie);
5.acidoză prin creșterea nivelelor corpilor cetonici. Acetoacetatul, β-
hidroxibutiratul sunt acizi ce conduc la modificarea echilibrului acido-bazic, cu
scăderea pH-ului sanguin. Aceasta conduce la comă și deces, dacă nu este corectat
(vezi metabolismul corpilor cetonici, p. 124).
6.neuropatii, datorită acumulării de sorbitol în celulele Schwann ce duce la
lezarea celulelor sistemului nervos;
7.retinopatii și orbire (cataractă) – acumulare de sorbitol în cristalin;
8.defecte renale.
Pentru diagnostic se practică proba de toleranță la glucoză sau proba
hiperglicemiei provocate:
-la subiectul sănătos revenirea la valoarea normală a glucozei în sânge se
realizează în aproximativ 2 ore și nu este însoțită de glicozurie;
-la subiectul diabetic, revenirea la valoare inițială se realizează în 5-7 ore și
este însoțită de glicozurie.96

6. METABOLISMUL LIPIDIC
6.1. Digestia și absorbția lipidelor
Lipidele reprezintă un grup eterogen de molecule organice insolubile
în apă, care pot fi separate prin extracție cu solvenți organici. Lipidele sunt
alcătuite din următoarele clase de compuși: acizi grași liberi (neesterificați);
triacilgliceroli (trigliceride); fosfolipide; sfingolipide; glicolipide; steroizi.
Funcțiile pe care lipidele le îndeplinesc în organism sunt următoarele:
– reprezintă sursa majoră de energie;
– procură componentele necesare formarii barierelor hidrofobe ce
separă conținutul apos al celulelor și structurilor celulare;
-prezintă activitate reglatorie sau coenzimatică (hormoni steroizi,
vitamine). 97

Un adult consuma între 60-150 g de lipide zilnic din care 90% sunt
trigliceride, restul fiind colesterol liber, colesterol esterificat, fosfolipide și
acizi grași liberi.
•Digestia lipidelor este un proces care consta în hidroliza (în
prezența unor enzime specifice fiecărei clase de lipide) și emulsionarea lor
adică menținerea în stare solubilizată a unor componente hidrofobe într-un
mediu apos (în prezența bilei și a sărurilor biliare).
Hidroliza este realizată de enzime specifice. Astfel, lipazele
acționează asupra trigliceridelor, fosfolipazele (PL) asupra fosfatidelor,
colesterolesteraza asupra esterilor de colesterol. De exemplu:
Hidroliza lecitinei (fosfolipid) sub acțiunea fosfolipazelor specifice
b. Emulsionarea înseamnă solubilizarea componentelor hidrofobe.
Lipidele sunt prezente în mediul apos sub forma unor picături și hidroliza enzimatică
se petrece la interfața picăturii lipid-apă. Agenții emulsionanți interacționează
deopotrivă cu aceste picături și cu apa, acțiune ce are ca urmare ruperea picăturilor în
altele mai mici, stabilizarea acestora din urma și împiedicarea reunirii lor. Ca urmare
are loc o mărire a suprafeței picăturii astfel ca enzimele să poată acționa cât mai
eficient. Emulsionarea este realizată prin două mecanisme: folosirea proprietăților
sărurilor biliare care au rol detergent și amestecarea mecanică dată de peristaltism.
Digestia lipidelor începe în stomac și este catalizată de o lipază (care se crede
că este de origine linguală) și de o lipază gastrică, care hidrolizează în special
trigliceridele ce conțin acizi grași cu catenă scurtă și medie (prezente în special în
lapte). Viteza cu care are loc hidroliza este excesiv de mică deoarece lipidele sunt
neemulsionate și enzimele pot hidroliza doar trigliceridele situate la interfața. De
aceea se poate spune că lipidele trec în intestin aproape intacte.
Digestia masivă a lipidelor are loc în intestin unde trigliceridele, esterii de
colesterol și fosfolipidele sunt degradate la produși primari.98

Trigliceridele având molecule mari nu pot trece prin peretele celulelor
mucoasei intestinale. De aceea asupra lor acționează lipaza pancreatică care
hidrolizează preferențial acizii grași din poziția 1 și 3 rezultând în principal 2-
monoacilglicerol și acizi grași liberi.
Hidroliza esterilor de colesterol este realizată de colesterolaza pancreatică
când se produc colesterol liber și acizi grași liberi.
Hidroliza fosfolipidelor este realizată de fosfolipaza A 2 (prezentă în
concentrație mare în sucul pancreatic), enzimă activată în intestin de tripsină.
Fosfolipaza A2 îndepărtează acidul gras din poziția 2 rezultând lysofosfolipid și
bineînțeles acidul gras. Acidul gras rămas în poziția 1 poate fi îndepărtat de către
lysofosfolipase obținându-se în final glicerilfosforilcolina și acid gras liber.
Absorbția lipidelor
Acizii grași liberi, colesterolul liber și 2-monoacilglicerolul sunt produșii
primari de degradare in jejun. Aceștia împreună cu sărurile biliare formează micelii
de lipide amfipatice care sunt orientate cu porțiunea hidrofobă în interior și cu
porțiunea hidrofilă spre exterior, fiind astfel solubile în mediul apos din lumenul
intestinal. Miceliile se apropie de marginea în perie a celulelor mucoasei intestinale
(care constituie locul primar de absorbție a lipidelor) și sunt absorbite.
În enterocite acești produși sunt supuși unui proces invers, de reconstituire a
produșilor inițiali și anume trigliceride, colesterol esterificat, fosfatide, care împreună
cu cantități mici de proteine formează particule lipoproteice denumite chilomicroni.
Chilomicronii sunt secretați de enterocite și prin sistemul limfatic ajung în circulația
sanguină; reprezintă forma de distribuire a lipidelor exogene.
Resinteza trigliceridelor, a esterilor colesterolului și a fosfolipidelor se
realizează în două trepte, activarea acizilor grași (despre care se va vorbi la
metabolismul acizilor grași) realizată de tiokinaze urmat ă de esterificarea realizată de
aciltransferaze specifice. 99

Trebuie notat că acizii grași cu lanțuri mici și medii parcurg un traseu diferit
de cel al celorlalte lipide. Astfel ei sunt absorbiți direct de mucoasa intestinală (nu
necesită formarea miceliilor pentru absorbție), și sunt distribuiți prin sistemul portal
hepatic (nu prin cel limfatic). Acest considerent trebuie avut în vedere în dieta
persoanelor care prezintă malabsorbție pentru alte tipuri de lipide.
6.2. Metabolismul acizilor grași
Acizii grași există în organism în formă liberă (neesterificată) sau sub formă
de esteri în molecule complexe cum sunt trigliceridele. Acizii grași au un număr par
de atomi de carbon, saturați sau nesaturați, cu 4-24 atomi de carbon.
Acizii grași liberi pot fi oxidați în multe țesuturi (ficat, mușchi) pentru a
furniza energie.
Trigliceridele reprezintă forma de stocare a rezervelor energetice ale
organismului și de aceea funcția lor principală este aceea energogenă. Aceste rezerve
se formează pe baza excesului de glucide care este convertit în acizi grași, ce sunt
încorporați în trigliceride și depozitați în țesutul adipos. 100

6.2.1. Biosinteza acizilor grași (acidul palmitic).
Acizii grași din organism provin din următoarele procese:
•sinteza “de novo” a acidului palmitic;
•elongarea acidului palmitic nou sintetizat sau a unor acizi grași endogeni;
•biosinteza acizilor grași nesaturați .
Acizii grași încorporați în trigliceride sunt sintetizați din acetil-CoA formată
din glucoză.
Biosinteza acizilor grași este un proces de încorporare a unității acetil din
malonil-CoA într-un lanț crescând de acid gras, utilizând ATP și NADPH.
Pentru a putea ajunge în citosol acetil-CoA trebuie să traverseze membrana
mitocondrială. Porțiunea coenzima A din acetil-CoA nu poate traversa membrana
mitocondrială ci doar porțiunea acetil este transferată (sub forma de citrat) în citosol.
Aici din citrat este refăcută acetil-CoA care va pune la dispoziție gruparea acetil
pentru sinteza acizilor grași superiori.
Acid gras sintaza: a, b – subunități structurale;
1, 2 – subunități funcționale
Sinteza acestora are loc în prezența unui complex multienzimatic denumit
acid-gras sintetază care este un dimer. Fiecare monomer prezintă 7 proteine care
catalizează fiecare câte o etapă (reacție) în procesul de sinteză și un domeniu denumit
ACP (acyl carrier protein) care are rol în transportul unității acil. Porțiunea ACP a 101

monomerului cuprinde fosfopanteteina (una din formele coenzimatice ale acidului
pantotenic) de a cărei grupare SH se fixează ca tioesteri acili intermediari. La celalalt
capăt monomerul conține o grupare SH furnizată de un rest cisteinil din β-
cetoacilsintetaza.
Complexul enzimatic este alcătuit din cei doi monomeri structurali (a și b)
așezați față în față așa fel încât gruparea ACP-SH a unui monomer să conlucreze cu
gruparea Cis-SH a celuilalt, formând două subunități funcționale (1 și 2), întrucât se
sintetizează concomitent două molecule de acid palmitic.
Acizii cu catenă mai lungă de 16 atomi de carbon se sintetizează din acid
palmitic printr-un proces de elongare (atașarea fragmentelor de doi atomi de carbon,
proveniți de la malonil-CoA).
Acizii grași nesaturați sunt sintetizați prin introducerea în molecula acidului
gras saturat corespunzător a dublelor legături prin intervenția unor enzime specifice,
numite desaturaze.
În organism poa te fi sintetizat pe această cale numai acidul oleic (cu o
singură dublă legătură), din acidul stearic (18 atomi de C).
Organismul are nevoie și de alți acizi grași nesaturați, cu două, trei și patru
legături. Aceștia nu pot fi sintetizați din acidul gras saturat corespunzător deoarece
lipsesc desaturazele respective. Din acest motiv, grupul acizilor grași nesaturați cu
două, trei și patru duble legături, cunoscuți drept acizi grași esențiali; trebuie aduși
prin aport exogen.
Totuși, dacă în organism se introduce acidul linoleic se poate sintetiza acidul
arahidonic prin combinarea procesului de elongare cu procesul de desaturare.
6.2.2. Degradarea acizilor grași
acizii grași eliberați prin hidroliza trigliceridelor în țesutul adipos trec în
plasmă unde se fixează pe albumine, sunt transportate la țesuturile capabile să-i
oxideze, ficat, rinichi, inimă, mușchi, plămân, creier, țesut adipos (majoritatea
țesuturilor au capacitatea de a oxida lanțul lung de acid gras).
Catabolismul acizilor grași se desfășoară în trei etape:102

Activarea acizilor grași are loc în microzomi sau pe membrana externă a
mitocondriei și este catalizat de enzime specifice – tiokinaze.
Transferul acil-CoA în mitocondrie se realizează prin transferul grupării
acil pe carnitină în ficat și mușchi. Acil-CoA cu lanț lung de atomi de carbon
reacționează cu carnitina, având loc transferul grupării acil pe gruparea –OH a
carnitinei, sub activarea carnitil-acil-transferazei I prezentă în membrana externă a
mitocondriei.
Complexul acil-carnitină este transferat în mitocondrie prin intervenția unei
translocaze. În mitocondrie, restul acil este trecut pe o CoA din mitocondrie cu
eliminarea carnitinei care, transferată în exterior de aceiași translocază, va participa la
transferul altui rest acil.
β-oxidarea
În mitocondrie, acil-CoA participă la procesul de β-oxidare, un ansamblu de
patru reacții prin care se îndepărtează fragmente de doi atomi de carbon sub formă de
acetil-CoA.
1.Dehidrogenarea constă în îndepărtarea a doi atomi de hidrogen de la C α
și Cβ, sub acțiunea acil-CoA-DH, rezultând o acil-CoA nesaturată; cei doi hidrogeni
sunt preluați de FAD și cedați lanțului respirator cu generarea finală a 2 ATP.103

2.Hidratarea. În reacția a doua are loc adiția unei molecule de apă la dubla
legătură, adiție mediată de enoil-CoAhidrataza (crotonaza), cu formarea β-hidroxi-
acil-CoA.
3.Dehidrogenarea la Cβ sub acțiunea β-hidroxi-acil-CoA-DH pentru a
forma β-ceto-acil-CoA. În acest caz acceptorul de H este NAD+.
4.Scindarea tiolitică este realizată de β-cetotiolază cu participarea
altei molecule de CoA-SH. Ca rezultat, din lanțul lung se desprinde un fragment
de doi atomi de carbon sub formă de acetil-CoA, iar restul de acid gras rămas 104
Δ2-trans-enoil-CoA~O
CoASCCRCH
H2
3FADH2FAD Acil-CoA
dehidrogenazaAcil-CoARCH2CH2C SCoAO
~
2 ATP
β-cetoacil-CoANADH+H+NAD+β-hidroxiacil-CoA
dehidrogenaza
R ~O
CoA S C CH2 CO3 ATP

este deja activat (acil-CoA cu doi atomi de carbon mai puțin) care poate
participa la un nou proces de β-oxidare.
Procesul continuă până tot lanțul hidrocarbonat al acidului gras este
fragmentat în molecule de acetil-CoA. Acetil-CoA formată este degradată la
CO2 și H2O în ciclul Krebs.
Prin degradarea acizilor grași se formează o mare cantitate de energie.
Considerând acidul palmitic, cu 16 atomi de carbon, pentru degradarea sunt
necesare șapte β-oxidări, cu eliberarea a 7 x 5 = 35 moli ATP.
Din cei 16 atomi de carbon ai acidului palmitic rezultă 8 moli de acetil-
CoA, care degradate în ciclul Krebs, vor genera 8 x 12 = 96 moli de ATP .
total 35 + 96 = 131 moli de ATP.
din care se scade un mol ATP consumat la activare (sau două legături macroergice
de ATP) ceea ce înseamnă că prin degradarea acidului palmitic la CO 2 și H2O se
formează 130 moli ATP sau 129 legături macroergice=656 KJ .
6.3. Metabolismul trigliceridelor
Trigliceridele sunt esteri ai acizilor grași cu glicerina. Ele reprezintă
forma de depozitare a excesului energetic al organismului. Energia potențială a
trigliceridelor rezidă în catenele bogate în hidrogen ale resturilor acil (R-CO-).
I. Sinteza trigliceridelor
Pentru sinteza trigliceridelor organismul utilizează glicerolul și acizii
grași superiori, care sunt mai întâi activați la acil-CoA.
Biosintaza trigliceridelor (TG) are loc prin două mecanisme:
•Calea monogliceridelor , activă în celula intestinală:
Funcționează în enterocit și reprezintă o cale de resinteză a
trigliceridelor din produșii de digestie, conform reacției:105
Acil-CoACoA Acil-CoA:
aciltransferaza
(tiolaza)O
CoA S C CH3~
~ RC SCoAO
(n-2) atomi de carbon

Aceste trigliceride împreună cu colesterolul liber și esterificat,
fosfolipide și proteine sunt încorporate în particule lipoproteice denumite
chilomicroni care trec în circulație prin sistemul limfatic.
•Calea glicerol fosfatului , activa in ficat si alte tesuturi, capabile de
sinteza:
Cu toate că majoritatea țesuturilor sintetizează trigliceride, cele
sintetizate în ficat și în țesutul adipos au mare importanță în balanța energetică
a organismului.
Acizii grași necesari sintezei trigliceridelor provin fie din sinteza “de
novo” din acetil-CoA (rezultată în urma oxidării glucozei), fie din acizii grași
liberi circulanți.
Trebuie notat că ficatul nu este un organ de depozitare a trigliceridelor
așa cum este țesutul adipos. Trigliceridele sintetizate în ficat sunt exportate la
țesuturile extrahepatice sub forma de lipoproteine de densitate foarte mică
(VLDL). Ajunse acolo trigliceride cuprinse în VLDL sunt hidrolizate (sub
acțiunea lipoprotein lipazei) și acizii grași sunt reținuți. Aceștia din urma sunt
reîncorporați în trigliceride și depozitați (în special în țesutul adipos).
Țesutul adipos reprezintă locul de stocare a excesului caloric sub formă
de lipide. 106

Glicerol-fosfatul necesar sintezei provine din dihidroxiaceton-fosfatul
provenit din glucoză și din glicerolul eliberat prin hidroliza trigliceridelor.
Acest fapt evidențiază dependența sintezei trigliceridelor de nivelele glicemiei
și indirect al insulinemiei.
II. Degradarea trigliceridelor
Degradarea tisulară a trigliceridelor are loc prin hidroliză când se pun
în libertate acizi grași și glicerol sub acțiunea unei lipaze hormon-sensibile,
conform schemei:
Glicerolul rezultat difuzează în plasmă și constituie un indicator al vitezei de
hidroliză a trigliceridelor.
Acizii grași rezultați sunt utilizați în principal ca sursă de energie.
Trebuie notat faptul că în organism există două mari fluxuri plasmatice
de trigliceride:
– circulația trigliceridelor exogene de la intestin în restul organismului
sub formă de chilomicroni;
– circulația trigliceridelor endogene de la ficat spre restul organismului
sub formă de VLDL.
6.4. Metabolismul glicerolului. Sinteza fosfolipidelor
Glicerolul provine din hidroliza trigliceridelor fiind un produs al
metabolismului țesutului adipos. El poate fi utilizat doar de țesuturile ce posedă
glicerol-kinaza care îl poate fosforila și reintroduce în fluxul metabolic. De aceea el
difuzează din țesutul adipos care nu conține această enzimă și pe cale plasmatică
ajunge în ficat și rinichi (țesuturi ce posedă glicerol-kinază) unde este fosforilat la
glicerol-3-fosfat.
Glicerolul este un punct de plecare spre sinteza de trigliceride și/sau
fosfogliceride.107

OCH2OCHOCH2CO
COR1
R2
COPinozitol
Fosfatidil-inozitolCDP-Diacilglicerol
OCH2OCHOCH2CO
COR1
R2
POCH2CH2N(CH3)3+
Lecitina (Fosfatidil-colina)
TriglicerideCDP-colinaCMPCTP PPa
PO CH2O CHO CH2CO
COR1
R2
P Citidina
1,2 DiacilglicerolOH CH2O CHO CH2CO
COR1
R2Fosfatidat
fosfohidrolaza
Pi1,2 Diacil glicerol fosfat
(fosfatidat)P1 Acil glicerol-3-fosfat
aciltransferaza
CoAAcil-CoA1-Acilglicerol-3-fosfatGlicerol-3-fosfat
aciltransferaza
CoAAcil-CoACH2OH
CHOH
CH2OP
Glicerol-3-fosfatADPATPGlicerol
kinaza
O CH2O CHO CH2CO
COR1
R2
COR3O CH2O CHO CH2CO
COR1
R2R1CO
O CH2OH CHO CH2
PCH2OH
CHOH
CH2OH
H2OGlicerol
Difosfatidil glicerol
(cardiolipina)
Aciltransferaza
R3-COOH
Glicerofosfolipidele reprezintă o clasa de lipide foarte importante ele fiind
componente principale ale membranelor biologice. Cea mai importantă caracteristică
a lor este caracterul amfipatic. Aceasta înseamnă că fosfolipidele prezintă o porțiune
(un cap) hidrofilă, care conține gruparea fosfat cu diferiți substituenți ca serina,
etanolamina, colina și o porțiune (o coadă) hidrofobă alcătuită din lanțurile a doi acizi
grași. Această configurație este ideală deoarece partea hidrofobă le permite asocierea
cu alți constituenți ai membranei celulare cum ar fi proteine, colesterol, glicolipide, în
timp ce parte hidrofilă permite asocierea cu moleculele de apă asigurându-se
solubilizarea lor.
6.5. Corpii cetonici
Prin corpi cetonici se înțeleg următorii trei compuși aceto-acetatul, 3-
hidroxibutiratul și acetona:
108

Sinteza acetoacetatului (cetogeneza) are loc în mitocondriile hepatice din
acetil-CoA rezultată din β-oxidarea acizilor grași.
Corpii cetonici reprezintă o importantă sursă de energie pentru țesuturile
extrahepatice deoarece:
– sunt solubili deci nu necesită un sistem de transport (încorporare în
lipoproteine, cuplare cu albumina);
– sunt sintetizați în ficat atunci când cantitatea de acetil-CoA prezentă
depășește posibilitățile ficatului de a o metaboliza, pe alte c ăi;
– pot fi utilizați ca sursă de energie în țesuturi extrahepatice (mușchi scheletic
și cardiac, cortex renal, creier).
Deși ficatul produce în mod constant corpi cetonici, cantități semnificative
apar în special în perioadele de inaniție îndelungată. Ficatul însă nu poate reconverti
aceto-acetatul la acetoacetil-CoA deci nu poate folosi acest compus drept sursă de
energie. Țesuturile extrahepatice pot însă obține energie prin conversia corpilor
cetonici la acetil-CoA via acetoacetil-CoA.
Când rata formării corpilor cetonici depășește rata metabolizării lor, nivelele
acestora cresc în sânge (cetonemia) și în urină (cetonuria). Acești doi parametri sunt
de obicei întâlniți în inaniție și în diabetul zaharat (mellitus). Acidul aceto-acetic și
β-hidroxibutiratul sunt eliminați ca săruri, ei epuizând rezerva alcalină din sânge și
în consecință, duc la scăderea pH-ului. Pe de alta parte fiind substanțe osmotice
antrenează pierderi mari de apă (poliurie) și deshidratarea organismului. Cuplarea
celor două efecte duce la instalarea acidozei (cetoacidoza).
6.6. Metabolismul colesterolului
Colesterolul este sintetizat de aproape toate țesuturile umane: ficat, cortexul
adrenalei, ovare, testicule, placentă.
El prezintă o serie de funcții esențiale în organism: este component al
membranelor celulare, precursor al acizilor biliari, al hormonilor steroizi, și al
vitaminei D.
Colesterolul se prezintă sub două forme: colesterolul liber și colesterolul
esterificat.
•Biosinteza colesterolului
Toți atomii constituenți ai colesterolului provin din acetil-CoA. Sinteza sa are
loc în citoplasmă și cuprinde mai multe etape:
a) formarea hidroxi, metil – glutaril ∼ CoA (HMG-CoA) din acetil-CoA;
b) transformarea (HMG-CoA) în “izopren biologic activ”
c) condensarea a 6 unități izoprenice cu formarea squalen-ului (hidrocarbură
cu 30 atomi de carbon)
d) ciclizarea squalen-ului cu formarea colesterolului.
a. HMG-CoA, intermediar în sinteza steroizilor, se sintetizează la fel ca
precursorul sintezei corpilor cetonici dar în citoplasmă. Acetil CoA necesară sintezei 109

provine din metabolizarea glucozei, a acizilor grași (în cea mai mare parte) și a unor
aminoacizi.
b. Transformarea HMG-CoA în acid mevalonic este etapa reglatorie a
procesului și reprezintă prima etapă specifică a colesterologenezei și este un proces
dependent de NADPH.
110

c. Prin condensarea cap-coadă a două unități izoprenice se obține geranil-PP
un compus C10, la care se adaugă o nouă moleculă de izopren activ cu formare de
farnesil-pirofosfat (C 15). Apoi două molecule de farnesil prin condensare coadă-coadă
formează squalen-ul (C 30).
d. Sub acțiunea unui sistem enzimatic complex squalenul este transformat
în lanosterol. Acesta, prin pierderea a 3 grupări CH 3 (legăturile punctate) prin oxidare
la COOH și decarboxilare, hidrogenarea unei duble legături si migrarea alteia,
conduce la colesterol:
111

Reglarea sintezei de colesterol are loc la nivelul HMG-CoA-reductazei, etapa
limitantă a procesului.
Factorii reglatori sunt :
a.colesterolul alimetar . Când dieta este săracă în colesterol, este activată
sinteza în ficat, intestin și suprarenale. O dietă bogată în colesterol diminuează
sinteza endogenă;
b.valoarea calorică a dietei . O dietă bogată în glucide sau lipide crește
sinteza hepatică de colesterol;
c.hormonii
– insulina stimulează sinteza de colesterol prin stimularea HMG-CoA-reductazei;
– glucagonul reduce sinteza de colesterol prin scăderea activității HMG-CoA-
reductazei.
În plasma umană colesterolul se găsește într-o concentrație de
120-220 mg/dL; crește cu vârsta și prezintă variații de la individ la individ. La adulții
tineri sănătoși colesterolul plasmatic este de 175 mg/dL.
•Degradarea colesterolului. Biosinteza acizilor biliari
Colesterolul din organism este utilizat astfel :
1.în cea mai mare parte este transformat la nivelul ficatului în acizi biliari ;
2.în piele, este trecut în vitamină D 3;
3.în glandele endocrine, la nivelul corpului galben din placentă și capsulele
suprarenale, se sintetizează hormoni steroizi ;
4.este utilizat pentru sinteza de membrane.
Colesterol nu poate fi degradat la CO 2 și H2O și de aceea inelul sterolic este
eliminat din organism ca atare sau mai corect foarte puțin modificat. Calea principală
de excreție este bila care cuprinde atât colesterolul cât și acizii biliari, cataboliți ai
acestuia. Ținându-se cont de cele spuse mai sus rezultă că trecerea colesterolului prin
ficat este obligatorie în vederea eliminării.
Bila contine colesterol în majoritate neesterificat care este menținut în soluție
apoasă de către substanțe amfipatice cum sunt lecitina (fosfatidilcolina) și sărurile
biliare.
Solubilitatea colesterolului depinde de un raport bine determinat între
colesterol-lecitina-săruri biliare. Modificarea acestui raport duce la cristalizarea
colesterolului în jurul unor nuclee de proteine și bilirubină formând calculii biliari
(pietre) care pot bloca total sau parțial fluxul bilei.
Calea urmată de colesterol pentru eliminare este următoarea: colesterolul
biliar împreună cu cel rezultat din descuamarea intestinală și cel exogen se amestecă
în intestin. Din acest amestec colesterolul biliar fiind în formă micelară este absorbit
preferențial față de cel exogen. Colesterolul neabsorbit se elimină prin fecale sub
forma a doi compuși rezultați în urma acțiunii bacteriilor intestinale și anume
colestanol și coprostanol.
Colesterolul absorbit ajunge în ficat unde este transformat în acizi biliari și
anume acidul colic și chenodezoxicolic.112

Înainte ca ei să părăsească ficatul, sunt conjugați cu glicolul sau cu taurina
rezultând acizii glicocolic, taurocolic, glicochenodezoxicolic și
taurochenodezoxicolic. Aceștia sunt total ionizați la pH-ul fiziologic și se prezintă
sub formă de săruri. Sărurile biliare au caracter detergent mai puternic decât acizii.
Acizi biliari și sărurile biliare sunt secretați în caniculele biliare și după un tranzit
prin vezica biliară sunt deversați împreună cu bila în duoden.
113

În segmentul distal al ileonului acizi biliari sunt reabsorbiți printr-un
mecanism activ și prin sistemul port ajung din nou la ficat unde refac circuitul
anterior, realizându-se așa-numitul circuit enterohepatic al acizilor biliari. În intestin,
după ce participă la emulsionarea lipidelor alimentare, acizii biliari formați sunt
supuși acțiunii bacteriilor rezultând acizi biliari secundari, prin dehidroxilare în
poziția 7 și deconjugare , acidul dezoxicolic din acidul colic și acidul litocolic din
acidul chenodezoxicolic. După efectuarea a mai multor circuite enterohepatice ei sunt
total eliminați.
Trecerea colesterolului din ficat în bilă este însoțită de secreția simultană a
fosfolipidelor și sărurilor biliare. Dacă acest fenomen cuplat este viciat și intră în bilă
mai mult colesterol decât poate fi solubilizat de sărurile și lecitina prezente, atunci
colesterolul precipită formând calculii biliari și declanșând litiaza biliară.
6.7. Lipoproteine plasmatice
Lipidele plasmatice (5-8 g/L) reprezintă un amestec complex de fosfolipide
(PL) –35%, trigliceride (TG) – 10-25%, colesterol liber (C) – 7,5%, colesterol
esterificat (CE) – 39% și acizi grași liberi (AGL) – 2,5%.
Deoarece sunt insolubile în apă, lipidele sunt transportate sub forma unor
complexe lipoproteice, particule globulare cu greutate mare, cu miez nepolar
constituit din lipide neutre (TG și CE) înconjurat de o peliculă polară de PL care
stabilizează particula și asigură solubilitatea ei în apă. Pe lângă fosfolipide, suprafața
polară mai conține colesterol liber și cantități mici de proteine specifice, numite
apolipoproteine sau apoproteine (A, B, C, E).114

Deoarece particulele lipoproteice conțin toate componentele lipidice în
proporții diferite și diferite apoproteine, aceste particule vor prezenta și proprietăți
fizico-chimice diferite: mărimea particulei, densitate, mobilitate în câmp electric.
Lipoproteinele cu conținut ridicat de TG au densitatea mai mică și molecula
mai mare decât cele cu conținut mare de PL și proteine.
Încărcarea electrică este conferită de partea proteică.
Pe baza acestor proprietăți au fost perfectate două metode de separare a
lipoproteinelor plasmatice: ultracentrifugarea și electroforeza.
Ultracentrifugarea se bazează pe viteza de sedimentare a particulelor în
câmp gravitațional într-o soluție de NaCl cu greutate specifică 1,063 în funcție de
densitatea și mărimea particulei.
Electroforeza se bazează pe capacitatea de migrare în câmp electric în funcție
de încărcarea electrică și greutatea particulei.
Prin aceste metode s-au separat, din plasma subiecților sănătoși, patru clase de
lipoproteine:
-CM – chilomicroni;
-LDL – lipoproteine cu densitate joasă sau β-lipoproteine;
-VLDL – lipoproteine cu densitate foarte joasă sau pre- β-lipoproteine;
-HDL – lipoproteine cu densitate înaltă sau α-lipoproteine;115

Trigliceridele predomin ă în chilomicroni și VLDL în timp ce
colesterolul în LDL și HDL.
Apoproteinele reprezintă aproape 60% din particulele HDL și mai puțin de 1%
în chilomicroni.
Asamblarea lipidelor sub forma particulelor lipoproteice asigură păstrarea
lipidelor în soluție și un mecanism eficient pentru aprovizionarea țesuturilor cu
lipide.
Metabolismul chilomicronilor (CM)
Chilomicronii sunt particulele lipoproteice cele mai mari
(Ø75-1200 nm) sunt sintetiza ți în celulele mucoasei intestinale din
lipidele alimentare Apo B 48 și secretate în limfa mesenteric ă. În
circulație primesc de la particulele HDL, Apo C și Apo E.
În timpul circulației, trigliceridele din chilomicroni sunt hidrolizate de
lipoprotein-lipaze (LPL) din endoteliul capilarelor țesuturilor extrahepatice (mușchi
scheletic, mușchi cardiac, țesut adipos). Acizii grași eliberați prin acțiunea LPL
activată de apo C II, servesc drept sursă de energie pentru diverse celule, sau sunt
preluați de adipocite și stocați sub formă de trigliceride. Particulele rămase sunt
chilomicroni remanenți sau deșeuri, bogați în apo E dar lipsiți de apo C care a fost
pierdută (preluată de HDL) aproape în întregime. Deșeurile de chilomicroni sunt
rapid captați de ficat fiind recunoscute de receptorii specifici prin combinația apo B și
apo E. În celulele parenchimale sunt degradați.
Metabolismul fracțiunii VLDL
Particulele VLDL (Ø 30-90 nm) sunt secretate de ficat pe
seama trigliceridelor sintetizate în celula hepatic ă. În circulație
particulele VLDL sunt modificate prin degradarea trigliceridelor de
către lipoprotein-lipaz ă. Particulele devin mai dense, pierd
fosfolipidele, colesterolul și apo E, care sunt transferate pe HDL și
primesc în schimb colesterol esterificat. Prin aceste modific ări, 116

particulele VLDL devin particule LDL, trecând prin faza intermediar ă
de particule IDL (lipoproteine cu densitate intermediar ă).
În condiții patologice (hepatit ă, diabet necontrolat sau în
ingestia excesiv ă de alcool) când este deranjat raportul între sinteza
hepatică de trigliceride și secreția VLDL, apare “ficatul gras”.
Metabolismul fracțiunii LDL
Particulele LDL (Ø20 nm) rezultate prin metabolizarea VLDL
sunt bogate în colesterol și colesterol esterificat, în special cu acidul
oleic. Funcția primară a fracțiunii LDL este de a furniza colesterol
celulelor periferice.
Colesterolul liber adus în celul ă participă la: sinteza de
membrane celulare; sinteza altor steroli; reglarea sintezei de
colesterol în celula respectiv ă prin inhibarea activit ății HMGCoA-
reductazei.
Colesterolul în exces (care dep ășește necesarul imediat al
celulei) este esterificat cu acizi gra și de către ACAT (acil-
CoA:colesterol-acil transferaza) și stocat în celul ă pentru nevoile
viitoare. Activitatea ACAT cre ște când concentra ția colesterolului
intracelular este crescut.
Particulele LDL p ătrund în celul ă prin recunoa șterea
combinației apo B și apo E de către receptori specifici.
Afinitatea receptorilor pentru LDL este foarte mare; se
consideră că ei funcționează la capacitate maxim ă la o concentra ție a
colesterolului-LDL de 25 mg/dL. Nivelul LDL-colesterolului plasmatic
este de 120 mg/dL; diferen ța dintre aceste dou ă valori reprezentând
valoarea LDL-colesterolului preluat de c ătre receptorii “scavenger”
de pe macrofage. Rezult ă așa numitele “celule spumoase”.
Fracțiunea LDL este considerat ă fracțiune de risc
aterogen.
Metabolismul frac țiunii HDL
HDL (Ø 8-12 nm) sunt particule foarte heterogene în ceea ce
privește compoziția și originea.
Sunt sintetizate în ficat și intestin din înveli șul excedentar din
chilomicroni și VLDL după ce miezul lor nepolar de trigliceride a fost
degradat de c ătre lipoprotein-lipaz ă.
HDL nascente au o form ă bidiscoidală (două straturi
suprapuse formate din colesterol, fosfolipide (în special lecitin ă),
apo AI, apo E și apo C. Sunt rapid convertite la particule sferice prin
colectarea colesterolului de pe suprafa ța celulelor țesuturilor
periferice și de la alte particule lipoproteice, trecând în particule
HDL3, sferice, apoi HDL 2 care sunt captate de celulele hepatice și
degradate.117

Fracțiunea HDL îndepline ște un număr de funcții importante:
-constituie rezerv ă circulantă de apo CII care este transferat ă
pe chilomicroni și VLDL pentru activarea LPL;
-îndepărtează colesterolul liber din țesuturile extrahepatice și
îl esterifică în plasmă cu LCAT (lecitin:colesterol-acil-
transferază), enzimă atașată de particulele HDL.
-transportă colesterolul esterificat la ficat unde este
metabolizat la acizi biliari în celulele parenchimale.
Studii epidemiologice au eviden țiat că spre deosebire de LDL,
colesterolul din HDL este corelat negativ cu prevalen ța
aterosclerozei, HDL fiind considerat ă fracțiunea cu rol
protector, antiaterogen ă. Aceasta deoarece îndep ărtează
colesterolul din țesuturi și chiar din intima vascular ă și îl cedează 118

ficatului care îl transform ă în acizi biliari, principala form ă de
eliminare a colesterolului din organism.
Tulburările metabolismului lipidic. Dislipidemii
Termenul general de dislipidemie semnific ă modificările
calitative și cantitative ale lipidelor din plasm ă. Unii indivizi prezint ă
defecte înnăscute în metabolismul lipoproteinelor plasmatice,
defecte ce conduc la hipo- sau hiperlipoproteinemii. Al ți indivizi, cu
diverse afecțiuni, cum ar fi diabet zaharat, hipotiroidism sau
ateroscleroză, prezintă modele lipoproteice anormale, foarte
asemănătoare cu una sau alta dintre afec țiunile primare înn ăscute.
Numeroase cercet ări au evidențiat corelația dintre creșterea
concentrației lipidelor serice și incidența bolilor coronare și a
aterosclerozei.
Pacienții cu boli coronare pot prezenta cel pu țin una din
următoarele anomalii:
1)creșterea concentra ției VLDL (în principal trigliceride), cu
concentrații normale a LDL (în principal colesterol);
2)creșterea concentra ției LDL (colesterol) cu VLDL normale
(trigliceride);
3)creșterea ambelor frac țiuni lipoproteice (colesterol +
trigliceride).
Există o relație inversă între HDL și bolile coronare și se
consideră că cele mai bune indica ții în aprecierea acestei situa ții pot
fi obținute din valorile raportului LDL/HDL, ținând seama de rolul
celor două fracțiuni.
7. METABOLISMUL PROTEIC
În organism are loc un permanent transfer proteic intertisular. La fondul
comun de aminoacizi contribuie atât aminoacizii de origine alimentară, cât și cei
proveniți din degradarea proteinelor tisulare. Fondul comun de aminoacizi va fi
utilizat pentru sinteza de proteine, pentru sinteza de produși specializați (serotonina,
adrenalina, tiroxina), sau pentru degradare în scopuri energetice.
Cantitatea minimă de proteine necesară organismului este de aproximativ
30 g/zi. Când consumul de proteine este inadecvat, ficatul nu poate sintetiza
suficiente proteine plasmatice pentru menținerea balanței între fluide și țesuturi,
favorizând apariția edemelor. 119

Valoarea biologică a unei proteine alimentare depinde de compoziția sa în
aminoacizi. Valoarea este cu atât mai mare cu cât conținutul în aminoacizi este mai
bogat, mai variat și mai apropiat de compoziția proteinelor proprii organismului.
Măsura acestei valori este dată de coeficientul de utilizare a proteinelor care se
exprimă prin raportul:
N ingerat – N urinar
N ingerat
Coeficientul indică în ce măsură o proteină ingerată este încorporată în
proteinele proprii. Atunci când, după administrarea unei proteine, eliminarea urinară
de azot este crescută, înseamnă că aminoacizii din proteina respectivă au fost în
principal degradați și nu încorporați în proteinele proprii organismului.
Proteinele de origine vegetală, în special făina de porumb, care este lipsită de
triptofan, tirozină și lizină, au valoare biologică redusă. Proteinele de origine animală
au valoare biologică ridicată.
Balanța azotată nu poate fi menținută dacă din alimentație lipsesc următorii
aminoacizi: fenilalanina, valina, triptofanul, treonina, lizina, leucina, histidina,
arginina, izoleucina și metionina, așa numiți aminoacizi esențiali . Arginina și
histidina sunt considerați aminoacizi semiesențiali deoarece în perioada de creștere,
necesarul pentru arginină și histidină este crescut și sinteza endogenă nu asigură
întreaga cantitate necesară.
Când unul dintre aminoacizii esențiali lipsește, sinteza proteinelor în
componența cărora intră acești aminoacizi nu mai are loc, iar ceilalți aminoacizi sunt
dezaminați și degradați; bilanțul azotat devine negativ.
Valoarea biologică a unei proteine depinde și de digestibilitatea ei; proteinele
din plante, fiind protejate de un înveliș de celuloză, sunt mai greu digestibile. Un caz
aparte îl constituie albușul de ou crud și fasolea soia, care conțin factorii antitriptici
ce se opun digestiei.
7.1.Digestia și absorbția proteinelor
În tubul digestiv, proteinele nu pot fi absorbite ca atare și de aceea sunt
supuse acțiunii unor enzime numite peptidaze sau proteaze, care le scindează până la
aminoacizi.
După specificitate, peptidazele se împart în endopeptidaze și exopeptidaze.
Ele sunt capabile să scindeze legăturile peptidice situate fie în mijlocul unui lanț
polipeptidic (endopeptidaze), fie la capetele acestuia (exopeptidaze). La rândul lor,
exopeptidazele sunt aminopeptidaze și carboxipeptidaze după cum detașează un
aminoacid din capătul N-terminal sau C-terminal:120
H2NCH CONHCHCONHCHCONHCHCONHCHCOOHR1 R3
R4R5
R2
AminopeptidazaEndopeptidazaCarboxipeptidaza

Peptidazele digestive sunt elaborate sub formă inactivă în scopul de a proteja
celulele și canalele secretoare de acțiunea lor proteolitică. Acești precursori
(proenzime sau zimogeni) devin activi în lumenul tubului digestiv. Activarea lor se
realizează prin hidroliza unor legături peptidice care fie că detașează anumite peptide
sau aminoacizi, fie că modifică plierea lanțului polipeptidic, demascând centrul activ
al enzimei. De multe ori acest proces se petrece autocatalitic.
Digestia proteinelor alimentare începe în stomac. Principala enzimă
proteolitică gastrică este pepsina.
Pepsina, o endopeptidază, este secretată de celulele mucoasei
gastrice sub formă de pepsinogen. Activarea are loc sub acțiunea acidului
clorhidric din stomac, sau autocatalitic. Pepsina acționează optim la pH 1-2 și
prezintă specificitate pentru legăturile peptidice a căror grupare –NH- provine
de la tirozină și fenilalanină.
Enzimele pancreatice (tripsina, chimotripsina, elastaza,
carboxipeptidaza) acționează asupra proteinelor neatacate de pepsina gastrică
cât și asupra produșilor de digestie ale acesteia. Sub acțiunea combinată a
proteazelor pancreatice rezultă di- sau oligopeptide.
Tripsina – endopeptidază pancreatică, rezultă din tripsinogenul
activat de enterokinază sau autocatalitic. Activarea implică detașarea unui
hexapeptid din capătul N-terminal. Are pH optim la 7-8 și specificitate pentru
legăturile peptidice a căror grupare carboxil provine de la un aminoacid bazic,
cum ar fi arginina.
Chimotripsina – endopeptidază pancreatică secretată sub forma
inactivă de chimotripsinogen și activată de tripsină care detașează patru
aminoacizi sub forma a două dipeptide. Chimotripsina are specificitate pentru 121
Tripsinogen
Val-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys Enteropeptidaza
Tripsina
ChimotripsinaElastaza
CarboxipeptidazaProelastaza
ProcarboxipeptidazaChimotripsinogen

legăturile peptidice în care sunt implicate grupările carboxil ale fenilalaninei,
tirozinei și triptofanului.
•Absorbția aminoacizilor prin mucoasa intestinală este în parte o
difuzie pasivă, dar în cea mai mare măsură este un transport intermediat de
proteinele transportoare specifice (translocaze). Translocazele seamănă cu
enzimele: prezintă fenomenul de saturare cu substrat, sunt specifice, sunt
susceptibile la acțiunea unor inhibitori. Proteinele transportoare de aminoacizi
sunt determinate genetic și defecte genetice ale acestor proteine alterează
capacitatea de absorbție a mucoasei intestinale pentru unul sau mai mulți
aminoacizi. Erorile ereditare de absorbție a aminoacizilor determină tulburări
grave de nutriție și metabolism (boala Hartnup, cistinuria, glicinuria).
Peptidele mici absorbite, sunt rapid hidrolizate de către peptidazele
localizate chiar în celulele care fac absorbția, încât în circulația portală sunt
eliberați numai aminoacizi.
7.2. Metabolismul aminoacizilor
Metabolismul aminoacizilor se desfășoară în strânsă legătură cu ciclul
acizilor tricarboxilici. Astfel, scheletul de atomi de carbon pentru biosinteza
celor mai mulți aminoacizi este furnizat de ciclul Krebs, care fiind un proces
amfibolic, va asigura și degradarea scheletului de carbon din aminoacizi.
Biosinteza aminoacizilor
Digestia proteinelor nu asigură întreaga cantitate de aminoacizi
necesară organismului. În consecință, proporția de aminoacizi trebuie
reechilibrată prin sinteză. Organismul uman nu poate realiza acest lucru
deoarece nu poate sintetiza toți cei 20 aminoacizi, nedispunând de unele
enzime necesare. De exemplu aminoacizii aromatici (Phe, Trp) nu pot fi
sintetizați, iar alții, cum ar fi arginina poate fi sintetizat în ciclul ureei, dar nu
în cantități suficiente.
Totuși, un număr de 12 aminoacizi neesențiali pot fi sintetizați din
intermediari metabolici, iar trei (Cys, Tyr,Hys) se sintetizează din aminoacizi
esențiali.
În biosinteza aminoacizilor, un rol central îl ocupă glutamat-
dehidrogenaza, glutamin-sintetaza și transaminazele; prin acțiunea lor
combinată, amoniacul anorganic este transformat în grupare amino din
aminoacizi.
7.2.2. Catabolismul aminoacizilor
Spre deosebire de acizii grași și glucoză, aminoacizii nu pot fi stocați în
organism. Surplusul de aminoacizi care depășește necesarul pentru sinteza de
proteine și alte biomolecule, este supus degradării.122

Catabolismul grupării amino
Animalele superioare, printre care și omul, , excretă azotul proteic sub
formă de uree, compus solubil în apă și netoxic. Prin catabolizarea
aminoacizilor, gruparea α-amino eliberată sub formă de ion NH 4+, este
convertită la uree, iar scheletul de C rămas este transformat în acetil CoA,
piruvat sau alt intermediar din ciclul acizilor tricarboxilici. Acești din urmă
compuși sunt utilizați drept sursă de energie și pentru sinteza de acizi grași,
corpi cetonici și glucoză.
Îndepărtarea grupării α-amino se realizează prin două procese:
1.transaminarea, în care grupările amino de la diverși aminoacizi sunt
colectate sub formă de glutamat;
2.desaminarea oxidativă a glutamatului, prin care se eliberează +NH4,
convertit ulterior în uree.
•Transaminarea constă în transferul grupării amino de la un aminoacid la
un cetoacid fără formarea amoniacului liber; aminoacidul devine cetoacid, iar
cetoacidul (α-KA) devine aminoacid.
Reacția generală a acestui proces este:123
R1CHCOO-R2CCOO-
ONH3++ R1CCOO-
OR2CHCOO-+
+NH3

Enzimele care catalizează transaminarea se numesc aminotransferaze și au
drept coenzimă piridoxal-5-fosfatul (P-5-P), forma activă a vitaminei B 6.
Transaminazele acționează reversibil și prezintă specificitate pentru una sau
ambele perechi de aminoacid-cetoacid. Acceptor principal de grupări amino este
acidul α-cetoglutaric, care se transformă în acid glutamic. Ca donor de grupare
amino pot funcționa majoritatea aminoacizilor, încât procesul de transaminare poate
fi ilustrat prin reacția:
Transaminarea are loc cu viteze diferite după natura aminoacidului. Cel mai
activ donor de grupare amino este acidul aspartic, după care urmează alanina, valina,
leucina, izoleucina, tirozina, fenilalanina, metionina, triptofanul, arginina cisteina.
Glicocolul, serina, histidina reacționează mai greu, iar lizina, treonina și iminoacizii
(prolina și hidroxiprolina) nu participă la transaminare.
Dintre cele 13 aminotransferaze identificate, cele mai importante sunt:
aspartat transaminaza (AST sau GOT) care are afinitate pentru perechea
oxalacetat-glutamat:
alanin transaminaza (ALT sau GPT), care catalizează selectiv reacția:124
–
+
-COOCH2CH2OCCOO-
+
-COOCH2CH2CHCOO
+
NH3-
NH3+COO CH R
α-AA
α-cetoglutarat α-KA
GlutamatORC COO-
COO
CH2
CO
COO+
COOHCH2CH2COO
HCNH3+
COOCCH2COO
NH2CCOO
CH2
CH2
COOHO+
oxalacetat glutamat α-cetoglutarat aspartatH
+ +COO
CH3OCCOO
NH2 CH
CH3O
COOCH2CH2COO
C
COOCH2CH2COO
HCNH3+
piruvat
glutamatalanin\
α-cetoglutarat

Ambele transaminaze sunt eliberate în sânge în urma lezării țesuturilor sau
prin moartea celulelor. În consecință dozarea activității lor în plasmă este utilizată în
diagnosticul bolilor de inimă și ficat, cum ar fi infarctul miocardic și hepatita,
respectiv.
Prin transaminare se acumulează grupările amino de la majoritatea
aminoacizilor pe acidul glutamic care, prin desaminare oxidativă va elibera NH 4+ și
acidul α-cetoglutaric necesar unui nou proces de transaminare.
•Dezaminarea oxidativă – pierderea grupării amino sub formă de
amoniac cu formarea unui cetoacid. Reacția este catalizată de D- sau L-
aminoacidoxidaze, active în ficatul și rinichiul animalelor superioare, a altor animale
și în microorganisme.
În acest proces, aminoacidul este dehidrogenat la iminoacid de către o
flavoproteină (Fp), apoi iminoacidul format, spontan, în prezența apei, pierde
amoniacul și trece în cetoacid.
Singura aminoacid-oxidază cu activitate destul de mare este glutamat
dehidrogenaza (Glu-DH) distribuită în toate țesuturile și în special în ficat. Enzima
din ficat este modificată alosteric de ATP, GTP, NADP+ care o inhibă și de ADP care
o activează. Poate lucra fie cu NAD+ fie cu NADP+.
L-glutamat-DH catalizează reacția:
L-Glutamat
H2O
NAD(P)+Glu-DHα-cetoglutarat
NAD(P)H+H+NH4+
Reacția este reversibilă și poate lucra fie spre formarea de amoniac din
glutamat (catabolism), fie fixarea lui pe alfa-cetoglutarat (biosinteza), funcție cu
importanță în plante și bacterii, care sintetizează aminoacizi din glucoză și amoniac.125
α-cetoglutarat Iminoacid GlutamatNAD(P)++H+NAD+(P) H2OGl-DH
-COOCH2CH2CH-COO
+NH4-COOCH2CH2-COO
CONH NH3+
-COOCH2CH2C-COO

În lezarea funcției hepatice sau în ciroză când se dezvoltă o comunicare
colaterală între vena portă și circulația sistemică, sângele portal poate ocoli ficatul.
Amoniacul din intestin va trece în sângele sistemic unde va atinge nivele toxice..
La nivel renal, se fabrică amoniac fie pentru menținerea echilibrului acido-
bazic, fie pentru conservarea cationilor. Această producție este crescută mult în
acidoză și scăzută în alcaloză. Amoniacul se formează pe seama aminoacizilor
intracelulari, în particular glutamină, sub acțiunea glutaminazei, conform reacției:
Pe lângă amoniacul format prin transaminare – desaminare, cantități
apreciabile de amoniac se formează sub acțiunea bacteriilor intestinale, fie din
proteinele alimentare, fie din ureea prezentă în fluidele secretate în tractul
gastrointestinal. Din intestin, amoniacul este absorbit de sângele venos portal care
conține cantități mai mari de amoniac decât sângele sistemic.
Amoniacul produs constant în țesuturi este continuu transformat în glutamat,
glutamină și uree, încât sângele care părăsește ficatul este practic lipsit de amoniac
(10-20 µg%). Acest lucru este esențial deoarece amoniacul este toxic pentru SNC.
Glutamin-sintetaza este o enzimă mitocondrială prezentă în cantități mari în țesutul
renal. Sinteza legăturilor amidice se realizează cu consum de ATP, ceea ce face ca
echilibrul acestei reacții să fie deplasat spre sinteză.126
COO
(CH2)2
CH
COO–
NH3+O
CNH2
NH3+
-COOCH(CH2)2Glutamin-sintetazaNH3+
Mg++
ATP
ADP+Pa
Glutamat Glutamin\O
CNH2
(CH2)2
CHNH3
COO+
_COOH
(CH2)2
CHNH3
COO+
_H2ONH3
glutamin\ glutamat

Acest mecanism este preponderent în creier. În ficat, calea principală de
îndepărtare a amoniacului este formarea ureei.
Glutamina se formează în creier și pe seama amoniacului din sângele
arterial. Cum sinteza glutaminei se realizează pe seama acidului glutamic
sintetizat prin transaminare din αKG, atunci când concentrația amoniacului în
creier crește, cantitatea de glutamat necesar detoxifierii este insuficientă și în
aceste condiții se sintetizează cantități suplimentare de glutamat din α-
cetoglutaratul format în ciclul Krebs, propriu creierului, ceea ce poate conduce
la scăderea concentrației intermediarilor din ciclu. Pentru reechilibrare, se
apelează la reacția de carboxilare a piruvatului la oxalacetat care, intrat în
ciclul Krebs va genera cantități suplimentare de α-cetoglutarat.
Calea principală de îndepărtare a amoniacului din organism este
convertirea acestuia la uree.
7.2.2.1.1.Ureogeneza
Un adult ce prestează o activitate moderată consumă zilnic aproximativ
300 g glucide, 100 g grăsimi și 100 g proteine și excretă 16,5 g azot; 95% azot
este eliminat la nivelul rinichiului, iar 5% prin materiile fecale.
Calea majoră de eliminare a azotului la om este ureea. Ureea este
sintetizată în ficat, trecută în sânge și filtrată la rinichi.
Pentru sinteza unui mol de uree dintr-un mol de amoniac sunt necesari
3 moli de ATP (2 moli sunt trecuți în ADP, iar un mol în AMP) și participarea
a 5 enzime.
Etapele sintezei ureei:
1.Sinteza carbamoil-fosfatului
Condensarea amoniacului, bioxidului de carbon și fosfatului (din ATP)
cu formarea carbamoil-P este catalizată de carbamoil-P-sintetază, prezentă în
mitocondriile din ficatul tuturor animalelor ureolitice. În această reacție se
consumă 2 moli de ATP pentru realizarea legăturii amidice dintre NH 3 și CO2
și a legăturii anhidridice mixte între gruparea carboxil și gruparea fosforică din
carbamoil-P. În plus este necesară prezența Mg++ și a unui acid dicarboxilic, și
anume, N-acetilglutamic. Rolul exact al acestui aminoacid nu este cunoscut. Se
pare că prin legarea lui, se produc modificări comformaționale profunde în
molecula enzimei, prin care sunt demascate unele grupări sulfhidrilice și este
modificată afinitatea enzimei pentru ATP.
2.Sinteza citrulinei
Transferul restului carbamoil de pe carbamoil-P la ornitină, cu formarea
citrulinei este catalizată de ornitil-carbamoil-P-transferaza (OCT), o enzimă 127

care se găsește în mitocondriile hepatice. Enzima este foarte specifică pentru
ornitină și echilibrul este deplasat spre formarea citrulinei.
3. Sinteza argininosuccinatului – catalizată de arginino-succinat-
sintetaza, utilizează energia furnizată de ATP, echilibrul reacției fiind deplasat
spre sinteza argininosuccinatului.
4. Clivarea argininosuccinatului la arginină și fumarat.
Clivarea reversibilă este catalizată de argininosuccinază, o enzimă
stereospecifică identificată în mitocondriile de ficat și rinichi.
Fumaratul format poate fi convertit la oxalacetat prin acțiunea
fumarazei și malatdehidrogenazei din ciclul Krebs, iar oxalacetatul prin
transaminare regenerează aspartatul.
5.Clivarea argininei la ornitină și uree este reacția ce închide ciclul
ureei regenerând ornitina, substratul pentru reacția 2.128
1 2
34
5+CO2NH4+Carbamoil-P-
sintetaza
2ATP2 ADP+PaMg++
PaOCT
COO
CHNH3
CH2
COO+-
-ATP
AMP+PPaMg++ Arginino-
succinat-sintetaza
H2O
Ornitin\Arginaz\O
OO
OPOCH2N
NH3+NH3+
-COOCH(CH2)2CH2
-COOCH(CH2)2NHOCNH2
CH2
+NH3
ONH2CNH2
Uree–COO
COOCH2CH NH
NH2
-COOCH(CH2)2NHCNH
CH2
NH
-+
COONH3CH(CH2)2NHCNH2
CH2Ornitin\
Citrulin\
Argininosuccinat
Arginin\Arginino-
succinaza
–
-OOCCHCHCOOcarbamoil-P
AspartatFumarat

Clivarea hidrolitică a restului de guanidină din arginină este catalizată de
arginază, care este prezentă în ficatul tuturor animalelor ureotelice. Cantități foarte
mici de arginază se întâlnesc și în alte țesuturi – rinichi, creier, glanda mamară, piele.
Arginaza înalt purificată (din ficat) este activată de Ca++ sau Mg++.
Ornitina și lisina sunt inhibitori competitivi pentru arginină.
Reglarea sintezei ureei
Sinteza carbamil-fosfatului asigură fluxul continuu de amoniac între
aminoacizi și uree. Cu toate că echilibrul reacției Glu-DH este deplasat spre formarea
glutamatului, datorită faptului că îndepărtarea amoniacului se face prin carbamoil-P
și α-cetoglutaratul rezultat este degradat de enzimele ciclului Krebs situate în
matricea mitocondrială, echilibrul este de fapt deplasat spre degradarea glutamatului.
129

Dintre cele 5 enzime care participă la acest proces, reacția arginazei este specifică
acestei căi metabolice și deci specifică animalelor ureotelice. Ea se găsește numai în ficat,
organ unde are loc sinteza ureei.
OCT este, de asemenea, o enzimă strict hepatică și apariția ei în plasmă va constitui
un indicator de lezare a parenchimului hepatic.
Cantități mici de uree se pot forma și în creier și rinichi, dar fără semnificație pentru
metabolismul amoniacului.
Anomalii genetice în ciclul ureei
Au fost descrise defecte pentru toate cele 5 enzime implicate în sinteza ureei:
1.Defectul de carbamil-fosfat-sintetază, hiperamonemia tip I;
2.Defectul de OCT , hiperamonemia tip II;
3.Defectul de argininosuccinat-sintetază , citrulinemie;
4.Defectul de argininosuccinază, argininosuccinaturie;
5.Defectul de arginază, hiperargininemie.
Oricare dintre aceste defecte se manifestă prin simptome specifice intoxicației cu
amoniac a cărui concentrație serică poate crește de la 10-20 µg% la 500 µg%.
Subiecții cu astfel de defecte genetice au o intoleranță și o repulsie față de
alimentele bogate în proteine.
Intoxicația cu amoniac se manifestă prin tremurături ale membrelor, dificultăți în
vorbire, tulburări de vedere, iar în cazuri severe, coma și moartea. Simptomele se instalează
atunci când nivelurile hepatice și cerebrale de amoniac sunt crescute. Intoxicația cu amoniac
este considerată factor important în etiologia comei hepatice, motiv pentru care tratamentul,
în asemenea situații, este orientat spre scăderea amoniacului sanguin.
7.2.2.2.Catabolismul scheletului de carbon al aminoacizilor
În funcție de compușii ce pot fi sintetizați din produșii finali ai căilor de degradare,
aminoacizii pot fi grupați în trei categorii:
1.aminoacizii glucogenici care sunt degradați la piruvat sau la intermediari din
ciclul Krebs, compuși ce vor fi convertiți la glucoză, via fosfoenolpiruvat
(alanina, arginina, acidul aspartic, cisteina, acidul glutamic, glicina, histidina,
hidroxiprolina, metionina, prolina, serina, treonina și valina);
2.aminoacizi cetogenici care sunt catabolizați fie la acetil-CoA, fie la acetoacetil-
CoA, din care vor rezulta corpi cetonici (leucina);
3.aminoacizi glucogenici și cetogenici care pot genera atât glucoză cât și corpi
cetonici (izoleucina, lisina, fenilalanina, triptofanul și tirozina).
Punctele de intrare în ciclul Krebs sunt acetil-CoA, α-cetoglutarat, succinil-
CoA, fumarat și oxalacetat:130
Alfa-Cetoglutarat Succinil-CoACitrat
FumaratOxalacetatAcetoacetil-CoA Acetil-CoA Piruvat Fosfoenol piruvatGlucoz\Ala
Gly
Cys
Ser
Thr Leu LeuIle
TrpPhe
Lys
Trp
Tyr
Asp
Asn
AspPhe
Tyr
IleMet
ValGlu
Gln
His
Pro
ArgGlucogenici
Cetogenici
Gluco-, cetogenici

7.2.2.3. Metabolismul individual al unor aminoacizi
7.2.2.3.1. Metabolismul glicocolului
Glicocolul este un aminoacid neesențial care poate participa la numeroase
sinteze în organism:
-transformarea reversibilă în serină prin intervenția serin, hidroximetil-
transferazei, reacție la care participă în calitate de coenzimă acidul folic
sub forma N5-N10-metilen-FH4. Reacția poate continua cu formarea finală
a acidului piruvic ;
-sinteza hemului, împreună cu succinil-CoA;
-sinteza glutationului;
-sinteza creatinei;
-sinteza purinelor;
-sinteza hemului.
7.2.2.3.1.1. Creatinogeneza
Creatina se găsește în special în mușchi și creier, atât liberă cât și fosforilată
(fosfocreatină). Sinteza ei se realizează cu participarea a trei aminoacizi, glicocolul,
arginina și metionina prin următoarele etape:
transamidinarea – transferul grupării amidinice din arginină pe glicocol
cu formarea glicociaminei (acid guanidin-acetic). Reacția are loc în rinichi dar nu în
ficat și mușchi.131
NH2
HNC
NH
CH2
(CH2)2
CH
COO_NH3+NH3+
COOCH2_HNCNH2
NHCH2COO_+Arginin-glicin-
transamidinaza
(rinichi)
Ornitin\
Glicociamin\
(Guanidinacetat)
Arginin\Glicocol

transmetilarea – transferul grupării metil de pe metionina activată (S-
adenozil-metionina, SAM) pe glicociamină. Reacția are loc în ficat concomitent cu
fosforilarea:
În mușchi, creatin-fosfatul previne depleția rapidă de ATP, fiind un compus
macroergic ce asigură regenerarea ATP și creatinei atunci când mușchiul este relaxat
și necesarul de ATP nu este prea mare. Fosforilarea creatinei este catalizată de
creatin-fosfo-kinază (CPK), o enzimă specific musculară, cu utilizare clinică în
detectarea afecțiunilor musculare acute sau cronice.
Forma de excreție a creatinei este creatinina (anhidrida creatinei) care rezultă
prin eliminarea neenzimatică a apei și fosfatului anorganic din creatin-fosfat.
Cantitatea de creatinină excretată prin urină în 24 de ore este constantă pentru un
subiect dat, depinzând de masa musculară și nu de alimentație.
Creșterea creatinei în sânge și eliminarea ei crescută prin urină se constată în
următoarele situații:
– creșterea producției de creatină;
– distrugerea celulelor musculare;
– perturbarea captării de către mușchi a creatinei sintetizată în ficat.
Ultimele două mecanisme se întălnesc în miastenia gravă, miotonia
congenitală, miotonia atrofică, poliomielită, diverse miozite (inclusiv
dermatomiozite).
7.2.2.3.1.2. Biosinteza glutationului
Glutationul, un tripeptid cu grupare sulfhidrică, este un important derivat al
aminoacizilor, având funcții fiziologice însemnate.132
ATPADP
Guanidin acetat-
metil-transferaza
(ficat)
S-Adenozil-
metionin\S-Adenozil-
homocistein\HNCNHP
CH2N COO_
CH3HNCNH
N
CH3CO
H2Cneenzimatic
(mu[chi)
Pa + H2O
creatinin\ creatin- P

Glutation (GSH) γ-Glutamil-cisteinil-Glicin\OOCCHCH2CH2C_
NH3+O
C
SHCH2CHHNO
NHCH2COO_
Glutationul, prezent în celulele animale în concentrații înalte (aproximativ
5 mM) reprezintă un important sistem redox, trecând reversibil din forma redusă
(GSH) în forma oxidată (GSSG), în care două molecule de tripeptid se leagă prin
legătură disulfidică.
GSSG este redus la GSH prin glutation-reductază, o flavoproteină ce
utilizează NADPH ca sursă de electroni. În cele mai multe celule raportul
GSH/GSSG este mai mare ca 500.
Glutationul îndeplinește unele funcții importante:
– Glutationul protejează proteinele celulare (enzime, hemoglobină) împotriva
agenților oxidanți, jucând rol cheie în degradarea peroxidului de hidrogen și
peroxizilor organici, compuși toxici pentru organism.
Glutation peroxidaza (GSH-PX), enzima ce catalizează reacția, conține un
atom de seleniu. În centrul activ al enzimei se găsește un analog al cisteinei ce
conține seleniu în locul sulfului.
-Participă la transportul aminoacizilor în celule ;
-La nivelul ficatului GSH, compus nucleofil, participă la reacția de
conjugare prin care unele toxice electrofile (cum ar fi agenți cancerigeni)
sunt neutralizați prin acțiunea unor glutation-S-transferaze conform
reacției:
-Participă la biosinteza leucotrienelor.
•Reacția de conjugare
Mulți metaboliți și medicamente hidrofobe sunt conjugate, în ficat, cu
glicocolul, fiind transformate în compuși hidrosolubili care se pot elimina din
organism.133
RH + GSH GS-R + 2 Hγ-Glu-Cys-GlySSγ-Glu-Cys-Gly

De exemplu, benzoatul, compus ce este utilizat pentru conservarea
alimentelor, în ficat se conjugă cu glicocolul rezultând acid hipuric.
Capacitatea ficatului de a converti benzoatul la acid hipuric este utlizată
pentru evaluarea funcției hepatice.
Acizii biliari în reacția cu glicina se transformă în acizi biliari conjugați
(acizi biliari primari)caresub formă de săruri biliare (agenți tensioactivi) intervin
în absorbția lipidelor.
7.2.2.3.3.Metabolismul metioninei
Metionina, aminoacid esențial, este metabolizată în organism pe calea
succinatului printr-o secvență de reacții ce includ activarea metioninei la S-adenozil
metionină, urmată de formarea în fază intermediară a homocisteinei.
Succinil-CoA
Homocistein\COO
CHNH3
CH2
CH2
SH+_
Transmetilaz\
AcceptorAcceptor-CH3134
Metionin-adenozil-
transferaza
ATP
Pa+PPa
HipermetioninuriaMetionina
S-Adenozilmetionin\
("metionin\ activat\";SAM)COO_
CHNH3
(CH2)2
SCH3+N
N NNNH2
O
OH HOCH2SCH2CHCOO
CH3+
CH2
+NH3_

Acceptorii de grupări metil din reacția 2 pot fi etanolamina pentru sinteza
colinei, noradrenalinei pentru sunteza adrenalinei, glicociamina pentru sinteza
creatinei etc.
•Anomalii în metabolismul metioninei
Homocistinuria apare în cazul unor defecte moștenite, din calea de
degradare a metioninei.
Zilnic se excretă până la 300 mg homocisteină uneori însoțită de
S-adenozilmetionină și nivele crescute de metionină în plasmă. Simptomele clinice
includ: tromboze, osteoporoză, dezlipire de retină și frecvent, întârziere mintală.
Unele forme ale bolii răspund la tratamentul cu vitamina B 6, altele nu.
Utilizarea unei diete săracă în metionină și bogată în cistină, din primele luni
de viață, previne instalarea modificărilor patologice.
7.2.2.3.4. Metabolismul fenilalaninei
Fenilalanina, aminoacid esențial, este convertită la tirozină prin acțiunea
fenilalaninhidroxilazei, o oxidază cu funcție mixtă, prezentă în ficat și absentă în alte
țesuturi.
Reacția implică încorporarea unui atom de oxigen în poziția para a
fenilalaninei, iar cel de al doilea atom de oxigen, în apă.
Agentul reducător este NADPH care cedează hidrogenii prin intermediul
tetrahidroxibiopterinei, compus asemănător acidului folic.
7.2.2.3.4.1. Anomalii în metabolismul fenilalaninei:
Fenilcetonuria prin defect de fenilalanin-hidroxilază:
Fenilalanina ce nu poate fi hidroxilată la tirozină este desaminată la acid
fenilpiruvic și acesta prin reducere formează acid fenillactic, iar prin oxidare și 135
CH2CHCOO
NH3+-CH2CHCOO
NH3+-HO
FenilalaninaTirozinaNADP+NADPH+H+
Tetrahidro-
biopterin\ Dihidro-
biopterin\
III
O2 H2O
Fenilcetonuria
(PKU)

decarboxilare, acid fenilacetic. Acidul fenilacetic se elimină prin urină în principal
sub formă conjugată cu glutamina.
Consecința majoră în fenilcetonurie este retardarea mintală.
Fenilcetonuria (PKU) este cea mai frecventă boală metabolică, având o
incidență de 1/10.000 nașteri.
7.2.2.3.5. Metabolismul tirozinei
•Degradarea tirozinei se face pe calea acetoacetil-CoA și acidului
fumaric.136
-COOCH2OH
OH7
932
4OH
CH2
CH
COO-O
12345678
9
p-hidroxi-
fenil-piruvatOH
CH2
CH
COONH3+
–
TirozinaO2CO2vit.C,
Cu2+
Hidroxilaz\
(dioxigenaz\) Tirozin-
transaminaz\Alfa-KGGlu
Tirozinemia
tip IITirozinemia
neonatal\ Homogentizinc
(dihidroxifenilacetat)2 1
COOCC
CO CH2COO-
-2 3
45678
9H2O O
H298
76
543 2
–COO CH2
OCCC
OOCHomogentizat
oxidaz\
Fe2+3
O
Maleil-
acetoacetatIzomeraz\Fumaril-acetoacetat
hidrolaz\4
AlcaptonuriaTirozinemia tip I
(tirozinosis) Fumaril-
acetoacetat
– CH3COSCoAOOCCH
HCCOO-45
67+
+
CH3COO2398CCH2COOH
OCH3Beta-cetotiolaz\
CoASH
FumaratAcetilacetat
Glucoz\

7.2.2.3.5.1.Anomalii în catabolismul tirozinei
– Alcaptonuria
Cea mai importantă etapă în calea metabolică de degradare a
tirozinei este deschiderea nucleului aromatic catalizată de
homogentisinatoxidaza (reacția 3). Absenta ei conduce la acumularea
acidului homogentisinic în țesuturi și eliminarea lui prin urină. Urina care
conține homogentisinat se înnegrește în prezența aerului prin transformare în
acid benzochinonacetic și polimerizarea acestuia la pigmentul brun
“alcapton”. Alcaptonuria a fost descrisă încă din 1649 și definită ca defect
enzimatic de Archibald Garrod în 1902.
Depunerea de alcapton în cartilagii duce la colorarea acestora în
brun (ocronoză) asociată clinic cu simptome de artroză.
Tirozina servește drept precursor pentru câțiva compuși biologic activi:
catecolamine, melanine, hormoni tiroidieni.
7.2.2.3.5.2.Biosinteza catecolaminelor
Celulele neuronale convertesc tirozina la norepinefrină și epinefrină prin
următoarea succesiune de reacții:137
L-DopaTirozinaL-Dopa
Dopamina Dopamina
Tiroxina
Norepinefrina
EpinefrinaMelanina
OH
CH2
CHNH3
COO_+OH
CH2
CHNH3
COO_+OHOH
NH2CH2CH2OH
OHOH
CH
CH2NHOH
CH3OHOH
CH
CH2
NH2OH Tirozin-
hidroxilaza DOPA-
decarboxilaza
Tetrahidro-
biopterin\
Dihidro-
biopterin\(PLP)
CO2
Dopamin-
beta-oxidaza
O2Cu2+O2( ),Fenol-etanolamina-
N-metil-transferaz\
S-Adenozil-
metionina
S-Adenozil-
homocisteinaTirozina DOPA Dopamina
Norepinefrina Epinefrina1 2
3 4

În medulosuprarenală, noradrenalina este metilată la azot cu
S-adenozilmetionină ca donor de grupări metil. Sinteza transmetilazei este
indusă de glucocorticoizi și inhibată de epinefrină.
7.2.2.3.5.3.Sinteza melaninei are loc în melanocite pe calea DOPA,
reacția de hidroxilare fiind catalizată de o tirozin-hidroxilază dependentă de
cupru.Dopa este apoi oxidată la Dopa-chinonă și în final prin polimerizare
trece în melanină.
– Albinismul reprezintă un grup de sindroame clinice caracterizate
prin deficit de melanină, localizate la ochi și piele. Semnele clinice comune
pentru toate cele zece forme de albinism uman oculocutanat includ scăderea
pigmentării pielii și ochilor; diferențierea se bazează pe caracteristicile lor
clinice, biochimice, ultrastructurale sau genetice.
Enzima defectivă în albinism este tirozin-hidroxilaza din melatocite.
7.2.2.3.5.4.Biosinteza hormonilor tiroidieni
Glanda tiroidă secretă doi derivați derivați ai tirozinei: tiroxina sau
T4 (3,3’,5,5’-tetraiodtironină) și T 3 (3,3’5’-triiodtironină).
Hormonii se formează în celulele foliculare din glanda tiroidă prin
iodurarea resturilor de tirozină din tiroglobulină.
Monoiodtirozina (MIT) și diiodtirozina (DIT) formați reacționează
pentru a forma T 3 și T4.138
_
+NH3COOCHCH2I
HO
IDIT I
HO O_
+NH3COO CH CH2I
I I_
+NH3COO CH CH2I
HOI
HO O_
+NH3COO CH CH2I DIT
MIT T3I
DIT T4Tirozina

Tiroglobulina iodurată este păstrată în lumenul foliculilor tiroidieni
și hidrolizată pentru eliberarea T 3 și T4 care trec în circulație.
T3 este forma activă fiind aptă să se fixeze pe receptorii din nucleii
celulari. Aproximativ 2/3 din T 3 plasmatic rezultă prin deiodurarea T 4 în
țesuturile periferice.
7.2.2.3.6. Metabolismul triptofanului
Triptofanul se degradează pe calea kinurenină – acid antranilic, prin
care patru atomi de carbon sunt convertiți la acetoacetil-CoA și doi, la
acetil-CoA. Calea este importantă deoarece servește atât pentru degradare
cât și pentru convertirea triptofanului la nicotinamidă.139
N C
HCHOCH2CHCOO
NH3+_O
N-Formil-kinurenina TriptofanFeO2Triptofan oxigenaza
NCH2CH COO
NH3
H_
+
KinureninaNADPH
O2Kinurenin-
hidroxilaza
HCOO_
H2O N C
CH2CHCOO
NH3+_O
H2Kinurenin-
formilaza
3-Hidroxi-antranilat 3-Hidroxi-kinurenin\ N C
CH2CHCOO
NH3+_O
H2
OH NH2
OHCOO_
Kinureninaza
H2O Alanin\P5P
Acetoacetil-CoA
2-Acroleil-3-amino-
fumaratCO2OOCCCH
NH3COO
HC OHC_
_97% 3%
O23-Hidroxi-antranilat-
oxidazaVit.PP
(NAD^)

Sub acțiunea triptofan oxigenazei (triptofan-pirolază) are loc clivarea
nucleului indolic prin oxidare rezultând N-formil-kinurenina, care prin hidroliză
pierde radicalul formil și trece în kinurenină. Aceasta prin hidroxilare formează 3-
hidroxi-kinurenină.
Kinureninaza care îndepărtează hidrolitic alanina din 3-hidroxi-kinurenină
este dependentă de piridoxal-5-fosfat (P-5-P). În deficit de vitamina B 6, kinurenina
nu se mai degradează pe cale normală, ci este convertită la acid xanturenic, compus
identificat în urină.
Triptofanul este precursor pentru NAD+, serotonină și melatonină.
7.2.2.3.6.1.Biosinteza nicotinamidei (vitamina PP)
Biosinteza vitaminei PP este comună cu calea de degradare până la acidul 2-
acroleil-3-amino fumaric. Mai departe 97% din compus se degradează la acetil-CoA și
numai 3% este convertit la acid nicotinic. Din 60 mg triptofan se sintetizează 1 mg acid
nicotinic.
Deficitul de vitamină B 6 afectează biosinteza biosinteza vitaminei PP prin
blocarea acțiunii kinureninazei, condiție ce favorizează pelagra.
7.2.2.3.6.2.Biosinteza serotoninei
Serotonina este sintetizată în neuroni, în glanda epifiză și în celulele
cromafine din tractul gastrointestinal.140
OHCO
CH2
CH
NH3COO_NH2+NOH
COO_
OHNH4+
3-Hidroxi-kinurenin\ Acid xanturenic
HNH2COOH CH CH2
NHNH2COOH CH CH2
N Triptofan-
hidroxilaza
O
NADPH+H+
NADP+5-Hidroxi-triptofan TriptofanHO
CO2NCH2CH2NH2
H
Serotonin\HO

Triptofan-hidroxilaza este etapa limitantă a sintezei necesitând
tetrahidrobiopterină.
Decarboxilarea este realizată de aceeași enzimă care decarboxilează Dopa la
dopamină.
Serotonina este stocată în granule asociată cu ATP. Serotonina (enteramina
sau trombocitina) este vasoconstrictor și stimulator al musculaturii netede. Ea
participă la reglarea activității nervoase superioare.
Catabolismul serotoninei duce la formarea de derivați indolici care sunt
excretați prin urină sub formă de sulfo și glucuronoconjugați.
7.2.2.3.6.3.Biosinteza melatoninei
Melatonina este un hormon produs de glanda epifiză care are efecte asupra
sistemului hipotalamus-hipofiză.
Se formează prin acetilarea la azot a serotoninei, urmată de metilarea la
gruparea –OH din poziția 5.141
Serotonina
O2
NH3
Acid 5-OH-indol-aceticHOCH2COOH
HN
CH3
Acid 5-Metoxi-indolaceticH3COCH2COOH
HN Monoamin-
oxidaz\ (MAO)
NHOCH2
HCH2NH2
NHOCH2
HNH
CO
CH3
NCH2
HNH
CO
CH3H3COAcetil CoA
CoA
5-HO,N-acetiltriptamin\
Melatonin\SAMTrp
serotonin\CO2
SAH

7.2.2.3.6.4.Anomalii în metabolismul triptofanului
– Sindromul carcinoid (argenta carcinoma) este produs de o proliferare
benignă sau malignă a celulelor argentofine (care produc serotonină) din intestin și se
caracterizează prin producerea de cantități mari de serotonină.
Sindromul este considerat ca o anomalie în metabolismul triptofanului
deoarece o cantitate mai mare de triptofan este metabolizat pe calea hidroxiindolului.
8. METABOLISMUL NUCLEOTIDELOR PURINICE SI PIRIMIDINICE
Nucleoproteinele sunt heteroproteine formate din acizi nucleici
(polinucleotide) atașați la histone sau protamine.
Nucleotidele sunt componenți esențiali ai celulei, făcând parte din
componența multor biomolecule fundamentale și participând la numeroase
procese metabolice. Astfel, nucleotidele intră în structura acizilor nucleici
ARN și ADN, în componența unor coenzime (NAD(P)+, FAD, CoASH),
participă ca donori de energie în reacțiile metabolice (ATP), ca transportori de
intermediari în reacțiile de biosinteză (CDP, UDP) etc.
Fondul metabolic de nucleotide necesar celulei poate fi asigurat prin
două procese: sinteza de “novo” a nucleotidelor și reutilizarea bazelor azotate
și a nucleotidelor ce rezultă prin degradarea celulară a acizilor nucleici.
8.1. Metabolismul purinnucleotidelor
8.1.1. Biosinteza purinnucleotidelor
8.1.1.1 Biosinteza “de novo” a purinnucleotidelor
Pentru biosinteza nucleului purinic, doi atomi de azot, N 3 și N9, provin
din gruparea amidică ai glutaminei, N 1, din aspartat, azotul N 7 împreună cu C4
și C5, din glicină, C 2 și C8 din formiat, sub formă de N10-formil-FH4 și
respectiv N5, N10-metenil-FH4, iar C6 din CO2.142
CO2
N
C
NCCC
NCN
H1
234567
8
9Aspartat
N10-Formil-FH4Glicin\
N5-N10-Metenil-FH4
Glutamin\N

Căile de sinteză ale acizilor adenilic (AMP) și guanilic (GMP) sunt
comune de la riboză-5-P (R-5P) până la acid inozinic.
În calea de sinteză a nucleotidelor, mai multe etape pot fi inhibate specific
de unii agenți terapeutici: azaserina, un antagonist al glutaminei, diazonorleucina, 6-
mercaptopurinele și acidul micofenolic.
Reglarea sintezei purinnucleotidelor se exercită în principal la nivelul
primei reacții, catalizată de PRPP-fosforibozil-pirofosfat a cărei activitate depinde
atât de capacitatea de utilizare a ribozei-5P (R-5P) (ce depinde de concentrația R-
5P) cât și de concentrația purin-nucleotidelor care acționează ca reglatori alosterici.
Activitatea ei este reglată prin mecanism feed-back de către produșii finali: AMP,
ADP, GMP și GDP.
Sinteza de “novo” a purinnucleotidelor are loc în ficat, organ care reprezintă
furnizorul de baze purinice și nucleozide pentru țesuturile ce nu au capacitatea de
sinteză sau au numai calea de reutilizare a lor.
8.1.1.2. Reutilizarea purinelor (Purine Salvage Pathways) se petrece prin
două mecanisme generale:
Mecanismul principal constă în fosforilarea bazelor purinice libere, ce
necesită PRPP, proces realizat de două enzime: prima, adeninfosforibozil-
transferaza (APRT), fosforilează adenina cu PRPP pentru a forma AMP.143
PPaPRPPAMP AdeninaAPRT……………………..3
AMP
GMPADP ATP
GDP GTP
Acid inozinicR5PPRPP 5'-Fosfo-
Ribozil-AminoH
OH H
OHH
OHOPOH2C H
H
OH H
OHH
OOOH2C H P
PP1 PRPP-
sintetaza
H
OH H
OHHOOH2C P NH2
H
ATPAMPMg2+2 Amido-
transferaza
GlnGluPPa
N
N NN
R5PO
H 11

A doua enzimă, hipoxantin-guanin-fosforibozil-transferaza (HGPRT), mult
mai activă, catalizează fosforilarea hipoxantinei și guaninei:
Absența totală sau aproape totală a HGPRT determină sindromul LESCH-
NYHAN, care se manifestă prin tulburări neurologice foarte grave, deficiență
mentală, agresivitate, hiperuricemie, tendință la automutilare.
Reutilizarea ribonucleozidelor este realizată la om numai de
adenozinkinază, enzimă ce nu este capabilă să fosforileze guanozina și inozima.
Spre deosebire de aceasta, deoxicitidinkinaza fosforilează atât deoxicitidina,
cât și deoxiadenozina și deoxiguanozina la dCMP, dAMP și dGMP.
8.1.1.3. Biosinteza deoxiribonucleotidelor se poate realiza prin reducerea
directă la C2 al ribozei. Reacția se petrece după ce au fost sintetizați
nucleoziddifosfații purinici sau pirimidinici, numai atunci când are loc sinteza de
ADN pentru diviziunea celulară.144
Hipoxantina
GuaninaIMP
GMP
PRPPPPaPRPPPPa
HGPRT
Adenozina AMPAdenozin-kinaza
ATPADP

8.1.2. Catabolismul purinnucleotidelor
Produsul final al catabolismului purinnucleotidelor, în organismul uman, este
acidul uric. Peste 99% din acidul uric se formează din inozina și guanozina ce nu sunt
fosforilate de purinnucleotid fosforilază din calea de reutilizare.
Guanina și hipoxantina ce rezultă din nucleozidele respective prin pierderea
grupării amino și a ribozei-1-P (R-1-P) sunt convertite la acid uric pe calea xantinei
prin reacții catalizate de guanază și xantinoxidază.
O mică cantitate de acid uric se formează prin degradarea acizilor
nucleici sub acțiunea florei microbiene intestinale de unde este absorbit și trecut
în sânge.
Primatele inferioare și alte animale posedă o enzimă, numită uricază,
care hidrolizează acidul uric la alantoină, compus mult mai solubil.
Acțiunea antioxidantă a acidului uric la om se exercită prin trecerea
neenzimatică la alantoină. Se consideră că uratul ar înlocui acidul ascorbic pe
care primatele și omul nu-l pot sintetiza, el fiind aproximativ la fel de eficace ca
și vitamina C.
Acidul uric este un acid destul de tare care la pH fiziologic se găsește
sub formă de monourat de Na.145
N
NNNNH2
HOH2CO
OHHON
NNNO
HH N
NNN
HOH2CO
OHHOO
H
N
NNN
HOH2CO
OHHOO
H
H2NN
NNNO
HH
H2NNN
NNO
HH
ONH3Adenozin-
deaminaz\Purin-ribonucleotid-
fosforilaza
PaR1P
Adenozina InozinaHipoxantina
xantin-
oxidaza
(Mo,Fe)O2
Guanina XantinaPurinnucleotid-
fosforilaza
Pa R1PGuanaza
NH3
Guanozina5'
1'

Acidul uric este foarte puțin solubil la pH acid. Sarea sa de Na este mai
solubilă (7 mg% dl ser la 370C). Concentrația plasmatică de acid uric este de
aproximativ 6 mg% dL.
La nivelul tubilor renali, acidul uric este inițial reabsorbit din filtratul
glomerular, fiind apoi eliminat prin secreție tubulară.
Afecțiunea caracteristică dereglării metabolismului purinnucleotidelor
este guta, o maladie destul de răspândită, caracterizată prin hiperuricemie
≥ 7 mg % dL ser.
Creșterea concentrației de acid uric duce la depunerea de cristale de acid
uric în articulații (artrita gutoasă), în rinichi (nefrolitiaza uratică) și în alte
țesuturi sub formă de tofi.
Hiperuricemia poate fi cauzată de un consum exagerat de carne sau de o
tulburare genetică în sinteza ribonucleotidelor.
Guta metabolică primară . Cauza poate fi activitatea crescută a
PRPP-sintetazei, fie insuficiența mecanismelor de reglare a sintezei (datorită
rezistenței PRPP-amino transferazei la inhibiția feed-back), fie perturbării
reutilizării purinelor.
În unele cazuri, producția de urați este normală dar există un defect
înnăscut în mecanismele de secreție tubulară a acidului uric – guta primară
renală.
Guta metabolică secundară este asociată unor boli ca urmare a unui
metabolism intens al acizilor nucleici cum ar fi leucemii, iradierea cu raze X,
defect de glucoz-6-fosfatază (glicogenoza de tip I sau boala von Gierke).
Cele mai bune rezultate în tratarea gutei se obțin prin administrarea
allopurinolului, inhibitor competitiv pentru xantin-oxidază (XO).

Allopurinol146
H
HO
NN
NN

8.2. Metabolismul pirimidinnucleotidelor
8.2.1. Biosinteza “de novo” a pirimidin nucleotidelor
Calea de sinteză a pirimidinnucleotidelor se deosebește de a
purinnucleotidelor prin faptul că D-riboza se atașează după ce inelul de
pirimidină a fost sintetizat.

Sinteza este inițiată prin
formarea carbamoil-P-ului din
glutamină, ATP și CO 2, reacție ce
are loc în citoplasmă.
O serie de compuși ce pot
inhiba sinteza nucleotidelor
pirimidinice sunt utilizați ca agenți
terapeutici în tratamentul
neoplasmului, având în vedere
turnoverul ridicat al nucleotidelor în
țesuturile canceroase.
Astfel, 5-fluoruracilul, analog structural al uracilului, reacționează direct
cu PRPP, formând 5-fluoruridin-5’-monofosfat (F-UMP) sau poate fi mai întâi
convertit la fluoruridină și apoi fosforilat la F-UMP.
Reglarea biosintezei pirimidinnucleotidelor . Primele două enzime
implicate în biosinteza pirimidinnucleotidelor sunt modulate alosteric de UTP,
nucleotide purinice, fosforibozil-pirofosfat (PRP) și CTP.
•Calea de reutilizare a pirimidinnucleotidelor
Reutilizarea pirimidinelor libere este puțin importantă în celulele
animale. În schimb au fost identificate enzime active ce pot converti pirimidin-
ribonucleozidele la nucleotidele respective.
Deoarece produșii de catabolism ai pirimidinelor sunt foarte solubili în apă,
în foarte puține situații poate fi evidențiată o hiperproducție de pirimidine.
•Tulburări în biosinteza pirimidinnucleotidelor
Aciduria orotică ereditară tip I este determinată de deficiența a două
enzime: orotidil-fosforibozil-transferaza și orotidil-decarboxilaza.
Aciduria orotică ereditară tip II – este determinată numai de defectul de
orotidil-decarboxilază
Manifestările clinice constau într-o anemie severă, rezistentă la vitamina B 12,
acid folic, vitamină B 6 și vitamină C. Ca urmare a dublului blocaj are loc o acumulare
masivă de acid orotic care poate ajunge în urină până la 1000 ori valoarea normală.
Ambele tipuri răspund la tratamentul oral cu uridină sau UMP și CMP.
8.2.2. Catabolismul pirimidinnucleotidelor are loc în principal în ficat,
rezultând o serie de produși foarte solubili: CO 2 și NH3, β-alanină și acid β-
aminoizobutiric (BAIB).147
1
2
3456C
C
C
NCNGln
Asp
CO2

Excreția de acid BAIB crește în leucemie și după iradierea cu raze X, datorită
distrucției de ADN.
9. METABOLISMUL CROMOPROTEINELOR
Cromoproteinele porfirinice sunt formate dintr-o proteină și o grupare
prostetică, reprezentată de o structură porfirinică.
Porfirinele sunt compuși ciclici, formați din patru nuclee pirolice unite
prin legături metenil (-C =). O proprietate caracteristică a porfirinelor este
formarea de complexe cu ionii metalici, care se leagă de atomii de azot din
nucleele pirolice.
Printre porfirinele naturale care îndeplinesc funcții biologice importante
se numără: hemoglobina, mioglobina, citocromii, catalaza, peroxidazele,
triptofan-pirolaza, clorofila etc., hemoglobina fiind porfirina majoră din
organism.
9.1. Biosinteza hemoglobinei
Sinteza hemoglobinei are loc în celulele eritropoietice din măduva
osoasă, ficat și splină.
•Biosinteza hemului se realizează din succinil-CoA și glicocol. Într-o
primă reacție, în mitocondrie, are loc condensarea succinil-CoA cu glicocolul
sub acțiunea δ-aminolevulinat-sintazei (ALA-sintaza) concomitent cu
eliminarea CO2 și formarea acidului δ-aminolevulinic (ALA). Reacția necesită
vitamina B6 pentru activarea glicinei (este posibil ca glicina să se fixeze la
piridoxal-5-fosfat (P-5-P) prin legătură de bază Schiff). Activitatea δ-ALA
controlează întreaga sinteză. În continuare, prin condensarea a două molecule de
acid δ-amino-levulinic (reacția 2), se formează un nucleu pirolic,
porfobilinogen (PBG).
Din patru molecule de porfobilinogen (reacția 3) se formează un
tetrapirol linear care rămâne legat de enzimă.
Tetrapirolul linear se ciclizează, prin pierderea grupării amino la
uroporfirinogen III, în care aranjamentul lanțului este asimetric (reacția 4).
Reacția se petrece prin cooperarea a două enzime, uroporfirinogen sintaza și
cosintaza.
Rolul cosintazei este de a izomeriza unul din nucleele pirolice pentru a
se forma uroporfirinogen III. În această reacție se formează și mici cantități de
izomer simetric, uroporfirinogen I, biologic inactiv.148
Tetrapirol liniar H2NN
HCH2AP
N
HCH2AP
N
HCH2AP
N
HCH2AP
3NH3Uroporfibilinogen
sintaz\4PBGPorfobilinogen (PBG)ALA-dehidrataz\
2H2O+
NH2CH2CHC C
C
NCOO
CH2
CH2_
HCH2COO_
COO
(CH2)2
C
CHO_
H
N
HH
NH2CH2COO
CH2
C H2
C_
OCOO
CH2
CH2
CSCoA
O_
H3N
CH2
COO+
_+_
OCCH2CH2COO
CH2NH2
Succinil-CoA Glicocol Acid-Aminolevulinic (ALA)δ-ALA-sintaz\
(P5P)
CO2HSCoA;1
2
3δ-ALA δ-ALA

149
H
HHHN
NNN
MPM
PMP
M
P
Coproporfirinogen IIIC
H
H
H2H2H2
HH
CN
NCNCNH2
APA
PAP
A
P
Uroporfirinogen IIIUroporfirinogen
sintaz\
^
cosintaz\Uroporfirinogen-
decarboxilaza45
NH3 4 CO2HHN
N
NN
MVM
PMV
M
P
Protoporfirina IX
N
N
NN
MVM
PMV
M
PFe2+
Hem6Coproporfirinogen-
oxidaza
2 CO24 H2H HN
N
NN
MVM
PM V
M
P
Protoporfirinogen IXProtoporfirinogen-
oxidaza
6 H
Ferochelataz\
Fe2^7
8A – acid acetic
P – acid propionic
M – metil
V – vi

Prin decarboxilarea resturilor de acid acetic din uroporfirinogen III se
ajunge la coproporfirinogen III (reacția 5), apoi prin decarboxilarea și
dehidrogenarea a două resturi de acid propionic (reacția 6) protoporfirinogenul
IX, sub acțiunea porfirinogen-oxidazei (reacția 7) se formează protoporfirina IX
care fixează Fe2+ sub acțiunea hem-sintetazei (ferochelatazei) (reacția 8) se
ajunge la hem. Ultimele două reacții, formarea protoporfirinei IX și a hemului,
au loc în mitocondrie, ionul de Fe2+ necesar activității ferochelatazei este
transportat în plasmă de transferină, o proteină care leagă doi ioni ferici.
Reglarea sintezei hemoglobinei
Activitatea δ-ALA-sintetazei este reglată în principal prin inhibiția
feed-back exercitată de hem care represează sinteza enzimei.
9.1.1.Tulburările metabolismului hemului. Porfirii
Porfiriile constituie un grup heterogen de afecțiuni, caracterizate prin
excreția de porfirine sau precursori porfirinici. Unele dintre porfirii sunt
moștenite, altele dobândite.
Porfiriile se clasifică în porfirii eritropoietice, hepatice, eritropoietice și
hepatice, în funcție de organul cel mai afectat.
Au fost descrise șase tipuri de porfirii datorate defectelor enzimelor de la
etapa 3-8.150
Succinil-CoA ^ Glicocol
1
2
4
53
6
7
8ALA-sintaza
ALA
ALA-dehidrataza
Porfobilinogen (PBG)
Uroporfirinogen I –
sintazaI Porfiria acut\ intermitent\, PAI (hepatic\)
dureri abdominale, simptome neuropsihice
Tetrapirol liniar
Uroporfirinogen III-
cosintaza
Uroporfirinogen-
decarboxilaza
Coproporfirinogen-
oxidaza
Protoporfirinogen-
oxidaza
Ferochelataza
Fe2^
Protein\Hem
Hemoprotein\Uroporfirinogen IIIII Porfiria eritropoietic\ congenital\ (eritropoietic\)
f\r\ fotosensibilitate
Coproporfirinogen III
Protoporfirinogen III
Protoporfirina III (IX)III Porfiria cutanat\ tardiv\ (hepatic\)
Fotosensibilitate
IV Coproporfiria ereditar\ (hepatic\)
Fotosensibilitate, dureri abdominale,
deregl\ri neuropsihice
V Porfiria mixt\ (hepatic\)
Fotosensibilitate, dureri abdominale,
deregl\ri neuropsihice
VI Protoporfiria (eritropoietic\)
Fotosensibilitateurin\: PBG^
uroporfirinogen^
urin\: PBG-
uroporfirinogen^
urin\: uroporfirin\^
PBG-
urin\: uroporfirinogen^
PBG^
fecale: coproporfirinogen^
urin\: PBG^
uroporfirinogen^
fecale: protoporfirinogen^
fecale: protoporfirin\^
eritrocite: protoporfirin\^

9.2. Degradarea hemoglobinei (Bilirubinogeneză)
Bilirubina se formează în organism prin desfacerea oxidativă a inelului
porfirinic din Hb și alte hemoproteine. Locul de formare al bilirubinei este
reprezentat de celulele sitemului reticuloendotelial din splină, ficat (celulele
Kupfer), ganglioni limfatici și macrofagele din diverse țesuturi.
Sursa principală de bilirubină este Hb hematiilor îmbătrânite.
Mecanismul enzimatic al formării bilirubinei implică mai întâi acțiunea
unui sistem enzimatic microsomal – hemoxigenaza microsomală, care în
prezența oxigenului molecular și a NADPH desface nucleul porfirinic din hem
cu eliberarea Fe, C α sub formă de CO și biliverdină. În activarea O 2 intervine
citocromul P450, iar pentru transferul H de pe NADPH intervine o flavoproteină. 151

Fe este preluat de feritină în vederea reutilizării lui în resinteza
hemoproteinelor. Feritina poate stoca până la 4.500 Fe3+/moleculă.
Biliverdina, compus colorat intens în verde, este în continuare redusă
sub acțiunea biliverdin-reductazei la bilirubină. Alături de bilirubină se
formează și mici cantități de compuși mono- și dipirolici – bilifuxina și
mezobilifuxina.
Viteza de formare a bilirubinei depinde de activitatea hemoxigenazei
microsomale, care este etapa limitantă a procesului. Biliverdin-reductaza este
totdeauna în exces, de aceea nu se acumulează biliverdină (pigment verde).
Bilirubina formată în celulele sitemului reticulo-endotelial este un
pigment galben, insolubil în apă. Fiind liposolubil, poate pătrunde cu ușurință
prin membranele celulare de natură lipoproteică.
Bilirubina difuzează din celule în sânge unde se fixează pe albumină,
formând fracția plasmatică a bilirubinei cunoscută sub denumirea de bilirubină
indirectă sau neconjugată.
Prin fixarea pe albuminele serice, bilirubina este reținută în lumenul
vaselor și transportată la ficat. Aici, datorită fenestrațiilor largi ale capilarelor
sinusoidale, bilirubina este preluată de pe albumină de către celulele hepatice.
Procesul de captare este facilitat de existența unor proteine transportoare –
ligandine – proteina I și proteina Z. Datorită faptului că bilirubina este
liposolubilă, ea ar putea difuza prin membrana hepatocitului și să se reîntoarcă în
plasmă. Acest proces este blocat în momentul în care bilirubina este conjugată
cu acidul glicuronic. Conjugarea este catalizată de bilirubin-glucurono-
transferaza, enzimă care participă la reacție sub formă activă, localizată la 152

nivelul microzomilor din hepatocit. Acidul glucuronic, sintetizat din glucoză se
activează la acid UDP-glucuronic (UDPGA).
Formarea bilirubin-diglucuronidului poate avea loc și în regiunea
canaliculară biliară a membranei hepatocitare printr-o UDP-glucuronil-
transferază similară.
O mică parte din bilirubină rămâne sub formă de monoglucuronid. Prin
conjugare bilirubina devine hidrosolubilă, fapt ce favorizează eliminarea ei prin
bilă și menținerea ei în soluție pe căile biliare intra- și extrahepatice.
Secreția bilei în canaliculele biliare este un proces biologic activ,
energodependent și saturabil. Preluarea bilirubinei conjugate se realizează tot
prin participarea unei proteine acceptoare specifice. Eliminarea bilirubinei în
bilă, mai ales curgerea ei prin căile biliare, depinde și de fluxul apos al bilei.
Un adult sănătos elimină zilnic prin bilă 200 – 300 mg bilirubină (1,0-1,2
mg/dL ser). În porțiunea finală a ileonului și mai ales în colon are loc un proces
de hidroliză a bilirubinei conjugate sub acțiunea unei β-glicuronidaze
bacteriene și în același timp are loc o reducere a bilirubinei rezultând o serie de
compuși tetrapirolici incolori – urobilinogeni (stercobilinogeni). Urobilinogenul
este forma de eliminare care în contact cu aerul este oxidată la urobilină
(stercobilină), colorată.153

La nivelul colonului, o mică cantitate de urobilinogen se reabsoarbe, este
trecut în circulație, ajunge la ficat și excretată în bilă, proces dependent de
energie (circuit enterohepatic). O mică parte (0-4 mg/24h) scapă în vena
suprahepatică și apare în urină, unde prin oxidare trece în urobilină. Cantitățile
acestea de urobilinogen nu pot fi decelate cu reactiv Erlich.
În cazul formării de bilirubină în exces (icter hemolitic) și a eliminării
crescute de pigmenți biliari în intestin se formează cantități mari de urobilinogen
care pot depăși capacitatea de captare și excreție a hepatocitelor și în consecință,
apar în urină cantități detectabile. Urobilinogenuria apare și în caz de afecțiuni
hepatocelulare, când mecanismul activ de captare și transport a urobilinogenului
de către hepatocite este perturbat. Creșteri ale eliminărilor urinare de
urobilinogen au loc și în cazuri de proliferare microbiană intestinală, în unele
cazuri de constipație, când prin stagnarea conținutului intestinal, crește
posibilitatea de absorbție a urobilinogenului din colon.
Cantitatea maximă de urobilinogen urinar se depistează între orele 14-16
probabil datorită faptului că după masa de prânz se ajunge la concentrația cea
mai mare de bilă în intestin.
Eliminarea urinară de urobilinogen se face prin filtrare glomerulară și
secreție tubulară. Se poate spune deci că urobilinogenuria depinde de cantitatea
absorbită în intestin, de funcția hepatică și de funcția renală.
Bilirubina directă și indirectă
Măsurarea bilirubinei directe și indirecte servește pentru stabilirea naturii
icterului.
-Icter prehepatic – (icter hemolitic) – În unele boli sau în intoxicații se
produce degradarea unor cantități mai mari de eritrocite și deci
eliberarea unei cantități mai mari de hemoglobină. Bilirubina indirectă
care se formează în exces, transportată la ficat depășește capacitatea
de conjugare a celulei hepatice. Rezultatul este creșterea concentrației 154

de bilirubină în plasmă, însoțită de creșterea producției de
urobilinogen, ce apare în cantități mari în urină. Astfel de situații se
întâlnesc și la nou-născuții cu incompatibilitate de Rh. De obicei
acești copii sunt prematuri și pe lângă problemele hemolitice de cele
mai multe ori prezintă și deficit de enzime necesare pentru
glucuronoconjugare. Creșterea bilirubinei poate depăși de 16-20 ori
valoarea normală și este în principal indirectă.
-Icter hepatic. În bolile difuze ale ficatului, cum ar fi hepatitele și
cirozele, celulele hepatice pierd capacitatea de captare a bilirubinei
din sânge și capacitatea de conjugare și de aceea nivelele bilirubinei
sunt de obicei crescute, cu creșterea fracțiunii indirecte, dar uneori
poate crește și bilirubina directă deoarece lezarea celulei hepatice
permite totuși trecerea glucuronidului în circulație. Urobilinogenul
este crescut.
-Icter posthepatic (icter prin obstrucție) – Blocarea căilor biliare
împiedică bilirubina de a părăsi celula hepatică. Consecința primară
este diminuarea formării urobilinogenului și astfel absența lui în urină.
Fecalele sunt decolorate din cauza lipsei stercobilinei. Formarea
continuă a bilirubinei duce la creșterea bilirubinei totale în ser (la
început, bilirubina directă, care apare și în urină), ducând la apariția
unui pigment brun în urină. În sânge se va găsi atât bilirubină directă
cât și indirectă.
Bilirubina care apare în urină este în cea mai mare parte directă, probabil
din cauza faptului că în urină se excretă numai bilirubină conjugată, mai
solubilă. De subliniat că bilirubina în urină apare atunci când există o creștere a
bilirubinei directe în ser.
Dozarea bilirubinei totale este considerată utilă și în detectarea unui icter
latent, când valorile sunt cuprinse între 1,5-2 mg/dL ser.
Hiperbilirubinemia poate fi întâlnită și în alte stări de boală care implică
hemoliza, cum ar fi bolile infecțioase, anemia pernicioasă, sau hemoragiile.
Evoluția unui icter manifest poate fi urmărită prin dozări repetate ale
bilirubinei în ser:
-creșterea concentrației bilirubinei în ser este semn nefavorabil,
-scăderea progresivă a bilirubinei serice indică o ameliorare a bolii
hepatice sau a obstrucției căilor biliare.155

Abrevieri folosite in text
A = Adenină
α-AA = α Amino acid
ACAT = Acil-CoA: Colesterol-acil-transferaza
ACP = Proteina transportoare de acil (Acyl carrier protein)
ACTH = Corticotropină
ADN = Acizi deoxiribonulcleic
ADH = Alcool dehidrogenază
ADP = Acid adenozin difosforic
AGL = Acizi grași liberi
Ala = Alanină
ALT (GPT) = Alanin transaminază
AMP = Acid adenozin monofosforic156

AMPC = Adenozin monofosfatul ciclic (3’5’-AMP)
APRT = Adenozin-fosforibozil transferază
Arg = Arginină
ARN = Acizi ribonulcleic
ARNm = ARN mesager
ARNr = ARN ribozomal
ARNt = ARN de transfer
AST (GOT ) = Aspartat transaminază
Asn = Asparagină
Asp = Acid aspartic
ATP = Acid adenozin trifosforic
BAIB = Acid β aminoizobutiric
C = Citozină
CBP = Proteina care leagă calciul (Calcium binding protein )
CDP = Citidin difosfat
Cit. = Citocrom
CoA (CoASH) = Coenzima A
CoQ = Coenzima Q (ubichinonă)
CPK (CK) = Creatin fosfo kinază
CTP = Citidin trifosfat
Cys = Cisteină
1,25-(OH)2-D3 = Calcitriol (1,25 dihidroxi D 3)
DIT = Diiodotirozină
DOPA = Dihidroxifenilalanină
1,3 –DPG = 1,3 Difosfoglicerat
DHAP = Dihidroxiaceton fosfat
F1,6 DP = Fructoză 1,6 difosfat
F1,6 DP-aza = Fructoză 1,6 difosfatază
F6P = Fructoză-6-fosfat
F6P-aza = Fructoza-6-fosfatază
FAD = Flavin adenin dinucleotidul
FADH2 = Flavin adenin dinucleotidul forma redusă
FFK = Fosfo-fructo kinază
FH4 = Acid tetrahidrofolic
FMN = Flavin adenin mononucleotid
G = Guanină
GA3P = Gliceraldehid-3 fosfat
GA3-PDH = Gliceraldehid-3 fosfat dihidrogenază
G6P = Glocoza-6-fosfat
G6P –aza = Glocoz-6-fosfatază
GDP = Guanozin difosfat157

Glu-DH = Glutamat dehidrogenază
Gln = Glutamină
Glu = Acid glutamic
Gla = Acid γ-carboxi glutamic
Gly = glicină
GK = glucokinază
GOT (AST) = Glutamic oxalacetic transaminază
GPT (ALT) = Glutamic piruvic transaminază
GSH = Glutation (forma redusă)
GSSG = Glutation (forma oxidată)
GSH -Px= Glutation peroxidază
GTP = Guanozin trifosfat
Hb = Hemoglobină
HDL = Lipoproteine cu densitate mare
HGPRT = Hipoxantin-fosforibozil-transferază
HK = Hexokinază
HMG-CoA = Hidroxi-metil-glutaril-CoA
Hyl = Hidroxilizină
Hyp = Hidroxiprolină
Hys = Histidină
ICDH = Izocitrat dehidrogenază
Ile = Izoleucină
IgA = Imunoglobulina A
IgD = Imunoglobulina D
IgE = Imunoglobulina E
IgG = Imunoglobulina G
IgM = Imunoglobulina M
α-KA = α Ceto acid
α-KG = Acid α ceto glutaric
α-KGDH = α Cetoglutarat dehidrogenază
LCAT = Lecitin:Colesterol- acil-transferaza
Leu = Leucină
LDL = lipoproteine cu densitate scazută
LDH = Lactat dehidrogenază
Lys = Lizină
MAO = Monoamin-oxidază
MDH = Malat dehidrogenază
Met = Metionină
MIT = Monoiod tirozină
N5-CH3-FH4 = N5-CH3-tetrahidrofolat158

N5-formil-FH4 = N5-formil-FH4-tetrahidrofolat
N10-CH3-FH4 = N10-CH3-FH4 -tetrahidrofolat
N10-metenil-FH4 = N10-metenil-FH4 tetrahidrofolat
NAD (NAD+) = Nicotin adenin dinucleotid(forma oxidată)
NADH (NADH + H+) = Nicotin adenin dinucleotid (forma redusă)
NADP (NADP+) = Nicotin adenin dinucleotid fosfat (forma oxidată)
NADPH (NADPH + H+) = Nicotin adenin dinucleotid fosfat (forma redusă)
Pa = Fosfat anorganic
PDH = Piruvat dehidrogenază
PEP = Fosfoenol piruvat
PEP-carboxikinaza = Fosfoenol piruvat-carboxikinaza
3-PG = Acid 3-fosfogliceric
PGK = Fosfoglicerat kinază
PGM = Fosfogliceratmutază
Phe = Fenilalanină
PHI = Fosfohexo-izomerază
PK = Piruvat-kinază
PKU = Fenilcetonurie
Pro = Prolină
PRPP= Fosforibozil-pirofosfat
PTH = Parathormon
OCT = Ornitin –carbamoil-transferază
QPRT = Chinoleat-fosforibozil-transferază
RBP = Proteina de legare a retinolului(Retinol binding protein)
R-1-P = Riboză-1-fosfat
SAM = Sulf-adenozil-metionină
SAH = Sulf-adenozil-homocisteină
Ser = Serină
SHMP = Șuntul hexoz-monofosfatilor
SNC = Sistem nervos central
Succ.DH = Succinil dehidrogenază
T = Timină
Thr = Treonină
Trp = Triptofan
TPP = Tiamin pirofosfat
Tyr = Tirozină
U = Uracil159

UDP = Uridin difosfat
UDP-G = Uridin difosfat-glucoza
UTP = Uridin trifosfat
U.V. = Radiații ultraviolete
Val = Valină
VLDL = lipoproteine cu densitate foarte scazut ă
XO = Xantin oxidază160