Universiteti i Prishtinës Fakulteti i Mjekësisë Përmbledhje e materialit në lëndën Biokimia e Përgjithshme Astrit Emërllahu © 2016 1 - - © Enzima quhen katalizatorët biologjik që krijohen në organizmat e gjallë. Janë me natyrë proteinike. Funksioni i tyre qëndron në përshpejtimin e reaksioneve biokimike përmes të cilave mundësohet transformimi i substratit në produkt. Enzimat gjithmonë janë aktive, edhe në sasi minimale dhe asnjëherë nuk mbesin të lidhura në produktet përfundimtare të reaksioneve që ato i katalizojnë. Enzimet karakterizohen me shkallë të lartë selektiviteti dhe specifiteti, veprojnë në vlera të caktuara të pH dhe të temperaturës, dhe janë të ndjeshme ndaj ndryshimeve të këtyre vlerave. 2 Sipas natyrës kimike, enzimat ndahen në: Proteinenzima – që me hidrolizë japin aminoacide Proteidenzima – enzima që krahas pjesës proteinike (Apoenzima), e kanë edhe pjesën joproteinike (Koenzima). Bashkimi i Apoenzimës me Koenzimën e formojnë Holoenzimën. Aktiviteti i enzimave vije në shprehje vetëm atëherë kur formohet Holoenzima. Koenzima lidhet me apoenzimën me lidhje që kanë stabilitet të ndryshëm. Disa lidhje mund të jenë kovalente ndërsa disa mund të jenë lidhje të Van der Walsit. Nëse apoenzima ndahet nga koenzima, aktiviteti enzimatik do të ndalet. © 3 Koenzimat janë substanca organike të veçanta me natyrë joproteinike dhe strukturë të ndërlikuar kimike. Prania e tyre është e domosdoshme për veprim enzimatik, sidomos tek reaksionet e oksido-reduktimit, të izomerizimit etj. Të gjitha koenzimat mund të ndahen në dy grupe: © Koenzima me natyrë vitaminore Koenzima me natyrë jovitaminore 4 Koenzimat me natyrë vitaminore janë derivate të vitaminave hidrosolubile, kryesisht vitaminave të grupit B. Këto vitamina funksionet e tyre i shprehin duke u futur në përbërjen e koenzimave të enzimave të ndryshme. TPP (Tiamin-Pirofosfati) – është ester pirofosforik i vit. B1. Është koenzimë e dekarboksilazave, merr pjesë në dekarboksilimin e α-ketoacideve dhe në reaksionet e transketolazave në ciklin pentozik. PF (Piridoksalfosfati) – është derivat i vit.B6. Merr pjesë në metabolizmin e aminoacideve si koenzimë e transaminazave dhe e dekarboksilazave. © 5 NAD+/NADP+ – përmbajnë vit.PP (ac. nikotinik, nikotinamida); NAD+ – Nikotinamid Adenin Dinukleotid (quhet edhe Kodehidraza I) NADP+ – Nikotinamid Adenin Dinukleotid Fosfati (quhet edhe Kodehidraza II). Pjesa aktive e këtyre koenzimave është Amida e Ac.Nikotinik. Marrin pjesë në reaksionet e oksido-reduktimit. Reduktohen lehtësisht nga shumë substrate duke pranuar atomin e H. Këto koenzima sintetizohen më së shumti në mitokondrie dhe citoplazmë. NAD-i dominon si formë e oksiduar (NAD+), kurse NADP si formë e reduktuar (NADPH + H+). Funksioni i tyre është si transportues i hidrogjenave (elektroneve). FMN dhe FAD – përmbajnë vit.B2. FMN – Flavin Mononukleotidi; FAD – Flavin Adenin Dinukleotidi Janë pjesë të enzimave flavinike. Marrin pjesë në reaksionet katabolike të acideve yndyrore, cikël të Krebsit, proceset katabolike të aminave biogjene dhe aminoacideve. Këto koenzima i marrin hidrogjenet direkt nga substratet dhe i dërgojnë në Zingjirin e Transportit të Elektroneve, përkatësisht tek Koenzima Q (ubikinoni). Biotina (vitamina H) – është koenzimë e karboksilazave, që katalizon futjen e CO2 në molekulat organike, duke u shndërruar në –COOH. Reaksionet më të rëndësishme të karboksilimit në organizëm që katalizohen nga Biotina janë: shndërrimi i Piruvatit --> Oksalacetat (enz. Piruvat-Karboksilaza); formimi i Malonil-CoA në sintezën e acideve yndyrore (enz. Acetil-CoA-Karboksilaza) etj. © 6 Koenzima A (CoA) – CoA sintetizohet në mëlçi dhe veshka. Ndërtohet nga ADP, ku në molekulën e fundit të H3PO4 lidhet Panteteina, e cila paraqet pjesën aktive të CoA që mundëson bartjen e mbetjeve Acile të aktivizuara (Acil-CoA) dhe Acetile të aktivizuara (Acetil-CoA). Forma më e njohur e CoA është Acetil-CoA. CoA ka rol metabolik në: aktivizimin e oksidimit të acideve yndyrore, aktivizimi i ac.acetik, në biosintezën e kolesterolit, steroideve, trupave ketonik etj. H4F (Acidi Tetrahidrofolik) – është forma aktive e vit. B9 (acidi folik). Merr pjesë në reaksionet e biosintezës së nukelotideve purine dhe në metabolizmin e disa aminoacideve. © 7 Koenzimat Heminike – Hemi është derivat i porfirinës. Hyn në strukturën e Hemoproteinave që si grup prostetik i tyre, lidhet ne vargjet peptidike me lidhje kovalente. Në këtë grup hyjnë: Hemoglobina, Mioglobina dhe Citokromet. Koenzima Q (ubikinoni) – është derivat i Benzokinonit. Është koenzimë që lidhet në vargun respirator në Mitokondrie, përkatësisht në vargun transportues të elektroneve duke ndërhyrë ndërmjet koenzimave të Dehidrogjenazave flavinike dhe citokromeve. Uridin-Difosfati (UDP) – formohet nga zbërthimi i UTP (uridin-trefosfat). Është koenzima kryesore e transferimit të mbetjeve glukozile (UDP-glukoza në Glikogjenezë). Citidin-Difosfati (CDP) – është koenzimë që merr pjesë në reaksionet e transferimit të Kolinës dhe Kolaminës, gjatë sintezës së Fosfolipideve. S-Adenozil Metionina – është forma aktive e Metioninës. Ka rol në proceset e metilimit, duke bërë rolin e dhuruesit të mbetjeve metilike. © 8 ATP, GTP, UTP, CTP – quhen koenzima sepse gjatë reaksioneve të ndryshme ku marrin pjesë, e ndryshojnë strukturën e tyre duke kaluar në nukleozide difosfate. ATP (Adenozin-Trefosfat) – ka rol themelor në metabolzimin energjetik, si depozitues i energjisë. Energjia e prodhuar gjatë oksidimeve biologjike, shndërrohet në energji kimike dhe ruhet në formë të ATP-ve. UTP (Uridin-Trefosfat) – kjo koenzimë hyn në përbërje të Hekso-izomerazave dhe në përbërje të enzimave që marrin pjesë në proceset anabolike të Glikogjenit. CTP (Citidin-Trefosfat) – është koenzimë që hyn në përbërjen e enzimave që marrin pjesë në proceset e biosintezës së Fosfatideve. CTP e transporton FosfoKolinën deri në Digliceride. © 9 Specifika e veprimit të enzimave nënkupton se çdo enzimë ka veprim të caktuar mbi një substancë të caktuar ose mbi një grup substancash të ngjashme në aspektin kimik. Pra, enzimat katalizojnë një reaksion specifik, duke mos ndikuar në reaksionet tjera. Shkalla e specifitetit është e ndryshme, për disa enzima ajo është shumë e lartë dhe ato veprojnë vetëm në një substrat, kurse për disa enzima tjera është shumë e ulët dhe ato mund të veprojnë në substrate të ngjashme për nga struktura. Sikur mos të ekzistonte specifika e enzimave, atëherë çdo enzimë do të vepronte mbi çdo substancë organike dhe reaksionet biokimike do të zhvilloheshin në mënyre kaotike deri në fund të jetës. Në qendrën aktive të enzimave gjatë bashkëveprimit me substratin, ndodh bashkëveprimi i grupeve funksionale të aminoacideve. Dallohen këto lloje specifika veprimi të enzimave: - Specifika absolute - Specifika e grupit ose reaksionit - Specifika stereokimike ose optike © 10 Specifika absolute – ndodh kur një enzimë e katalizon vetëm reaksionin kimik të një substrati të caktuar, pa vepruar në ndonjë derivat të tij, ku edhe ndryshimet më të vogla në strukturën e substratit e pamundësojnë veprimin e enzimës, psh Ureaza katalizon reaksionin e zbërthimit të Uresë, por aspak nuk vepron në Metil-urenë ose në komponime të ngjashme me të, Glukokinaza mundëson fosforlimin e Glukozës por jo edhe të heksozave tjera. Specifika e grupit ose reaksionit – ky lloj i specifikës është karakteristik për enzimat që kanë veprim katalitik në një grup substratesh që janë të ngjashme për nga përbërja, ose për enzimat që katalizojnë një lloj reaksioni në substrate të ndryshme (psh Dehidrogjenazat). Kjo specifikë mund të jetë dy llojesh: - Specifikë grupi absolut – kur kemi të bëjmë me një grup enzimash që katalizojnë të njejtin reaksion kimik (dehidrogjenazat), por nga ana tjeter çdo substrat që i nënshtrohet dehidrogjenimit, e ka enzimën e vet, (psh: Ac.Laktik – Laktat-Dehidrogjenaza; Ac.Malik – Malat-Dehidrogjenaza). - Specifikë grupi relativ – kemi kur një enzimë e caktuar vepron në një grup substratesh të ngjashme për nga ndërtimi, psh enzimat Protolitike të aparatit tretës zbërthejnë lidhjet peptidike të proteinave të ndryshme. Specifikë të tillë zakonisht kanë enzimat e traktit digjestiv që zbërthejnë substancat ushqimore Specifika stereokimike ose optike – këtu bëhet fjalë për enzimat e ndryshme që veprojnë mbi njërin nga izomerët optik (D-L izomerët), pra për substancat organike që kanë atome C që kanë aktivitet optik. Specifika stereokimike shfaqet jo vetëm tek reaksionet e zbërthimit por edhe në reaksionet e sintezës, psh sinteza enzimatike e glukozes gjithmonë e bën formimin e D-Glukozës, në bimë sintetizohen L-aminoacide etj. Specifika optike mund të shprehet vetëm në një pjesë të molekulës së substratit ose mund të shfaqet në tërë molekulën. © 11 Merret me studimin e shpejtësisë së reaksioneve që katalizohen nga enzimat dhe me faktorët e ndryshëm që ndikojnë në të. Shpejtësia e reaksionit quhet sasia e substratit e shndërruar në produkt për njësi të kohës. Shpejtësia e një reaksioni enzimatik varet nga kushtet në të cilat zhvillohet reaksioni. Faktorët që ndikojnë në shpejtësinë e reaksionit janë: temperatura, pH e mjedisit, përqëndrimi i enzimës, përqëndrimi i substratit, koenzimat, inhibitorët etj. Ndikimi i temperaturës në veprimin enzimatik – shpejtësia e reaksioneve enzimatike rritet, me ngritjen e temp, deri sa të arrihet shpejtësia max. Pastaj, çdo ngritje e mëtejshme e temp, e ngadalëson shpejtësinë e reaksionit pasi që enzimat shkojnë drejtë denatyrimit, duke e ditur se janë me natyrë proteinike. Temp në të cilën enzima e shpreh aktivitetin e vet max quhet Temp Optimale e Veprimit (37 – 40°C). Mirëpo, bakteret termofile kanë enzima që janë aktive edhe mbi temp 85°C. Gjithashtu, ribonukleaza është një enzimë e qëndrueshme në 100°C për disa min. Në temp të ulëta aktiviteti enzimatik ngadalësohet, kështu që në temp afër 0°C aktiviteti ndalet, por nuk humbet siç ndodh me ngritjen e temp. Të gjitha reaksionet zhvillohen në tri faza: - 1. Faza e formimit të kompleksit enzimë-substrat (ES) - 2. Faza e transformimit të kompleksit ES në Enzimë (E) dhe Produkt (P) - 3. Faza e zbërthimit të produkteve të formuara Kjo tregon se temp është faktor shumë i rëndësishëm për veprimin enzimatik dhe nuk mund të bëhet fjalë për një temp optimale fikse, duke marrë parasysh fazat nëpër të cilat kalon reaksioni enzimatik. © 12 Ndikimi i pH-së – aktiviteti enzimatik ndryshon varësisht nga vlera e pH-së së mjedisit ku vepron enzima. Çdo enzimë shfaq aktivitetin e saj max në një vlerë të caktuar të pH, dhe kjo vlerë quhet pH Optimale. Për shumicën e enzimave pH Optimale sillet rreth vlerave 4-8, por, disa enzima janë më aktive në mjedis acidik të fortë ose bazik të fortë, psh: Pepsina vepron në pH 1.5-2.5 kurse e Arginaza në ph 9.5-9.9 . Në vlera shumë të larta ose shumë të ulëta të pH-së, enzimat denatyrohen. Ndryshimi i vlerave të pH mund të ndikojë në intensitetin e disa proceseve metabolike. Gjithashtu mund të ndryshojë në strukturën hapsinore të enzimës dhe në nivel të substratit. Ndikimi i përqendrimit të enzimës – përqendrimi i enzimës është faktor më rëndësi në zhvillimin e reaksionit enzimatik. Aktiviteti i një enzime është numri i molekulave të substratit të shndërruar për një minutë, në kushte optimale. Enzimat janë shumë vepruese dhe si pasojë e kësaj, përqendrimi i tyre duhet të jetë shumë i vogël që reaksioni të ketë shpejtësi të matshme, per intervale të vogla kohore. Pra, shpejtësia e reaksionit varet nga përqendrimi i enzimës, gjithmonë duke e ditur se përqendrimi i substratit është shumë herë më i madh se ai i enzimës. Për këtë kemi: v = k × [E] v – shpejtësia e reaksionit enzimatik k – konstanta e shpejtësisë së reaksionit [E] – përqendrimi i enzimës © 13 Ndikimi i përqendrimit të substratit – shpejtësia gjithashtu varet edhe nga përqëndrimi i substratit. Nëse konsiderohen kushtet optimale të temp dhe pH-së dhe një sasi konstante të enzimës, me rritjen e përqendrimit të substratit do të rritet shpejtësia fillestare e cila pas një kohe do të arrijë një vlerë max që pastaj do të mbetet konstante dhe me rritjen e mëtutjeshme të përqendrimit të substratit, nuk do të kemi ndryshim të shpejtësisë së reaksionit. Kjo ndodh për arsye se: - shtimi i sasisë së substratit, lidhet me enzimën dhe shndërrohet në produkt. Mirëpo, në një moment do të arrihet ngopja e enzimës me substrat që dmth se enzima më nuk mund të shndërroj substratin në produkt. Ky moment arrihet kur arrihet shpejtësia max e reaksionit, kështu që tani shtimi i mëtutjeshëm i sasisë së substratit nuk do të ndikojë në shpejtësi të reaksionit pasi që nuk ka ku të lidhet më substrati. © 14 Kinetika enzimatike përshkruan aktivitetin enzimatik, që na ndihmon të kuptojmë se si funksionojnë enzimat. Shqyrtojmë një rast në formë të përgjithshme : Me V0 shkruajmë shpejtesinë fillestare të reaksionit, që paraqet shpejtesinë e formimit të produktit para se ai të akumulohet: V0 = k2 [ES] Gjendja e kompleksit ES varet nga të tria konstantat: - Shkalla e formimit të ES = k1 [E] [S] - Shkalla e shpenzimit të ES = (k-1 + k2) [ES] Për të thjeshtuar këtë, George Briggs dhe John Haldane propozuan “gjendjen stacionare” për kompleksin ES (shkalla e formimit=shkallën e shpenzimit). k1 [E] [S] = (k-1 + k2) [ES] © 15 E [S] k 1+k2 = [ES] k1 ; KM = k 1+k2 k1 ; KM – paraqet konstantën e Michaels-Menten-it: E [S] [ES] = KM Koncentrimi i Enzimës së lirë [E] është diferenca në mes të koncentrimit total të enzimës dhe asaj në kompleks: [E] = [E]T – [ES] Atëherë kemi: Zgjidhim ekuacionin për [ES]: Shprehjen e fundit e zëvendësojmë në ekuacionin për V0 : V0 = k2 [ES] Shpejtesia maksimale arrihet kur vendet katalitike të enzimës janë te saturuara me substrat, dmth kur i gjithë koncentrimi i enzimës gjendet ne kompleks: [E]T = [ES] Vmax = k2 [E]T Kur zëvendësojmë këtë shprehje në ekuacionin e fundit për V0, do të fitojmë ekuacionin e Michaels-Menten-it: 𝐕 𝐒 V0 = 𝐒𝐦𝐚𝐱 +𝐊𝐌 E T − ES ES S = KM ES = E T S /KM 1+ S /KM ES = ETS S +KM V0 = k2 E T S S +KM Konstanta e Michaels-Menten-it [KM] paraqet afinitetin e enzimës për substatin. Sa më e vogel të jetë KM aq afinitet më të madh do të ketë enzima për atë substrat. Ne rastin A kur [S]<<KM kemi: V S V0≈ max Kinetikë e rendit të parë. K M Ne rastin B kur [S]=KM kemi: V V0 = max 2 Ne rastin C kur [S]>>KM kemi: V0≈ Vmax Kinetikë e rendit zero. © 16 Kjo paraqitet me grafikun e Lineweaver-Burk dhe përdoret për të përcaktuar KM dhe Vmax Ekuacionin e Michaels-Menten-it e kthejmë në barazim reciprok (invert) dhe fitojmë: Këtë duhet ta kthejmë në formën e ekuacionit të drejtëzës: 1 V0 = K M+ S Vmax [S] y = ax + b 1 V0 = KM Vmax [S] + [S] Vmax [S] 𝟏 𝐕𝟎 = 𝐊𝐌 𝐕𝐦𝐚𝐱 𝟏 [𝐒] + 𝟏 𝐕𝐦𝐚𝐱 ku, y = 1/V0 dhe x = 1/[S] © 17 Kinetiken bashkëpunuese (kooperative) nuk mund ta përshkruaj ekuacioni i Michaels-Menten-it, sepse tek kjo kinetikë kemi lakore sigmoide. Psh: kemi rastin e saturimit të hemoglobines me oksigjen: Afiniteti i hemoglobinës për oksigjen rritet pasi të lidhen molekulat e para të oksigjenit në të. Ekuacioni i Hill-it : log V0 Vmax −V0 = n log [S] – log k’ k’ – paraqet konstanten komplekse Forma Lineare Forma Sigmoide © 18 Efektorët janë substanca kimike që kanë aftësi të ndikojnë në ndryshimin e reaksioneve enzimatike. Efektorët ndikojnë duke vepruar në strukturën terciare ose kuaternare të enzimave, me ç’rast enzima inhibohet ose aktivizohet, prandaj efektorët mund të jenë: inhibitorë ose aktivizues. Inhibitorët e enzimave – janë substanca që në përqendrime të vogla, përmes rrugëve kimike, ndikojnë në zvogëlimin e aktivitetit enzimatik. Gjatë veprimit të inhibitorit me enzimën, formohet kompleksi Enzimë-Inhibitor (EI), kompleks ky që pengon zhvillimin e reaksionit enzimatik. Konstanta e disocimit të kompleksit (EI) quhet Konstantë e Inhibimit (KI). Kur vlera e KI është e vogël, inhibitori është më i fuqishëm. Ekziston një ndryshim në mes kompleksit (ES) dhe (EI). Pasi të formohet kompleksi (ES), substrati pastaj shndërrohet në produkt dhe enzima largohet si e lirë për të vepruar përsëri në substrate tjera, kurse tek kompleksi (EI) nuk kemi transformim të substratit në produkt dhe enzima mbetet e bllokuar nga inhibitori. Inhibimi mund të jetë: - Inhibim Ireversibil - Inhibim Reversibil © 19 Inhibimi Ireversibil – përfshinë substancat inhibuese që i deaktivizojnë enzimat plotësisht duke u lidhur me enzimën me lidhje kovalente. Pas largimit të inhibitorit, enzima mbetet joaktive. Inhibimi ireversibil rritet me kalimin e kohës, që dmth se pas një kohe ky inhibim do të jetë i fuqishëm sa që do të ketë frenim të plotë të aktivitetit enzimatik. Inhibitorët ireversibilë më të njohur janë Fosfatet Organike, si: diizopropil-florofosfati, tetraetil pirofosfati, parationi etj. Këto substanca mund të quhen edhe helme nervore për shkak të ndikimit të fuqishëm në Acetilkolin-esterazën, enzimë kjo që e zbërthen Acetil Kolinën, neurotransmiter i rëndësishëm që lirohet nga neuronet motorike të sistemit nervor vegjetativ. Inhibimi Reversibil – ndodh kur inhibitorët lidhen me enzimën me lidhje kovalente duke ndikuar kështu në kinetikën e reaksioneve që zhvillohen ndërmjet Enzimës dhe Substratit. Inhibitori vepron me enzimën me lidhje kovalente duke e formuar kompleksin (EI), që mund pastaj të disocohet në enzimë të lirë dhe inhibitor: E + I EI Aktiviteti enzimatik rivendoset pas largimit të inhibitorit, psh me anë të dializës. Dallojmë disa mekanizma veprimi të inhibitorëve enzimatik reversibil, si: - Inhibimi Konkurrues (kompetitiv) - Inhibimi Jokonkurrues (jokompetitiv) - Inhibimi Akompetitiv - Inhibimi i përzier © 20 Inhibimi Kompetitiv – përfshinë inhibitorët që kanë strukturë të ngjashme me substratin duke hyrë kështu në garë me të për tu lidhur me qendrën aktive të enzimës. Kur inhibitori lidhet në qendrën aktive të enzimës, atëherë enzima nuk mund të veprojë në substrat, që nenkupton se pamundësohet shndërrimi i substratit në produkt. Me rritjen e përqendrimit të substratit rritet edhe mundësia e lidhjes së enzimës me substratin dhe anasjelltas, me rritjen e përqendrimit të inhibitorit, zvogëlohet mundësia e lidhjes së enzimës për substratin. Psh, Malonati konkuron me Suksinatin për tu lidhur me Dehidrogjenazën e Ac.Suksinik, enzimë kjo që oksidon Suksinatin duke e formuar Fumaratin. Inhibimi Jokompetitiv – këtu substancat inhibuese nuk janë të ngjashme me substratin. Këta inhibitorë nuk lidhen në qendrën aktive të enzimës, por lidhen në grupin prostetik të saj. Kur lidhet inhibitori, bën që të ndryshohet forma hapsinore e enzimës që dmth se më enzima nuk ka përputhje hapsinore me substratin. Efekti inhibues i një inhibitori të tillë nuk mund të ndalet me rritjen e përqendrimit të substratit. Inhibues të tillë mund të jenë jonet e metaleve të rënda si (Cu2+; Hg2+; Ag2+; Pb2+) të cilat bashkohen me grupet –SH në vargjet polipeptidike, duke e bllokuar veprimin enzimatik. © 21 Inhibimi i përzier – është lloj inhibimi që mund të paraqitet në të njejtën kohë si inhibim konkurrues dhe jokonkurrues, e ndonjëherë edhe si akonkurrues. Në këtë lloj inhibimi, inhibitori ndikon duke e ndryshuar lidhjen e substratit me enzimën duke e zvogëluar shpejtësinë max të reaksionit. Këta inhibitorë e zvogëlojnë bashkëveprimin e enzimës me substratin duke e zbërthyer kompleksin (ES) në enzimë të lirë dhe substrat. Inhibimi Akompetitiv – paraqitet kur substancat inhibuese lidhen në komplekset Enzimë-Substrat (ES) e jo në enzimat e lira. Inhibitori reagon me kompleksin në atë mënyrë që e pengon zbërthimin e tij, e kështu edhe formimin e produktit. Rritja e përqendrimit të substratit nuk e zvogëlon shkallën inhibuese. Ky lloj inhibimi paraqitet kryesisht tek reaksionet me dy substrate. © 22 Janë substanca me masë molekulare të vogël që lidhen në enzima, jo në qendrën aktive por në qendrën alosterike të tyre. Efektorët alosterik mund të jenë Inhibitorë dhe Aktivator. Efektorët alosterik nuk kanë strukturë të ngjashme me substratin dhe ato kur lidhen me enzimet, ia ndryshojnë atyre konformacionin hapsinor. Ndryshimet mund të jenë dy llojesh: - Kur efektorët alosterik e bëjnë të paaftë qendrën aktive të enzimës për tu lidhur me substratin, kemi Inhibim Alosterik, psh: 2,3 Acidi DifosfoGlicerik lidhet në qendrën alosterike të Hemoglobinës, dhe e zvogëlon afinitetin e lidhjes së molekulave të Oksigjenit në subnjësitë e Hemoglobinës. - Kur këta efektorë alosterik e rrisin afinitetin e qendrës aktive për tu lidhur me substratin, atëherë kemi Aktivizim Alosterik. Psh: aktivizim alosterik kemi kur Oksigjeni lidhet në njërën nga subnjësitë e Hemoglobinës. Enzimat që në molekulat e tyre përmbajnë qendrën alosterike, quhen Enzima Alosterike, dhe rregullojnë proceset metabolike. Aktivatorët alosterik që rritin aktivitetin enzimatik quhen Efektorë Pozitiv. Inhibitorët alosterik e frenojnë aktivitetin enzimatik quhen Efektorë Negativ. © 23 Emërtimi i enzimave mund të bëhet: Duke u bazuar në substratin që i nënshtrohet një reaksioni enzimatik. Në këtë rast enzima emërtohet duke e marrë prapashtesën –aza. Psh enzima që vepron në Amidon – Amilaza; enzima që vepron në Ure – Ureaza etj. Duke u bazuar në reaksionin kimik që ndodh, psh reaksionet e oksidimit katalizohen nga enzimat që quhen Oksidaza, reaksionet e hidrolizës katalizohen nga enzimat Hidrolaza, proceset e dekarboksilimit katalizohen nga Dekarboksilazat etj. Duke u bazuar edhe në substratin që hyn në reaksion, edhe në reaksionin të cilit i nënshtrohet ai substrat. Psh, malati i nënshtrohet dehidrogjenimit – Malat-Dehidrogjenaza; Laktat-Dehidrogjenaza etj. Disa enzima mund të emërtohen me terma empirik duke u bazuar në funksionin e tyre, psh Pepsina (greq. Pepsis – tretje ushqimi), Tripsina, Eripsina etj. © 24 Një ndër klasifikimet që përdoret sot është klasifikimi i enzimave në bazë të tipave të reaksioneve që i katalizojnë. Sipas këtij klasifikimi, të gjitha enzimat ndahen në 6 klasa kryesore: 1. Oksidoreduktazat: përfshijnë enzimat që katalizojnë reaksionet oksidoreduktuese ndërmjet dy substrateve. Në këto reaksione si koenzima shfrytëzohen transportuesit e elektroneve si NAD, NADP apo FAD, të cilat i pranojnë elektronet nga substratet e oksiduara. Këtu përfshihen: Dehidrogjenazat (malat-dhg; laktatdhg; isocitrat-dhg), Reduktazat (Acetoacetil-CoA-reduktaza; Citokrom-C reduktaza), Oksidazat (Ksantin-Oksidaza; Oksidaza e L-aminoacideve) etj. 2. Transferazat: janë enzima që katalizojnë transferimin e grupeve të ndryshme kimike, përveq transferimit të atomeve të H, përkatësisht transferohen mbetjet Glukozile, Acetile, Acile, Aldehide, Ketonike etj. Enzimat që përfshihen janë: Transaminazat, Acil-Transferazat, Kinazat etj. 3. Hidrolazat: janë enzima që katalizojnë ndarjen e lidhjeve të atomit të C nga atomet e tjera, por jo lidhjet në mes atomeve -C-C-. Këtë e bën duke e lidhur molekulen e ujit. Enzima të tilla janë: Amilazat (α-amilaza; ß-amilaza;), Fosfatazat (fosfolipaza A; fosfataza alkaline), Proteazat (aminopeptidaza; karboksipeptidaza; Tripsina) etj © 25 Liazat: përfshijnë enzimat që katalizojnë reaksionet gjatë të cilave bëhet largimi i grupeve të ndryshme kimike nga substratet. Largimi bëhet në mënyre jo-hidrolitike, duke vepruar në lidhjet brenda-molekulare në mes atomeve -C-C; -C-O; -C-N etj. Enzima të tilla janë: Aldolazat (fruktozë-difosfat aldolaza), Dekarboxilazat (piruvat-dekarboksilaza;oksalacetat-dekarboksilaza), Dehidratazat (karbonat-dehidrataza; serin-dehidrataza), Hidratazat (akonitathidrataza; fosfopiruvat-hidrataza) etj. Izomerazat: janë enzima që mundësojnë riorganizim brenda-molekular duke formuar kështu Izomerë. Izomerazat që veprojnë në substratet që kanë vetëm një atom Asimetrik quhen Racemaza. Ato që veprojnë në substratet që kanë më shumë atome Asimetrike quhen Epimeraza, kurse Izomerazat që bëjnë transferimin e nje grupi atomik nga një pozitë në një pozitë tjetër në substrat quhen Mutaza. Ligazat (sintetazat): janë grup enzimash që katalizojnë formimin e lidhjeve ndërmjet atomeve -C-C; -C-S; -C-O dhe -C-N. Gjatë formimit të këtyre lidhjeve shfrytëzohet energji, e cila sigurohet nga ATP. Enzima të tilla mund të jenë: Tiokinaza, Karboksilaza (piruvat-karboksilaza; Acetil-CoA-karboksilaza), Sintetaza (Acil-CoA-sintetaza; Suksinil-CoA-sintetaza) etj. © 26 Karbohidratet janë komponimet organike më të përhapura në botën e gjallë të cilat së bashku me Proteinat, Lipidet dhe Acidet Nukleike përbëjnë komponimet themelore në qeliza. Organizmi karbohidratet i merr përmes ushqimit. Karbohidratet luajnë rolin kryesor si burim energjie për organizmin, por ato duhet të jenë në raporte fiziologjike edhe me Proteinat, Lipidet e Vitaminat pasi vetëm atëherë do të kryejnë funksionet e tyre përkatëse në organizëm. Sipas strukturës kimike, Karbohidratet ndahen në: - Monosaharide (sheqernat e thjeshta) - Disaharide (përmbajnë 2 njësi monosaharidesh: Saharoza, Maltoza, Laktoza) - Oligosaharide (përmbajnë 3-10 njësi monosaharidesh) - Polisaharide (përmbajnë mbi 10 njësi monosaharidesh: Glikogjeni, Amidoni) Monosaharidet mund të klasifikohen në bazë të nr të atomeve të C që përmbajnë. Shih fig! © 27 Tretja e karbohidrateve bëhet në traktin digjestiv përmes zbërthimit hidrolitik. Procesit të tretjes i nënshtrohen vetëm oligosaharidet dhe polisahardiet sepse monosaharidet organizmi i pranon në formë të pandryshuar. Tretja e tyre fillon në gojë dhe përfundon atëherë kur ato zbërthehen deri në monosaharide (sheqerna të thjeshta) të cilat pastaj përthithen nga indet apo organet e caktuara. Në gojë oligosaharidet dhe polisaharidet (amidoni, glikogjeni) fillojnë të zbërthehen nën veprim katalitik të amilazave që prodhohen në Gl.pshtymore, përkatësisht enzima α-amilaza (ptialina). Kjo enzimë zbërthen lidhjet α-1,4-glukozide (psh të amidonit). Ushqimi pastaj vazhdon përmes ezofagut dhe shkon në lukth, ku aty ambienti acidik i lukthit, përkatësisht HCl i shkatërron bakteret e ngjitura në ushqim dhe inaktivizon α-amilazën. Në lukth mungojnë enzimat specifike që zbërthejnë gluçidet e përbëra ushqimore, kështu që tani ushqimi kalon në Duodenum. Pastaj, aty derdhet lëngu pankreatik që e përmban amilazën pankreatike. Edhe vetë duodenumi e prodhon një sasi të vogël amilaze – Amilaza Intestinale. Gjithashtu, në duoden derdhen edhe bikarbonatet, përkatësisht NaHCO3, i cili neutralizon HCl të ardhur nga lukthi. Amilaza Pankreatike dhe Intestinale gjithashtu janë enzima që zbërthejnë lidhjet α-1,4-glukozide. Si rezultat i veprimit të tyre, amidoni dhe glikogjeni zbërthehen deri në disaharidin maltozë. Përveq maltozës, gjatë këtij procesi paraqiten edhe dekstrinat të cilat shërbejnë në fermentim bakterial në zorrën e trashë. Në disaharidin maltozë vepron enzima e veçantë Maltaza (α-glukozidaza) e cila e zbërthen atë në dy molekula të Glukozës. © 28 Përmes ushqimit, njeriu mund t’i shfrytëzojë edhe disaharidet tjera si Saharoza dhe Laktoza. Në disaharidin saharozë, në zorrën e hollë ajo zbërthehet në një molekulë glukozë dhe një molekulë fruktozë nën veprim katalitik të Saharazës (fruktofuranozidaza). Në disaharidin laktozë vepron enzima Laktaza (ß-galaktozidaza) e cila nga veprimi i saj zbërthehet në një molekulë glukozë dhe një molekulë galaktozë. Celuloza në organizmin e njeriut, përkatësisht në aparatin tretës nuk pëson ndonjë ndryshim pasi që mungon enzima që e zbërthen atë (Celulaza). Por në zorrë, jetojnë mikroorganizma të cilat e prodhojnë atë enzimë dhe e shfrytëzojnë Celulozën si ushqim. Celuloza ka rëndësi për organizmin e njeriut sepse shërben si stimuluese fiziologjike e peristaltikës së zorrëve. Monosaharidet e marra me ushqim si dhe ato të zbërthyera nga oligo dhe polisaharidet, do të thithen nga vilet intestinale duke kaluar në gjakun venoz të sistemit portal, kryesisht në formë të heksozave (glukoza, fruktoza dhe galaktoza), megjithëse edhe pentozat do të thithen nëse janë marrë me anë të ushqimit. Kjo përthithje është një proces aktiv fiziologjiko-biokimik që kërkon shpenzim të energjisë. Përthithja e monosaharideve kryhet përmes dy mekanizmave: 1. Transport Aktiv (glukoza dhe galaktoza) 2. Difuzion i thjeshtë (fruktoza dhe manoza) Monosaharidet e thithura me të dy mekanizmat, arrijnë në Vena Porta dhe përmes saj kalojnë në mëlçi, organ në të cilin bëhet deponimi i tyre në formë të Glikogjenit. Mëlçia glukozën e ardhur e shfrytëzon kështu: - një pjesë e shfrytëzon për nevoja të veta energjetike - një pjesë tjetër, në përshtatje me nevojat, e dërgon në inde të caktuara përmes gjakut - kurse pjesën tjetër (tepricën) e mban duke e depozituar në qelizat e veta si glikogjen, që në periudha të nevojshme për organizmin bëhet burim i glukozës. © 29 Glukoza, qoftë me origjinë ushqimore apo origjinë glikogjeni, pas zbërthimit të tij ka rolin e “karburantit” kryesor të organizmit duke e liruar energjinë e akumuluar brenda molekulës së vet. Ky katabolizëm siguron sasinë kryesore të energjisë në organizmin e njeriut (2/3 e energjisë). Katabolizmi i karbohidrateve kalon nëpër dy faza: - në fazën anaerobe (në mungesë oksigjeni) - në fazën aerobe (në prani të oksigjenit) Produktet përfundimtare janë CO2 dhe H2O. © 30 GLIKOGJENEZA: Paraqet procesin e sintezës së molekulave të glikogjenit, proces ky që ndodh thuajse në të gjitha organet përkatësisht indet e organizmit, por më të specializuara në këtë aspekt janë mëlçia dhe muskujt. Glikogjeneza ndodh kur organizmi ushqehet me sasi të mëdha karbohidratesh, përkatësisht me glukozë. Substancë fillestare është Glukoza. Ajo fosforilohet në prani të ATP dhe nën veprim katalitik të glukokinaza, kalon në glukozë-6-fosfat, e cila pastaj nën veprim të fosfogluko-mutaza kalon në glukozë-1-fosfat. Gl-1-fosfat tani reagon me UTP dhe nën veprim katalitik të UDP-Gl Pirofosforilaza e formon nukleotidin aktiv, UDP-Glukoza që shërben si dhurues i mbetjeve Glukozile në vargun e glikogjenit. Transferimin e këtyre mbetjeve glukozile në vargun e Glikogjenit e katalizon enzima Glikogjen-Sintaza. Këto mbetje transferohen për tu lidhur fillimisht në Glikogjenin Primar. Enzima Glikogjen-sintaza ka për detyrë të bëjë lidhjet α-1,4-glukozide në molekulën e glikogjenit. Për sintezën e Glikogjenit Primar, shfrytëzohet ndonjë fragment i mbetur i molekulave të depozituara të glikogjenit. Nëse mungojnë fragmente të tilla, atëherë ajo sintetizohet nga një proteinë e glikolizuar që quhet Glikogjeninë. Glikogjenina përveq mbetjes glukozile që e ka, katalizon edhe 7 herë ngjitjen e njësive glukozile dhe kështu formohet Glikogjeni Primar, nga i cili pastaj zgjaten vargjet apo fragmentet tjera të glikogjenit. Kur vargu i glikogjenit të jetë zgjatur për 6-11 njësi, atëherë vije në shprehje enzima e degëzimit (branching enzyme), Amilo-1,4-1,6-Transglukozidaza . Tani më njësitë e glukozës nuk transferohen për tu lidhur në C4 të glukozës fundore, por për C6, duke e bërë kështu një pikë-degëzim të ri të lidhur me lidhje α-1,6-glukozide. © 31 © 32 Është procesi i zbërthimit të molekulave të Glikogjenit. Ky proces është nën kontrollë hormonale. Si proces, ka rëndësi në mirëmbajtjen e nivelit të Glikemisë, në funksionin e muskujve, të mëlçisë etj. Glikogjeni në mëlçi dhe muskuj zbërthehet nën veprim katalitik të dy enzimave specifike: fosforilaza dhe amilo-1,6-glukozidaza. Fosforilaza gjendet në dy forma: - Fosforilaza A (mund të kalojë në Fosforilazë B përmes enzimës Fosfatazë Fosforilaza) - Fosforilaza B (forma joaktive, mund të kalojë në Fosforilazë A përmes enzimës Fosfatazë Kinaza B) Fosforilaza bën shkëputjen e lidhjeve α-1,4-glukozide në vargjet e glikogjenit, me ç’rast lirohen molekula të glukozë-1-fosfatit. Në këtë proces merr pjesë edhe enzima “ndihmëse” Tresaharid-Transferaza (glukan-transferaza) e cila bën transferimin e njësive tresaharide nga vargu i shkurtë i Glikogjenit në atë kryesor, duke bërë kështu zbulimin e pikës së degëzimit (α-1,6). Në pikën e degëzimit, vepron enzima zhdegëzuese (debranching enzyme) amilo-1,6-glukozidaza, ku tani lirohet glukoza e lirë. Pas zbërthimit të kësaj lidhjeje, veprimi i Fosforilazës vazhdon deri tek pikë-degëzimi tjetër. Nga veprimi i Fosforilazës dhe Amilo-1,6-Glukozidazës, lirohen molekula të Gl-1-Fosfat dhe Glukoza e lirë. Glukoza e lirë kalon në gjak, kurse glukoza-1-fosfat nën veprim katalitik të enzimës Fosfoglukomutaza kalon në gl-6-fosfat. Në mëlçi dhe veshkë (jo në muskuj) gjendet enzima specifike glukozë-6-fosfataza e cila katalizon shkëputjen e fosfatit nga gl-6-fosfat dhe kështu mbetet glukoza e lirë, e cila tani mund të difundojë në gjak përmes hapsirave extracelulare. © 33 Ekzistojnë disa sëmundje të cilat shkaktohen si pasojë e grumbullimit të glikogjenit, përkatësisht si pasojë e mungesës së disa enzimave përkatëse të cilat janë të nevojshme për sintezën apo zbërthimin e molekulave të Glikogjenit. Sëmundja McArdle: tek kjo sëmundje në muskuj mungon enzima Fosforilaza (glikogjen-fosforilaza), që si pasojë muskujt nuk mund të shfrytëzojnë rezervat e glikogjenit, dhe shfaqen dobësi muskulare. Këtu sinteza e glikogjenit është e mundshme por nuk mund të bëhet zbërthimi me ç’rast bëhet grumbullimi i tij. Sëmundja sipas Hesit: te ky lloj i sënundjes mungon fosforilaza në mëlçi, kurse në muskuj është e pranishme në përqendrime normale. Sëmundja Forbes: karakteristikë e kësaj sëmundje është grumbullimi i madh i glikogjenit në mëlçi dhe muskuj. Këtu mungon enzima amilo-1,6-glukozidaza, që zbërthen lidhjet α-1,6-glukozide në pikë-degëzime, dhe si pasojë e kësaj, zbërthimi i këtyre deëgzimeve ngec plotësisht, dhe kështu molekulat e reja të glikogjenit sintetizohen mirëpo në pamundësi zbërthimi të degëzimeve, vjen deri te deponimi i glikogjenit shumë të degëzuar dhe me masë të madhe molekulare. © 34 Glikoliza paraqet rrugë metabolike të zbërthimit të molekulave të glukozës deri në piruvat (Ac.Piruvik). Qëllimi kryesor i glikolizës është përfitimi i energjisë, të cilën pastaj organizmi e shfytëzon në procese të ndryshme fiziologjike. Glikoliza është një proces që përbëhet nga 10 reaksione që katalizohen nga enzima të ndryshme. Këto reaksione mund të ndahen në dy faza: 1. Faza Investuese (investment phase) 2. Faza Shpaguese (energy-generation phase) Glikoliza kryhet në citosol të qelizave. Ajo mund të jetë Anaerobe dhe Aerobe. Dallimi ndërmjet Glikolizës Anaerobe dhe Aerobe qëndron tek forma e reduktuar e NAD+-it (NADH + H+) e cila tek Glikoliza Anaerobe shërben për reduktimin e Piruvatit në Laktat (Ac.Laktik), kurse tek Glikoliza Aerobe ajo vazhdon rrugën për në procesin e frymëmarrjes indore, ku i dorëzon “H” dhe si koenzimë që mbetet, rioksidohet përseri. Glikoliza anaerobe shërben për përfitim të energjisë për periudha relativisht të shkurta, deri sa të arrihen kushtet aerobe. Molekulat e glukozës nuk mund të difundojnë drejtëpërdrejtë në citosol për të iu nënshtruar glikolizës, por ato futen me ndihmën mekanizmave transportues të vendosura në membranë. © 35 1. Substancë fillestare është glukoza. Glikoliza fillon me fosforilim të glukozës duke u shfytëzuar një ATP dhe nën veprim katalitik të heksokinaza (glukokinaza në mëlçi) kalon në glukozë-6-fosfat. 2. Gl-6-fosfati vazhdon katabolimin duke u shndërruar në fruktozë-6-fosfat. Reaksionin e katalizon glukozë-fosfat izomeraza (Fosfoheksozë izomeraza). 3. Fr-6-Fosfati fosforilohet dhe përsëri shfrytëzohet një ATP dhe nën veprim katalitik të FosfoFrukto Kinaza ajo kalon në Fruktozë-1,6-Difosfat. 4. Pastaj Fr-1,6-Difosfat nën veprim katalitik të enzimës Aldolaza zbërthehet në dy Fosfotrioza: Gliceraldehid-3-Fosfat dhe DihidroksiAceton Fosfat (DHAP). 5. DHAP si e tillë nuk mund të vazhdojë katabolimin tutje kështu që ajo oksidohet nga enzima TriozëFosfat Izomeraza dhe kalon në izomerin e saj, në Gliceraldehid-3-Fosfat. Deri në këtë fazë, nga një molekulë Glukozë kemi dy molekula Gliceraldehid-3fosfat, të cilat vazhdojnë reaksionet e radhës lehtësisht. 6. Tani Gliceraldehid-3-fosfat nën veprim katalitik të Dehidrogjenazës (DHG) me koënzimë NAD-in së vet kalon në 1,3DifosfoGlicerat, kurse NAD-i kalon në formë të reduktuar. Sipas efektit energjetik ky reaksion është më i rëndësishmi i Glikolizës pasi që komponimi i formuar është i pasur me energji e cila shfrytëzohet për biosintezën e ATP nga ADP dhe H3PO4. 7. 1,3-DifosfoGlicerati tani nën veprim katalitik të Fosfoglicerat Kinaza kalon në 3-FosfoGlicerat. Nga këtu fillon edhe përfitimi i molekulave të ATP-së. 8. 3-FosfoGlicerati nën veprim katalitik të FosfoGlicero Mutaza kalon në izomerin e tij 2-Fosfoglicerat. 9. 2-FosfoGlicerati përmes procesit të Dehidratimit e humb një molekulë H2O dhe kalon në formë enole të FosfoEnol Piruvatit. Reaksioni katalizohet nga Enolaza. 10. Fosfoenol Piruvati është komponim i pasur me energji që mundëson sintezën edhe të një molekule ATP. Reaksioni katalizohet nga Piruvat Kinaza dhe përfitohet Piruvati (Ac.Piruvik). Reaksionet 1, 3 dhe 10 janë Ireversibile © 36 Se cilën rrugë metabolike e ndjek tani piruvati i formuar, varet nga gjendja e indit. Nëse mbizotërojnë kushtet anaerobe, atëherë piruvati reduktohet dhe kalon në acid Laktik (Laktat). Reaksioni katalizohet nga Laktat-DHG që si koenzimë ka NAD-in. Gjithashtu tek tharmi dhe disa baktere (përfshirë florën intestinale) Piruvati mund të kalojë në Etanol(alkool etilik) përmes procesit të Fermentimit Alkoolik. PIRUVAT Piruvat Karboksilaza CO2 Aldehida Acetike NADH + H+ NAD+ Alkool Dehidrogjenaza ETANOL © 37 © 38 Paraqet rrugë metabolike të sintezës së molekulave të Glukozës nga substancat që nuk kanë veti biokimike të Gluçideve, si psh nga Piruvati, Laktati, Glicerina dhe disa aminoacide. Glukoneogjeneza si proces ndodh në Hepatocite dhe Veshka kur organizmi i njeriut nuk furnizohet mjaftueshëm me Glukozë. Sinteza e Glukozës nga Piruvati (Ac.Piruvik) ka 3 reaksione kryesore: 1) Fillon më shndërrimin e Piruvatit në FosfoEnil Piruvat (reaks.10 – Glikolizë). Pasi ky reaksion shndërrimi është ireversibil, atëherë Piruvati duhet të futet në Mitokondrie(matrix) përmes Piruvat-Transporterëve të gjendur në membranat mitokondriale. Aty ajo në prani të ATP-së dhe nën veprim katalitik të Piruvat-Karboksilazës kalon në Oksalacetat. Oksalacetati si e tillë nuk mund të kalojë në Citosol pasi nuk ka transporter specifik për të, kështu që ajo reduktohet nga enzima Malat-DHG me koenzimë NAD-in dhe kalon në Malat. Tani Malati përmes Malat – α-ketoglutarat Transporterëve kalon në Citosol dhe aty oksidohet përsëri nga Malat-DHG dhe kalon në Oksalacetat. Tani Oksalacetati ndodhet në citosol ku në prani të GTP dhe nën veprim katalitik të FosfoEnil Piruvat Karboksi-Kinaza kalon në Fosfoenil Piruvat. 2) Deri tani janë shfrytëzuar një ATP dhe një GTP. Nga FosfoEnil Piruvati deri tek Fruktoza-1,6-Difosfat zhvillohen reaksionet e Glikolizës me enzimet e njejta, vetëm se me kahje të kundërt të zhvillimit. Tani, Fr-1,6Difosfat nën veprim katalitik të Fruktozë-Difosfataza kalon në Fruktozë-6-Fosfat, e cila nën veprim katalitik të Glukozë-6-Fosfat Izomeraza, izomerizohet dhe kalon në Glukozë-6-Fosfat. 3) Glukoza-6-Fosfat tani Defosforilohet nën veprim katalitik të Glukozë-6-Fosfataza dhe kalon në Glukozë të lirë. © 39 Sinteza e Glukozës nga Acidi Laktik: Ky acid krijohet në muskuj, në kushtë anaerobem gjatë ushtrimeve me intensitet të lartë, vrapimit etj. Krijohet nga procesi i Glikolizës. Ky acid pasi të krijohet nuk mund të konsiderohet si “ëaste produkt” (produkt për tu larguar nga trupi) pasi që shkon në mëlçi dhe metabolon për nevoja të organizmit. Acidi Laktik nën veprim katalitik të Laktat-DHG (me koenzimë NAD-in) kalon në Acid Piruvik (Piruvat), ndërsa NAD-i kalon në formën e reduktuar. Piruvati pastaj vazhdon rrugët e Glukoneogjenezës. Sinteza e Glukozës nga Glicerina: Glicerina është njëra ndër produktet metabolike kryesore që krijohet në Lipocite. Glicerina fosforilohet në prani të ATP-së dhe nën veprim katalitik të GliceroKinazës kalon në 3FosfoGlicerinë. 3-FosfoGlicerina oksidohet nën veprim katalitik të DHG së vet (me koenzimë NAD-in) dhe kalon në DHAP (DihidroksiAceton Fosfat), i cili pastaj vazhdon rrugën e Glukoneogjenezës. © 40 © 41 Molekulat e Acetil-CoA që sintetizohen, mund të njdekin disa rrugë metabolike: 1) Një sasi e molekulave të tyre sapo të krijohen, menjëherë futen në proceset e ciklit të Krebsit. 2) Një sasi tjetër organizmi e shfrytëzon për sintezën e ß-hidroksi-ß-metilglutaril-CoA, sinteza e të cilit bëhet me kondensimin e tri molekulave të Acetil-CoA. Kjo substancë shfrytëzohet në biosintezën e kolesterolit, si dhe në sintezën e ac.Acetik që u shërben indeve si karburant sekondar lipidik. 3) Një sasi organizmi mund t’a shfrytëzojë në proceset e acetilimit, pasi që Acetil-CoA është dhuruesja më universal e grupeve acetile. 4) Një sasi tjetër shfrytëzohet si substancë burimore për anabolizmin e acideve yndyrore, kolesterolit e përmes tij edhe për sintezën e acideve biliare dhe hormoneve steroide. © 42 Dekarboksilimi oksidues paraqet rrugën metabolike më të rëndësishme të oksidimit të Piruvatit, para së të kalojë në Acetil-CoA për t’u futur pastaj në ciklin e Krebsit. Ky proces kryhet me ndihmën e kompleksit enzimatik të Piruvat DHG. Ky kompleks përbëhet nga 3 enzima dhe 5 koenzima: 1. Piruvat Dehidrogjenaza (koenzimë: TPP), [E1] 2. Dihidrilipoil Transacetilaza (koenzima: CoA; Lipoati (Acidi Lipoik) ), [E2] 3. Dihidrolipoil Dehidrogjenaza (koenzima: NAD+; FAD ) [E3] Ky proces kryhet përmes 5 etapave: 1. Në etapën e parë Piruvati reagon me [E1]-TPP dhe kalon në formë të HidroksiEtilit të lidhur me TPP, 2. Në etapën e dytë HidroksiEtili oksidohet duke i humbur dy H dhe e jep një mbetje Acetile. Kjo mbetje pastaj reagon me Ac.Lipoik duke e shndërruar atë në Acid DihidroLipoik, ndërsa [E1]-TPP mbetet e lirë, 3. Tani në etapën e tretë Ac.DihidroLipoik reagon me CoA në prani të [E2] dhe formohet Acetil-CoA, 4. Acetil-CoA e formuar tani mund të futet në ciklin e Krebsit, mirëpo oksidmi dekarboksilues ende nuk ka mbaruar pasi që Ac.DihidroLipoik duhet të rioksidohet që të jetë gati për reaksione të sërishme. Ky rioksidim bëhet në prani të [E3]-FAD, 5. Në etapën e fundit, të pestë, bëhet oksidimi i [E3] në mënyrë që të jetë e gatshme për reaksione tjera. Ajo reagon me NAD+ , përkatësisht FADH2 reagon me NAD+ dhe kalon në FAD kurse NAD-i kalon në formë të reduktuar (NADH+H+), që pastaj futet në procesin e frymëmarrjes indore ku i dorëzon H. Ky dekarboksilim mund të inhibohet nga: ATP, Acetil-CoA, NADH + H+ dhe acidet yndyrore. mund të aktivizohet nga: AMP, CoA, NAD +, Ca2+. © 43 © 44 Njihet edhe si cikli i Acideve Trikarboksilike ose si cikli i Acidit Citrik. Paraqet rrugë të zbërthimit të mbetjeve acetile të aktivizuara (Acetil-CoA) në mitokondrie të qelizave në kushte aerobe përmes një varg reaksionesh (8 reaksione) enzimatike të lidhura njëra me tjetrën. Në fakt, cikli i Krebsit nuk është proces i zbërthimit vetëm për molekulat e Glukozës, por vlen për të gjithë metabolitët, duke përfshirë edhe Glucidet tjera, Lipidet dhe Proteinat, të cilat në fakt zbërthehen deri në Acetil-CoA. Secili grup i këtyre metabolitëve ka një proces që shpie në këtë cikël. Psh, Karbohidratet zbërthehen përmes procesit të Glikolizës, Acidet Yndyrore zbërthehen përmes ßoksidimit etj. Në secilin rast, këta metabolitë zbërthehen në produkte të cilat futen në ciklin e Krebsit. Gjithashtu, ndërproduktet e këtij cikli mund të kycen në rrugë tjera sintetizuese, si psh në sintezë të aminoacideve (psh nga α-Ketoglutarati: Glutamati, Prolina) dhe acideve yndyrore (nga Acetil-CoA). Substancë fillestare në këtë cikël ështe Acetil-CoA që mund të jetë si produkt i Glikolizës, ß-oksidimit etj. Për të filluar ky zbërthim, është e domosdoshme që në mitokondrie të ketë molekula të Oksalacetatit (acidi oksalacetik). Ky acid sintetizohet në mitokondrie nga karboksilimi i Piruvatit dhe në prani të ATPsë. Reaksionin e katalizon Piruvat-Karboksilaza. Pasi të sintetizohet Oksalacetati, arrihen kushtet për fillimin e këtij cikli. © 45 1) Ky cikël fillon me bashkëveprim të Acetil-CoA dhe Oksalacetatit të cilat nën veprim katalitik të Citrat-Sintazës, e formojnë produktin e parë të këtij cikli, Citratin (Ac.Citrik). Pas formimit të këtij produkti, lirohet CoA. 2) Citrati i formuar tani hyn në reaksion të izomerizimit, ku së pari e humb një molekulë H2O dhe kalon në cisAkonitat e pastaj e lidh përsëri një molekulë H2O dhe kalon në Isocitrat. Reaksioni katalizohët nga Akonitaza. 3) Në këtë fazë ndodh oksidimi i parë nga katër oksidimet e këtij cikli, me ç'rast Isocitrati oksidohet nën veprim katalitik të Isocitrat-DHG (me koenzimë NAD-in) dhe kalon në α-Ketoglutarat (acid α-Ketoglutarik). 4) α-Ketoglutarati oksidohet duke e kryer oksidmin e dytë nga katër oksidimet, nën veprim katalitik të kompleksit multienzimatik të Dehidrogjenazave të α-Ketoglutaratit. Ky kompleks përmban: TPP, Ac.Lipoik, CoA, NAD, FAD, dhe kalon në Suksinil-CoA. 5) Suksinil-CoA është komponim i pasur me energji. Në këtë fazë ndodh Hidroliza (deacilimi) i Suksinil-CoA që ndodh në prani të GDP+Pi, për shkak se Hidroliza do të shpiente në humbje të asaj energjie, dhe lirohet GTP e cila është ekuivalente me ATP. Kështu, Suksinil-CoA nën veprim katalitik të Suksinil-CoA Sintetaza e formon Suksinatin. 6) Pastaj Suksinati nën veprim katalitik të Suksinat-DHG (me koenzimë FAD-in) oksidohet duke e bërë kështu oksidmin e tretë nga katër oksidimet, dhe kalon në Fumarat. 7) Fumarati (ac.Fumarik) pastaj hidratohet duke e lidhur një molekulë ujë dhe nën veprim katalitik të Fumarazës, kalon në Malat (ac.Malik). 8) Malati i formuar oksidohet duke e bërë kështu oksidimin e fundit në këtë cikël që paraqet edhe reaksionin e fundit të ciklit, ku nën veprim katalitik të Malat-DHG (koenzimë ka NAD-in) kalon në Oksalacetat. © 46 © 47 Ekzistojnë tre vende apo reaksione në të cilat mund të ndikohet në zhvillimin të reaksioneve në ciklin e Krebsit: 1) Vendi apo reaksioni i parë është reaksioni që katalizohet nga enzima citrat-sintaza. Kjo enzimë inhibohet nga rritja e nivelit të: ATP, NADH + H+ , citrati, si dhe nga Suksinil-CoA. Arsyeja e inhibimit nga Suksinil-CoA është që cikli të ndalet sa më parë ashtu që të shfrytëzohet sa më pak energji. - Aktivizohet nga ADP. 2) Vendi i dytë është reaksioni që katalizohet nga enzima isocitrat-DHG. Kjo enzimë inhibohet nga rritja e nivelit të: ATP, NADH + H+ , kurse aktivizohet nga ADP dhe Ca2+ 3) Vendi i tretë është reaksioni që katalizohet nga kompleksi multienzimatik i α-ketoglutarat dehidrogjenazave. Ky kompleks inhibohet nga rritja e nivelit të NADH + H+ dhe nga Suksinil-CoA, kurse aktivizohet nga Ca2+. © 48 © 49 Metabolizmi i Acetil-CoA deri në CO2 ku si rezultat ka prodhimin e H dhe e- që barten nga bartësit e e- si NAD+ dhe FAD, pasohet me sintezën e energjisë në formë të ATP-ve me ndihmën e disa komplekseve enzimatike në një proces të quajtur Frymëmarrje Indore. Këto komplekse enzimatike janë: - Kompleksi 1 (NADH+H+ Dehidrogjenaza) - Kompleksi 2 (FADH2 Dehidrogjenaza) ose (Suksinat Dehidrogjenaza) - Kompleksi 3 (Citokrom bc1) ose (Citokrom C-Reduktaza) - Kompleksi 4 (Citokrom Oksidaza) - Kompleksi 5 ose ATP-Sintaza - Koenzima Q ose Ubikinoni (lëvizëse) - Citokromi C (lëvizëse) Këto komplekse janë të vendosura në membranën e brendshme mitokondriale të renditura sipas Red-ox potencialit, prej asaj më negative kah ajo më pozitive dhe e përbëjnë atë që quhet Zingjir i Transportit të Elektroneve (ang. Electron Transport Chain), zingjir ky nëpër të cilin kalojnë e- e sjellura nga substratet e oksiduara. Gjatë kalimit të enëpër këtë zingjir, do të kemi një kalim të H prej matrixit mitokondrial në hapsirën ndërmembranore, pasi që kjo hapsirë është më e koncentruar pozitivisht. Kalimi i H bëhet përmes Kompleksit 1,3 dhe 4. Pas një kohe, në hapsirën ndërmembranore do të kemi krijim të gradientit të përqendrimit, me ç’rast H do të tentojnë të kthehen prap në matrixin mitokondrial. Këtë gjë e mundëson ATP-Sintaza (kompleksi 5), e cila shfrytëzon H për sintezën e ATP nga ADP + Pi. Zakonisht reaksionet e vargut të frymëmarrjes indore që mundësojnë risintezën e ATP-ve, quhen reaksione të Fosforilimit Oksidues pasi që përveq oksidimit të substrateve organike, bëhet edhe fosforilimi i ADP-së, që bëhet më i pasur për një molekulë të H3PO4 dhe kalon në ATP. © 50 Në rastin e NADH+H+: Kompleksi 1 e oksidon NADH+H+ duke e shndërruar në NAD+. Gjatë këtij procesi, Kompleksi 1 merr 2e- të cilat fillimisht i merr FMN (subnjësi e kompleksit 1). Këto 2e- e marra krijojnë një gradient përqendrimi dhe sjellin 2H nga matrixi mitokondrial, të cilat pastaj lidhen me Ubikinonin duke e shndërruar atë në Ubikinol. Gjatë këtij procesi, do të kemi kalimin e 4H në hapsirën ndërmembranore. Pastaj, Ubikinoli (QH2) si proteinë lëvizëse që është, vazhdon rrugën në membranën e brendshme deri tek kompleksi 3. Ky kompleks ka dy subnjësi: Citokrom b dhe Citokrom c1. Afër apo ngjitur për kompleksin 3 është edhe proteina tjetër lëvizëse, Citokromi C. Tani, Citokromi b ia merr e- Ubikinolit dhe ia jep Citokromit c1, e cila pastaj ia dorëzon Citokromit C. Gjatë këtij procesi kemi kalimin edhe të 4H në hapsirën ndërmembranore. Tani, Citokromi C lëvizë në hapsirën ndërmembranore dhe lidhet me kompleksin 4 ku i dorëzon 2e- të cilat kompleksi 4 i fut brenda në matrix mitokondrial. Këto 2e- pastaj lidhen me dy jone H dhe e reduktojnë ½ O2 duke e formuar kështu Ujin Metabolik. [ ½ O2 + 2H H2O ]. Gjatë këtij procesi lirohen edhe 2H në hapsirën ndërmembranore. Në rastin e FADH2, kompleksi 1 nuk hyn në punë fare. Transporti i e- fillon nga Kompleksi 2, dhe vazhdon nëpër të njëjtat rrugë apo procese sikur në rastin e oksidmit të NADH+H+. Kompleksi 5 ose ATP-Sintaza shfrytëzon H e liruar për të sintetizuar ATP nga ADP+Pi. ATP-Sintaza një molekulë të ATP-së e krijon nga 4H. Kjo nënkupton se: > Nga një NADH+H+ , lirohen 10H ose 2,5 ATP > Nga një FADH2, lirohen 6H ose 1,5 ATP (*6H pasi që kompleksi 1 nuk hyn në punë në rastin e oksidimit të FADH2). © 51 © 52 Paraqet rrugë alternative metabolike të oksidimit të molekulave të Glukozës. Qëllimi i këtij cikli është përfitimi i Pentozave të cilat përsëri shndërrohen në Heksoza. Gjatë këtij cikli nuk përfitohet energji në formë të ATP-së, por rëndësia e këtij cikli qëndron në përfitimin e NADP+-ve, të cilat shfrytëzohen në sintëzën e acideve yndyrore, steroideve etj, si dhe në përfitimin e Ribozave, të cilat janë me rëndësi pasi janë pjesë përbërëse të acideve Nukleike. Cikli Pentozik kryhet në citoplazmë të Eritrociteve, të Hepatociteve, në Ind Dhjamor, Gl.Tiroide etj, por nuk kryhet në Muskuj Skeletorë sepse mungojnë enzimat Glukozë-6-Fosfat Dehidrogjenaza dhe 6Fosfoglukonat Dehidrogjenaza. Ky cikël i ka dy faza: 1. Faza Oksiduese JoReversibile 2. Faza Jo-Oksiduese Reverisibile © 53 Substancë fillestare në këtë cikël është Glukoza-6-Fosfat, e cila oksidohet nën veprim katalitik të Gl-6-Fosfat Dehidrogjenaza (koenzimë NADP+) dhe e formon 6-FosfoGlukonoLaktonin, e NADP+-ja kalon në formë të reduktuar (NADPH + H+). 6-FosfoGlukonoLaktoni me hidratim pastaj e lidh një molekulë H2O dhe nën veprim katalitik të enzimës Glukonolaktonaza, kalon në 6-FosfoGlukonat. 6-FosfoGlukonati dekarboksilohet e pastaj oksidohet nga FosfoGlukonat Dehidrogjenaza (koenzimë NADP+), dhe formohet Ribulozë-5-Fosfati, kurse NADP+ kalon në formë të reduktuar (NADPH + H+). *Me formimin e ribulozë-5-fosfatit përfundon Faza e parë. Ribuloza-5-fosfat shërben si substrat për dy enzima: 1. Ribozo-5-Fosfat Izomeraza [E1] 2. FosfoPentozë Epimeraza [E2] Ribuloza-5-fosfat në reaksion me [E1] e formon Ribozë-5-Fosfatin, ndërsa në reaksion me [E2] e formon Ksilulozë-5-fosfatin. *Nësë qëllimi i ciklit ka qenë përfitimi i Ribozës, atëherë mund të ndalet këtu. Përndryshe, pasojnë reaksionet me Transketolaza dhe Transaldolaza. Riboza-5-Fosfat dhe Ksiluloza-5-Fosfat në reaksion me Transketolazën (koenzimë TPP), formojnë Sedoheptulozë-7-fosfatin dhe Gliceraldehid-3-fosfatin. Sedoheptuloza-7-fosfat dhe Gliceraldehid-3-fosfat në reaksion me Transaldolazën, formojnë Fruktozë-6-fosfatin dhe Eritrozë-4-fosfatin. Fruktoza-6-Fosfat futet në Glikolizë, kurse Eritroza-4-Fosfat bashkëvepron me një molekulë tjetër Ksilulozë-5-fosfat ku nën veprim të Transketolazës, formojnë Fruktozë-6-Fosfatin dhe Gliceraldehid-3-fosfatin, produkte këto të cilat futen në procesin e Glikolizës. Cikli pentozik rregullohet në reaksionin që katalizohet nga enzima Gl-6-fosfat dehidrogjenaza. Kjo enzimë inhibohet nga rritja e nivelit të NADPH + H+ kurse aktivizohet nga rritja e kërkesës për NADPH + H+. © 54 © 55 Rruga uronike e metabolizmit të glukozës paraqet një rrugë alternative metabolike të oksidimit të molekulave të glukozës, përmes të cilës glukoza shndërrohet në acid glukoronik, acid askorbik dhe pentoza. Seria e këtyre reaksioneve fillon me formën aktive të glukozës (Glukozë-6-fosfat) e cila izomerizohet nën veprim të enzimës FosfoglukoMutaza dhe kalon në Glukozë-1-fosfat. Glukoza-1-fosfat bashkëvepron me UTP dhe nën veprim katalitik të UDP-Glukozë PiroFosforilaza e formojnë nukleotidin aktiv, UDP-Glukozën. UDP-Glukoza oksidohet nën veprim të Dehidrogjenazës së vet (UDP-Gl DHG) duke kaluar në UDP-Acidi Glukoronik (forma aktive e acidit glukoronik). UDP-Acidi Glukoronik i nënshtrohet procesit të Hidrolizës dhe kalon në D-Acidin Glukoronik, ndërsa UDP lirohet. D-Acidi Glukoronik tani reduktohet me NADP+ (në këtë reaksion shfrytëzohet forma e reduktuar NADPH + H+) dhe kalon në L-Acidin Gulonik. Ky acid është prekursor i ac.askorbik (vit.c). Organizmi i njeriut nuk e ka aftësinë e sintezës së vit.C sepse mungon enzima Glukonolakton-Oksidaza, kështu që L-Ac.Gulonik tani dekarboksilohet dhe oksidohet me (NAD+) duke u shndërruar në L-Ksilulozë, kurse NAD+-i kalon në formë të reduktuar (NADH+H+). ** L-Ksiluloza si e tillë nuk mund të hyjë në ciklin Pentozik sepse duhet të jetë në formë të D-Ksilulozës. Kështu, ajo së pari reduktohet me (NADPH+H+)dhe kalon në Ksilitol. Pastaj, Ksilitoli oksidohet me (NAD+) dhe kalon në D-Ksilulozë. D-Ksiluloza tani reagon me një ATP për t’u aktivizuar dhe të kalojë në D-Ksilulozë-5-Fosfat, e cila tani mund të hyjë në ciklin Pentozik. © 56 © 57 Burim kryesor ushqimor me fruktozë është saharoza, por mund të merret edhe me anë të sheqerit të frutave. Fruktoza thithet më ngadalë se glukoza nga përmbajtja e zorrës. Pas thithjes, pjesa më e madhe e fruktozës katabolohet në mëlçi. Aty fruktoza nën veprim katalitik të heksokinazës mund të fosforilohet dhe të kalojë në fruktozë-6-fosfat. Molekulat e fruktozë-6-fosfatit mund të inkuadrohen direkt në procesin e glikolizës, pasi si ky është produkt intermediar i glikolizës. Por, dihet se enzima heksokinaza ka afinitet shumë të vogël për fruktozën dhe për këtë arsye një nr shumë i vogël i molekulave të fruktozës kalojnë në fruktozë-6-fosfat. Në hepatocite (mëlçi), tubulocite (veshka) dhe enterocite (zorra e hollë) gjendet enzima fruktokinaza e cila është me rëndësi në metabolizmin e fruktozës pasi që ka afinitet shumë të madh ndaj molekulave të fruktozës. Nën veprim të kësaj enzime, pjesa më e madhe e molekulave të fruktozës fosforilohen në prani të ATP dhe kalojnë në fruktozë-1-fosfat. Pjesa më e madhe e fruktozë-1-fosfatit të fituar nën veprim katalitik të enzimës Aldolaza, zbërthehet në dy trioza: 1. Gliceraldehid fosforilohet në prani të ATP nga enzima Gliceraldehid Kinaza dhe formohet Gliceraldehid-3-fosfati (ndërprodukt i Glikolizës) 2. DihidroksiAceton Fosfat (ndërprodukt i Glikolizës) Metabolizmi i Fruktozës ka rëndësi të madhëe pasi që përmes katabolizmit të Fruktozës sigurohet risinteza e molekulave të ATP në organizmin e diabetikëve, pasi që enzima Fruktokinaza nuk ndikohet nga insulina. Fruktozën si material energjetik e shfrytëzon truri dhe muskujt, me kusht që në mëlçi të jetë mundësuar transformimi i tij në Glukozë. © 58 Burim kryesor ushqimor me galaktozë është disaharidi Laktozë, që gjendet në qumësht apo produktet e qumështit. Laktoza në traktin digjestiv zbërthehet në glukozë dhe galaktozë. Galaktoza përmës qarkullimit të sistemit portal arrin në mëlçi, ku edhe bëhet transformimi i saj në glukozë. Së pari galaktoza fosforilohet në prani të ATP-së dhe nën veprim katalitik të galakto kinaza, kalon në galaktozë-1-fosfat. Galaktoza-1-fosfat reagon me UDP-Glukozën dhe nën veprim të enzimës speicifike galaktozë-1-fosfat uridil transferaza, e formon UDP-galaktozën dhe glukozë-1-fosfatin. ** Nëse mungon kjo enzimë specifike, parqitet sëmundja galaktozemia, që pecillet me grumbullimin e galaktozës dhe galaktozë-1-fosfatit në gjak. Tani UDP-Galaktoza epimerizohet nga Epimeraza dhe kalon në UDP-Glukozë në një reaksion që është reverzibil. Galaktoza është një heksozë e rëndësishme për organizmin, e domosdoshme jo vetëm për sintezën e Laktozës në Gl.Qumështore, por edhe për Glikoproteina, Hondroproteina dhe Mukopolisaharide. © 59 Lipidet janë grup i komponimeve heterogjene që përfshijnë yndyrnat, vajrat, dyllërat dhe komponime të tjera që dallojnë mes vete më shumë për nga vetitë fizike se sa ato kimike. Ato janë pjesë përbërëse të membranave qelizore, përkatësisht Fosfogliceridet, Sfingolipidet dhe Kolesteroli Lipidet kanë karakteristika të përbashkëta, si: - Janë relativisht të patretshme në ujë - Treten në tretës polar si Eter dhe Kloroform. Rezervat lipidike grumbullohen në ind dhjamor, ku përveq vlerave të larta energjetike shërbejnë edhe si isolator termik. Lipidet mund ti klasifikojmë në: - Lipide të thjeshta – estere të acideve yndyrore me alkoole të ndryshme (yndyrnat, vajrat, dyllërat) - Lipide të përbëra – estere të acideve yndyrore që përvec alkoolit, kanë edhe grupe të tjera. Acidet yndyrore mund të klasifikohen edhe në: - Acide yndyrore të ngopura – bën pjesë CH3-COOH (ac.acetik) dhe pasardhësit e tij të cilëve u shtohet vazhdimisht nga një –CH2. Psh CH3-CH2-COOH (ac.propanoik) CH3-CH2-CH2-COOH (ac.butanoik) etj. - Acide yndyrore të pangopura – e këto mund të jenë: - Acide yndyrore mono të pangopura (vetëm një lidhje dyfishe) - Acide yndyrore poli të pangopura (me dy e më shumë lidhjë dyfishe) Lipidet emërtohen duke iu shtuar prapashtesa –OIK. Acidet yndyrore të ngopura marrin mbaresën -ANOIK, psh: Acidi Oktanoik; kurse Acidet yndyrore të pangopura - me lidhje dyfishe, marrin mbaresën –ENOIK, psh; Acidi Oleik. © 60 Trigliceridet janë materiet energjetike më të rëndësishme në organizmin e njeriut, pasi që përveq vlerës së lartë energjetike që kanë në krahasim me gluçidet dhe proteinat, ato janë edhe lehtë të deponueshme në qeliza pasi që janë më pak të hidratuara në krahasim me gluçidet. Trigliceridet në organizmin e njeriut deponohen në vende të caktuara: në indin dhjamor nënlëkuror, omentumi, rrethina e veshkave etj. Etapa e parë e katabolizmit të triglicerideve është hidroliza e tyre në Glicerol (glicerinë) dhe acide të larta yndyrore, që katalizohet nga Lipazat specifike. Pastaj, acidet e larta yndyrore e lëshojnë ambientin qelizor të lipociteve dhe kalojnë në gjak ku lidhen me Serum-albuminat dhe kështu transportohen deri në indet të cilat i pranojnë dhe i shfrytëzojnë acidet yndyrore dhe pastaj e bëjnë oksidimin (zbërthimin) e tyre. Shumë organe dhe inde të organizmit i plotësojnë nevojat e tyre energjetike në saje të oksidimit të acideve të larta yndyrore. Organë të tilla mund të jenë: mëlçia, muskuli i zemrës, veshka, muskujt, mushkëritë, indi dhjamor etj, por truri nuk mund t’i shfrytëzojë acidet e larta yndyrore si substancë energjetike, dhe kjo mendohet të jetë si pasojë e mos-mundësisë së transportit të tyre në qelizat nervore. © 61 Sinteza e triglicerideve kryhet në mëlçi, ind dhjamor, veshka etj. Si lëndë bazë për krijimin e triglicerideve janë Glicerina (gliceroli) dhe Acidet e larta yndyrore, përkatësisht format aktive të tyre Glicerofosfati dhe Acil-CoA. Para se të fillojë sinteza e tyre, duhet bëhet aktivizimi i substancave fillestare. Aktivizimi i Glicerolit bëhet në dy mënyra: 1. Me fosforilim të Glicerinës duke e shfrytëzuar një ATP. Reaksioni katalizohet nga Glicerokinaza: GLICEROKINAZA Glicerina (gliceroli) ATP Glicerofosfat ADP 2. Në rastet kur mungon enzima Glicerokinaza, atëherë Glicerofosfati (forma aktive e glicerinës) fitohet nga DHAP. Reaksioni katalizohet nga Glicerofosfat DHG dhe shfrytëzohet forma e reduktuar e NAD+-it: GLICEROFOSFAT DHG DHAP NADH+H+ NAD+ Aktivizimi i acideve të larta yndyrore kryhet me ATP dhe CoA nën veprim katalitik të Tiokinazës, duke u formuar Acil-CoA: TIOKINAZA Ac.Yndyror ATP Glicerofosfat ADP Acil-CoA CoA Pasi të bëhet aktivizimi i substancave fillëstare, sinteza e triglicerideve mund të fillojë. © 62 Sinteza fillon më bashkëveprim të Glicerofosfatit dhe Acil-CoA të cilat e formojnë Monogliceridin në një reaksion që katalizohet nga Glicerofosfat Acil-Transferaza, dhe CoA lirohet. Monogliceridi pastaj bashkëvepron edhe me një Acil-CoA dhe nën veprim katalitik të së njejtës enzimë, e formojnë Acidin Fosfatidik. Acidi Fosfatidik pastaj defosforilohet duke e liruar një Diglicerid. Reaksionin e katalizon Fosfataza e Ac.Fosfatidik. Digliceridi i fituar tani vepron me një molekulë tjetër të Acil-CoA dhe e formon Trigliceridin. Reaksioni katalizohet nga enzima Diglicerid Acil-Transferaza. Glicerofosfati + Acil-CoA Glicerofosfat AcilTransferaza Monoglicerid + Acil-CoA Glicerofosfat AcilTransferaza Acidi Fosfatidik CoA Fosfataza e Ac.Fosfatidik Triglicerid © Diglicerid acil-transferaza Acil-CoA + Diglicerid 63 Glicerina që fitohet pas zbërthimit të triglicerideve, kalon në gjak dhe transportohet deri tek indet/organet të cilat e shfrytëzojnë. Mirëpo, kusht për zbërthimin dhe shfrytëzimin e Glicerinës është prania e enzimës Glicerokinazë. Kjo enzimë nuk ndodhet në të gjitha indet/organet, por vetëm në mëlçi, veshka, zorrën e hollë dhe ind dhjamor. Oksidimi i glicërinës fillon me fosforilim të saj në prani të ATP-së dhe nën veprim katalitik të Glicerokinazës, duke kaluar kështu në Glicerofosfat: GLICEROKINAZA Glicerina (gliceroli) Glicerofosfat ATP Pastaj Glicerofosfati oksidohet nën veprim katalitik të Glicerofosfat DHG (koenzimë NAD+) duke e formuar Dihidroksiaceton Fosfatin (ndërprodukt i Glikolizës) kurse NAD+-i kalon në formë të reduktuar: Glicerofosfati GLICEROFOSFAT DHG NAD+ ADP DHAP (dihidroksiaceton fosfat) NADH+H+ DHAP pastaj shndërrohet në izomerin e tij, në Gliceraldehid-3-fosfat e kjo pastaj vazhdon rrugën metabolike të Glikolizës duke u shndërruar në Piruvat, i cili pastaj përmes dekarboksilimit oksidues kalon në Acetil-CoA. Ky i fundit futet në ciklin e Krebsit, e pastaj “digjet” deri në CO2 dhe H2O. © 64 Acidet yndyrore sintetizohen në Citosol, ndërsa zbërthehen brenda në matrix mitokondrial. Sinteza e tyre jep acide yndyrore me varg të shkurtë dhe të gjatë karbonik. Acidet yndyrore me varg të shkurtë karbonik mund t’i kalojnë lehtë dy membranat mitokondriale, për dallim nga acidet yndyrore me varg të gjatë që mund ta kalojnë vetëm membranën e jashtme. Procesi i zbërthimit (oksidimit) të acideve yndyrore quhet ß-oksidim. Quhet kështu sepse zbërthimi bëhet ne atomet ß të karbonit në vargjet e acideve yndyrore. Ky proces përbëhet nga 4 etapa. Tri etapat e para përfshijnë aktivizimin dhe transportin e acideve yndyrore brenda në mitokondrie, kurse etapa e katërt përfshinë reaksionet e oksidimit të tyre. Forma aktive e acideve yndyrore është Acil-CoA. Aktivizimi i acideve yndyrore bëhet në prani të ATP-së dhe CoA në një reaksion që katalizohet nga Tiokinaza: Acidi Yndyror TIOKINAZA ATP ADP Acil-CoA CoA Secili acid yndyror e ka emrin e vet të formës aktive, psh: Acidi Stearik Stearil-CoA; Acidi Palmitik Palmitil-CoA etj. © 65 Pas aktivizimit të acidit yndyror (Acil-CoA), tani bëhet transporti i Acil-CoA brenda në matrix mitokondrial. Pasi që acidi yndyror me varg të gjatë nuk mund ta kalojë membranën e brendshme mitokondriale, hyn në reaksion me një bartës specifik që quhet Karnitinë, duke e formuar kompleksin Acil-Karnitinë, kurse CoA lirohet. Reaksioni katalizohet nga Karnitinë-AcilTransferaza I (Karnitinë-Palmitil-Transferaza I). Kompleksi i formuar tani transportohet brenda matrixit mitokondrial përmes transporterit që quhet Karnitinë Acil-Karnitinë Translokaza (translokaza). Pasi që kompleksi të futet brenda në matrix, në të vepron enzima KarnitinëAcil-Transferaza II me ç’rast lirohet Karnitina dhe lidhet CoA përsëri. Tani Acil-CoA gjendet brenda matrixit dhe mund të fillojnë reaksionet e oksidimit: OKSIDIM HIDRATIM Acil-CoA oksidohet nën veprim katalitik të Acil-CoA DHG (koenzimë FAD) dhe e formon trans2-Enoil-CoA (α-ß-Acil-CoA e pangopur), kurse FAD-i kalon në formë të reduktuar. trans-2-Enoil-CoA i nënshtrohet procesit të hidratimit duke e lidhur një molekulë H2O dhe formohet ß-HidroksiAcil-CoA. Reaksioni katalizohet nga Enoil-CoA Hidrataza ß-HidroxiAcil-CoA tani oksidohet nën veprim katalitik të enzimës ß-HidroksiAcil-CoA DHG (koenzimë NAD) dhe formohet ß-KetoAcil-CoA Tani në reaksionin e fundit, ß-KetoAcil-CoA reagon edhe me një molekulë CoA, dhe hyjnë në reaksion nën veprim katalitik të Tiolazës, ku si rezultat i këtij reaksioni do të formohet AcetilCoA dhe një Acil-CoA me dy atome C më pak. © OKSIDIM NDARJE 66 Oksidimi i acideve yndyrore me nr tek të atomeve të C bëhet njejtë sikur oksidimi i acideve yndyrore me nr çift të C, vetëm se këtu dallimi qëndron në fazën e fundit të zbërthimit (oksidimit), kur fitohet mbetja Acile me 3 atome të C, përkatësisht Propionil-CoA. Propionil-CoA pasi të formohet, kalon në Suksinil-CoA. Së pari, Propionil-CoA karboksilohet nën veprim katalitik të Propionil-CoA Karboksilaza dhe kalon në Metil-Malonil-CoA. Pastaj kjo e fundit nën veprim katalitik të Metil-Malonil-Mutaza kalon në Suksinil-CoA, e cila futet të reaksionet e ciklit të Krebsit. Propionil-CoA Propionil-CoA Karboksilaza Metil-Malonil-CoA Metil-Malonil Mutaza Suksinil-CoA Cikli i Krebsit CO2 © 67 Ky zbërthim bëhet sikurse zbërthimi i acideve yndyrore të ngopura, pra sipas parimeve të ß-oksidimit deri tek formimi i Acetil-CoA. Për shkak të lidhjeve dyfishe, këtu kemi dy enzima më shumë: 1. Në rastin e oksidimit të acidit Oleik (Oleil-CoA), kemi enzimën: - 2,3-enoil-CoA Izomeraza 2. Në rastin e oksidimit të acidit Linoleik (Linoleil-CoA), kemi enzimën: - 2,4-dienoil-CoA Reduktaza Në rastin e oksidimit të acidit Oleik, ky acid pas 3 ciklesh të ß-oksidimit, shkurtohet në varg për 6C dhe kalon në produktin që quhet cis-3-Enoil-CoA. Në këtë moment vije në shprehje enzima 2,3-Enoil-CoA Izomeraza, e cila vepron në të dhe e shndërron atë në trans-2-Enoil-CoA. Produkti i formuar është një nga ndërproduktet e ß-oksidimit të acideve yndyrore të ngopura, që nënkupton se tani oksidimi nga këtu vazhdon në mënyrë të njejtë. Oleil-CoA 3X ß-oksidim © cis-3-Enoil-CoA 2,3-enoil-CoA Izomeraza trans-2-Enoil-CoA ß-OKSIDIM 68 Sinteza e acideve yndyrore bëhet në citosol. Për ilustrim në këtë sintezë, merret Acidi Palmitik pasi shërben si prekursor i të gjitha acideve yndyrore tjera. Sinteza e ac. Palmitik bëhet me ndihmën e një kompleksi multienzimatik që përbëhet nga 6 enzima. Gjithashtu në këtë kompleks gjendet edhe një proteinë që nuk ka veti enzimatike dhe që ka për detyrë të i lidh dhë të i transportoj ndërproduktet ë kësaj sinteze. Kjo proteinë quhet Acil Proteina Bartëse (ang. ACP – Acil Carrier Protein). Në këtë sintezë janë të nevojshme anioni bikarbonat (HCO-3), NADPH+H+, ATP, Mn2+, dhe molekulat e Acetil-CoA. - HCO-3 shfrytëzohet gjatë karboksilimit të Acetil-CoA dhe sintezës së molekulave të Malonil-CoA. - NADPH+H+ shërben si reduktues duke u shfrytëzuar dy her gjatë secilit cikël të kesaj sinteze. - ATP si substancë që është e pasur me energji, ka rol në karboksilimin e Acetil-CoA dhe në përfitimin e Malonil-CoA. - Jonet Mn2+ shërbejnë si aktivatorë të enzimave të kompleksit multienzimatik. Molekulat e ac.Palmitik “ndërtohen” nga molekulat e Acetil-CoA, të cilat në këtë sintezë hyjnë një herë si mbetje Acetile dhe shtatë herë si mbetje Malonile. Burim kryesor i molekulave të Acetil-CoA është Glukoza e cila përmes Glikolizës zbërthehet deri në ac. Piruvik, e ky pastaj përmes Dekarboksilimit Oksidues që ndodh në mitokondrie, kalon në Acetil-CoA. Molekulat e Acetil-CoA të përfituara në këtë mënyrë nuk mund të kalojnë prej mitokondrieve në citosol (ku kryhet sinteza e ac.yndyrore) përmes difuzionit. Kjo “pengesë” metabolike gjen zgjidhje në atë mënyrë që ac.Piruvik (piruvati) së pari karboksilohet nga piruvat-karboksilaza duke kaluar në ac.Oksalacetik (oksalacetat) e pastaj Oksalacetati bashkëvepron me një Acetil-CoA dhe kalon në ac.Citrik (citrat). Citrati i krijuar tani përmes mekanizmit të tij transportues (Citrat Transporter) kalon prej mitokondrieve në citosol. Aty nën veprim të enzimës Citrat-Liaza dhe në prani të ATP-së dhe CoA zbërthehet në Oksalacetat dhe Acetil-CoA. Molekulat e Acetil-CoA që lirohen nga zbërthimi i Oksalacetatit, tani të ndodhura në citosol, mund që pa asnjë pengesë të shfrytëzohen në sintezën e acideve yndyrore. Përveç Karbohidrateve (glukoza) edhe proteinat, përkatësisht aminoacidet mund të shërbejne si burim i molekulave të Acetil-CoA, pasi që ka mundësi transformimi të disa aminoacideve në Piruvat, Oksalacetat dhe Suksinat nga të cilat mund të përfitohet lehtë molekulat e Acetil-CoA. © 69 Në mënyrë që kompleksi multienzimatik të fillojë me sintezën e acidit yndyror, përveq nr të mjaftueshëm të molekulave të Acetil-CoA, është e domosdoshme edhe prania e molekulave të Malonil-CoA, të cilat gjithashtu sintetizohet nga Acetil-CoA në një reaksion që katalizohet nga Biotin Karboksilaza Transkarboksilaza. Gjithashtu në këtë reaksion shfrytëzohet ATP dhe anioni bikarbonat (HCO-3). Acetil-CoA Biotin Karboksilaza Transkarboksilaza ATP Malonil-CoA ADP Pasi formimit të Malonil-CoA, tani Acetil-CoA dhe Malonil-CoA lidhen në kompleksin multienzimatik, përkatësisht në dy tio-grupet e kompleksit multienzimatik, me ç’rast lidhet ACP-ja dhe lirohet CoA. Katalizimi bëhet nga Acetil dhe Malonil Transacilaza. Sinteza fillon me reaksion Kondensimi, ku kondensohen Acetil-ACP dhe Malonil-ACP në një reaksion që katalizohet nga ß-Ketoacil-ACP Sintaza (3-Ketoacil-ACP Sintaza) duke u formuar kështu AcetoAcetil-ACP (ß-Ketoacil-ACP), dhe lirohet njëra molekulë ACP. AcetoAcetil-ACP tani reduktohet nën veprim katalitik të ß-Ketoacil-ACP Reduktaza dhe kalon në D-ß-Hidroksibuteril-ACP. Në këtë proves shfrytëzohet forma e reduktuar të NADP+-së. D-ß-Hidroksibuteril-ACP pastaj i nënshtrohet procesit të reduktimit, duke e humbur një molekulë H2O dhe nën veprim katalitik të ßHidroksiacil-ACP Dehidrataza dhe formohet komponimi Krotonil-ACP. Krotonil-ACP i nënshtrohet reduktimit gjithashtu me formën e reduktuar të NADP+-së dhe nën veprim katalitik të enzimës Enoil-ACP Reduktaza, e formon Butiril-ACP. Si resultat i këtyre reaksioneve, këmi përfitimin e Butiril-ACP (4C) nga Acetil-CoA (2C). Tani Butirili reagon me një mbetje tjetër Malonile duke u kondensuar, reduktuar, dehidratuar dhe reduktuar për të dhënë komponimin me (6C), Kapronil-ACP (Heksanoil-ACP). Ky cikël reaksionesh përsëritet edhe 5 herë, ku secilën herë shtohen njësitë me 2C në vargun karbonik të acidit yndyror. Kur vargu karbonik të jetë zgjatur për (16C), procesi sintetizues përfundon më përfitimin e Palmitil-ACP. Në këtë moment vepron enzima Palmitil-Tioesteraza, e cila e shkëput lidhjen tioesterike (-SH) (tio grupet janë gjenden në kompleksin multienzimatik), duke u formuar molekula e ac.Palmitik e ngopur. Të gjitha C e acidit Palmitik (përveq 2C të para që vijnë nga Acetil-CoA) vijnë nga Malonil-CoA. © 70 Acetil-CoA Biotin Karboksilaza Transkarboksilaza ATP ACP CoA Acetil Transacilaza ADP Malonil-CoA ACP CoA Malonil Transacilaza Malonil-ACP KONDENSIM Acil-ACP ACP ß-Ketoacil-ACP Sintaza AcetoAcetil-ACP (ß-Ketoacil-ACP) NADPH+H+ NADP + ß-Ketoacil ACP Reduktaza REDUKTIM D-ß-Hidroksibuteril-ACP H2O ß-Hidroksiacil-ACP Dehidrataza DEHIDRATIM Krotonil-ACP NADPH+H+ NADP + © Enoil-ACP Reduktaza Butiril-ACP REDUKTIM 71 Kolesteroli në organizmin e njeriut sintetizohet në mënyrë intensive. Vendi ku kryhet biosinteza e kolesterolit mund të jetë Citosoli dhe Mikrozomet e Mëlçisë, Kores së gl.mbiveshkore, lëkurës, trurit, enterociteve etj. Substancë fillestare në këtë biosintezë është Acetil-CoA. Të gjitha atomet e C në molekulën e kolesterolit kanë prejardhje nga Acetil-CoA. Biosinteza fillon me kondensim të dy molekulave Acetil-CoA të cilat nën veprim katalitik të Tiolazës, kalojnë në AcetoAcetil-CoA. AcetoAcetil-CoA reagon me një tjetër Acetil-CoA dhe nën veprim katalitik të ß-Hidroksi-ß-MetilGlutaril-CoA Sintetaza e formojnë ß-Hidroksi-ß-MetilGlutaril-CoA (ß-HMG-CoA). Lirohet një CoA. Tani ß-HMG-CoA reduktohet dyfish me NADPH+H+ dhe kalon në Mevalonat (ac.Mevalonik). Reaksioni katalizohet nga ß-HMG-CoA Reduktaza. Me krijimin e Mevalonatit, përfundon faza e parë në sintezën e kolesterolit. Në fazën e dytë, Mevalonati dekarboksilohet dhe kalon në njësi izoprene (njësia izoprene paraqet bllokun themelor për ndërtimin e molekulave ciklike të kolesterolit). Por, në mënyrë që Mevalonati të kaloj në njësi isoprene, së pari duhet të fosforilohet 3 herë, duke u shfrytëzuar 3ATP. 1. Fosforilimi i parë ndodh nën veprim të Mevalonat-Kinaza dhe krijohet 5-FosfoMevalonati. 2. 5-FosfoMevalonati pastaj nën veprim të Fosfomevalonat-Kinaza kalon në 5-Pirofosfat Mevalonat. 3. 5-Pirofosfat-Mevalonati nën veprim të Pirofosfat-Mevalonat-Kinaza kalon në 3-Fosfo-5-Pirofosfat Mevalonat. Tani, 3-Fosfo-5-Pirofosfat-Mevalonati dekarboksilohet nën veprim të Dekarboksilazës me ç’rast krijohet Izopreni aktiv Izopentil-Pirofosfati. Izopentil-Pirofosfati tani izomerizohet dhe kalon në Dimetil-Alil-Pirofosfat. Reaksioni katalizohet nga Dimetil-Alil Izomeraza. Tani bëhet kondensim i dy molekulave të Dimetil-Alil-Pirofosfatit të cilat nën veprim katalitik të Geranil-Pirofosfat Sintaza, e formojnë produktin me (10C) Geranil-Pirofosfatin. Gjatë këtij procesi lirohet një molekulë e Acidit Pirofosforik (H4P2O7). Geranil-Pirofosfati tani bashkëvepron me një molekulë tjetër të Dimetil-Alil-Pirofosfatit të cilat nën veprim katalitik të Farnezil-Pirofosfat Sintazës e formojnë produktin me (15C) Farnezil-Pirofosfatin. Edhe këtu lirohet një mole e (H4P2O7). Farnezil-Pirofosfati reagon me një tjetër Farnezil-Pirofosfat duke u kondensuar dhe kalojnë në produktin me (30C) Skualen. Reaksioni katalizohet nga Skualen-Sintaza. Gjithashtu në këtë proces bëhet edhe reduktimi i mbetjeve Farnezile me NADH+H+. ©© 72 Skualeni pastaj kalon në komponimin e parë ciklik – Lanosterol (prekursor i parë i kolesterolit). Ky reaksion katalizohet nga dy enzima: 1. Ciklaza – përgjigjet për krijimin e strukturës ciklike. 2. Hidrolaza – e oksidon C3 të Lanosterolit dhe e sjell një –OH për kolesterolin e ardhshëm. ** Lanosteroli ka tri grupe metilike (-CH3) më shumë se Kolesteroli. Kalimi i Lanosterolit në Kolesterol bëhet përmes Zimosterolit dhe Desmosterolit. Me largimin e një –CH3 nga C14 i Lanosterolit përmes oksidimit, fitohet 14-Desmetil-Lanosteroli. Pastaj, përsëri me oksidim largohen edhe dy –CH3 tjera nga C4 dhe fitohet Zimosteroli. Zimosteroli me ndërrim të pozitës së lidhjes dyfishe nga C8-C9 në C7-C8, kalon në Kolestadienol me dy lidhje të pangopura në pozitën C7-C8 dhe në vargun anësor. Me transferim të lidhjes së pangopur në pozitën C5-C6, fitohet Desmosteroli. Desmosteroli tani reduktohet nën veprim katalitik të Desmosterol Reduktazës (me koenzimë NAD+ -in) dhe kalon në KOLESTEROL. ©© 73 ß-HMG Sintaza TIOLAZA Acetil-CoA + Acetil-CoA CoA AcetoAcetil-CoA Acetil-CoA CoA ß-HMG Reduktaza ß-HMG-CoA (x2) NADPH+H+ (x2) NADP+ Mevalonat (ac.Mevalonik) Mevalonat Kinaza ATP ADP Pirofosfatmevalonat Kinaza 3-Fosfo-5-Pirofosfat-Mevalonat Dekarboksilaza ADP CO2 Izopentil-Pirofosfat Izomeraza 5-Pirofosfat-Mevalonat ADP ATP Dimetil-Alil-Pirofosfat Fosfomevalonat Kinaza 5-Fosfomevalonat ATP Farnezil-Pirofosfat Gernail-Pirofosfat Sintaza Sintaza Geranil-Pirofosfat DAP DAP H4P2O7 H4P2O7 Farnezil-Pirofosfat FP NADPH+H+ NADP+ 14-Desmetil-Lanosterol Zimosterol (x2) Kolestadienol LANOSTEROL Ciklaza + Hidrolaza Skualen Sintaza Skualen CH3 CH3 Desmosterol Desmosterol Reduktaza NADH+H+ KOLESTEROL NAD+ DAP – Dimetil Alil Pirofosfat FP – Farnezil Pirofosfat ©© 74 Fosfolipidet janë kompnime të cilat përmbajnë Glicerolin (glicerina), Ac.Yndyror dhe Ac.Fosfatidik. Janë komponime me rëndësi sepse marrin pjesë në përbërje të membranave qelizore dhe kështu kanë rol në këmbimin dhe lëshueshmërinë e materieve në nivel qelizor. Fosfolipidet më të njohura janë: Cefalina, Lecitina, Serinfosfatidet, Kardiolipinet. Sinteza e Cefalinës: Cefalina është ac.fosforik i acidit fosfatidik i esterifikuar me Kolaminë. Sinteza e saj fillon me fosforilim të Kolaminës në prani të ATP dhe nën veprim katalitik të Kolaminë Kinazës me ç’rast formohet FosfoEtanolamina: Fosfoetanolamina aktivizohet duke bashkëvepruar me CTP dhe nën veprim të Transferazës përkatëse kalon në CDP-Etanolaminë. Gjatë këtij procesi lirohet Ac. Pirofosforik (H4P2O7). CDP-Etanolamina në këtë momentë bashkëvepron më një Diglicerid dhe nën veprim katalitik të Transferazës, fitohet FosfatidilEtanolamina (Cefalina) dhe lirohet CMP Kolamina Kolaminë-Kinaza ATP FosfoEtanolmina ADP Transferaza CTP Transferaza CDP-Etanolaminë H4P2O7 Diglicerid Fosfatidil-Etanolamina (CEFALINA) CMP Sinteza e Lecitinës: Fillon me fosforilim të Kolinës, e cila pastaj aktivizohet me CTP dhe në fund reagon me Diglicerid. Kolina Kolinë-Kinaza ATP ADP ©© Fosfokolinë Transferaza CTP H4P2O7 CDP-Kolina Transferaza Fosfatidil-Kolina (LECITINA) Diglicerid CMP 75 Sinteza e Serinfosfatideve: kjo sintezë bëhet duke e zëvendësuar EtanolAminën në molekulën e Cefalinës me aminoacidin Serinë: Cefalina + Serina Serinfosfatidi Gjithashtu me dekarboksilim të Serinfosfatidit mund të fitohet prap Cefalina. Serinfosfatidi Cefalina CO2 Sinteza e Kardiolipinës (Difosfatidil Gliceroli): kardiolipinet janë fosfolipidet kryesore të membranave mitokondriale, përkatësisht të membranës së brendshme dhe kanë rëndësi në mirëmbajtjen e komplekseve të frymëmarrjes indore. Është gjetur vetëm në mitokondrie dhe është esenciale në funksionimin e saj. Mungesa e saj shkakton disfunksion të mitokondrieve që mund të rezultojë me “Heart Failure”, hipotiroidizëm, sindromën e Barth-it etj. CDP-Diglicerid + Glicerol-3-Fosfat CMP Fosfatidil-Glicerolfosfat H2O Pi Kardiolipina Fosfatidil-Glicerol CMP CDP-Diglicerid ©© 76 Sfingolipidet janë lipide të përbëra që në molekulat e tyre në vend të Glicerolit (glicerinës) e kanë Sfingozinën. Sfingolipidet janë me rëndësi pasi që hyjnë në përbërje të qelizave nervore dhe fijeve nervore. Të gjitha sfingolipidet përmabjnë tre komponentë: molekulën e Sfingozinës, molekulën e ac.yndyror dhe grupin polar. Sipas strukturës që kanë, sfingolipidet ndahen në: > Sfingomielina > GlukoSfingolipide Neutrale (Cerebrozide) > GlukoSfingolipide Acidike (Gangliozide) Sinteza e Sfingomielinës: për sintezën e sfingomielinës janë të domosdoshme: Sfingozina, ac. i lartë yndyror dhe CDP-Kolina. Sinteza fillon me ac.Palmitik, përkatësisht formën aktive të saj (Palmitil-CoA) e cila bashkëvepron me Serinën dhe e formojnë Sfinganinën (dihidrosfingozinën). Sfinganina tani oksidohet nga oksidaza përkatëse (koenzimë FAD-in) dhe kalon në Sfingozinë, kurse FAD-i kalon në formë të reduktuar. Sfingozina bashkëvepron me ac.yndyror (Acil-CoA) dhe nën veprim katalitik të Acil-Transferazës e formojnë Ceramidin. Ceramidi është prekursor i rëndësishëm i Sfingomielinave dhe Cerebrozideve. Ceramidi tani bashkëvepron me CDP-Kolinën ku nën veprim katalitik të Fosfokolinë Transferaza kalon në Sfingomielinë dhe lirohet CMP. Palmitil-CoA + Serina Sfinganina Oksidaza FAD FADH2 Sfingozina Acil-Transferaza Acil-CoA CERAMIDI Prekursor i Sfingomielinës, Cerebrozideve CDP-Kolina CMP SFINGOMIELINA ©© Fosfokolinë Transferaza 77 Sinteza e GlukoSfingolipideve Neutrale (Cerebrozideve): Sinteza e tyre kryhet njejtë sikur te Sfingomielinat deri në momentin e formimit të Ceramidit. Pastaj Ceramidi reagon me UDP-Galaktozën ose UDP-Glukozën, varësisht nga lloji i Cerebrozidit. Në rastin kur reagon me UDP-Galaktozën, hyjn në reaksion dhe nën veprim katalitik të Galaktozil-Transferazës e formojnë Galakto-Cerebrozidin. CERAMIDI + UDP-Galaktoza Galaktozil-Transferaza Galakto-Cerebrozidi Sinteza e Glukosfingolipideve Acidike (Gangliozideve): kryhet sikurse sinteza e Cerebrozideve, vetëm se këtu Aminosheqernat lidhen gradualisht dhe dhurues të tyre janë UDP-Glukoza, UDP-Galaktoza dhe UDP-Galaktozamina. Sinteza fillon me reaksionin e Ceramidit dhe UDP-Glukozës të cilat nën veprim katalitik të Glukozil-Transferazës e forjmojnë Glukocerebrozidin dhe lirohet një UDP. Glukocerebrozidi tani bashkëvepron me UDP-Galaktozën duke e formuar Diheksozidin – i përbërë nga Ceramidi, Glukoza dhe Galaktoza. Reaksioni katalizohet nga Galaktozil Transferaza. Diheksozidi tani mund të reagojë me acidin Sialik përkatësisht formën aktive të tij (CMP-Ac.Sialik). Më këtë rast formohet forma e parë e Gangliozidit – Monosialil Gangliozidi. Reaksioni katalizohet nga Sialil-Transferaza. CERAMIDI + UDP-Glukoza Glukozil-Transferaza UDP Gluko-Cerebrozidi Galaktozil-Transferaza UDP-Galaktoza Diheksozidi Sialil-Transferaza Monosialil-Gangliozidi CMP-Ac.Sialik NANA – N-acetylneuraminic acid ( sialic acid ) ©© 78 Ketogjeneza paraqet proces të sintezës së trupave ketonik. Këta trupa sintetizohen në Mëlçi pasi që është organi i vetëm që ka këtë aftësi. Sinteza e trupave ketonik ndodh si rezultat i shfrytëzimit intensive të ac. të larta yndyrore, e ky shfrytëzim i ac.yndyrore bëhet si pasojë e pamundësisë së shfrytëzimit të Glukozës si burim energjie (tek Diabetikët). Trupat ketonik janë: Acetoacetati, ß-Hidroksibuterati dhe Acetoni. Acetoacetati sintetizohet në dy mënyra: 1. Gjatë ß-oksidimit, vargu i ac.yndyrore shkurtohet për nga 2C. Kur në varg mbeten vetëm 4C (Acetoacetil-CoA), nuk është e thënë të futet në reaksionin e fundit për tu zbërthyer në dy molekula Acetil-CoA. Acetoacetil-CoA paraqet trupin e parë ketonik (në formë të aktivizuar) i cili deacilohet (i largohet CoA) nën veprim katalitik të Deacilazës. Reaksioni kryhet në mitokondrie të hepatociteve. AcetoAcetil-CoA Deacilaza CoA Acetoacetati 2. Acetoacetati mund të sintetizohet edhe me kondensim të dy molekulave të Acetil-CoA nën veprim katalitik të Tiolazës. Tiolaza Acetil-CoA + Acetil-CoA CoA Acetoacetati Acetoacetati pasi të formohet, dekarboksilohet spontanisht duke e formuar Acetonin, kurse një pjesë tjetër reduktohet nga DHG përkatëse (koenzimë NAD+-in) dhe formohet ß-Hidroksibuterati. Acetoacetati ß-Hidroksibuterat Dehidrogjenaza ß-Hidroksibuterat NAD+ NADH+H+ CO2 Aceton © 79 * Trupat e krijuar kalojnë në gjak dhe përmes tij shkojnë në indet nga të cilat shfrytëzohen dhe hyjnë në ciklin e Krebsit, por fillimisht këta trupa aktivizohen. Acetoacetati aktivizohet në prani të CoA duke e shfrytëzuar një ATP nën veprim katalitik të Tiokinazës. Acetoacetati Tiokinaza ATP AcetoAcetil-CoA ADP * ß-Hidroksibuterati aktivizohet me CoA duke shfrytëzuar ATP dhe nën veprim të Tiokinazës dhe kalon në ßHidroksibuteril-CoA, e kjo pastaj oksidohet nga DHG përkatëse (koenzimë NAD+) dhe formohet AcetoAcetilCoA. ß-Hidroksibuteril ß-Hidroksibuterat Tiokinaza ATP ß-Hidroksibuteril-CoA Dehidrogjenaza ADP AcetoAcetil-CoA NAD+ NADH+H+ Molekulat e AcetoAcetil-CoA të fituara nga Acetoacetati dhe ß-Hidroksibuterati, zbërthehen në nga dy molekula të Acetil-CoA të cilat pastaj futen në ciklin e Krebsit. Acetoni në organizëm mund të zbërthehet përmes dy rrugëve: 1. Acetoni përmes procesit të karboksilimit kalon në acidin Acetoacetik (acetoacetat). 2. Acetoni mund të shndërrohet në alkoolin dihidroksilik (propanendiol). Propanendioli pastaj mund të zbërthehet në acidin acetik (acetat) dhe ac.Formik ose kalon në acid Piruvik (piruvat). © 80 Acidet biliare sintetizohen në mëlçi, përkatësisht në Hepatocite. Këto acide veprojnë si agjent emulsifikues në intestine, duke ndihmuar në zbërthimin e triglicerideve dhe lipideve tjera të përbëra. Bila (acidet biliare) mund të kalojnë direkt nga mëlçia ku krijohen në duodenum përmes Ductus Choledochus, ose mund të depozitohet në Vesicae Biliaris kur nuk nevojitet për tretje. Acidet biliare krijohen nga Kolesteroli me ndihmën e enzimave përkatëse si dhe është i domosdoshëm faktori reduktues NADH+H+. Sinteza fillon me hidroksilim të kolesterolit në C7 nga 7α-Hidroksilaza me ç’rast fitohet 7α-Kolesteroli, të cilit i ngopet lidhja dyfishe në C5-C6 dhe reduktohet duke kaluar kështu në 3,7-Dihidrokoprostan. 3,7-Dihidrokoprostani hidroksilohet në C12 dhe kalon në 3,7,12-TrihidroKoprostan, i cili pastaj transformohet dhe kalon në Acide Biliare Primare, përkatësisht në Ac.Kolik dhe Ac.Kenodeoksikolik. Para se të dalin nga mëlçia, këto acide konjugohen me Glicinën ose Taurinën (produkte përfundimtare të metabolizmit të Cisteinës) me lidhje peptidike ku –NH2 i Glicinës/Taurinës lidhet me –COOH të acidit biliar duke i formuar kështu konjugatet përkatëse si Acidi Glikokolik dhe Acidi Glikokenodeoksikolik(me Glicinë) si dhe Acidi Taurokolik dhe Acidi Taurokenodeoksikolik (me Taurinë). Raporti i formimit të konjugateve me Glicinë dhe Taurinë është 3:1. ** Kripërat biliare (konjugatet) janë mekanizmi i vetëm për sekretim të kolesterolit, si produkt metabolik i kolesterolit dhe si tretës i tij. Në zorrë, bakteret e florës normale mund të largojnë Glicinën dhe Taurinën nga kripërat biliare, kështu duke u rifituar acidet biliare. Bakteret gjithashtu mund të i konvertojnë disa nga acidet biliare Primare në acide biliare Sekondare, duke larguar një –OH, me ç’rast formohet Acidi Deoksikolik nga acidi Kolik; dhe Acidi Litokolik nga acidi Kenodeoksikolik. ©© 81 KOLESTEROL 7α-Hidroksilaza 7α-Hidroksi-kolesterol NADH+H+ NAD+ 3,7-Dihidroksi-Koprostan Ac. TauroKenodeoksikolik Taurinë 3,7,12-Dihidroksi-Koprostan Acid Kenodeoksikolik Glicinë Ac. GlikoKenodeoksikolik Dekonjugohet nga bakteret Acid TauroKolik Taurinë Acid Kolik Acidi Litokolik Glicinë Acide Biliare Sekondare ©© 82 Formohen nga acidet yndyrore poli të pangopura me 20C. Eikozanoidet janë komponime shumë potente të cilat iu përgjigjen një sërë reaksionesh, si fiziologjike (inflamacion) ashtu edhe patologjike. Gjithashtu kanë rol në lukth, në funksionin e veshkëve, rregullojnë kontraksionin e muskujve të lëmuar, kanë rol në diametrin e enëve të gjakut si dhe në mbajtjen e homeostazës së trombociteve. Megjithëse janë krahasuar me hormone për shkak të veprimeve të tyre, ato dallojnë nga hormonet pasi që prodhohen gati në të gjitha indet në krahasim me hormonet që prodhohen vetëm në gjëndrra të specializuara. Gjithashtu veprimi i tyre është lokal, për dallim nga hormonet, psh Insulina që “udhëton” përmes gjakut për të vepruar në një vend të caktuar. Eikozanoidet nuk depozitohen. Kanë gjysmë-jetë shumë të shkurtër, duke u metabolizuar shumë shpejtë në produkte joaktive. Veprimet biologjike të tyre ndërmjetësohen nga receptorët specifik(ang. G-Protein-coupled receptors), të cilët janë të ndryshëm në sistemet e ndryshme të organeve. * Prekursor i sintezës së Eikozanoideve është Acidi Arahidonik, që është derivat i Acidit Linoleik. Ac.Arahidonik gjendet në fosfolipidet membranore, i cili nga veprimi i Fosfolipazës A2 lirohet nga fosfolipidet në përgjigjie të sinjaleve të ndryshme. © 83 © 84 Proteinat janë makromolekula të cilat janë polimere të aminoacideve. Aminoacidet: janë njësi themelore ndërtuese të molekuleave proteinike të cilat përmbajnë C,H,O,N dhe nganjëherë edhe S. Aminoacidet kanë peshë të vogël molekulare. Në molekulat e tyre kanë së paku një gr. –COOH dhe një gr. –NH2. Pasi që përmbajnë edhe gr.Amine edhe Karboksile si grupe funksionale, atëherë kjo nënkupton se aminoacidet janë me veti dyfunksionale, që varësisht nga rrethanat, mund të reagojnë edhe si Acide edhe si Baza. Me një emër i quajmë si komponime Amfotere. Në strukturën e një molekule të aminoacideve gjendet atomi i C qendror ose α-Karboni, për të cilin janë të lidhura gr.-COOH, gr.-NH2 dhe vargu anësor –R. Aminoacidet dallojnë mes veti në bazë të –R të lidhur në α-Karbonin. Shkaku i dallimit të vargut anësor [–R] në mës të aminoacideve, kemi lloj-llojshmëri strukturale dhe funksionale të proteinave. Nga 20 aminoacidet që gjenden në organizmat e gjallë, vetëm Prolina dallon pasi që ka gr.Amine Sekondare (-NH) të lidhur në një unazë pesë-anëtarëshe, kurse aminoacidet tjera kanë gr.Amine Primare (-NH2) të lidhur në α-Karbonin. Aminoacidet ndahen në Esenciale dhe Jo-esenciale. Aminoacidet Esenciale njeriu duhet t’i marrë përmes ushqimit pasi që nuk sintetizohen në organizmin e njeriut. Të gjitha aminoacidet në natyrë hasen në konfiguracion L . Vetitë e Aminoacideve: kanë veti të ndryshme fiziko-kimike, si Aktiviteti Optik, Amfoteriteti, Krijimi i lidhjes peptidike etj. Aktiviteti Optik: aminoacidet janë komponime optikisht aktive pasi që përmbajnë katër gr. funksionale të ndryshme të lidhura në αKarbonin. Përjashtim bën Glicina, pasi që α-Karboni i tij ka dy H si substituentë që e bënë atë optikisht joaktive. Aminoacidet që kanë qendër asimetrike në α-Karbonin e tyre, mund t’i gjejmë në formë D dhe L konfigurimi. Këto forma mund t’i emërojmë si Stereoizomerë ose Enantiomerë. Psh Alanina. © 85 Amfoteriteti: pasi që përmbajnë gr.-NH2 dhe gr.-COOH, aminoacidet kanë veti Acidike dhe Bazike. Pra, bëjnë pjesë në grupin e komponimeve Amfotere. Krijimi i lidhjes Peptidike: është nga vetitë më të rëndësishme të aminoacideve, pasi që mundësohet lidhja e aminoacideve në mes vete përmes lidhjeve peptidike me ç’rast gr.-COOH i një aminoacidi lidhet me gr.-NH2 të një aminoacidi tjetër. Komponimi i krijuar nga dy aminoacide quhet Dipeptid, me tre aminoacide quhet Tripeptid e kështu me radhë. Komponimet që formohen nga lidhja e shumë aminoacideve (me lidhje amide, konkretisht lidhje peptidike) dhe që kanë peshë molekulare deri 1000, quhen Polipeptide, ndërsa ato komponime që formohen dhe kanë peshë molekulare mbi 1000, i quajme Proteina (lidhja e më shumë se 100 aminoacideve). Proteinat: janë makromolekula të cilat janë polimere të aminoacideve. Lidhja e mbi 100 aminoacideve formon Proteinat. Roli i tyre është i shumëanshëm, psh Proteina Kolagjen ka rol strukturor tek Eshtrat, Muskujt, Tendinat, pastaj Keratina është komponentja kryesore e flokëve, qimeve etj. Kanë rol mbrojtës nga agjensët e huaj (Antitrupat janë proteina), por roli më i rëndësishëm i tyre është roli Enzimatik, duke katalizuar thuajse çdo reaksion kimik brenda organizmit. Proteinat sipas përbërjes ndahen në: Proteina të Thjeshta (albuminat, globulinat, histonet) Proteina të Përbëra (proteide) – të cilat përveq pjesës proteinike, e kanë edhe grupin joproteinik (Prostetik). Ato ndahen në: Fosfoproteinat (proteina + H3PO4 psh: Kazeina), Lipoproteina, Glikoproteina, Kromoproteina (përmbajnë pigmente, psh HGB), Nukleoproteinat. Sipas tretshmërisë ndahen në: Proteina Fibrilare – përbëhen nga zingjirë të gjatë polipeptidik (keratina, miozina, kolagjeni etj). Proteina Globulare – janë proteina që tentojnë drejtë formave Sferike polipeptidike. Shumica e enzimave janë proteina globulare. Këtu hyjnë Insulina, Albuminat, Hemoglobina, Imunoglobulinat etj. © 86 Struktura e Proteinave Struktura Primare: paraqet radhitjen e aminoacideve që janë të lidhura me lidhje peptidike në zingjirin polipeptidik. Kjo lidhje e aminoacideve bëhet në mënyrë precize dhe të saktë. Atomet e C dhe N përgjatë boshtit polipeptidik janë të vendosura në mënyrë zig-zage. Rëndësia e strukturës Primare të proteinave është vendimtare në shfaqjen e vetive nga ana e proteinës. Nësë vetëm një aminoacid ndryshon në radhitje, atëherë ndryshon vetia apo vetitë biologjike të proteinës. Rast konkret është Anemia e qelizave Drapërore (forma e HGB bëhet drapërore). Kjo ndodh si pasojë e zëvendësimit të Glutamatit me Valinë. © 87 Struktura Sekondare: paraqet renditjen hapsinore të vargjeve polipeptidike në hapsirë. Përveq lidhjeve peptidike, këtu kemi edhe lidhje hidrogjenore në mes atomeve të të njëjtit varg apo të vargjeve të ndryshme. Lidhjet hidrogjenore e mbajnë strukturën polipeptidike në konformacion hapsinor në formë të Spirales (α-Helix) ose në formë Shtresore (ß-Sheet). - Struktura Helikse (α-helix): në këtë lloj strukture, vargu polipeptidik është i mbështjellur rreth vetes në mënyrë spiralore. Heliksi stabilizohet me lidhje hidrogjenore intra-vargore të cilat janë të vendosura vertikalisht përgjatë boshtit. Secili H i gr.[NH] formon lidhje hidrogjenore me oksigjenin e grupit karbonil të amino acidit, që është katër amino acide larg. Lidhjet hidrogjenore shtrihen vertikalisht përgjatë boshtit, edhe pse fuqia individale e lidhjeve hidrogjenore është e vogël, numri i madh i lidhjeve të tilla, rezulton me një stabilitet të jashtëzakonshëm të strukturës sekondare. © 88 Struktura Shtresore (ß-sheet): në këtë lloj strukture boshti polipeptidik është i zgjatur apo i shtrirë në formë zig-zage dhe lidhjet hidrogjenore formohen në mes vargjeve fqinje polipeptidike. Këto vargje mund të jenë Paralele dhe Antiparalele. Vargjet proteinike janë të zgjatur gjatë gjithë gjatësisë së tyre, të thyer në karbonin α dhe me vargjet anësore nën ose mbi shtresë. © 89 Struktura Terciare: paraqet formën tre-dimensionale të palosjes së vargjeve polipeptidike ose paraqet renditjen hapsinore të atomeve në një proteinë. Proteinat palosen spontanisht për ta rritur stabilitetin e tyre. Kur ka bashkëveprime në mes dy atomeve që shkaktojnë destabilizim, lirohet energji nga proteina për arsye stabilizimi. Proteina priret që të paloset, ashtu që të rrit numrin e interaksioneve që kanë si rezultat stabilizimin. Shkatërrimi i strukturës sekondare dhe terciare të proteinave quhet denatyrim i tyre, meqë rast proteina i humb vetitë e veta kimiko-biologjike që i posedon. Denatyrimi ndodhë zakonisht kur proteina i nënshtrohet nxehjes ose ndryshimeve të pH-së. Struktura Kuaternare: përshkruan se si molekulat e ndryshme proteinike afrohen apo bashkohen për të formuar struktura më të mëdha. Struktura kuaternare është kompleks që përbëhet nga të katër strukturat. Shembull konkret me strukturën kuaternare janë Hemoglobina dhe Kolagjeni. © 90 Katabolizmi i aminoacideve kryhet në mëlçi dhe në sasi të konsiderueshme edhe në veshkë. Muskujt skeletorë në këtë drejtim janë inaktivë. Secili aminoacid përbëhet nga tri pjesë kryesore: grupi karboksil (-COOH); grupi amin (-NH2) dhe radikali (-R). Reaksionet e katabolizmit të aminoacideve kryhen përmes tri tipave të reaksioneve: 1. Dekarboksilimi 2. Dezaminimi 3. Transaminimi Prodhimet përfundimtare të zbërthimit të aminoacideve janë Amoniaku (NH3), Urea, CO2 dhe H2O. Dekarboksilimi: është proces përmes të cilit disa aminoacide shndërrohen në amina të veçanta që quhen Amina Biogjene. Reaksionet e dekarboksilimit kryhen nën veprimin e Dekarboksilazave që janë specifike për secilin aminoacid që i nënshtrohet këtij procesi dhe që kanë si koenzimë PF (piridoksal fosfatin). Gjatë procesit të Dekarboksilimit, PF bashkëvepron me aminoacidin duke formuar komponimin që quhet baza e Schiff-it. Kjo bazë përmes dekarboksilimit pastaj kalon në formën Mezomere e cila pastaj hidrolozihet duke u zbërthyer në Aminë Biogjene dhe PF. Aminoacidi + PF forma Mezomere Baza e Schiff-it CO2 © Amina Biogjene + PF H2 O 91 Dekarboksilimi i Histidinës: histidina dekarboksilohet me anë të enzimës Histidinë-Dekarboksilaza me ç’rast formohet Amina Histaminë. * Histamina lirohet prej lipociteve gjatë reaksioneve inflamatore dhe alergjike. Histamina fuqizon veprimtarinë e Gl.Endokrine, ndikon në enët e gjakut duke shkaktuar dilatacion dhe rritjen e lëshueshmërisë, duke e ul presionin e gjakut, i rrit simptomat e inflamacioneve etj. Formimi i saj në sasi të mëdha është i rrezikshëm për organizmin. Dekarboksilimi i Triptofanit: është shumë i shprehur në zorrën e trashë. Ky dekarboksilim kryhet nën veprim të enzimës Triptofan-Dekarboksilaza (enzim me prejardhje nga bakteret) duke e formuar Triptaminën. Triptofani është prekursor i Serotoninës. * Serotonina ka veprime të shumanshëm në organizëm, psh ndikon në enët e gjakut, shërben si faktori i VI-trombocitar dhe në këtë mënyrë ka rol të rëndësishëm në procesin e Hemostazës; ndikon në shfaqjen e ndjenjës së dhembjes gjatë inflamacioneve etj. Dekarboksilimi i Argininës: arginina është aminoacid me karakter bazik. Përmes dekarboksilimit ajo e jep Agmatinën, që është prekursor i Sperminës dhe Spermidinës. Reaksioni katalizohet nga Argininë-Dekarboksilaza. Dekarboksilimi i Tirozinës: tirozina përmes procesit të dekarboksilimit e formon Tiraminën. Tiramina zakonisht ndikon në tkurrjen e mitrës. Pas formimit të aminave biogjene, ato mund të pësojnë ndryshimë (shndërrime) të mëtejshmë nën veprim të enzimës Aminë-oksidaza, duke u formuar aldehidat përkatëse, të cilat pastaj oksidohen deri në acide përkatëse që zbërthehen në produkte përfundimtare. © 92 Dezaminimi i Aminoacideve: është proces të zbërthimit të aminoacideve me ç’rast lirohet grupa Amine (-NH2) në formën e Amoniakut (NH3). Amoniaku është substancë e rrezikshme për qelizat dhe indet e organizmit, kështu që duhet patjetër të eliminohet nga organizmi. Reaksionet e dezaminimit katalizohen nga Dehidrogjenazat (DHG) që si koenzima kanë NAD-in ose NADP. Dezaminimi kryhet përmes tri rrugëve: 1. Dezaminimi Oksidues 2. Dezaminimi Reduktues 3. Dezaminimi Hidrolitik Dezaminimi Oksidues: procesi i dezaminimit oksidues kryhet përmes dy etapave: - në etapën e parë aminoacidi oksidohet nga NAD+/NADP+ duke humbur 2H dhe krijohet iminoacidi - në etapën e dytë iminoacidi hidrolizohet spontanisht duke e formuar α-Ketoacidin përkatës dhe Amoniakun. Tani format e reduktuara të NAD+/NADP+, i transportojnë H tek O2 përmes hallkave të frymëmarrjes indore, duke u formuar kështu Uji metabolik. Në raste kur dehidrogjenazat si koenzimë e kanë FAD, ai ia transporton H drejtëpërdrejtë O2 duke e formuar kështu H2O2, që është toksik për organizmin mirëpo detoksikohet nën veprim të Katalazës duke u zbërthyer në O2 dhe H2O. Shembull: dezaminimi oksidues i acidit glutamik kryhet nën veprim katalitik të Glutamat-Dehidrogjenazës (koenzimë ka NAD+ ose NADP+). Reaksioni kryhet në këtë mënyrë: Acidi Glutamik Glutamat Dehidrogjenaza NAD+ NADH+H+ © Ac.Iminoglutarik α-Ketoglutarati + NH3 H2 O 93 Amoniaku i formuar nga dezaminimi oksidues i Ac.Glutamik mund të shndërrohet në jon të amoniumit (NH+4) përmes Glutamat-Dehidrogjenazës. NH+4 i formuar ka rëndësi në mbajtjen e ekulibrit acido-bazik të organizmit. Dezaminimi Reduktues: gjatë këtij lloj dezaminimi aminoacidi zbërthehet deri në Amoniak dhe Ac.Yndyror përkatës që ka nr të njejtë të atomeve të C sikurse aminoacidi që dezaminohet. Dezaminimi Hidrolitik: gjatë procesit të dezaminimit hidrolitik aminoacidi nën veprimin e ujit zbërthehet në Amoniak dhe në një α-oksid. Transaminimi: paraqet proces të transportit të grupës –NH2 nga një α-aminoacid në një α-ketoacid. Reaksionet e transaminimit katalizohen nga Transaminazat që si koenzimë e kanë Piridoksal-Fosfatin (PF). Procesit të transaminimit i nënshtrohen 12 aminoacide, të cilat i kanë enzimat e tyre përkatëse. Transporti i Amoniakut: amoniaku pasi që të krijohet, si e tillë është toksike për organizmin, kështu që ai duhet të detoksifikohet ose të eliminohet nga organizmi. Rruga kryesore për eliminimin e organizmit është përmes Uresë. © 94 Urea është produkt përfundimtar kryesor i katabolizmit të Proteinave pasi që sintetizohet tërësisht nga azoti (N) i aminoacideve. Urea gjithashtu paraqet formën më të rëndësishme të transportit të NH3, e cila kalon në gjak dhe përmes tij nga mëlçia ku sintetizohet shkon në veshka, me anë të cilave edhe eliminohet nga organizmi. Procesi i formimit të uresë përfshinë 5 reaksione, me 5 enzima të ndryshme dhe 6 aminoacide, ku prej tyre vetem aminoacidi Acidi Glutamik shërben si aktivizues i enzimave, kurse 5 aminoacidet tjera si Acidi Asparaginik, Arginina, Ornitina, Citrulina dhe Acidi Arginin-Suksinik veprojnë kryesisht si transportues të atomeve prej të cilave në fund formohet Urea. Gjatë këtij cikli, Urea formohet prej 2 molekulave të Amoniakut dhe një CO2. Gjithashtu shfrytëzohen edhe 3ATP. Molekula e parë e Amoniakut formohet gjatë dezaminimit oksidues të Ac.Glutamik nën veprimin e enzimës Glutamat-DHG duke u zbërthyer në α-Ketoglutarat + NH3. - Amoniaku i formuar fillon ciklin e sintezës së uresë duke bashkëvepruar me CO2 dhe shfrytëzohen 2ATP, duke u formuar kështu Karbamil-Fosfati. Reaksioni katalizohet nga Karbamil-Sintetaza. Pastaj, Karbamil Fosfati hyn në reaksion me Ornitinën duke kaluar në Citrulinë. Reaksioni katalizohet nga një enzimë specifike që quhet Ornitinë-Karbamil-transferaza. Citrulina tani hyn në reaksion kondensimi me Ac.Asparaginik (që pas Ac.Glutamik, sipas rendit është dhuruesi i dytë i (-NH3)) duke e formuar kështu Ac.Arginin-Suksinik. Reaksioni është reverizibil dhe katalizohet nga Arginin-Suksinat Sintetaza. © 95 Tani Ac. Arginin-Suksinik nën veprim katalitik të Arginin-Suksinat Liaza zbërthehet në Argininë dhe Fumarat. ** Fumarati i formuar hyn në ciklin e Krebsit duke u shndërruar në Oksalacetat. Pastaj oksalacetati përmes transaminimit mund të shdnërrohet përsëri në Ac.Asparaginik dhe në këtë mënyrë ripërtërihet rezerva e këtij aminoacidi të nevojshëm për ciklin e sintezës së uresë. Reaksioni i fundit në këtë cikël kryhet në citosol, ku Arginina nën veprim katalitik të Arginazës zbërthehet në aminoacidin Ornitinë dhe Ure. ** Aminoacidi Ornitinë mund të futët përsëri në reaksionin e dytë të këtij cikli duke bashkëvepruar me KarbamilFosfatin, dhe kështu pa ndërprerje mundësohet që amoniaku si substancë toksike për organizmin të shndërrohet në Ure, e cila pastaj kalon në gjak në formë të tillë ku kryesisht transportohet deri në veshka e pastaj me ndihmen e tyre eliminohet nga organizmi. NH3 + CO2 Karbamil Sintetaza X2 ATP X2 ADP Karbamil-Fosfat Ornitin-Karbamil Transferaza Citrulina Ornitina Ac.Asparaginik ATP ADP UREA + Ornitina Arginaza Citosol © Argininë + Fumarat Arginin-Suksinat Liaza Arginin-Suksinat Sintetaza Arginin-Suksinat Cikli i Krebsit Transaminim Oksalacetat 96 Kreatina është substancë e rëndësishme që gjendet në tru, gjak dhe muskuj. Merr pjesë në tkurrjen e muskujve. Rreth 98% e sasisë së Kreatinës gjendet në muskuj, 1.5% në tru dhe vetëm 0.5% në inde dhe organe tjera. - Sinteza e Kreatinës fillon me kondensim të dy aminoacideve, Argininë dhe Glicinë, të cilat nën veprim katalitik të Guanidin transferazës, e formojnë ac. Guanidin Acetik. Ky reaksion kryhet në veshka, por studimet kanë treguar se mund të kryhet edhe në pankreas por jo në muskuj dhe mëlçi. Ac. Guanidin Acetik tani arrin në Mëlçi ku i nënshtrohet procesit të metilimit duke bashkëvepruar me Metioninën, përkatësisht formën aktive të saj S-Adenozil Metionina. Këtë reaksion të metilimit e katalizon Metil-Transferaza dhe formohet Kreatina. Për veprim optimal të enzimës Metil-Transferaza është e domosdoshme prania e Glutationit pasi që është kofaktor i rëndësishëm i këtij enzimi. Kreatina tani fosforilohet duke e shfrytëzuar një molekulë ATP dhe në prani të Kinazës specifike kalon në formën e fosforiluar të saj, në Fosfokreatinë. Fosfokreatina është komponim i pasur me energji. Gjatë aktiviteti të muskujve, kjo energji shfrytëzohet për risintezën e ATP dhe Fosfokreatina kalon në Kreatininë, e cila pastaj eliminohet nga organizmi përmes veshkave. © 97 ARGININA + GLICINA Guanidn Transferaza (Veshka) Ac.Guanidin-Acetik S-Adenozil Metionina Metil Transferaza (Mëlçi) KREATINA ATP ADP Kreatinë Kinaza Fosfokreatina KREATININA © 98 Hemi sintetizohet gjatë krijimit të eritrociteve. Në eritrocitet e pjekura kjo sintezë ndalet. Për biosintezën e Hemit nevojiten Fe2+, Vit.B12, Ac.Folik dhe disa aminoacide. Pjesa proteinike Globina sintetizohet si të gjitha proteinat e tjera. Ajo ka 4 vargje polipeptidike, ku 2 janë varjge α dhe dy ß. Sinteza fillon me kondensim të aminoacidit Glicinë me Suksinil-CoA të cilat nën veprim katalitik të α-Aminolevulinat Sintetaza e formojnë acidin α-Amino-ß-KetoAdipinik. (Ac.AKA) Ac.AKA tani dekarboksilohet dhe nga veprimi i të së njejtës enzimë kalon në Ac.α-AminoLevulinik (Ac.AL). Deri këtu sinteza kryhet në Mitokondrie. Tani ky acid kalon në Citosol dhe shërben si prekursor i drejtëpërdrejtë në sintezën e Hemit. Tani bëhet bashkimi i dy molekulave të Ac.AL të cilat me Dehidratazë i humbin dy molekula H2O dhe kalojnë në Porfobilinogjen. Pastaj bashkohen 3 molekula të Porfobilinogjenit duke kaluar në një molekulë të vetme, në Tripiril-Metan. Reaksioni katalizohet nga Tripiril-Metan Sintetaza. Tripiril-Metani tani zbërthehet në dy produkte Dipirolike, në Dipiril-Metan A dhe B. Këto dy produkte pastaj bashkohen dhe e formojnë produktin e parë Tetrapirolik, Uroporfirinogjenin III. Uroporfiriongjeni III me reduktazën përkatëse kreduktohet ne Koproporfirinogjen III. Deri këtu sinteza kryhet në Citosol. Pastaj Koproporfirinogjeni III futet në Mitokondrie ku oksidohet nga oksidaza përkatëse dhe kalon në Protoporfirinogjen III. © 99 Protoporfirinogjeni III oksidohet gjithashtu nga oksidaza përkatëse dhe kalon në Protoporfirinën III. Në këtë produkt pastaj inkuadrohet Fe2+ dhe formohet HEM-i. Hemi pastaj lidhet me Globinen me ndihmën e disa forcave tërheqëse elektrostatike. Fe2+ ndhihmon në lidhjen e Hemit me Globinen duke u lidhur me atomin e N të mbetjeve Histidile të Globinës, dhe kështu formohet HemoGlobina. Glicinë + Suksinil-CoA α-AminoLevulinat SINTETAZA Ac.α-Amino-ß-KetoAdipinik α-AminoLevulinat SINTETAZA Ac.α-AminoLevulinik Prekursor i Hemit Ac.AL MITOKONDRIE Dehidratazë DIPIRIL-METAN A dhe DIPIRIL-METAN B TRIPIRIL-METAN TRIPIRIL-METAN SINTETAZA x2 H2O PORFOBILINOGJEN x2 Porfobilinogjena UROPORFIRINOGJENI III Reduktaza KOPROPORFIRINOGJEN III Oksidaza PROTOPORFIRINOGJEN III Futet në Mitokondrie HEMI © Oksidaza PROTOPORFIRINA III Fe2+ 10 0 Hemoglobina pas formimit mbetet në eritrocite deri ne momentin e shkatërrimit të tyre, një periudhe kohore prej 120 ditësh. Eritrocitet shkatërrohen në sistemin Retikuloendotelial (mëlçi, palca e eshtrave, shpretka etj). Pas shkatërrimit të tyre lirohet hemoglobina me ç'rast Hemi më nuk përdoret për sintezë të re të hemoglobinës kurse Globina është përsëri e perdorshme. Katabolimi i hemoglobinës fillon pas lirimit të saj nga eritrocitet. Fillimisht hapet unaza e porfirinës duke u oksiduar urat metilike me ç'rast largohet Aldehida Formike (CH2O) dhe formohet produkti i parë katabolik, që është pigment me ngjyrë të verdhë, Verdoglobina (ende përmban Fe2+ dhe Globinën). Nga Verdoglobina pastaj largohet Fe2+ dhe Globina me ç'rast fitohet pigmenti me ngjyrë të gjelbërt Biliverdina . Biliverdina pastaj reduktohet me 2H dhe kalon në Bilirubinë (pigment me ngjyrë të kuqe). Bilirubina e formuar si e tillë është toksike për organizmin kështu që ajo kalon në gjak ku lidhet me Serum-Albuminat dhe shkon në mëlçi. Aty bëhet konugimi i saj me Ac.Glukoronik nën veprim të enzimës UDP-Glukoronat Transferaza duke u formuar Bilirubina e Konjuguar ose Bilirubina-Glukoronike – e cila për dallim nga bilirubina e lirë është e tretshme në ujë, kështu që një pjesë mund të eliminohet përmes veshkave kurse një pjesë tjetër kalon në lumenin e zorrëve. Në zorrë ajo dekonjugohet nga një enzimë specifike bakterore β-Glukuronidaza, me ç'rast lirohet përsëri Bilirubina e lirë. Bilirubina e lirë pastaj reduktohet nga Bilirubinë Reduktaza duke kaluar në Mezobilirubinë. Mezobilirubina pastaj reduktohet me 4H duke kaluar në Urobilinogjen. Urobilinogjeni mund të oksidohet me 2H në prani të arjit, në zorrën e trash duke kaluar në Urobilinë, por mund edhe të reduktohet me 4H duke kaluar në Sterkobilinogjen Sterkobilinogjeni pastaj oksidohet dhe kalon në Sterkobilinë. © 10 1 Verdhë RBC HGB VERDOGLOBINA CH2O MEZOBILIRUBINË +4H -2H UROBILINË Bilirubinë Reduktaza Gjelbërt Fe2+ BILIVERDINA Globina BILIRUBINA Kuqe +2H BILIRUBINA UDP-Glukoronat Transferaza β-Glukuronidaza Ac.Glukoronik Bilirubina-Glukoronike Ac.Glukoronik UROBILINOGJEN +4H STERKOBILINOGJEN -2H STERKOBILINË © 102 Në bazë të rëndësisë nutritive, aminoacidet i ndajmë në esenciale dhe joesenciale. Aminoacide esenciale janë ato aminoacidet të cilat organizimi ynë nuk mundet t’i sintetizojë ose i sintetizon në sasi të vogla me të cilat nuk mund t’i përmbush nevojat e veta, kurse aminoacidet joesenciale janë ato aminoacidet të cilat organizmi ynë mundet t’i sintetizojë dhe i plotëson nevoja e veta me to. © 103 BIOSINTEZA E AMINOACIDEVE JOESENCIALE Sinteza e Ac. Glutamik (Glutamat): Sinteza e Alaninës: © Sinteza e Glutaminës : Sinteza e Asparaginës: 104 Sinteza e Serinës: Sinteza e Prolinës: Sinteza e Serinës: © 105 Sinteza e Tirozinës: Fenilalanina NADH+H+ NAD+ Hidroksilaza TIROZINA Sinteza e Ac.Asparaginik: Sinteza e Tirozinës: Ac.Glutamik + Ac.Oksalacetik Glicina + H4F NADH+H+ Asparaginat Transaminaza Ac.Asparaginik © NAD+ Hidroksimetil Transferaza GLICINA 106 Sinteza e Treoninës: Ac.Asparaginik KINAZA ATP TREONINA Aspartil-Fosfat Dehidrogjenaza e ADP Treoninë-Sintaza Homoserinë Dehidrogjenaza Homoserinë-fosfati Sinteza e Metioninës: Homoserina + Suksinil-CoA Semialdehida e Ac.Asparaginik Acil Transferaza Suksinil-Homoserina KINAZA Cistationin Sintetaza Homoserina Cistationina Liaza METIONINA © Metil Transferaza Homocisteina 107 Sinteza e Lizinës: KINAZA Ac.Asparaginik ATP Aspartil-Fosfat Dehidrogjenaza e Semialdehida e Ac.Asparaginik Sintetaza PIRUVAT ADP Ac.2,3-Dihidro Dipikolinik Dehidrogjenaza Transaminaza Ac.N-suksinil-2,6-diaminopimelinik Ac.Glutamik Desuksinilazë Ac.N-suksinil 2-amino-6-keto-pimelinik Ac.Piperidin-2,6-Dikarboksilik Suksinil-CoA Epimeraza Ac.Diaminopimelik LIZINA Dekarboksilaza Sinteza e Valinës: Piruvat + Piruvat Acetolaktat Sintetaza Ac.Acetolaktik Reduktaza Mutaza Ac.α,ß-Dihidroksivalerik Dehidratazë VALINA © transaminaza Ac.α,ß-Ketoizovalerik 108 Sinteza e Izoleucinës: α-Ketoglutarat + Piruvat sintetaza reduktaza mutaza Ac.α-Aceto- α-Hidroksibutirik Ac.α, ß-hidroksi-ß-metilvalerik dehidrataza IZOLEUCINA transaminaza Ac.α-keto-ß-metilvalerik Sinteza e Leucinës: Ac.α-Ketoizo alerik+Acetil-CoA sintetaza Ac.α-izopropilmalik hidrataza Ac.ß-Izopropilmalik dehidrogjenaza dekarboksilaza LEUCINA © transaminaza Ac.α-keto-izokapronik 109 Nukleoproteidet përbëhen nga acidet nukleike dhe proteinat. Merren me anë të ushqimit dhe treten në lukth, ku nën veprimin e pepsinës, tripsinës, kimotripsinës dhe peptidazave ndahen proteinat prej acideve nukleike. Lëngu pankreatik përmban nukleaza, të cilat i zbërthejnë acidet nukleike deri në nukleotide. Pra, kemi ribonukleazat dhe dezoksiribonukleazat. Enzimat e zorrës përmbajnë polinukleotidaza dhe fosfoesteraza, të cilat nukleotidet i zbërthejnë në nukleozide dhe ac.fosforik. Nukleozidet nën veprimin e fosforilazës nukleozidike zbërthehen në bazë purine ose pyrimidine të lirë dhe Ribozë-1-Fosfat ose Dezoksiribozë-1-Fosfat, të cilat pastaj thithen nga epiteli i zorrëve Katabolizmi i Nukleotideve Pirimidine: kryhet intensivisht në mëlci. Gjatë katabolizmit të tyre, fillimisht lirohen bazat azotike të cilat pastaj i nënshtrohen katabolimit të mëtutjeshëm ku si produkte përfundimtare i japin ßAlaninën dhe ß-AminoIzobutirati. Bazat Pirimidine janë komponime të cilat janë derivate të pirimidinës. Ato janë: Citozina, Timina dhe Uracili. Citozina dhe Uracili kanë rrugë të përbashkët katabolike (citozina me dezaminim kalon në uracil), ndërsa Timina ka rrugën e vetë katabolike. © 110 KATABOLIZMI I NUKLEOTIDEVE PIRIMIDINE * ß -Aminoizobutirati pastaj me transaminim kalon në Semialdehidën e MetilMalonatit, e cila pastaj kalon në Acid Propionik. * Acidi Propionik pastaj kalon në Suksinil-CoA, e kjo e fundit kyçet në ciklin e Krebsit. © 111 © 112 Nukleotidet purine janë derivate të Purinës: Adenina dhe Guanina Acidi Urik si produkt përfundimtar, eliminohet përmes veshkëve. © 113 © 114 © 115 © 116 Vitaminat janë substanca të cilat janë të përhapura të bimët, shtazët dhe mikroorganizmat ndërsa njeriu i merr përmes ushqimit pasi që nuk mund t’i sintetizoj në sasi të mjaftueshme. Vitaminat kanë rëndësi sepse kanë rol në kryerjen e funksioneve specifike në qeliza, psh shumica e vitaminave hidro-solubile janë prekursor të disa koenzimave në metabolizmin intermediar (metabolizmi përmes të cilit ushqimi zbërthehet në substanca më të vogla). Pasi që vitaminat lehtësisht sekretohen ne urinë, toksiciteti nga to është më i rrallë. Ato lirohen, thithen dhe transportohen me anë të Kilomikroneve. Nuk janë lehtë të sekretueshme dhe një sasi e madhe e tyre depozitohen në Mëlçi dhe indin Adipoz. Klasifikimi i Vitaminave: © 117 Vitamina A (Retinoli): është substancë kristalore që tretet në Alkool, Eter, Kloroform etj. Është derivat i karotineve bimore. Sot janë të izoluara dy lloje të Retinolit: Vit.A1 dhe A2. Në botën bimore ndodhen në formë të Provitaminës Karotinë. Karotinat janë paraardhësit e Vitaminës A në organizmin e njeriut dhe të shtazëve, dhe për këtë arsye quhen edhe Provitamina A. Kemi tri lloje të Karotineve: α, ß dhe γ-karotinat, që dallohen për nga struktura kimike. Sinteza e Vit.A nga Provitamina A ndodh përmes rrugës enzimatike, kryesisht në zorrën e hollë, mëlçi. Formimi i Vit.A nga Provitamina A bëhet duke e oksiduar lidhjen e pangopur qendrore me c’rast formohet forma aldehide e saj, Retinali e kjo pastaj me ndihmen e NADH+H+ reduktohet dhe kalon në Retinol (vitaminë A). Depozituesi më i madh i Vitaminës A është mëlçia (rreth 95%). Metabolizmi: vit.A që njeriu e merr me ushqim, kalon në zorrën e hollë në formë të pandryshuar. Në zorrë ajo përthithet. Procesin e thithjes e ndihmojnë Lipoidet dhe Ac.Biliare duke formuar komplekse të tretshme në ujë, të cilat mund të thithen pa problem nga ana e zorrëve. Pas thithjes së karotinave, rreth 80% e sasisë mbetet ne mëlçi, dhe në nivel të zorrëve duke u shndërruar në Vitaminë A. Roli Biologjik: Vitamina A merr pjesë në reaksionet oksido-reduktuese të qelizave, rregullojnë procesin e keratinizimit të lëkurës duke e kontrolluar formimin e ARN-i, ndikon në metabolizmin e lipideve ku në mungesë të saj pakësohet sasia e CoA, pastaj luan rol të madh në procesin e shikimit, përkatësisht në përceptimin e dritës dhe ngjyrave ku merr pjesë në reaksionet fotokimike gjatë të cilave reaksione bëhet shndërrimi i energjisë diellore në energji kimike. Ky proces ndodh në retinën e syrit. Burimet: vitamina A mund të gjendet tek Karrota, Kajsitë e thata, Spinaqi, Misri, Vaji i peshkut, Qumshti etj. Avitaminoza: mungesa e vit.A shkakton terrin e pulave – personat nuk shohin në mbrëmje. Hipervitaminoza: përcillet me ç’rregullime në rritje. © 118 Vitamina D (Vit.Anti-Rakitike): është substancë kristalore e cila tretet në tretës organik. Ndër më të rëndëishsmet janë Vitamina D2 dhe D3 (Ergosteroli dhe 7-Dihidrokolesteroli). Vit.D2 gjendet në tharm, në të verdhën e vesë, kurse Vit.D3 gjendet në lipidet e organizmit, sidomos në lipidet nënlëkurore. Dallimi në mes të Vit.D2 dhe D3 qëndron në vargun anësor të strukturës së tyre, ku tek D2 në vargun anësor kemi 4 CH3 dhe një lidhje dyfishe, kurse tek vargu anësor i D3 nuk ka lidhje dyfishe dhe ka vetëm 3 CH3. Për të shprehur aktivitetin e tyre vitaminik, duhet që gr. –OH në C3 të jetë e lirë sepse nëse është e esterifikuar, atëherë ndodh hidroliza e vitaminës. Baza e strukturës kimike të tyre është unaza e Ciklopentan Perhidrofenantrenit. Metabolizmi: merren me ushqim. Posa të arrijnë në zorrë, përthithen në prani të Lipideve dhe Ac.Biliare. Përthithja e tyre mund të bëhet më e lehtë nëse merren njëkohësihtë me qumësht, pasi që qumështi përmban lipide natyrore që e tretin lehtë vitaminën D. Biosinteza e Vit.D3: fillon nga kolesteroli, që oksidohet na C7-C8 nga Dehidrogjenaza përkatëse dhe kalon në 7-Dihidrokolesterol. Kjo pastaj nën veprim të rrezeve UV kalon në izomerin e vet, Lumisterol, i cili përsëri nën veprim të UV e hap unazën në mes C9C10 dhe kalon në Takisterol. Takisteroli përsëri i nënshtrohet rrezatimit me UV duke e shdërruar grupën metile (CH3) të C10 në grup metilen (CH2) dhë kështu kalon në Vit.D3. Nëse në këtë proces teprohet me UV, mund të vijë deri te formimi i substancave toksike si Toksisteroli dhe Suprasteroli. Roli Biologjik: ka rol në metabolizmin e mineraleve të Ca dhe P, merr pjesë në procesin e mineralizimit të eshtrave dhe dhëmbëve, ndikon në thithjen e Ca dhe P në mënyrë normale etj. Mungesa e kësaj vitamin shkakton sëmundjën që quhet Rakit. Kjo sëmundje atakon foshnjet, fëmijët, gratë shtatzëna etj. Burimet: më të pasuar me këtë vitamin janë: peshku, vaji i peshkut, tharmi, e verdha e vesë, qumështi, kërpudhat etj. © Format aktive: mëlçi – Kalcidioli veshka – 24-Dihidroksi Kalcitrioli 119 Vitamina E (Tokoferoli): përfshinë një nr të madh substancash që njihen si Tokoferole. Deri tani janë gjetur 7 tokoferole. Më të rëndësishmet janë α, ß dhe γ-Tokoferoli pasi që janë më të përhapura. Mund të quhen edhe si vitamina kundër Sterilitetit ose Vitamina të Reprodukimit. Forma më aktive është α-Tokoferoli. Metabolizmi: tokoferolet organizmi i merr përmes ushqimit. Kur arrijnë në zorrën e hollë dhe thithen në prani lipideve dhe ac.biliare. Vit.E më shumë ndodhet në ind dhjamor, muscular, gl.mbiveshkore etj. Qumështi i nëns përmban 24herë më hsumë Vit.E se sa qumështi i lopës. Roli biologjik: Antioksidant, duke penguar oksidimin e tepërt dhe mundëson ruajtjen e O2 në organizëm. Merr pjesë në metabolizmin energjetik duke rregulluar shfrytëzimin e ATP dhe kreatin fosfatit. Ndikon në organet e riprodhimit, në funksion normal të gl.seksuale mashkullore dhe në rrjedhën normale të shtatzënsisë. Aktivizon citokrom C-reduktazën dhe merr pjesë në fosforilimin oxidativ. Në mungesë të vit.E ac.e pangopura oksidohen në perokside të cilat grumbullohen në inde. Te disa shtazë mungesa e vit.E shkakton distrofi muskulore. Burimet: grur, fasule, zarzavate, vaj të misrit, arra, lajthi etj. © 120 Vitamina K (Antihemoragjike): ekzistojnë Vit. K1 dhe K2 – derivate të naftokinonit dhe quhen fillokinone. Metabolizmi: prodhohet në bimë dhe në mikroorganizmat që jetojnë ne zorrët e njeriut e shtazëve. Thithet nga zorrët në prani të ac.biliare, duke u grumbulluar në mëlçi. Roli biologjik: ndikon në ruajtjen e një hemostaze normale dhe në proceset oksido-reduktuese. Roli i saj në hemostazë shprehet në prodhimin e disa faktorëve koagulues si: protrombina (VII), prokonvertina (IX) dhe faktori Stuart (X). Vit. K katalizon sintezën e protrombinës në mëlçi e cila kalon në trombinë, që pastaj ndikon në shndërrimin e fibrinogjenit në fibrinë. Në proceset oksido-reduktuese ndikon duke marrë pjesë në fosforilim oksidativ. Gjithashtu merr pjesë në sintezën e Koenzimës Q (ubikinoni). Avitaminoza: pasohet me hemorragji të ndryshme nënlëkurore dhe muskulore, gjakderdhje pas lëndimeve, gjakderdhje spontane në organet e brendshme. Burimet: gjendet në bimët e gjelbra që kanë klorofil: Spinaq, Lakër, Domate. Vitamina F: Përfshinë ac.e larta yndyrore të pangopura të cilat organizmi nuk mund t’i sintetizoj si Ac.Linolik, Linoleik dhe Arahidonik. Mungesa e tyre shkakton sëmundje. Ndodhen më shumë në vajrat bimore. Avitaminoza: të shtazët eksperimentale ka shkaktuar humbje të peshës trupore, ndikon në rritjen e organizmit të ri (ndërpritet), kurse te organizmat e rritur zvogëlohet frytshmëria dhe shkakton ç’rregullime në proceset e oksidimit të yndyrnave. © 121 Vitamina B1: në bazë të strukturës mund të quhet Tiamina, në bazë të funksionit mund të quhet Aneurina. Në gjendje të pastër B1 është substancë kristalore e tretshme në ujë dhe etanol, kurse e patretshme në tretës të tjerë organik. Relativisht e qendrueshme, qëndron në mes acidik (psh. lukth) por jo edhe në mes alkalin (bazik). Metabolizmi: merret përmes ushqimit, thithet në zorrë e një pjesë përdoret nga flora intestinale. Pas thithjes grumbullohet në mëlçi ku fosforilohet në TPP. Pasi që e kryen funksionin e vet, përmes tiaminazës zbërthehet duke u eleminuar përmes urines. Depozitohet në mëlci, muskuj, zemër, tru, zorrë. Roli biologjik: ka rol në metabolizmin e karbohidrateve, lipideve dhe proteinave, në dekarboxilimin e ac.piruvik dhe α-ketoglutarik. Avitaminoza e B1 shkakton sëmundjen beri-beri, e cila mund të jetë: nervore, kardiovaskulare dhe gastrointestinale. Gjithashtu mungesa e B1 shkakton grumbullim të ketoacideve (ac.piruvik) në inde, e sidomos në tru, sepse nuk mund të shndërrohet në acetil CoA. Burimet: krunet e grurit, cipa e orizit, buka e zezë, tharmi i birrës, mollët, karrotë, lakër, bajame, spinaq, domate, groshë, mishi kaut, mëlçia, e verdha e vesë etj. Vitamina B2 (Riboflavina): në organizëm është në formë të riboflavinë-5-fosfatit, që është përbërës i FMN dhe FAD. Metabolizmi: sintetizohet në bimët e larta, por edhe te disa mikroorganizma të zorrëve të njeriut. Në zorrë me tretje ndahet nga proteinat që ka qenë e lidhur, thithet në zorrë të hollë, ku në paretin e saj fosforilohet dhe shndërrohet në FMN dhe FAD. Pasi që i kryen funksionet e veta, eleminohet përmes veshkave Roli biologjik: rol kryesor është se B2 merr pjesë si gr.prostetik i flavin-dehidrogjenazave. Këto enzima quhen flavoproteide, këtu bën pjesë edhe enzima e ëarburg-ut. Ka rol edhe në procesin e shikimit, sepse vit.A pa B2 nuk e kryen rolin e saj. Avitaminoza: e shkakton sëmundjen “verbëri e borës” - çrregullim me sy. Burimet: Tharm, spinaq, groshë, domate, karrota, lakra, mish, qumësht, mëlçi, veshka, tru, të verdhë të vesë etj. © 122 Vitamina B6 (Piridoksina): në natyrë e hasim si përzierje të tri komponimeve: Piridoksina, Piridoksali dhe Piridoksamina. Treten mirë në ujë, të qëndrueshme ndaj veprimit të acideve dhe bazave. Metabolizmi: pas thithjes në zorrë, kalon në mëlçi dhe u shpërndahet indeve. Sasia më e madhe ndodhet në mëlçi, veshka muskuj, zorrë e tru, e pak në gjak. Indet pak e depozitiojnë. Sintetizohet në shumë mikroorganizma dhe në bimë. Roli biologjik: ka rol si koenzimë e metabolizmit të aminoacideve dhe ketoacideve, sidomos në reaksionet e dezaminimit, transaminimit dhe dekarboksilimit të aminoacideve. Në këto reaksione hyn si PF (piridoksal-fosfat). Merr pjesë në përbërjen e transaminazave dhe si gr.prostetik te dekarboksilazat. Burimet: krunet e orizit, farat e grurit, tharmi , lakrat, specat e gjelbër, patatet etj. Vitamina H (Biotina): paraqitet si α dhe β-Biotinë. β-biotina është e ndërtuar nga karbamidi (urea), tiofeni dhe ac.valerik si varg anësor. Metabolizmi: Gjendet e lidhur me proteinat, pas zbërthimit thithet në zorrë të hollë dhe u shpërndahet indeve e organeve. Depozitohet në mëlçi, veshka, gl.mbiveshkore, një pjesë lidhet me albuminat e serumit. Eleminohet përmes veshkave. Roli biologjik: është pjesë përbërëse e enzimave që kryejnë reaksionet e karboksilimit dhe transkarboksilimit. Burimet: tharm, çaj, kakao, bajame, karrota, grur, të verdhë të vesë, qumësht etj. Vitamina B9 (Acidi Folik): është e ndërtuar nga ac.glutamik, para-aminobenzoik dhe pteridina. Merret ushqim, thithet në zorrë të hollë dhe shpërndahet. Një pjesë e madhe ngel në mëlçi. Eleminohet përmes veshkave. Roli biologjik: ka rol në biosintezën e Timinës prej Uracilit, përmes kësaj ndikon edhe në sintezën e ADN-së (shpejton ndarjen e qelizës), pastaj në sintezën e bazave purine. Pra merr pjesë aktive në metabolizmin e proteinave. Avitaminoza: shkakton aneminë megaloblastike. Shfaqet edhe te disa sëmundje të zorrës (në frenim të florës intestinale). Burimet: mëlçia, veshkat, misri, lakrat, spinaqi, patatet, peshku, kërpudhat, mikroflora intestinale. © 123 Vitamina B12 (Ciankobalamina): Ka një strukturë të ndërlikuar, me peshë të lartë molekulare. Përmban disa substanca me dallime strukturore mes veti. Këto struktura quhet korinoide, baza e strukturës është korina (4 unaza piroli të bashkuara me atomin e Co3+). Metabolizmi: sinteza kryhet vetëm në mikroflorën intestinale. Për thithjen e saj nga lukthi, nevojitet prania e faktorit intrinsik (faktori antianemik i Kastlit). Në mungesë të këtij faktori nuk thithet. Ajo në lukth bashkohet me gastro-mukoproteinën që ia lehtëson thithjen. Roli biologjik: ndikon në hemopoezë, veçanërisht në eritropoezë (sëbashku me ac.folik). Ka rol si koenzimë e transformimit të metilmalonil-CoA në Suksinil-CoA. Avitaminoza: shkakton aneminë pernicioze. Burimet: bimët e larta nuk e sintetizojnë. Mikroorganizmat janë burimi më i bollshëm. Në ushqime gjendet në: mëlçi, zemër, mish, qumësht . Vitamina C (Acidi Askorbik): është komponim i pangopur hidrosolubil. Është derivat i ac.L-Gulonik, i cili rrjedhë nga ac.D-Glukuronik, e ky i fundit formohet nga D-Glukoza. Metabolizmi: merret me ushqim, në zorrë të hollë thithet dhe shpërndahet. Depozitohet në tru, mëlçi, gl.mbiveshkore etj. Roli biologjik: transportues i H+ dhe elektroneve në proceset e oksido-reduktimit, pastaj merr pjesë në proceset e hidroksilimit në prani të hekurit, në formimin e fijeve të kolagjenit, në transformimin e ac.folik në folinik, së bashku me vit.B12 në formimin e kortikosteroideve. Në lëshueshmërinë e kapilarëve. Ka veti antimikrobike etj. Avitaminoza: e shkakton skorbutin, sëmundje që karakterizohet me plogështi, inflamacion të mishit të dhëmbeve, dëmtime në eshtra, ndikon në dobësimin e rezistencës së organizmit ndaj agjensëve të huaj etj. Burimet: kaça, manaferra, specat e gjelbër, lakrat, spinaq, limon, portokaj etj. © 124 Referencat: 1. Berg J, Tymoczko J, Stryer L. Biochemistry 7th Edition. 2. Murray K, Bender D, Botham K, Kennelly P, Rodwell V, Weil P. Harper’s Illustrated Biochemistry, 28th edition. 3. Harvery R, Ferrier D. Lippincott's Biochemistry 5th Edition. 4. Osmani A. Biokimia Mjekësore. 5. Nelson D, Cox M. Lehninger Principles of Biochemistry 5th Edition. 125