Integracja metabolizmu

Podobne dokumenty
BIOENERGETYKA cz. I METABOLIZM WĘGLOWODANÓW I LIPIDÓW. dr hab. prof. AWF Agnieszka Zembroń-Łacny

Biochemia Oddychanie wewnątrzkomórkowe

Oddychanie komórkowe. Pozyskiwanie i przetwarzanie energii w komórkach roślinnych. Oddychanie zachodzi w mitochondriach Wykład 7.

Tłuszcze jako główny zapasowy substrat energetyczny

Bliskie spotkania z biologią. METABOLIZM część II. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW

Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki

Zagadnienia do egzaminu z biochemii (studia niestacjonarne)

Źródła energii dla mięśni. mgr. Joanna Misiorowska

Nukleotydy w układach biologicznych

Aminotransferazy. Dehydrogenaza glutaminianowa. Szczawiooctan. Argininobursztynian. Inne aminokwasy. asparaginian. fumaran. Arginina.

Wątroba, serce i mięśnie w spoczynku (zasobne w tlen) wykorzystują kwasy tłuszczowe jako źródło energii. Mięśnie pracujące korzystają z glikolizy.

ODDYCHANIE KOMÓRKOWE

Profil metaboliczny róŝnych organów ciała

LIPIDY. Slajd 1 WYKŁAD 5. Slajd 2. Slajd 3. LIPIDY: budowa lecytyny (fosfatydylocholina) AGNIESZKA ZEMBROŃ-ŁACNY. Struktura kwasów tłuszczowych

B) podział (aldolowy) na 2 triozy. 2) izomeryzacja do fruktozo-6-p (aldoza w ketozę, dla umoŝliwienia kolejnych przemian)

ATP. Slajd 1. Slajd rok Nagroda Nobla: P.D. Boyer (USA), J.E. Walker (GB) i J.C. Skou (D) Slajd 3. BIOENERGETYKA KOMÓRKI oddychanie i energia

Homeostaza glukozy. Tematy HOMEOSTAZA GLUKOZY. Stan pomiędzy posiłkami. Stan sytości. Stan głodzenia

BIOENERGETYKA cz. II cykl Krebsa i fosforylacja oksydacyjna

Program zajęć z biochemii dla studentów kierunku weterynaria I roku studiów na Wydziale Lekarskim UJ CM w roku akademickim 2013/2014

Metabolizm białek. Ogólny schemat metabolizmu bialek

Węglowodany 5/17/2017 1

Wydział Przyrodniczo-Techniczny UO Kierunek studiów: Biotechnologia licencjat Rok akademicki 2009/2010

DZYKOMÓRKOWA. WYKORZYSTYWANIE ENERGII ATP

OPTYMALNY POZIOM SPOŻYCIA BIAŁKA ZALECANY CZŁOWIEKOWI JANUSZ KELLER STUDIUM PODYPLOMOWE 2011

Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu WYDZIAŁ WYCHOWANIA FIZYCZNEGO w Gdańsku ĆWICZENIE III. AKTYWNOŚĆ FIZYCZNA, A METABOLIZM WYSIŁKOWY tlenowy

Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki

FIZJOLOGIA WYSIŁKU FIZYCZNEGO ENERGETYKA WYSIŁKU, ROLA KRĄŻENIA I UKŁADU ODDECHOWEGO

Białka Aminokwasy Przemiany

(węglowodanów i tłuszczów) Podstawowym produktem (nośnikiem energii) - ATP

Węglowodany 12/11/2011 1

Created by Neevia Document Converter trial version

wielkość, kształt, typy

Suplementy. Wilkasy Krzysztof Gawin

Miarą zwiększenia lub utraty zasobu białek organizmu jest BILANS AZOTOWY:

SZCZEGÓŁOWY PROGRAM NAUCZANIA BIOCHEMII NA KIERUNKU TiR (spec. DiS) W AWFiS GDAŃSK

Dieta ketogenna ARKADIUSZ KOGUT

HORMONY REGULACJA METABOLIZMU

Sucha masa(g. kj/g suchej masy

AKADEMIA WYCHOWANIA FIZYCZNEGO im. JERZEGO KUKUCZKI w KATOWICACH WYDZIAŁ FIZJOTERAPII KIERUNEK FIZJOTERAPIA pięcioletnie studia magisterskie

prof. dr hab. Maciej Ugorski Efekty kształcenia 2 Posiada podstawowe wiadomości z zakresu enzymologii BC_1A_W04

Metabolizm węglowodanów utlenianie glukozy w warunkach tlenowych z udziałem drożdży

Fizjologia człowieka

Spis treści. Od Autora 9. Wprowadzenie 11 CZĘŚĆ A. MOLEKULARNE MENU 13

AKADEMIA WYCHOWANIA FIZYCZNEGO im. JERZEGO KUKUCZKI w KATOWICACH Kierunek studiów: FIZJOTERAPIA poziom pierwszy Tytuł zawodowy absolwenta: licencjat

Reakcje zachodzące w komórkach

oksydacyjna ADP + Pi + (energia z utleniania zredukowanych nukleotydów ) ATP

U grzybów i zwierząt synteza kwasów tłuszczowych zachodzi w multienzymatycznym kompleksie syntazy kwasów tłuszczowych (FAS)

AKADEMIA WYCHOWANIA FIZYCZNEGO im. JERZEGO KUKUCZKI w KATOWICACH Kierunek studiów: FIZJOTERAPIA poziom pierwszy Tytuł zawodowy absolwenta: licencjat

Mitochondria. siłownie komórki

Biochemia SYLABUS A. Informacje ogólne

Zagadnienia seminaryjne w semestrze letnim I Błony biologiczne

Budowa i klasyfikacja lipidów

3) jednostka, dla której przedmiot jest oferowany,

Spis treści. 1. Wiadomości wstępne Skład chemiczny i funkcje komórki Przedmowa do wydania czternastego... 13

Created by Neevia Document Converter trial version

Wydział Rehabilitacji Katedra Nauk Przyrodniczych Kierownik: Prof. dr hab. Andrzej Wit BIOCHEMIA. Obowiązkowy

Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu Sylabus Przedmiotu. Biochemia ogólna

Budowa i klasyfikacja lipidów

Obliczenia biochemiczne (stężenia)

LIPOLIZA rozpad lipidów β-oksydacja rozpad kwasów tłuszczowych SYNTEZA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH LIPOGENEZA SYNTEZA TŁUSZCZÓW SYNTEZA I ROZPAD CIAŁ

Plan działania opracowała Anna Gajos

TIENS L-Karnityna Plus

Sylabus: Biochemia. 1. Metryczka II WYDZIAŁ LEKARSKI Z ODDZIAŁEM NAUCZANIA W JĘZYKU ANGIELSKIM ORAZ ODDZIAŁEM FIZJOTERAPII.

Peroksysomy. Peroksysomy Import białek sekwencje sygnałowe: Ser-Lys-Leu C-koniec (zazwyczaj) peroksyny; białka receptorowe i kanałowe (?

-Trening Personalny : -Trener Personalny: -Kulturystyka: -Sporty siłowe: -Trening motoryczny: -Zajęcia funkcjonalne: -Wysiłek fizyczny : -Zmęczenie:

Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku SYLABUS w cyklu kształcenia Rodzaj zajęć wykłady 15 ćwiczenia 30

WYDZIAŁ LEKARSKI II. Poziom i forma studiów. Biochemia II Punkty ECTS 5

Podkowiańska Wyższa Szkoła Medyczna im. Z. i J. Łyko. Syllabus przedmiotowy 2016/ /2019

Zagadnienia do egzaminu z biochemii (kierunek fizjoterapia)

Przemiana materii i energii - Biologia.net.pl

Best Body. W skład FitMax Easy GainMass wchodzą:

Spis treści. Fotosynteza. 1 Fotosynteza 1.1 WĘGLOWODANY 2 Cykl Krebsa 2.1 Acetylokoenzym A

ZAGADNIENIA KIERUNKOWE.

SPIS TREŒCI Wstêp Podstawy bioenergetyki Uniwersalne zasady funkcjonowania szlaków metabolicznych Procesy metaboliczne dostarczaj¹ce energiê komórce

ObciąŜenie treningowe wyraŝa wysiłek wykonywany przez sportowca w

Wykład 2. Kinetyka reakcji enzymatycznych.

Tlenowy metabolizm węglowodanów

WŁASNOŚCI SPEKTRALNE NUKLEOTYDÓW PIRYDYNOWYCH (NAD +, NADP + ) OZNACZANIE AKTYWNOŚCI TRANSAMINAZY ALANINOWEJ

Mechanizmy działania i regulacji enzymów

Biochemia : podręcznik dla studentów studiów licencjackich i magisterskich / Edward Bańkowski. wyd. 2. Wrocław, cop

S YL AB US MODUŁ U ( PRZEDMIOTU) I nforma cje ogólne

BIOLOGIA klasa 1 LO Wymagania edukacyjne w zakresie podstawowym od 2019 roku

Uczeń: omawia cechy organizmów wyjaśnia cele, przedmiot i metody badań naukowych w biologii omawia istotę kilku współczesnych odkryć.

Metabolizm wysiłkowy białek. Zajęcia nr 2

BCAA Core pozwala zabezpieczyć białka mięśniowe przed rozpadem

Biochemia zwierząt - A. Malinowska

Sylabus Część A - Opis przedmiotu kształcenia Grupa szczegółowych efektów kształcenia Kod grupy B Nazwa grupy. Nazwa modułu/przedmiotu BIOCHEMIA

Bioenergetyka badania przemian energii zachodzących w żywych organizmach. Żywy organizm - otwarty układ termodynamiczny, - może

Potrzeby energetyczne organizmu człowieka i wartość energetyczna pożywienia. R. Cichon CM UMK 2015

Zakres materiału nauczania biologii dla 3-letniego liceum ogólnokształcącego- klasy stacjonarne i zaoczne SEMESTR IV

MIRELA BANY studentka WYDZIAŁU WYCHOWANIA FIZYCZNEGO I PROMOCJI ZDROWIA UNIWERSYTETU SZCZECIŃSKIEGO. Aktywność fizyczna podstawowy warunek zdrowia

Synteza TAG TAG. Glukoza. 3-fosforan dihydroksyacetonu. Glicerol. Glicerolo-3-fosforan + Acylo-CoA. CoA + Acylo-CoA. CoA.

REKRUTACJA NA STUDIA DOKTORANCKIE ROK AKADEMICKI

Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki

PlanetaKsiążki.pl tel: Słowo wstępne... XV. Właściwości materii ożywionej l l

Metabolizm komórkowy i sposoby uzyskiwania energii

Metabolizm węglowodanów utlenianie glukozy w warunkach tlenowych z udziałem drożdży

Instytut Sportu. Biochemiczne wskaźniki przetrenowania. Zakład Biochemii. mgr Konrad Witek

PODSTAWOWE PROCESY METABOLICZNE ORGANIZMÓW

WĘGLOWODANY. Glukoneogeneza, glikogen, cykl pentozofosforanowy

Transkrypt:

Integracja metabolizmu 1

Kluczowe związki w metabolizmie Glukozo- 6 -fosforan Pirogronian AcetyloCoA 2

Glukoza po wejściu do komórki ulega fosforylacji Metaboliczne przemiany glukozo- 6-fosforanu G-6-P może być utworzona: z rozpadu glikogenu z pirogronianu z glukogennych aminokwasów Glikogen jest tworzony gdy jest dużo G-6-P i ATP G-6-P poprzez cykl pentozowy dostarcza NADPH do biosyntez redukcyjnych oraz rybozo- 5- fosforanu do syntezy nukleotydów G-6-P ulega glikolizie gdy potrzebne jest ATP lub węglowe szkielety do biosyntez 3

Metaboliczne przemiany pirogronianu Dehydrogenaza mleczanowa regeneruje NAD + karboksylacja Transaminacja Oksydacyjna dekarboksylacja AcetyloCoA aktywuje karboksylazę pirogronianową Pirogronian jest przekształcany w acetylocoa jedynie, gdy są potrzebne ATP lub dwuwęglowe fragmenty do syntezy lipidów 4

Metaboliczne przemiany acetylocoa oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu źródła acetylocoa b-oksydacja kwasów tłuszczowych ketogenne aminokwasy eksport do cytozolu jako cytrynian do syntezy kwasów tłuszczowych prekursor cholesterolu i ciał ketonowych 5

Transport acetylocoa do cytoplazmy AcetyloCoA Cytrynian Cytrynian AcetyloCoA Szczawiooctan Szczawiooctan Jabłczan Pirogronian Pirogronian Mitochondrium Cytoplazma 6

Anabolizm i katabolizm muszą być precyzyjnie koordynowane Rodzaje mechanizmów kontrolnych I. Interakcje allosteryczne Enzymy, które przeprowadzają nieodwracalne reakcje są często miejscami kontroli allosterycznej Fosfofruktokinaza w glikolizie Karboksylaza acetylocoa w syntezie kwasów tłuszczowych II. Modyfikacje kowalencyjne Zwykle trwają dłużej (sek do min), niż allosteryczna regulacja (msek do sek) Katalityczna aktywność fosforylazy glikogenowej jest wzmacniana przez fosforylację, podczas gdy syntaza glikogenowa jest hamowana. Specyficzne enzymy katalizują dodawanie i usuwanie grup fosforanowych. 7

Enzymy regulowane przez fosforylację Aktywne w formie ufosforylowanej (stymulacja przez glukagon lub adrenalinę) fosforylaza glikogenowa lipaza triacyloglicerolowa Aktywne w formie nieufosforylowanej (stymulacja przez insulinę) syntaza glikogenowa fosfofruktokinaza II (wątroba) kinaza pirogronianowa (wątroba) karboksylaza acetylocoa reduktaza HMG - CoA 8

III. Poziom enzymów Ilość enzymów oraz ich aktywność podlegają regulacji Szybkość syntezy i rozpadu enzymów jest regulowana przez hormony IV. Przedziałowość procesów V. Metaboliczna specjalizacja organów Metaboliczna specjalizacja jest wynikiem zróżnicowanej ekspresji genów 9

Miejsca kontroli głównych szlaków metabolicznych 1. Glikoliza Proces glikolizy dostarcza: - ATP - szkielety węglowe do biosyntez Najważniejszym punktem kontroli jest fosfofruktokinaza Fruktozo-6- fosforan Aktywacja przez: fruktozo-2,6- bisfosforan E AMP Inhibicja przez: cytrynian ATP Fruktozo-1,6- bisfosforan 10

Kontrola syntezy i degradacji fruktozo 2,6-bisfosforanu Niski poziom glukozy Wysoki poziom glukozy Aktywacja glikolizy Fosfofruktokinaza II 11 Zwolnienie glikolizy

2. Cykl Krebsa i oksydacyjna fosforylacja Wysokie stężenie ATP obniża aktywność dehydrogenazy izocytrynianowej i dehydrogenazy a-ketoglutaranowej Cykl Krebsa dostarcza intermediatów do biosyntez: bursztynylocoa do syntezy porfiryn cytrynian do syntezy kwasów tłuszczowych ketoglutaran do syntezy glutaminianu szczawiooctan do syntezy asparaginianu Podobną funkcję dostarczania intermediatu pełni karboksylaza pirogronianowa 12

3. Cykl pentozowy Utlenienie glukozo 6-fosforanu jest kluczową reakcją cyklu 13

Przemiany wymagające NADPH (wątroba) Syntezy Synteza kwasów tłuszczowych Synteza cholesterolu Synteza neurotransmiterów Synteza nukleotydów Detoksykacja Redukcja utlenionego glutationu Monooksygenazy cytochromu P450 14

4. Glukoneogeneza Fruktozo-1,6- fosforan Aktywacja przez: cytrynian E Inhibicja przez: fruktozo -2,6-bisfosforan AMP Fruktozo-6- fosforan Fruktozo 1,6-bisfosfataza jest głównym enzymem kontrolującym szybkość glukoneogenezy 15

5. Metabolizm glikogenu Synteza i degradacja glikogenu - porównanie Hormon Hormon 16

6. Synteza i degradacja kwasów tłuszczowych Aktywacja przez: cytrynian E Inhibicja przez: palmitoilocoa Karboksylaza acetylocoa jest kluczowym miejscem kontroli syntezy 17

Rozpad kwasów tłuszczowych związany jest z zapotrzebowaniem na ATP b-oksydacja zachodzi jedynie wtedy, gdy NAD + i FAD są regenerowane MalonyloCoA hamuje degradację kwasów tłuszczowych poprzez blokowanie tworzenia acylokarnityny 18

Regulatory allosteryczne enzymów - zestawienie Fosfofruktokinaza I Kinaza pirogronianowa (+) AMP, fruktozo-2,6-bisfosforan (-) ATP, cytrynian (+) fruktozo-1,6-bisfosforan Dehydrogenaza pirogronianowa (+) NAD + (-) acetylocoa, ATP, NADH Karboksylaza pirogronianowa (+) acetylocoa Syntaza cytrynianowa (+) ADP, Ca 2+ (-) ATP, NADH, acylocoa Karboksylaza acetylocoa Acylotransferaza karnitynowa (+) cytrynian (-) długołańcuchowe acylocoa (-) malonylocoa Dehydrogenaza izocytrynianowa (+) ADP, Ca 2+ (-) ATP, NADH Dehydrogenaza glukozo-6-p (-) NADPH 19

Metabolizm energetyczny w różnych tkankach 20

Wątroba Komórki wątroby (hepatocyty) odgrywają wyjątkową rolę w metabolizmie pośrednim. Odgrywają istotną rolę w zapewnieniu homeostazy, syntezie różnych cząsteczek, w regulacji przechowywania i uwalniania energii. Wątroba bierze udział w metabolizmie wszystkich składników odżywczych. 21

Wątroba i metabolizm węglowodanów Wątroba odgrywa ważną rolę w krótkoterminowej (w ciągu kilku godzin) i długotrwałej (w zakresie dni do tygodni) regulacji glikemii (tak zwana funkcja glukostatyczna wątroby). Kiedy poziom glukozy we krwi wzrasta po posiłku, wątroba rozpoczyna proces syntezy glikogenu, który wykorzystuje glukozę z krwi. Odwrotny proces zachodzi podczas postu, gdy spada poziom glukozy we krwi. Glukoza jest dodawana do krwiobiegu poprzez glikogenolizę (rozpad zmagazynowanego glikogenu) lub glukoneogenezę (gdy zapasy glikogenu są wyczerpane). Degradacja fruktozy i galaktozy zachodzi również w wątrobie. 22

23

24

Wątroba i metabolizm lipidów Niektóre szlaki metabolizmu lipidów są unikalne dla wątroby (jak synteza ciał ketonowych), ale większość zachodzi również w innych tkankach (chociaż wątroba jest często ilościowo najważniejszym organem). Zachodzi tu utlenianie kwasów tłuszczowych i nasila się w stanie głodu do momentu, w którym więcej energii jest wytwarzane niż potrzebuje wątroba. Z nadmiaru acetylo- CoA syntetyzowane są ciała ketonowe. Wątroba nie może wykorzystywać ciał ketonowych i uwalnia je do krwiobiegu, gdzie służą jako alternatywne źródło energii. Wątroba odgrywa również kluczową rolę w metabolizmie lipoprotein. Syntetyzuje cząstki VLDL, niektóre HDL oraz degraduje pozostałości chylomikronów, HDL i część LDL. Tutaj również zachodzi synteza cholesterolu. 25

26

27

28

Watroba i metabolizm aminokwasów Niektóre reakcje metabolizmu białek i aminokwasów zachodzą tylko w wątrobie (synteza mocznika), podczas gdy inne mogą być również wykonywane przez inne tkanki (deaminacje i transaminacje aminokwasów, synteza niektórych AA). Wątroba syntetyzuje wszystkie białka plazmatyczne (np. albuminy lub czynniki krzepnięcia), z wyjątkiem immunoglobulin. 29

30

31

Mięśnie szkieletowe Aktywny mięsień szkieletowy zużywa ogromną ilość energii. Regeneracja ATP odbywa się poprzez: tlenową i beztlenową glikolizę degradację kwasów tłuszczowych fosforan kreatyny 32

Źródła energii dla skurczu mięśnia 33

W przeciwieństwie do mięsni szkieletowych, mięsień sercowy polega prawie wyłącznie na metabolizmie tlenowym. Co więcej, serce nie posiada zapasów glikogenu. Głównym źródłem energii są kwasy tłuszczowe, ale także ciała ketonowe i mleczan. Ciała ketonowe są preferowane jako źródło energii zastępujące glukozę 34

Kreatyna 35

36

Cykl Cori 37

Mięsnie szkieletowe i przemiany aminokwasów Mięśnie szkieletowe odgrywają istotną rolę w metabolizmie aminokwasów - głównie aminokwasów rozgałęzionych (walina, leucyna, izoleucyna). Szkielety węglowe uzyskane w tym procesie są wykorzystywane do uzyskania energii, a grupy aminowe służą jako substrat do syntezy alaniny, glutaminy i glutaminianu. Te aminokwasy są następnie uwalniane w stosunkowo dużych ilościach do krwiobiegu. Wątroba może wykorzystywać alaninę wytwarzaną przez mięśnie szkieletowe w regeneracji glukozy (cykl alaninowy). 38

Cykl glukozowo - alaninowy 39

Metabolizm aminokwasów rozgałęzionych 40

Tkanka tłuszczowa Po posiłku gdy insulina ma dominujący wpływ, tkanka tłuszczowa służy jako miejsce syntezy i przechowywania TAG. Przechowuje lipidy uzyskane z pożywienia i te syntetyzowane również w wątrobie. W okresach postu (z powodu działania glukagonu) zachodzi lipoliza - rozkład lipidów na kwasy tłuszczowe i glicerol. 41

42

43

Brunatna tkanka tłuszczowa 44

Mózg Glukoza jest głównym substratem energetycznym mózgu. Dzienne spożycie wynosi około 120 g, ale podczas długotrwałego postu (który występuje po około 3 tygodniach bez odpowiedniej podaży energii) mózg może pokryć do 50% swojego zapotrzebowania na energię w wyniku utleniania ciał ketonowych. 45

46

Zużycie energii w tkance mózgowej w stanie głodu 47

48

Powiązania międzynarządowe Wzajemne relacje różnych narządów i tkanek koncentrują się na spełnianiu i zaspokajaniu potrzeb metabolicznych całego ciała 49

Różne typy komórek wymagają różnych substratów energetycznych 50

51

Glukoza jako podstawowe źródło energii 52

Triglicerydy jako magazyn energii 53

Integracja metabolizmu węglowodanów i lipidów 54

Metabolizm węglowodanów i aminokwasów w różnych tkankach 55

Wątroba jako dostawca energii dla mózgu 56

Producenci i konsumenci energii 57

58