Intermediární metabolismus. Vladimíra Kvasnicová

Transkript

1 Intermediární metabolismus Vladimíra Kvasnicová

2 Vztahy v intermediárním metabolismu (sacharidy, lipidy, proteiny) 1. po jídle (přísun energie z vnějšku) oxidace CO 2, H 2 O, urea + ATP tvorba zásob glykogen, TAG Urea

3 Glykogen neredukující konec redukující konec Obrázky převzaty (květen 2007) z

4 Vztahy v intermediárním metabolismu (sacharidy, lipidy, proteiny) 2. během lačnění a hladovění využití energetických zásob glykogen glukóza TAG mastné kyseliny tvorba nových energetických substrátů glukoneogeneze (glycerol, svalové proteiny) ketogeneze (zásobní TAG MK ketolátky)

5 Přísun různých energetických substrátů Zásoba energie Různé potřeby mtb Obrázek převzat z knihy Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

6 Produkce energie katabolismus sacharidů lipidů proteinů Využití energie syntéza makromolekul svalová kontrakce aktivní transport iontů termogeneze Obrázek převzat z knihy Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

7 Hlavní metabolické dráhy intermediárního metabolismu glykogeneze glukoneogeneze lipogeneze syntéza MK ketogeneze proteosyntéza syntéza močoviny glykogenolýza glykolýza lipolýza β-oxidace odbourávání ketolátek proteolýza odbourávání AMK CITRÁTOVÝ CYKLUS, DÝCHACÍ ŘETĚZEC

8 Významné meziprodukty acetyl-co A pyruvát NADH

9 pyruvát (PDH) tj. z glukózy aminokyseliny (degrad.) z proteinů mastné kyseliny (β-oxidace) z TAG ketolátky (degrad.) z MK acetyl-coa citrátový cyklus, DŘ CO 2, H 2 O, ATP syntéza MK syntéza ketolátek syntéza cholesterolu syntéza glukózy!!!

10 aerobní glykolýza oxidací laktátu (LD) degradací některých AMK pyruvát acetyl-coa (PDH) laktát (laktátdehydrogenáza) alanin (alaninaminotransferáza) oxalacetát (pyruvátkarboxyláza) glukóza (glukoneogeneze)

11 aerobní glykolýza PDH reakce β-oxidace citrátový cyklus oxidace ethanolu NADH pyruvát laktát dýchací řetězec reoxidace na NAD + energetická zásoba ve formě ATP! NEZBYTNÝ PŘÍSUN KYSLÍKU!

12 Nejdůležitější je znát odpověď na otázky: KDE? KDY? JAK? kompartmentace metabolických drah cyklus sytost-hlad regulace metabolismu

13 Kompartmentace metabolických drah Obrázek převzat z (květen 2007)

14 Cyklus sytost-hlad (starve-feed cycle) popis vzájemného propojení metabolických drah za různých podmínek spolupráce různých tkání viz také (Metabolic Interrelationships)

15 1) po jídle Obrázek převzat z knihy Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

16 2) počátek hladovění Obrázek převzat z knihy Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

17 3) hladovění Obrázek převzat z knihy Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

18 4) těsně po najedení Obrázek převzat z knihy Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

19 Obrázek převzat z knihy Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

20 Množství glykogenu v játrech během dne Obrázek převzat z knihy Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

21 PO JÍDLE HLADOVĚNÍ hormony odpověď organismu zdroj glukózy osud glukózy inzulin glykémie lipogeneze proteosyntéza z potravy glykolýza tvorba zásob glukagon, adrenalin, kortizol glykémie lipolýza ketogeneze proteolýza ze zásob (glykogen) z glukoneogeneze glykolýza

22 PO JÍDLE HLADOVĚNÍ zdroj MK z TAG přijatých potravou ze zásobních TAG osud MK β-oxidace syntéza TAG β-oxidace ketogeneze zdroj AMK osud AMK z potravy proteosyntéza oxidace lipogeneze ze svalových proteinů glukoneogeneze

23 Metabolismus amoniaku: význam glutaminu syntéza nukleotidů ( nukleové kyseliny) detoxikace aminodusíku (transport -NH 2 ) syntéza citrulinu (propojení s močovinovým cyklem): příjem proteinů potravou (za sytosti) nebo degradace proteinů tělu vlastních (hladovění) koncentrace glutaminu

24 enterocyt: ledviny: játra: Gln citrulin krev ledviny citrulin Arg krev játra Arg urea + ornithin ornithin zvýšená rychlost SYNTÉZY MOČOVINY = detoxikace NH 3 pocházejícího z proteinů

25 Obecné principy regulací katabolické / anabolické dráhy poslední krok všech regulací: změna koncentrace aktivního enzymu (= regulační = klíčový enzym) regulační enzymy většinou alosterické katalyzují silně exergonickou reakci (nevratná!) nízká koncentrace v buňce

26 I. Regulace na úrovni organismu 1. přenos signálu mezi buňkami (signální molekuly) 2. přenos signálu přes buněčnou membránu 3. ovlivnění aktivity enzymu: indukce genové exprese syntéza enzymu mezipřeměna již existujících enzymů (fosforylace / defosforylace)

27 II. Regulace na úrovni buňky 1. kompartmentace metabolických drah 2. změna celkové koncentrace enzymu (na úrovni syntézy nového enzymu ) 3. změna aktivity enzymu (již existující enzym je aktivován nebo inaktivován)

28 1. Kompartmentace metabolických drah transport látek mezi kompartmenty různá distribuce enzymů různá distribuce substrátů a produktů ( transport) transport koenzymů následné procesy probíhají nedaleko od sebe

29 2. Syntéza nové molekuly enzymu: indukce substrátem nebo represe produktem (na úrovni transkripce) příklady: xenobiotika indukce cyt P450 hem represe delta-aminolevulát syntázy

30 3. Změna aktivity již existujícího enzymu a) ve vztahu k enzymové kinetice koncentrace substrátů (< K m ) dostupnost koenzymů využití produktů změny ph substrátová specifita - různá K m

31 3. Změna aktivity již existujícího enzymu b) aktivace nebo inaktivace enzymu kovalentní modifikace enzymů mezipřeměna: fosforylace / defosforylace štěpení prekurzorů (proenzym, zymogen) modulace aktivity pomocí modulátorů (ligandů): inhibice zpětnou vazbou (feed back) vzájemná regulace mezi drahami (cross regulation) regulace krokem vpřed (feed forward)

32 Fosforylace / defosforylace některé enzymy jsou aktivní pokud jsou fosforylované, jiné jsou inaktivní fosforylace: proteinkinázy donorem fosfátu je makroergní sloučenina (ATP!) defosforylace proteinfosfatáza produktem je anorganický fosfát!

33 Reverzibilní kovalentní modifikace: A) fosforylace proteinkinázou defosforylace proteinfosfatázou B) fosforylovaný enzym je buď aktivní nebo inaktivní (různé enzymy jsou ovlivňovány různě) Obrázek převzat z (prosinec 2006)

34 Modulátory enzymové aktivity (aktivátory, inhibitory) izosterická modulace: kompetitivní inhibice alosterická modulace: změna K m nebo V max T-forma (méně aktivní) nebo R-forma (více aktivní) významné modulátory: ATP / ADP

35