Přehled energetického metabolismu

Transkript

1 Přehled energetického metabolismu Josef Fontana EB 40

2 Obsah přednášky Důležité termíny energetického metabolismu Základní schéma energetického metabolismu Hlavní metabolické dráhy energetického metabolismu Specializace jednotlivých orgánů v energetickém metabolismu (játra, ledviny, sval, tuková tkáň a mozek) Meziorgánové metabolické dráhy Přehled hormonální regulace energetického metabolismu Vliv inzulinu a kontraregulačních hormonů na energetický metabolismus

3 Důležité termíny energetického metabolismu (EM)

4 Důležité termíny EM Metabolismus je soubor katabolických a anabolických reakcí Součástmi metabolických cest jsou meziprodukty - intermediáty Např. pyruvát může být přeměn na laktát, nebo může poskytnout aminokyselinu alanin, či se podílet na tvorbě glukosy anebo se přeměnit na acetyl-coa

5 Důležité termíny EM Katabolické reakce (řec. katá = dolů): reakce štěpné, degradační, exergonní Anabolické reakce (řec. aná = nahoru): reakce syntetické, endergonní Některé sledy reakcí mají současně charakter cesty katabolické i anabolické amfibolické (řec. amfi = na obě strany)

6 Základní schéma energetického metabolismu Hlavní metabolické dráhy energetického metabolismu (EM)

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

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

9 Hlavní metabolické dráhy EM Katabolické reakce: glykolýza glykogenolýza (degradace glykogenu) lipolýza beta-oxidace odbourávání ketolátek degradace proteinů a aminokyselin

10 Hlavní metabolické dráhy EM Anabolické reakce: glukoneogeneze syntéza glykogenu syntéza MK a lipogenese (syntéza TAG) ketogeneze proteosyntéza tvorba aminokyselin tvorba močoviny

11 Hlavní metabolické dráhy EM Společné reakce: pyruvátdehydrogenázová reakce Krebsův cyklus dýchací řetězec

12 Hlavní meziprodukty acetyl-coa pyruvát NADH

13 Obrázek převzat z (Prosinec 2006)

14

15 pyruvát (PDH) např. z glukózy aminokyseliny (degrad.) z proteinů mastné kyseliny (ß-oxidace) z TAG ketolátky (degrad.) z FA acetyl-coa Krebsův cyklus, DŘ CO 2, H 2 O, ATP syntéza mastných kyselin syntéza ketolátek syntéza cholesterolu syntéza glukózy!!!

16 aerobní glykolýza oxidace laktátu (LD) degradace některých aminokyselin pyruvát acetyl-coa (PDH) laktát (laktát dehydrogenáza) alanin (alanin aminotransferáza) oxaloacetát (pyruvát karboxyláza) glukóza (glukoneogeneze)

17 aerobní glykolýza PDH reakce β-oxidace Krebsův cyklus oxidace ethanolu NADH pyruvát laktát dýchací řetězec reoxidace na NAD + energie uložena v ATP! Nutná dodávka kyslíku!

18 Nejdůležitější je umět zodpovědět následující otázky CO? KDE? KDY? JAK? PROČ?

19 Základní schéma energetického metabolismu Specializace jednotlivých orgánů v energetickém metabolismu (játra, ledviny, sval, tuková tkáň a mozek)

20 Játra Výjimečné postavení v intermediárním metabolismu Zásadní role při udržení homeostázy, při syntéze molekul, při vzájemné přeměně živin i při regulaci skladování a uvolňování energie Ovlivňují metabolismus sacharidů, lipidů i proteinů a aminokyselin

21 Játra a metabolismus sacharidů Glukostatická funkce - regulace glykémie Vysoká hladina glukosy po jídle vychytání glukózy játry tvorba glykogenu Pokles glykémie při lačnění rozklad glykogenu (glykogenolýza) uvolnění glukózy do krve Vyčerpání zásob glykogenu syntéza glukózy z necukerných substrátů (glukoneogeneze)

22 Játra a metabolismus proteinů a AK Deaminace a transaminace AK následná konverze uhlíkového skeletu Odstraňování amoniaku z těla syntéza močoviny (amoniak je toxický) Syntéza neesenciálních aminokyselin Tvorba většiny plazmatických bílkovin

23 Ledviny Koncentrování moče a transport látek vyžaduje velké množství energie ATP se získává oxidativním metabolismem Glc, laktátu, mastných kyselin a aminokyselin Glukoneogeneze Enzymy metabolismu aminokyselin

24 Svaly Svalová kontrakce vyžaduje mnoho ATP Zdroje ATP: kreatinfosfát anaerobní glykolýza aerobní glykolýza + oxidační fosforylace svalový glykogen živiny z cirkulace: glukóza a mastné kyseliny

25 Svaly a metabolismus aminokyselin Degradace větvených AK (Val, Leu, Ile) Uhlíkaté kostry využity v energetickém metabolismu (Krebsův cyklus) NH 2 : syntéza Ala, Glu a Gln uvolnění do krve v játrech deaminace přeměna vzniklého amoniaku na močovinu Alaninový cyklus

26 Tuková tkáň Skladování TAG (postprandiálně) Lipoproteinová lipasa (endotheliální) De novo lipogeneze: z glukózy Lipolýza = uvolnění FA + glycerolu (lačnění) Hormon senzitivní lipáza

27 Mozek 2% tělesné hmotnosti, 20% energie Glukóza je hlavní zdroj energie: denní spotřeba 120g Při adaptovaném hladovění (3 týdny) hraje roli i oxidace ketolátek - kryje až 50% energetické potřeby

28 Základní schéma energetického metabolismu Meziorgánové metabolické dráhy

29 Meziorgánové metabolické dráhy V rámci energetického metabolismu se vyskytuje mnoho meziorgánových propojení Dva příklady: 1) Coriho cyklus 2) Glukóza alaninový cyklus

30 Coriho cyklus a sval Obrázek převzat z Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley Liss, Inc., New York, ISBN

31 Obrázek převzat z

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

33 Obrázek převzat z

34 Přehled hormonální regulace energetického metabolismu Vliv inzulinu a kontraregulačních hormonů na energetický metabolismus

35 Remebrer forever!

36 Akce insulinu Anabolické účinky Ukládání glukózy (hl. v játrech) Aktivuje glykolýzu a tvorbu glykogenu, naopak blokuje glukoneogenezi Zvyšuje počet GLUT-4 kanálů pro přestup glukózy do buněk Vše vede ke snížení glykémie

37 Akce insulinu Přeměna nadbytečných sacharidů na mastné kyseliny Transport TAG do tukové tkáně Blokuje lipolýzu a ketogenezi Tvorba proteinů proteoanabolický hormon Růst tkání

38 Akce glukagonu Antagonizují efekt insulinu (skrze camp) Udržení glykémie mezi jídly a během zvýšené spotřeby glukózy: 1) rozkladem jaterního glykogenu 2) stimulací glukoneogeneze z laktátu, AK (proteokatabolismus) a glycerolu (lipolýza)