Metabolismus sacharidů, lipidů a proteinů

Metabolismus sacharidů, lipidů a proteinů

Přehled metabolismu glukosy glykémie 3,9 6,1 mm hypoglykémie < 2,5 mm hyperglykémie > 7,7 mm 70 % glukosy z GIT jde do jater potrava: sacharidy aminokyseliny z proteinů transformace v játrech glycerol z lipidů glukosa krve glukoneogenese glykogen zdroj energie utilizace: CO 2 + 2 O glukosa buněk pentosový cyklus pentosy laktát glykolýza glykoproteiny a glykolipidy

Glykolýza I universální pro všechny organismy (kvasinka, člověk) výjimečnost glukosy tvorba ATP i za anaerobních podmínek Produkty glykolýzy za aerobních podmínek pyruvát laktát výhradně za anaerobních podmínek sval - sprinter erytrocyt ethanol kvasinky rodu Sacharomyces: pyruvát acetaldehyd ethanol Vstup glukosy do buňky - přenašeče glukosy pasivní transport (glucose transporter - GLUT 1-7): GLUT 2 hepatocyt GLUT 1 erytrocyt, mozek GLUT 3 mozek GLUT 4 kosterní sval, tuková tkáň závislý na insulinu aktivní transport (sodium glucose transporter SGLT) enterocyt, ledvinový tubulus

Glykolýza II souhrnná reakce: glukosa + 2NAD + + 2ADP + 2 3 PO 4 2 pyruvát + 2NAD( + ) + 2ATP energetický zisk na 1 mol glukosy 2 moly ATP anaerobně 36 38 molů ATP aerobně napojením na dýchací řetězec přenos NAD( + ) do mitochondrie: člunek malátaspartátový 3 ATP / NAD( + ) člunek glycerolfosfátový - 2 ATP / NAD( + ) energetický zisk z anaerobní glykolýzy je malý laktát je bohatá sloučenina velmi rychlý zisk energie

Regulace glykolýzy fosfofruktokinasa (6-fosfofrukto-1-kinasa) aktivátor AMP, inhibitor ATP a citrát fruktosa-2,6-bisfosfát v játrech vysoká koncentrace stimuluje glykolýzu nízká koncentrace stimuluje glukoneogenesy 6-fosfofrukto-2-kinasa: inzulín, glukagon a katecholaminy hlavní kontrolní přepínač metabolismu z glykolýzy na glukoneogenesy v játrech Pasteurův efekt dodávka O 2 zpomaluje glykolýzu hexokinasa inhibice glukosa-6-fosfát pyruvátkinasa inhibice ATP

Glukoneogeneze syntéza glukosy po delším hladovění (24 hod) 90 % játra, 10 % ledviny zdroje laktát, pyruvát - Coriho cyklus glukogenní AMK alanin (glukosa-alaninový cyklus) a glutamin glycerol - 19 g/den propionyl-coa kráva 2 klíčové reakce pyruvátkarboxylasa fosfoenolpyruvátkarboxykinasa fosfatázy: fruktóza-1,6-bisfosfatáza, glukóza-6-fosfatáza regulace 1. fruktosa-1,6-bisfosfatasa aktivace citrát, hladovění inaktivace AMP, Fru-2,6-P 2. pyruvátkarboxylasa hormony glukokortikoidy zesilují efekt glukagonu; katecholaminy antagonista - insulin

Pentózový = pentózafosfátový cyklus oxidační fáze tvorba NADP + + glukosa-6-fosfátdehydrogenasa přeměny monosacharidů 6 ribulosa-5-fosfát 5 fruktosa-6-fosfát transaldolasa přenáší 3C transketolasa přenáší 2C aldolasa lokalizace (cytosol) tuková tkáň, játra (30% Glc), kůra nadledvin, mléčná žláza, erytrocyt tvorba NADP syntéza MK, cholesterolu tuková tkáň, mléčná žláza glutathion erytrocyt syntéza pentos

Pentosafosfátový cyklus O C O C C 2 O O C 2 O O O O O C 2 OPO 2-3 ribóza5-p O C 2 OPO 2-3 glyceraldehyd3-p C 2 O O O O O C 2 OPO 3 2- fruktóza6-p O C 2 O O O O C 2 OPO 2-3 ribulóza5-p O O O C 2 OPO 2-3 xylulóza5-p C 2 O O O O O C 2 OPO 2-3 sedoheptulóza7-p O O C 2 OPO 2-3 C 2 O erytróza4-p O O O C O O xylulóza5-p O O O C 2 OPO 3 2- fruktóza6-p C 2 OPO 3 2- glyceraldehyd3-p C 2 OPO 3 2-

játra 150 g svaly 300 g Glykogen Glykogenolýza glykogenfosforylasa (fosforylasa) fosforolýza transferasa (linearizační enzym) glukóza-6-fosfatáza glukóza-6p glukóza + P aktivní v játrech a ledvinách chybí v kosterním svalu a mozku Syntéza glykogenu uridindifosfátglukosa UDP-glukosadifosforylasa glukóza-6p glukóza-1p fosfoglukomutasa glukóza-1p + UTP UDP-glukóza + difosfát glykogensynthasa větvící enzym - transglykosylasa

Struktura glykogenu 1 redukující konec velký počet neredukujících konců

Glykogenolysa a syntesa glykogenu

Struktura lipoproteinové částice

Složení lipoproteinových částic chylomikrony až 1 µm VLDL very low density lipoproteins IDL - intermediate density lipoproteins LDL - low density lipoproteins DL - high density lipoproteins chylomikra 90% TAG 1% proteiny DL 2% TAG 50% proteiny

Funkce lipoproteinů typ lipoproteinu zdroj významné apoproteiny transportují hlavně chylomikróny střevo B-48, C-II, E TAG z potravy do extrahepat. tkání VLDL játra C-II, B-100, E nově syntetizované TAG do tkání IDL VLDL B-100 zbytky VLDL do tkání LDL VLDL B-100 cholesterol do tkání DL játra A-I, E, C-II cholesterol z tkání zpět do jater Funkce apoproteinů strukturální B-48, B-100 kofaktory enzymů CII (lipoproteinová lipáza), AI (LCAT) ligandy pro lipoproteinové receptory E (rozeznání zbytků v játrech)

CETP CEPT cholesterol ester transfer protein

β-oxidace MK

Ketogeneze lokalizace: matrix mitochondrie ketolátky zdrojem energie pro kosterní sval a myokard při dlouhodobém hladovění cca 70% energie pro mozek u zdravého člověka v krvi cca 0,1 mm převažuje 3-hydroxybutyrát zvýšené hladiny = ketóza (> 10 mm) dlouhodobé hladovění neléčený diabetes - ketoacidóza

Syntéza mastných kyselin Enzym: synthasa mastných kyselin Dílčí reakce:

Regulace metabolismu lipidů Lipolýza aktivace inhibice hormon-senzitivní lipáza (v adipocytech) lipoproteinová lipáza (na endoteliích kapilár) katecholaminy, glukagon inzulin apolipoprotein C-II (apoc-ii) inzulin prostaglandiny Syntéza mastných kyselin acetyl-coa karboxyláza (hlavní regulační enzym) syntáza mastných kyselin citrát inzulin nízkotučná, energeticky bohatá vysokosacharidová dieta (indukce) acyl-coa (C 16 - C 18 ) glukagon (fosforylace, represe) strava bohatá na lipidy, hladovění (represe)

Syntéza cholesterolu O P P O P P dimethylallyldifosfát isopentenyldifosfát geranyldifosfát O P P O P P farnesyldifosfát skvalen O O skvalen lanosterol cholesterol

Žlučové kyseliny O COO COO O O O O kyselina cholová kyselina chenodeoxycholová O OC NC 2 COO O O kyselina glykocholová

Metabolismus aminokyselin esenciální (nepostradatelné) větvené: Leu, Ile, Val aromatické: Phe, Trp další: Met, Thr, Lys poloesenciální: is, Arg denní degradace proteinů 300 g = 100 g z potravy + 200 g endogenních potrava POOL AMK vlastní proteiny degradace: CO 2, 2 O, N 3 syntézy z AMK: hem, puriny, pyrimidiny, kreatin, hormony a neurotransmitery jiné AMK, tuky, sacharidy

Trávení proteinů v GIT peptidasy hydrolyticky štěpí peptidovou vazbu žaludeční a pankreatická šťáva + povrch střevních buněk endopentidasy exopeptidasy karboxy- a amino- specifičnost endopeptidas pepsin nespecifický trypsin štěpí za Lys a Arg chymotrypsin štěpí za Tyr a Phe elastasa výběrově štěpí pouze elastin zymogeny (proenzymy) end. retikulum Golgiho aparát zymogenní granule secernace odštěpení propeptidu v GIT

Absorpce AMK a jejich transport krví žaludeční a pankreatická šťáva krátké peptidy kartáčový lem střevní sliznice AMK + dipeptidy aktivní transport do enterocytu štěpení dokončeno dipeptidasami játra zpracování většiny AMK (s výjimkou Leu, Ile, Val) změna spektra AMK plasmatické AMK nejvíce: Gln, Val, Ala, Gly málo: esenciálních (především Met)

Osud uhlíkové kostry AMK ketogenní acetoacetát acetyl-coa čistě ketogenní pouze Leu a Lys glukogenní pyruvát jednotlivé meziprodukty citrátového cyklu Ile, Leu Leu, Phe Tyr, Lys Trp acetyl-coa acetoacetyl-coa acetoacetát GLUKOSA Asp, Asn oxalacetát pyruvát Ala, Gly, Ser, Cys, Trp, Thr Phe, Tyr, Asp fumarát Ile, Met, Val sukcinyl-coa Glu, Gln, is, Pro, Arg 2-oxoglutarát

Zdroje amoniaku a cesty detoxikace AMK transaminace oxidativní deaminace puriny a pyrimidiny bakteriální rozklad bílkovin v tlustém střevě Amoniak N 3 toxický snesitelná plasmatická koncentrace 0,02 0,03 mm N 3 + 2 O N 4 + + O - (pk A 9,2) Cesty detoxikace N 3 u živočichů močovina ureotelní živ. - suchozemští kys. močová urikotelní živ. ptáci a někteří plazi amoniak amonotelní živ. - ryby

Obecný metabolismus AMK Transaminace koenzym pyridoxalfosfát AMK 1 + OK 2 OK 1 + AMK 2 aspartátaminotransferasa AST alaninaminotransferasa ALT Oxidační deaminace AMK OK + N 3 glutamátdehydrogenasa Glu 2-ketoglutarát + N 3 Dekarboxylace AMK amin + CO 2 tyrosin noradrenalin, adrenalin, dopamin, DOPA histidin histamin tryptofan serotonin glutamát GABA aspartát β-ala

Močovinový (ornithinový) cyklus Močovina nejedovatá, dobře rozpustná ve vodě denní produkce 25 35 g Močovinový cyklus mitochondrie + cytoplasma hepatocytu karbamoylsynthetasa I 3 ATP na cyklus Detoxikace N 3 přes glutamin mozek: Glu + N 3 Gln (glutaminsynthetasa) játra, ledviny: Gln Glu + N 3 (glutaminasa)

Rozdělení AMK podle intermediátů AMK transaminace 2-oxokyselina intermediáty citrátového cyklu tetrahydrofolát v metabolismu AMK přenos C1: methyl, methylen, methenyl, formyl metabolismus: Gly, Ser, Thr, Met, Trp, is

Metabolismus AMK skupiny pyruvátu glycin, serin, threonin a alanin přeměna Gly Ser - hydroxymethyltransferasa

Metabolismus sirných AMK cystein a methionin methionin: esenciální, v potravě je ho málo Met S-adenosylmethionin = SAM methylační činidlo PAPS = fosfoadenosylfosfosulfát sulfatační reakce

Degradace větvených AMK valin, leucin, isoleucin v potravě je jich dost metabolizovány ve svalech a mozku (ne v játrech) metabolismus = transaminace a oxidativní dekarboxylace acyl-coa valin sukcinyl-coa isoleucin propionyl-coa + acetyl-coa leucin 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA acetoacetát + acetyl-coa mají léčebný účinek a používají se v dietách hromadění proteinů ve svalu, srdci a játrech