Metabolismus krok za krokem - volitelný předmět - Vladimíra Kvasnicová pracovna: 411, tel. 267 102 411, vladimira.kvasnicova@lf3.cuni.cz informace, studijní materiály: http://vyuka.lf3.cuni.cz
Sylabus předmětu 1. Přehled metabolismu, biologické oxidace, ATP 2. Enzymy 3. Krebsův cyklus 4. Metabolismus sacharidů 5. Pentózový cyklus, glykosylace a glykace proteinů 6. Metabolismus mastných kyselin; ketolátky 7. Metabolismus lipoproteinů, cholesterolu a žlučových kyselin 8. Syntéza neesenciálních aminokyselin, využití AMK v lidském těle 9. Odbourávání aminokyselin, metabolismus amoniaku, močovinový cyklus 10. Metabolismus purinových a pyrimidinových nukleotidů 11. Metabolismus hemu 12. Metabolismus xenobiotik 13. Úloha vitaminů v metabolismu 14. Přepínání metabolismu za různých situací: cyklus sytost / hlad 15. Zápočtový test (10 otázek - volná tvorba odpovědi, min. 70%)
Doporučená literatura KOOLMAN MURRAY MATOUŠ LEDVINA 1. a 2. díl DUŠKA
Přehled metabolismu, biologické oxidace, ATP Vladimíra Kvasnicová
METABOLISMUS soubor enzymových reakcí, při nichž dochází k přeměně látek a energií v živém organismu, látková přeměna
Hormony regulují metabolismus anabolické reakce: = metabolická syntéza složitějších látek z jednodušších prekurzorů vyžaduje energii ve formě ATP nutný přísun prekurzorů (z potravy nebo z rozkladu látek tělu vlastních) katabolické reakce = metabolické odbourávání složitějších látek na látky jednodušší dochází k uvolnění energie chemických vazeb odbourávaných sloučenin ( tvorba ATP) mobilizace energetických rezerv organismu
Energie se uvolňuje při oxidaci org. látek alkan CH 3 -CH 3 alken CH 2 =CH 2 alkohol CH 3 -CH 2 -OH aldehyd CH 3 -CHO karboxylová kyselina CH 3 -COOH CO 2 + H 2 O 2 CO 2 + 2 H 2 O
Energie v potravě SACHARIDY / LIPIDY / PROTEINY 60 : 30 : 10 17 kj/g 37 kj/g 17 kj/g 4 kcal/g 9 kcal/g 4 kcal/g -CH(OH)- -CH 2 - -CH(NH 2 )- CO 2, H 2 O CO 2, H 2 O CO 2, H 2 O, NH 3
Živiny v těle monosacharidy glukóza, fruktóza, galaktóza zásoba: glykogen mastné kyseliny FFA = free fatty acids = volné mastné kyseliny (= neesterifikované) zásoba: TAG = triacylglyceroly = triglyceridy (ester) aminokyseliny proteinogenní i neproteinogenní zásoba: NENÍ (při hladovění se využijí svalové proteiny)
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
Vznik redukčních ekvivalentů (NADH, FADH 2 ) glykolýza: 2 NADH pyruvátdehydrogenáza (PDH): 1 NADH β-oxidace: (n/2)-1 FADH 2 a (n/2)-1 NADH (n=počet uhlíků FA) citrátový cyklus: 3 NADH, 1 FADH 2 glutamátdehydrogenáza (GMD): 1 NADH přeměna ketolátek: 1 NADH oxidace ethanolu na kyselinu octovou: 2 NADH
redukční schopnosti Gibbsova energie G Redoxní potenciál E oxidační schopnosti Obrázek převzat z http://www.grossmont.net/cmilgrim/bio220/outline/ecb2figures&tables_ed2- Ed1/Chapter14_13/REDOX_POTENTIALS_ElectronTransportChain_Fig14-21.htm (prosinec 2006)
Obrázek převzat z http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/mito_ox.htm (prosinec 2006)
Citrátový cyklus sukcinát DH e - = dýchací řetězec Obrázek převzat z http://www.cellml.org/examples/images/metabolic_models/the_electron_transport_chain.gif (prosinec 2006)
FADH 2 Obrázek převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/oxidative-phosphorylation.html (prosinec 2006)
Obrázek převzat z http://plaza.ufl.edu/tmullins/bch3023/cell%20respiration.html (prosinec 2006)
vnitřní mitochondriální membrána ATP syntáza Obrázek převzat z http://plaza.ufl.edu/tmullins/bch3023/cell%20respiration.html (prosinec 2006)
Uncoupling proteiny (UCP) = odpřahovače DŘ od syntézy ATP energie se uvolní ve formě tepla Obrázek převzat z http://departments.oxy.edu/biology/franck/bio222/lectures/march23_lecture_shuttles.htm (prosinec 2006)
ATP = adenosintrifosfát anhydridové vazby obrázek převzat z http://www.bmb.leeds.ac.uk/teaching/icu3/lecture/19/ (únor 2014)
Tvorba ATP z ADP a P i se označuje jako oxidativní forforylace oxidační fosforylace synonyma aerobní fosforylace (zdrojem energie pro tvorbu ATP je gradient H + na vnitřní mitochondriální membráně) substrátová fosforylace synonyma fosforylace na substrátové úrovni (= zdrojem energie pro tvorbu ATP je štěpení jiné makroergní sloučeniny - substrátu )
ATP (GTP) může vznikat v těchto reakcích substrátové fosforylace 1,3-BPG + ADP 3-fosfoglycerát + ATP (v glykolýze) fosfoenolpyruvát + ADP pyruvát + ATP (v glykolýze) sukcinyl~coa + GDP+P i sukcinát + GTP (v Krebs. cyklu) GTP + ADP GDP + ATP kreatinfosfát + ADP kreatin + ATP (ve svalu) kreatinkináza (CK) ADP + ADP ATP + AMP (adenylátkináza = myokináza)
Shrnutí na závěr * katabolické reakce dodávají energii reakcím anabolickým * energie je v buňce přenášena ve formě ATP * ATP vzniká z ADP a P i převážně aerobní fosforylací * pro aerobní fosforylaci buňka potřebuje O 2 * O 2 je konečným akceptorem e - získaných oxidací živin * oxidace živin probíhá bez přímé účasti O 2 pomocí koenzymů * zredukované koenzymy přinášejí e - do dýchacího řetězce * energie uvolněná v dýchacím řetězci se uloží do ATP v procesu aerobní fosforylace * ATP vzniká z ADP také v reakcích substrátové fosforylace