INTERMEDIÁRNÍ METABOLISMUS FYZIOLOGIE A FYZIOLOGIE ZÁTĚŽE FAKULTA TĚLESNÉ KULTURY UP OLOMOUC

OBECNÉ SCHÉMA METABOLISMU Konečné produkty trávení jsou aminokyseliny (vznikají z proteinů) mastné kyseliny a glycerol (vznikají z tuků) hexózy fruktóza, galaktóza a glukóza (vznikají se složitějších sacharidů) Jejich štěpy s krátkým řetězcem jsou si podobné = = metabolická hotovost přechodných produktů (intermediátů)

OBECNÉ SCHÉMA METABOLISMU Intermediáty Z nich mohou být syntetizovány sacharidy tuky proteiny vstupují do cyklu kyseliny citrónové (rozkládají se na atomy vodíku a CO2) Atomy vodíky jsou oxidovány na vodu řetězcem flavoproteinů a enzymy cytochromů.

Vysokoenergetické fosfátové sloučeniny PŘENOS ENERGIE Energie uvolněná katabolismem není využitá buňkami přímo, ale používá se jí k tvorbě vazeb mezi zbytky kyseliny fosforečné a některými organickými sloučeninami (fosfáty). V některých velké množství energie, která se při jejich hydrolýze uvolňuje (10 - 12 kcal/mol) MAKROERGNÍ FOSFÁTY Vysokoenergetické fosfátové sloučeniny Některé jsou nízkoenergetické (glukóza-6-fosfát) a uvolňují při hydrolýze jen 2 - 3 kcal/mol.

adenozintrifosfát (ATP) PŘENOS ENERGIE Nejvýznamnější makroergní fosfát je všudypřítomný adenozintrifosfát (ATP) Hydrolyzuje se na adenozindifosfát (ADP) a uvolňuje energii např. na svalovou kontrakci nebo na syntézu mnoha chemických sloučenin. Odštěpením dalšího fosfátu vzniká adenozinmonofosfát (AMP) a uvolní ještě zbytek energie.

Vysoce-energetické fosfátové vazby P adenozin využitelná energie ATP ADP Pi + Vysoce-energetické fosfátové vazby

PŘENOS ENERGIE kreatinfosfát (CP) např. guaninu, Dalším makroergním fosfátem přítomným ve svalu je kreatinfosfát (CP) Trifosfátové deriváty pyrimidinových nebo purinových bází např. guaninu, guanosintrifosfátu (GTP), citidintrifosfát (CTP), uridintrifosfát (UTP), inosintrifosfát (ITP)

Během prvních 1 – 2 sekund zátěže dominantní energetický zdroj Množství ATP ve svalech je velmi malé (3 – 8 mmol/kg svalů) při intenzivní činnosti mohl by být ATP spotřebován během dvou sekund 2 sekundy!

Celý systém ATP- CP velmi malá energie celkem asi 5,7 – 6,9 kcal Makroergní fosfáty ATP a CP Hned od začátku resyntéza ATP z CP CP - zásoba okamžitě dostupné energie Celý systém ATP- CP velmi malá energie celkem asi 5,7 – 6,9 kcal Hradec Králové, 12. září 2006

Podíly anaerobních systémů na krytí energetického výdeje při tělesné práci 1. Makroergní fosfáty ATP a CP Rychlost degradace CP prudce klesá už po 1,3 s (brání úplnému vyčerpání CP) Zbývající anaerobní energetický příspěvek 2. Anaerobní glykolýza

acetyl-CoA PŘENOS ENERGIE koenzym A (CoA) Vysokoenergetické sloučeniny - merkaptany koenzym A (CoA) Redukovaný CoA reaguje s acylovými skupinami a tvoří jejich deriváty (acyl-CoA). Nejdůležitější je přeměna redukovaného CoA na acetyl-CoA klíčový význam pro intermediární metabolismus.

Acetyl CoA = aktivní acetát PŘENOS ENERGIE Acetyl-CoA má vyšší obsah energie než kyselina octová, se kterou se snadno slučuje v reakci, která by jinak vyžadovaly přísun energie. Acetyl CoA = aktivní acetát Z energetického hlediska je tvorba 1 molu sloučeniny typu acyl-CoA rovnocenná tvorbě 1 molu ATP.

BIOLOGICKÁ OXIDACE OXIDACE je reakce, při které reaguje sloučenina s O2 nebo ztrácí H nebo elektron. Opačné reakce se nazývají REDUKCE. Biologické oxidace jsou katalyzovány enzymy (za jednu specifickou reakci je odpovědný určitý enzym) Kofaktory (jednoduché ionty) nebo koenzymy (organické nebílkovinné sloučeniny) jsou pomocné látky, které fungují jako transportéry reakce (mohou katalyzovat několik různých reakcí).

BIOLOGICKÁ OXIDACE Některé koenzymy fungují jako akceptory H. Odstraňují H ze skupiny R-OH za vzniku R=O. Při této dehydrogenaci přebírají H nikotinamidadenindinukleotid (NAD+) a nikotinamidadenindikukleotidfosfát (NADP+) za vzniku (di)hydronikotinamidadenindinukleotidu (NADH a NADH2) (di)hydronikotinamidadenindinukletidfosfátu (NADPH a NADH2)

flavinadenindinukleotid (FAD), BIOLOGICKÁ OXIDACE H je přenášen na flavoprotein-cytochromový systém, který oxiduje NADH2 (NADH) a NADPH2 (NADPH) na NAD+ a NADP+. Podobnou funkci má i flavinadenindinukleotid (FAD), ze kterého vznikají jeho redukované deriváty (FADH a FADH2)

BIOLOGICKÁ OXIDACE Flavoprotein-cytochromový systém je tvořen řetězcem enzymů, které přenášejí H na O2 za vzniku H2O. Tento pochod probíhá v mitochondriích. Jak vodík postupuje podél řetězce enzymů je každý enzym redukován a poté znovu oxidován. Poslední enzym je cytochromoxidáza, která přenáší H na O2 za vzniku H2O.

FLAVOPROTEIN-CYTOCHORMOVÝ SYSTÉM přenáší vodík na kyslík NAD+ NAD+ NAD+ NADH2 NAD+ NADH2 NAD+ NADH2 2H+ 2H+ 2H+ NAD+ 1/2O2+ 2H+ cytochromoxidáza H20 řetězec koenzymů přenáší vodík na kyslík MITOCHONDRIE

AEROBNÍ FOSFORYLACE AEROBNÍ FOSFORYLACE, RESPIRAČNÍM ŘETĚZCI Vznik ATP pomocí oxidace na flavoprotein-cytochromovém systému se nazývá AEROBNÍ FOSFORYLACE, probíhající v RESPIRAČNÍM ŘETĚZCI

RESPIRAČNÍ ŘETĚZEC ATP ATP ATP 1/2 O2 NADH2 NAD+ 1 2 3 H20 ADP+Pi

RESPIRAČNÍ ŘETĚZEC FADH2 FAD+ ATP ATP 1/2 O2 2 3 H20 ADP+Pi ADP+Pi

RESPIRAČNÍ ŘETĚZEC FADH2 ATP ATP ATP 1/2 O2 NADH2 1 2 3 H20 ADP+Pi

AEROBNÍ FOSFORYLACE V respiračním řetězci vzniká z ADP a anorganických fosfátů (Pi) ATP. NADH2 má energii na přeměnu 3 molekul ADP na 3 molekuly ATP. FADH2 má energii na přeměnu 2 molekul ADP na 2 molekuly ATP.

RESPIRAČNÍ ŘETĚZEC FADH2 ATP ATP ATP 1/2 O2 NADH2 1 2 3 H20 ADP+Pi

Otázky z kapitoly. Intermediáty. Makroergní fosfáty. Koenzymy, kofaktory. Oxidace, redukce. Flavoprotein-cytochromový systém. Respirační řetězec.