Intermediární metabolismus

Prezentace na téma: "Intermediární metabolismus"— Transkript prezentace:

1 Intermediární metabolismus
Vladimíra Kvasnicová

2 Vztahy v intermediárním metabolismu (sacharidy, lipidy, proteiny)
po jídle (přísun energie z vnějšku) oxidace → CO2, H2O, urea + ATP tvorba zásob → glykogen, TAG Urea

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

4 Vztahy v intermediárním metabolismu (sacharidy, lipidy, proteiny)
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 0‑471‑15451‑2

6 katabolismus sacharidů lipidů proteinů
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 0‑471‑15451‑2

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

8 Významné meziprodukty
acetyl-Co A pyruvát NADH

9 acetyl-CoA pyruvát (PDH) – tj. z glukózy
aminokyseliny (degrad.) – z proteinů mastné kyseliny (-oxidace) – z TAG ketolátky (degrad.) – z MK acetyl-CoA citrátový cyklus, DŘ → CO2, H2O, ATP syntéza MK syntéza ketolátek syntéza cholesterolu syntéza glukózy !!!

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

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

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

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

14 Kompartmentace metabolických drah
Obrázek převzat z (květen 2007)

15 Cytoplazma glykolýza glukoneogeneze (z oxalacetátu nebo glycerolu)
metabolismus glykogenu pentózový cyklus syntéza mastných kyselin syntéza neesenciálních aminokyselin transaminační reakce syntéze močoviny (část; pouze v játrech!) syntéza hemu (část) metabolismus purinových a pyrimidinových nukleotidů

16 Mitochondrie pyruvátdehydrogenázový komplex (PDH)
začátek glukoneogeneze -oxidace mastných kyselin syntéza ketolátek (pouze v játrech!) oxidační deaminace glutamátu transaminační reakce citrátový cyklus dýchací řetězec (vnitřní mitochondriální membrána) aerobní fosforylace (vnitřní mitoch. membrána) syntéza hemu (část) syntéza močoviny (část)

17 Endoplazmatické retikulum
Hladké ER syntéza TAG a fosfolipidů elongace a desaturace MK syntéza steroidů biotransformace xenobiotik glukóza-6-fosfatáza Drsné ER proteosyntéza (translace a posttranslační modifikace)

18 Golgiho aparát Ribosomy Jádro posttranslační modifikace proteinů
třídění proteinů export proteinů (tvorba sekrečních váčků) Ribosomy proteosyntéza Jádro replikace a transkripce DNA syntéza RNA

19 Lyzosomy hydrolýza proteinů, sacharidů, lipidů a nukleových kyselin Peroxisomy oxidační reakce vyžadující O2 využití peroxidu vodíku degradace MK s dlouhým řetězcem (od C20)

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

21 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 0‑471‑15451‑2

22 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 0‑471‑15451‑2

23 3) hladovění Obrázek převzat z knihy Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, ISBN 0‑471‑15451‑2

24 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 0‑471‑15451‑2

25 Obrázek převzat z knihy Devlin, T. M
Obrázek převzat z knihy Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, ISBN 0‑471‑15451‑2

26 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 0‑471‑15451‑2

27 PO JÍDLE HLADOVĚNÍ hormony odpověď organismu
 inzulin  glukagon, adrenalin, kortizol odpověď organismu  glykémie  lipogeneze  proteosyntéza  glykémie  lipolýza  ketogeneze  proteolýza

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

29 z TAG přijatých potravou
PO JÍDLE HLADOVĚNÍ zdroj MK z TAG přijatých potravou ze zásobních TAG osud MK -oxidace syntéza TAG  -oxidace ketogeneze

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

31 Metabolismus amoniaku: význam glutaminu
syntéza nukleotidů ( nukleové kyseliny) detoxikace aminodusíku (transport -NH2) syntéza citrulinu (propojení s močovinovým cyklem):  příjem proteinů potravou (za sytosti) nebo  degradace proteinů tělu vlastních (hladovění)  koncentrace glutaminu

32 =  detoxikace NH3 pocházejícího z proteinů
enterocyt: Gln  citrulin  krev  ledviny ledviny: citrulin  Arg  krev  játra játra: Arg  urea + ornithin ornithin → zvýšená rychlost SYNTÉZY MOČOVINY =  detoxikace NH3 pocházejícího z proteinů

33 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

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

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

36 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

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

38 3. Změna aktivity již existujícího enzymu
ve vztahu k enzymové kinetice koncentrace substrátů ( Km) dostupnost koenzymů využití produktů změny pH substrátová specifita - různá Km

39 3. Změna aktivity již existujícího enzymu
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)

40 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!

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

42 Modulátory enzymové aktivity (aktivátory, inhibitory)
izosterická modulace: kompetitivní inhibice alosterická modulace: změna Km nebo Vmax T-forma (méně aktivní) nebo R-forma (více aktivní) významné modulátory: ATP / ADP