Regulacja i integracja metabolizmu

na poziomie komórki, tkanki i organizmu

BIOCHEMIA

Co to jest metabolizm?

Metabolizm: pełny zestaw reakcji chemicznych
zachodzących w żywym organizmie.

metabolizm: od greckiego słowa „metabole”
przemiana

Co to jest życie?

Co to jest życie?

Życie

zespół wzajemnie podtrzymujących się procesów
metabolicznych zachodzących w organizmie żywym lub
w poszczególnych jego częściach

Schematyczny zapis reakcji chemicznych

zachodzących w

żywej

komórce

Życie

zespół wzajemnie podtrzymujących się procesów
metabolicznych zachodzących w organizmie
żywym lub w poszczególnych jego częściach

Regulacja metabolizmu

Metabolizm zdrowej komórki jest
doskonale regulowany po to, aby komórka
mogła prawidłowo funkcjonować w obliczu
zmian w swoim otoczeniu

Regulacja metabolizmu

Szlaki metaboliczne są regulowane przez:

I.Zmianę zawartości enzymu

II.Zmianę aktywności enzymu

Regulacja metabolizmu

Modulacja aktywności enzymu

Stężenie enzymu

Regulacja metabolizmu

Modulacja aktywności enzymu

Stężenie enzymu

transkrypcja

translacja

Regulacja metabolizmu

Modulacja aktywności enzymu

Stężenie enzymu

Modulacja powinowactwa do substratu

transkrypcja

translacja

degradacja

Regulacja metabolizmu

Modulacja aktywności enzymu

Stężenie enzymu

Modulacja powinowactwa do substratu

transkrypcja

translacja

Efekty allosteryczne

degradacja

Regulacja metabolizmu

Modulacja aktywności enzymu

Stężenie enzymu

Modulacja powinowactwa do substratu

transkrypcja

translacja

Efekty allosteryczne oddziaływania enzym-enzym

degradacja

Regulacja metabolizmu

Modulacja aktywności enzymu

Stężenie enzymu

Modulacja powinowactwa do substratu

transkrypcja

translacja

Efekty allosteryczne oddziaływania enzym-enzym

degradacja

Modyfikacje kowalencyjne

Regulacja metabolizmu

I.Zawartość enzymu

1.Rodzaj tkanki

a. zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6- fosfataza)

Regulacja metabolizmu

I.Zawartość enzymu

1.Rodzaj tkanki

a.

zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6-
fosfataza)

Glukozo-6-fosforan

glukoza + fosforan

Regulacja metabolizmu

I.Zawartość enzymu

1.Rodzaj tkanki

a.

zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6-
fosfataza)

Glukozo-6-fosforan

glukoza + fosforan

Glukozo- 6- fosfataza występuje praktycznie tylko

w tkankach produkujących istotne ilości
glukozy (w wątrobie i korze nerki)

Zawartość enzymów w tkankach decyduje
o procesach, jakie w nich zachodzą

Regulacja metabolizmu

I.Zawartość enzymu

1.Rodzaj tkanki

a.

zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6-
fosfataza)

b.

Zmiana izoenzymu (np. heksokonaza)

Regulacja metabolizmu

I.Zawartość enzymu

1.Rodzaj tkanki

a.

zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6-
fosfataza)

b.

Zmiana izoenzymu (np. heksokonaza)

izoenzymy heksokinazy

glukoza + ATP

Glukozo-6-fosforan

Regulacja metabolizmu

I.Zawartość enzymu

1.Rodzaj tkanki

a.

zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6-
fosfataza)

b.

Zmiana izoenzymu (np. heksokonaza)

c.

Heterogenność tkanki

Heterogenność tkanki

Heterogenność wątroby

hepatocyty okalające

hepatocyty okalające

żyłę wrotną (periportal)

żyłę wątrobową (perivenous)

Glukoneogeneza

glikoliza

Glikogenoliza

synteza glikogenu

B-oksydacja

lipogeneza

Urogeneza

ketogeneza

Synteza cholesterolu

synteza glutaminy

Regulacja metabolizmu

I.Zawartość enzymu

1.Rodzaj tkanki

a.

zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6-
fosfataza)

b.

Zmiana izoenzymu (np. heksokonaza)

c.

Heterogenność tkanki

d.

Heterogenność komórek

Przedziałowość komórki

Rozmieszczenie niektórych procesów metabolicznych
w komórce

Jądro

replikacja DNA, transkrypcja

Mitochondria

fosforylacja oksydacyjna, cykl Krebsa, utlenianie
kwasów tłuszczowych

Siateczka

synteza białek, lipidów, steroidów

śródplazmatyczna

Aparat Golgiego

transport białek i enzymów, sekrecja, synteza

błony

Cytoplazma

glikoliza, większość reakcji glukoneogenezy,

Regulacja metabolizmu

I.Zawartość enzymu zależy od:

1.Rodzaju tkanki

2.Lokalizacji w komórce

3.Stadium rozwoju

Regulacja metabolizmu

I.Zawartość enzymu zależy od:

1.Rodzaju tkanki

2.Lokalizacji w komórce

3.Stadium rozwoju

4.Szybkości syntezy i degradacji enzymów

Regulacja metabolizmu

I.Zawartość enzymu zależy od:

1.Rodzaju tkanki

2.Lokalizacji w komórce

3.Stadium rozwoju

4.Szybkości syntezy i degradacji enzymów

5.Działania hormonów

Regulacja metabolizmu

I.Zawartość enzymu zależy od:

1.Rodzaju tkanki

2.Lokalizacji w komórce

3.Stadium rozwoju

4.Szybkości syntezy i degradacji enzymów

5.Działania hormonów

6.Dostępności pożywienia: budulec i energia

Dostepność pożywienia może wpływać na
kierunek przemian metabolicznych

Metabolizm = anabolizm + katabolizm

Anabolizm:

reakcje syntez, wymagają dostarczenia energii

Katabolizm

: reakcje rozkładu, dostarczają energii

Dostepność pożywienia może wpływać na
kierunek przemian metabolicznych

Metabolizm = anabolizm + katabolizm

Anabolizm:

reakcje syntez, wymagają dostarczenia energii

Katabolizm

: reakcje rozkładu, dostarczają energii

W kontrolę kierunku przemian zaangażowana jest głównie AMPK

Regulacja metabolizmu

I.Zawartość enzymu zależy od:

1.Rodzaju tkanki

2.Lokalizacji w komórce

3.Stadium rozwoju

4.Szybkości syntezy i degradacji enzymów

5.Działania hormonów

6.Dostępności pożywienia: budulec i energia

7.Obecności leków (ksenobiotyków)

Regulacja metabolizmu

Szlaki metaboliczne są regulowane przez:

I.Zmianę zawartości enzymu

II.Zmianę aktywności enzymu

Regulacja metabolizmu

Zmiana aktywności enzymu zależy od:

1. Dostępności substratu (dieta, transport)

Regulacja metabolizmu

Zmiana aktywności enzymu zależy od:

1.Dostępności substratu (dieta, transport)

2.Obecności efektorów (aktywatorów lub
inhibitorów

Regulacja metabolizmu

Zmiana aktywności enzymu zależy od:

1.Dostępności substratu (dieta, transport)

2.Obecności efektorów (aktywatorów lub
inhibitorów

3.Modyfikacji posttranslacyjnych
(hormony, leki)