Regulacja i integracja metabolizmu
na poziomie komórki, tkanki i organizmu
BIOCHEMIA
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)
Wskaż odpowiedź, która najlepiej charakteryzuje funkcje tłuszczów:
1.materiał budulcowy dla komórek, źródło i magazyn energii, przekaźnik
informacji
2.materiał budulcowy dla komórek, magazyn energii, składnik RNA i DNA
3.składnik kwasów nukleinowych, źródło i magazyn energii, przekaźnik
informacji
4.składnik kości, przekaźnik informacji, składnik RNA i DNA.
Amylaza obecna w dwunastnicy:
1.jest syntetyzowana w trzustce i bierze udział w trawieniu węglowodanów
2.jest syntetyzowana w dwunastnicy i bierze udział w trawieniu
węglowodanów
3.jest syntetyzowana w trzustce i bierze udział w trawieniu lipidów
4.jest syntetyzowana w dwunastnicy i bierze udział w trawieniu lipidów.
W warunkach głodu, kiedy glukoza nie jest dostarczana z pożywieniem, do jej
syntezy dochodzi w procesie określanym jako:
1.fosfolipoliza
2.glikoliza
3.glikogenogeneza
4.glukoneogeneza.
1.Które z wymienionych poniżej węglowodanów nie ulegają strawieniu ani wchłonięciu w
przewodzie pokarmowym człowieka?
1.skrobia, maltoza, glikogen
2.celuloza, hemiceluloza, pektyny
3.glukoza, maltotrioza, sacharoza
4.fruktoza, galaktoza, maltoza.
2.Jakie jest główne źródło cholesterolu w organizmie?
1.lipidy zawarte w pokarmie
2.żółć
3.cholesterol endogenny powstający w wątrobie
4.w równym stopniu lipidy zawarte w pokarmie oraz cholesterol endogenny powstający w
wątrobie.
3.Wyłącznie tlenowy typ metabolizmu jest charakterystyczny dla:
1.jelit i mięśni białych
2.siatkówki oka i erytrocytów
3.mózgu i serca
4.mięśni czerwonych i nerek.
1.Opalizująco mleczne zabarwienie osocza lub surowicy po odwirowaniu krwi wskazuje na:
1.wysokie stężenie chylomikronów we krwi
2.badany nie był na czczo
3.wysokie stężenie kreatyniny
4.prawidłowe są odpowiedzi a i b
2.W których tkankach zachodzi synteza glikogenu?
1.w mózgu i w mięśniu sercowym
2.w nerkach i w mięśniu sercowym
3.w mięśniu sercowym i w wątrobie
4.w wątrobie i w mięśniach.
3.Do hormonów podwyższających stężenie glukozy we krwi należą:
a.glukagon, insulina
b.glukagon, hormony tarczycy, adrenalina
c.insulina, glikogen
d.glikogen, insulina, prolaktyna
1.Wskaż twierdzenie nieprawdziwe:
1.cukrzyca typu 1 występuje w populacji rzadziej niż cukrzyca typu 2
2.cukrzycę typu 1 określa się jako zależną od insuliny
3.komórki oporne na działanie insuliny są charakterystyczne w cukrzycy typu 1
4.terapia stosowana w leczeniu cukrzycy typu 2 obejmuje dietę, ćwiczenia fizyczne, doustne
leki hipoglikemizujące oraz zastrzyki z insuliny.
2.Wskaż proenzymy, które po aktywacji uczestniczą w trawieniu białek:
1.pepsynogen i trypsynogen
2.zymogen i urobilinogen
3.pepsyna i trypsyna
4.chymotrypsyna i trypsyna
W którym organellum komórkowych zachodzi glikoliza?
w jądrze komórkowym
w cytoplazmie
w mitochondriach
w siateczce śródplazmatycznej.
1.Zależność pomiędzy wartością cholesterolu LDL a ryzykiem
choroby wieńcowej jest:
1.progowa: po osiągnięciu pewnej wartości nie ma potrzeby
dalszego obniżania
2.wykładnicza: im niżej, tym mniejsza korzyść
3.liniowa: im niżej tym lepiej
4.żadna odpowiedź nie jest prawidłowa.
2.Część białkową enzymu nazywamy:
1.holoenzymem
2.apoenzymem
3.grupą prostetyczną
4.zymogenem
3.Walutą energetyczną komórki określa się:
1.ATP
2.ADP
3.glukozę
4.kwasy nukleinowe.
Różnica w budowie DNA i RNA dotyczy:
1.cząsteczki cukru.
2.zasad purynowych.
3.ilości wiązań fosfodiestrowych.
4.obecności dodatkowych grup chemicznych m. in. metylowych.
Spośród podanych poniżej stwierdzeń:
•komplementarnymi zasadami w DNA są: adenina-tymina i cytozyna-
guanina;
•cząsteczka DNA zbudowana jest z dwóch, skręconych spiralnie
łańcuchów, połączonych ze sobą wiązaniami peptydowymi;
•podstawowymi zasadami purynowymi, wchodzącymi w skład
nukleotydów są adenina i guanina;
prawdziwe są twierdzenia:
•1 i 2
•2 i 3
•1 i 3
•wszystkie powyższe odpowiedzi są prawidłowe
Żółtaki (xanthomata)
Rodzinna hipercholesterolemia
7
8
9 10 12
5
5
6
7
8
3
3
4
5
6
2
2
3
3
4
4
4
5
6
7
3
3
3
4
5
2
2
2
3
3
1
1
2
2
2
2
2
2
3
3
1
2
2
2
3
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
1
1
2
2
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
13 15 17 19 22
9
10 12 13 16
6
7
8
9
11
4
5
5
6
7
8
9
10 11 13
5
6
7
8
9
3
4
5
5
6
2
3
3
4
4
4
5
5
6
7
3
3
4
4
6
2
2
2
3
3
1
1
2
2
2
2
2
3
3
4
1
2
2
2
3
1
1
1
1
2
1
1
2
2
3
3
4
1
2
2
2
3
0
1
1
1
2
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
14 16 19 22 26
9
11 13 15 16
6
8
9
11 13
4
5
6
7
9
9
11 13 15 18
6
7
9
10 12
4
5
6
7
9
3
3
4
5
6
6
7
8
10 12
4
5
6
7
9
3
3
4
5
6
2
2
3
3
4
1
1
1
2
2
4
4
5
6
7
2
3
3
4
5
2
2
2
3
3
1
1
2
2
2
1
1
1
2
2
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
26 30 36 41 47
18 21 25 29 34
13 15 17 20 24
9 10 12 14 17
18 21 24 28 33
12 14 17 20 24
8
10 12 14 17
6
7
8
10 12
12 13 16 19 22
8
9 11 13 16
5
6
8
9 11
4
4
5
6
8
1
1
1
2
2
7
8 10 12 14
5
6
7
8 10
3
4
5
6
7
2
3
3
4
5
2
2
2
3
3
4
1
2
2
2
3
1
1
1
2
2
1
1
1
1
1
Ocena ryzyka zgonu sercowo-naczyniowego w
perspektywie 10-letniej
(Systematic Coronary Risk Evaluation)
SC RE
<15%
10-14%
5-9%
3-4%
2%
1%
<1%
Kobiety
Niepalące
Palące
Mężczyźni
Niepalący
Palący
180
160
140
120
180
160
140
120
180
160
140
120
180
160
140
120
180
160
140
120
Wiek
65
60
55
50
40
S
kurc
zo
w
e
ciś
n
ienie
tętn
icz
e (m
m Hg
)
Cholesterol (mmol/l)
4
5
6
7
8
4
5
6
7
8
4
5
6
7
8
4
5
6
7
8
…10% różnicy stężenia cholesterolu LDL
odpowiada zmianie ryzyka choroby wieńcowej o
15% a zgonu o 11%...
Framingham Heart Study
Klasyfikacja lipidemii (ATP III)
Stężenie mg/dL (mmol/L)
Kategoria
LDL cholesterol
< 100 (2,58)
optymalne
100-129 (2,58-3,33)
bliskie optymalnemu
130-159 (3,36-4,11)
granicznie wysokie
160-189 (4,13-4,88)
wysokie
>190 (4,91)
bardzo wysokie
Całkowity cholesterol
<200 (5,17)
pożądane
200-239 (5,17-6,18)
granicznie wysokie
>240 (6,2)
wysokie
HDL cholesterol
<40
niskie
>60
wysokie
Częstość występowania zaburzeń lipidowych w
Polsce- NATPOL III (2002)
% wzrostu ryzyka ChNS
LDL-C
o 1 mmol/L
57
HDL-C
o 0.1 mmol/L
–15
Skurczowe RR krwi
o 10 mmHg
15
HbA
1
poziom
o 1%
11
Palenie tytoniu przyczynia się do zwiększenia ryzyka rozwoju
ChNS
Stężenie LDL-C jest najsilniejszym wskaźnikiem ryzyka
choroby niedokrwiennej serca (ChNS) pacjentów z cukrzycą
Hansson, G. K. N Engl J Med 2005;352:1685-1695
Blaszka miażdżycowa
Ryzyko zawału serca - INTERHEART
16.0
8.0
4.0
2.0
1.0
0.5
0,25
Iloraz szans (99% CI)
Yusuf S i wsp. Lancet 2004; 364: 937–52
Palenie tytoniu
Cukrzyca
Nadciśnienie
Otyłość brzuszna
Czynniki psychologiczne
Owoce/warzywa
Wysiłek fizyczny
Alkohol
ApoB/APoA1
K
M
K
M
K
M
K
M
K
M
K
M
K
M
K
M
K
M
Re
laty
w
ne
ry
zy
ko
w
yst
ąpieni
a
choroby
w
ieńco
w
ej
w
ciągu
4
lat
Cholesterol LDL i HDL jako czynniki ryzyka ChNS
Badanie Framingham
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
100
160
220
cLDL (mg/dl)
85
65
45
25
Miażdżyca to przewlekłe
zapalenie wywołane przez
cholesterol ...
Zależność pomiędzy wartością LDL-C
a ryzykiem choroby wieńcowej (2001)
Ryzyko
wieńcowe
100
LDL-C (mg/dl)
Progowa:
nie ma potrzeby
dalszego obniżania
Liniowa: im niżej tym lepiej
Wykładnicza
Im niżej, tym
mniejsza korzyść
0
1
PROVE IT–TIMI 22
(2 lata obserwacji)
0
1
100
LDL-C mg/dl
60
Prawastatyna
40 mg
16%
redukcja ryzyka
sercowo-naczyniowego
Atorvastatin
80 mg
Cannon CP et al. N Engl J Med 2004;350:1495-1504.
Ryzyko
wieńcowe
“Im niżej, tym lepiej”
3.7
2.9
2.2
1.7
1.3
1.0
LDL-C (mg/dL)
40
70
100
130 160
190
0
1
Grundy SM et al. Circulation 2004;110:227–239.
Ryzy
ko
wie
ńcow e
Pęknięcie blaszki miażdżycowej powoduje
powstanie skrzepu
Falk E et al. Circulation 1995; 92: 657
–71
.
Makrofagi
Czynnik
tkankowy
Włóknik
Płytki
PRĄD
KRWI
Prostaglandyny – metabolity kwasu arachidonowego
COX-1
AA
Śródbłonek
TxA
2
Mechanizm kardioprotekcyjnego działania aspiryny (1971)
Aspiryna
COX-1
AA
PGI
2
Za tydzień:
cukrzyca
Wykład o stałej porze i w stałym miejscu
