Przemiany biochemiczne
organizmu
Przemiany biochemiczne
organizmu
Przemiany biochemiczne
organizmu
W organizmie człowieka nieustannie
zachodzą dwa przeciwstawne procesy
związane z energetyką ustroju:
1.Anabolizm - budowanie struktury
organizmu –wiąże się z dostarczeniem
energii do syntezy nowych produktów
2.Katabolizm- rozpad struktur
biochemicznych ustroju z
uwolnieniem energii
Anabolizm
- Procesy przekształcające drobnocząsteczkowe
substraty w b. złożone, często
wielkocząsteczkowe produkty
- Zalicza się:
* biosyntezę kw. nukleinowych i białek
*glukoneogenezę
* glikogenogenezę
* lipogenezę
Katabolizm
- Celem tych procesów jest uwolnienie energii z
substratów energetycznych i zmagazynowanie jej w
postaci ATP oraz przeksztalcenie składników
pokarmowych lub elementów tkanek w postać
użyteczną do syntezy innych związków złożonych
- Zalicza się:
* proteoliza
* hydroliza kw. nukleinowych wraz z deaminacją
utlenieniem zasad purynowych i pirymidynowych
* lipoliza
* glikogenoliza
* β-oksydacja kw. Tłuszczowych
* glikoliza i oksydacyjna dekarboksylacja
pirogronianu
* cykl kwasów trójkarboksylowych
Powiązanie katabolizmu i anabolizmu
- Poprzez wspólne metabolity:
* acetyco-CoA
* pirogronian
* ATP
* fosfodihydroksyaceton
Sposoby regulacji metabolizmu:
1. Regulowane przez zmiany ilości substratów,
koenzymów, efektorów
2. Regulacje przez ładunek energetyczny adenylanów
3. Hamowanie zwrotne i stymulacja naprzód
4. Zmiany ilości enzymów i ich właściwości kinetycznych;
rytm dobowy enzymów
5. Modyfikacje kowalencyjne cząsteczek enzymów (np.
fosforylacje)
6. Przepuszczalność błon jako czynnik regulujący
metabolizm
7. Przekazywanie sygnałów między komórkami na drodze
autokrynnej, parakrynnej i endokrynnej; receptory
jądrowe, cytoplazmatyczne i receptory błonowe
cząsteczek hormonów
8. Regulacja hormonalna i regulacja za pośrednictwem
„drugich posłańców”
Stan energetyczny komórki - wpływ na
regulację
-
Potencjał fosforylacyjny PP=[ATP]/[ADP]*[Pi] lub ładunek
energetyczny adenylanów ŁEA=(2*[ATP]+[ADP])/(2*([ATP]
+[ADP]+[AMP])) wplywają na szybkość procesów
wytwarzających (stymulacja - gdy jest niski) i
zużywających ATP (gdy jest wysoki)
-
Zakres fizjologiczny ŁEA= 0,87-0,94
Enzymy, ktore są hamowane przez wyższe stężenia ATP
(wysoki stan energetyczny):
1. Glikoliza – fosfofruktokinaza
- kinaza pirogronianowa
2. Cykl Krebsa – syntaza cytrynianowa
- dehydrogenaza izocytrynianowa
- dehydrogenaza α-ketoglutaranowa
3. Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu
- dehydrogenaza pirogronianowa
Regulacja przez hamowanie zwrotne i
stymulację naprzód
Hamowanie zwrotne
(hamowanie aktywności
pierwszego enzymu w ciągu przez końcowy
produkt)
- Cholesterol hamuje reduktazę β-hydroksy- β-
metyloglutarylo CoA (poprzez hamowanie
transkrypcji genu dla tego enzymu)
- UTP hamuje karbamoilotransferazę II
Stymulacja naprzód
(aktywacja jednego z enzymów
w ciągu przez jeden z pekursorów danej reakcji)
- Kinaza pirogronianowa przez fruktozo – 1,6-
bisfosforan
Zmiany ilości enzymów i ich właściwości
kinetycznych; rytm dobowy enzymów
Zmiany ilośći cząsteczek enzymów – regulacja na
poziomie genetycznym (indukcja, represja)
- szybkość odpowiedzi powolna (kilka godzin)
- regulacja przybliżona
Zmiana aktywności już istniejących cząstek
enzymów (dzialania efektorów allosterycznych,
regulacja hormonalna, fosforylacje/defosforylacje)
- szybkość odpowiedzi szybka (natychmiastowa)
- regulacja dokładna
Rytm dobowy
- Poziom niektórych enzymów zależy od pory dnia
- Reduktaza HMG-CoA
Modyfikacje kowalencyjne cząsteczek
enzymów (np. fosforylacje)
A. nieodwracalna modyfikacja proteolityczna
enzymów
* kolagenaza (prokolagenaza)
* karboksypeptydaza (prokarboksypeptydaza)
* elastaza (proelastaza)
* niektóre enzymy trawienne (np. trypsyna,
chymotrypsyna, pepsyna)
* insulina
B. Fosforylacja/defosforylacja enzymów
- enzymy aktywne w formie ufosforylowanej
* fosforylaza glikogenowa
* kinaza fosforylazy b
* lipaza TAG
* esteraza cholesterolowa
- Enzymy aktywne w formie zdefosforylowanej
* syntetaza glikogenu
* kinaza pirogronianowa
* dehydrogenaza pirogronianowa
* karboksylaza acetylo-CoA
* reduktaza HMG-CoA
- Przyklady białek ulegające w komórce
odwracalnej fosforylacji i defosforylacji
* bialka rybosomalne
* lekki łańcuch miozyny
* troponina
* czynniki inicjujące translację
* bialkowy inhibitor fosfatazy fosfoproteinowej
7. Przekazywanie sygnałów między
komórkami
- autokrynnie
- parakrynnie
- endokrynnie
Receptory błonowe
Białka G
-
Receptory
cytoplazmatyczne
• Z nimi łączą się glikokortykoidy i prawdopodobnie aldosteron
Receptory jądrowe
Wewnątrzkomórkowa kaskada sygnałów
-
Regulacja hormonalna i regulacja za
pośrednictwem „drugich posłańców”
Wtórne przekaźniki
• cAMP – cykliczny 3’5’-adenozynomonofosforan
• cGMP – cykliczny 3’5’guanozynomonofosforan
• IP3 – inozytolo(1,4,5)trifosforan
• DAG- diacyloglicerol
• Pochodne kwasu arachidonowego
• Ca2+
• Sfingozyna
• Ceramidy
• ADP-ryboza
• NO
• CO
Rodzaj
drugiego
przekaźnik
a
Pochodzenie
Efekt
działania
Mechanizm
regulacji
cAMP
Z ATP pod
wpływem
cyklazy
adenylanowej
Aktywowanie
kinazy A
Hydroliza przez
fosfodiesterazę
DAG
Z PIP2 pod
wpływem
fosfolipazy C
Aktywowanie
kinazy C
Włączenie w
cykl
fosfatydyloinozy
tolowy
IP
3
Z PIP2 pod
wpływem
fosfolipazy C
Wzrost stężenia
Ca
2+
Włączenie w
cykl
fosfatydyloinozy
tolowy
Ca
2+
Z przestrzeni
pozakomórkowyc
h przez kanały
wapniowe
Bezpośrednio
przez
aktywowanie
enzymów,
pośrednio za
pomocą
kalmoduliny
Uwalnianie z
cytozolu przez
pompę
wapniową
Regulacja przemian węglowodanów
Aktywacja i
indukcja
syntazy
glikogenu
Aktywacja
fosfatazy białek
Insulina jako represor i induktor przemian
węglowodanów
• Jest induktorem:
- glukokinazy
- fosfofruktokinazy
- kinazy pirogroniaowej
• Jest supresorem:
- fosfatazy G-6-P
- fruktozobisfosfatazy
- karboksylazy fosfoenolopirogronianu
- karboksylazy pirogronianu
Specyficzność działania hormonów na
metabolizm różnych tkanek
INSULINA
Wątroba
Mięśnie
Tk.
tłuszczowa
Pobieranie glukozy
0
+
+
Pobieranie aminokwasów
0
+
+
Pobieranie kwasów tłuszczowych
(aktywacja lipazy lipoproteinowej)
0
0
+
Synteza glikogenu
+
+
0
Lipogeneza
+
0
+
Lipoliza
0
0
-
Synteza białek
+
+
0
GLUKOKORTKOIDY
Wątroba
Mięśnie
Tk.
tłuszczowa
Pobieranie glukozy
0
-
-
Synteza glikogenu
+
0
0
Glukoneogeneza
+
0
0
Lipoliza
0
0
+
Proteoliza
0
+
0
KATECHOLAMINY
Pobieranie glukozy
0
+
-
Glikogenoliza
+
+
0
Glukoneogeneza
+
0
0
Lipoliza
0
0
+
Proteoliza
+
-
0
GLUKAGON
Wątroba
Mięśnie
Tk.
tłuszczowa
Pobieranie glukozy
+
0
0
Glikogenoliza
+
0
0
Glukoneogeneza
+
0
0
Lipoliza
0
0
+
Proteoliza
+
+
0
Glikoliza
-
0
0
Ketogeneza
+
0
0
