Metabolizm substratów 

energetycznych

• Wszystkie komórki zużywają energię, by utrzymać się 

przy życiu. Energia ta uwalniana jest z wiązań 
chemicznych związanych z przemianą materii. W 
procesie przemiany materii następuje zmiana energii 
chemicznej, pozyskiwanej w postaci pożywienia, na 
ciepło i pracę mechaniczną.

• Energia ta jest wykorzystywana głównie do utrzymania 

systemów transportowych (wewnątrzkomórkowych, 
przezbłonowych) oraz wielu reakcji enzymatycznych.

• Komórki mięśniowe potrzebują energii do czynności 

skurczowej. Bezpośrednim dostawcą energii w komórkach 
ssaków jest związek o nazwie adenozynotrifosforan – ATP.

• Wzór sumaryczny - C10H16N5O13P3 

• Związek ten zbudowany jest z cząsteczki adenozyny 

(zbudowana z cząsteczki adeniny i rybozy) oraz 

trzech reszt fosforanowych. Dwie z tych trzech reszt 

– druga i trzecia – zawierają tzw. wiązania bogato 

energetyczne. Trzecia reszta fosforanowa ulega 

odszczepieniu przez enzym 

adenozynotrifosfataza (ATP – aza).

• Reakcji tej towarzyszy uwolnienie energii, która 

wykorzystywana jest do wymienionych procesów.

• Powstały w wyniku tej reakcji związek o nazwie 

adenozynodifosforan – ADP – zawiera również 

jedną bogato energetyczną resztę fosforanową. Nie 

jest ona wykorzystywana jako bezpośredni donator 

energii. Zawartość ATP w komórkach jest mała (w 

mięśniach szkieletowych wynosi około 25mmol/kg 

suchej tkanki).

RESYNTEZA ATP

• Związek ten musi być nieustannie odbudowywany. 

W mięśniach szkieletowych ATP regenerowane jest 
na czterech drogach:

1)Przez przeniesienie na ADP bogato energetycznej 

grupy fosforanowej z fosfokreatyny (Pcr). W reakcji 
tej bierze udział enzym o nazwie kinaza kreatynowa.

2)Na drodze glikolizy beztlenowej
3)Na drodze przemian tlenowych
4)W reakcji katalizowanej przez enzym kinazę 

adenylanową (miokinazę). W reakcji tej z dwóch 
cząsteczek ADP powstaje jedna cząsteczka ATP i 
jedna cząsteczka AMP. W tym procesie powstają 
jedynie niewielkie ilości ATP.

Glikoliza beztlenowa

• W przebiegu glikolizy mleczanowej substratem 

wyjściowym jest glikogen bądź glukoza. Na każdy mol 
zużytej glukozy wolnej tworzone są netto dwa mole ATP, w 
przypadku zaś gdy glukoza pochodzi z glikogenu trzy mole 
ATP.

• Przyczyna różnicy – jeden mol ATP zużywany jest w 

procesie fosforylacji jednego mola glukozy do glukozo – 6 
fosforanu.

• W nieobecności tlenu powstały w reakcji glikolizy kwas 

pirogronowy nie może wyjść w cykl przemian tlenowych. 
Ulega on przekształceniu w kwas mlekowy przy udziale 
enzymu dehydrogenaza mleczanowa. W rezultacie w 
mięśniach gromadzi się kwas mlekowy. Dyfunduje on 
następnie do krwi. Niewielka ilość kwasu mlekowego 
przekształcana jest w glukozę w mięśniach (w procesie 
glukoneogenezy)

Przemiany tlenowe

• Substratami do syntezy ATP w wyniku 

przemian tlenowych są :

1.Glukoza
2.Wolne kwasy tłuszczowe
3.Aminokwasy

Glukoza

• W obecności tlenu kwas pirogronowy przechodzi z 

cytoplazmy do mitochondrium, gdzie ulega tzw. 
Dekarboksylacji oksydacyjnej. W jej wyniku 
tworzony jest Acetylo-CoA

• Reakcję tę katalizuje kompleks enzymatyczny 

dehydrogenaza pirogronianowa.

• Acetylo-CoA wchodzi następnie w cykl reakcji zwany 

cyklem kwasu cytrynowego, Cyklem Krebsa, bądź 
też cyklem kwasów trikarboksylowych.

• Zarówno Cykl Krebsa, jak i proces glikolizy 

sprzężone są z łańcuchem enzymów oddechowych.

• Czynność tego łańcucha prowadzi do wytworzenia ATP 

w procesie nazywanym fosforylacją oksydacyjną.

• Z  jednego mola glukozy powstaje 38 moli ATP 

Przemiana substratów 

energetycznych

• Możliwości przekształcania 

substratów

• węglowodany   ►   tłuszcze, aminokwasy 

endogenne

• tłuszcze 

►   aminokwasy endogenne

• białka  

►   węglowodany albo tłuszcze

Przemiana tlenowa i 

beztlenowa węglowodanów

Substraty energetyczne ulegające 

przemianom tlenowym w cyklu 

Krebsa

Regulacja metabolizmu 

substratów energetycznych

• Główną rolę w regulacji metabolizmu odgrywają 

węglowodany i tłuszcze. 

• Wynika to z faktu, że związki te magazynowane są 

w ustroju. W przypadku zwiększonego ich zużycia 
(np. w czasie wysiłku) bądź zmniejszonej podaży 
(np. w czasie głodzenia) mogą być wykorzystywane 
bez szkody dla organizmu.

• Nie ma natomiast zapasowych białek. Oznacza to, 

że zwiększonemu zużyciu białek ustrojowych 
będzie towarzyszyć osłabienie funkcji tych 
narządów, bądź też komórek których białka uległy 
cząstkowemu zużyciu.

• Zasoby energii zmagazynowane w postaci 

tłuszczów przewyższają wielokrotność zasoby 
energii zmagazynowanej w postaci węglowodanów.

• Glukoza i wolne kwasy tłuszczowe znajdujące się 

we krwi stanowią jedynie nieznaczny odsetek 
całkowitej puli węglowodanów i tłuszczów.

• Magazynowaną formą glukozy jest glikogen, a 

wolnych kwasów tłuszczowych triacyloglicerole.

Glikogen

• Zawartość glicerolu w 1 gramie mięśni jest 

wielokrotnie niższa niż zawartość tego 
wielocukru w 1 gramie wątroby.

• Masa mięśni ustroju przewyższa z kolei 

wielokrotnie masę wątroby, całkowita ilość 
glikogenu zmagazynowanego w mięśniach 
jest prawie 3 razy większa od ilości 
glikogenu zmagazynowanego w wątrobie.

• Zawartość glikogenu w mięśniach zależy 

od typu mięśnia.

• Włókna typu I (włókna wolno kurczące się, 

tlenowe) zawierają mniej tego związku niż 
włókna typu IIA (włókna szybko kurczące 
się, tlenowo - glikolityczne oraz włókna 
typu IIX.

Glikogenoliza

• Jest to rozkład glikogenu, który zachodzi dzięki 

działaniu enzymu fosforylaza.

• Enzym ten znajduje się w formie nieczynnej 

(fosforylaza B)

• Aktywna forma tego enzymu (fosforylaza A) 

powstaje dzięki fosforylacji fosforylazy B. 

• W mięśniu za zwiększenie aktywności fosforylazy 

A odpowiedzialne są głownie 2 czynniki:

o Adrenalina
o Jony wapnia Ca

2+

• Końcowym produktem glikogenolizy jest glukozo 

-1- fosforan.

• Błona komórki jest nieprzepuszczalna dla glukozo 

-1- fosforanu.

• Komórka mięśniowa nie zawiera enzymu 

odszczepiającego resztę fosforanową od cząsteczki 
glukozy.

• Glikogen mięśniowy może być wykorzystywany 

tylko w komórce, w której jest zmagazynowany.

• Glikogen znajdujący się w komórkach mięśniowych 

nie może być źródłem glukozy dla innych komórek, 
ani też dla tkanek pozamięśniowych.

Regulacja stężeń glukozy 

we krwi

Prawidłowe stężenie glukozy we 

krwi człowieka wynosi 4,0-5,5 

mmol/l (normoglikemia). 

Obniżenie stężenia glukozy we krwi 

nazywamy hipoglikemią, a 

podwyższenie hiperglikemią

• W warunkach normalnego żywienia 

glukoza stanowi jedyny substrat 
energetyczny dla komórek nerwowych. 
Obniżenie stężenia glukozy we krwi, 
zwłaszcza znaczne, objawia się 
zaburzeniami funkcjonowania 
ośrodkowego układu nerwowego, aż do 
utraty przytomności włącznie. Z kolei 
podwyższenie stężenia glukozy we krwi, 
zwłaszcza znaczne i długotrwałe, 
prowadzić może do tzw. śpiączki 
hiperosmolarnej.