Tlenowa przemiana pirogronianu

W mitochondriach w przemianie tlenowej do tego aby utlenić substrat CO2 i H2O. Pirogronian uzyskany beztlenowo w części cytoplazmatycznej przedostaje się do mitochondrium gdzie zostaje dalej przerabiany w sposób tlenowy. Proces tlenowej przemiany w porównaniu do beztlenowej jest reakcją znacznie korzystniejszą. Z jednej części kwasu pirogronowego powstaje 14 cząsteczek ATP.

Cykl Krebsa

Substrat acetylo COA: Ilość cząstek CO2-dwie cz. Które zostają uwolnione

Bilans energetyczny 3NADH=9ATP

1FADH=2ATP-

1GTP= 1 ATP =12ATP

Fosforylacja substratowa:synteza GTP kosztem uwolnienia energii z wysoko energetycznego substratu.

Przebieg cyklu krebsa-rozpoczyna się acetylo CO A (2-węglowy) i przyłącza się do szczwiooctanu(4-węglowy) tworzy się cytrynian (6-węglowy), w procesie izomeryzacji powstaje izocytrynian. Izocytrynian zostaje utlenionym akceptorem jest NAD, powstaje alfa-oksoglutaran, powstaje NADH i uwalnia się cz. CO2. Alfa-oksyglutaran zostaje uwolniony, zostaje przyłączony wolny koenzym A. Powstaje 4-węglowy związek bursztylo CO A. W reakcji z GDP powstaje bursztynian oraz GTP i zostaje uwolniony CO A. Bursztynian jest utleniany (oddaje H), akceptorem jest FAD, powstaje FADH2 i fumaran. W procesie hydrolizy zostaje przemieniony w jabłczan. Jabłczan zostaje utleniony, powstaje NADH i szczwiooctan może znów się łączyć z acetyloCO A rozpoczynając cykl krebsa od nowa. Wszystkie NADH i FADH2 przechodzą na łańcuch oddechowy gdzie zostają przemienione w ATP.

Glukoneogeneza-proces biosyntezy z glukozy z niecukrowych składników takich jak kwas pirogronowy. Mlekowy, metabolity - cyklu krebsa i większość aminokwasów , które w wyniku przemian mogą być przekształcane w 4-węglowekwasy karboksylowe.

U zwierząt G. Zachodzi w kom. Wątroby i nerek jest procesem odwrócenia procesu glikolizy na 10 reakcji glikolizy 7 jest odwracalnych. Bezpośrednim substratem G. Jest kwas pirogronowy.

Reakcja G. Pirogronian-CO2 + ATP + H2O + szczwiooctan + ADP + Pi. Glukoneogeneza w zależności od gatunku zachodzi w mitochondriach. Reakcje te są odwó®ceniem reakcji glikolizy i katalizowane są kolejno przez takie same enzymy jak endolaza, mutaza kinaza fosfoglicerynianowa. Kolejna reakcja G. Jest odpuszczenie reszty fosforanowej od glukozo-fosforanu i utworzenie wolnej glukozy. Reakcja ta jest nieodwracalna.

Sumaryczny zapis G. : 2cz. Kw. PYR + 1ATP +2GTP + 2GDP + Pi+2NAD*

Cykl pentozofosoforanowy -

Występuje w kom. Zwierząt i mikroorganizmach. Wszystkie jego reakcje przebiegają w cytozolu. W organizmach zwierzęcych GP jest szczególnie aktywny w tkankach prowadzących intensywna syntezę kwasów tłuszczowych i steroidowych. W zależności od potrzeb metabolicznych komórki 5-cio fosforyboza może zostać zużyta do biosyntezy nukleotydów, a aldechyd 3-fosfeglicerynowe - 6-cio fosfofruktoza mogą zasilić szlak glikolizy lub przy braku zapotrzebowania na ATP mogą zostać zamienione na produkt w 6-cio fosfeginkoze przy wykorzystaniu niektórych reakcji np. glukogenezy.

Łańcuch oddechowy

Łańcuch oddechowy to ostatni etap oddychania wewnątrz komórkowego przebiegający na wewnętrznych błonach mitohondrium. Polega na przenoszeniu atomów H* i elektronów (e) na tlen z wykorzystaniem cząsteczki H2O. Proces ten przebiega stopniowo z udziałem wielu przenośników takich jak FAD-NAD (citochromy) i wydzielaniem dużej ilości energii kumulowanej w ATP

Cechy	Oddychanie beztl.	tlenowe
Substrat	Glukoza	Glukoza
Produkt	Alkohol CO2 kw. Mlekowy	Co2 H2O
Ilość uwolnionej en.	Bardzo mała	Duża
Akceptor H*	Gł. Kw. PYR	Tlen
Zysk energetyczny z-1 cz. Glukozy	2ATP	36ATP
Etapy	Glikoliza+redukcja jej prod.	Glikoliza CK, ŁO
Miejsce cytoplazma	Cytoplazma	Cytopl. I mitochondria

Składniki łańcucha oddechowego -

Składa się on z 4 kompleksów koenzymu Q oraz cytochromu. Kompleks 1 ustawiony jest specyficznie na utlenianie NADH. Kompleks 2 odbiera wodory i elektrony z bursztynianu. Kompleksy 3 i 4 przenoszą dalej elektrony z bursztynianu. Kompleksy 3 i 4 przenoszą dalej elektrony z obu wyżej wymienionych przenośników aż na tlen cząsteczkowy.

Fosforylacja oksydacyjna -

Jest to proces otrzymywania energii zmagazynowanej w ATP w łańcuchu oddechowym. Reakcje utleniania redukcji polega na przechodzeniu elektronu ze stanu wzbudzenia do stanu spoczynkowego, oddaje energię jest tym nośnikiem energii, który ADP wyłapuje i przekształca się w ATP.

Tłuszcze

to estry kwasów tłuszczowych i alkoholu trójhydroksylowego - glicerolu. Właściwości tłuszczów zależą od rodzaju kwasów tłuszczowych w nich związanych. Charakterystyczna cechą kw. Tłuszczowych jest długi łańcuch alifatyczny, nadający im charakter hydrofobowy, oraz 1 gr. Karboksylową.

Właściwości fizyczne tłuszczy

T. czyste są bezbarwne bez zapachu i bez smaku. T. Naturalne zawdzięczają swój zapach smak i barwę w obecności różnych domieszek (witamin wolnych kw. Barwników)

Trawienie tłuszczy:

Nie ulegają one trawienie w żołądku lecz zostają w nim ogrzane, zmiękczone, a może nawet upłynnione i przy wtłoczeniu treści pokarmowej do jelita cienkiego zostają w pewnym stopniu zemulgewane. W wyniku rozpadu hydrolitycznego powstają gliceryna, która jako dobrze rozpuszczalna w wodzie zostaje łatwo wchłaniana przez organizm. Powstałe cz. Kw. Tłuszczowych są wchłaniane dopiero po stworzeniu związków kompleksowych z kwasami żółciowymi. Jako rozpuszczalne w wodzie są z łatwością wchłaniane

β-Oksydacja

obejmuje kolejno 4 następujące po sobie reakcje mające charakter cyklu. Za każdym przebiegiem cyklu łańcuchów. Tłuszczowych zostaje skrócony o dwa atomy węgla tj odłączone zostają COOH i węgiel α a przy węglu β powstaje COOH. Jednostka 2-węglowa odłącza się przy tym w postaci CH3CO-S-CoA

Etapy β-oksydacji

Etap-1 przy udziale 1 cząsteczki ATP zostaje przyłączony COA(aktyw. Kw. Tł.)

Etap-2 redukcja FAD do FADH2; otrzymujemy 2 cząsteczki ATP; a łańcuch węglowy zostaje utleniony.

Etap-3 następuje transport za pomocą karnityny, która pokonuje barierę błony mitochondrialnej.

Etap-4 uwodornienie - przyłącza się H2O i powstaje hydroksyketokwas

Etap-5 odwodornienie - oderwanie H2, do którego przyłącza się NAD i powstaje NADH, odłącza się także CoA.

Rola karnityny w transporcie Acetylo-CoA do mitochondrium:

Połączenie acetyloCoA nie przenikają przez błonę mitochondrialna. KW. Tłuszczowe dostają się do mitochondrium prawdopodobnie w postaci związanej estrowo z pochodną trójmetyloaminy, zwana karnityna. Karnityna wiąże acyl z acylo-S-CoA za pośrednictwem gr. OH z zachowaniem wysoko energetycznego wiązania:

(CH3)=N-CH2-CH-CH2-COOH

|

O-CO-CH2-CH2-R

Po przejściu przez błonę mitochondrialna acyl powraca do postaci związanej z CoA.

Bilans energetyczny β-oksydacji

FADH-2ATP

NADH-3ATP

=5ATP+12cz. ATP (cykl Krebsa)

=17ATP

przykład do rozwiązania kw. Stearynowego C18

18/2-1=8obrotów

8x5ATP=40ATP

18/2=9acetyloCoA

9x12=108ATP

108ATP+40ATP =148ATP-1=147ATP

Biosynteza kwasów tłuszczowych

Prekursorem syntezy kwasów tłuszczowych jest acetylo COA który wchodzi na szlak syntezy przy współudziale ATP i CO2. W skutek karboksylacji (dołączenia COOH) powstaje reszta kw. HOOC-CH2-COOH połączona wiązaniem tioestrowm z CoA czyli malanylo-CoA. Reakcję katalizuje karboksylaza acetyloCoA z klasy ligaz, której grupa prostetyczna biotyna. Synteza kw. Tł. Odbywa się przez sukcesywne dodawanie podjednostek dwu węglowych do malanylo-CoA. Proces ma charakter cykliczny. Składa się z 7 reakcji których kolejny przebieg powoduje wydłużenie łańcucha o kolejne 2 grupy CH2 za każdym obrotem cyklu.

Cykl jest katalizowany przez 7 enzymów wchodzących w skład wieloenzymatycznego kompleksu 7 lub 8-krotne powtórzenie cyklu powoduje stworzenie kwasu palamitynowego względnie stearynowego. Kompleks wieloenzymatyczny syntezy działa w cytoplazmie.

Dalsze przedłużenie łańcucha może być kontynuowane w mitochondriach. Karnityna wiąże acyl z acylo-S CoA za pośrednictwem grup OH z zachowaniem wysoko energetycznego wiązania. Proces biosyntezy tłuszczy i β-oksydacji są odgrodzone barierą błony mitochondrialnej lecz mogą się komunikować za pośrednictwem acylokarnityny.

Różnice między β-oksydacją a biosyntezą

Biosynteza	Β-oksydacja
Proces redukcji w cytoplzmie	Proces utleniania w mitochondriach
1 kompleks enzymatyczny synteza kw. Tłuszczowych.	Pojedyncze układy białkowe, pojedyncze enzymy luzem w mitochondrium

Podział Hormonów (chem.)

-hormony sterydowe(kory nadnerczy i gonad)

-hormony peptydowe(większość hormonów)

-hormony pochodne aminokwasów(adrenalina)

Podział Hormonów (mechanizm działania)

Wydzielony hormon jest roznoszony wraz z płynami ciała po całym organizmie i praktycznie dociera do każdej komórki. Jednak działa wybiórczo tylko na komórki docelowe wyposażone w specjalne receptory - chwytniki hormonów. Są to białka obudowane w błonę kom. Lub zlokalizowane w cytoplazmie, które specyficznie wiążą hormon. Dopiero wtedy wywiera on określony wpływ na czynności kom.

Rola cyklicznego AMP

-przekaźnik bodźców hormonalnych

-wpływa na biosynteze RNA i białek

-aktywację enzymów

-transport przez błony

-glukoneogeneze fosforaliza glikogenu

-skurcz mięśnia sercowego

-wydzielenie HCL w żołądku

Mechanizm działania hormonów steroidowych

Hormon przechodzi przez błonę komórkową receptor zlokalizowany jest w części cytoplazmatycznej, aby sygnał mógł być właściwie odebrany receptor musi związać hormon.

Właściwą jednostką sygnałowa jest kompleks hormonu z receptorem. Steroidy=steroidy anaboliczne - te hormony będą wpływały na procesy anaboliczne - syntezy np. biosyntezy białek.

Hormony działające na receptory błonowe

Tego typu regulacja dotyczy metabolizmu cukrów. Zgodnie z tym mechanizmie będą działały adrenalina i glukagon. Glokagon - działa prawie wyłącznie na komórki wątrobowe, hormon pod wpływem którego rezerwa wątrobowa glikogenowa będzie rozkładana.

Adrenalina - hormon który działa na mięśnie i wątrobę.

Receptor zlokalizowany jest w błonie. Hormon związawszy się z receptorem uruchamia proces produkcji przekaźnika drugiego rodzaju w tym przypadku przez stymulacje enzymu błonowego. Enzym ten zawiera ATP w cyklicznym AMP.

Mechanizm działania insuliny

Insulina obniża poziom cukru we krwi, wzmaga przepuszczalność błony komórkowej dla glukozy i innych cukrów oraz przyśpiesza przemianę cukrów w kom. Przekształcając je nawet w tłuszcz. Niedobór insuliny powoduje cukrzycę tzn. podwyższenie poziomu cukru we krwi i cukromocz

Skurcz mięśni

1.Informacja z centralnego układu nerwowego(motoneurony rdzenia) do mięśnia

2.depolaryzacja błony retikulum endoplazmatycznego gładkiego miocytu powoduje uwalnianie jonów wapnia do sarkoplazmy.

3.jony wapnia reagują z troponiną i osłaniając miejsce na aktynie, które reaguje z głowa miozyny

4.jony wapnia aktywują także enzym ATP-azy (głowa miozyny) która rozkłada ATP Energia rozkładu wykorzystana jest do ugięcia głowy miozyny i pociągniecie za sobą krążka sarkomeru. Czynność ta powtarza się wielokrotnie. Rozkurcz polega na repolaryzacji błony dzięki czemu jony wapnia wracają na drodze czynnej do retikulum.

Związki wysokoenergetyczne

Są to związki posiadające wiązania wysokoenergetyczne bezwodnikowe, podczas ich hydrolizy uwalnia się dużą ilość swobodnej energii. Mają duży wpływ na przenoszenie grupy fosforanowej. ATP zbudowany jest z 3elementów: 1-zasada azotowa; 2-ryboza(cukier 5-weglowy); 3-reszty kwasu fosforowego

Trening wytrzymałościowy

Chodzi o to by do mięśnia była dostarczona duża ilość tlenu, zależy to od sprawności układu krążenia i układu oddechowego i od samych parametrów skurczu. Pod wpływem treningu dokonują się zmiany, które mogą umożliwić lepsze wykorzystanie tlenu do produkcji energii przez mięsnie szkieletowe. Zwiększa się objętość serca, krwi, zmniejsza się lepkość krwi. Krew jest mniej lepka, zmniejsza się opór przepływu.

Mięśnie: trening powoduje wzrost zawartości miozyny w mięśniu a tym samym prowadzi do wzrostu ilościowego wolnych grup -SH miozyny, czyli rośnie aktywność enzymatyczna miozyny, a zmniejsza się przy zmęczeniu mięśni. Dlatego mięśnie bardziej trenowane są bardziej zaadoptowane do pracy w sensie bardziej intensywnych energicznych skurczów. Podczas skurczu filamenty aktynowe i miozynowe wsuwają się między siebie teleskopowo. Temu zjawisku towarzyszy reakcja ATP-> ADP - H3PO4. Stan spoczynkowy mięśnia zależny jest od zachowania aktywności Atp-azy (enzym) spowodowanej brakiem Ca2+.

Czynnikiem zabezpieczającym niezbędną energie dla skurczu pod postacią ATP jest glikolityczny rozpad cukru oraz fosfokreatyna znajdująca się w mięśniu która służy jako akumulator energii. W czasie pracy zwiększa się zawartość kwasu mięśniowego.

Trening sprinterski (beztlenowy)

-jego mięśnie musza produkować energię bardzo szybko na drodze beztlenowej

-trening oparty na stosowaniu bodźców intensywnych i krótkotrwałych.

Mięsień jest plastyczny tzn. pod wpływem wysiłku można oczekiwać zmian w przebudowie białek mięśniowych w kierunku stymulacji zmiany włókien szybko - na wolno kurczliwe, Szczyt plastyczności przypada na wiek młody około 20 lat.

Zmiany powysiłkowe w organizmie

W czasie odpoczynku (superkompensacji) następuje odbudowanie substancji w organizmie normalnie występujących w stanie równowagi. Zwiększa się zawartość ATP, AMP. Kreatyny, fosforanów. W pierwszej fazie następuje wydalanie kwasu mlekowego z krwi i mięśni potem odbudowuje się fosfokreatyna i glikogen, a na końcu białko 30-40min - odbudowuje się fosforkreatyna, 60min - glikogen, 6godz. Białko. Część substancji powstałych w wyniku pracy mięśniowej może służyć resyntezie produktów wyjściowych np. kw. Mlekowy w 20% utlenia się do dwutlenku węgla Co2 i H2O a w 80% regeneruje się do glukozy. W mięśniu w okresie odpoczynku wzrasta poziom mioglobiny, niektórych związków organicznych substancji mineralnych.

Resynteza ATP

Odnowa ATP odbywa się kosztem ATP. Fosfokreatyna znajdująca się w mięśniach ulega rozpadowi przekształcając się kreatynę. Reakcja resyntezy ATP kosztem fosfokreatyny przebiega bardzo krótko jest ona erystyczna dla krótkotrwałych wysiłków. Inna reakcją odnowy ATP jest reakcja kosztem ADP. ADP oddaje resztę fosforanową drugiej cząsteczce ADP stając się jednocześnie ATP (ta co przyjmuje). Ta co oddaje reszty fosforanowe staje się AMP. Glikolityczna resynteza ATP - odbywa się kosztem glikolizy, co prowadzi jednocześnie do zakwaszenia organizmu.

Tlenowa resynteza ATP-jest duzo korzystniejsza od glikolizy beztlenowej ponieważ utleniając glukozę przy dostatecznej ilosci tlenu do Co2 i H2O otrzymujemy 30cz. ATP natomiast w resyntezie beztlenowej 2cz. ATP przy dużym zakwaszeniu kwasem mlekowym będącym trudniej aktualna subst. Z organizmu oraz CO2 i H2) (resynteza tlenowa)

---