Aminokwasy z ładunkiem, kwaśne
Mechanizm buforowania roztworów przez
białka
RCOO-1 + H+1 <----> RCOOH
RCOOH + OH- <----> RCOO-1 + H2O
R-NH2 + H+1 <----> R-NH3+1
R-NH3+1 OH- <----> R-NH2 + H2O
AH = A- + H+
[AH]
---------------- = K
[A-] * [H+]
1 [A-]
-------- =-------- * K
[H+] [AH]
[A-]
pH = log -------- + pK
[AH]
[A-]
log -------- = pH- pK
[AH]
" Oblicz stosunek stężeń formy naładowanej
do nie naładowanej bocznej grupy
karboksylowej kwasu asparaginowego w
pH = 1, pH = 4, pH =5 i pH = 7,
" pKa =3,9
" Oblicz stosunek stężeń formy naładowanej
do nie naładowanej bocznej grupy
karboksylowej kwasu glutaminowego
będzie zdysocjowane w pH = 1, pH = 3, pH
=4, pH = 5, pH = 7,
" pKa = 4,3
Glukoza
" Naszym z
ródłem energii jest pokarm. Energię
kumulują wszystkie podstawowe składniki pożywienia
- białka, tłuszcze i węglowodany.
" Głównym paliwem organizmu pozostaje tylko jeden z
nich - glukoza - cukier pochodzÄ…cy z przemian niemal
wszystkich strawnych węglowodanów.
" Po poziomie glukozy organizm rozpoznaje dostatek
lub deficyt energetyczny.
" Glukoza jest głównym z
ródłem energii dla
naszego mózgu. Mózg zawsze potrzebuje
glukozy.
Homeostaza glukozy
" Homeostaza glukozy jest wypadkową dopływu glukozy do krwi
oraz jej zużycia w komórkach, ważną rolę w jej utrzymaniu
odgrywają procesy metaboliczne w mięśniach szkieletowych i
wÄ…trobie.
" Wpływ na przebieg procesów metabolicznych w tkance
mięśniowej wywiera wiele czynników, wśród nich są czynniki
genetyczne, regulacja hormonalna a także stężenie
substratów. Wśród hormonów biorących udział w tej regulacji
najważniejszymi są insulina i glukagon.
Glikoliza
" Glikoliza jest podstawowym procesem wytwarzajÄ…cym energiÄ™
w żywym organizmie. Substratem jest glukoza, a produktem
jest pirogronian, który w warunkach tlenowych przechodzi
poprzez acetylo-CoA do cyklu kwasu cytrynowego, a w
warunkach beztlenowych ulega redukcji do mleczanu.
" Bilans glikolizy w warunkach beztlenowych to 2 mole ATP z
jednego mola glukozy
" w warunkach tlenowych 32 mole ATP
Glukoneogeneza
Glukoneogeneza to enzymatyczny proces tworzenia
przez organizm glukozy z metabolitów nie będących
węglowodanami, np. aminokwasów, glicerolu czy
mleczanu. Głównym substratem jest pirogronian.
Tworzenie dwucukrów, powstawanie
wiÄ…zania glikozydowego
Glikogen
" Jest głównym wielocukrem
stanowiącym materiał
zapasowy w komórkach
zwierzęcych. Ma strukturę
rozgałęzionych łańcuchów.
Rozgałęzienie następuje co
8-12 reszt glukozy. Glikogen
może być szybko rozkładany
do glukozy. Do najbogatszych
w ten materiał zapasowy
tkanek należą wątroba,
mięśnie.
Glikogenoliza
" Glikogenoliza - rozkład glikogenu do glukozo-6-
fosforanu (w mięśniach) lub do glukozy (w wątrobie)
powodujący uzupełnienie chwilowego niedoboru
glukozy w różnych tkankach organizmu m.in. we krwi.
Proces pobudzany przez adrenalinÄ™ i glukagon.
Insulina
" Insulina to hormon peptydowy o działaniu ogólnoustrojowym, odgrywający
zasadniczą rolę w metabolizmie węglowodanów, lecz także białek i
tłuszczów.
Nazwa insulina z Å‚ac. insula - wyspa, pochodzi od wysepek Langerhansa
trzustki, gdzie insulina jest produkowana.
" Insulina produkowana jest przez komórki ² (komórki B) wysp trzustki.
Najważniejszym bodz
cem do produkcji insuliny jest poposiłkowe
zwiększenie stężenia glukozy we krwi. Insulina sygnalizuje stan
nasycenia substratami energetycznymi i stymuluje ich magazynowanie oraz
syntezę białek
" Stymuluje syntezę glikogenu w mięśniach i wątrobie
" Przyspiesza w wątrobie glikolizę co zwiększa syntezę kwasów
tłuszczowych.
" Powoduje wnikanie glukozy do mięśni i tkanki tłuszczowej
Glukagon
" to hormon produkowany w trzustce przez komórki alfa o
działaniu przeciwstawnym do insuliny, podwyższający poziom
glukozy we krwi. Działa głównie na wątrobę
" Stymuluje rozkład glikogenu i glukoneogenezę
Inhibuje syntezę kwasów tłuszczowych , glikolizę
" W czasie wysiłku fizycznego dochodzi do zwiększonego
wykorzystywania substratów energetycznych, zwiększone
zostaje ich uwalnianie z magazynów tkankowych i
udostępnianie do przemian.
" Głównym substratem energetycznym, zwłaszcza w pierwszym
etapie pracy mięśniowej, jest glukoza pochodząca z glikogenu,
krążąca we krwi oraz syntetyzowana w wątrobie. Jednakże
zapasy glukozy zmagazynowane w formie glikogenu w
mięśniach i wątrobie nie są zbyt duże i przy dłużej trwającym
wysiłku fizycznym szybko ulegają całkowitemu wyczerpaniu.
" Po zakończeniu pracy następuje resynteza glikogenu, który to
proces jest stymulowany przez insulinÄ™
Regulacja poziomu glukozy w organizmie
" Regulacja poziomu glukozy we krwi zwiÄ…zana jest z pracÄ…
trzustki, która wytwarza insulinę (pobudzającą przetwarzanie
glukozy w glikogen i ułatwiającą transport glukozy z krwi do
komórek) i glukagon i pobudzający rozkład glikogenu do
glukozy, a także z wątrobą i mięśniami.
" Zarówno wątroba jak i mięśnie magazynują nadmiar glukozy w
postaci glikogenu. W przypadku niedoboru glukozy
zmagazynowany w wątrobie i mięśniach glikogen zostaje
szybko rozłożony do glukozy.
" Nadmiar węglowodanów jest przekształcany w organizmie
człowieka w tłuszcze i magazynowany w tkance podskórnej.
Poziom glukozy we krwi
" Tkanką, która zawsze potrzebuje glukozy jest
mózg, dlatego zachowanie homeostazy tego cukru
jest ważne dla prawidłowej pracy organizmu.
" We krwi stężenie glukozy wynosi ok. 90mg na 100cm3. W
czasie intensywnego wysiłku fizycznego jej stan może spaść
nawet do 70mg/100cm3, jednak dopiero spadek poziomu tego
cukru poniżej 60mg jest określany, jako hipoglikemia i staje się
niebezpieczny.
" Podwyższony poziom cukru we krwi to hiperglikemia. Objawy
obserwuje się przy stężeniu powyżej 200 mg/100cm3 ale stały
podwyższony poziom (120mg/100ml) prowadzi do uszkodzeń
organizmu
"
hipoglikemia
" Organizm w czasie hipoglikemii jest zmobilizowany, aby
dostarczyć do mózgu jak najwięcej glukozy, gdyż nie gromadzi
on zapasów glukozy jak np. wątroba lub mięśnie, by korzystać
z nich w trakcie hipoglikemii. Hormonami podnoszÄ…cymi
stężenie glukozy we krwi są:
" adrenalina
" glukagon
" kortyzol
" hormon wzrostu
" Adrenalina i glukagon podnoszą stężenie glukozy we krwi
przez 2-4 godziny po hipoglikemii. Kortyzol i hormon wzrostu
zaczynają działać po ok. 3-4 godzinach i efekt podniesienia
stężenia glukozy we krwi utrzymuje się od 5 do 12 godzin po
hipoglikemii.
" Gdy stan obniżonego poziomu glukozy
utrzymuje się dłużej może nastąpić
hiperglikemia.
" Niski poziom glukozy uruchamia mechanizmy
kompensujące, głównie hormon wzrostu,
powodujÄ…c wzrost poziomu cukru we krwi.
Homeostaza glukozy - schemat
Oznaczanie glukozy
" Wszystkie badania dotyczące stężenia glukozy we
krwi wykonuje siÄ™ na czczo.
" Po posiłkach stężenie glukozy wzrasta.
" Krew ma właściwości glikolityczne, wskutek czego
zawartość cukru we krwi wyrażnie maleje z czasem.
Zapobiegamy dodajÄ…c fluorek sodu 3mg/ml
" Krew odbiałcza się koloidalną zawiesiną ZnOH.
PrzesÄ…cz gotuje siÄ™ z roztworem zawierajÄ…cym Cu(ii)
i Cu(I) wypada z roztworu w postaci Cu2O. Tlenek
miedzi rozpuszcza siÄ™ w odczynniku
arsenomolibdenowym, dajÄ…c niebieskie zabarwienie.
Odczynniki
" 1) 0,45% ZnSO4
" 2) 0,1 M NaOH
" 3) Odczynnik miedziowy I. W 600 ml wrzącej wody rozpuścić 200g
bezwodnego Na2SO4. Oddzielnie w 100 ml wody rozpuścić 25 g soli
Seignetta (winianu sodowopotasowego). Obydwa roztwory zmieszać dodać
20 g wodorowęglanu sodu i 25 g węglanu sodu i dopełnić do 1 l.
" Przesączyć. Przechowywać w 37oC. ( może się wytrącać).
" 4) Odczynnik miedziowy II 15% roztwór CuSO4 *5H2O + 2 krople H2SO4
" 5) mieszaninę roztworów miedziowych (I i II) w stosunku 1: 25 sporządzić
bezpośrednio przed użyciem.
" 6) Odczynnik arseno molibdenowy. Rozpuścić 25 g molibdenianu (VI)
amonowego w 450 ml wody. Dodać 31 ml stęzonego H2SO4. Rozpuścić 3 g
arsenianu(V) sodowego (Na2HAsO4*7H2O) w 25 ml wody. Oba roztwory
zmieszać. Inkubować w temp 37oC przez 48 h. Przechwywać w ciemnej
butelce.
" 7) Roztwór wzorcowy glukozy o stężeniu 200 mg/100 ml.
Wykonanie
" Przygotować mieszaninę ZnSO4 i 0,1 M NaOH w stosunku 5:1.
Do 2,9 ml mieszaniny dodać 0,1 ml krwi z opuszki palca.
Próbkę grzać we wrzącej łażni wodnej 5 min.
" Po ostudzeniu przesączyć.
" Do 1 ml przesączu dodać 1 ml odczynnika 5 (miedziowego) i
gotować na łażni 20 min. Po ostudzeniu dodać 1ml odczynnika
arseno-molibdenowego i wstrząsać aż rozpuści się tlenek
miedzi. Dodać 7 ml wody i oznaczać spektrofotometrycznie
przy długości fali 660 nm.
" Analogicznie postępować ze wzorcem. Pobrać 0,1 ml roztworu
wzorcowego z przyrządzonych roztworów w zakresie 10 do 200
mg/100ml.
Obliczenia
" W tym zakresie krzywa ma charakter liniowy
" Stężenie wynosi
" " mg glukozy /100ml=(Ap/Aw) * Cw*
" " Cw= stężenie glukozy we wzorcu
Przemiany energetyczne organizmu
węglowodany tłuszcze białka
Cukry proste kwasy tłuszczowe aminokwasy
Acetylo-
koenzym
Cykl Krebsa
Energia w postaci powstajÄ…cego ATP, NADH oraz FADH2
Glikoliza
" Sumaryczna reakcja glikolizy przekształcenia glukozy w
pirogronian jest następująca:
glukoza + 2Pi + 2ADP + 2NAD+
" 2 czÄ…steczki pirogronianu + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O.
" Jeśli zabraknie substratów to reakcja nie będzie zachodziła
przy braku tlenu, podczas intensywnego wysiłku, ilość
wytwarzanego NADH przekracza zdolność łańcucha
oddechowego do utleniania NADH z powrotem do NAD +.
"
Porównanie warunków tlenowych i beztlenowych
" W obecności tlenu NADH jest utleniany i powstaje NAD+
" 2 NADH + O2 ßð> 2NAD+ + 2H2O dG= -220 kJ/mol
" 5ADP + 5Pi + 5H+ ---> 5ATP + 5H2O dG= +30,5 kJ/
mol
" W warunkach beztlenowych pirogronian przekształcany jest w
kwas mlekowy
" Pirogronian + NADH + H+ <-> kwas mlekowy +NAD+
" Powstawanie NAD+ dostarcza substratów dla glikolizy
"
" Kwas mlekowy (LA)- końcowy produkt glikolizy beztlenowej,
uważany jest za jeden z czynników wywołujących zmęczenie
mięśni, wielkość jego stężenia daje informację o intensywności
(ciężkości) wykonywanego wysiłku, jest wykorzystywany w
badaniach sportowych.
W warunkach tlenowych pirogronian zostaje przekształcony w
acetylo-CoA (dehydrogenaza pirogronianowa)
pirogronian + NAD+ + CoA acetylo-CoA + CO2 + NADH.
przy braku tlenu, podczas intensywnego wysiłku, ilość
wytwarzanego NADH przekracza zdolność łańcucha
oddechowego do utleniania NADH z powrotem do NAD +.
" Zadaniem cyklu Krebsa jest utlenić związek o nazwie:
acetylokoenzym A (acetylo-CoA) do 2 czÄ…steczek
dwutlenku węgla (CO2), pozyskaną w tym procesie energię
ulokować w chemicznych nośnikach energii: GTP, NADH i
FADH2.
Sumaryczny wzór cyklu Krebsa to:
acetylo-CoA + GDP + Pi + 3NAD+ + FAD + 2H20
CoA + GTP + 3NADH + 3H+ + FADH2 + 2CO2
PowstajÄ… wysokoenergetyczne zwiÄ…zki wymagajÄ…ce tlenu
Jeśli zabraknie substratów to reakcja nie będzie zachodziła
3NAD+ + FAD
Brak NAD + powoduje że pirogronian syntetyzowany w mięśniach
szkieletowych podczas glikolizy zostaje przekształcony w mleczan
przez dehydrogenazÄ™ mleczanowÄ… w reakcji generujÄ…cej NAD+,
dzięki czemu glikoliza w dalszym ciągu wytwarza ATP.
Mleczan dyfunduje z mięśni do krwi, skąd przechodzi do wątroby.
W wątrobie, z udziałem dehydrogenazy mleczanowej zostaje
przekształcony z powrotem w pirogronian.
Pirogronian w procesie glukoneogenezy ulega przekształceniu w
glukozę; ta trafia do krwiobiegu, skąd może być pobierana
przez mięśnie szkieletowe (i mózg).
" Powstający w organizmie w następstwie wysiłku fizycznego
kwas mlekowy jest silniejszym kwasem (posiada większy
stopień dysocjacji) aniżeli kwas węglowy i dlatego zajdzie
następująca reakcja:
" CH3CH(OH)COOH + HCO3- + Na+ --->
CH3CH(OH)COONa + H2CO3 (H2O + CO2)
" W reakcji powstaje mleczan sodu.
" A to oznacza, że kation wodorowy pochodzący od kwasu
mlekowego łączy się z anionem wodorowęglanowym
przechodząc w kwas węglowy, który rozpada się na H2O i CO2.
" H2CO3 <=> CO2 + H2O
 MI
SIEC

W
TROBA
Cykl
Corich
glukoza
glukoza
glikoliza
glukoneogeneza
i l o k i l g i l o k i l g n a z c e l m o r d y h e d n a z c e l m o r d y h e d n + H + H D A N + H + H D A N H D A N H D A N c e l m y h e d c e l m y h e d i n e g o e n o k u l e g o e n o k u l H + H D A N H + H D A N H D A N H D A N +
M z R
I W O

I 
B
S E T A
M C
W R
I I 
O

E T B
S C
a A
g g n
l g a +
u g
k l
o u
z k
a o n
g z e
l a z
u g a
k l n
o u e
z k z
a o a
z g n
a r a
z o n
a n a
p z
i a
r z
o a
g n
r o
o w
n a
i p
a i
n r
p o
i g
r r
o o
g n
r i
o p
n i
i r
a o a
g e
e n
n a
a z
z a
a z
o a
w n
a o
g w
e a
n d
a r
z o
a g
o e
w n
a a
m m
l l
e e
c c
z z
a m
n l
m e
l c
e z
c d
z r
a o
n g
pirogronian
pirogronian
NADH + H+
NADH + H+
dehydrogenaza
dehydrogenaza
mleczanowa
mleczanowa
NADH
NADH
mleczan
mleczan
K
R
K K E R E R W W
E W