1

Funkcje:

• bariera dyfuzyjna (selektywność)

• izolator elektryczny

- otoczenie dla receptorów, kanałów i innych białek błonowych

Błony biologiczne

Błony biologiczne

Lipidy i płynność błon biologicznych

Lipidy i płynność błon biologicznych

Cholesterol – planarny, tetracykliczny sterol zmniejsza przepuszczalność błon

Lipidy mogą się przemieszczać w obrębie błony,

co powoduje asymetryczne ich rozmieszczenie

I. Systemy transportowe

I. Systemy transportowe

peryferyjne

integralne

zakotwiczone poprzez łańcuch lipidowy

Białka błonowe

Transport przez błony

Transport przez błony

1. Dyfuzja prosta 2. Dyfuzja ułatwiona 3. Transport aktywn

1. Dyfuzja prosta 2. Dyfuzja ułatwiona 3. Transport aktywn

y

y

Rodzaje transportu przez błonę

Rodzaje transportu przez błonę

Uniport

Uniport

Symport

Symport

Antyport

Antyport

Czynniki toksyczne dla komórek

Czynniki toksyczne dla komórek

Drobnoustroje

Drobnoustroje

Reaktywne formy tlenu (i azotu)

Reaktywne formy tlenu (i azotu)

Leki

Leki

Związki cytotoksyczne (np. barwniki spożywcze)

Związki cytotoksyczne (np. barwniki spożywcze)

II. Procesy detoksykacji

II. Procesy detoksykacji

Skąd się biorą reaktywne formy tlenu?

Skąd się biorą reaktywne formy tlenu?

Redukcja tlenu cząsteczkowego

Redukcja tlenu cząsteczkowego

Tlen

Tlen

cząsteczkowy

cząsteczkowy

Anionorodnik

Anionorodnik

ponadtlenkowy

ponadtlenkowy

Nadtlenek

Nadtlenek

wodoru

wodoru

Rodnik

Rodnik

hydroksylowy

hydroksylowy

Endogenne

- Transport elektronów w łańcuchu

Mitochondria
Fagocyty

-

Enzymy flawinowe, np. oksydazy

Ź

Ź

ródła reaktywnych form tlenu

ródła reaktywnych form tlenu

Egzogenne

- Promieniowaie jonizujące
- Światło (widzialne/UV)
- Przemiany red-oks ksenobiotyków

Arginin

Arginin

a

a

C

C

y

y

trulin

trulin

a

a

•

•

NO

NO

O

O

2

2

, NADP

, NADP

+

+

,

,

fla

fla

w

w

in

in

y

y

,

,

biopter

biopter

yna

yna

Rozpuszczalne

Rozpuszczalne

cyklaza

cyklaza

guanyla

guanyla

nowa

nowa

Fe

Fe

GTP

GTP

cGMP

cGMP

PDE

PDE

Syntaza

Syntaza

tlenku azotu (NOS)

tlenku azotu (NOS)

Tlenek azotu

Tlenek azotu

–

–

Reaktywna Forma Azotu

Reaktywna Forma Azotu

G

G

M

M

P

P

2

modyfikacja lipidów błonowych

ROS/RNS

niedotlenienie; stany zapalne; neurodegeneracja

(peroksydacja)

modyfikacja białek błonowych

Stres

Stres

oksy

oksy

da

da

cyjny

cyjny

Brak równowagi między ilością utleniaczy a

Brak równowagi między ilością utleniaczy a

ant

ant

y

y

-

-

utleniaczami

utleniaczami

Kwasy nukleinowe

Kwasy nukleinowe

Pęknięcia nici

Cross-linki

Fragmentacja/addukty zasad i cukrów

MDA, HNE addukty

Błędne kodowanie; mutacje; nieprawidłowa ekspresja genów

Skutki działania rodników

Skutki działania rodników

Białka

Białka

tworzenie pochodnych karbonylowych

utlenianie grup tiolowych (metionina)

nitracja (nitrotyrozyn)

agregacja

proteoliza

Lipidy

Lipidy

zmiana płynności błon

tworzenie nadtlenków lipidowych

R

R

FT/RFA

FT/RFA

&

&

choroby

choroby

nowotwory

udary

choroby układu krążenia

katarakta

choroby płuc

chroniczne stany zapalne

chorby neurodegeneracyjne

starzenie

witamina C

witamina A

witamina E

flawonoidy

karotenoidy

albumina

glutation

enzymy antyoksydacyjne

Ochrona przed

Ochrona przed

R

R

FT/RFA

FT/RFA

witamina E

witamina E

•

LO

LO

2

2

•

•

LO

LO

2

2

H

H

Warstwa l

Warstwa l

ipid

ipid

owa

owa

witamina C

witamina C

•

Warstwa wodna

Warstwa wodna

Rola witamin C i E w ochronie przed utlenianiem

Rola witamin C i E w ochronie przed utlenianiem

lipid

lipid

ów

ów

zapobieganie inicjacji

zmiatanie form pośrednich rodników

wiązanie metali inicjujących tworzenie rodników

dekompozycja rodników peroksydowych

Enzymy a

Enzymy a

nt

nt

y

y

o

o

ksy

ksy

da

da

cyjne

cyjne

Dysmutaza

Dysmutaza

ponadtlenkowa

ponadtlenkowa

Cu,Zn SOD (cytosol & zewnątrzkomórkowa)

Mn-SOD (mitochondrium)

2O

2

•–

H

2

O

2

+ O

2

2H

+

K

K

atala

atala

za

za

Hem

Peroksydaza

Peroksydaza

g

g

lutation

lutation

owa

owa

Se

2H

2

O

2

2H

2

O + O

2

H

2

O

2

+ 2GSH

GSSG + 2H

2

O

3

Antyoksydacyjne

Antyoksydacyjne

działanie

działanie

glutationu

glutationu

Reduktaza

Reduktaza

glutationowa

glutationowa

Peroksydaza

Peroksydaza

glutationowa

glutationowa

2 GSH + RO

2 GSH + RO

-

-

OH = GSSG + H

OH = GSSG + H

2

2

O + ROH

O + ROH

Glutation

Glutation

GSSG

GSSG

GSH

GSH

Etapy detoksykacji

Etapy detoksykacji

Faza II

Faza II

tworzenie

tworzenie

konjugatów

konjugatów

poprzez przyłączenie

poprzez przyłączenie

reszt kwasu

reszt kwasu

glukuronowego

glukuronowego

lub siarkowego

lub siarkowego

Faza I

Faza I

zwiększenie polarności substancji poprzez

zwiększenie polarności substancji poprzez

utlenianie lub

utlenianie lub

hydroksylację

hydroksylację

Udział

Udział

cytochromu

cytochromu

P450

P450

Synteza

Synteza

S

S

-

-

adenozylometioniny

adenozylometioniny

Reakcje metylacji z udziałem SAM

Reakcje metylacji z udziałem SAM

+ reakcje metylacji w procesach detoksykacji

+ reakcje metylacji w procesach detoksykacji

Akceptor grupy metylowej

Akceptor grupy metylowej

Metylowany

Metylowany

produkt

produkt

Noradrenalina

Adrenalina

Guanidynooctan

Kreatyna

Fosfatydyloetanoloamina

Fosfatydylocholina

Adenina, cytozyna w DNA

Metyloadenina, metylocytozyna

Zasady w tRNA

Metylowane zasady

Reszty aminokwasów

Metylowane reszty aminokwasów

4

Synteza PAPS

Synteza PAPS

Mechanizm działania

Mechanizm działania

Rezerwy energetyczne u człowieka (70

Rezerwy energetyczne u człowieka (70

-

-

kg)

kg)

40

135 000

80

Tkanka
tłuszczowa

24 000

450

1 200

Mięśnie

0

0

8

Mózg

400

450

400

Wątroba

0

45

60

Krew

Białka

Triacyloglicerole

Glukoza lub

glikogen

Potencjalna wartość energetyczna (kcal)

III. Tkankowa specyfika procesów metabolicznych

III. Tkankowa specyfika procesów metabolicznych

Wysoki potencjał transferu umożliwia wykorzystanie energii ATP d

Wysoki potencjał transferu umożliwia wykorzystanie energii ATP d

o:

o:

-

-

skurczu mięśni

skurczu mięśni

-

-

a

a

k

k

t

t

ywnego

ywnego

transport

transport

u

u

-

-

amplifikacji sygnałów

amplifikacji sygnałów

-

-

biosynte

biosynte

z

z

-

-

detoksykacji

detoksykacji

ATP

ATP

jest uniwersalnym nośnikiem energii

jest uniwersalnym nośnikiem energii

Termodynamicznie niekorzystne reakcje są możliwe dzięki

sprzężeniu z hydrolizą odpowiedniej liczby cząsteczek ATP

Procesy metaboliczne zachodzące w komórkach

Procesy metaboliczne zachodzące w komórkach

•

•

Gl

Gl

ik

ik

ol

ol

iza

iza

•

•

Gl

Gl

ikogenoliza

ikogenoliza

•

•

Cykl

Cykl

pentozowy

pentozowy

•

•

Lipoli

Lipoli

za

za

•

•

β

β

-

-

o

o

ksy

ksy

da

da

cja

cja

•

•

Ketol

Ketol

iza

iza

•

•

Glu

Glu

k

k

oneogene

oneogene

za

za

•

•

Gl

Gl

ik

ik

o

o

neo

neo

gene

gene

za

za

•

•

Synt

Synt

eza

eza

kwasów tłuszczowych

kwasów tłuszczowych

•

•

Synte

Synte

za

za

triacyl

triacyl

o

o

gl

gl

i

i

cerol

cerol

i

i

•

•

Synte

Synte

za

za

cholesterol

cholesterol

u

u

,

,

steroid

steroid

ów i kwasów żółciowych

ów i kwasów żółciowych

•

•

Ketogene

Ketogene

za

za

•

•

Cykl mocznikowy

Cykl mocznikowy

•

•

Przemiany a

Przemiany a

mino

mino

kwasów

kwasów

•

•

Deto

Deto

ksykacja

ksykacja

Główne szlaki metaboliczne

Główne szlaki metaboliczne

Anabolizm

Anabolizm

Szlak Główny substrat Pro

Szlak Główny substrat Pro

dukt końcowy

dukt końcowy

Glukoneogeneza

Glukoneogeneza

mleczan

mleczan

glukoza

glukoza

alanina

alanina

glicerol

glicerol

Synteza glikogenu glukozo

Synteza glikogenu glukozo

-

-

1

1

-

-

fosforan glikogen

fosforan glikogen

Synteza białek aminokwasy

Synteza białek aminokwasy

białka

białka

Lipogeneza

Lipogeneza

acetylo

acetylo

CoA

CoA

kwasy tłuszczowe

kwasy tłuszczowe

glicerol

glicerol

triacyloglicerole

triacyloglicerole

Katabolizm

Katabolizm

Szlak Główny substrat Produkt

Szlak Główny substrat Produkt

końcowy

końcowy

Glikoliza

Glikoliza

glukoza

glukoza

pirogronian

pirogronian

ATP

ATP

Cykl Krebsa

Cykl Krebsa

acetyloCoA

acetyloCoA

NADH + H

NADH + H

+

+

FADH

FADH

2

2

CO

CO

2

2

H

H

2

2

O

O

GTP

GTP

Cykl

Cykl

pentozowy

pentozowy

glukozo

glukozo

-

-

6

6

-

-

fosforan NADPH + H+

fosforan NADPH + H+

CO

CO

2

2

pentozy

pentozy

Lipoliza

Lipoliza

triacyloglicerole

triacyloglicerole

acetylo

acetylo

CoA

CoA

kwasy tłuszczowe

kwasy tłuszczowe

glicerol

glicerol

Glikogenoliza

Glikogenoliza

glikogen glukozo

glikogen glukozo

-

-

1

1

-

-

fosforan

fosforan

glukoza

glukoza

Proteoliza

Proteoliza

białka am

białka am

inokwasy

inokwasy

(glukoza, ciała ketonowe)

(glukoza, ciała ketonowe)

5

E

E

rytrocyty

rytrocyty

G

G

LIKOLIZA

LIKOLIZA

K

K

ETOLIZA

ETOLIZA

S

S

YNTEZA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH I FOSFATYDÓW

YNTEZA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH I FOSFATYDÓW

GL

GL

IK

IK

OL

OL

IZA

IZA



W warunkach anaerobowych produktem jest mleczan (brak mitochondr

W warunkach anaerobowych produktem jest mleczan (brak mitochondr

iów)

iów)





2,3,

2,3,

bisfosfo

bisfosfo

gl

gl

i

i

cer

cer

ynian

ynian

je

je

s

s

t

t

alloster

alloster

y

y

c

c

znym

znym

efe

efe

k

k

tor

tor

em

em

hemoglobin

hemoglobin

y

y

CYKL

CYKL

PENTO

PENTO

ZOWY

ZOWY





Produkcja

Produkcja

NADPH+

NADPH+

H

H

+

+

do funkcjonowania

do funkcjonowania

pero

pero

ksy

ksy

da

da

zy

zy

glutation

glutation

owej

owej

Tkanka nerwowa

Tkanka nerwowa

Adypocyty

Adypocyty

GL

GL

IK

IK

OLI

OLI

ZA

ZA





dostarcza energię w postaci ATP

dostarcza energię w postaci ATP





dostarcza

dostarcza

gl

gl

i

i

cerol

cerol

o

o

-

-

3

3

-

-

f

f

os

os

foranu

foranu

do

do

synte

synte

zy

zy

triacyl

triacyl

o

o

gl

gl

i

i

cerol

cerol

i

i

β

β

-

-

O

O

KSY

KSY

DA

DA

CJA

CJA

LIPOGENE

LIPOGENE

ZA

ZA

SYNTE

SYNTE

ZA

ZA

TRIACYL

TRIACYL

O

O

GL

GL

I

I

CEROL

CEROL

I

I

LIPOLI

LIPOLI

ZA

ZA





uwalnianie kwasów tłuszczowych i

uwalnianie kwasów tłuszczowych i

glicerolu

glicerolu

do krwi

do krwi





proces

proces

regul

regul

owany

owany

przez

przez

hormon

hormon

y

y

M

M

ięśnie

ięśnie

GL

GL

IK

IK

OL

OL

IZA

IZA

GL

GL

IK

IK

OGENE

OGENE

ZA

ZA

GL

GL

IKO

IKO

GENOL

GENOL

IZA

IZA





powstaje

powstaje

glu

glu

k

k

o

o

zo

zo

-

-

6

6

-

-

fosforan na potrzeby mięśni

fosforan na potrzeby mięśni





brak

brak

glu

glu

k

k

o

o

zo

zo

-

-

6

6

-

-

fosfatazy

fosfatazy





regula

regula

cja

cja

przez

przez

adrenalin

adrenalin

ę

ę

β

β

-

-

O

O

KSYDACJA

KSYDACJA

SYNT

SYNT

EZA

EZA

KWAS

KWAS

Ó

Ó

W T

W T

Ł

Ł

USZCZOWYCH

USZCZOWYCH

KETOL

KETOL

IZA

IZA





szczególnie w mięśniu sercowym

szczególnie w mięśniu sercowym

Wątroba

Wątroba

GLIKOLIZA

GLIKOLIZA

GLUKONEOGENEZA

GLUKONEOGENEZA

SYNTEZA GLIKOGENU

SYNTEZA GLIKOGENU

GLIKOGENOLIZA

GLIKOGENOLIZA

β

β

-

-

OKSYDACJA

OKSYDACJA

SYNTEZA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH

SYNTEZA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH

SYNTEZA TRIACYLOGLICEROLI I LIPOPROTEIN

SYNTEZA TRIACYLOGLICEROLI I LIPOPROTEIN

SYNTEZA CIAŁ KETONOWYCH

SYNTEZA CIAŁ KETONOWYCH

DEAMINACJA AMINOKWASÓW

DEAMINACJA AMINOKWASÓW

CYKL MOCZNIKOWY

CYKL MOCZNIKOWY

SYNTEZA BIAŁEK OSOCZA

SYNTEZA BIAŁEK OSOCZA

SYNTEZA CHOLESTEROLU, STEROID

SYNTEZA CHOLESTEROLU, STEROID

Ó

Ó

W I KWAS

W I KWAS

Ó

Ó

W

W

Ż

Ż

Ó

Ó

Ł

Ł

CIOWYCH

CIOWYCH

PROCESY DETOKSYKACJI

PROCESY DETOKSYKACJI