BIOCHEMIA
BIOCHEMIA
METABOLIZM
METABOLIZM
METABOLIZM
METABOLIZM
wykład 2
wykład 2
BIOCHEMIA
BIOCHEMIA
METABOLIZM
METABOLIZM
METABOLIZM
METABOLIZM
wykład 2
wykład 2
GŁÓD
GŁÓD
NAJSTARSZYM EWOLUCYJNIE
NAJSTARSZYM EWOLUCYJNIE
SYGNAŁEM GŁODU JEST SPADEK
SYGNAŁEM GŁODU JEST SPADEK
POZIOMU GLUKOZY W KOMÓRCE
POZIOMU GLUKOZY W KOMÓRCE
W stanie zdrowia średni poziom cukru we
krwi na czczo wynosi ok. 90 - 100 mg%
(mg/100 ml). Przeliczając tę wartość na
całkowitą
objętość
krwi
i
płynów
pozakomórkowych,
wynosi to 10–15 g, co
pozakomórkowych,
wynosi to 10–15 g, co
odpowiada to 2–3 łyŜeczkom cukru.
POZIOM GLUKOZY WE KRWI OBNIśA SIĘ
ZAGROśENIE śYCIA
POZIOM GLUKOZY WE
POZIOM GLUKOZY WE
KRWI ZACZYNA SPADAĆ
KRWI ZACZYNA SPADAĆ
TO ZAGRAśA śYCIU
TO ZAGRAśA śYCIU
poŜywienie
poŜywienie
glikogen wątrobowy
glukoneogeneza
glukoneogeneza
białka mięśniowe
białka mięśniowe
zmienić paliwo
zmienić paliwo
Człowiek o masie 70 kg ma zapasy
Człowiek o masie 70 kg ma zapasy
paliwa wynoszące około
paliwa wynoszące około
• 1600 kcal w formie glikogenu
• 24 000 kcal w postaci białek
(moŜna je przekształcić do glukozy)
• 135 000 kcal w postaci triacylogliceroli (tłuszczy)
W sumie: 160 000 kcal
W sumie: 160 000 kcal
DOBOWE ZAPOTRZEBOWANIE
DOBOWE ZAPOTRZEBOWANIE
ENERGETYCZNE WYNOSI 1600
ENERGETYCZNE WYNOSI 1600 -
- 6000 kcal
6000 kcal
1
1 -
- 3 miesięcy
3 miesięcy
POZIOM GLUKOZY WE
POZIOM GLUKOZY WE
KRWI PODNOSI SIĘ
KRWI PODNOSI SIĘ
TO ZAGRAśA śYCIU
TO ZAGRAśA śYCIU
Po spoŜyciu posiłku zawierającego na
przykład
100
g
węglowodanów
-
odpowiada to 1 większej
droŜdŜówce
- organizm musi sobie poradzić z
szybkim
zmagazynowaniem
tej
szybkim
zmagazynowaniem
tej
(z punktu widzenia pojemności cukrowej
krwi) olbrzymiej ilości cukru, gdyŜ ilość
ta przekracza 7-10 razy ilość cukru
krąŜącego po krwi.
W stanie zdrowia cukier wzrasta po takim posiłku
najwyŜej do 160–180 mg%. Zawdzięczamy to insulinie.
Bez insuliny poziom cukru po takim posiłku wzrósłby we
krwi do wartości rzędu 700–1000 mg%.
Z taką sytuacją mamy do czynienia w cukrzycy.
Co się dzieje ze zjedzonym
w duŜej ilości cukrem
?
•
zamiana na glikogen w wątrobie
•
zamiana na glikogen w mięśniach
•
zamiana na triglicerydy w wątrobie
•
zamiana na triglicerydy w wątrobie
•
zamiana
na
triglicerydy
w
tkance
tłuszczowej
•
zamiana na cholesterol
ZA TE PRZEMIANY ODPOWIADA INSULINA
zamiana na glikogen w wątrobie
Wątroba
magazynuje
około
70
g
cukru
w postaci glikogenu.
Po 12-18 godzinach głodu
wątroba jest niemal
wątroba jest niemal
całkowicie pozbawiona
glikogenu
Wątroba pełni więc rolę szybkiego i nieduŜego buforu
dla cukru. Główny cel - magazynowanie cukru po posiłku
i uwalnianie go pomiędzy posiłkami tak, by zachować
stały poziom cukru we krwi rzędu 90-100 mg%.
zamiana na glikogen w mięśniach
zamiana na glikogen w mięśniach
•
Mięśnie magazynują około 250 g cukru w postaci
glikogenu.
•
Sportowcy potrafią zmagazynować nawet do 1 kg
glikogenu w mięśniach.
glikogenu w mięśniach.
•
Glikogenu
w
mięśniach
ubywa
znacząco
jedynie
podczas wysiłku fizycznego.
•
Jest to bufor cukru uŜywany głównie na potrzeby
mięśni.
•
Glukoza z glikogenu mięśniowego słuŜy tylko mięśniom,
a nie jak w przypadku wątroby całemu organizmowi.
zamiana na triglicerydy (tłuszcze) w wątrobie
i w tkance tłuszczowej
•
Trzecia moŜliwość to zamiana glukozy na tłuszcz
(triglicerydy).
•
Synteza
triglicerydów
w
tkance
tłuszczowej
prowadzi do ich magazynowania na miejscu -
nadwaga, otyłość.
prowadzi do ich magazynowania na miejscu -
nadwaga, otyłość.
•
synteza
triglicerydów
w
wątrobie
prowadzi
do
produkcji frakcji lipidowej VLDL.
•
Główna
rola
frakcji
VLDL
-
to
transport
zsyntetyzowanych
triglicerydów
z
wątroby
do
tkanek obwodowych, gdzie słuŜą jako paliwo.
Homo Sedens - The Seated Man
Dominującym kierunkiem przemian glukozy jest jej
zamiana na tłuszcze
• Glikogen wątrobowy:
• jeśli nie uda nam się przed kolejnym posiłkiem,
z powodu zbyt obfitego w węglowodany posiłku
poprzedniego lub zbyt małej aktywności fizycznej,
poprzedniego lub zbyt małej aktywności fizycznej,
zuŜyć zmagazynowany juŜ glikogen wątrobowy
TO
W
WĄTROBIE
NIE
MA
MIEJSCA
NA
ZMAGAYNOWANIE KOLEJNEJ PORCJI CUKRÓW
W WĄTROBIE NIE MA MIEJSCA
NA
ZMAGAYNOWANIE
KOLEJNEJ
PORCJI
CUKRÓW W POSTACI GLIKOGENU
Homo Sedens - The Seated Man
Dominującym kierunkiem przemian glukozy jest jej
zamiana na tłuszcze
• Glikogen mięśniowy
• jeśli nie uda nam się przed kolejnym posiłkiem,
z powodu zbyt obfitego w węglowodany posiłku
poprzedniego lub zbyt małej aktywności fizycznej,
poprzedniego lub zbyt małej aktywności fizycznej,
zuŜyć zmagazynowany juŜ glikogen mięśniowy
TO
W
MIĘŚNIACH
NIE
MA
MIEJSCA
NA
ZMAGAYNOWANIE KOLEJNEJ PORCJI CUKRÓW
NADMIAR GLUKOZY
NADMIAR GLUKOZY
Nadmiar glukozy jest magazynowany:
Nadmiar glukozy jest magazynowany:
•• w postaci glikogenu
w postaci glikogenu
•• w postaci kwasów tłuszczowych
w postaci kwasów tłuszczowych
•• w postaci tłuszczów (triacylogliceroli)
w postaci tłuszczów (triacylogliceroli)
Nadmiar glukozy moŜe się teŜ
Nadmiar glukozy moŜe się teŜ
przekształcać do cholesterolu
przekształcać do cholesterolu
Nadmiar glukozy
Deficyt glukozy
KaŜde podwyŜszenie
KaŜde podwyŜszenie
poziomu glukozy we krwi
o 1 mM przekładało się
na wygląd starszy o około
5 miesięcy.
Zaburzenia metabolizmu glukozy
• Hipoglikemia - obniŜony poziom glukozy we krwi
• Hiperglikemia - obniŜony poziom glukozy we krwi
Zaburzenia metabolizmu glukozy
HIPOGLIKEMIA
HIPERGLIKEMIA
Głód, anoreksja
Cukrzyca
zbyt mało substancji
glukogennych, niezaleŜnie od
ilości zjadanych tłuszczów
Za duŜo glukozy
w diecie
Zaburzenia metabolizmu glukozy
Wzrost produkcji ciał ketonowych
• Głód, anoreksja
• zbyt mało substancji glukogennych, niezaleŜnie od
• zbyt mało substancji glukogennych, niezaleŜnie od
ilości zjadanych tłuszczów
• cukrzyca
• naduŜywanie alkoholu
Kwasica ketonowa
• Kwasica
ketonowa
jest
to
zaburzenie
równowagi
kwasowo-zasadowej
na
skutek
zwiększonego wytwarzania ciał ketonowych
(kwasu acetooctowego, ß-hydroksymasłowego
(kwasu acetooctowego, ß-hydroksymasłowego
i acetonu).
• Spośród kwasic ketonowych największe
znaczenie praktyczne mają kwasica ketonowa
cukrzycowa i kwasica ketonowa poalkoholowa.
CUKRZYCA
OBJAWY KLINICZNE - CUKRZYCA
• W toku miernie nasilonej kwasicy kontakt z chorym
jest zwykle utrzymany, choć nieco utrudniony.
W przypadku cięŜkiej kwasicy ketonowej chory
znajduje się w głębokim śnie (śpiączka cukrzycowa
ketonowa) i nie reaguje na Ŝadne bodźce bólowe.
• Badania laboratoryjne. Hiperglikemia - około 14
mmol/l, ketonemia, ketonuria, glukozuria, spadek
pH (nawet <7) oraz wzrost stęŜenia mocznika.
BRAK INSULINY
Kwasica ketonowa - alkoholizm
• Do
ambulatorium
szpitalnego
przywieziono
50-
letniego Jana K.
MęŜczyzna był wychudzony oraz
słabo zorientowany w czasie i w otoczeniu. W
wydychanym przez niego powietrzu czuć było zapach
acetonu.
acetonu.
• Badania laboratoryjne. Hipoglikemia 3 mmol/l, brak
glukozy w moczu, ketonemia, ketonuria, pH = 7,28,
stęŜenie mocznika w normie.
ALKOHOL HAMUJE GLUKONEOGENEZĘ
Metabolizm etanolu
Etanol zmienia
Etanol zmienia
metabolizm energetyczny
metabolizm energetyczny
C
C
2
2
H
H
5
5
OH
OH
PRZEMIANY ETANOLU PROWADZĄ
PRZEMIANY ETANOLU PROWADZĄ
DO UZYSKANIA NADMIARU NADH
DO UZYSKANIA NADMIARU NADH
C
C H
H OH +NAD
OH +NAD
+
+
CH
CH CHO + NADH
CHO + NADH
dehydrogenaza
alkoholowa
C
C
2
2
H
H
5
5
OH +NAD
OH +NAD
+
+
CH
CH
3
3
CHO + NADH
CHO + NADH
CH
CH
3
3
CHO +NAD
CHO +NAD
+
+
CH
CH
3
3
COOH + NADH
COOH + NADH
alkoholowa
dehydrogenaza
aldehydowa
DUśE STĘśENIE NADH
DUśE STĘśENIE NADH
••
Hamuje glukoneogenezę
Hamuje glukoneogenezę
••
Prowadzi do gromadzenia się mleczanu
Prowadzi do gromadzenia się mleczanu
••
Hamuje utlenianie kwasów tłuszczowych
Hamuje utlenianie kwasów tłuszczowych
••
Pobudza syntezę kwasów tłuszczowych
Pobudza syntezę kwasów tłuszczowych
••
Pobudza syntezę kwasów tłuszczowych
Pobudza syntezę kwasów tłuszczowych
Konkluzja
Konkluzja
hipoglikemia
hipoglikemia
kwasica mleczanowa
kwasica mleczanowa
stłuszczenie wątroby
stłuszczenie wątroby
Inne metabolity etanolu
Inne metabolity etanolu
aldehyd octowy
aldehyd octowy CH
CH
3
3
CHO
CHO
acetyloCoA
acetyloCoA CH
CH
3
3
CO
CO-
-S
S-
-CoA
CoA
CIAŁA KETONOWE
Aldehyd octowy i acetylo
Aldehyd octowy i acetylo-
-CoA
CoA
nagromadzenie się acetylo
nagromadzenie się acetylo-
-CoA prowadzi do
CoA prowadzi do
produkcji ciał ketonowych, zwiększając
produkcji ciał ketonowych, zwiększając
zakwaszenie, które juŜ zostało wywołane
zakwaszenie, które juŜ zostało wywołane
duŜym stęŜeniem mleczanu: pH krwi spada
duŜym stęŜeniem mleczanu: pH krwi spada
duŜym stęŜeniem mleczanu: pH krwi spada
duŜym stęŜeniem mleczanu: pH krwi spada
aldehyd octowy jest jednym z najbardziej
aldehyd octowy jest jednym z najbardziej
reaktywnych związków
reaktywnych związków -
-reaguje ze
reaguje ze
składnikami komórek, prowadząc do ich
składnikami komórek, prowadząc do ich
uszkodzenia
uszkodzenia
SYNDROM DNIA NASTĘPNEGO
aldehyd octowy
Poziom aldehydu octowego u osób
z prawidłową aktywnością i z niedoborem
dehydrogenazy aldehydowej (ALDH) we krwi
po wypiciu 100 ml 45% etanolu
Osoby z prawidłow
ą
aktywno
ś
ci
ą
ALDH
2,1±1,7
µ
mol/l
aktywno
ś
ci
ą
ALDH
Osoby z deficytem
aktywno
ś
ci ALDH
35,4±12,8
µ
mol/l
