Integracja procesów
metabolicznych
• Procesy metaboliczne można
podzielić na kataboliczne,
anaboliczne i syntezę
makrocząsteczek
• Synteza makrocząsteczek
umożliwia budowę struktur
subkomórkowych i wzrost
organizmu
•
Katabolizm
Katabolizm
– utlenianie materiału pokarmowego do CO
2
i H
2
O
•
Większość elektronów uwolniona w tym procesie przekazywana jest na tlen poprzez
szlak transportu elektronów sprzężony z fosforylacją oksydacyjną wytwarzającą ATP
•
Część elektronów używana jest do redukcji NADP
+
- źródła siły redukcyjnej w
procesach anabolicznych
•
Zasadniczymi procesami katabolicznymi są glikoliza, cykl kwasów trójkarboksylowych,
transport elektronów, oksydacyjna fosforylacja i szlak pentozo-fosforanowy
•
Metaboliczne intermediaty powyższych procesów służą także jako substraty w
procesach anabolicznych
Garrett & Grisham, Biochemistry
•
Anabolizm
Anabolizm
– biosyntetyczne reakcje tworzące szereg związków
występujących w komórce
• Chemia anabolizmu jest zwykle bardziej skomplikowana w
porównaniu z katabolizmem. Potrzeba więcej energii i zwykle więcej
etapów do syntezy danego związku niż do jego degradacji
• Prekursorami procesów biosyntetycznych są intermediaty
kataboliczne, ATP dostarczający energii do syntez i NADP
zapewniający redukcję konieczną w syntezie
Garrett & Grisham, Biochemistry
Synteza makrocząsteczek i wzrost komórki
Synteza makrocząsteczek i wzrost komórki
•
Związki organiczne powstające w procesach anabolicznych są podstawowymi elementami
budującymi makrocząsteczki
•
Synteza makrocząsteczek, podobnie jak procesy anaboliczne wymaga energii z ATP, czasem
poprzez inne trifosfonukleozydy (GTP – biosynteza białka, CTP- biosynteza fosfolipidów, UTP-
biosynteza polisacharydów)
•
Białka, kwasy nukleinowe, lipidy organizują się w struktury subkomórkowe budujące komórkę
•
Wzrost organizmu polega na komórkowej akumulacji makroczasteczek i przekazywaniu tych
funkcjonalnych i informacyjnych materiałów do komórek potomnych w procesie podziału
komórkowego
Garrett & Grisham, Biochemistry
Intermediaty wiążące systemy metaboliczne
Intermediaty wiążące systemy metaboliczne
•
Mimo złożoności procesów degradacji i biosyntezy występuje niewielka ilość intermediatów
łączących te procesy
•
Należą tu cztery rodzaje fosforylowanych monosacharydów (triozo-P, tetrozo-P, pentozo-P i
heksozo-P), trzy -ketokwasy (pirogronowy, szczawiooctowy i -ketoglutarowy), dwie pochodne
koenzymu A (acetylo-CoA i bursztynylo-CoA) oraz fosfoenolopirogronian
•
ATP i NADPH wiążą anabolizm z katabolizmem
•
Metaboliczne intermediaty są zużywane w procesach syntezy i muszą być ciągle dostarczane
przez procesy kataboliczne
•
Ciągła synteza de novo związków wysokoenergetycznych (ATP i NADPH) byłaby zbyt kosztowna,
dlatego podlegaja one ciągłej regeneracji. Ich zużycie w anabolizmie daje ADP i NADP
+
, które są
regenerowane w reakcjach utleniania w katabolizmie
Garrett & Grisham, Biochemistry
• Fototrofy mają dodatkowe systemy metaboliczne – fotosyntezę i wiązanie CO
2
• System fotosyntetyczny produkuje ATP i NADPH, zużywając H
2
O i wydzielając
tlen. Pozwala to na ograniczenie produkcji energii w systemie katabolicznym
• System wiążący CO
2
dostarcza węglowodanów, które wchodząc w procesy
metaboliczne nie służą jako materiał energetyczny, ale dostarczają
metabolitów koniecznych do syntez elementów strukturalnych komórki
fotoautotroficznej
Garrett & Grisham, Biochemistry
• Przebieg szlaków
metabolicznych związany jest
ściśle z komparmen-tacją
występującą w komórce
• W cytozolu zachodzi glikoliza,
szlak pentozo-fosforanowy i
synteza kwasów tłuszczowych
• W mitochondriach przebiegają
procesy cyklu kwasów
trójkarbo-ksylowych,
oksydacyjnej fosfory-lacji, β-
oksydacji kwasów tłuszczo-
wych i powstawania ciał
ketono-wych
• Częściowo w mitochondriach, a
częściowo w cytozolu zachodzi
glukoneogeneza i synteza
mocznika
Berg, Tymoczko, Stryer, Biochemistry
Metaboliczna stechiometria i sprzęganie ATP
• Znaczna część energii wydzielanej w
egzotermicznych reakcjach
katabolizmu wiązana jest w syntezie
ATP
• Z kolei energia wydzielana podczas
hydrolizy ATP napędza endotermiczne
reakcje anabolizmu
• Termodynamiczna wydajność
metabolizmu wynika ze sprzężenia z
syntezą i hydrolizą ATP
• Prosta, czysto chemiczna stechiometria reakcji utleniania
glukozy:
C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
6CO
2
+ 6H
2
O
• Biorąc pod uwagę, że proces ten ma w komórce charakter
oksydacyjno-redukcyjny i biorą w nim udział koenzymy NAD
+
i
[FAD] stechiometria jest bardziej skomplikowana:
(a)
C
6
H
12
O
6
+10 NAD
+
+ 2[FAD] + 6H
2
O 6CO
2
+ 10NADH + 10H
+
+
2[FADH
2
]
(b)
10NADH + 10H
+
+ 2[FADH
2
] + 6O
2
12H
2
O + 10NAD
+
+ 2[FAD]
• Reakcja (a) opisuje utlenienie glukozy w glikolizie i cyklu TCA.
Reakcja (b) wyraża stechiometrię transportu elektronów w
czasie utleniania glukozy. Każdy z koenzymów jest
akceptorem dla pary elektronów. Redukcja każdego atomu
tlenu wymaga zużycia pary elektronów. Biologiczne utlenianie
zwalnia 12 par elektronów, wymaga więc 12 równoważników
akceptorowych, żeby je przenieść na 12 atomów tlenu.
Metabolizm stosuje się tu do praw chemii
• Udział ATP w reakcji nie wiąże się z
chemicz-nymi regułami. Obserwowana
stechiometria jest wynikiem ewolucji. Dla
komórki bakte-ryjnej:
C
6
H
12
O
6
+ 60
2
+ 38 ADP + 38 P
i
6CO
2
+ 38ATP + 44H
2
O
• Swobodna energia wyzwalana podczas
utle-nienia glukozy (ok.2900 kJ/mol)
wystarczyła-by do syntezy 58
równoważników ATP. Ewo-lucja ustaliła
jednak liczbę 38 jako optymalną
Równoważniki ATP
• Ilość ATP produkowana lub zużywana
przez mol przekształcanego substratu lub
tworzo-nego produktu. Przekształcenie 1
cząst. ATP w ADP (lub ADP w ATP) to
jeden równoważnik ATP. Przekształcenie
1 cząst. ATP w AMP i PP
i
to dwa
równoważniki ATP
Cykle
substratowe
• Dwie przebiegające w przeciwnym kierunku reakcje mające różną
wartość zużytych równoważników ATP noszą nazwę cyklu
substratowego (cyklu daremnego)
• Równoległy przebieg reakcji byłby zasadniczo bezsensowny,
komórka broni się przed tym regulując zaangażowane enzymy przy
pomocy allosterycznych efektorów. Czasem cykl substratowy ma
znaczenie fizjologiczne, służy np. u trzmiela do wytwarzania ciepła
umożliwiającego lot w temperaturze poniżej 10
o
C
Garrett & Grisham, Biochemistry
Metabolizm wielokomórkowego organizmu
• W wielokomórkowych organizmach tkanki i zbudowane z nich organy
przyjęły specyficzne funkcje fizjologiczne
• Między wyspecjalizowanymi tkankami istnieje ścisła koordynacja
umożliwiająca funkcjonowanie organizmu jako całości
• Wszystkie komórki mają zestawy enzymów zapewniające
wytwarzanie ATP, syntezę glikogenu i rezerw lipidowych
• Organy różnią się jednak typem substratu używanego do produkcji
energii i sposobem zużycia ATP w czasie wykonywania
specjalistycznych funkcji
• Zasadnicze zapasy energetycznych substratów zlokalizowane są w
wątrobie i mięśniach w postaci glikogenu, w tkance tłuszczowej w
postaci triacylogliceroli i w mięśniach szkieletowych w postaci białka
• Preferencje w wykorzystywaniu tych źródeł energii:
glikogen>triacyloglicerol>białko
• Tkanki współpracują ze sobą w celu utrzymania kalorycznej
homeostazy – stałej dostępności substratów energetycznych we krwi
Metabolizm energetyczny ważniejszych organów u
kręgowców
Organ
Organ
Rezerwuar
Rezerwuar
energii
energii
Preferowany
Preferowany
substrat
substrat
Eksportowane
Eksportowane
źródło energii
źródło energii
Mózg
-
Glukoza (ciała
ketonowe w
stanach
głodowych)
-
Mięsień
szkieletowy
(w spoczynku)
Glikogen
Kwasy tłuszczowe
-
Mięsień
szkieletowy
(długotrwały
wysiłek)
-
Glukoza
Mleczan
Mięsień sercowy
Glikogen
Kwasy tłuszczowe
-
Tkanka
tłuszczowa
Triacyloglicerole
Kwasy tłuszczowe
Kwasy
tłuszczowe,
glicerol
Wątroba
Glikogen,
triacyloglicerole
Aminokwasy,
Glukoza, kwasy
tłuszczowe
Kwasy
tłuszczowe,
glukoza, ciała
ketonowe
Mózg
•
Intensywny metabolizm oddechowy. U
człowieka w stanie spoczynku 20%
całkowitego zapotrzebowania na tlen
pochodzi z mózgu (2% masy człowieka)
•
Zasadniczym substratem energetycznym
jest glukoza
•
Konsumpcja tlenu nie zależy od aktywności
tkanki nerwowej
•
Mózg nie ma rezerw energetycznych,
zależy wyłącznie od substratów
energetycznych dostarczanych przez krew
•
Nawet krótka przerwa w dostawie (np.
wylew) powoduje nieodwracalne zmiany
funkcjonalne
•
Glukoza używana jest w mózgu do
produkcji ATP napędzającego błonową
Na
+
/K
+
-ATPazę. Enzym ten utrzymuje
odpowiedni potencjał błon komórek
nerwowych, co pozwala na transmisję
impulsów nerwowych
Nelson, Cox, Lehninger Principles of Biochemistry
• Wyczerpanie rezerw glikogenu w
czasie głodu powoduje adaptację
tkanki mózgowej do wykorzysty-
wania -hydroksymaślanu jako
źródła energii. Związek ten jest
przekształcany w acetylo-CoA,
który wykorzystywany jest
następnie w cyklu TCA do
produkcji energii
• Mózg nie jest w stanie
wykorzysty-wać kwasów
tłuszczowych i lipidów obecnych
we krwi. Muszą one być
przekształcane w wątrobie w -
hy-droksymaślan
• Drugim potencjalnym źródłem
energii dla mózgu w czasie głodu
są szkielety węglowe
aminokwasów pochodzących z
rozkładu białka mięśniowego,
wykorzystywane w wątrobie w
procesie glukoneoge-nezy do
produkcji glukozy przesy-łanej
następnie do mózgu
Garrett & Grisham, Biochemistry
Mięśnie
• Mięśnie szkieletowe w czasie spoczynku zużywają 30% tlenu
z całkowitej puli używanej przez organizm. W czasie
maksymalnego wysiłku ilość ta może wzrosnąć do 90%
• Metabolizm mięśni jest nastawiony na produkcję ATP
wykorzy-stywanego w procesie skurczu i rozkurczu
• Skurcz mięśnia zachodzi wtedy gdy impuls nerwowy wyzwala
Ca
2+
z wyspecjalizowanych przedziałów komórki mięśniowej
(poprzecznych tubul i retikulum sarkoplazmatycznego). Ca
2+
zalewając sarkoplazmę wiąże się z troponiną C, co
rozpoczyna szereg zmian prowadzących do przesuwania się
grubych filamentów miozyny wzdłuż cienkich fila-mentów
aktyny. Ten mechaniczny ruch napędzany jest przez hydrolizę
ATP. Jako rezultat następuje skurcz mięśniowy
• Rozkurcz następuje wtedy, gdy Ca
2+
są pompowane ponownie
do retikulum sarkoplazmatycznego przez specyficzną ATPazę.
Ilość ATP zużywanego podczas rozkurczu jest prawie równa
ilości zużywanej w czasie skurczu
•
Odpoczywający mięsień używa kwasów
tłusz--czowych (dostarczanych z tkanki
tłuszczowej), glukozy albo ciał ketonowych
(syntetyzowanych w wątrobie) jako źródła
energii i produkuje ATP poprzez
fosforylację oksydacyjną
•
Odpoczywający mięsień zawiera ok. 2%
glikoge-nu (w stosunku do swojej masy) i
pewną ilość fosfokreatyny starczajacą na
ok. 4 sekundy intensywnej pracy
•
Po wyczerpaniu fosfokreatyny (używanej do
syntezy ATP z ADP) pracujący mięsień
wyko-rzystuje rezerwę glikogenową w
procesie glikolizy. W maksymalnie
aktywnym mięśniu zapotrzebowanie na ATP
jest tak duże, że zaczy-na brakować O
2
potrzebnego do oksydacyjnej fosforylacji i
rozpoczyna się fermentacja mleko-wa.
•
Każda jednostka glukozowa pochodząca z
degra-dacji glikogenu daje w glikolizie i
fermentacji mlekowej 3 cząst. ATP.
Fosforoliza glikogenu daje glukozo-6-P, co
pozwala na oszczędzenie 1 cząst. ATP
konsumowanej w reakcji heksokina-zowej.
Glikoliza (w przeciwieństwie do cyklu TCA i
fosforylacji oksydacyjnej) daje możliwość
szyb-kiej intensyfikacji produkcji ATP
(prawie natych-miastowy 2000 x wzrost).
Aktywacja następuje poprzez działanie Ca
2+
i adrenaliny. W czasie intensywnego
wysiłku mięśniowego nie ma współpracy z
innymi organami
Nelson, Cox, Lehninger Principles of Biochemistry
• Zmęczenie mięśni nie jest powodowane
wyczerpa-niem rezerw glikogenu ani
nagromadzeniem mlecza-nu w komórkach.
Wynika z obniżenia komórkowego pH na
skutek nagromadzenia protonów powstają-
cych w czasie glikolizy. Przekształceniu 1
cząst. glukozy w 2 cząst. mleczanu towarzyszy
powstanie 2 protonów. pH obniża się do 6.4,
co powoduje zmniej-szenie aktywności
fosfofruktokinazy. Prowadzi to do
zahamowania glikolizy i produkcji ATP.
Pozwala to zachować komórce pewną ilość
rezerwowego ATP i chronić ją przed
uszkodzeniem
• W czasie głodu albo intensywnego
działania jako ostateczne źródło
energii wykorzystywane są szkielety
węglowe aminokwasów powstają-
cych z rozkładu białek mięśniowych.
Wiele z nich przekształcane jest w
pirogronian, który transaminowany
jest do alaniny, by móc w tej postaci
dostać się do krwiobiegu. Alanina w
wątrobie ulega ponownej deaminacji
i jako pirogronian wykorzystywana
jest w glukoneogenezie
Garrett & Grisham, Biochemistry
Berg, Tymoczko, Stryer, Biochemistry
Serce
• Pracując (w przeciwieństwie do mięśni szkieletowych)
w sposób ciągły i rytmiczny wykorzystuje fosforylację
oksydacyj-ną jako źródło ATP. Połowę objętości
komórek serca zajmują mitochondria
• W normalnych warunkach serce preferuje kwasy
tłuszczowe jako źródło energii, utlenia acetylo-CoA w
cyklu TCA i produ-kuje ATP w oksydacyjnej
fosforylacji, korzysta również z gluko-zy i ciał
ketonowych jako materiału energetycznego
• Minimalne rezerwy energetyczne tkanki sercowej
(niewielka ilość glikogenu i fosfokreatyny) powodują
konieczność ciągłej dostawy źródeł energii z
zewnątrz, inaczej dochodzi do uszko-dzenia mięśnia
sercowego
Tkanka tłuszczowa
•
65% masy tkanki tłuszczowej to
triacyloglicerol. Dla mężczyzny o wadze 70
kg jest to ilość wystarczają-ca na pokrycie 3-
miesięcznego zapotrzebowania kalorycznego
•
Komórki tłuszczowe, mimo że są
rezerwuarem zapasów lipidowych, mają
aktywny metabolizm prowadząc glikolizę,
cykl TCA i oksydacyjną fosforylację
•
Przy dużej ilości glukozy w diecie następuje
prze-kształcanie cukru w acetylo-CoA, który
wykorzysty-wany jest do syntezy kwasów
tłuszczowych
•
W normalnych warunkach wolne kwasy
tłuszczowe potrzebne do syntezy
triacylogliceroli pochodzą głównie z wątroby
•
Komórki tłuszczowe nie mając kinazy
glicerolowej nie mogą recyklizować glicerolu
do triacyloglicero-lu, polegają więc na
glikolitycznej konwersji gluko-zy do
fosfodihydroksyacetonu i jego redukcji do
glicero-3-P. Komórki tłuszczowe potrzebują
rów-nież glukozy do zasilania szlaku
pentozo-fosfora-nowego w celu uzyskiwania
NADPH
•
Przy wystarczającej ilości glukozy powstający
glicero-3-P wraz z wolnymi kwasami
tłuszczowymi tworzy triacyloglicerol
•
Przy niedostatku glukozy wolne kwasy
tłuszczowe wydzielane są do krwi
Berg, Tymoczko, Stryer, Biochemistry
Leptyna
• Białko (16kD, 146 aminokwasów)
produkowane w komórkach
tłuszczowych o strukturze
przestrzennej zbliżonej do cytokin
• Akumulacja triacylogliceroli w
komórkach tłuszczowych
powoduje zwiększoną sekrecję
leptyny do krwioobiegu
• Receptory leptynowe
zlokalizowane w podwzgórzu po
skompleksowaniu z leptyną
inhibują sekrecję neuro-peptydu Y
– hormonu peptydowego
stymulującego apetyt
• Leptyna reguluje również metabo-
lizm lipidów w komórkach
tłuszczo-wych hamujac syntezę
kwasów tłuszczowych i
stymulując ich katabolizm
Nelson, Cox, Lehninger Principles of Biochemistry
• Leptyna zwiększa
ekspresję białka
rozprzęgajacego (UCP-2)
powodując rozprzężenie
utleniania i fosforylacji.
Pozwala to na zmniejszanie
rezerw energetycznych
organizmu (przez ich
utlenianie) bez syntezy ATP
Nelson, Cox, Lehninger Principles of Biochemistry
• System regulacji
leptynowej powstał
prawdopodobnie w
ewolucji jako mechanizm
adaptacyjny w okresach
głodu.
• Obniżenie poziomu leptyn
podczas niedoboru
pożywie-nia powoduje
zmniejszenie ilości
hormonów tarczycy (co
zwalnia procesy
metabolicz-ne), hormonów
płciowych (co zapobiega
rozmnażaniu) i zwiększenie
ilości glukokor-tykoidów
(co mobilizuje rezerwy
energetyczne organizmu)
Nelson, Cox, Lehninger Principles of Biochemistry
Wątroba
• Główne centrum metaboliczne
u kręgowców. Poza
triacyloglicero-lami
metabolizowanymi w tkance
tłuszczowej pozostałe
substancje odżywcze
metabolizowane są w wątrobie
• Centralnym metabolitem jest
glukozo-6-P, który może być
przekształcony w glikogen,
wydzielony do krwi, włączony
w szlak pentozo-fosforanowy
lub katabolizowany do
acetylo-CoA i wykorzystywany
w tej postaci do syntezy
kwasów tłuszczowych lub
produkcji ATP w oksydacyjnej
fosforylacji
• Większość glukozo-6-P
pochodzi z węglowodanów z
diety, z degrada-cji glikogenu
lub z mleczanu z mięśni
(poprzez glukoneogenezę)
Nelson, Cox, Lehninger Principles of Biochemistry
• Wątroba stara się utrzymać stały poziom glukozy we krwi
poprzez działanie dwóch enzymów fosforylujacych glukozę
(heksokinaza i glukokinaza). Przy wysokim poziomie glukozy we
krwi włącza się glukokinaza (K
m
10x większe od heksokinazy)
fosforylując glukozę jako początkowy etap syntezy glikogenu
• Adrenalina, glukagon i insulina regulują metabolizm glukozy w
wątrobie. Adrenalina wydzielana jest do krwi, żeby przygotować
tkanki do intensywnej aktywności metabolicznej poprzez:
1.
1.
aktywację fosforylazy glikogenowej a inaktywację syntazy
glikogenowej. stymuluje to konwersję glikogenu do glukozy
2.
2.
intensyfikację glikolizy przez zwiększanie stężenia fruktozo
2,6-bisfosforanu – allosterycznego aktywatora fosfofruktokinazy
3.
3.
aktywację lipazy triacyloglicerolowej, co zwiększa ilość
wolnych kwasów tłuszczowych ulegających następnie -
oksydacji
4.
4.
stymulację sekrecji glukagonu i inhibicję sekrecji insuliny
Działanie glukagonu polega
na :
1.
1.
aktywacji fosforylazy
glikogeno-wej i inaktywacji
syntazy glikogeno-wej
2.
2.
hamowaniu glikolizy i
aktywacji glukoneogenezy
przez obniżanie poziomu
fruktozo-2,6-bisfosforanu
3.
3.
inhibicji kinazy
pirogronianowej, co hamuje
przekształcanie PEP w
pirogronian i zapobiega
włączaniu pirogronianu w cykl
Krebsa. Nagromadzenie PEP
prowadzi do intensyfikacji
glukoneogenezy
4.
4.
aktywacji lipazy
triacyloglicerolo-wej.
Zwiększona podaż triacylogli-
ceroli zmniejsza
zapotrzebowanie na glukozę
jako materiał energetyczny
Nelson, Cox, Lehninger Principles of Biochemistry
•
Insulina sygnalizuje tkankom,
że poziom glukozy we krwi jest
wyższy niż potrzeba. W
rezultacie nadmiar glukozy jest
pobierany przez komórki i
przekształcany w glikogen i
triacyloglicerole.
•
Insulina działa obniżająco na
poziom cukru we krwi przez:
1.
1.
stymulację pobierania
glukozy przez mięśnie
2.
2.
aktywację syntazy
glikogenowej i hamowanie
fosforylazy glikogeno-wej
3.
3.
aktywację utleniania glukozo
6-fosforanu do pirogronianu w
gliko-lizie i pirogronianu do
acetylo-CoA
4.
4.
stymulację syntezy kwasów
tłusz-czowych w wątrobie i
triacyloglice-roli w adipocytach
Nelson, Cox, Lehninger Principles of Biochemistry
• Wątroba jest głównym
centrum przemiany kwasów
tłuszczo-wych. Przy dużym
zapotrzebo-waniu na energię
triacyloglice-role
hydrolizowane są do kwa-sów
tłuszczowych a te degrado-
wane do acetylo-CoA i następ-
nie do ciał ketonowych ekspor-
towanych do innych tkanek.
• Przy niskich potrzebach
energe-tycznych kwasy
tłuszczowe wcielane są w
triacyloglicerole i
transportowane do tkanki
tłusz-czowej
• W wątrobie syntetyzowany
jest cholesterol
Nelson, Cox, Lehninger Principles of Biochemistry
•
Wątroba wykorzystuje w razie
potrzeby aminokwasy jako źródło
energii, przekształcając je w
reakcji transami-nacji w -
ketokwasy. Grupy aminowe
usuwane są w cyklu mocznikowym
w postaci mocznika.
•
Szkielety węglowe
glukoneogennych aminokwasów
używane są do gluko-neogenezy,
szkielety ketogennych
aminokwasów pojawiają się po
obróbce w postaci ciał
ketonowych. Proces ten nasila się
w okresie głodu
•
Podczas przerw w dostarczaniu
pożywienia część białek
mięśniowych ulega degradacji
przekazując swoje grupy aminowe
na pirogronian, który przekształca
się w alaninę wędrującą następnie
do wątroby. Tu następuje
deaminacja i powstały pirogronian
jest poprzez glukoneogenezę
przekształca-ny w glukozę, która
wraca do mięśni i konwertowana
jest przy braku wysiłku do
glikogenu. Proces ten (cykl glukozo
– alaninowy) przyczynia się do
niwe-lacji fluktuacji w poziomie
glukozy we krwi między posiłkami
Nelson, Cox, Lehninger Principles of Biochemistry
• Wątroba jest głównym organem
detoksyfika-cyjnym
• Choroby wątroby prowadzą do
poważnych zaburzeń metabolizmu,
głównie związanych z przemianami
aminokwasów. W wyniku marskości
wątroba nie przekształca jonów
amonowych w mocznik, wzrastający
poziom NH
4+
we krwi uszkadza układ
nerwowy i powoduje zapaść
Metabolizm etanolu
• Zaburza stosunek NAD
+
/NADH
• Etanol metabolizowany jest w wątrobie do octanu w
wyniku działania dehydrogenazy alkoholowej i
dehydrogenazy aldehydowej:
CH
3
CH
2
OH + NAD
+
CH
3
CHO + NADH + H
+
CH
3
CHO + NAD
+
CH
3
COO- + NADH + H
+
• Nadmiar produkowanego NADH inhibuje reakcje
wymagające NAD
+
: glukoneogenezę i utlenianie kwasów
tłuszczowych
• Zahamowanie utleniania kwasów tłuszczowych
podwyższa poziom triacylogliceroli we krwi. Z czasem
związki te akumulują się jako depozyty tłuszczowe
(otłuszczenie watroby)
• Inhibicja glukoneogenezy prowadzi do wzrostu poziomu
mleczanu we krwi, co powoduje kwasicę
• Aldehyd octowy tworzy związki z grupami aminowymi
białek zaburzając ich działanie