Przemiany biochemiczne

organizmu

Przemiany biochemiczne

organizmu

W organizmie człowieka nieustannie

zachodzą dwa przeciwstawne procesy

związane z energetyką ustroju:

1.Anabolizm - budowanie struktury

organizmu –wiąże się z dostarczeniem

energii do syntezy nowych produktów

2.Katabolizm- rozpad struktur

biochemicznych ustroju z

uwolnieniem energii

Anabolizm

- Procesy przekształcające drobnocząsteczkowe

substraty w b. złożone, często
wielkocząsteczkowe produkty

- Zalicza się:

* biosyntezę kw. nukleinowych i białek
*glukoneogenezę
* glikogenogenezę
* lipogenezę

Katabolizm

- Celem tych procesów jest uwolnienie energii z

substratów energetycznych i zmagazynowanie jej w

postaci ATP oraz przeksztalcenie składników

pokarmowych lub elementów tkanek w postać

użyteczną do syntezy innych związków złożonych

- Zalicza się:

* proteoliza
* hydroliza kw. nukleinowych wraz z deaminacją

utlenieniem zasad purynowych i pirymidynowych
* lipoliza
* glikogenoliza
* β-oksydacja kw. Tłuszczowych
* glikoliza i oksydacyjna dekarboksylacja

pirogronianu
* cykl kwasów trójkarboksylowych

Powiązanie katabolizmu i anabolizmu

- Poprzez wspólne metabolity:

* acetyco-CoA
* pirogronian
* ATP
* fosfodihydroksyaceton

Sposoby regulacji metabolizmu:

1. Regulowane przez zmiany ilości substratów,

koenzymów, efektorów

2. Regulacje przez ładunek energetyczny adenylanów
3. Hamowanie zwrotne i stymulacja naprzód
4. Zmiany ilości enzymów i ich właściwości kinetycznych;

rytm dobowy enzymów

5. Modyfikacje kowalencyjne cząsteczek enzymów (np.

fosforylacje)

6. Przepuszczalność błon jako czynnik regulujący

metabolizm

7. Przekazywanie sygnałów między komórkami na drodze

autokrynnej, parakrynnej i endokrynnej; receptory

jądrowe, cytoplazmatyczne i receptory błonowe

cząsteczek hormonów

8. Regulacja hormonalna i regulacja za pośrednictwem

„drugich posłańców”

Stan energetyczny komórki - wpływ na

regulację

-

Potencjał fosforylacyjny PP=[ATP]/[ADP]*[Pi] lub ładunek

energetyczny adenylanów ŁEA=(2*[ATP]+[ADP])/(2*([ATP]

+[ADP]+[AMP])) wplywają na szybkość procesów

wytwarzających (stymulacja - gdy jest niski) i

zużywających ATP (gdy jest wysoki)

-

Zakres fizjologiczny ŁEA= 0,87-0,94

Enzymy, ktore są hamowane przez wyższe stężenia ATP

(wysoki stan energetyczny):

1. Glikoliza – fosfofruktokinaza

- kinaza pirogronianowa

2. Cykl Krebsa – syntaza cytrynianowa

- dehydrogenaza izocytrynianowa
- dehydrogenaza α-ketoglutaranowa

3. Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu

- dehydrogenaza pirogronianowa

Regulacja przez hamowanie zwrotne i

stymulację naprzód

Hamowanie zwrotne

(hamowanie aktywności

pierwszego enzymu w ciągu przez końcowy

produkt)

- Cholesterol hamuje reduktazę β-hydroksy- β-

metyloglutarylo CoA (poprzez hamowanie

transkrypcji genu dla tego enzymu)

- UTP hamuje karbamoilotransferazę II

Stymulacja naprzód

(aktywacja jednego z enzymów

w ciągu przez jeden z pekursorów danej reakcji)

- Kinaza pirogronianowa przez fruktozo – 1,6-

bisfosforan

Zmiany ilości enzymów i ich właściwości

kinetycznych; rytm dobowy enzymów

Zmiany ilośći cząsteczek enzymów – regulacja na

poziomie genetycznym (indukcja, represja)
- szybkość odpowiedzi powolna (kilka godzin)
- regulacja przybliżona

Zmiana aktywności już istniejących cząstek

enzymów (dzialania efektorów allosterycznych,

regulacja hormonalna, fosforylacje/defosforylacje)

- szybkość odpowiedzi szybka (natychmiastowa)

- regulacja dokładna

Rytm dobowy

- Poziom niektórych enzymów zależy od pory dnia
- Reduktaza HMG-CoA

Modyfikacje kowalencyjne cząsteczek

enzymów (np. fosforylacje)

A. nieodwracalna modyfikacja proteolityczna

enzymów

* kolagenaza (prokolagenaza)
* karboksypeptydaza (prokarboksypeptydaza)
* elastaza (proelastaza)
* niektóre enzymy trawienne (np. trypsyna,

chymotrypsyna, pepsyna)

* insulina

B. Fosforylacja/defosforylacja enzymów

- enzymy aktywne w formie ufosforylowanej

* fosforylaza glikogenowa
* kinaza fosforylazy b
* lipaza TAG
* esteraza cholesterolowa

- Enzymy aktywne w formie zdefosforylowanej

* syntetaza glikogenu
* kinaza pirogronianowa
* dehydrogenaza pirogronianowa
* karboksylaza acetylo-CoA
* reduktaza HMG-CoA

- Przyklady białek ulegające w komórce

odwracalnej fosforylacji i defosforylacji
* bialka rybosomalne
* lekki łańcuch miozyny
* troponina
* czynniki inicjujące translację
* bialkowy inhibitor fosfatazy fosfoproteinowej

7. Przekazywanie sygnałów między

komórkami

- autokrynnie
- parakrynnie
- endokrynnie

Receptory błonowe

Białka G

-



Receptory

cytoplazmatyczne

• Z nimi łączą się glikokortykoidy i prawdopodobnie aldosteron

Receptory jądrowe

Wewnątrzkomórkowa kaskada sygnałów

-



Regulacja hormonalna i regulacja za

pośrednictwem „drugich posłańców”

Wtórne przekaźniki

• cAMP – cykliczny 3’5’-adenozynomonofosforan

• cGMP – cykliczny 3’5’guanozynomonofosforan

• IP3 – inozytolo(1,4,5)trifosforan

• DAG- diacyloglicerol

• Pochodne kwasu arachidonowego

• Ca2+

• Sfingozyna

• Ceramidy

• ADP-ryboza

• NO

• CO

Rodzaj

drugiego

przekaźnik

a

Pochodzenie

Efekt

działania

Mechanizm

regulacji

cAMP

Z ATP pod

wpływem

cyklazy

adenylanowej

Aktywowanie

kinazy A

Hydroliza przez

fosfodiesterazę

DAG

Z PIP2 pod

wpływem

fosfolipazy C

Aktywowanie

kinazy C

Włączenie w

cykl

fosfatydyloinozy

tolowy

IP

3

Z PIP2 pod

wpływem

fosfolipazy C

Wzrost stężenia

Ca

2+

Włączenie w

cykl

fosfatydyloinozy

tolowy

Ca

2+

Z przestrzeni

pozakomórkowyc

h przez kanały

wapniowe

Bezpośrednio

przez

aktywowanie

enzymów,

pośrednio za

pomocą

kalmoduliny

Uwalnianie z

cytozolu przez

pompę

wapniową

Regulacja przemian węglowodanów

Aktywacja i
indukcja
syntazy
glikogenu

Aktywacja
fosfatazy białek

Insulina jako represor i induktor przemian

węglowodanów

• Jest induktorem:

- glukokinazy
- fosfofruktokinazy
- kinazy pirogroniaowej

• Jest supresorem:

- fosfatazy G-6-P
- fruktozobisfosfatazy
- karboksylazy fosfoenolopirogronianu
- karboksylazy pirogronianu

Specyficzność działania hormonów na

metabolizm różnych tkanek

INSULINA

Wątroba

Mięśnie

Tk.

tłuszczowa

Pobieranie glukozy

0

+

+

Pobieranie aminokwasów

0

+

+

Pobieranie kwasów tłuszczowych
(aktywacja lipazy lipoproteinowej)

0

0

+

Synteza glikogenu

+

+

0

Lipogeneza

+

0

+

Lipoliza

0

0

-

Synteza białek

+

+

0

GLUKOKORTKOIDY

Wątroba

Mięśnie

Tk.

tłuszczowa

Pobieranie glukozy

0

-

-

Synteza glikogenu

+

0

0

Glukoneogeneza

+

0

0

Lipoliza

0

0

+

Proteoliza

0

+

0

KATECHOLAMINY

Pobieranie glukozy

0

+

-

Glikogenoliza

+

+

0

Glukoneogeneza

+

0

0

Lipoliza

0

0

+

Proteoliza

+

-

0

GLUKAGON

Wątroba

Mięśnie

Tk.

tłuszczowa

Pobieranie glukozy

+

0

0

Glikogenoliza

+

0

0

Glukoneogeneza

+

0

0

Lipoliza

0

0

+

Proteoliza

+

+

0

Glikoliza

-

0

0

Ketogeneza

+

0

0