Regulacja metabolizmu substratów energetycznych:
•Główną rolę w regulacji metabolizmu odgrywają węglowodany i tłuszcze.
•Wynika to z faktu, że związki te magazynowane są w ustroju. W przypadku zwiększonego ich zużycia (np. w czasie wysiłku) bądź zmniejszonej podaży (np. w czasie głodzenia) mogą być wykorzystywane bez szkody dla organizmu.
•Nie ma natomiast zapasowych białek. Oznacza to, że zwiększonemu zużyciu białek ustrojowych będzie towarzyszyć osłabienie funkcji tych narządów, bądź też komórek których białka uległy cząstkowemu zużyciu.
•Zasoby energii zmagazynowane w postaci tłuszczów przewyższają wielokrotność zasoby energii zmagazynowanej w postaci węglowodanów.
•Glukoza i wolne kwasy tłuszczowe znajdujące się we krwi stanowią jedynie nieznaczny odsetek całkowitej puli węglowodanów i tłuszczów.
•Magazynowaną formą glukozy jest glikogen, a wolnych kwasów tłuszczowych triacyloglicerole.
Regulacja stężeń glukozy we krwi:
Prawidłowe stężenie glukozy we krwi człowieka wynosi 4,0-5,5 mmol/l (normoglikemia).
Obniżenie stężenia glukozy we krwi nazywamy hipoglikemią, a podwyższenie hiperglikemią
W warunkach normalnego żywienia glukoza stanowi jedyny substrat energetyczny dla komórek nerwowych. Obniżenie stężenia glukozy we krwi, zwłaszcza znaczne, objawia się zaburzeniami funkcjonowania ośrodkowego układu nerwowego, aż do utraty przytomności włącznie. Z kolei podwyższenie stężenia glukozy we krwi, zwłaszcza znaczne i długotrwałe, prowadzić może do tzw. śpiączki hiperosmolarnej.
Drogi resyntezy ATP:
•Związek ten musi być nieustannie odbudowywany. W mięśniach szkieletowych ATP regenerowane jest na czterech drogach:
1)Przez przeniesienie na ADP bogato energetycznej grupy fosforanowej z fosfokreatyny (Pcr). W reakcji tej bierze udział enzym o nazwie kinaza kreatynowa.
2)Na drodze glikolizy beztlenowej:
•W przebiegu glikolizy mleczanowej substratem wyjściowym jest glikogen bądź glukoza. Na każdy mol zużytej glukozy wolnej tworzone są netto dwa mole ATP, w przypadku zaś gdy glukoza pochodzi z glikogenu trzy mole ATP.
•Przyczyna różnicy - jeden mol ATP zużywany jest w procesie fosforylacji jednego mola glukozy do glukozo - 6 fosforanu.
•W nieobecności tlenu powstały w reakcji glikolizy kwas pirogronowy nie może wyjść w cykl przemian tlenowych. Ulega on przekształceniu w kwas mlekowy przy udziale enzymu dehydrogenaza mleczanowa. W rezultacie w mięśniach gromadzi się kwas mlekowy. Dyfunduje on następnie do krwi. Niewielka ilość kwasu mlekowego przekształcana jest w glukozę w mięśniach
3)Na drodze przemian tlenowych: Substratami do syntezy ATP w wyniku przemian tlenowych są :
a)Glukoza:
•W obecności tlenu kwas pirogronowy przechodzi z cytoplazmy do mitochondrium, gdzie ulega tzw. Dekarboksylacji oksydacyjnej. W jej wyniku tworzony jest Acetylo-CoA
•Reakcję tę katalizuje kompleks enzymatyczny dehydrogenaza pirogronianowa.
•Acetylo-CoA wchodzi następnie w cykl reakcji zwany cyklem kwasu cytrynowego, Cyklem Krebsa, bądź też cyklem kwasów trikarboksylowych.
•Zarówno Cykl Krebsa, jak i proces glikolizy sprzężone są z łańcuchem enzymów oddechowych.
•Czynność tego łańcucha prowadzi do wytworzenia ATP w procesie nazywanym fosforylacją oksydacyjną.
•Z jednego mola glukozy powstaje 38 moli ATP
b)Wolne kwasy tłuszczowe:
są nierozpuszczalne w wodzie.Krążą we krwi w połączeniu z albuminą.Przed wejściem do komórek połączenie to ulega dysocjacji tzn.kway odłączone są od albuminy.Do komórki przedostają się za drodze dyfuzji oraz za pomocą przenośników.Magazynowaną formą kawasów tłu.są triacyloglicerole.
c)Aminokwasy:w ustroju człowieka znajduje się ok.6kg białka.Białka ustrojowe są białkami czynnościowymi bądź strukturalnymi.Zmniejszenie ilości białek prowadzi upośledzenia funkcji komórek.
4)W reakcji katalizowanej przez enzym kinazę adenylanową (miokinazę). W reakcji tej z dwóch cząsteczek ADP powstaje jedna cząsteczka ATP i jedna cząsteczka AMP. W tym procesie powstają jedynie niewielkie ilości ATP.
Glikogen:
•Zawartość glicerolu w 1 gramie mięśni jest wielokrotnie niższa niż zawartość tego wielocukru w 1 gramie wątroby.
•Masa mięśni ustroju przewyższa z kolei wielokrotnie masę wątroby, całkowita ilość glikogenu zmagazynowanego w mięśniach jest prawie 3 razy większa od ilości glikogenu zmagazynowanego w wątrobie.
•Zawartość glikogenu w mięśniach zależy od typu mięśnia.
•Włókna typu I (włókna wolno kurczące się, tlenowe) zawierają mniej tego związku niż włókna typu IIA (włókna szybko kurczące się, tlenowo - glikolityczne oraz włókna typu IIX.
Glikogenoliza:
•Jest to rozkład glikogenu, który zachodzi dzięki działaniu enzymu fosforylaza.
•Enzym ten znajduje się w formie nieczynnej (fosforylaza B)
•Aktywna forma tego enzymu (fosforylaza A) powstaje dzięki fosforylacji fosforylazy B.
•W mięśniu za zwiększenie aktywności fosforylazy A odpowiedzialne są głownie 2 czynniki:
-Adrenalina
-Jony wapnia Ca2+
•Końcowym produktem glikogenolizy jest glukozo -1- fosforan.
•Błona komórki jest nieprzepuszczalna dla glukozo -1- fosforanu.
•Komórka mięśniowa nie zawiera enzymu odszczepiającego resztę fosforanową od cząsteczki glukozy.
•Glikogen mięśniowy może być wykorzystywany tylko w komórce, w której jest zmagazynowany.
•Glikogen znajdujący się w komórkach mięśniowych nie może być źródłem glukozy dla innych komórek, ani też dla tkanek pozamięśniowych.
Glikogeneza:
Synteza glikogenu,enzym synteza glikogenowa.Aktywnośc syntezy zwiększa insulina,hamuje ją adrenalina.Zapewnia to sprawny rozkład glikogenu i zapobiega wykorzystywaniu uwolnionej glukozy do ponownej syntezy.