METABOLIZM cz.2

Kwasy tłuszczowe mają znaczenie fizjologiczne jako składniki fosfolipidów i glikolipidów oraz jako energetyczne składniki pożywienia.

Są. one magazynowane w tkance tłuszczowej w postaci trójacylogliceroli (tłuszcze obojętne), skąd w miarę potrzeby mogą. być uruchamiane w wyniku hydrolitycznego dziabania lipaz, znajdujących się; pod kontrolą hormonów

Kwasy tłuszczowe są aktywowane do acylo-CoA, transportowane przez wewnętrzna błonę mitochondrialną za pomocą karnityny i rozkładane w matriks mitochondrialnym w wyniku powtarzającej się sekwencji czterech reakcji: utleniania związanego z redukcją FAD, uwodniania, utleniania połączonego z redukcją NAD+ oraz tiolizy, zachodzącej przy udziale CoA.

Utworzone przy utlenianiu kwasów FADH2 i NADH przenoszą elektrony na tlen przez łańcuch oddechowy, a acetylo-CoA, utworzony na etapie tiolizy, kondensując ze szczawiooctanem wchodzi w cykl kwasu cytrynowego.

Jeśli stężenie szczawiooctanu jest zbyt małe, to acetylo-CoA przeksztalca sie w acetooctan i 3-hydroksymaślan,

Związki te są normalnie wykorzystywane w procesach utlenienia.

W okresach głodowania oraz u diabetyków duże ilości acetooctanu, 3-hydroksymaślanu oraz acetonu akumulują się we krwi; związki te określa się łącznie jako ciała ketonowe.

Ssaki nie mają zdolności przekształcania kwasów tłuszczowych w glukozę

Wynika to z braku przejścia od acetylo-CoA do szczawiooctanu, pirogronianu lub innych intermediatow glukoneogenezy.

LIPIDY

• Triacyloglicerole (tłuszcze lub triglicerydy) składają się z trzech łańcuchów kwasów tłuszczowych, połączo­nych wiązaniami estrowymi z glicerolem, stanowiącym szkielet cząsteczki.

• Proste triacylogłicerole zawierają trzy identyczne kwasy tłuszczowe, mieszane triacylogłicerole - dwa lub trzy różne kwasy tłuszczowe.

LIPIDY

• Dla człowieka triacyloglicerole są głównym magazynem energii i podstawowym lipidem zawartym w pokarmie.

• Są nierozpuszczalne w wodzie, a głównym miejscem ich gromadzenia są

• CH wyspecjalizowane komórki tłuszczowe (adipocyty).

LIPIDY

• Kwasy tłuszczowe w triacy-CH logricerolach są uwalniane ze szkieletu 3 glicerolowego dzięki działaniu lipaz.

• Wolne kwasy tłuszczowe mogą być na­stępnie degradowane na drodze £-oksydacji, co umożliwia uwalnianie energii.

• Glicerol jest przekształcany w fosfodihydroksyaceton, który zasila glikolizę.

LIPIDY

• Poziom wolnych kwasów tłuszczowych we krwi zależy od szybkości rozkładu triacylogliceroli zmagazynowanych w tkance tłuszczowej.

• Reakcja jest katalizowana przez regulowaną hormonalnie lipazę triacyloglicerolową.

LIPIDY

• Glukagon, adrenalina i noradrenalina powodują wzrost wewnątrzkomórkowego poziomu cAMP stanowiącego allosteryczny aktywator kinazy białkowej (zależnej od cAMP).

LIPIDY

• Kinaza ta fosforyluje lipazę regulowaną hormonalnie, co prowadzi do jej aktywacji i w konsekwencji do uwalniania wolnych kwasów tłuszczowych do krwi.

LIPIDY

• Wpływ insuliny jest przeciwstawny, obniża ona poziom cAMP, co powoduje defosforylację i w konsekwencji zahamowanie aktywności lipazy regulowanej hormonalnie.

LIPIDY

Reakcja jest dwustopniowa katalizowana przez syntazę acylo-CoA (zwana także tiokinazą kwasów tłuszczowych).

Reszty cząsteczek acylo-CoA, aby przeniknąć błonę mitochondrialną, muszą ulec sprzężeniu z karnityną, przy udziale acylotransferazy karnitynowej L
Reakcja polega na usunięciu CoA oraz zastąpieniu go cząsteczką karnityny,

Cykl beta-oksydacji

• Degradacja kwasów tłuszczowych na drodze beta-oksydacji obejmuje następujące reakcje:

• 1. Utlenienie acylo-CoA do enoilo-CoA i powstawanie podwójnego wiązania trans A2 katalizowane przez dehydrogenazę acylo-CoA z koenzymem FAD.

Cykl beta-oksydacji

• 2. Uwodnienie trans A2-enoilo-CoA do 3-hydroksyacyło-CoA. Reakcja katalizowana przez hydratazę enoilo-CoA.

• 3. Utlenienie 3-hydroksyacylo-CoA do 3-ketoacylo-CoA, czemu towarzyszy po­wstanie NADH. Reakcja katalizowana przez dehydrogenazę hydroksyacylo-CoA.

Cykl beta-oksydacji

• 4. Tioliza 3-ketoacylo-CoA przez drugą cząsteczkę CoA, prowadząca do powstania acetylo-CoA i acylo-CoA.

• Reakcja katalizowana przez ketotiolazę.

Cykl beta-oksydacji

• Reakcje tego cyklu zachodzą nieprzerwanie do powstania z całego kwasu tłuszczowego dwuwęglowych fragmentów --acetylo-CoA.

Cykl beta-oksydacji

• Tak więc nasycony acylo-CoA jakim jest palmitoilo-CoA, ulega całkowitemu rozpadowi do ośmiu cząsteczek acetyło-CoA w siedmiu obrotach cyklu degradacji.

Cykl kwasu cytrynowego jest wspólnym szlakiem końcowego utleniania cząsteczek materiału energetycznego.

Większość ich dostaje się do cyklu za pośrednictwem acetylo-CoA.

Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu prowadząca do acetylo-CoA, jest pomostem łączącym glikolizę z cyklem kwasu cytrynowego

Reakcja ta, jak i inne reakcje cyklu, zachodzi w mitochondriach

Reakcje glikolizy przeprowadzane są w cytozolu.

Reakcje cyklu rozpoczynają się od kondensacji szczawiooctanu (C4) z acetylo-CoA (C2), prowadzącej do cytrynianu (C6) i dalej w drodze izomeryzacji do izocytrynianu.

Oksydacyjna dekarboksylacja tego intermediatu powoduje jego przekształcenie w alfa-ketoglutaran (C5).

Podczas następnej reakcji oksydacyjnej dekarboksylacji alfa-ketoglutaranu do bursztynylo-CoA (C4) zostaje wydzielona następna cząsteczka CO2.

Wiązanie tioestrowe w bursztynylo-CoA jest rozerwane przez Pi i powstaje bursztynian oraz jedno wysokoenergetyczne wiązanie w postaci GTP.

Bursztynian jest utleniany do fumaranu (C4), który zostaje następnie uwodniony do jablczanu (C4).

W końcu utlenianie jablczanu regeneruje szczawiooctan (C4).

W ten sposób dwa atomy węgla dostają. się do cyklu pod postacią acetylo-CoA i opuszczają. go w postaci CO₂ w wyniku kolejnych dekarboksylacji,
katalizowanych przez dehydrogenazy izocytrynianową i alfa-ketoglutaranową

Podczas czterech reakcji oksydoredukcyjnych zachodzących w cyklu, przekazywane są . trzy pary elektronów na NAD⁺ i jedna na FAD.

Utlenienie tych zredukowanych przenośników elektronów przez łańcuch oddechowy dostarcza 11 cząsteczek ATP.

Dodatkowo, bezpośrednio w cyklu tworzy się wysokoenergetyczne wiązanie fosforanowe.

W ten sposób podczas utleniania każdego fragmentu dwuwęglowego do CO₂ i H₂O, w cyklu Kresa powstaje 12 wysokoenergetycznych wiązań fosforanowych.

Cykl kwasu cytrynowego działa wyłącznie w warunkach tlenowych, ponieważ wymaga stałego dopływu NAD⁺ i FAD.

Przenośniki elektronów są regenerowane, gdy NADH i FADH₂ przekazują. elektrony na cząsteczki tlenu za pośrednictwem łańcucha oddechowego, przy jednoczesnej produkcji ATP.

W związku z tym szybkość przemian cyklu kwasu cytrynowego zależy od zapotrzebowania komórki na ATP

Ważnym elementem kontroli cyklu jest regulacja działania trzech enzymów.

Duży ładunek energetyczny zmniejsza aktywność syntetazy cytrynianowej oraz dehydrogenezy izocytrynianowej i alfa-ketoglutaranowej

Innym ważnym punktem regulacyjnym jest nieodwracalna reakcja tworzenia acetylo-CoA z pirogronianu.

Aktywność kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej jest regulowana przez inhibicję produktem, przez nukleotydy na zasadzie sprzężenia zwrotnego oraz przez kowalencyjną modyfikację

Reakcje te dopełniają się wzajemnie, redukując szybkość produkcji acetylo-CoA w przypadku dużego ładunku energetycznego komórki

CYKL KWASU CYTRYNOWEGO

• Cykl kwasu cytrynowego, cykl kwasów trikarboksylowych jest ciągiem reakcji zachodzących w mitochondriach, w wyniku których reszty acetylowe CH₃-CO- utleniają się do CO₂ z uwolnieniem protonów, z których ostatecznie powstaje woda (również w mitochondriach - w łańcuchu utleniań tkankowych).

CYKL KWASU CYTRYNOWEGO

• Reszty acetylowe musza być w formie CH₃-CO-SCoA, czyli acetylo-CoA (aktywnego octanu) tzn. estru koenzymu A.

Ogólny metabolizm acetylo-CoA

• Acetylo-CoA jest związkiem wspólnym dla głównych szlaków metabolicznych.

• Z tłuszczów podczas lipolizy powstają: glicerol i wyższe kwasy tłuszczowe, które podlegają beta-oksydacji, w wyniku której tworzy się duża ilość CH₃-CO-SCoA.

Ogólny metabolizm acetylo-CoA

• Węglowodany przekształcają się do glukozy, która we wszystkich komórkach organizmu podlega przemianie glikolitycznej.

Ogólny metabolizm acetylo-CoA

• W warunkach tlenowych powstaje jako produkt glikolizy kw. pirogronowy, który następnie w reakcji katalizowanej przez dehydrogenazę pirogronową ulega oksydacyjnej dekarboksylacji.

Ogólny metabolizm acetylo-CoA

• Podobnej przemianie podlega kw. pirogronowy pochodzący z przemian nie­których aminokwasów : Ala, Gly, Ser, Thr, Pro-OH, Cys, Cys-Cys.

Ogólny metabolizm acetylo-CoA

• Część aminokwasów ulega od razu przemianie do acetylo-CoA; Trp, Leu, Hę, bądź do acetoacetylo-CoA (Tyr, Lys, Leu, Phe, Trp).

Ogólny metabolizm acetylo-CoA

• Acetylo CoA sluży również jako źródło jednostek acetylowych w procesach anabolicznych warunkujących syntezę długołańcuchowych kwasów tłuszczowych oraz ciał ketonowych (acetooctanu, beta-hydroksymaślanu i acetonu).

Znaczenie cyklu kwasu cytrynowego

• Cykl obejmuje połączenie cząsteczki acetylo-CoA z 4 węglowym dikarboksylowym kwasem szczawiooctowym (oksalooctowym) z utworzeniem 6-węglowego kwasu trikarboksylowego - cytrynianu.

Znaczenie cyklu kwasu cytrynowego

• Następuje po tym ciąg reakcji, w czasie których odłączają się 2 cząsteczki CO₂ i regeneruje się szczawiooctan (oksalo-octan).

Znaczenie cyklu kwasu cytrynowego

• W wyniku działania swoistych dehydrogenaz podczas utleniania w cyklu acetylo-CoA powstają równoważniki redukcyjne w postaci protonów lub elektronów.

Znaczenie cyklu kwasu cytrynowego

• Równoważniki te włączają się w łańcuch oddechowy, w którym w procesie oksydacyjnej fosforylacji są wytwarzane duże ilości fosforanów wysokoenergetycznych (ATP).

Znaczenie cyklu kwasu cytrynowego

• Enzymy cyklu kwasu cytrynowego są zlokalizowane w matriksie mitochondrium i znajdują się albo w formie wolnej, albo są dołączone do wewnętrznej powierzchni wewnętrznej błony mitochondrialnej.

Znaczenie cyklu kwasu cytrynowego

• Ułatwia to przenoszenie protonów na odpowiednie enzymy łańcucha oddechowego, który jest umiejscowiony w wewnętrznej błonie mitochondrialnej.

Znaczenie cyklu kwasu cytrynowego

• Duże znaczenie ma również amfiboliczna czyli dwoista natura kwasu cytrynowego, który jest także źródłem cząsteczek dla procesów anabolicznych, takich jak synteza kwasów tłuszczowych

Znaczenie cyklu kwasu cytrynowego

• (cytrynian przenika przez błonę mitochondrialną i w cytoplazmie przy udziale HSCoA, ATP i liazy cytrynianowej ulega rozpadowi do szczawiooctanu i acetylo-CoA),

Znaczenie cyklu kwasu cytrynowego

• aminokwasów (kw. alfa-ketoglutarowy po przyłączeniu grupy NH₂ przechodzi w kwas glutaminowy,

Znaczenie cyklu kwasu cytrynowego

• kwas szczawiooctowy przyjmując grupę NH₂ przekształca się w kwas asparaginowy),

• czy syntezy glukozy (w procesie glukoneogenezy z kwasu szczawiooctowego).

Reakcje cyklu kwasu cytrynowego

Reakcje cyklu kwasu cytrynowego

Reakcje cyklu kwasu cytrynowego

Reakcje cyklu kwasu cytrynowego

Oksydacyjna dekarboksylacja kwasu alfa-ketoglutarowego

Oksydacyjna dekarboksylacja kwasu a-ketoglutarowego

• Zachodząca jeden raz fosforylacja substratowa odtwarza GTP z GDP i Pi. - syntetaza bursztynianowa

• Sumaryczne równanie cyklu Krebsa:

• CH₃CO~SCoA + 2 H₂O + 3 NAD⁺+ FAD + GDP + Pi —> 2 CO₂ + HS~CoA

• + 3 NADH + H⁺ + FADH₂ + GTP

Podczas oksydacyjnej fosforyzacji synteza ATP jest sprzężona z przepływem elektronów od NADH do O₂.

Czynnikiem sprzęgającym fosforylację z utlenianiem jest gradient protonowy formujący się w poprzek wewnętrznej błony mitochondrialnej.

Przepływ elektronów przez trzy transłonowe kompleksy powoduje pompowanie protonów z matriks mitochondriów do przestrzeni międzybłonowej i prowadzi do wytworzenia się potencjału błonowego.

Synteza ATP następuje wtedy, gdy protony przepływają z powrotem do matriks przez kanały w kompleksie syntetyzującym ATP, nazywanym mitochondrialną ATPazą.

Procesy przekazywania energii swobodnej przez gradienty protonowe są podstawowym tematem bioenergetyki, a fosforylacja oksydacyjna jest ich typowym przykładem.

Przenośnikami elektronów w łańcuchu oddechowym wewnętrznej błony mitochondrialnej są flawiny, kompleksy żelazo-siarkowe, chinony i grupy hemowe cytochromów.

Elektrony są przekazywane z NADH na FMN, - grupę prostetyczną reduktazy NADH - Q.

Elektrony przechodzą dalej na CoQ, co prowadzi do QH₂, tj. zredukowanego ubichinonu.

Ten ruchliwy przenośnik przekazuje swoje elektrony na reduktazę QH₂—cytochrom.

Reduktaza ta jest drugim z kolei kompleksem transblonowym i zawiera cytochromy b i c1 oraz centrum,,FeS”

Kompleks ten redukujc cytochrom c, rozpuszczalne w wodzie peryferyjne białko błonowe.

Cytochrom c jest ruchliwym przenośnikiem elektronów, przekazującym elektrony na oksydazę cytochromu c, będącą trzecim kompleksem transbłonowym.

Oksydaza zawiera cytochromy a i a3.

Jony miedziawe oksydazy przekazują. elektrony na końcowy akceptor łańcucha tj. O₂, który ulega redukcji tworząc H₂O.

Przepływ elektronów przez każdy z trzech kompleksów transblonowych prowadzi do utworzenia sit gradientu protonowego wystarczającego do syntezy jednej cząsteczki ATP.

Przy utlenianiu NADH powstają 3 cząsteczki ATP, natomiast przy utlenianiu FADH₂ tylko dwie, ponieważ elektrony z FADH₂ wchodzą do łańcucha oddechowego poniżej pierwszego miejsca pompującego protony.

Dwie cząsteczki ATP powstają tez przy utlenianiu cytozolowego NADH, gdyż ,,czółenko” glicerolo-3-fosforanowe może przekazywać elektrony do mitochondriów kosztem 1 cząsteczki ATP.

Wejście do mitochondrium jednej cząsteczki ADP jest sprzężone z wyjściem jednej cząsteczki ATP i odbywa się w procesie zwanym ułatwiona wymianą dyfuzyjna

Przy całkowitym utlenianiu I cząsteczki glukozy do CO₂ i H₂0 powstaje 36 cząsteczek ATP.

Transport elektronów jest normalnie ściśle sprzężony z fosforylacją

NADH i FADH2 ulegają utlenianiu tylko wtedy, jeśli równocześnie ADP ulega fosforyzacji do ATP.

Sprzężenie to, nazywane kontrola, oddechową,, może ulec zerwaniu przez związki rozprzęgające, takie jak DNP, które przenosząc protony w poprzek wewnętrznej błony mitochondrialnej, niszczą gradient protonowy.

Istotną sprawą jest to, ze szybkość działania poszczególnych torów zależy w większym stopniu od aktywności kluczowych enzymów niż od stężeń reagentów.

Oddzielenie szlaków syntezy od rozkładu znakomicie zwiększa efektywność kontroli metabolizmu.

Utlenianie biologiczne

• Łańcuch utlenień tkankowych zlokalizowany jest w mitochondriach obecnych we wszystkich komórkach, poza erytrocytami.

• Mitochondria są owalnymi organellami o długości ok. 2fim i średnicy 0,5 ^m.

Utlenianie biologiczne

• Organelle te zawierają dwa systemy błon: błonę zewnętrzną i dobrze wykształconą, mocno pofałdowaną błonę wewnętrzną.

• Błona wewnętrzna swymi pofałdowaniami tworzy zespół wypustek wewnętrznych, zwanych grzebieniami mitochondrialnymi (krystami).

Utlenianie biologiczne

• Występują więc dwa przedziały: zewnętrzny, międzybłonny, zawarty miedzy błoną wewnętrzną i zewnętrzną oraz wewnętrzny, otoczony błoną wewnętrzną i stanowiący matris mitochondrialną.

• Łańcuch oddechowy stanowi integralny składnik błony wewnętrznej (reakcje cyklu Krebsa i utlenianie kw. tłuszczowych odbywają się w matriks).

Utlenianie biologiczne

• Przepływowi elektronów z NADH+ H⁺ lub FADH na 0₂ przez zespół przenośników elektronów towarzyszy proces syntezy ATP z ADP i Pi nazywany fosforylacja oksydacyjną

Utlenianie biologiczne

• ATP

• Proces ten wykazuje istotne cechy:

• 1. Fosforylacja oksydacyjna zachodzi w zespołach oddechowych, zlokalizowanych w wewnętrznej błonie mitochondrialnej

Utlenianie biologiczne

• 2. Utlenianie jednej cząsteczki NADH + H⁺ dostarcza 3 ATP. Utlenianie i fosforylacja są procesami wzajemnie sprzężonymi

Utlenianie biologiczne

• 3. Stopniowe przekazywanie elektronów z NADH + H⁺ lub FADH₂ na O₂ za pośrednictwem przenośników łańcucha oddechowego dzieli sumaryczną zmianę swobodnej energii zachodzącą w trakcje tej wysoce egzoergicznej reakcji na małe porcje, co umożliwia syntezę więcej niż jednej cząsteczki ATP (trzech).

Schematycznie łańcuch utlenień tkankowych przebiega następująco

Utlenianie biologiczne

• Różnica potencjału oksydacyjnego łańcucha oddechowego wynosi 1,14 V, co odpowiada 220 kJ (53 kcal).

• Silą napędzającą fosforylację oksydacyjną jest potencjał przenoszenia elektronów NADH +H⁺ i FADH₂

Utlenianie biologiczne

Utlenianie biologiczne

Utlenianie biologiczne

ad 1. Reduktaza NADH+H+ - CoQ zawiera FMN :"FeS", "FeaSa" i Fe4S4n

Koenzym Q-ubichinon jest pochodną chinonową o długim łańcuchu izoprenowym

Utlenianie biologiczne

• ad. 2. Reduktaza bursztynian-CoQ zawiera FAD, „FeS"

• ad. 3. Reduktaza CoQ-cytocłirom c zawiera: cyt b (hem Fe+2), cyt Ci (hem FeT2)

• ad. 4. Oksydaza cytochromu c zawiera cyt a (hem Fe+2), cyt 33 (hem Cuł).

Utlenianie biologiczne

Utlenianie biologiczne

• W jaki sposób energia z łańcucha oddechowego jest przekazywana do mitochondrialnej ATP-azy odpowiedzialnej za syntezę ATP z ADP i Pi ?

• Tłumaczy to hipoteza chemiosmotyczna Mitchella. zgodnie z nią transport elektronów i synteza ATP są sprzężone przez gradient protonowy.

Utlenianie biologiczne

• Przepływ elektronów przez łańcuch oddechowy powoduje przepompowywanie protonów z matrisowej (wewnętrznej) na cytoplazmatyczną (zewnętrzną) stronę wewnętrznej błony mitochondrialnej.

Utlenianie biologiczne

• Stężenie H⁺ wzrasta po cytoplazmatycznej stronie błony, wytwarza się potencjał, przy czym cytoplazmatyczną strona ładuje się dodatnio.

Utlenianie biologiczne

• Czynnikiem napędzającym syntezę ATP przez kompleks ATP-azy jest siła protomotoryczna.

• Istotą tego procesu jest przepływ protonów w poprzek wewnętrznej błony mitochondrialnej.

Utlenianie biologiczne

• Podczas przepływu elektronów przez łańcuch oddechowy wytwarza się w poprzek wewnętrznej błony gradient protonowy.

Utlenianie biologiczne

• Po zewnętrznej stronie, wewnętrznej błony mitochondrialnej pH jest wyższe o 1,4 jednostki niż po wewnętrznej, a potencjał błony wynosi 0,14 (strona zewnętrzna jest dodatnia).

Utlenianie biologiczne

• Powrót protonów do matrix powoduje syntezę ATP.

Utlenianie biologiczne

• Gradient protonowy (i synteza ATP) tworzy się w trzech miejscach:

• 1. kompleks reduktazy NADH+H⁺ - CoQ

• 2. kompleks reduktazy CoQ-cytochromu Ci

• 3. kompleks oksydazy cytochromowej c

Utlenianie biologiczne

• W jaki sposób przepływ protonów jest sprzężony z syntezą ATP?

• Uważa się, że strumień protonów poruszających się do matrix oddziaływuje bezpośrednio na miejsce syntezy ATP i aktywuje Pi, który w reakcji ADP daje ATP.

Utlenianie biologiczne

• Wejście ADP do mitochondriów wymaga wyjścia ATP.

• Zjawisko to nosi nazwę ułatwionej dyfuzji wymiennej lub przeciwprądowej wymiany ATP o ADP w wewnętrznej błonie mitochondrialnej (antyport).

Inhibitory fosforylacji oksydacyjnej

• Związki hamujące łańcuch oddechowy można podzielić na inhibitory łańcucha oddechowego - blokujące przepływ elektronów, inhibitory fosforylacji oksydacyjnej oraz związki rozprzęgające fosforylację oksydacyjną.

Inhibitory fosforylacji oksydacyjnej:

• Atraktylozyd - hamuje przenoszenie nukleotydów adeninowych przez błonę mitochondrialną

• Oligomycyna - hamuje fosforylację, a w przypadku ścisłego sprzężenia także oddychanie.

Inhibitory fosforylacji oksydacyjnej:

• Związki rozprzęgające fosforylację oksydacyjną tzn. „odłączające" proces utleniania od fosforylacji.

• W skutek tego oddychanie przebiega w sposób niekontrolowany, ponieważ stężenie ADA i P; nie ogranicza już szybkości oddychania.

Inhibitory fosforylacji oksydacyjnej:

• Związkami rozprzegającymi są: 2,4-dinitrofenol, dinitrokrezol, pento-chlorofenol - 100 x aktywniejszy od dinitrofenolu.

• O szybkości fosforylacji oksydacyjnej decyduje zapotrzebowanie na ATP.

Inhibitory fosforylacji oksydacyjnej:

• Fosforylacja oksydacyjna wy­maga dostarczenia NADH + H+, O3, ADA i P,, FADH2.

• Najważniejszym czynnikiem określającym szybkość procesu fosforylacji oksydacyjnej jest poziom ADP.

Inhibitory fosforylacji oksydacyjnej:

• Regulacja szybkości fosforylacji oksydacyjnej przez poziom ADP nazywa się kontrolą oddechową.

Nadmiar aminokwasów jest w organizmie wykorzystywany jako źródło energii.

Rozklad większości aminokwasów rozpoczyna się od usunięcia grupy alfa-aminowej w reakcji transaminacji z alfa-ketokwasem

Koenzymem wszystkich transaminaz jest fosforan pirydoksalu

Grupy alfa-aminowe pochodzące z różnych aminokwasów są. przejmowane przez alfa-ketoglutaran, co prowadzi do glutaminianu, który przy udziale dehydrogenazy glutaminianowej ulega oksydacyjnej dezaminacji z utworzeniem alfa-ketoglutaranu i NH4+

Akceptorem elektronów jest w tej reakcji NAD+ lub NADP+

U kręgowców lądowych amoniak jest przekształcany w cyklu mocznikowym w mocznik, który powstaje w rezultacie hydrolizy argininy.

Kolejną reakcja, cyklu jest synteza argininy z ornityny.

Ornityna najpierw jest kaibamoilowana przez karbamoilofosforan, co daje cytrulinę.

Cytrulina ulega kondensacji z asparagnianem, tworząc bursztynyloarginain, a ta jest rozszczepiana na argininę i fumaran.

Atom węgla i jeden atom azotu w moczniku pochodzą z karbamoilofosforanu,, syntetyzowanego z CO2,NH4 i ATP.

Drugi atom azotu pochodzi z asparaginianu.

Na syntezę jednej cząsteczki mocznika zużywane są cztery wysokoenergetyczne wiązania fosforanowe.

Łańcuchy węglowe rozkladanych aminokwasów są przeksztacane w pirogronian, acetylo-CoA acetooctan lub w intermediaty cyklu kwasu cytrynowego.

Losy amoniaku

• Produktem metabolizmu aminokwasów jest amoniak w postaci NH3 lub NH₄⁺. Związek ten już w małych stężeniach działa jako trucizna komórkowa.

Losy amoniaku

• Toksyczność amoniaku jest spowodowana zakłóceniem przebiegu cyklu kwasów trój-karboksylowych (Krebsa) przez wiązanie się z kw. alfa-ketoglutarowym, co daje kw. glutaminowy i tym samym usuwa go z cyklu Krebsa.

Losy amoniaku

• Oprócz amoniaku wytwarzanego w tkankach, znaczne jego ilości syntetyzują bakterie jelitowe, zarówno z białek pożywienia jak i mocznika obecnego w płynach wydzielanych do przewodu pokarmowego.

Losy amoniaku

• Amoniak ten wchłania się z jelita do żyły wrotnej, w której stężenie amoniaku jest charakterystycznie wyższe niż w krwi krążącej.

Losy amoniaku

• W warunkach prawidłowych wątroba szybko usuwa amoniak z krwi żyły wrotnej.

• Amoniak wychwytywany z krążenia przez wątrobę ulega przemianie:

Losy amoniaku

• 1. W glutaminian

• Dehydrogenoza glutaminianowa —

• alfa-ketoglutaran + NH₄⁺ + NADPH ⁺

Losy amoniaku

• Glutaminian + NADP+ + H2O

• 
  Mg⁺²) W glutaminę

• Syntetaza glutaminowa'

• kw. glutaminowy + N!V + ATP -^ Glutamina + ADP

Losy amoniaku

• 3| Do mocznika w cyklu mocznikowym zachodzącym w wątrobie.

CYKL MOCZNIKOWY

CYKL MOCZNIKOWY

• W mitochondriach działa syntetaza karbamoilofosforanowa, która z amoniaku, dwutlenku węgła i przy udziale adenozynotrifosforanu (ATP) tworzony jest karbamoilofosforan.

CYKL MOCZNIKOWY

• Aktywatorem syntetazy karbamoilofosforanowej jest N-acetyloglutaminian.

• Karbomoiłofosforan zostaje przeniesiony na ornitynę przez transferazę karbamoilofosforanową.

CYKL MOCZNIKOWY

• W cytoplazmie wydostająca się z mitochondriów cytrulina reaguje z kw. asparaginowyrn,

• reakcję katalizuje syntetaza arginino-bursztynianowa.

CYKL MOCZNIKOWY

• Związek ten ulega rozpadowi pod wpływem argininobursztynazy do argininy i fumaranu (zudązku łączącego cykl mocznikowy z cyklem Krebsa).

• Arginina jest bezpośrednim substratem, z którego odszczepiany pod wpływem arginazy jest mocznik i z argininy tworzy się ornityna

CYKL MOCZNIKOWY

• Cykl mocznikowy u wszystkich organizmów ureotelicznych, łącznie z człowiekiem zlokalizowany jest w mitochondriach komórek wątroby do momentu powstania cytruliny, a następne etapy przebiegają w cytoplazmie.

CYKL MOCZNIKOWY

• Ponieważ cykl mocznikowy przekształca toksyczny amoniak w nietoksyczny mocznik, wszelkie zaburzenia syntezy mocznika powodują zatrucia amoniakiem,

1

---