BIOCHEMIA
Regulacja i integracja metabolizmu
na poziomie komórki, tkanki i organizmu
Co to jest metabolizm?
Metabolizm: pełny zestaw reakcji chemicznych
zachodzących w żywym organizmie.
metabolizm: od greckiego słowa  metabole
przemiana
Co to jest życie?
Co to jest życie?
Życie
zespół wzajemnie podtrzymujących się procesów
metabolicznych zachodzących w organizmie żywym lub
w poszczególnych jego częściach
Schematyczny zapis reakcji chemicznych
zachodzących w żywej komórce
Życie
zespół wzajemnie podtrzymujących się procesów
metabolicznych zachodzących w organizmie
żywym lub w poszczególnych jego częściach
Regulacja metabolizmu
Metabolizm zdrowej komórki jest
doskonale regulowany po to, aby komórka
mogła prawidłowo funkcjonować w obliczu
zmian w swoim otoczeniu
Regulacja metabolizmu
Szlaki metaboliczne są regulowane przez:
I. Zmianę zawartości enzymu
II. Zmianę aktywności enzymu
Regulacja metabolizmu
Modulacja aktywności enzymu Stężenie enzymu
Regulacja metabolizmu
Modulacja aktywności enzymu Stężenie enzymu
transkrypcja translacja
Regulacja metabolizmu
Modulacja aktywności enzymu Stężenie enzymu
Modulacja powinowactwa do substratu
transkrypcja translacja
degradacja
Regulacja metabolizmu
Modulacja aktywności enzymu Stężenie enzymu
Modulacja powinowactwa do substratu
transkrypcja translacja
Efekty allosteryczne degradacja
Regulacja metabolizmu
Modulacja aktywności enzymu Stężenie enzymu
Modulacja powinowactwa do substratu
transkrypcja translacja
Efekty allosteryczne oddziaływania enzym-enzym
degradacja
Regulacja metabolizmu
Modulacja aktywności enzymu Stężenie enzymu
Modulacja powinowactwa do substratu
transkrypcja translacja
Efekty allosteryczne oddziaływania enzym-enzym
degradacja
Modyfikacje kowalencyjne
Regulacja metabolizmu
I. Zawartość enzymu
1. Rodzaj tkanki
a. zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6- fosfataza)
Regulacja metabolizmu
I. Zawartość enzymu
1. Rodzaj tkanki
a. zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6-
fosfataza)
Glukozo-6-fosforan glukoza + fosforan
Regulacja metabolizmu
I. Zawartość enzymu
1. Rodzaj tkanki
a. zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6-
fosfataza)
Glukozo-6-fosforan glukoza + fosforan
Glukozo- 6- fosfataza występuje praktycznie tylko
w tkankach produkujących istotne ilości
glukozy (w wątrobie i korze nerki)
Zawartość enzymów w tkankach decyduje
o procesach, jakie w nich zachodzą
Regulacja metabolizmu
I. Zawartość enzymu
1. Rodzaj tkanki
a. zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6-
fosfataza)
b. Zmiana izoenzymu (np. heksokonaza)
Regulacja metabolizmu
I. Zawartość enzymu
1. Rodzaj tkanki
a. zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6-
fosfataza)
b. Zmiana izoenzymu (np. heksokonaza)
izoenzymy heksokinazy
glukoza + ATP Glukozo-6-fosforan
Regulacja metabolizmu
I. Zawartość enzymu
1. Rodzaj tkanki
a. zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6-
fosfataza)
b. Zmiana izoenzymu (np. heksokonaza)
c. Heterogenność tkanki
Heterogenność tkanki
Heterogenność wątroby
hepatocyty okalające hepatocyty okalające
żyłę wrotną (periportal) żyłę wątrobową (perivenous)
Glukoneogeneza glikoliza
Glikogenoliza synteza glikogenu
B-oksydacja lipogeneza
Urogeneza ketogeneza
Synteza cholesterolu synteza glutaminy
Regulacja metabolizmu
I. Zawartość enzymu
1. Rodzaj tkanki
a. zmiana ilości enzymu (np. glukozo- 6-
fosfataza)
b. Zmiana izoenzymu (np. heksokonaza)
c. Heterogenność tkanki
d. Heterogenność komórek
Przedziałowość komórki
Rozmieszczenie niektórych procesów metabolicznych
w komórce
Jądro replikacja DNA, transkrypcja
Mitochondria fosforylacja oksydacyjna, cykl Krebsa, utlenianie
kwasów tłuszczowych
Siateczka synteza białek, lipidów, steroidów
śródplazmatyczna
Aparat Golgiego transport białek i enzymów, sekrecja, synteza błony
Cytoplazma glikoliza, większość reakcji glukoneogenezy,
Regulacja metabolizmu
I. Zawartość enzymu zależy od:
1. Rodzaju tkanki
2. Lokalizacji w komórce
3. Stadium rozwoju
Regulacja metabolizmu
I. Zawartość enzymu zależy od:
1. Rodzaju tkanki
2. Lokalizacji w komórce
3. Stadium rozwoju
4. Szybkości syntezy i degradacji
enzymów
Regulacja metabolizmu
I. Zawartość enzymu zależy od:
1. Rodzaju tkanki
2. Lokalizacji w komórce
3. Stadium rozwoju
4. Szybkości syntezy i degradacji
enzymów
5. Działania hormonów
Regulacja metabolizmu
I. Zawartość enzymu zależy od:
1. Rodzaju tkanki
2. Lokalizacji w komórce
3. Stadium rozwoju
4. Szybkości syntezy i degradacji enzymów
5. Działania hormonów
6. Dostępności pożywienia: budulec i energia
Dostepność pożywienia może wpływać na
kierunek przemian metabolicznych
Metabolizm = anabolizm + katabolizm
Anabolizm: reakcje syntez, wymagają dostarczenia energii
Katabolizm: reakcje rozkładu, dostarczają energii
Dostepność pożywienia może wpływać na
kierunek przemian metabolicznych
Metabolizm = anabolizm + katabolizm
Anabolizm: reakcje syntez, wymagają dostarczenia energii
Katabolizm: reakcje rozkładu, dostarczają energii
W kontrolę kierunku przemian zaangażowana jest głównie AMPK
Regulacja metabolizmu
I. Zawartość enzymu zależy od:
1. Rodzaju tkanki
2. Lokalizacji w komórce
3. Stadium rozwoju
4. Szybkości syntezy i degradacji enzymów
5. Działania hormonów
6. Dostępności pożywienia: budulec i energia
7. Obecności leków (ksenobiotyków)
Regulacja metabolizmu
Szlaki metaboliczne są regulowane przez:
I. Zmianę zawartości enzymu
II. Zmianę aktywności enzymu
Regulacja metabolizmu
Zmiana aktywności enzymu zależy od:
1. Dostępności substratu (dieta, transport)
Regulacja metabolizmu
Zmiana aktywności enzymu zależy od:
1. Dostępności substratu (dieta,
transport)
2. Obecności efektorów (aktywatorów
lub inhibitorów
Regulacja metabolizmu
Zmiana aktywności enzymu zależy od:
1. Dostępności substratu (dieta,
transport)
2. Obecności efektorów (aktywatorów
lub inhibitorów
3. Modyfikacji posttranslacyjnych
(hormony, leki)
Wskaż odpowiedz
, która najlepiej charakteryzuje funkcje tłuszczów:
1.materiał budulcowy dla komórek, z
ródło i magazyn energii, przekaz
nik
informacji
2.materiał budulcowy dla komórek, magazyn energii, składnik RNA i DNA
3.składnik kwasów nukleinowych, z
ródło i magazyn energii, przekaz
nik
informacji
4.składnik kości, przekaz
nik informacji, składnik RNA i DNA.
Amylaza obecna w dwunastnicy:
1.jest syntetyzowana w trzustce i bierze udział w trawieniu węglowodanów
2.jest syntetyzowana w dwunastnicy i bierze udział w trawieniu
węglowodanów
3.jest syntetyzowana w trzustce i bierze udział w trawieniu lipidów
4.jest syntetyzowana w dwunastnicy i bierze udział w trawieniu lipidów.
W warunkach głodu, kiedy glukoza nie jest dostarczana z pożywieniem, do jej
syntezy dochodzi w procesie określanym jako:
1.fosfolipoliza
2.glikoliza
3.glikogenogeneza
4.glukoneogeneza.
1.Które z wymienionych poniżej węglowodanów nie ulegają strawieniu ani wchłonięciu w
przewodzie pokarmowym człowieka?
1.skrobia, maltoza, glikogen
2.celuloza, hemiceluloza, pektyny
3.glukoza, maltotrioza, sacharoza
4.fruktoza, galaktoza, maltoza.
2.Jakie jest główne z
ródło cholesterolu w organizmie?
1.lipidy zawarte w pokarmie
2.żółć
3.cholesterol endogenny powstający w wątrobie
4.w równym stopniu lipidy zawarte w pokarmie oraz cholesterol endogenny powstający w
wątrobie.
3.Wyłącznie tlenowy typ metabolizmu jest charakterystyczny dla:
1.jelit i mięśni białych
2.siatkówki oka i erytrocytów
3.mózgu i serca
4.mięśni czerwonych i nerek.
1.Opalizująco mleczne zabarwienie osocza lub surowicy po odwirowaniu krwi wskazuje na:
1.wysokie stężenie chylomikronów we krwi
2.badany nie był na czczo
3.wysokie stężenie kreatyniny
4.prawidłowe są odpowiedzi a i b
2.W których tkankach zachodzi synteza glikogenu?
1.w mózgu i w mięśniu sercowym
2.w nerkach i w mięśniu sercowym
3.w mięśniu sercowym i w wątrobie
4.w wątrobie i w mięśniach.
3.Do hormonów podwyższających stężenie glukozy we krwi należą:
a.glukagon, insulina
b.glukagon, hormony tarczycy, adrenalina
c.insulina, glikogen
d.glikogen, insulina, prolaktyna
1.Wskaż twierdzenie nieprawdziwe:
1.cukrzyca typu 1 występuje w populacji rzadziej niż cukrzyca typu 2
2.cukrzycę typu 1 określa się jako zależną od insuliny
3.komórki oporne na działanie insuliny są charakterystyczne w cukrzycy typu 1
4.terapia stosowana w leczeniu cukrzycy typu 2 obejmuje dietę, ćwiczenia fizyczne, doustne
leki hipoglikemizujące oraz zastrzyki z insuliny.
2.Wskaż proenzymy, które po aktywacji uczestniczą w trawieniu białek:
1.pepsynogen i trypsynogen
2.zymogen i urobilinogen
3.pepsyna i trypsyna
4.chymotrypsyna i trypsyna
W którym organellum komórkowych zachodzi glikoliza?
w jądrze komórkowym
w cytoplazmie
w mitochondriach
w siateczce śródplazmatycznej.
1.Zależność pomiędzy wartością cholesterolu LDL a ryzykiem
choroby wieńcowej jest:
1.progowa: po osiągnięciu pewnej wartości nie ma potrzeby
dalszego obniżania
2.wykładnicza: im niżej, tym mniejsza korzyść
3.liniowa: im niżej tym lepiej
4.żadna odpowiedz
nie jest prawidłowa.
2.Część białkową enzymu nazywamy:
1.holoenzymem
2.apoenzymem
3.grupą prostetyczną
4.zymogenem
3.Walutą energetyczną komórki określa się:
1.ATP
2.ADP
3.glukozę
4.kwasy nukleinowe.
Różnica w budowie DNA i RNA dotyczy:
1.cząsteczki cukru.
2.zasad purynowych.
3.ilości wiązań fosfodiestrowych.
4.obecności dodatkowych grup chemicznych m. in. metylowych.
Spośród podanych poniżej stwierdzeń:
" komplementarnymi zasadami w DNA są: adenina-tymina i cytozyna-
guanina;
" cząsteczka DNA zbudowana jest z dwóch, skręconych spiralnie
łańcuchów, połączonych ze sobą wiązaniami peptydowymi;
" podstawowymi zasadami purynowymi, wchodzącymi w skład
nukleotydów są adenina i guanina;
prawdziwe są twierdzenia:
" 1 i 2
" 2 i 3
" 1 i 3
" wszystkie powyższe odpowiedzi są prawidłowe
Żółtaki (xanthomata)
Rodzinna hipercholesterolemia
Ocena ryzyka zgonu sercowo-naczyniowego w
perspektywie 10-letniej
(Systematic Coronary Risk Evaluation)
Kobiety
Mężczyz
ni
Palące
Palący
Wiek
Niepalące
Niepalący
26 30 36 41 47
180 13 15 17 19 22 14 16 19 22 26
SC RE
7 8 9 10 12
18 21 25 29 34
160 9 10 12 13 16 9 11 13 15 16
5 5 6 7 8
65
13 15 17 20 24
140
6 7 8 9 11 6 8 9 11 13
3 3 4 5 6
120 9 10 12 14 17 <15%
4 5 5 6 7 4 5 6 7 9
2 2 3 3 4
18 21 24 28 33
180 8 9 10 11 13 9 11 13 15 18
4 4 5 6 7
12 14 17 20 24
160 5 6 7 8 9 6 7 9 10 12
3 3 3 4 5 10-14%
60
8 10 12 14 17
140
3 4 5 5 6 4 5 6 7 9
2 2 2 3 3
6 7 8 10 12
120
2 3 3 4 4 3 3 4 5 6
1 1 2 2 2
5-9%
12 13 16 19 22
4 5 5 6 7 6 7 8 10 12
180
2 2 2 3 3
8 9 11 13 16
160 3 3 4 4 6 4 5 6 7 9
1 2 2 2 3
55
3-4%
5 6 8 9 11
140 2 2 2 3 3 3 3 4 5 6
1 1 1 1 2
4 4 5 6 8
120
1 1 2 2 2 2 2 3 3 4
1 1 1 1 1
2%
7 8 10 12 14
2 22 33 3 4 4 4 5 6 7
1 1 1 2 2
180 1 1 1 2 2
2 3 4 1 1 1 2 2
1 1 1 2 2
5 6 7 8 10
1 22 22 2 3 2 3 3 4 5
160
1 1 1 1 1
1 2 3
50
1%
3 4 5 6 7
140 0 11 11 1 2 2 2 2 3 3
0 1 1 1 1
1 1 2
2 3 3 4 5
120 0 01 1 1 1 1 1 2 2 2
0 0 1 1 1
1
<1%
2 2 3 3 4
0 0 0 1 1 1 1 1 2 2
2
180 0 0 0 0 0
1 2 2 2 3
0 0 0 0 0 1 1 1 1 1
160
0 0 0 0 0
40
1 1 1 2 2
140 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 0 0 0
1 1 1 1 1
120 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1
0 0 0 0 0
Cholesterol (mmol/l)
4 5 6 7 8 4 5 6 7 8 4 5 6 7 8 4 5 6 7 8
Skurczowe ciśnienie tętnicze (mm Hg)
& 10% różnicy stężenia cholesterolu LDL
odpowiada zmianie ryzyka choroby wieńcowej o
15% a zgonu o 11%...
Framingham Heart Study
Klasyfikacja lipidemii (ATP III)
Stężenie mg/dL (mmol/L) Kategoria
LDL cholesterol
< 100 (2,58) optymalne
100-129 (2,58-3,33) bliskie optymalnemu
130-159 (3,36-4,11) granicznie wysokie
160-189 (4,13-4,88) wysokie
>190 (4,91) bardzo wysokie
Całkowity cholesterol
<200 (5,17) pożądane
200-239 (5,17-6,18) granicznie wysokie
>240 (6,2) wysokie
HDL cholesterol
<40 niskie
>60 wysokie
Częstość występowania zaburzeń lipidowych w
Polsce- NATPOL III (2002)
Stężenie LDL-C jest najsilniejszym wskaz
nikiem ryzyka
choroby niedokrwiennej serca (ChNS) pacjentów z cukrzycą
% wzrostu ryzyka ChNS
LDL-C �� o 1 mmol/L 57
HDL-C �� o 0.1 mmol/L  15
Skurczowe RR krwi �� o 10 mmHg 15
HbA1 poziom �� o 1% 11
Palenie tytoniu przyczynia się do zwiększenia ryzyka rozwoju
ChNS
Blaszka miażdżycowa
Hansson, G. K. N Engl J Med 2005;352:1685-1695
Ryzyko zawału serca - INTERHEART
Palenie tytoniu K
M
Cukrzyca K
M
Nadciśnienie K
M
Otyłość brzuszna
K
M
Czynniki psychologiczne K
M
Owoce/warzywa K
M
Wysiłek fizyczny K
M
Alkohol K
M
ApoB/APoA1 K
M
0,25 0.5 1.0 2.0 4.0 8.0 16.0
Iloraz szans (99% CI)
Yusuf S i wsp. Lancet 2004; 364: 937 52
Cholesterol LDL i HDL jako czynniki ryzyka ChNS
Badanie Framingham
3
2,5
2
1,5
25
1
45
0,5
65
0
85
100
220
160
cLDL (mg/dl)
Relatywne ryzyko wystąpienia
choroby wieńcowej w ciągu 4 lat
Miażdżyca to przewlekłe
zapalenie wywołane przez
cholesterol ...
Zależność pomiędzy wartością LDL-C
a ryzykiem choroby wieńcowej (2001)
1
Progowa:
nie ma potrzeby
dalszego obniżania
Wykładnicza
Im niżej, tym
mniejsza korzyść
Liniowa: im niżej tym lepiej
0
100
LDL-C (mg/dl)
Ryzyko
wieńcowe
PROVE IT TIMI 22
(2 lata obserwacji)
1
Prawastatyna
40 mg
Atorvastatin
80 mg
16% redukcja ryzyka
sercowo-naczyniowego
0
60 100
LDL-C mg/dl
Cannon CP et al. N Engl J Med 2004;350:1495-1504.
Ryzyko
wieńcowe
 Im niżej, tym lepiej
1
3.7
2.9
2.2
1.7
1.3
1.0
0
40 70 100 130 160 190
LDL-C (mg/dL)
Grundy SM et al. Circulation 2004;110:227 239.
e
Ryzyko
wieńcow
Pęknięcie blaszki miażdżycowej powoduje
powstanie skrzepu
Płytki
PR
D
Włóknik
KRWI
Makrofagi Czynnik
tkankowy
Falk E et al. Circulation 1995; 92: 657 71.
Prostaglandyny  metabolity kwasu arachidonowego
Mechanizm kardioprotekcyjnego działania aspiryny (1971)
AA
TxA2
Aspiryna
COX-1
AA PGI2
COX-1
Śródbłonek
Za tydzień:
cukrzyca
Wykład o stałej porze i w stałym miejscu