(ATP) jest cząsteczką zbudowaną z adeniny, rybozy i trzech reszt fosforanowych. ATP jest komórkowym magazynem energii chemicznej. Energia cząsteczki ATP jest zmagazynowana w dwóch wiązaniach wysokoenergetycznych, które łączą pierwszą i drugą oraz drugą i trzecią grupę fosforanową cząsteczki. Rozerwanie jednego wiązania wysokoenergetycznego tej cząsteczki powoduje rozpad ATP do ADP i nieorganicznego fosforanu (Pi) oraz uwolnienie pewnej ilości energii, która może być wykorzystana w procesach metabolicznych komórki Glukoneogeneza zespół przemian biochemicznych zachodzących w wątrobie, prowadzący do wytworzenia glukozy lub glikogenu z substancji niecukrowych: aminokwasów, kwasu mlekowego, pirogronowego i in. Glukoneogeneza pobudzana jest i kontrolowana przez glikokortykoidy Opis cyklu mocznikowego (ornityny)Mocznik, czyli dwuamid kwasu węglowego był znany od dawna jako główny produkt wydalania azotu organicznego przez zwierzęta. Mechanizm tworzenia się tego zwiazku w tkankach zwierzęcych i udział poszczególnych aminokwasów w tym procesie badali Krebs i Henseleit, którzy stwierdzili, że przemiana ta ma charakter cykliczny, a poszczególne ogniwa tego cyklu stanowią aminokwasy: ornityna, cyrtulina i arginina. Badania wykazały, że wymienione aminokwasy - ornityna, cytrulina lub arginina - dodane do tkanki w katalitycznych ilościach znacznie stymulowały wydzielanie mocznika. W tym czasie znany już był ponadto występujący w wątrobie enzym arginaza, który katalizuje hydrolityczny rozpad argininy do mocznika i ornityny. Cykl ten ma na celu usunięcie z organizmu szkodliwego amoniaku, ze względu na jego znaczną toksyczność nawet w małych stężeniach. W wyniku pełnego obrotu cyklu są wydzielane dwie cząsteczki NH3, z których jedna jest wychwytywana ze środowiska , a druga pochodzi z grupy aminowej asparaginianu (chociaż przyjmując, że następuje sprzężenie cyklu ornityny z aminacja fumaranu do asparaginianu - można uważać, że obie grupy amidowe mocznika pochodza z amoniaku odebranego ze środowiska). Przemiana ta jest energetycznie kosztowna, gdyż związanie dwóch cząsteczek NH3, odbywa się kosztem trzech cząsteczek ATP (adenozynotrifosforan - zwiazek wysokoenergetyczny). Pełny aparat enzymatyczny cyklu mocznikowego znajduje się w mitochondriach, jest to szczególnie zrozumiałe ze względu na duże zapotrzebowanie na ATP i z uwagi na udział asparaginianu i glutaminianu, które mogą sie wytwarzać z keto - analogów - szczawiooctanu i ketoglutaranu, występujacych jako produkty pośrednie cyklu kwasów karboksylowych, tamże zlokalizowanego. Część reakcji przebiega także w cytoplazmie. KREBSACykl kwasów trikarboksylowych jest przemianą ogólną, pozwalającą na doprowadzenie procesu utleniania związków organicznych do końca, tzn. do CO2, przy czym wydzielane protony i elektrony są przenoszone na tlen, zgodnie z mechanizmem utleniania biologicznego. Etapem przygotowawczym do tej przemiany, skupiającej kataboliczne drogi wszystkich rodzajów związków organicznych, musi być wytworzenie uniwersalnej jedsnostki, która uległaby spaleniu do produktów końcowych. Tą jednostką jest aktywny octan, czyli acetylo-S-CoA. Enzymy cyklu kwasów trikarboksylowych są zlokalizowane w mitochondriach, w ścisłym powiązaniu z enzymami łańcucha oddechowego. Fakt ten jest w pełni uzasadniony tym, że oba procesy są ze sobą ściśle powiązane.Powstały w wyniku katabolizmu zwiazków organicznych acetylo-S-CoA włącza się do cyklu przemian, w którym octan zostaje całkowicie odbudowany zgodnie z reakcją:Jak wynika z równania efektem przemiany jest wydzielenie dwóch cząsteczek CO2 oraz czterech par protonów i elektronów. W trakcie przebiegu procesów oksydoredukcyjnych w obrębie cyklu nie jest zużywany tlen atmosferyczny, lecz następuje kilkakrotne przyłączenie cząsteczki wody i czterokrotne odwodorowanie substratów, co w sumie daje prodokty bardziej utlenione w stosunku do zwiazków wyjściowych. Atomy wodoru przy udziale odpowiednich enzymów (dehydrogenaz) są przenoszone na współdziałające z nimi koenzymy i za pośrednictwem dalszych przenośników łańcucha oddechowego na tlen, w wyniku czego powstaje H2O.W czasie jednego obrotu cyklu, dwuwęglowa cząsteczka octanu kondensuje z czterowęglową cząsteczka szczawiooctanu, która odtwarza się w dziewięciu kolejnych przemianach. W wyniku takiego obrotu dwa atomy węgla wydzielaja się w postaci CO2 w procesach dekarboksylacji szczawiobursztynianu i oksydacyjnej dekarboksylacji alfa-ketoglutaranu. Ponadto czterokrotnie następuje odwodorowanie z udziałem dehydrogenaz: izocytrynianowej, wchodzącej w skład kompleksu dehydrogenazy kwasu dwuhydroliponowego, bursztynianowej i jabłczanowej. Trzy z tych enzymów współdziałają z nukleotydami nikotynamidoadeninowymi i jeden z FAD. W rzeczywistości nie odtwarza się ta sama czasteczka szczawiooctanu, która weszła do przemiany, gdyż ustalono, że jego dwa atomy węgla sa wydzielane w postaci CO2, a do nowej cząsteczki wbudowują się atomy wegla przyłączonego octanu.
Pochodne wyższych kwasów tłuszczowych, najczęściej ich estry z alkoholami jedno- i wielowodorotlenowymi. Dzielą się na:
tłuszcze proste, zbudowane tylko z alkoholu i kwasów tłuszczowych, oraz
tłuszcze złożone, które oprócz tych składników zawierają związki dodatkowe.
W GRUPIE TŁUSZCZY PROSTYCH ROZRÓŻNIAMY:
tłuszcze właściwe, czyli glicerydy, w których alkoholem jest glicerol,
woski, w których alkoholem jest jednowodorotlenowy alkohol wielowęglowy.
TŁUSZCZE ZŁOŻONE DZIELĄ SIĘ NA:
fosfolipidy, zawierające związane estrowo reszty kwasu fosforowego oraz
glikolipidy (cerebrozydy, gangliozydy), zawierające komponentę cukrową.
Wyróżnia się również lipidy izoprenoidowe, obejmujące sterydy i karotenoidy, zbudowane z jednostek izoprenowych [CH2=CH-C(CH3)=CH2]. Pod względem chemicznym są to związki chemiczne odmienne od tłuszczy. Włącza się je jednak do tłuszczy ze względu na ich rozpuszczalność w rozpuszczalnikach tłuszczowych, w związku z czym występują one wspólnie z tłuszczami w ekstraktach tkankowych.
Tłuszcze pełnią w organizmie zwierzęcym rolę wysokoenergetycznego paliwa. Ich wartość kaloryczna jest dwukrotnie wyższa od wartości kalorycznej węglowodanów i białek. W przeciwieństwie do białek tłuszcze mogą być magazynowane w organizmie w dużych ilościach i stanowią jego główny materiał zapasowy.
Zapasy tłuszczu chronią narządy wewnętrzne przed uciskiem i uszkodzeniem przez wstrząsy mechaniczne. U wielu zwierząt, a zwłaszcza ssaków morskich (np. u fok), stanowią izolację termiczną ustroju. U człowieka tłuszcz zgromadzony w tkance tłuszczowej stanowi ok. 17% ciężaru ciała. Kompleksy tłuszczowo-białkowe zapewniają utrzymanie prawidłowej sprężystości pęcherzyków płucnych. Tłuszcze są także niezbędnym składnikiem struktur komórkowych oraz zapewniają równowagę koloidową cytoplazmy. Ułatwiają również wchłanianie rozpuszczalnych w tłuszczach witamin: A, D, E, K i cholesterolu pokarmowego. Przemiany tłuszczy są regulowane hormonalnie (insulina, hormon wzrostu, kortykotropina, hormon lipotropowy i tyroksyna).
Tłuszcze proste stanowią główny materiał energetyczny i zapasowy organizmu.
Tłuszcze złożone to przede wszystkim fosfolipidy, które stanowią zasadniczy składnik tłuszczy komórkowych. Fosfolipidy takie jak lecytyny i kefaliny znajdują się w każdej komórce zwierzęcej. Natomiast sfingomieliny są głównym składnikiem tłuszczów mózgu i tkanki płucnej. Są wśród nich także cerebrozydy występujące w mózgu, nadnerczach, nerkach, śledzionie, siatkówce, żółtku jaja, mleczu ryb
1.Cykl Krebsa. Dwuwęglowy fragment acetylowy wchodzący w skład acetylokoenzymu A łączy się z czterowęglowym kwasem szczawiooctowym tworząc sześciowęglowy, trikarboksylowy kwas cytrynowy. Kwas ten poprzez kwas akonitowy przekształca się w kwas izocytrnowy, który z kolei ulega utlenieniu do sześciowęglowego kwasu szczawiobursztynowego. Tak jak inne ketokwasy, kwas szczawiobursztynowy łatwo ulega dekaboksylacji przechodząc w pięciowęglowy kwas α-ketoglutarowy, który po następnej oksydatywnej dekarboksylacji przebiegającej z udziałem koenzymu A, przekształca się w tzw. bursztynylokoenzym A, związek zawierający w swej strukturze czterowęglowy fragment kwasu bursztynowego. W wyniku dalszych przemian w komórkach tworzą się kolejno cztery kwasy czterowęglowe, a mianowicie kwas bursztynowy, fumarowy, jabłkowy i szczawiooctowy. Z chwilą pojawienia się kwasu szczawiooctowego może on reagować z następną cząsteczką acetylokoenzymu A i w ten sposób cały cykl się zamyka.9. Przemiany pirogronianu. W warunkach beztlenowych powstający kwas pirogronowy może uczestniczyć w wielu różnorodnych reakcjach chemicznych, których końcowymi produktami są zredukowane dwu- lub trójwęglowe związki organiczne. Ogólnie, procesy te noszą nazwę fermentacji, a charakter produktów zależy od wyposażenia enzymatycznego komórek. Przykładem fermentacji może być reakcja przemiany kwasu pirogronowego w kwas mlekowy (fermentacja mlekowa). Produktem reakcji jest kwas mlekowy, który stanowi zredukowana formę kwasu pirogronowego. Innym przykładem jest fermentacja alkoholowa, w której kwas pirogronowy po enzymatycznej dekarboksylacji przekształca się najpierw w aldehyd octowy a ten z kolei ulega redukcji do alkoholu etylowego.W warunkach tlenowych w procesie dekarboksylacji, odłączanie ditlenku węgla od kwasu pirogronowego nieodmiennie związane jest z utlenieniem tego związku. Proces oksydatywnej dekarboksylacji kwasu pirogronowego katalizowany jest przez kompleks enzymatyczny zwany dehydrogenezą pirogronianową. Po odłączeniu ditlenku węgla, pozostały dwuwęglowy fragment pochodzący z cząsteczki kwasu pirogronowego wiąże się poprzez atom siarki z koenzymem A, tworząc acetylokoenzym A, który stanowi końcowy produkt reakcji.
12. Katabolizm lipidów - beta-oksydacja kwasów tłuszczowych Jest procesem wieloetapowym i powtarzającym się kilkakrotnie, przy czym po zakończeniu każdego cyklu długi łańcuch węglowy w cząsteczkach wyższych kwasów tłuszczowych ulega skróceniu o dwa atomy, stając się jednocześnie substratem w następnym cyklu β-oksydacji, ostatecznie produktem β-oksydacji wyższych kwasów tłuszczowych są cząsteczki acetylokoenzymu A.
Etap 0 - etap aktywacji kwasów tłuszczowych - polega na wytworzeniu wiązania tioestrowego pomiędzy cząsteczką danego kwasu tłuszczowego i cząsteczką koenzymu A z wolna grupą tiulową, końcowym produktem reakcji jest acylokoenzym A;
Etap I - następuje ulenienie acylokoenzymu A, w wyniku czego powstaje enoilo-koenzym A;
Etap II - uwodnienie enoilo-koenzymu A, następuje pod wpływem enzymu zwanego hydratazą enoilokoenzymu A, a produktem reakcji jest β-hydroksyacylokoenzym A;
Etap III - następuje utlenienie β-hydroksyacylokoenzym A, w wyniku czego powstaje β-ketoacylokoenzym A;Etap IV - każda kolejna runda ß-oksylacji kończy się na rozczepieniu wiązania pomiędzy węglem α i utlenionym węglem ß. Jednym z substratów w tym procesie jest β-ketoacylokoenzym A, drugim natomiast - dodatkowa cząsteczka koenzymu A z wolną grupą tiolową. Pod wpływem enzymu zwanego acylotransferazą acetylokoenzymu A atom wodoru z grupy tiolowej acetylokoenzymu A łączą się z atomem węgla i powodując tym samym rozerwanie istniejącego wiązania pomiędzy atomami węgla α i β. Jednocześnie zasadnicza część dodatkowej cząsteczki koenzymu A łączy się poprzez atom siarki z atomem węgla β tworząc nowe wiązanie tioestrowe. W efektcie, w opisanej reakcji powstają dwa produkty: nowy acylokoenzym A, który jest krótszy o dwa atomy od