1

Integracija metabolizma

prof.dr.M.Žakelj-Mavrič

Osnovne naloge metabolizma

1. Zagotavljanje metaboličnih goriv vsem celicam

2. Odstranjevanje odpadnih produktov

3. Zaščita

4. Integracija

Zagotavljanje metaboličnih goriv

vsem celicam

Funkcijo opravljajo:maščevje, jetra, mišice, tanko črevo, pankreas

Pomembna metabolična goriva:glukoza, maščobne kisline, ketonske spojine, AK

Poleg tega potrebujemo še vitamine, ione (Na+, K+, Ca2+,Mg2+, Zn2+.....), vodo

Zaloge metaboličnih gorivMetabolična goriva pridobimo s hrano, iz endogenih zalog ali pa jih sintetiziramo sami iz drugih goriv (ketonske spojine)

400

2

Stopnje katabolizma

Pridobivanjeenergije izmetaboličnih gorivje razdeljeno na tristopnje.

V prisotnosti kisika in funkcionalnih mitohondrijevpoteka oksidacija metaboličnih goriv

SH2 + NAD+ S + NADH + H+

NADH + H+ + 1/2 O2 NAD+ + H20

(FAD) (FADH2)

(FADH2) (FAD)

Oksidativna fosforilacija

NADH + H+ + 3ADP + 3 Pi +1/2 O2

–––> NAD+ + H2O + 3 ATP + 3H2O

Pridobivanje ATP iz metaboličnih goriv

MK, Glc,(AK),

ketonska telesaAcCoA

1

Kaj pa če ni kisika alifunkcionalnih mitohondrijev?

V tem slučaju celice pridobivajo energijo z anaerobno glikolizo

glukoza

2piruvat

2laktat

2NAD+

2NADH + 2H+

2NAD+

Anaerobna glikoliza lahko predstavlja izhod v sili!!!

3

Prekurzorji za biosinteze

• Glikoliza in citratni ciklus dajeta prekurzorje za sintezo številnihbiomolekul

Metabolične poti

acetil-CoA

CO2

GLUKOZA

piruvat

pentoze

glikogenglukoza-6-P

laktat

GLUKOZAGLUKOZA

FATmaščobe

JETRA

pentoza-P

Poiščite razlike med jetri, mišicami in maščevjem!

GLUKOZA

glukoza-6-P

piruvat

pentoze

glukoza

CO2

MOŽGANI

acetil-CoA

pentoza-P

Kateri procesi omogočajo pridobivanje energije iz Glc v možganih?

GLUKOZA

glukoza-6P

piruvat

laktat

pentoze

laktat

GLUKOZA

ERITROCIT

pentoza-P

4

Katere skupne intermediate še poznamo?

fosfatidat

Kaj pa HMG-CoA in karbamoilfosfat?

Od česa zavisi, po kateri poti se usmeri metabolit?????

Odstranjevanje odpadnih produktov

Funkcijo opravljajo:jetra, ledvica..

Odpadni produkti: npr. sečnina, sečna kislina, bilirubin, ksenobiotiki, CO2..........

Zaščita

Pri tej vlogi sodelujejo:mišice, kri (sistem za strjevanje krvi), koža in sluznice, imunski sistem.....jetra in ledvica (detoksifikacija in izločanje npr. NH3, ksenobiotikov)

Integracija

Povezava centralnega živčevja z deli telesa preko živčevja in s pomočjo hormonov.

Pri tej nalogi sodelujejo centralno živčevje, kri,pankreas...

Integracija ob stresu-os hipotalamus-hipofiza-adrenalka

5

Integracija ob stresu-os hipotalamus-hipofiza-adrenalka Osnovne naloge metabolizma

1. Zagotavljanje metaboličnih goriv vsem celicam

2. Odstranjevanje odpadnih produktov

3. Zaščita

4. Integracija

Odziv metabolizma na različna prehrambena in hormonska stanja Metabolične povezave v stanju dobre prehranjenosti

Metabolični procesi v stanju dobre prehranjenosti

Odziv metabolizma na različna prehrambena in hormonska stanja

6

Spremembe v koncentracijah metaboličnih goriv med stradanjem

Metabolične povezave ob podaljšanem stradanju

Metabolični procesi ob stradanju

Po cca 60 dneh se začno porabljati pomembni proteini, npr. proteini srčne mišice in nastopi smrt.

Primerjava metabolizma

A)v času dobre hranjenosti

B) ob podaljšanem stradanju

Metabolična goriva in telesna aktivnost

7

Metabolična goriva in telesna aktivnost

sprint

Hitrost sinteze ATP v primerjavi s sposobnostjo vzdrževanja maksimalne mišične aktivnosti

Miokinaza!!!!

Uravnavanje metabolizma glukoze med telesno aktivnostjo

• Med aktivnostjo se poveča izločanje glukagona, ki v jetrih omogoči proces glikogenolize

• Adrenalin in noradrenalin dodatno stimulirata glikogenolizo

• Raven kortizola se med vadbo tudi poveča, sproščene AK iz procesa proteolize služijo kot substrati za glukoneogenezo

• Kortizol, adrenalin in NE stimulirajo metabolizem MK

Spremembe v konc. hormonov so odvisne od vrste in trajanja aktivnosti, treniranosti ....

Na ravni celice poteka prilagoditev glede na razmere v celici- npr. uravnavanje celičnega metabolizma glede na energijsko stanje v celici - nastanek ATP v skladu s potrebami po ATP

Sproščeni hormoni omogočijo uravnavanje metaboličnih procesov na ravni organizma- omogočajo integracijo metaboličnih procesov med celicami in organi (npr.hormoni v jetrih stimulirajo sintezo glukoze,ki jo porabijo mišice).

8

ENCIMsinteza razgradnja

uravnavanje zalosteričnimimodulatorji

uravnavanje s kovalentnomodifikacijo

vezava z regulatornimproteinom

prisotnost encimav določenem celičnemrazdelku

Smo si podobni ali se razlikujemo????Kako je z našimi metaboličnimi potmi??????

Izražanje individualnosti

IndividualnostGeni Okolje sprememba

poškodba...

metaboliti

resorpcija

redče

njefiltra

cija

koncentracija

Metabolomika

prstni odtis metabolitov

Porast koncentracije celiPorast koncentracije celiččnih encimov (nih encimov (šše posebej e posebej znaznaččilnih izoencimov) v krvi ima diagnostiilnih izoencimov) v krvi ima diagnostiččen pomenen pomen

(AST)(ALT)

Številne bolezni so posledica sprememb v strukturi biomolekul (npr. DNA), množini biomolekul ali motenj v pomembnih biokemijskih reakcijah ali procesih.

Poznavanje vzrokov bolezni lahko omogoči diagnostiko bolezni in pravilen tretma bolnika ( npr. diagnostika na osnovi metabolitov fenilalanina in pravilna dieta pri fenilketonuriji)

9

Uporaba inhibitorjev

1. Nekateri inhibitorji procesov pri človeku so hudi strupi, uporaba smrtno nevarna (npr. CO) (?)

2. Druge inhibitorje človeških encimov uporabljamo kotzdravila (npr. statini inhibirajo HMG-CoA-reduktazo, aspirin inhibira COX)

3. Inhibitorji lahko selektivno inhibirajo proces pri bakterijah (najprimernejše mesto delovanja proces, kipri človeku ne poteka, kot npr. biosinteza celičnestene bakterij oz. proces, ki se pri človeku razlikuje od bakterijskega)

““Merck pulls popular pain drugMerck pulls popular pain drug

due to risks of heart attacksdue to risks of heart attacks””

Sept. 30, 2004: Sept. 30, 2004: Cox-1 / Cox-2Stališče izpred nekaj let

arahidonska k.arahidonska k.

COXCOX--22

““inducibilnainducibilna””

““slabislabi”” pprostaglandinrostaglandinii

•• vnetjevnetje•• boleboleččinaina•• vrovroččinaina

COXCOX--11““konstitutivnakonstitutivna””

““dobridobri”” pprostaglandinrostaglandinii

•• zazaššččita ita GIGI•• akt. trombocitovakt. trombocitov•• funkcija ledvicfunkcija ledvic

Cox-1 / Cox-2Ugotovitve danes

arahidonska k.arahidonska k.COXCOX--22

““inducibilnainducibilna””

(izjeme!)(izjeme!)

prostaglandiniprostaglandini

““patolopatološškiki”” ““fiziolofiziološškiki””

•• vnetjevnetje•• boleboleččinaina•• vrovroččinaina

COXCOX--11““konstitutivnakonstitutivna””

(izjeme!)(izjeme!)

prostaglandiniprostaglandini

•• zazaššččita ita GIGI•• akt. trombocitovakt. trombocitov•• funkcija ledvicfunkcija ledvic

•• funkcija ledvicfunkcija ledvic•• žžilniilni•• popravilo tkivpopravilo tkiv

Hvala za pozornost!

Vprašanja naslovite na:

Marija.Zakelj-Mavric@mf.uni-lj.sialiMarijo Žakelj-Mavrič (osebno!)