Biochémia hraničná vedná disciplína. Chemické deje. Podstata základných životných procesov Metabolizmus, rast, pohyb, dráždivosť, rozmnožovanie

Transcript

1 BIOCHÉMIA

2 Biochémia hraničná vedná disciplína Chemické deje Podstata základných životných procesov Metabolizmus, rast, pohyb, dráždivosť, rozmnožovanie

3 Biochémia vedy o športe 30. roky 20. storočia Laktát, kreatínfosfát, ATP Vplyv telesného zaťaženia na živočíšne organizmy Zmeny v pracujúcich svaloch Hormonálna regulácia telesného zaťaženia

4

5 ZÁKLADY BIOCHÉMIE Chemické zlúčeniny nízkomolekulové monoméry makromolekulové - polyméry Chemické prvky a ich väzbové vlastnosti Makroergické väzby kj.mol -1 ~

6 Makroergické väzby Difosfátová ATP (GTP, UTP) Enolfosfátová fosfoenolpyrohroznová Acylfosfátová - k.1,3 bisfosfoglycerová Guanidínfosfátová CrP Tioesterová acetyl KoA

7 Funkčné skupiny R C = O l OH -COOH karboxylová skupina R-C =O aldehydová skupina I H

8 R-C =O I ketoskupina=oxo R R NH 2 aminoskupina R-OH hydroxylová skupina

9 Reakcie v živých systémoch Energetická bariéra bráni prebehnutiu reakcie Látky reagujú pri presne stanovených reakčných podmienkach Katabolické reakcie exergonické Syntetické reakcie endergonické katalyzátory enzýmy znižujú aktivačnú energiu

10 Oxidačno - redukčné reakcie Spôsoby oxidácie látok: Oxidácia odovzdávanie elektrónov (odovzdávanie vodíkov) Oxidácia - dehydrogenácia Redukcia prijímanie elektrónov (prijímanie vodíkov hydrogenácia) A + XH 2 AH 2 + X

11 Biochemické reakcie Reakčné celky substrát Produkt Enzým Smer obojstranný vratné Konečný produkt metabolická dráha Metabolický cyklus

12 Biologické zlúčeniny A: Cukry B: Tuky C: Bielkoviny D: Vitamíny E: Enzýmy F: Hormóny G:Nukleotidy

13 Sacharidy (glycidy, cukry) Energetické látky Produkty fotosyntézy 6CO H 2 O 6 O 2 + C 6 H 12 O 6 Polyhydroxidy aldehydov a ketónov Najjednoduchší 3C Glyceraldehyd predlžovanie C reťazca Spájanie navzájom glykozidové väzby

14 Lipidy Estery alkoholov a vyšších karboxylových kyselín Tuky estery glycerolu a VKK Zložené lipidy (k. fosforečná, cukry) VKK párny počet C (jednoduché i dvojité väzby) Nasýtené nenasýtené - niektoré esenciálne Úloha zdroje energie, mechanická a tepelná ochrana, membrány

15 Bielkoviny Stavebnými jednotkami sú aminokyseliny peptidové väzby medzi C - OH a H- N II I O H Biologické funkcie: Enzýmová katalýza Koordinovaný pohyb Transport a uskladňovanie Mechanická podpora Imunitná ochrana Regulácia biochemických pochodov (Zdroj energie)

16 Vitamíny Nízkomolekulové látky v stopových množstvách pre rast a funkcie Rozpustné vo vode hlavne B súčasť štruktúr koenzýmov C oxidoredukčné deje

17 Rozpustné v tukoch A, D, E, K A z β karoténu význam pre zrak D metabolizmus Ca E významný antioxidant K - zrážanie krvi Hypo hypervitamióza metabolické poruchy

18 Enzýmy Vysokomolekulové katalyzátory biochemických reakcií Zníženie aktivačnej energie Vysoká špecificita Mechanizmus účinku - prechodný komplex substrát - enzým Aktívne miesto zámka (enzým) kľúč -substrát

19 Rýchlosť ovplyvňuje : ph teplota Koncentrácia E a S Aktivátory a inhibítory Mg, Ca, Mn, Cl Ťažké kovy Hg, Pb, Cu enzýmové jedy

20 Kofaktory Súčasť molekuly enzýmov nizkomolekulové nebielkovinové Koenzým Kofaktory oxidoreduktáz - NAD, NADP FMN, FAD súčasťou je vitamín B Kofaktory transferáz ATP, koenzým A

21 Názvoslovie enzýmov Typ reakcie áza Oxidoreduktázy Transferázy prenos skupín Hydrolázy Izomerázy priestorové a štrukturálne premeny Syntetázy -

22 Nukleové kyseliny a nukleotidy NK - informácie k existencii bunky V jadre chromozómy Sú tvorené z nukleotidov Nukleotid: 1. 5C cukor ribóza, dezoxyribóza 2. dusíkatá báza (adenín, guanín, cytozín, tymín, uracyl) 3. k. fosforečná Nukleozid: báza + sacharid (adenozín, guanozín, tymidín, cytidín, uridín)

23 DNA DNA nositeľ genetickej informácie pre priebeh všetkých životných procesov -zakódovanej v sekvencii nukleotidov Dezoxiribóza + A,G,C,T Poradie nukleotidov určuje poradie AK v bielkovinách Úsek kóduje 1 bielkovinu gén genóm Primárna, sekundárna a terciárna štruktúra

24 RNA Ribóza + A,G,C,U m RNA informačná prenáša genetickú informáciu z jadra do cytoplazmy t RNA prenos AK na ribozómy pri syntéze bielkovín r RNA vytvára štruktúru ribozómov

25 Nukleotidy Stavebná zložka NK Voľné ATP primárny zdroj energie v bunke 2 vysokoenergické väzby makroergické Hydrolýzou veľké množstvo energie GDP, GTP Cyklické nukleotidy c AMP Nukleotidové koenzýmy NAD, NADP, FAD, FMN, koenzým A

26 METABOLIZMUS SACHARIDOV Hlavný energetický zdroj oxidácia Zásobná forma glykogén Zdroj uhlíka pre syntézu lipidov a uhlíkovej kostry aminokyselín

27 Štruktúra glykogénu

28 Potrava denný príjem 500g Polysacharidy škrob, glykogén Disacharidy sacharóza (30%) laktóza (10%) Monosacharidy glukóza, fruktóza Dominantný zdroj škrob (60%) zemiaky, obiloviny

29 Glukóza najdôležitejší sacharid pre bunky Využitie v troch hlavných metabolických cestách: 1. Syntéza glykogénu 2. Glykolýza 3. Pentózový cyklus

30 Metabolizmus glykogénu Syntéza Odbúranie Regulácia Pečeň(10% hmotnosti) a svaly (1% hmotnosti)

31 Funkcia pečeňového glykogénu Dopĺňanie glukózy do krvného riečiska Štiepenie tvorba (podľa hladiny glukózy v krvi)

32 Využitie svalového glykogénu Je zdrojom energie iba pre svalovú bunku Nemôže sa využiť na zvýšenie hladiny krvnej glukózy! (chýba enzým glukóza 6- fosfatáza)

33 Syntéza glykogénu Glukóza Pred vstupom do pochodov syntézy fosforylácia (hexokináza) glukóza 6- fosfát (ATP) Premena na glukóza 1-fosfát Reakcia s UTP- UDPG Lineárne časti glykogénsyntáza Vetvenie vetviaci enzým

34

35 Odbúranie glykogénu 1. Vstup H 3 PO 4 a štiepenie glykozidovej väzby α1-4 Vznik G 1-fosfátu (glykogénfosforyláza) Premena na G-6 fosfát Štiepenie na G a P (G 6-fosfatáza) len v pečeni!

36 Regulácia metabolizmu glykogénu Glykogén základný energetický substrát, základná rezerva glukózy Tvorba degradácia glykogénu podľa potrieb organizmu Štiepenie glykogénu: A) pokles hladiny glukózy B) potreba mobilizovať energetické rezervy Syntéza glykogénu pri dostatočnom príjme

37 Kontrola metabolizmu glykogénu hormóny: GLUKAGÓN (pečeň), ADRENALÍN (sval) INZULÍN

38 Inzulín - glykogenosyntézu Glukagón a adrenalín glykogenolýzu Glukagón a adrenalín aktivujú fosforylázu inhibujú syntázu

39 Prostredníctvom proteínkináz spustenie kaskádovej fosforylácie enzýmov Fosforylovaná syntáza neaktívna Fosforylovaná fosforyláza aktívna Adrenalín a glukagón glykogenolýza

40 Inzulín defosforylácia syntázy a fosforylázy Stimulácia syntézy a inhibícia odbúrania

41

42 Metabolická regulácia tvorby a degradácie glykogénu Pokles glukózy spojený s poklesom ATP a vzostupom AMP AMP aktivuje fosforylázu zvýšená degradácia glykogénu (ATP tento účinok odstraňuje)

43 Glykolýza Základná metabolická cesta odbúrania glukózy v bunkách Za aeróbnych podmienok konečný produkt pyruvát Za anaeróbnych podmienok konečný produkt laktát

44 3 fázy: 1. a) aktivácia (glukóza 6-fosfát) b) izomerácia (fruktóza 6-fosfát) c) vznik 2 trióz 3-fosfoglyceraldehyd dihydroxiacetónfosfát

45 2. fáza oxidoredukčná reakcia 1,3 bisfosfoglycerát (NAD + NADH + H + ) Vznik ATP substrátovou fosforyláciou 3-fosfoglycerát

46 3.fáza 2-fosfoglycerát fosfoenolpyruvát Substrátová fosforylácie ATP enolpyruvát pyruvát

47

48

49

50 Glykolýza za aeróbnych a anaaeróbnych podmienok Aeróbne podmienky vo väčšine buniek (výnimka kostrový sval, Ery) K zabezpečeniu glykolýzy nevyhnutná REGENERÁCIA koenzýmu NADH oxidácia Za aeróbnych podmienok v mitochondrii terminálna oxidácia za anaeróbnych podmienok - redukciou pyruvátu vznik laktátu

51 Energetická bilancia glykolýzy Sumárna reakcia: anaeróbne podmienky: C 6 H 12 O 6 2 C 3 H 6 O ATP+ 2 H 2 O V 1. fáze spotreba 2 ATP -2 ATP 2x vytvorenie 2 ATP +4 ATP +2 ATP

52 Aeróbne pomienky: C 6 H C 3 H 4 O 3 +2NADH +H+ 2 ATP +2H 2 O Bilancia: po pyruvát 2 ATP 2x NADH 2x3 = 6 ATP 8 ATP Po prechode pyruvátu do mitochondrie Krebsov cyklus spolu čistá bilancia z 1 mol glukózy - 38 mol ATP

53 Energetická bilancia glykolýzy 2x1 NADH ATP 2 ATP po pyruvát...2 ATP Pyruvát - Acetyl CoA... 2 NADH 2 = 6 ATP Krebsov cyklus 2x12 24 ATP 38 ATP

54 Glukoneogenéza Glukóza základný (pre niektoré bunky jediný) zdroj energie Glukoneogenéza syntéza glukózy z : Pyruvátu Oxalacetátu Pečeň (obličky) 2 základné zdroje: laktát aminokyseliny

55 Aminokyseliny deaminačné a transaminačné reakcie Tuky malý význam pre tvorbu glukózy: Premena pyruvátu na acetylkoa je nevratná! Iba glycerol

56 Reakcie glukoneogenézy Obrátená cesta glykolýzy, rovnaké enzýmy 3 nevratné reakcie glykolýzy iné enzýmy okrem: pyruvát fosfoenolpyruvát fruktóza 1,6 bisfosfát fruktóza 6-fosfát glukóza 6-fosfát glukóza

57 1. pyruvát fosfoenolpyruvát a) karboxylácia na oxalacetát b) fosforylácia na fosfoenolpyruvát (cez malát)

58 2. fruktóza 1,6- bisfosfát - fruktóza 6-fosfát (fruktóza 1,6 bisfofatáza) hydrolytické odštiepenie fosfátu 3. glukóza 6-fosfát glukóza (glukóza 6-fosfatáza)

59

60 Udržiavanie fyziologickej koncentrácie glukózy v krvi Funkcie pečene Pokles glukózy štiepenie glykogénu glukoneogenéza Vzostup glukózy- syntéza glykogénu glykolýza premena na tuky

61 Coriho cyklus Laktát - sval krv pečeň Vznik pyruvátu oxidáciou Z pyruvátu glukoneogenézou glukóza Glukóza pečeň krv -sval

62 Pentózový cyklus Oxidácia glukózy Oxidácia a dekarboxylácia glukózy-vznik pentóz Vzájomná premena pentóz vznik hexóz Význam : Tvorba redukovaných koenzýmov NADPH (hydroxylačné a detoxikačné reakcie a syntetické pochody) Tvorba pentóz pre nukleové kyseliny

63 Cyklus trikarboxylových kyselín Krebsov cyklus Citrátový cyklus

64 Najvýznamnejší cyklus produkujúci energiu - v mitochondriách Substráty vstupujú do K. cyklu vo forme acetyl KoA Substráty podliehajú oxidácii, vzniká energia vo forme ATP

65 Začiatok i koniec cyklu k. oxaloctová k.oxaloctová... 4C acetyl KoA + 2C CO 2-2C

66 Elektróny sú prenášané na NAD a FAD Postupne prechádzajú na O 2 (elektrón transportný reťazec) V procese oxidatívnej fosforylácie vzniká z ADP - ATP

67 Reakcie Krebsovho cyklu 1. AcetylKoA+ oxaloacetát citrát 2. Izomerizácia izocitrát 3. Oxidácia oxoglutarát (NADH, CO 2 ) 4. Oxid.dekarboxylácia sukcinylkoa (NADH, CO 2 )

68 5. Štiepenie sukcinát fosforylácia GDP-GTP 6. Oxidácia fumarát (FADH 2 ) 7. + H 2 O malát 8. Oxidácia oxalát (NADH)

69

70

71 Energetická bilancia Krebsovho cyklu (Acetyl CoA) 3x NADH x 3 ATP = 9 ATP 1x FADH x 2 ATP = 2 ATP 1x GTP (= 1 ATP) 1 ATP 12 ATP

72 Lipidy Estery alkoholov a vyšších karboxylových kyselín Tuky estery glycerolu a VKK k. fosforečná, cukry fosfolipidy, glykolipidy lipoproteíny VKK párny počet C (jednoduché i dvojité väzby) Nasýtené nenasýtené Niektoré esenciálne

73 Triacylglyceroly (neutrálne tuky) Estery glycerolu a VKK Metabolizmus VKK β - oxidácia 2C zvyšky k. octovej + KoA- AcetylKoA Transport VKK do mitochodnrií - karnitín

74

75 Energetická bilancia: Každý cyklus β-oxidácie 1 mol FADH 2, 1 mol NADH 2, 1mol acetylkoa a 1 acylkoa Príklad k. palmitová 16 C 8 x 2C - 7x cyklus

76 7 NADH 2-7x FADH 2-7x AcetylKoA v K. cykle 8x ATP aktivácia k. palmitovej ATP

77 Syntéza VKK z AcetylKoA Zdroje : Cukry, tuky, AK Syntéza VKK v cytozole acetyl KoA oxidačnou dekarboxyláciou pyruvátu β-oxidáciou VKK

78 1. Karboxylácia AcetylKoA malonyl KoA 2. postupné spájanie a redukcia 2C zvyškov Predlžovanie reťazca obrátené reakcie β- oxidácie s výnimkou redukcie (nie FAD ale NADPH)

79

80 Význam acetylkoa v metabolizme 2C zvyšok k. octovej aktivovaná k. octová Metabolizácia 2C zvyškov z oxidácie cukrov, tukov a bielkovín Strata špecifickosti molekúl, z ktorých vzniká Oxidácia C- CO 2 Oxidácia H 2 H 2 O K.cyklus spoločná metabolická dráha hlavných zdrojov energie

81 Využitím acetylkoa v K. cykle rozhodujúca časť energetického zisku 1 mol glukózy 38 mol ATP, z toho 24 z K. cyklu 1 mol k. palmitovej 130 mol ATP, z toho 96 z K. cyklu hlavne oxidovaním redukovaných NADH a FADH 2 terminálna oxidácia + oxidačná fosforylácia

82 Intermediáty K. cyklu K. cyklus spája metabolizmus cukrov, tukov a bielkovín a umožňuje vzájomné premeny

83

84 Vznik acetylkoa 1. tuky: β-oxidácia VKK 2. cukry: oxidačná dekyrboxylácia pyruvátu 3. AK: ketogénne priamo glukogénne cez glukózu

85 Využitie acetyl KoA 1. K. cyklus na CO 2 a H 2 O + energia 2. syntéza VKK 3. tvorba ketolátok Podiel tvorby acetyl KoA z jednotlivých živín závisí od potravy a práce Bielkoviny význam najmä pri vyčerpaní glykogénových zásob

86 Posúdenie miery využívania cukrov a tukov C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O RQ= CO 2 O 2 RQ cukry =1 Energetická hodnota množstvo energie spálením 1g látky Cukry : 4,1 kcal (17,2 kj)

87 Energetický ekvivalent kyslíka množstvo energie pri využití 1 litra kyslíka Cukry: 5, kcal (20,6 kj) Obmedzené zásoby

88 2 C 51 H 98 O O CO H 2 O RQ tuky = 0,7 Energetická hodnota: 9 kcal (37,9 kj) Energetický ekvivalent kyslíka: 4,7 kcal (19,7 kj)

89 Čim vyššia intenzita, tým vyšší podiel cukrov Čim väčšia dĺžka trvania, tým vyšší podiel tukov

90 Regulácia využitia glukózy Glukóza pre väčšinu tkanív hlavný zdroj acetyl KoA CNS Fyziologická hladina glukózy: 3,3-5,6 mmol/l Neurohumorálna katecholaminy Hormonálna glukagón a inzulín

91 Situácia: glukóza znížená Potreba: zvýšiť glukózu Mechanizmy: 1. Zvýšiť prívod z GIT 2. Glykogenolýza v pečeni 3. tvorba z necukrových látok - glukoneogenéza

92 Situácia: glukóza zvýšená Potreba: znížiť glukózu Mechanizmy: 1.zvýšiť oxidáciu glukózy glykolýza a pentózový cyklus 2.inhibovať glukoneogenézu 3. zvýšiť syntézu glykogénu 4. zvýšiť premenu na tuky

93 Zvýšiť hladinu glykémie Glukagón pečeň glykogenolýza, inhibícia glykolýzy, glukoneogenéza Adrenalín (svalový glykogén nie je zdrojom glukózy pre krv len pre sval)

94 ACTH glukokortikoidy (kortizol)- glukoneogenéza STH aktivuje oxidáciu tukov-šetrí glukózu, glukoneogenézu

95 Znížiť hladinu glukózy Inzulín zvyšuje 1. priepustnosť b. membrán pre glukózu 2. syntézu glykogénu 3. premenu na tuky 4. znižuje štiepenie tukov Vylúčiť močom

96

97 Ketolátky (ketónové látky) k. β-hydroximaslová k. acetoctová acetón (historický názov) keto = oxo Vznik v pečeni z nespotrebovaného acetyl KoA Využívanie v iných tkanivách (sval, srdce, obličky, CNS)

98 Tvorba a využívanie ketolátok Kondenzácia acetylkoa - k.acetoctová redukcia k. β- hydroximaslová dekarboxylácia acetón Premena na acetoacetylkoa štiepenie na acetyl KoA vstup do K. cyklu Pečeňnemá enzým tvorbu acetoacetylkoa využívanie ketolátok v extrahepatálnych tkanivách

99 Význam ketolátok Zdroje energie pri nedostatku glukózy glykogenolýza, lipolýza, ketogenéza pohotové, vo vode ľahko rozpustné palivo CNS za fyziol. podmienok glukóza (nevie využiť mastné kyseliny) Všetky orgány (okrem CNS a Ery) lipidy Dlhšie trvajúci nedostatok glukózy - CNS -ketolátky

100 Signál pre tvorbu ketolátok hypoglykémia zníženie konc. inzulínu zvýšená lipolýza v tukovom tkanive Karboxylové kyseliny-zdroj energie a faktor stimulácie ketogenézy v pečeni normálne podmienky hladovanie - diabetes

101 Spätná regulácia -zvýšené množstvo ketolátok a karboxyl. kyselín - stimuluje výdaj inzulínu Inzulín inhibuje lipolýzu v tukovom tkanive a tvorbu ketolátok

102 Bielkoviny - Proteíny Stavebnými jednotkami sú aminokyseliny peptidové väzby Štrukturálna báza všetkých tkanív a orgánov Biologické funkcie: Enzýmová katalýza Koordinovaný pohyb Transport Mechanická podpora Imunitná ochrana Regulácia biochemických pochodov hormóny, receptory (Zdroj energie)

103 Aminokyseliny NH 2 aminoskupina COOH- karboxylová skupina Proteíny lineárny reťazec aminokyselín 20 AK - dipeptidy, polypeptidy, proteíny C, H, O, N (S) Esenciálne neesenciálne

104 Štruktúra proteínov - lineárna sekvencia AK genetická informácia v DNA (poradie nukleotidových báz) Primárna, sekundárna, terciálna, (kvartérna) viac subjednotiek terc. a kvart. štruk. citlivé na zmeny ph a t Irreverzibil. zmeny > 45 º C - denaturácia

105 Obrat bielkovín Rovnováha medzi anabolickými reakciami (syntéza) a katabolickými (degradácia) narušenie cvičenie, infekcia Efekt silového tréningu anabolický stav Anabolické hormóny: STH (GH) v pečeni IGF-1 a -2 peptidy s anabolickým efektom inzulín, testosteron zdrav. riziká pohybová aktivita - degradácie

106 Proteíny ako enzýmy v malých množstvách (nie sú konzumované) Enzým aktívne miesta E + S ES E + P Enzymatická aktivita - citlivá na t teles. t - 37ºC sval >40 ºC rozcvičenie!

107 zmeny ph Každý enzým svoje optimum Sval veľké zmeny (od 7,1 < 6,5) Koenzýmy, prostetické skupiny regenerácia

108 Charakteristické reakcie: 1. Deaminácia 2. Dekarboxylácia 3. Transaminácia výmena aminoskupiny za oxoskupinu s oxokyselinami 4. Kondenzácia vzájomné zlučovanie AK dipeptidy až polypeptidy

109 Zapojenie AK do intermediárneho metabolizmu Po odstránení aminoskupiny - uhlíková kostra zapojenie do metabolických dráh 1.Glykolýza, K. cyklus 2. Glukoneogenéza z glukogénnych AK (z ktorých vzniká pyruvát alebo medziprodukty K. cyklu)

110 Zapojenie AK do glukoneogenézy Pečeňa oblička glukóza z látok necukrovej povahy Úloha glukózy Podstata glukoneogenézy zapojenie uhlíkovej kostry AK do procesu tvorby glukózy obrátenie glykolýzy okrem 3 reakcií

111 vznik fosfoenolpyruvátu defosforylácia fruktóza 1,6 bisfosfátu defosforylácia glukóza 6-fosfátu 3 metabolické procesy: Pyruvát oxalacetát fosfoenolpyruvát

112

113 Transaminácia - výmena aminoskupiny za oxoskupinu s oxokyselinami Kľúčovú úlohu v odstraňovaní dusíka z AK má glutamát Zbiera N z iných AK transaminačnými reakciami Poskytuje N pre syntézu mnohých AK

114 Metabolizmus aminodusíka Uvoľňovanie amoniaku: Nepriama deaminácia AK: 1. transaminácia 2. priama deaminácia k.glutámovej

115 1. fáza - prenos aminoskupiny z AK na 2- oxoglutárovú z AK príslušná oxokyselina z oxoglutarovej glutámová 2. fáza oxidačná deaminácia k. glutámovej uvoľnenie amoniaku a regenerácia k. 2-oxoglutárovej

116 1.fáza COOH COOH I I transamináza CH-NH 2 + C=O - I I R CH 2 I aminokyselina CH 2 I COOH 2-oxoglutárová

117 COOH COOH I I C=O + CH 2 NH 2 I I R CH 2 oxokyselina I I CH 2 I COOH k.glutámová

118 2.fáza COOH COOH I I CH-NH 2 C=O I I CH 2 + H 2 O CH + NH 2 3 I NAD/NADH 2 I CH 2 CH 2 I I COOH COOH glutámová 2-oxoglutarová

119

120 Alanín pyruvát - oxalacatát Aspartát oxalacetát Glutamát oxoglutarát oxalacetát Cez alanín tryptofán Cez aspartát asparagín Cez glutamát prolín, arginín, histidín, glutamín

121 Ketogénne tie, z ktorých vzniká acetyl CoA, alebo acetoacetyl CoA Tvorba karboxylových kyselín alebo ketokyselín

122 Tvorba močoviny NH 3 veľmi toxický (CNS) premena na močovinu (urea) Hlavným miestom tvorby je pečeň NH 3 + CO 2 + aspartát + 3ATP + 2H 2 O močovina + fumarát + 3ADP + 3 H 3 PO 4 Pečeň- obličky - moč

123 LIPOPROTEÍNY TRANSPORT LIPIDOV

124 Lipidy naviazané na proteíny (apoproteiny) Centrálne umiestnené hydrofóbne molekuly(triglyceridy a estery cholesterolu) Delenie: CM chylomikróny v tenkom čreve transport exogénnych lipidov VLDL LDL HDL

125 Endogénne lipidy v pečeni VLDL IDL LDL CM a VLDL zdroj triacylglycerolov a VKK LDL poskytujú cholesterol pre výstavbu membrán Pri metabolizme LDL môže dôjsť k akumulácii cholesterolu v tkanivách a v intime ciev

126 HDL Syntetizuje sa v pečeni Častice HDL majú schopnosť vychytávať voľný cholesterol a esterifikovať ho antisklerotický efekt

127 Hormóny základné charakteristika vyšších organizmov koordinačná funkcia Účelná súhra nervová a humorálna regulácia Rýchle regulačné zásahy NS Dlhodobejšie udržiavanie homeostázy systém vnútornej sekrécie

128 Hormón chemická zlúčenina špecifický účinok v iných orgánoch (cieľové tkanivá) Rozdelenie podľa chemického zloženia: 1. peptidy a proteohormóny 2. modifikované AK 3. steroidné 4. iné

129 podľa funkčných aspektov: 1.prestavba metabolizmu, rýchly účinok (inzulín, glukagón, katecholaminy) 2. rast a diferenciácia tkanív (rastový hormón, hormóny štítnej žľazy, pohlavné hormóny) 3. metabolizmus Ca a P (parathormón) 4. hospodárenie s vodou a minerálmi (aldosterón, ADH)

130 Mechanizmus účinku hormónov Ovplyvňovanie metabolických procesov nie priame pôsobenie na subcelulárne štruktúry receptorová teória Receptor: zariadenie, ktoré signál zachytí a rozpozná Bielkovinová makromolekula (glykoproteín): rozpoznať viazať (reverzibilne) sprostredkovať účinok

131 Receptory Membránové (peptidové, proteohormóny, katecholaminy) tvorba druhého posla séria fosforylačných reakcií uvádza do chodu ďalšie chemické reakcie Intracelulárne (lipofilné) - v cytozole alebo v jadre naviazanie na DNA regulácia génovej expresie

132 Spôsob účinku hormónov Biochemické účinky v cieľových tkanivách zvýšenie syntézy špecifických bielkovín, zvýšenie aktivity enzýmov 1. účinky na membrány (zmena permeabillity alebo transportné mechanizmy) 2. syntéza druhých poslov (zvýšenie aktivity efektorového systému syntéza vnútrobunkových signálnych molekúl aktivácia proteínkináz fosforylácia cieľových enzýmov a bielkovín

133 3. účinky na syntézu bielkovín (steroidy)- zvýšenie obsahu a aktivity enzýmov ovplyvnenie biochemických reakcií 4. účinky na diferenciáciu buniek usmernenie expresie génov : každá bunka rovnakú sadu génov expresia génov

134 Mechanizmus regulácie bunkových funkcií FOSFORYLÁCIA BIELKOVÍN (reverzibilná) Fosforylačné a defosforylačné pochody základný mechanizmus regulácie bunkových funkcií extracelulárnymi signálmi Katalyzované proteínkinázami a proteínfosfatázami (aktivácia vnútrobunkovými signálmi 2. posol) Konformačná zmena zmena aktivity

135 Aktivácia receptor adenylátcyklázového komplexu vytvorenie camp aktivácia špecifickej proteínkinázy Aktivácia komplexu receptorfosfolipáza vytvorenie IP 3 a DAG aktivácia proteínkinázy C

136 G proteíny GTP viažúce proteíny súčasť membránových efektorových komplexov prenášače signálov z receptoru na efektor a zosilňovače

137 Adenylátcyklázový systém Receptory (stimulačné alebo inhibičné) Aktivujú G proteín mení aktivitu adenylátcyklázy (membránový glykoproteín) Tvorba camp aktivuje proteínkinázu A fosforylácia proteínov Fosfodiesteráza

138 Systém inozitolfosfatidy - fosfolipáza Uvoľňovanie Ca iónov z intracelulárnych zásob (endoplazamické retikulum) Pôsobenie Ca prostredníctvom proteínu kalmodulín - väzba na efektorové enzýmy a ich aktivácia

139 Hormonálna regulácia

140

141

142

143 Receptory s G proteínmi Účinok adenylátcykláza adenylátcykláza fosfolipidáza C Aktivácia inhibícia aktivácia Efekt 3,5, camp 3,5, camp DAG IP 3 Adrenalín β 1 β 2 α 2 α 1 NA β α 2 α 1

144 Sval a energia

145

146

147 Štruktúra kostrového svalu

148

149

150

151 VITAMÍNY A ICH ÚLOHA V METABOLICKÝCH PROCESOCH Vitamín B1, tiamín Aktívnou formou je tiamíndifosfát (TDP) v čreve svaly, pečeň, oblička, NS Zdroje obilniny, strukoviny, vnútornosti, chudé mäso

152 Funkcia: Koenzým procesov oxidačnej dekarboxylácie 2-oxo kyselín (pyruvát a oxoglutarát) Pyruvát: zapojenie cukrov do K. cyklu, syntéza karboxylových kyselín (tvorba lipidov z cukrov)

153 Oxoglutarát: vznik dôležitých medziproduktov v K. cykle, oxidácia cukrov, lipidov, bielkovín energia Aj v metabolizme aminokyselín Význam pre prenos vzruchu (TTP) Nedostatok B 1 hlavne tkanivá : mozog, srdce, obličky

154 Vitamín B2, riboflavín Aktívna forma FMN a FAD Zdroje: mlieko, vajcia, pečeň, listová zelenina, baktérie v čreve Funkcia: súčasť enzýmov katalyzujúcich oxidáciu alebo redukciu Súčasť dehydrogenáz, úloha v procese terminálnej oxidácie, v K. cykle, odbúraní a syntéze KK

155 Vitamín B3, k. nikotínová, niacín Aktívna forma NAD, NADP Zdroje: obilie, strukoviny, kvasnice, mlieko, pečeň, aj v pečeni z tryptofánu

156 Funkcia: NAD -súčasť oxidoredukčných prenášačových systémov, koenzým dehydrogenáz (glykolýza, K. cyklus, β-oxidácie KK, deaminácie AK, terminálna oxidácia energia NADP vzniká v pentózovom cykle, význam pre syntézu KK, steroidov...

157 Vitamín B6, pyridoxín Najdôležitejšia aktívna forma pyridoxal fosfát Zdroje: kvasnice, obilie, orechy, pečeň, mlieko, vajcia, zelenina, mäso, strukoviny, aj baktérie v GIT Funkcia: koenzým enzýmov metabolizmu AK (transaminázy, dekarboxylázy, metabolizmus amoniaku...)

158 Kyselina pantoténová Zdroje: rastlinná a živočíšna potrava vaječný žĺtok, vnútornosti, kvasnice, obilniny a strukoviny, aj baktérie črevnej flóry Funkcia: súčasť KoA Metabolizmus, cukrov, tukov, bielkovín, premena cukrov na tuky, tvorba ketolátok

159 Biotín Zdroje: vnútornosti, mäso, mliečne produkty, obilie, ovocie, zelenina, aj baktérie GIT Funkcia: koenzým karboxylačných reakcií prenášač aktivovaného oxidu uhličitého syntéza VKK glukoneogenéza (AK pyruvát)

160 Voľné radikály Antioxidanty

161 Intenzívny tréning vysoký príjem kyslíka - tvorba vysoko reaktívnych molekúl (voľné radikály) poškodenie buniek a tkanív Superoxidový radikál pri prechode elektrónov cez dýchací reťazec Tvorba aj v tkanivách aktivovanými fagocytmi

162 Voľné radikály molekuly s nepárnym elektrónom reakcia s bunkovými zložkami (esenciálne MK, proteíny, DNA) irreverzibilné poškodenie Tréning nerovnováhu medzi hladinou oxidantov a antioxidantov oxidatívny stres

163 Antioxidatívna obrana Potláčanie voľných radikálov V organizme: Glutation, Koenzým Q Enzýmy: (superoxiddizmutáza, kataláza, glutationperoxidáza) V potrave: Antioxidatívne látky: vit. E, C, β-karotén, Se

164 Nie sú dôkazy o zlepšení výkonnosti vysoké dávky antioxidantov suplementy (ak nie je deficit) Zlepšenie antioxidačného obranného systému cvičením Zdroje antioxidantov v potrave: ovocie, zelenina, orechy

165 Imunitný systém a jeho ovplyvnenie cvičením (voľné radikály) Kontroverzné názory Pozitívna úloha oxidantov: Malé dávky oxidantov dôležitá úloha pri adaptačných procesoch a imunitnej odpovedi