hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Energetický metabolismus buňky Mgr. Tomáš Hlinský hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Obsah obrázku obloha, tráva, exteriér, budova Popis vygenerován s velmi vysokou mírou spolehlivosti Buněčná energetika •Základním energetickým substrátem je ATP. •Jeho zásoby jsou velice omezené. V organismu je proto několik metabolických drah sloužících k jeho obnově – regenerace ATP. •Anaerobně i aerobně z různých makroergních substrátů – glukóza, glykogen, laktát, mastné kyseliny, některé aminokyseliny (glukogenní – glutamin, alanin, arginin, valin, izoleucin, fenylalanin treonin, tryptofan, tyrosin). •Aminokyseliny leucin a lysin – ketogenní. hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Základní energetické reakce v cytoplazmě 1.Hydrolýza ATP za přítomnosti ATPázy •ATP + H2O ADP + Pi AMP + PPi 2. 2.Myokinázová reakce • •ATP + AMP 2ADP 3. 3.Kreatinfosfátová reakce • •CrP + ADP ATP + Cr • • E E Myokináza Kreatinkináza https://cs.wikipedia.org/wiki/Adenosintrifosf%C3%A1t hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Základní energetické reakce v cytoplazmě 4.Anaerobní glykolýza •G (Gly) Pyruvát + NADH + H+ LA- + NAD+ • • 2ATP Obsah obrázku text, mapa Popis vygenerován s velmi vysokou mírou spolehlivosti Holeček, M. (2006). Regulace metabolizmu cukrů, tuků, bílkovin a aminokyselin. Grada Publishing a.s. Coriho cyklus hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Základní energetické reakce v mitochondrii 5.Aerobní metabolismus 1.Citrátový cyklus v matix •2Acetyl-CoA 2ATP + 6NADH + 2 FADH2 + metabolické látky CO2, H+ 1. 2.Dýchací řetězec – Elektronový transportní řetězec v kristě •Oxidace NADH a FADH2 H+ ATP-syntáza 2ATP 34ATP hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Základní principy •Vždy se jedná o cyklus – kruh. •Cílem anaerobní glykolýzy je z šesti uhlíkaté molekuly (glukóza) udělat dvě tří uhlíkaté molekuly (pyruvát) a následně dvě dvou uhlíkaté molekuly (aceytl-CoA) – zisk 2ATP a 4NADH. •Acetyl-CoA se v citrátovém cyklu spojuje s kys. oxaloctovou v kyselinu citrónovou (šesti uhlíkatá sloučenina), ta je následně opět štěpena na kys. oxaloctovou (čtyř uhlíkatá sloučenina) – zisk 2ATP, 6NADH, 2FADH2. •Redukované koenzymy 10NADH a 2FADH2 jsou v dýchacím řetězci oxidovány a získané H+ jsou využity pro aktivaci ATP-syntázy (ATP z ADP a Pi) – zisk 34ATP. 6C 3C 3C 2C 2C 6C 6C hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Obsah obrázku budova Popis vygenerován s velmi vysokou mírou spolehlivosti Obsah obrázku budova Popis vygenerován s velmi vysokou mírou spolehlivosti Grafické znázornění E metabolismu •Energetický metabolismus buňky hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Obsah obrázku budova Popis vygenerován s velmi vysokou mírou spolehlivosti Obsah obrázku budova Popis vygenerován s velmi vysokou mírou spolehlivosti Grafické znázornění E metabolismu •Elektronový transportní řetězec •ATP syntáza hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Využití MK v E metabolismu 5.Aerobní metabolismus 1.Citrátový cyklus v matix •2Acetyl-CoA 2ATP + 6NADH + 2 FADH2 + metabolické látky CO2, H+ 1. 2.Dýchací řetězec – Elektronový transportní řetězec v kristě •Oxidace NADH FADH2 a pomocí O2 na ATP a H2O 2ATP ATP Mastné kyseliny Acyl-CoA hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Metabolismus MK •V závislosti na délce řetězce: •MK s krátkým řetězcem (C4–C6) •MK se středně dlouhým řetězcem (C8–C10) •MK s dlouhým řetězcem (C12–C18) •MK s velmi dlouhým řetězcem (> C18) •Kromě aktivace koenzymem A musí mastné kyseliny od délky 12C použít karnitinového přenašeče, který se nachází mezi vnější a vnitřní membránou mitochondrie. •Kyseliny delší 18C se musí nejprve zkrátit na endoplazmatickém retikulu nebo peroxizomu. hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Funkce karnitinu karnitinacyltransferáza-1 a 2 (CAT-1,2) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a8/Acyl-CoA_from_cytosol_to_the_mitochondria l_matrix.svg/600px-Acyl-CoA_from_cytosol_to_the_mitochondrial_matrix.svg.png hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Beta oxidace MK •1. Acyl-CoA + FAD → nenasycený acyl-CoA + FADH2 •Na β-uhlíku acyl-CoA dochází k dehydrogenaci a tvorbě dvojné vazby, přičemž se redukuje flavinový koenzym. •Katalyzováno enzymem acyl-CoA-dehydrogenáza. • •2. Nenasycený acyl-CoA + H2O → β-hydroxyacyl-CoA •Adice vody na dvojnou vazbu. •Katalyzováno enzymem enoyl-CoA-hydratasa. • •3. β-hydroxyacyl-CoA + NAD+ → β-oxoacyl-CoA + NADH+H+ •Dehydrogenace hydroxylové skupiny a β-uhlíku za vzniku NADH+H+. •Katalyzováno enzymem β-hydroxyacyl-CoA-dehydrogenáza. • •4. β-oxoacyl-CoA + HS-CoA → Ac-CoA + acyl-CoA(-2C) •Konečný krok, kdy se odštěpí Acetyl-CoA a řetězec se tak zkrátí o dva uhlíky. •Katalyzováno enzymem thiolasa. Výsledek obrázku pro beta oxidation of fatty acids hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Výtěžek beta oxidace •Mastné kyseliny jsou bohatým zdrojem jak Ac-CoA, tak kationtů vodíku, které redukují příslušné koenzymy FAD a NAD+ - dýchací řetězec. •Orientační výtěžek pro kyselinu palmitovou (C16) činí: •8x Acetyl-CoA = 80 ATP (v posledním kroku se ze čtyřuhlíkatého acyl-CoA vytvoří 2x Acetyl-CoA); •7x NADH+H+ = 17,5 ATP; •7x FADH2 = 10,5 ATP; •ztráta 2 ATP pro aktivaci acylu. •Dohromady je tedy teoretický výtěžek 106 ATP. hashOverlay-FullResolve.png HD-ShadowLong.png HD-ShadowShort.png Děkuji za pozornost! •Ptejte se! • • • • Mgr. Tomáš Hlinský hlinsky.tomas@mail.muni.cz