C4182 Biochemie II 11-Principy metabolických regulací FRVŠ 1647/2012 4/29/2013 1 Petr Zbořil Obsah •Principy metabolických regulací, úrovně. •Mechanismy (kinetická, efektory, regulace konečným produktem, allosterie, kooperativita, Hillova rovnice). •Molekulové základy hormonální regulace, hierarchie a struktura. • 4/29/2013 Petr Zbořil 2 Regulace metabolismu • •Obecné principy (Norbert Wiener – kybernetika) opříjem signálu ovyhodnocení oodezva • • •Úrovně regulace – rychlost a efektivita odezvy 4/29/2013 Footer Text 3 Regulace metabolismu •Regulace na enzymové úrovni - rychlá odezva ·Michaelisovskou kinetikou – rychlá odezva ·hexokinasa Km @ 10-4 M ·glukokinasa Km @ 10 mM ·Inhibicí či aktivací produktem ·Zpětnou vazbou - allosterie negativní x pozitivní ·Řídícími enzymy v cyklech ·citrátový cyklus - ICDH ·glykolýza - PFK ·Kovalentní modifikací (proteasy, fosforylasa) ·pomalejší • 4/29/2013 Footer Text 4 Regulace metabolismu •Regulace na enzymové úrovni •– inhibice produktem • • • • • • – inhibice zpětnou vazbou (koncový produkt dráhy) • oInhibice aminolevulinát syntázy hemem • 4/29/2013 Footer Text 5 Regulace metabolismu •Regulace na enzymové úrovni • •– aktivace produktem oGlutaminasa – Gln + H2O = Glu + NH3 o o o oGlu – NAc-Glu – kofaktor CPS-I oZvýšení aktivity – synt. močoviny • • • 4/29/2013 Footer Text 6 + Regulace metabolismu •Regulace na enzymové úrovni •– kinetická • • • • • • • 4/29/2013 Footer Text 7 Regulace metabolismu • •Změna koncentrace enzymu (proteosyntesa a -lysa) • •Regulace na úrovni NK -indukce a represe (JACOB MONOD (1961) operonový model) -pomalá odezva, větší kapacita • 4/29/2013 Footer Text 8 Regulace metabolismu • •Prostorové uspořádání - kompertmentace ·Kompartmentace ·mitochondrie (β-oxidace, citrátový cyklus, respirace) ·cytoplasma (glykolysa, synthesa mastných kyselin) ·Transportní systémy ·Propojení kompartmentů (ornitinový cyklus, syntéza hemu) • 4/29/2013 Footer Text 9 Regulace metabolismu • •Neurohumorální regulace • oPropojení signálních a regulačních systémů oNervový oHormonální oImunitní • 4/29/2013 Footer Text 10 Hormonální regulace • •Hledisko biochemické (obecné principy, mechanismy), fysiologické, medicinské •Hierarchie -kaskáda – zesílení signálu -zpětná vazba • 4/29/2013 Footer Text 11 Hierarchie hormonů 4/29/2013 Footer Text 12 Hypotalamus Adenohypofysa Endokrinní žlázy Cílové periferní buňky a tkáně Nervové vlivy Neurohormony liberiny statiny Glandotropní hormony tropiny Hormony Projev biochemický fyziologický • • • • • • • • • • • + - + Další regulační molekuly Tkáně 22f23-21.jpg 000072A0projects B63F1671: Hypofýza – přední a zadní lalok Adeno- a neurohypofýza 4/29/2013 Footer Text 14 Hormonální regulace 4/29/2013 Footer Text 15 •Třídicí hlediska oŽivočišné, rostlinné, hmyzí oCelkové (endokrinní efekt), lokální (parakrinní hormony, tkáňové, autokrinní efekt) oPodle účinku, místa vzniku •Chemická podstata hormonů – vlastnosti oPolární •peptidové –tropiny, insulin, glukagon, ocytocin, vasopresin •deriváty aminokyselin, aminy oNepolární •steroidy •deriváty MK • • Typy hormonů 4/29/2013 Footer Text 16 Hormonální regulace 4/29/2013 Footer Text 17 • •Způsoby účinku hormonů oOvlivnění enzymové aktivity •Vazba na receptor – specificita oMembránový – polární sloučeniny oNitrobuněčný – nepolární sloučeniny •Steroly •Nutný přenašeč v krvi Hormonální regulace •Polární hormony oNapř. adrenalin oMechanismus druhého o posla – zde cAMP 4/29/2013 Footer Text 18 Hormonální regulace 4/29/2013 Footer Text 19 •Nepolární hormony • – steroidy • Úloha G-proteinů oAsociovány s membránovým receptorem, vážou GTP oOddělí se podjednotka, hydrolýza GTP oAsociace s efektorem (adenylát cyklázou), tvorba cAMP 4/29/2013 Footer Text 20 Úloha G-proteinů oProdukce cAMP 4/29/2013 Footer Text 21 Úloha G-proteinů oProdukce inositol-trisfosfátu 4/29/2013 Footer Text 22 Úloha G-proteinů oAsociovány s membránovým receptorem, vážou GTP oOddělí se podjednotka, hydrolýza GTP oAsociace s efektorem (adenylát cyklázou), tvorba cAMP 4/29/2013 Footer Text 23 • • • •DĚkuji za pozornost 4/29/2013 Footer Text 24