Przemiany energetyczne organizmu
węglowodany tłuszcze białka
Cukry proste kwasy tłuszczowe aminokwasy
Acetylo-
koenzym
Cykl Krebsa
Energia w postaci powstajÄ…cego ATP, NADH oraz FADH2
acetyloCoA
nukleotyd
Wysokoenergetyczne
wiÄ…zanie
Powstawanie acetylo-CoA
tłuszcze białka
węglowodany
Trawienie węglowodanów
Lipoliza Proteoliza
Glikogenoliza
Cukry proste kwasy tłuszczowe aminokwasy
Glikoliza
ß-oksydacja
Pirogronian
Deaminacja
oksydacja
Dekarboksylacja
Acetylo-CoA
oksydacyjna
Cykl Krebsa
ATP, NADH oraz FADH2
W warunkach tlenowych pirogronian zostaje przekształcony w
acetylo-CoA (dehydrogenaza pirogronianowa)
pirogronian + NAD+ + CoA acetylo-CoA + CO2 + NADH.
Przy braku tlenu, podczas intensywnego wysiłku, ilość
wytwarzanego NADH przekracza zdolność łańcucha
oddechowego do utleniania NADH z powrotem do NAD +.
Brak NAD + powoduje że pirogronian zostaje przekształcony w
mleczan przez dehydrogenazÄ™ mleczanowÄ… w reakcji
generującej NAD+, dzięki czemu glikoliza w dalszym ciągu
wytwarza ATP.
Mleczan jest metabolizowany w pirogronian. Mleczan dyfunduje z
mięśni do krwi, skąd przechodzi do wątroby.W wątrobie, z
udziałem dehydrogenazy mleczanowej zostaje przekształcony
z powrotem w pirogronian. Pirogronian w procesie
glukoneogenezy przekształca się w glukozę uwalnianą do krwi.
 MI
SIEC

W
TROBA
Cykl
Corich
glukoza
glukoza
glikoliza
glukoneogeneza
i l o k i l g i l o k i l g n a z c e l m o r d y h e d n a z c e l m o r d y h e d n + H + H D A N + H + H D A N H D A N H D A N c e l m y h e d c e l m y h e d i n e g o e n o k u l e g o e n o k u l H + H D A N H + H D A N H D A N H D A N +
M z R
I W O

I 
B
S E T A
M C
W R
I I 
O

E T B
S C
a A
g g n
l g a +
u g
k l
o u
z k
a o n
g z e
l a z
u g a
k l n
o u e
z k z
a o a
z g n
a r a
z o n
a n a
p z
i a
r z
o a
g n
r o
o w
n a
i p
a i
n r
p o
i g
r r
o o
g n
r i
o p
n i
i r
a o a
g e
e n
n a
a z
z a
a z
o a
w n
a o
g w
e a
n d
a r
z o
a g
o e
w n
a a
m m
l l
e e
c c
z z
a m
n l
m e
l c
e z
c d
z r
a o
n g
pirogronian
pirogronian
NADH + H+
NADH + H+
dehydrogenaza
dehydrogenaza
mleczanowa
mleczanowa
NADH
NADH
mleczan
mleczan
K
R
K K E R E R W W
E W
" Cykl Krebsa, czyli cykl kwasu cytrynowego to cykl
przemian metabolicznych, który przebiega w
komórkach wszystkich organizmów oddychających
tlenem. Został odkryty w 1937 roku przez Hansa
Krebsa.
" Cykl Krebsa u eukariotów zlokalizowany jest
wewnątrz mitochondriów - ważnych organelli
komórkowych (u prokariotów przebiega w
cytoplazmie).
Lokalizacja
" Cykl Krebsa jest końcowym, wspólnym szlakiem
utleniania cząsteczek będących z
ródłem energii dla
organizmu, takich jak białka (aminokwasy), kwasy
tłuszczowe, węglowodany.
" Jest ciÄ…giem reakcji zachodzÄ…cych w mitochondriach,
w wyniku których reszty acylowe ulegają
katabolizmowi z uwolnieniem równoważników
wodorowych.
Funkcje cyklu Krebsa
" Dostarcza równoważników redukujących
(NADH i FADH2)
zamienianych na energię w łańcuchu oddechowym
magazynowanÄ… w ATP
" Dostarcza energii w postaci GTP
" Dostarcza ważnych prekursorów do syntezy innych
czÄ…steczek
" Zadaniem cyklu Krebsa jest utlenić związek o nazwie:
acetylokoenzym A (acetylo-CoA) do 2 czÄ…steczek
dwutlenku węgla (CO2), pozyskaną energię ulokować
w chemicznych nośnikach energii: GTP, NADH i
FADH2.
Sumaryczny wzór cyklu Krebsa to:
acetylo-CoA + GDP + Pi + 3NAD+ + FAD + 2H20
CoA + GTP + 3NADH + 3H+ + FADH2 + 2CO2
Cykl kwasu cytrynowego (Krebsa)
Jabłczan szczawiooctan cytrynian
bursztynian bursztynyloCoA "ð-ketoglutaran szczawiobursztynian
izocytrynian
Fumaran
Jabłczan szczawiooctan cytrynian
bursztynian bursztynyloCoA "ð-ketoglutaran szczawiobursztynian
4-węglowy i 2-karboksylowy (4C, 2COOH) szczawiooctan łączy się z grupą
acetylową pochodzącą z acetylo-CoA i tworzy 6-węglowy i 3-karboksylowy
cytrynian  (enzym-syntaza cytrynianowa)
izocytrynian
Fumaran
Jabłczan szczawiooctan cytrynian
bursztynian bursztynyloCoA "ð-ketoglutaran szczawiobursztynian
" Następuje izomeryzacja cytrynianu do izocytrynianu czemu towarzyszy
odłączenie i przyłączenie cząsteczki wody  (enzym-hydrataza
akonitanowa)
izocytrynian
Fumaran
Jabłczan szczawiooctan cytrynian
bursztynian bursztynyloCoA "ð-ketoglutaran szczawiobursztynian
6-węglowy i 3-karboksylowy izocytrynian (6C, 3COOH) ulega utlenieniu
(odłączane są dwa atomy wodoru) i przechodzi w szczawiobursztynian
jednocześnie następuje redukcja NAD+ do NADH  (enzym-dehydrogenaza
izocytrynianowa)
izocytrynian
Fumaran
Jabłczan szczawiooctan cytrynian
Bursztynian bursztynyloCoA "ð-ketoglutaran szczawiobursztynian
Następuje odłączenie cząsteczki CO2 , ze szczawiobursztynianu (6C,
3COOH) powstaje Ä…-ketoglutaran(5C,2COOH)  (enzym-dehydrogenaza
izocytrynianowa)
izocytrynian
Fumaran
Jabłczan szczawiooctan cytrynian
bursztynian bursztynyloCoA "ð-ketoglutaran szczawiobursztynian
5-węglowy i 2-karboksylowy ą-ketoglutaran (5C, 2COOH) ulega utlenieniu i
dekarboksylacji tworząc 4-węglowy i 1-karboksylowy związek, który łącząc się z
koenzymem A daje bursztynylo-CoA (4C, 1COOH) jednocześnie zachodzi
redukcja NAD+ do NADH  (enzym-dehydrogenaza "ð-ketoglutaranowa )
izocytrynian
Fumaran
Jabłczan szczawiooctan cytrynian
Bursztynian bursztynyloCoA "ð-ketoglutaran szczawiobursztynian
bursztynylo-CoA (4C, 1COOH) odłączając koenzym A tworzy bursztynian (4C,
2COOH) uwalniając jednocześnie dużą porcję energii, która za pośrednictwem
nukleotydu GTP przekazywana jest na ADP fosforylujÄ…c go do ATP 
(fosforylacja substratowa}  (enzym-syntetaza bursztynylo-CoA )
izocytrynian
Fumaran
Jabłczan szczawiooctan cytrynian
Bursztynian bursztynyloCoA "ð-ketoglutaran szczawiobursztynian
4-węglowy i 2-karboksylowy bursztynian (4C, 2COOH) ulega dehydrogenacji i
utlenieniu do 4-węglowego i 2-karboksylowego fumaranu (4C, 2COOH)
towarzyszy temu redukcja FAD do FADH2  (enzym-dehydrogenaza
bursztynianowa )
izocytrynian
Fumaran
Jabłczan szczawiooctan cytrynian
bursztynian bursztynyloCoA "ð-ketoglutaran szczawiobursztynian
fumaran (4C, 2COOH) ulega hydratacji do jabłczanu (4C, 2COOH);
 (enzym-fumaraza )
izocytrynian
Fumaran
Jabłczan szczawiooctan cytrynian
bursztynian bursztynyloCoA "ð-ketoglutaran szczawiobursztynian
4-węglowy i 2-karboksylowy jabłczan (4C, 2COOH) ulega dehydrogenacji do 4-
węglowego i 2-karboksylowego szczawiooctanu (4C, 2COOH),towarzyszy temu
redukcja NAD+ do NADH który łącząc się z grupą acetylową acetylo-CoA
rozpoczyna kolejny cykl od nowa (enzym-dehydrogenaza jabłczanowa )
izocytrynian
Fumaran
Bilans cyklu Krebsa
" W każdym cyklu powstają 3 cząsteczki NADH, 1cz.
FADH2, 2 cz. CO2 i jedna cząsteczka ATP (pośrednio
przez GTP).
" W glikolizie  z jednej czÄ…steczki glukozy powstajÄ…
dwa acetylo-CoA, czyli całkowite spalenie 1cz.
glukozy wymaga obiegu dwóch cykli Krebsa, bilans
należy liczyć podwójnie
" Jedna cząsteczka NADH pozwala wyprodukować
2,5 czÄ…steczki ATP
" jedna czÄ…steczka FADH2  1,5 czÄ…steczki ATP.
Bilans energetyczny cyklu Krebsa
Sposób wytwarzania energii Liczba utworzonych
czÄ…steczek ATP
Utlenianie 3 czÄ…steczek
7,5 (3 x 2,5)
NADH w łańcuchu
oddechowym
Utlenianie FADH2 w
1,5
łańcuchu oddechowym
1 Fosforylacja substratowa
1
razem
10
cykl kwasu cytrynowego dostarcza prekursorów do wielu
szlaków biosyntez:
" 1. synteza aminokwasów następuje po transaminacji
Ä…-ketoglutaranu
Transaminacja - reakcja chemiczna przeniesienia grup aminowej z
aminokwasu na ketokwas, w wyniku czego powstaje nowy aminokwas
i nowy ketokwas
" 2. synteza nukleotydów purynowych i pirymidynowych z ą-
ketoglutaranu i szczawiooctanu
" 3. szczawiooctan może być przekształcany w glukozę w
procesie glukoneogenezy
" 4. cytrynian przenosi grupy acylowe, potrzebne do syntezy
kwasów tłuszczowych, z mitochondriów do cytosolu.
Synteza prekursorów w cyklu Krebsa
Szczawiooctan
Cytrynian
Asparaginian
Kwasy tłuszczowe
Inne aminokwasy
"ðKetoglutaran
bursztynylo-CoA
Porfiryny, hem
Glutamina
Inne aminokwasy
Regulacja cyklu kwasu cytrynowego
Na szybkość cyklu ma wpływ:
dostępność substratów,
hamujące działanie nagromadzonych produktów i oparte na
mechanizmach sprzężenia zwrotnego allosteryczne hamowanie
przez następne intermediaty cyklu
. Najbardziej prawdopodobnymi miejscami regulacji sÄ… reakcje
nieodwracalne katalizowane przez następujące enzymy:
- syntazę cytrynianową (hamowana przez cytrynian, a także
przez ATP)
- dehydrogenazÄ™ izocytrynianowÄ… (hamowana przez NADH i
ATP, a aktywowana przez ADP)
- dehydrogenazÄ™ Ä…-ketoglutaranowÄ… (hamowana przez NADH i
bursztynylo-CoA)
- dehydrogenazÄ™ pirogronianowÄ… (hamowana przez NADH i
acetylo-CoA).
Wniosek 1
Cykl Krebsa przebiega szybciej, gdy poziom energii
w komórce jest niski
(duże stężenie ADP, a małe stężenie ATP i NADH),
zwalnia swój przebieg, gdy dochodzi do akumulacji
ATP (jak i również NADH, byrsztynylo-CoA oraz
cytrynianu).
Wniosek 2
Cykl Krebsa zachodzi wyłącznie w warunkach
tlenowych.
Tlen choć nie bierze bezpośredniego udziału w cyklu
Krebsa to jest niezbędny do utleniania FADH2 i
NADH
A
ańcuch oddechowy
A
ańcuch oddechowy
NADH i FADH2 są bogate energetycznie, ponieważ zawierają pary
elektronów o wysokim potencjale przenoszenia. Energia
swobodna uwalniana podczas przenoszenia tych elektronów na
tlen czÄ…steczkowy jest wykorzystywana do syntezy ATP.
Elektrony są przenoszone z NADH do O2 z udziałem trzech
wielkich kompleksów białkowych:
- reduktazy NADH-Q (ubichinon)
- reduktazy cytochromowej
- oksydazy cytochromowej.
Fosforylacja oksydacyjna
A
ańcuch akceptorów elektronów w głębi wewnętrznej błony.
Elektrony przechodząc przez szereg akceptorów tracą większość energii
na rzecz transportu protonów z matriks przez wewnętrzną błonę, do
przestrzeni międzybłonowej.
Ostatni cytochrom a3 przekazuje dwa elektrony na czÄ…steczkÄ™ tlenu
czyniąc go końcowym akceptorem wodoru.
Gradient elektrochemiczny dostarcza energii do syntezy ATP.
Brak tlenu hamuje syntezÄ™ ATP,
Nadmiar ATP i brak ADP hamuje fosforylację oksydacyjną dzięki temu
proces zachodzi wtedy gdy organizm potrzebuje ATP
Z każdej cząsteczki NADH powstają 2,5 cz. ATP,
z FADH2  1,5 cz.
 Maksymalnie można uzyskać 12
czÄ…steczek NADPH
Glukoneogeneza
" Glukoneogeneza (ang. Gluconeogenesis) to
enzymatyczny proces tworzenia przez organizm
glukozy z metabolitów nie będących węglowodanami,
np. aminokwasów, glicerolu czy mleczanu.
" Głównym substratem jest pirogronian.
" Glukoneogeneza ma miejsce głównie w komórkach
wątroby, częściowo również w nerkach.
Glukoneogeneza
" Glikogenu w trakcie głodowania wystarczy tylko na
12 h. Mózg musi być zaopatrywany w glukozę.
PoczÄ…tkowo organizm pozyskuje glukozÄ™ z
aminokwasów powstałych w wyniku degradacji białek
(mięśniowych)
" Organizm czerpie energiÄ™ ze spalania WKT (wolnych
kwasów tłuszczowych) powstałych z rozkładu tłuszczy
na glicerol i WKT.
" Glicerol jest głównym substratem do Glukoneogenezy
w trakcie długotrwałych głodówek.
Rozkład tłuszczy na glicerol i WKT
"ð
CH2----OOC-R1 CH2OH HOOC-R1
"ð | |
Lipoliza
R2-COO----CH CHOH HOOC-R2
| "ð |
CH2----OOC-R3 CH2OH HOOC-R3
WKT
Triacyloglicerol Glicerol
Produkcja glukozy w stanie głodu
dni
Nerki wÄ…troba
Uwalnianie glukozy g/dzień
Wydajność glukoneogenezy
" Przeciętna wydajność glukoneogenezy to ok. 100 g
na dzień. Szybkość zachodzenia procesu jest
zwiększana podczas wysiłku fizycznego i głodu. W
wyniku glukoneogenezy wydzielają się duże ilości
energii.
" Glukoneogeneza nie jest procesem odwrotnym do
glikolizy, gdyż trzy występujące w niej reakcje
nieodwracalne są zastąpione przez inne. Dzięki temu
synteza i rozkład glukozy muszą podlegać oddzielnym
systemom regulacji i nie mogą zachodzić
jednocześnie w jednej komórce
Glukoneogeneza nie jest odwróconą glikolizą
" Glukoneogeneza
2 pirogronian+ 2ATP + 2NADH + 2H2O + 2GTP + 2ATP +4H2O ->
--> glukoza + 2ADP + 2Pi + 2 NAD+ + 2H++ 2GDP + 2ADP+ 4Pi
dG = -37,7 kJ/mol
" Odwrócenie glikolizy
" 2 pirogronian + 2ATP + 2 NADH + 2 H2O ->
--> glukoza + 2ADP + 2Pi + 2 NAD+ +2H+
dG = +83,7 kJ/mol
Glukoneogeneza a glikoliza
Glukoza przekracza błony komórkowe w na drodze dyfuzji (transport bierny)
W postaci ufosforylowanej nie może przekraczać błon komórkowych
W mięśniach nie ma glukozo-6-fosfatazy, glukoza która tam trafi już się nie
wydostanie chyba ze po glikolizie w formie mleczanu.
Mięśnie zużywają glukozę na własne potrzeby
Wątroba odwrotnie- nie używa glukozy a jedynie ją magazynuje i uwalnia do
krwi by było w miarę stałe stężenie
Do szlaków metabolicznych glukoza wchodzi w postaci ufosforylowanej
Glukoneogeneza a glikoliza
Glicerol substrat glukoneogenezy
" Fosforylacja glicerolu
" Utlenienie do fosfodihydroksyacetonu
" Izomeryzacja do aldehydu-3-fosfoglicerynowego
Glukoneogeneza a glikoliza
`Bilans energetyczny glukoneogezy
" By utworzyć 1 cząsteczkę glukozy zużywa się 6
czÄ…steczek ATP
" W procesie glikolizy zyskuje siÄ™ 2 czÄ…steczki ATP
" Układ traci 4 cząsteczki ATP
" Mała strata bo z 1 cząsteczki glukozy można
otrzymać 32 cząsteczki ATP
Regulacja glikolozy i glikoneogenezy
" Glikoliza i glukoneogeneza sÄ… przeciwstawnymi
szlakami
" Gdyby zachodziły równocześnie to organizm traciłby
energię a nic by się nie zmieniało.
" Podczas dostatku pokarmu glikoliza aktywowana a
glukoneogeneza zahamowana
" Podczas głodu odwrotnie
" Duże stężenie glukagonu stymuluje glukoneogenezę
a małe zatrzymuje
Glukoneogeneza podsumowanie
Do krwi
Magazynowany Glikogeneza
i mózgu
w komórkach mięśni
i wÄ…troby
Glukozo-6-fosforan
Glukoza
Glikogen
6ADP
Glikogenoliza
6ATP
Mleczan
Pirgronian
Węglowodany podsumowanie
Węglowodany
Do krwi
Glikogeneza
i mózgu
Glukozo-6-fosforan
Glukoza
Glikogen
Magazynowany
w komórkach mięśni
Glikogenoliza
i wÄ…troby
Glukoneo-
Glikoliza
geneza
Mleczan
Pirgronian
Białka
aminokwasy
TÅ‚uszcze i lipidy
kwasy tłuszczowe
Węglowodany
Białko glicerol
Azot
tkanki
Do krwi
Magazynowany Glikogeneza
i mózgu
w komórkach mięśni
i wÄ…troby
Glukozo-6-fosforan
Glukoza
Glikogen
Glikogenoliza
Glikoliza
Glukoneo-
Utlenianie
NH3
geneza
Synteza
Mleczan
Pirgronian
Metabolizm
podsumowanie
CO2
Acetylo-CoA
Cykl
Cykl
Mocznikowy
Krebsa
Mocznik
CO2


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
bch09nc1
bch09nc5
bch09nc7
bch09nc4
bch09nc6
bch09nw2
bch09nc3
bch09nc2
bch09nw7
bch09nw1

więcej podobnych podstron