1 / 33

Anabolické procesy v organismu

Anabolické procesy v organismu. mirka.rovenska@lfmotol.cuni.cz. Anabolismus. = syntetické reakce sloužící k tvorbě složitějších látek (naproti tomu katabolismus látky rozkládá). Schéma metabolismu.

odell
Download Presentation

Anabolické procesy v organismu

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Anabolické procesy v organismu mirka.rovenska@lfmotol.cuni.cz

  2. Anabolismus • = syntetické reakce sloužící k tvorbě složitějších látek (naproti tomu katabolismus látky rozkládá)

  3. Schéma metabolismu • Biopolymery (z potravy, ze zásob) jsou katabolizovány  získávají se monomerní stavební jednotky a energie; uvolňují se odpadní produkty • Stavební jednotky a energie slouží k syntéze makromo-lekul, energie i ke konání práce (transport látek, svalová kontrakce)

  4. Spřažené reakce • Energie získaná v katabolických reakcích a uložená např. ve formě ATP je využita pro endergonické pochody: většina anabolických reakcí, transport látek, svalová kontrakce. • Tedy: endergonická reakce je spřažena s exergonickou, která jí dodává potřebnou energii – typicky se štěpením ATP na ADP a fosfát: ATP + H2O  ADP + P • ATP = hlavní forma uložení chemické energie v buňkách

  5. Příklad spřažených reakcí: • 1) glukosa + P  glukosa-6-fosfát + H2O …endergonická reakce – vyžaduje energii • 2) ATP  ADP + P …exergonická reakce – uvolňuje energii Spřažení  glukosa + ATP  glukosa-6-fosfát + ADP …celkově se energie uvolňuje a Glc může být fosforylována (1. reakce glykolýzy)

  6. NH3, jednoduché intermediáty (např.2-oxoglutarát z CC) pyruvát, glycerol, oxalacetát, AA acetyl-CoA glukosa mastné kyseliny aminokyseliny polysacharidy lipidy proteiny I anabolismus je stupňovitý:

  7. ALE: anabolismus není prostým zvratem katabolismu: • Některé reakce katabolismu jsou zvratné, ale jiné jsou silně exergonické, tj. nevratné (často na počátku dráhy) • Anabolismus tak NEMŮŽE probíhat jako prostý zvrat katabolismu a na místě těchto nevratných kroků musí použít jinou cestu (reakce opačným směrem běžet nemůže) • Toto oddělení anabolických a katabolických drah umožňuje jejich vzájemně nezávislou regulaci!!!

  8. Anabolismus sacharidů Glukoneogeneze • Glukosa je zdrojem energie pro CNS  nedostatek může vést až k dysfunkci mozku a smrti! Je také zdrojem energie pro kosterní sval za anaerobních podmínek • Glukosa může vznikat z: • pyruvátu • laktátu (přemění se na pyruvát) • oxalacetátu, a tedy i z intermediátů CC, které se na oxalacetát mohou v CC přeměnit • aminokyselin (hlavní zdroj), které se mohou přeměnit na oxalacetát nebo pyruvát, tzn. z aspartátu resp. z alaninu • glycerolu (může být přeměněn na glyceraldehyd-3-fosfát)

  9. Glukoneogeneze využívá některé reakce glykolýzy v opačném směru, ale v místě nevratných reakcí nelze jednoduše obrátit směr • V těchto místech musí jít glukoneogeneze oklikou • Jde hlavně o vznik fosfoenolpyruvátu (PEP) z pyruvátu: • reakce PEP → pyr je exergonická (hydrolýzou PEP se uvolní více energie, než je třeba pro syntézu ATP)  opačně neprobíhá  přeměna pyr  PEP probíhá při glukoneogenezi přes oxalacetát

  10. ADP, H3PO4 2 x ATP 2 2 – H2O pyruvát Op.: glykolýza tato reakce – exergonická, tzn. má-li běžet opačně, nevznikne ATP, ale jen anorg. fosfát 2 x 2 x 2 x tato reakce – též nevratná  nutná oklika přes oxalacetát

  11. Dodává se energiev podobě ATP a GTP. Účastní se biotintj. vitamín ze skupiny vitamínů B Oklika přes oxalacetát

  12. Od fosfoenolpyruvátu probíhá glukoneogeneze jako zvrat glykolýzy – až na to, že hydrolýza fruktosa-1,6-bisfosfátu neposkytuje ATP, ale jen anorganický fosfát: NADH+H+ NAD+ 2x pyruvát → 2x oxalacetát → 2 2 2 – 2 P

  13. Coriho cyklus • Glukoneogeneze probíhá zejména v játrech • Laktát vznikající anaerobní glykolýzou ve svalu je přenášen krví do jater a ledvin, kde je z něho syntetizována glukosa (ve svalu chybí enzymy glukoneogeneze); ta pak může být krví zase přenesena do tkání (svalu)

  14. Aminokyseliny jako zdroj pro glukoneogenezi: • Zdrojem pro syntézu Glc mohou být ty AA, které lze přeměnit na pyruvát nebo oxalacetát, tzn. alanin a aspartát • Přeměna = transaminace, tj. výměna aminoskupiny z aminokyseliny za -C=O oxokyseliny pyruvát oxalacetát

  15. vazba-1,6 (větvení) vazba-1,4 Syntéza glykogenu • Glykogen – hlavní zásobní forma sacharidů u živočichů, uložená v játrech a svalech; skládá se z molekul glukosy: • Syntéza probíhá hlavně v játrech a svalech

  16. Z glukosa-1-fosfátu pomocí UTP: glukosa-1-fosfát Využívá se energie uložené v UTP! uridindifosfoglukosa

  17. Glukosa z UDP-Glc je připojena ke koncové Glc vznikajícího glykogenu: UDP-Glc + (Glc)n (Glc)n+1 + UDP • Větvení: přenesením několika koncových molekul Glc na –OH na C6 jiné molekuly Glc: vznikající glykogen větvicí enzym

  18. + enzym–biotin–COO- – E-biotin Anabolismus lipidůSyntéza mastných kyselin • Z acetyl-CoA, v cytoplasmě • Acetyl-CoA je přeměněn na malonyl-CoA; CO2 pro tuto přeměnu přenáší biotin; pro navázání CO2 na biotin je třeba ATP

  19. + –CO2 • Na multiproteinovém komplexu ACP dojde ke kondenzaci malonylu a dalšího acetylu z acetyl-CoA za vzniku acetoacetátu: • Ten je redukován pomocí NADPH+H+ na butyryl-CoA, který kondenzuje s dalším malonylem, produkt (6 uhlíků) je znovu redukován NADPH atd.: * 2 NADPH+H+ 2 NADP+ ZASE od * +malonyl 2 NADPH hexyryl-ACP 6C – H2O – H2O – CO2

  20. V každém cyklu kondenzuje vznikající kyselina (vázaná na ACP) s dalším malonylem (a prodlužuje se o dva uhlíky – jeden odstupuje jako CO2) a redukuje se pomocí NADPH, až v 7. cyklu vzniká kys. palmitová (C16) • Oproti -oxidaci není při syntéze FA využíván NAD(H), nýbrž NADP(H) • Zdrojem NADPH je pentosofosfátová dráha, která vedle NADPH produkuje i ribosa-5-fosfát pro syntézu DNA, RNA; výchozí látkou je glukosa-6-fosfát

  21. Další úpravy FA • Prodloužení: • v cytoplasmě probíhá prodlužování o 2C až k palmitové kyselině CH3(CH2)14COO-. Další prodloužení katalyzují elongasy v endoplas-matickém retikulu (ER), příp. v mitochondriích. • Tvorba nenasycených FA: • katalyzována desaturasami v ER • Tzv. esenciální mastné kyseliny není lidské tělo schopno syntetizovat, a musí tedy být přijímány v potravě: hlavně kys. linolová, z níž v organismu vzniká kys. arachidonová; obě jsou prekurzorybiologicky významných látek eikosanoidů (prostaglandiny, tromboxany, leukotrieny, lipoxiny).

  22. Syntéza triacylglycerolůa fosfolipidů acyl-CoA • V endoplazmatickém retikulu • Z mastných kyselin aktivovaných vazbou na CoA (tj. z acyl-CoA; aktivace vyžaduje ATP) a glycerol–3–fosfátu H2O acyl-CoA P

  23. O – P –O–(CH2)2–NH3+ CDP–O–(CH2)2–NH3+ CMP O- (CDP-ethanolamin) fosfatidylethanolamin Diacylglycerol je dále: • A) acylován na 3. uhlíku  vzniká triacylglycerol • B) vnesením derivatizované fosfoskupiny modifikován na fosfolipid; jejím donorem je CDP-derivát:

  24. Anabolismus proteinůSyntéza aminokyselin • Některé AA nedokáže lidské tělo syntetizovat, a musí je tedy přijímat v potravě…esenciální aminokyseliny (Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Trp…) • Neesenciální AA jsou syntetizovány z: • intermediátů glykolýzy • intermediátů citrátového cyklu (oxalacetát) • glutamátu (Gln, Pro) • Glu je využíván též jako donor aminoskupiny při transaminacích: • pyruvát + Glu → Ala + 2-oxoglutarát • oxalacetát + Glu → Asp + 2-oxoglutarát • Vznik Glu: NH3 + 2-oxoglutarát +NADPH+H+→ Glu + NADP+ + H2O

  25. Proteosyntéza • V jádře buňky probíhá transkripce: přepis genetické informace z DNA do (komplementární) mRNA • Podle mRNA jsou pak na ribozomech syntetizovány proteiny…translace • Ribosom se skládá z malé a velké podjednotky; ty jsou tvořeny proteiny a ribosomálními RNA(rRNA) • Pro translaci jsou vedle aminokyselin, mRNA a ribosomu třeba také: • molekuly tRNA (transferová RNA): svým 3´-koncem váže určitou aminokyselinu a antikodonem se páruje s mRNA • energie ve formě ATP, GTP

  26. Tvorba aminoacyl-tRNA • Pro každou AA existuje nejméně 1 tRNA, která ji váže a přenáší na ribosom • Pro každou AA existuje zvláštní enzym, který katalyzuje aktivaci AA, při níž se AA naváže na tRNA; aktivace opět vyžaduje ATP: AA + ATP + tRNA PP + AMP + aminoacyl-tRNA enzym (AA-tRNA)

  27. Průběh translace • 1) Iniciace: první tRNA (nesoucí vždy Met) a mRNA se s pomocí iniciačních faktorů (proteiny) naváží na ribosom v P-místě…vyžaduje hydrolýzu GTP a ATP • 2) Elongace: • aminoacyl-tRNA se s pomocí elongačního faktoru a za hydrolýzy GTP naváže do A-místa na ribosomu • peptidyl (v 1. kroku jen Met) vázaný na tRNA v P-místě se naváže peptidovou vazbou na AA-tRNA v A-místě • hydrolýza GTP umožní translokaci: ribosom se posune po mRNA o 3 báze (1 kodon) směrem k jejímu 3´-konci. Peptidyl-tRNA se tak dostává zase do P-místa; A-místo se tak uvolní pro další AA atd…

  28. Elongace mRNA tRNA vazba aminoacyl-tRNA do A-místa přenos Met (peptidylu) z P-místa na novou AA-tRNA v A-místě a tvorba peptidové vazby směr pohybu ribosomu 3´ 5´ znovu přenos peptidylu(Met-Ser) na novou AA-tRNA(Glu) atd. translokace a vazba nové (Glu)AA-tRNAdo A-místa

  29. 3) Terminace: v A-místě se objeví stop kodon mRNA (neexistuje tRNA, jejíž antikodon by ho rozeznával)  za pomoci terminačního faktoru a hydrolýzy GTP se polypeptid uvolňuje z tRNA v P-místě. • Tvorbu peptidové vazby katalyzuje nikoli proteinový enzym, nýbrž RNA (rRNA nebo tRNA), která se proto označuje jako ribozym.

  30. Pořadí bází (kodonů) v mRNA tedy určuje pořadí AA v proteinu, tj. jeho primární strukturu • Ribosom se posunuje po mRNA směrem k jejímu 3´-konci, polypeptid přitom roste od N-konce (methioninu) k C-konci • Proteiny, které se mají dostat do membrán, lysosomů nebo ven z buňky, nejsou syntetizovány na volných ribosomech v cytoplasmě, nýbrž na ribosomech vázaných na drsné endoplasmatické retikulum • Mnohé proteiny se ještě před ukončením translace začínají modifikovat (tzv. posttranslační modifikace, viz dále)

  31. Antibiotika a proteosyntéza • Některá antibiotika fungují tak, že inhibují bakteriální syntézu proteinů • Využívá se toho, že bakteriální ribosom má jiné složení než eukaryotické ribosomy  antibiotika interagují s proteiny resp. RNA bakteriálních, nikoli však eukaryotických ribosomů • Např.: tetracyklin zabraňuje vazbě aminoacyl-tRNA do A-místa

  32. Posttranslační modifikace • Proteolýza: odštěpuje se N-koncový Met, u polypeptidů syntetizovaných ve formě neaktivních prekurzorů (inzulin) i další peptidový fragment • Tvorba –S–S– můstků v endoplasmatickém retikulu (ER): ovlivňuje konformaci a aktivitu proteinu • Glykosylace: připojení sacharidu na –OH Ser, Thr (O-glykosidicky) nebo amidový dusík Asn (N-glykosidicky); probíhá v ER a v Golgiho komplexu • Fosforylace –OH skupiny Ser, Thr nebo Tyr: v cytoplasmě • Hydroxylace Pro (v poloze 3 či 4) a Lys (v poloze 5) v kolagenech: v ER

  33. Glykace • Neenzymatická posttranslační modifikace • Aldosa (monosacharid) reaguje svou aldehydovou skupinou s aminosku-pinami proteinů • Konečné produkty pokročilé glykace (AGEs) jsou považovány za klíčové faktory v patogenezi diabetické nefropatie a jiných diabetických komplikací pentosidin

More Related