Metabolismus - látková přeměna. pdf

Metabolismus – látková
přeměna
V.Malohlava
zdroje přednášky – skripta Srovnávací fyziologie živočichů Vácha a spol., volně přístupné materiály na www.google.com

Co víme o metabolismu ???
• Životní pochody jsou poháněny energii z
„vnějšku“
• Energie získaná výlučně z chemických vazeb
přijatých potravou
• Organické látky:
– Zdroj energie
– Substrát pro syntézu makromolekul vlastního těla

Metabolismus
• VZTAH OBOUSMĚRNÝ:
• Využitelná energie je vázaná na látky
• Látky jsou štěpeny nebo syntetizovány s odevzdáním
nebo dodáním energie

M E T A B O L I S M U S
• Souhrn veškerých vnitřních i vnějších aktivit
spojených s látkovými transformacemi nebo
přesuny a s tím souvisejícími energetickými
toky.
– 1) Přeměny energie
– 2) Přeměny látek

Přeměny ENERGIE
• V organismu probíhá ve 2 krocích:
– Syntéza ATP na účet energie uvolněné rozkladem
živin
– Štěpení ATP a uvolňování energie pro životní
pochody

Výhoda?
• Uvolněná energie se převádí na energii jediné
látky – A T P – univerzální přenašeč a donor
energie pro všechny bio děje.
• Teplo – ztráta i využití pro termoregulaci
• Nevyužitá energie – zásoba v energeticky
bohatých látkách (elektřina nelze
dlouhodobě)

V těle?
• Energie uložená do makroergních vazeb ATP
– Aktivní membránový transport (Na, K, Ca2+)
– Svalová kontrakce, buněčný pohyb
– Proteosyntéza
– Cílená produkce tepla (zejména endotermové)

Metabolismus ANAERO a AERObní
• Aerobní uvolňování energie – za přítomnosti
O2.
• Anaerobní – nižší výnos, speciální, vývojově
starší.
– Paraziti, dočasní anaerobové (larvy v bahně)
– Větší energetické nároky = větší potřeba kyslíku

Přeměny LÁTEK
• V organismu probíhá ve 2 pochodech:
– Anabolismus – tvorba složitějších látek z
jednodušších (E spotřeba)
– Katabolismus – štěpení složitějších látek na
jednodušší (E uvolňování)
– Intermediární metabolismus – přeměna látek ve
vnitřním prostředí

INTERMEDIÁRNÍ METABOLISMUS
• Udržování dynamické rovnováhy energií a
látek
• Plynulost přeměny látek
vyžaduje metabolickou
hotovost
(pool) základních látek

IM Sacharidů
• Monosacharid glukóza
– Glykémie – konstantní hladina cukrů v krvi
– Nadbytek – glykogenosyntéza v játrech
– Glukoneogeneze – tvorba sacharidových molekul z
nesacharidových zdrojů (glycerol, glukogenní
AMK)
– Glykogen – zásobní forma sacharidů

Štěpení sacharidů – 3 typy:
• Glykolýza (glykogenolýza) – kys. Mléčná –
odbourávána na kys. Pyrohroznovou
• Pentózový cyklus (přímá oxidace sacharidů) –
poskytuje se velké množství vodíku – syntéza
pentóz – syntéza nukleových kyselin
• Citrátový cyklus (Krebsův cyklus) – centrální
postavení v aerobním metabolismu sacharidů
– odštěpuje se CO2. NAD a FAD – koenzymy
dehydrogenáz.

Krebsův cyklus

IM Lipidů
• Lipémie – udržovaná hladina lipidů
– Spotřebovaný tuk je:
• Komplexně oxidován ve tkáních za uvolnění E
• Ukládá se jako neutrální tuk (triacylglyceroly)
• Včleněn do struktur všech tkání – fosfolipidy.
– Zdroje:
• Tuk z potravy
• Ze Sacharidů

Lipid metabolism

Cholesterol a mastné kyseliny
• Endogenní cholesterol:
– Játra, tenké střevo, nadledvinky, ledviny, pohlavní
a mléčné žlázy
– Odbourává se v játrech, nadledvinkách,
pohlavních žlázách, tenké střevo (sliznice)
– Ukládání cholesterolu v cévách !!!

• Ateroskleróza

LIPIDY
• Se štěpí na GLYCEROL a MASTNÉ KYSELINY
– Glycerol vstupuje do metabolické cesty sacharidů
– MK – katabolizace v játrech aj., do Krebsova cyklu
ve formě Acetyl-KoA – betaoxidace v matrich
mitochondrií = postupné odštěpování
dvojuhlíkatých fragmentů a jejich navazování na
koenzym A.

Triacylglyceroly
• Energetická zásoba – (mohou být z nich
kdykoliv uvolněny volné mastné kyseliny)
• TAG – transport vodným prostředím krve –
„sbaleny“ v „jádru“ transportních částic –
povrchový polární obal – proteiny, polární
lipidy. Vznikají tzv. LIPOPROTEINY PLAZMY:

LIPOPROTEINY PLAZMY
• Podle hustoty:
– Chylomikrony
– VLDL – very low density lipoproteins
– IDL – intermediate DL
– LDL – low density lipoproteins
– HDL – high density lipoproteins
– (statiny, pryskyřice, fibráty)

IM Bílkovin
• Bílkoviny = základ struktury živé hmoty
• Enzymy – regulační nástroj buněčných funkcí
• Proteosyntéza /AMKs/
• Katabolismus bílkovin – aminokyseliny jsou
uvolňovány hydrolýzou bílkovin a peptidů –
střevní kapiláry – do oběhu.
• AMKs - proteosyntéza, metab.děje, energie
• AMKs – amoniak (toxický) – močovina (4ATP) –
ornitinový cyklus v játrech

IM Nukleových kyselin
• Biosyntéza nukleových kyselin –
polynukleotidy
– Syntéza ze sloučenin endogenního původu
– Ribóza a desoxyribóza – z glukózy v pentózovém
cyklu
– Puriny a pyrimidiny – výroba samotným
organismem
– Při katabolismu – štěpení enzymy na
mononukleotidy – nukleozidy a kys. Fosforečnou
atd……

Regulace metabolismu
• Dominantní postavení: HYPOTALAMO-
HYPOFYZÁRNÍ SYSTÉM a endokrynní a
nervové dráhy
• Látkové signály místní – parakrinní
• V buňce – negativně zpětnovazebná regulace
(nahromadění např. ATP – tlumení reakce).

Energetický ekvivalent
• Množství energie uvolněné při spotřebě
jednoho litru kyslíku je u různých živin odlišné.
– Q/VO2 = energetický ekvivalent
– Sacharidy = 21 kJ
– Lipidy = 19 kJ
– Proteiny = 18 kJ
– Respirační kvocient (složení spalované směsi)
• RQ = vydaný CO2 / spotřebovaný O2 a vyloučený dusík
močoviny.

Spalné teplo
• Množství energie, která se uvolní při úplném
spálení 1 gr živiny v kalometrické bombě –
energie = fyziologické spalné teplo.
• Množství energie uvolňované organismem lze
stanovit KALOMETRICKY:
– Přímá kalorimetrie
– Nepřímá kalorimetrie

Klidový metabolismus
• Organismus je ve stacionárním stavu
– Udržení stálého iontového složení
– Resyntéza bílkovin
– Srdce a ledviny – nejaktivnější orgány
– Největším procentem se na celkovém
metabolismu podílí kosterní svalovina
– U homoiotermů je základní hodnotou CM
metabolismus bazální.
• Měří se: v tělesném klidu, v zóně termoneutrality, na
lačno

Metabolismus a velikost těla
• Mezi tělesnou m a hladinou metabolismu
existuje mocninový vztah.
• Težší jedinci mají relativně nižší úroveň
bazálního metabolismu
• Rubnerův povrchový zákon + povrch = + meta.

Faktory ovlivňující intenzitu
metabolismu
• Teplota okolí
• Rozdíl homoiotermové a poikilotermové
• SDÚ – specificko-dynamický účinek potravy
• Fyziologické a patologické faktory
• Svalová práce

Výživa
• Specializace (hmyz)
• Endosymbiotické organismy
• Monofágní výživa
• Polyfágní výživa
• HERBIVORA, CARNIVORA, OMNIVORA
• BIOFÁGOVÉ, NEKROFÁGOVÉ
• FYTOFÁGOVÉ, ZOOFÁGOVÉ
• KANIBALISMUS, KRONISMUS, KAINIZMUS
• SAPROFÁGOVÉ, DENTROFÁGOVÉ, KOPROFÁGOVÉ

Základní složky výživy obratlovců
• SACHARIDY – polysacharidy, mono a disachar.
– Kolibříci – nektar se sachar. (fruktóza=diarrho.)
– Ptáci Evropa - +++ fruktóza
– V organismu ve formě GLUKÓZY
• LIPIDY – esenciální mastné kyseliny
– V tucích rozpustné A,D,E,K
• BÍLKOVINY - živočišná a rostlinná potrava, živ. = větší
spektrum AMKs
• VODA, MINERÁLNÍ LÁTKY A STOPOVÉ PRVKY
• VITAMÍNY – působí jako součást enzymů - KOENZYMY

Látková bilance
• Informace o tom, jaké množství určité živiny je z
potravy přijato do těla a jaké množství bylo
přeměněno nebo vyloučeno jako exkret.
• Sledování změn v přeměně dusíku.
• Vhodná potrava = bílkoviny spotřeba = dusíková
rovnováha
• +++ DR – příjem vyšší = období růstu
• --- DR – výdej vyšší = hlad, patol. Stavy
• T příjmu potravy = není lhostejné

Neboť !

Evoluce je ovlivněná vnitřními i
vnějšími vlivy !

Děkuji vám za pozornost