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
METABOLISMUS • Souhrn veškerých vnitřních i vnějších aktivit spojených s látkovými transformacemi nebo přesuny a s tím souvisejícími energetickými toky. – 1) – 2)
Přeměny energie 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: HYPOTALAMOHYPOFYZÁRNÍ 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
