Metabolismus - Vztahy mezi metabolismy

 

Výukové materiály ke kapitole Metabolismus

1. Kompletní výukový materiál - prezentace Trávení a metabolismus přírodních látek:

Trávení a metabolismus Prezentace

ve formě powerpointu (bez propojení na flash. animace): zde

ve formě powerpointu s propoj. na flash. animace: zde

2. Výukový materiál - prezentace Citrátový cyklus a dýchací řetězec

ve formě powerpointu: zde

ve formě pdf souboru: zde

3. Výukový materiál - Metabolismus sacharidů (flashová animace):

transkripce

ve formě swf souboru: zde

ve formě exe souboru: zde

ve formě html souboru: zde

4. Dílčí výukové materiály:
(flashové animace ve formátu swf):

ATP (adenosintrifosfát)

Schéma přenosu energie v soustavě ADP-ATP

Podstata biochemických oxidací

NADH

Vznik redukovaného koenzymu NADH + H+

FAD (flavinadenindinukleotid)

Vznik redukovaného koenzymu FADH2

Glykolýza

Odbourávání pyruvátu

Anaerobní odbourávání pyruvátu

Oxidační fosforylace

Koenzym A

Dýchací řetězec (schéma)

Substrátová fosforylace

 

Celkem

Kapitoly:

1. Jaké jsou vztahy mezi metabolismy?

2. Proč mají triacylglyceroly mnohem více kalorií než sacharidy?

3. Mohou se triacylglyceroly nahradit sacharidy?

4. Co je laktátový (Coriho cyklus) a alaninový cyklus?

 

1. Jaké jsou vztahy mezi metabolismy?

Základní vztahy mezi metabolismy jsou zjednodušeně znázorněny ve schématu na obr. 1.

obr
Obr. 1: Vztahy mezi metabolismy.

2. Proč mají triacylglyceroly mnohem více kalorií než sacharidy?

ODBOURÁVÁNÍ SACHARIDŮ
Při odbourávání 1 molekuly glukosy na 2 molekuly pyruvátu vznikají v průběhu glykolýzy 2 molekuly ATP a 2 molekuly NADH. Pyruvát se může dále odbourávat buď aerobně nebo anaerobně:

1. Aerobní odbourávání pyruvátu: Pyruvát se může dále odbourávat aerobně na acetylkoenzym A za vzniku 1 molekuly NADH (ze dvou molekul pyruvátu vznikají 2 molekuly NADH). Vzniklý acetylkoenzym A vstupuje do citrátového cyklu, kde dále dochází ke vzniku 1 molekuly GTP (resp. ATP), 3 molekul NADH a jedné molekuly FADH2 (tj. ze dvou molekul acetylkoenzymu A vznikají 2 molekuly ATP, 6 molekul NADH a 2 molekuly FADH2).

2. Anaerobní odbourávání pyruvátu: Pyruvát se odbourává na laktát za současné spotřeby 1 molekuly NADH (tj. na 2 molekuly pyruvátu spotřebujeme 2 molekuly NADH).

ODBOURÁVÁNÍ TRIACYLGLYCEROLŮ
Odbourávání kyseliny palmitové: Při úplném rozštěpení jedné molekuly kyseliny palmitové vzniká 7 molekul FADH2, 7 molekul NADH a 8 molekul acetylkoenzymu A (tj. z 8 molekul acetylkoenzymu A se v citrátovém cyklu získá celkem 8 molekul ATP, 24 molekul NADH a 8 molekul FADH2). 2 molekuly ATP se spotřebují při vzniku acylkoenzymu A (aktivace mastných kyselin), neboť rozklad ATP až na AMP a anorganický fosfát odpovídá energii rozkladu dvou molekul ATP na dvě molekuly ADP.

Tab. 1. Rozdíly v energetických výtěžcích.
Energie uvolněná při: Zisk (počet molekul)
ATP NADH FADH2
úplné oxidaci jedné molekuly glukosy 4 10 2
anaerobním odbourání jedné molekuly glukosy 2 0 0
rozštěpení jedné molekuly kyseliny palmitové 6 31 15

Z přehledu je patrné, že největší množství energie se uvolní při odbourávání triacylglycerolů (kyselina palmitová je obsažena v triacylglycerolech ve formě esteru s glycerolem). Nejmenší množství energie se uvolní při anaerobním odbourávání glukosy.

3. Mohou se triacylglyceroly nahradit sacharidy?

Triacylglyceroly i sacharidy jsou odbourávány na acetylkoenzym A, který může být oxidován v citrátovém cyklu a dýchacím řetězci na oxid uhličitý a vodu.K tomu dochází ale pouze za předpokladu, že buňka potřebuje energii (jinak řečeno, pokud organismus vykonává určitou práci). Pokud buňka nepotřebuje energii, má jí dostatek, může být acetylkoenzym A využit jako stavební jednotka pro syntézu mastných (karboxylových) kyselin.

Z toho plyne, že ze sacharidů, pokud jich má organismus nadbytek, mohou vznikat triacylglyceroly.

obr
Obr. 2: Vztah mezi metabolismem sacharidů a triacylglycerolů.

4. Co je laktátový (Coriho cyklus) a alaninový cyklus?

Ve svalu, který potřebuje ATP, je glykogen rozkládán na glukosu, která se v průběhu glykolýzy přeměňuje na pyruvát.

Při nedostatku kyslíku (např. v intenzivně pracujícím svalu) a v buňkách postrádající mitochondrie (např. červené krvinky) pyruvát se odbourává především na laktát (následuje laktátový cyklus - Coriho cyklus).

Při hladovění dochází ve svalech k degradaci proteinů, pyruvát se odbourává především na alanin (následuje alaninový cyklus) při anaerobním odbourávání se však uvolňuje pouze malá část energie ve srovnání s aerobním odbouráváním pyruvátu na acetylkoenzym A.

Pochody - viz animace Laktátový a alaninový cyklus ve formátu swf.

obr
Obr. 3: Ukázka z flashové animace Laktátový a alaninový cyklus.