METABOLİK İNTEGRASYON
Dr. Akın Yeşilkaya2009-2010 Eğitim Yılı
Akdeniz ÜniversitesiTıp FakültesiBiyokimya Anabilim Dalı
Dersin Amacı:
Çeşitli metabolizmaları kısaca hatırlatmak
Homeostazis de biyokimyasal süreci öğrenmek
Metabolizmaların arasındaki geçişi göstermek
Hormonların etkisini göstermek
Dersin Hedefi
Karbohidrat, lipid ve protein metabolizmaları arasındaki ilişkiyi kurabilmek,
Metabolik olayların birbirlerini nasıl etkilediğini,
Metabolik olayların nasıl kontrol edildiğini öğrenmek
Genel Olarak Metabolizma
Homeostazis için
Enerji sentezlemek Makromolekülleri sentezlemek Oksidasyon için ara kaynakları
sentezlemek
Metabolizmanın Hedefi
Glukoz, yağ asitleri ve amino asitler gibi yakıt moleküllerinin oksidasyonu ile ATP sentezlemek
Biyosentez için yapı taşları oluşturmak Glukoz Proteinler Yağlar Nükleik asitler
NADH ve NADPH sentezlemek
Metabolik Olayların Kesişme Noktaları
Glukoz-6-fosfat Pirüvat Asetil-CoA
Yakıt Metabolizması
Temel Metabolik Yollar
1. Glikolizis ve Glukoneogenezis2. Glikojen Metabolizması
(Glikojenezis ve Glikojenolizis3. Yağ asidi Metabolizması (Lipolizis
ve Lipogenezis)4. Sitrik asit Döngüsü5. Oksidatif Fosforilasyon6. Amino asit Metabolizması
Doku Depo Yakıt Tercih Edilen Yakıt Cinsi
Dışarıya Verilen Yakıt
Beyin Yok Glukoz (Açlıkta Keton cisimleri)
Yok
İskelet kası(Dinlenme halinde)
Glikojen Yağ asidi Yok
İskelet kası(Kasılma halinde)
Yok Glukoz Laktat
Kalp kası Glikojen Yağ asidi Yok
Adipoz doku Triaçilgliserol Yağ asidi Yağ asidi, Gliserol
Karaciğer Glikojen, triaçilgliserol
Aminoasitler, glukoz, yağ
asitleri
Yağ asitleri, glukoz, keton
cisimleri
Organların Yakıt Metabolizmasındaki Rolleri
Keton Cisimleri
CH3 C CH2
C
O
O
CH2
CH3 C CH2
CO
O
CH3
H
CH3 C CH3
O
Asetoasetat b-Hidroksibütirat Aseton
Doku Depo Yakıt Tercih Edilen Yakıt Cinsi
Dışarıya Verilen Yakıt
Beyin Yok Glukoz (Açlıkta Keton cisimleri)
Yok
İskelet kası(Dinlenme halinde)
Glikojen Yağ asidi Yok
İskelet kası(Kasılma halinde)
Yok Glukoz Laktat
Kalp kası Glikojen Yağ asidi Yok
Adipoz doku Triaçilgliserol Yağ asidi Yağ asidi, Gliserol
Karaciğer Glikojen, triaçilgliserol
Aminoasitler, glukoz, yağ
asitleri
Yağ asitleri, glukoz, keton
cisimleri
Organların Yakıt Metabolizmasındaki Rolleri
Hücrede olan temel reaksiyonlar
Sitozol: Glikolizis Pentoz fosfat yolu Yağ asidi sentezi
Mitokondriyal matriks: Sitrik asit döngüsü Oksidatif fosforilasyon Yağ asitlerin b-oksidasyonu Keton cisimlerin oluşumu
Her iki bölgede: Glukoneogenezis Üre sentezi
Temel Reaksiyonların Kontrol Noktaları
Temel Metabolik Yollar ve Kontrol Noktaları
Fruktoz-6-fosfat
ATP
ADP
Fruktoz 2,6-bisfosfat tarafından aktive olurADP ve AMP tarafından aktive edilir.
ATP ve Sitrat tarafından inhibe olur
Fruktoz-1,6-bisfosfat
Fosfofruktokinaz
Glikoliz, ihtiyaç olan ATP (ATP/AMP oranı) ve temel moleküller (sitrat) tarafından kontrol edilir.
Fruktoz-6-fosfat
Pi
H2O
Sitrat ile aktive olur
AMP ve Fruktoz-2,6-bisfosfat ile inhibe olur
Fruktoz-1,6-bisfosfat
Fruktoz-1,6-bisfosfataz
Temel Metabolik Yollar ve Kontrol Noktaları
Diğer Metabolik Kontroller
Sitrik Asit döngüsü: Sitrat sentaz, İzositrat dehidrojenaz a-Ketoglutarat dehidrojenaz
ATP ve NADH ile inhibe olurlar.
Diğer Metabolik Kontroller
Pentoz fosfat yolu: Glukoz-6-P dehidrojenaz, NADP+ ile
kontrol edilir.
Glukoneojenezis: Fruktoz-1,6-bisfosfataz ana kontrol
noktasıdır.
Temel Metabolik Yollar ve Kontrol Noktaları
AsetilCoA
HCO3- + ATP
ADP + Pi
Sitrat ile aktive olurDefosforilasyon ile aktive edilir
Palmitoil~CoA ile inhibe olurFosforilasyon ile inhibe olur
Malonil~CoA
Asetil~CoA Karboksilaz
Asetil~CoA karboksilaz, Yağ Asidi sentezinde anahtar kontrol noktasıdır.Karnitin açil transferaz I, malonil~CoA tarafından inhibe olur
Kovalent modifikasyon ile kontrol edilir
Sentez: sitozolde Yıkım : b-oksidasyon ile mitokondride
KARACİĞER TÜM METABOLİK YOLLARI GERÇEKLEŞTİREBİLEN YEGANE
ORGANIMIZDIR.
Karaciğer
Safra Kesesi
KalınBağırsak
Dalak
Mide
İnceBağırsak
Karaciğerde G-6-P’nin Girebileceği Metabolik Yollar
Glukozun büyük bir kısmı glikojene çevrilir. (400 kcal depolanır)
Glikojen yıkımı ile kana glukoz aktarılır.
Kastan gelen laktat ve alanin, yağ dokusundan gelen gliserol ve diyetle alınan glikojenik amino asitlerden Glukoneogenez ile glukoz elde edilerek kana aktarılır.
Karaciğerde Glukoz-6-fosfatın Metabolik Yolu
Karaciğerde Yağ Asidi Metabolizması
Karaciğerde Amino asit Metabolizması
Yağ Dokusundaki Metabolik Olaylar
http://www.hartnell.cc.ca.us/faculty/aedens/Bio6L/Bio6Lconnective.html
Yağ Dokusu
Enerji kaynağı olarak TAG ve Glukoz kullanır
Dokunun görevi, TAG sentez ve yıkım VLDL ile gelen yağ asitlerini
toplamak Dolaşıma albumine bağlı yağ
asitlerini vererek karaciğer göndermek
Yağ metabolizması, cAMP/PKA bağımlı fosforilasyon ile regüle edilen hormona (Epinefrin) duyarlı lipaz ile kontrol edilir.
Adiposit Bilinen başlıca
rolü: enerji deposudur.
Son yılların en ilgi çeken dokusu
Adipoz dokunun endokrin bir doku olduğu kabul edilmektedir
Yağ asitleri Glukoz
Beslenme
Açlık
Yağ asitleri Gliserol
Glukoz
Glukoz
Gliserol-3-fosfat
Triaçilgliserol
Gliserol
Gliserol
Yağ asidi
Yağ asidi-Albumin kompleksiKaraciğere
Yağ açil-CoA
Yağ asidi
CoA-SH
VLDLKaraciğerden
Hormona duyarlı lipaz
Adiposit
İskelet Kasındaki Metabolik Olaylar
http://www.corel.com/img/content/community/tips/px/2007-05a/Arm_4_Finished.jpg
İskelet kası kasılması için enerji kaynakları
Beyindeki Metabolik Olaylar
Beyinin Metabolik Aktivitesi
Beyinin Enerji Kaynakları
1. Metabolizması yüksek ancak enerji rezervi yoktur.
2. Normal koşullarda enerji kaynağı glukoz ‘dur. Beyin bir günde 120 g glukoz tüketir.
3. Glukoz metabolizması aerobik olarak işler, oksijen tüketimi yüksektir.
4. Glukoz olmadığı zaman keton cisimleri enerji kaynağı olarak kullanılır.
5. Yağ asitleri beyin dokusuna giremedikleri için enerji kaynağı olamaz
Yağ dokusu, Karaciğer ve Ekstrahepatik Dokular Arasındaki Metabolik İlişkiler
KAN
Glukoz
G6P
Glikojen
Asetil CoA
Keton cisimleri
KrebsDöngüsü
AminoasitlerLaktat
Gliserol-3-P
SYA
Asetil CoA
Trigliserid
CO2
KARACİĞER
ADİPOZ DOKU
GlukozG6P
Asetil CoA Gliserol-3-P
TAG
SYA Gliserol
KANGlukoz
Gliserol
SYA
LPL
TAG
EKSTRAHEPATİK DOKU(örn: Kalp kası)
KAN
TAG(Lipoproteinler)
Glukoz
SYA
Gliserol
Oksidasyon
Keton cisimleri
LPL
Glukoz
G6P
Glikojen
Asetil CoA
Keton cisimleri
KrebsDöngüsü
AminoasitlerLaktat
Gliserol-3-P
SYA
Asetil CoA
Trigliserid
CO2
KARACİĞER
ADİPOZ DOKU
GlukozG6P
Asetil CoA Gliserol-3-P
TAG
SYA Gliserol
KANGlukoz
GliserolSYA
LPL
TAG
EKSTRAHEPATİK DOKU(örn: Kalp kası)
KAN
TAG(Lipoproteinler)
SYA
Gliserol
LPL
Oksidasyon
Keton cisimleri Keton cisimleri
Hormonların Metabolizma Üzerine Etkileri
Metabolizmanın Hormonal Düzenleyicileri: İNSÜLİN
Metabolik Etki Doku Hedef Enzim
Glukoz alımı () Kas Glukoz Taşıyıcısı ()
Glukoz alımı () Karaciğer Glukokinaz ()
Glikojen sentezi () Karaciğer, Kas
Glikojen sentaz ()
Glikojen yıkımı () Karaciğer, Kas
Glikojen fosforilaz ()
Glikoliz, asetil-CoA üretimi ()
Karaciğer, Kas
Fosfofruktokinaz-1 ()Piruvat dehidrogenaz kompleksi ()
Yağ asidi sentezi () Karaciğer Asetil-CoA karboksilaz ()
Triaçilgliserol sentezi () Adipoz Lipoprotein lipaz ()
İnsülinin Kan Glukozuna Etkileri: Glukozun Hücreler Tarafından Alınması ve Triaçilgliserol ve Glikojen Olarak Depolanması
Metabolizmanın Hormonal Düzenleyicileri: GLUKAGON
Metabolik Etki Doku Glukoz Metabolizmasına Etkisi
Hedef Enzim
Glikojen yıkımı () Karaciğer Glikojen Glukoz Glikojen fosforilaz ()
Glikojen sentezi () Karaciğer Glikojen olarak daha az glukoz depolanması
Glikojen sentaz ()
Glikoliz () Karaciğer Karaciğerde yakıt olarak daha az kullanılması
Fosfofruktokinaz-1 ()
Glukoneogenez () Karaciğer AminoasitlerGliserol GlukozOkzaloasetat
Fruktoz 1,6-bifosfat ()Piruvat kinaz ()
Yağ asidi mobilizasyonu ()
Yağ dokusu
Karaciğer ve kas’da yakıt olarak daha az Glukoz kullanılması
Triaçilgliserol lipaz ()
Glukagonun Kan Glukozuna Etkileri: Glukozun Karaciğer Tarafından Üretimi ve Salınması
Metabolizmanın Hormonal Düzenleyicileri: EPİNEFRİN
Metabolik Etki Doku Metabolik cevap
Glikojen yıkımı () Kas ve karaciğer
Glikojen sentezi (¯) Kas ve karaciğer
Yakıt olarak daha fazla glukoz üretilmesi
Glukoneogenez () Karaciğer
Glikoliz () Kas Kasta ATP üretiminin artması
Yağ asidi mobilizasyonu ()
Yağ Dokusu Yakıt olarak yağ asidi kullanılması
Glukagon sekresyonu () Epinefrinin metabolik etkilerinin güçlendirilmesi
İnsülin sekresyonu (¯)
Yakıt Kullanımı
Beslenmeler Esnasındaki Metabolik Olaylar
Glukoz için Km değeri yüksek olan glukokinaz enziminin aktivitesinin artmasıyla G6P düzeyi artar,
Glukagon sekresyonu azalır, insülin sekresyonu artar,
Karaciğerde ve kasta glikojen sentezi artar, Kas ve yağ dokusunda glukoz alımı artar, Yağ dokusunda gliserol-3-fosfat üzerinden
triaçilgliserol sentezi artar.
Karbohidrat içeren bir öğün sonrası, kan şekeri yükselir:
Toklukta metabolik durum
Yakıt kullanımı(İstirahat hali)
Metabolit Doku tipi Etki şekli
Glukoz Karaciğer Depolama (Glikojen olarak)
Ekstrahepatik dokular
Beyin Enerji üretimi (ATP)
Böbrek Enerji üretimi (ATP)
Kas Depolama (Glikojen olarak)
Yakıt kullanımı(İstirahat hali)
Metabolit Doku tipi Etki şekli
Aminoasit Karaciğer •Enerji üretimi (ATP)•Protein sentezi
Diğer dokular Protein Sentezi
Yağ Asitleri Adipoz doku Depolama (Triaçilgliserol olarak)
Kas Enerji üretimi (ATP) (az miktarda)
Yakıt Kullanımı Açlık Durumu (2 Öğün arası)
Metabolit Doku tipi Reaksiyon ürünü
Etki ettiği organ
Etki Şekli
Glikojen Karaciğer G-6-P, Glukoz •Beyin•Kas
Enerji üretimi
Kas G-6-P Kas Enerji üretimi
Aminoasit Karaciğer Glukoz Beyin Enerji üretimi
Triaçilgliserol
Adipoz doku
Yağ asidi Karaciğer Enerji üretimi
Karaciğer Asetil CoA Karaciğer Enerji üretimi (ATP)
Adipoz doku
Yağ asidi Kas Enerji üretimi (az miktarda)
Karaciğer Keton cisimleri
•Beyin•Kas
Enerji üretimi
İnsülin sekresyonu azalır, glukagon sekresyonu artar,
Glikojen sentaz aktivitesi azalır ve glikojen sentezi durur,
Kas ve yağ dokusuna glukoz alımı azalır. Kas ve karaciğer kan glukozu düştüğünde yakıt olarak yağ
asitlerini kullanır.
Karaciğerde glikojen yıkımının artması, yağ dokusundan yağ asitlerinin salınımı ve kas ve karaciğerin yakıt olarak glukoz yerine yağ asitlerini kullanması ile kan şekeri 80 mg/dL düzeyinde tutulur.
Yemekten bir süre sonra kan glukozu düşmeye başlar:
Açlıkta metabolik durum
Uzamış açlık süresince karaciğerde yakıt metabolizması
Yakıt KullanımıUzun süre açlık sonrası (Birkaç günlük)
Amino asit(Dokularda)
GlukozGlukoneogenezis
Beyin
Glikojen depoları tükenmiştir !!!!
Triaçilgliserol(Adipoz dokuda)
LipolizisYağ asitleri
KaraciğerEnerji üretimi Keton cisimleri
Kas
Yakıt KullanımıAğır Egzersiz
Kas Glikojeni Glukoz Piruvat Laktat
Karaciğer
Glukoz
Asetil CoA
TCA Döngüsü
Elektron Transport ZinciriATP
Yağ asidiTriaçilgliserolAdipoz doku
Acil Yol: Oksijen yokluğunda ATP üretimi yaklaşık 1 dk yetmektedir
Önceden sentezlenmiş olan Glikojen’in kullanımı
Geçmiş olsun…