TΜΗΜΑ TΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Βιοχημεία Μεταβολισμός Δρ. Αθ. Μανούρας

Μεταβολισμός Βασικά ερωτήματα της βιοχημείας: Με ποιο τρόπο το κύτταρο αντλεί ενέργεια από το περιβάλλον του; Πώς ένα κύτταρο συνθέτει τις δομικές μονάδες των μακρομορίων του και στη συνέχεια τα ίδια τα μακρομόρια; Ο μεταβολισμός αποτελεί μια σειρά συνδεδεμένων χημικών αντιδράσεων, οι οποίες αρχίζουν με ένα μόριο και το μετατρέπουν σταδιακά σε άλλο μόριο ή άλλα μόρια Καταβολισμός: οι αντιδράσεις που μετασχηματίζουν καύσιμα σε κυτταρική ενέργεια Καύσιμα (Λίπη, υδατάνθρακες) CO2 + H2O + ενέργεια Αναβολισμός: οι αντιδράσεις που χρειάζονται ενέργεια Χρήσιμη ενέργεια + μικρά μόρια Πολύπλοκα μόρια Dr. Αθ. Μανούρας

Το ATP αποτελεί το παγκόσμιο νόμισμα ενέργειας στα βιολογικά συστήματα Μεταβολισμός Το ATP αποτελεί το παγκόσμιο νόμισμα ενέργειας στα βιολογικά συστήματα Είναι ένα νουκλεοτίδιο που αποτελείται από μια αδενίνη, μια ριβόζη και μια τριφωσφορική μονάδα. Η ενεργός μορφή της ΑΤΡ είναι συνήθως ένα σύμπλοκο με Mg+2 ή Mn2+ ΑΤΡ Dr. Αθ. Μανούρας

Μεταβολισμός Dr. Αθ. Μανούρας Μεγάλη ποσότητα ενέργειας παράγεται κατά την υδρόλυση του ATP σε διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) και ορθοφωσφορικό (Pi) και κατά την υδρόλυση του ATP σε μονοφωσφορική αδενοσίνη (ΑΜΡ) και πυροφοσφωρικό (PPi) Dr. Αθ. Μανούρας

Μεταβολισμός Καύσιμα πρώτης γραμμής Dr. Αθ. Μανούρας Η οξείδωση των καυσίμων δίνει την ισχύ για τη βαθμίδωση πρωτονίων που τελικά οδηγεί στο σχηματισμό του ATP Dr. Αθ. Μανούρας

Μεταβολισμός Dr. Αθ. Μανούρας Στάδια εξαγωγής ενέργειας από τα τρόφιμα Στάδιο Ι: τα μεγάλα μόρια των τροφών διασπώνται σε μικρότερα Στάδιο ΙΙ: τα μικρά αυτά μόρια αποικοδομούνται σε μερικές απλές μονάδες Στάδιο ΙΙΙ: το ATP παράγεται από την πλήρη οξείδωση του ακετυλο - CoA Dr. Αθ. Μανούρας

Μεταβολισμός Dr. Αθ. Μανούρας Οι βασικές αντιδράσεις που συναντώνται σε πολλές αντιδράσεις του μεταβολισμού είναι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Στους αερόβιους οργανισμούς κατά την οξείδωση των καύσιμων μορίων ο βασικός δέκτης ηλεκτρονίων είναι το Ο2. Τα ηλεκτρόνια όμως δε μεταφέρονται απ’ ευθείας στο Ο2, αλλά σε ειδικούς φορείς, οι οποίοι είναι είτε νουκλεοτίδια πυριδίνης είτε φλαβίνες. Οι ανοιγμένες μορφές αυτών των μορίων μεταφέρουν ηλεκτρόνια στο Ο2. Δέκτες ηλεκτρονίων αποτελούν τα NAD+ και FAD τα οποία μετατρέπονται σε NADH και FADH2 αντίστοιχα σύμφωνα με τις ακόλουθες αντιδράσεις: Dr. Αθ. Μανούρας

Μεταβολισμός Dr. Αθ. Μανούρας

Μεταβολισμός Dr. Αθ. Μανούρας Το πολύπλοκο δίκτυο των αντιδράσεων που απαρτίζουν το μεταβολισμό ρυθμίζεται αυστηρά από: Τις ποσότητες των ενζύμων Την καταλυτική δραστικότητά τους Την ευκολία προσέγγισης των υποστρωμάτων Η καταλυτική δραστικότητα των ενζύμων ελέγχεται με πολλούς τρόπους. Ο αντιστρεπτός αλλοστερικός έλεγχος είναι ιδιαίτερα σπουδαίος. Η πρώτη αντίδραση σε πολλές βιοσυνθετικές πορείες αναστέλλεται αλλοστερικά από το τελικό προϊόν. Πολλές αντιδράσεις ελέγχονται από την ενεργειακή κατάσταση του κυττάρου. Υψηλές συγκεντρώσεις ATP αναστέλλουν τις σχετικές ταχύτητες μιας τυπικής παραγωγής ATP (καταβολική) και διεγείρουν μια τυπική πορεία που χρησιμοποιεί ATP (αναβολική) Dr. Αθ. Μανούρας

ATP ATP Μεταβολισμός Λίπη Γλυκόζη Γλυκόλυση Ακέτυλο-CoA Τροφή Πρωτεΐνες Υδατάνθρακες Λίπη Γλυκόζη Λιπαρά οξέα και γλυκερόλη Αμινοξέα Γλυκόλυση ATP Πυροσταφυλικό ATP Ακέτυλο-CoA Κύκλος του Krebs (Κιτρικού οξέος) Οξειδωτική Φωσφορυλίωση

Μεταβολισμός Dr. Αθ. Μανούρας

Μεταβολισμός Dr. Αθ. Μανούρας

Μεταβολισμός Dr. Αθ. Μανούρας

Μεταβολισμός Dr. Αθ. Μανούρας

Μεταβολισμός Dr. Αθ. Μανούρας

Μεταβολισμός Dr. Αθ. Μανούρας