2. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Co to jest biochemia?
• To nauka zajmująca się chemią w organizmach
żywych, a w szczególności biosyntezą, strukturą,
stężeniem, funkcjami (w tym skutkami niedoboru
oraz nadmiaru) i przemianami substancji
chemicznych w organizmach, z uwzględnieniem
przemian energetycznych.
3. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Czym zajmuje się biochemia?
Typowe związki chemiczne będące przedmiotem badań
biochemicznych to:
– Biopolimery (np. białka, w tym enzymy),
– Aminokwasy,
– Polisacharydy,
– Kwasy tłuszczowe (RNA, DNA),
– Węglowodany,
– Lipidy,
– Nukleotydy,
– Hormony,
– i inne
6. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Podział aminokwasówPodział aminokwasów
a) niebiałkowe - nie uczestniczące w budowie białek np. :
homoseryna, ornityna, β-alanina
b) białkowe - wchodzące w skład białek: glicyna, alanina,
seryna, cysteina, cystyna, fenyloalanina, tyrozyna,
tryptofan, histydyna, treonina, metionina, walina, arginina,
leucyna, izoleucyna, lizyna, kwas asparginowy, kwas
glutaminowy, asparagina, glutamina.
7. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Podział aminokwasów białkowychPodział aminokwasów białkowych
a) egzogenne - nie wytwarzane w organizmie, czyli takie
które muszą być dostarczane z zewnątrz np. z
pożywieniem: fenyloalanina, walina, leucyna, izoleucyna,
metionina itd.
b) częściowo egzogenne- takie, które mogą być
wytworzone w organizmie zwierzęcym z odpowiednich
prekursorów: cysteina powstająca z egzogennej
metioniny, tyrozyna z fenyloalaniny
c) endogenne- czyli syntetyzowane w organizmie: alanina,
seryna, kwas asparginowy, kwas glutaminowy
8. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
PeptydyPeptydy
Organiczne związki chemiczne, powstające przez
połączenie cząsteczek aminokwasów wiązaniem
peptydowym. Granica pomiędzy peptydem a białkiem nie jest
dokładnie sprecyzowana, rozróżnienie jest oparte na masie
cząsteczkowej klasyfikowanego związku.
Za peptydy różni autorzy uważają poliaminokwasy o masie
cząsteczkowej mniejszej od 5-10 tys. daltonów. Powyżej tej
granicy związki takie zaliczamy do białek.
Wśród peptydów wyróżnia się:
oligopeptydyoligopeptydy – krótkie, kilka – kilkanaście reszt aminokwasów
w cząsteczce,
polipeptydypolipeptydy – kilkadziesiąt reszt aminokwasowych.
10. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Podział białekPodział białek
• Ze względu na budowę i skład:
białka proste (zbudowane są wyłącznie z
aminokwasów)
białka złożone (zbudowane z białek prostych i
grupy prostetycznej)
• Ze względu na właściwości odżywcze:
białka pełnowartościowe
niepełnowartościowe
11. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Podział białek – cd.Podział białek – cd.
• Ze względu na kształt cząsteczki
globularne – to białka, dla których stosunek
osiowy* jest < od 10; np. insulina
fibrylarne - to białka, dla których stosunek osiowy*
jest > od 10; np. keratyna
*stosunek osiowy – stosunek długości do szerokości
13. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Podział białek – cd.Podział białek – cd.
• Ze względu na występowanie:
osocza
mięśni
• Ze względu na funkcje biologiczne:
strukturalne
odpornościowe
transportujące
toksyczne
enzymy
biorące udział w skurczu
hormony
błon komórkowych
16. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Właściwości białekWłaściwości białek
• Większość tworzy układy koloidowe.
• Nie przechodzą przez błony półprzepuszczalne.
• W większości są hydrofilowe (rozpuszczają się lub pęcznieją pod wpływem
wody); zdolność wiązania cząsteczek wody nazywamy hydratacją.
• Pod wpływem soli metali lekkich (np. NaCl) lub soli amonowych (np. NH4Cl)
– ulegają wysoleniu; polega ono na strącaniu substancji z roztworu po
dodaniu rozpuszczalnej soli, która nie wchodzi w reakcje chemiczną, ale
zmniejsza rozpuszczalność substancji strącanej (koagulacja odwracalna).
Zol (roztwór koloidalny) ↔ żel (zawiesina)
• Ze względu na obecność zasadowych grup -NH2 oraz kwasowych -COOH
mają charakter obojnaczy – w zależności od pH roztworu będą
zachowywały się jak kwasy (w roztworze zasadowym) lub jak zasady (w
roztworze kwaśnym). Dzięki temu białka mogą pełnić rolę bufora
stabilizującego pH, np. krwi.
• Ulegają hydrolizie, co prowadzi do pękania łańcuchów polipeptydowych.
• Pod wpływem soli metali ciężkich, formaliny, mocnych kwasów, zasad,
niskocząsteczkowych alkoholi, wysokiej temperatury, napromieniowania –
ulegają denaturacji; jest to nieodwracalna koagulacja.
17. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Znaczenie białek – białka strukturalneZnaczenie białek – białka strukturalne
• stanowią zasadniczy element budowy wszystkich tkanek
ustroju człowieka i wielu związków biologicznie czynnych,
• są odpowiedzialne za wzrost, za uzupełnianie naturalnych
ubytków,
• uczestniczą w naprawie tkanek.
18. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Znaczenie białek – białkaZnaczenie białek – białka funkcjonalnefunkcjonalne
• sterowanie procesami komórkowymi,
• trawienie pokarmów,
• zwalczanie bakterii i wirusów,
• przekazywanie informacji o stanie organizmu,
• przenoszenie substancji chemicznej z komórki do
komórki,
• umożliwianie krzepnięcia krwi,
• regulowanie bilansu płynów,
• utrzymywanie równowagi kwasowo – zasadowej
i stałego pH krwi.
19. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Znaczenie białek – białkaZnaczenie białek – białka transportowetransportowe
• są odpowiedzialne za przenoszenie tlenu, lipidów,
żelaza,
• transportują np. glukozę z krwi do wnętrza
komórek.
21. Zalecane spożycie białkaZalecane spożycie białka
• Według WHO, właściwy poziom białka w przeliczeniu na
pełnowartościowe białko
kobieta mężczyzna dziecko
0,52 g 0,57g
1-3 lat –1,2 g/kg masy ciała
4-6 lat-1,0 g/kg masy ciała
7-12 lat-0,8 g/kg masy ciała
• dla młodzieży oraz kobiet karmiących i ciężarnych
0,6-0,7g/kg masy ciała
• jeśli natomiast udział w diecie produktów roślinnych jest znaczny,
zapotrzebowanie na białko zwiększa się!
22. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
TŁUSZCZETŁUSZCZE
• Zwyczajowa nazwa grupy lipidów, estrów glicerolu i kwasów tłuszczowych,
głównie triacylogliceroli. Reszty kwasowe występujące w cząsteczkach
tłuszczów zawierają zwykle od 12 do 18 atomów węgla.
• Większość tłuszczów nie ma zapachu, jest nierozpuszczalna w wodzie
i rozpuszczalnikach polarnych oraz dobrze rozpuszczalna w
rozpuszczalnikach niepolarnych. Wszystkie tłuszcze są lżejsze od
wody. Odczyn tłuszczów jest obojętny. Ich stan skupienia zależy od tego,
jakie reszty kwasowe tworzą cząsteczkę. Tłuszcze stałe zawierają nasycone
reszty kwasowe o długich łańcuchach węglowych, natomiast tłuszcze ciekłe
zawierają nienasycone reszty kwasowe (reszty, w których występują
wiązania podwójne) lub reszty kwasowe o krótkich łańcuchach węglowych.
Większość tłuszczów to estry mieszane, czyli takie, które w cząsteczce
zawierają różne reszty kwasowe.
• Tłuszcze naturalne zawsze są mieszaninami różnych estrów glicerolu.
W temperaturze pokojowej tłuszcze zwierzęce to zazwyczaj ciała stałe
(wyjątkiem jest np. tran), tłuszcze roślinne są cieczami (wyjątki to np. masło
kakaowe o olej kokosowy).
24. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Tłuszcze - charakterystykaTłuszcze - charakterystyka
• Zbudowane głównie z atomów C (węgiel), H (wodór), O (tlen),
ale mogą występować w nich również N (azot) i P (fosfor).
• Najczęściej występują jako estry (połączenia mostkiem
tlenowym ulegające hydrolizie).
• Rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych.
Klasyfikacja lipidów:
proste (połączenia alkoholu - glicerolu z kwasami tłuszczowymi;
gdy z trzema resztami kwasowymi - nazywamy je
triacyloglicerole);
złożone (połączenia tłuszczy prostych z innymi związkami
chemicznymi.: fosfolipidy, glikolipidy;
izoprenowe (cholesterol).
25. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Triacyloglicerole (trójglicerydy)Triacyloglicerole (trójglicerydy)
• Należą do grupy związków określanych jako lipidy proste.
• Wszystkie lipidy są związkami nierozpuszczalnymi w wodzie
(hydrofobowe).
• TG są estrami glicerolu i wolnych kwasów tłuszczowych
(WKT)
• Dla człowieka TG to główny magazyn paliwa i podstawowy
lipid zawarty w jedzeniu.
• Nadmiar gromadzony jest w komórkach tłuszczowych
(adipocytach).
• W surowicy krwi transportowane w postaci lipoprotein.
27. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Funkcje tłuszczyFunkcje tłuszczy
• Zapasowa (triglicerydy obojętne); spalenie 1 grama tłuszczu
daje 9,3 kcal. Zasobny magazyn surowca energetycznego.
Odkładanie się tłuszczy jest procesem fizjologicznym.
• Budulec błon biologicznych.
• Źródła niezbędnych kwasów tłuszczowych i witamin
rozpuszczalnych w tłuszczach.
• Termoizolacyjna.
• Substancja biologicznie czynna (hormony sterydowe,
związki wydzielane przez tkankę tłuszczową).
• Wpływają na organoleptyczne właściwości pokarmów.
28. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Kwasy tłuszczoweKwasy tłuszczowe
• Zbudowane z długiego łańcucha wodorowęglowego
zakończonego grupą karboksylową.
• Właściwości kwasów tłuszczowych zależą od
długości łańcucha węglowego i liczby podwójnych
wiązań pomiędzy węglami.
• Kwasy tłuszczowe o krótszych łańcuchach
węglowych mają niższą temperaturę topnienia niż
te o dłuższych łańcuchach.
30. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Rodzaje kwasów tłuszczowychRodzaje kwasów tłuszczowych
W zależności od liczby atomów C w cząsteczce, kwasy tłuszczowe
dzielimy na:
krótkołańcuchowe (4-6),
średniołańcuchowe (8-14),
długołańcuchowe (16-26)
Ze względu na budowę chemiczną kwasy tłuszczowe dzielimy na:
nasycone,
Nienasycone: jednonienasycone (z rodziny n-9, np. kwas
oleinowy), wielonienasycone (z rodziny n-6 i n-3).
31. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Kwasy tłuszczowe - nasyconeKwasy tłuszczowe - nasycone
• Posiadają wyłącznie pojedyncze wiązania pomiędzy
atomami węgla w cząsteczce.
• Charakteryzują się postacią stałą.
• Mogą być syntetyzowane u ludzi i zwierząt.
• Podstawowym źródłem krótko- i średnio łańcuchowych
kwasów tłuszczowych (4:0 – 14:0) jest tłuszcz mleczny oraz
oleje kokosowy i palmowy.
• Najczęściej występującymi to: kwas palmitynowy (C16),
kwas stearynowy (C18).
32. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Kwasy tłuszczowe - nienasyconeKwasy tłuszczowe - nienasycone
• Posiadają przynajmniej jedno wiązanie podwójne lub
potrójne pomiędzy atomami węgla.
• Charakteryzują się płynną postacią.
• Występują głównie u roślin.
• Np.: kwas oleinowy (C18) 1 wiązanie podwójne,
kwas linolowy (C18) 2 wiązania podwójne,
kwas linolenowy (C18) 3 wiązania podwójne,
kwas arachidonowy (C20) 4 wiązania podwójne.
33. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Jednonienasycone kwasy tłuszczoweJednonienasycone kwasy tłuszczowe
Kwasy tłuszczowe jednonienasycone zawierają od 16 do 22
atomów C w łańcuchu i należą do rodziny n-7 oraz n-9.
Najbardziej rozpowszechniony jest kwas oleinowy (18:1),
którego obecność stwierdzono we wszystkich naturalnie
występujących tłuszczach roślinnych i zwierzęcych.
W najczęściej spożywanym w Polsce oleju rzepakowym
niskoerukowym zawartość tego kwasu waha się od 51 do
70%, a w tłuszczach zwierzęcych w zakresie od 30 do
ponad 50%.
34. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Wielonienasycone kwasy tłuszczoweWielonienasycone kwasy tłuszczowe
Do najważniejszych, z punktu widzenia zachowania zdrowia,
wielonienasyconych kwasów tłuszczowych dostarczanych
z dietą należy zaliczyć kwasy tłuszczowe z rodziny n-6
(omega-6) i n-3 (omega-3).
Ze względu na brak w organizmie człowieka układów
enzymatycznych zdolnych do ich syntezy,
wielonienasycone kwasy tłuszczowe z tych rodzin nie
mogą być syntetyzowane de novo i muszą być dostarczone
w diecie (tłuszcze egzogenne).
Z tego względu kwasy te (kwas linolowy i α-linolenowy)
określane są jako niezbędne nienasycone kwasy
tłuszczowe (NNKT).
35. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Wielonienasycone kwasy tłuszczoweWielonienasycone kwasy tłuszczowe
Najważniejszym źródłem NNKT w diecie człowieka są oleje
roślinne.
Oleje bogate w kwas linolowy to przede wszystkim olej z
krokosza barwierskiego (>80%), olej słonecznikowy (>70%)
oraz oleje sojowy i kukurydziany (około 60%).
Tradycyjnie spożywany w Polsce olej rzepakowy niskoerukowy
zawiera do 30% kwasu linolowego i do 14% kwasu α-
linolenowego. Olejem o szczególnie wysokiej zawartości
kwasu α-linolenowego jest olej lniany (55-60%).
Źródłem wielonienasyconych kwasów tłuszczowych są także
ryby morskie (łosoś, makrela, halibut, tuńczyk) oraz żółtko jaj i
mięso.
37. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Tłuszcze jako źródło energiiTłuszcze jako źródło energii
• Aby tłuszcze zgromadzone w tkance tłuszczowej i
mięśniach mogły być wykorzystane jako źródło energii,
muszą ulec rozkładowi z uwolnieniem WKT, które
podlegają dalszym przemianom prowadzącym do syntezy
ATP.
• Uruchamianie rezerw tłuszczowych zapoczątkowuje
hydroliza.
• Związki powstałe w czasie lipolizy rozprowadzane są z
krwią po całym organizmie.
Glicerol – z ATP do fosfoglicerolu dalej glikoliza
Kwasy tłuszczowe dość bierne metabolicznie (β-oksydacja)
39. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Węglowodany to inaczej złożone cukry co oznacza, że są to związki węgla i
wody i dlatego cukry można przedstawić empirycznym wzorem
Cn
(H2
O)n
,
w którym węgiel (C) przedstawia się jako uwodniony.
n – ilość atomów węgla (C) i ilość cząsteczek wody (H2O)
Węglowodany dzielimy na:
•węglowodany ,które nie ulegają hydrolizie do związków prostych, nazywamy
je monosacharydami (cukrami prostymi);
• węglowodany, których cząsteczka hydrolizuje do dwóch cząsteczek
monosacharydu, nazywamy je disacharydami (dwucukrami);
• węglowodany, których cząsteczka hydrolizuje do wielu cząsteczek
monosacharydów, nazywamy je polisacharydami (wielocukry, cukry złożone).
WĘGLOWODANYWĘGLOWODANY
41. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Klasyfikacja ze względu na sposóbKlasyfikacja ze względu na sposób
wykorzystania przez organizm człowiekawykorzystania przez organizm człowieka
• Przyswajalne ,
• Nieprzyswajalne, czyli błonnik = włókno pokarmowe.
42. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Funkcje węglowodanówFunkcje węglowodanów
przyswajalnychprzyswajalnych
• Główna rola węglowodanów to dostarczanie energii, zwłaszcza
podczas tlenowych długotrwałych wysiłków.
• Dostarczają energii do biosyntezy białek oraz potęgują jej
przebieg na drodze hormonalnej.
• Pełnią funkcje budulcowe pełnią funkcję regulatorową.
• Pełnią funkcję hormonalną.
• Zwiększając zapas glikogenu w mięśniach, zwiększają ich
uwodnienie.
43. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Węglowodany nieprzyswajalneWęglowodany nieprzyswajalne
Włókno pokarmowe nie jest ani trawione, ani absorbowane w
jelicie cienkim i wykazuje co najmniej jedną z poniższych
właściwości:
•zwiększa masę stolca,
•zwiększa częstotliwość wypróżnień,
•stymuluje procesy fermentacyjne w jelicie grubym,
•obniża poziom CT i/lub LDL-chol we krwi,
•obniża po posiłkowe stężenie glukozy we krwi i poziom
insuliny.
44. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Cukry prosteCukry proste
Glukoza i fruktoza są przedstawicielami cukrów prostych. Glukoza i fruktoza
mają ten sam wzór sumaryczny - C6
H12
O6
- ale różny wzór strukturalny.
Forma łańcuchowa
glukozy i fruktozy.
Jest to forma dominująca
w środowisku silnie
kwaśnym i silnie
zasadowym.
46. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
CUKRY ZŁOŻONECUKRY ZŁOŻONE
Cukry złożone to produkty kondensacji cukrów prostych
(monosacharydów). W cukrach złożonych reszty monosacharydów
połączone są wiązaniami glikozydowymi.
Produktem reakcji kondensacji glukozy jest dwucukier
(disacharyd), zaś produktem reakcji kondensacji wielu cząsteczek
glukozy są wielocukry (polisacharydy).
47. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
• maltoza (disacharyd) –występuje w kiełkujących ziarnach zbóż;
• laktoza (disacharyd) –występuje w mleku ssaków;
• sacharoza (disacharyd) –występuje w burakach cukrowych,
trzcinie cukrowej;
• skrobia (polisacharyd) – występuje w bulwach roślin i ziarnach
zbóż;
• glikogen (polisacharyd) –występuje w wątrobie i mięśniach;
• celuloza (polisacharyd) – występuje w ścianach komórek
nerwowych.
WĘGLOWODANY ZŁOŻONEWĘGLOWODANY ZŁOŻONE
48. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Cukry zarówno proste jak i złożone pełnią funkcje pośrednich produktów
przemian metabolicznych, funkcje strukturalne lub zapasowe.
Glukoza C6H12O6 – w stanie wolnym występuje w owocach, sokach
roślinnych, w miodzie, a także we krwi.
Sacharoza C12H22O11 –zwana popularnie cukrem, jest substancją
nadającą słodki smak potrawom.
Skrobia (C6H10O5)n – występuje w nasionach zbóż i bulwach niektórych
roślin, pełniąc rolę materiału zapasowego. Największe ilości skrobi
znajdują zastosowanie w postaci mąki w przemyśle spożywczym. Jest
używana także do produkcji alkoholu, sztucznego miodu, a w przemyśle
farmaceutycznym i kosmetycznym do wyrobu pudrów. Produkuje się z
niej również różne gatunki klejów.
Znaczenie cukrówZnaczenie cukrów
49. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
TRAWIENIE CUKRÓWTRAWIENIE CUKRÓW
Trawienie węglowodanów odbywa się w jamie ustnej,
dwunastnicy i jelicie cienkim.
Węglowodany trawione są przez amylazy: ślinową, trzustkową i
jelitową.
Ostatecznym produktem trawienia są monosacharydy (glukoza,
fruktoza i galaktoza).
Produkty trawienia węglowodanów wchłaniane są do krwi i z nią
transportowane do wszystkich komórek.
50. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
INDEKS GLIKEMICZNYINDEKS GLIKEMICZNY
Koncepcja IG powstała w 1980 r.
IG jest sposobem szeregowania żywności zawierającej węglowodany
według siły, z jaką podnosi ona po jej spożyciu stężenie cukru we
krwi.
Skala wartości IG mieści się w przedziale 0 do 100, gdzie 100 stanowi
IG produktu referencyjnego, jakim jest glukoza lub biały chleb.
Produkty o wysokim IG wywołują wyraźne wahania stężenia cukru we
krwi.
Znajomość wartości IG produktów żywnościowych jest
wykorzystywana w:
• żywieniu osób chorych na cukrzycę,
• żywieniu sportowców,
• leczeniu otyłości.
54. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Przemiana materii - metabolizmPrzemiana materii - metabolizm
• całokształt reakcji biochemicznych zachodzących
w komórkach organizmu, związany z przepływem
materii, energii i informacji, zapewniający
organizmowi wzrost, ruch, rozmnażanie,
wrażliwość i pobudliwość.
55.
56. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
AnabolizmAnabolizm
• Obejmuje reakcje syntezy (biosyntezy) związków
organicznych (złożonych) ze związków prostych
(substraty). Reakcje te wymagają dostarczenia
energii,
w wyniku czego w produktach gromadzi się więcej
energii niż jest zawarte w substratach.
• Do podstawowych reakcji anabolicznych zalicza
się biosyntezę białek, tłuszczów i cukrów.
57. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
KatabolizmKatabolizm
• Obejmuje reakcje rozkładu złożonych związków
organicznych na produkty proste. Wyzwolona z tych
związków energia jest kumulowana w postaci ATP.
• Przykładem typowej reakcji katabolicznej jest
oddychanie wewnątrzkomórkowe, czyli utlenienie
biologiczne glukozy.
58. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Anabolizm (asymilacja)Anabolizm (asymilacja)
Katabolizm (dysymilacja)Katabolizm (dysymilacja)
• Przebiegają w organizmie równocześnie i wzajemnie są od
siebie uzależnione.
• Procesy kataboliczne to reakcje egzoergiczne (wyzwalają
energię), a procesy anaboliczne to reakcje endoergiczne
(pochłaniają energię).
• Wszystkie procesy metaboliczne przebiegają z udziałem
enzymów i składników pokarmowych regulujących
(biopierwiastki, witaminy), które pełnią funkcje
biokatalizatorów (wpływają na tempo reakcji
biochemicznych).
• W organizmach młodych, rozwijających się, procesy
anaboliczne (asymilacji, A) przewyższają procesy dysymilacji,
D (katabolizmu): A>D.
59. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Adenozynotrójfosforan (ATP) –Adenozynotrójfosforan (ATP) –
najważniejszy przenośnik energiinajważniejszy przenośnik energii
• Ogromną rolę w przemianie materii pełni ATP.
• Związek zbudowany z adeniny (A), rybozy i 3 reszt
kwasu fosforowego (P); zawiera dwa wiązania
wysokoenergetyczne;
• Jest stale odnawiany w procesie oddychania
wewnątrzkomórkowego.
• Synteza ATP odbywa się głównie w
mitochondriach w wyniku fosforylacji.
60. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Adenozynodifosforowy kwasAdenozynodifosforowy kwas
• ATP jest aktywnym czynnikiem fosforylującym -
łatwo odszczepia jedną resztę kwasu
ortofosforowego(V) przekształcając się w ADP.
• składa się z adeniny, rybozy i dwóch reszt kwasu
ortofosforowego(V).
• substrat -----> ATP ---> ADP -----> produkt
energia
• Następnie ADP ulega przemianie w ATP podczas
fosforylacji.
65. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Fosforylacja substratowaFosforylacja substratowa
• Fosforylacja, reakcja chemiczna zachodząca w organizmach
żywych przy udziale enzymów zwanych kinazami,
prowadząca do wytworzenia związku
wysokoenergetycznego – ATP z ADP
i reszty ortofosforanowej(V), będącego bezpośrednim
źródłem energii we wszystkich procesach endoergicznych.
• Następuje przyłączenie reszty kwasu ortofosorowego do
związków chemicznych połączona ze zmianą stopnia
utlenienia atomu, do którego ta grupa bezpośrednio się
przyłącza.
• Związki, którym dostarczone zostają reszty fosforanowe,
uzyskują wyższy poziom energetyczny.
68. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
GLIKOLIZAGLIKOLIZA
Glikoliza jest procesem rozpadu cząsteczki glukozy do dwóch
cząsteczek kwasu pirogronowego, w wyniku którego
powstają niewielkie ilości ATP (2-3 cząsteczki).
Aby cząsteczka glukozy mogła być przekształcona w tym
wieloetapowym procesie musi występować w formie
uaktywnionej czyli ufosforylowanej.
Podczas rozpadu glikogenu (wielocukier występujący w
wątrobie i mięśniach szkieletowych) uwalniane są już
ufosforylowane cząsteczki tego cukru.
71. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
PROCESY SYNTEZY I ROZPADUPROCESY SYNTEZY I ROZPADU
GLIKOGENUGLIKOGENU
• Glikogenogeneza to tworzenie glikogenu
z glukozy.
• Glikogenoliza, rozpad glikogenu do glukozy.
Oba procesy są kontrolowane przez hormony
i przebiegają po odmiennych torach.
72. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
SYNTEZA GLIKOGENU A WYSIŁEK FIZYCZNYSYNTEZA GLIKOGENU A WYSIŁEK FIZYCZNY
Wysiłek i trening fizyczny mają istotny wpływ na mechanizmy
syntezy glikogenu w mięśniach.
Podczas wysiłku fizycznego glikogen jest zużywany i jego
zasoby w mięśniach maleją. Stwarza to dogodną sytuację
do przyspieszenia jego resyntezy, zwiększa się bowiem
aktywność enzymów katalizujących ten proces.
Aby jednak doszło do odtworzenia zasobów glikogenu
mięśniowego konieczne jest podanie pożywienia
zawierającego duże ilości węglowodanów.
73. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
SYNTEZA GLIKOGENU A WYSIŁEKSYNTEZA GLIKOGENU A WYSIŁEK
FIZYCZNYFIZYCZNY
Trening o charakterze wytrzymałościowym powoduje, że
ułatwione jest wnikanie glukozy do komórek mięśniowych,
przez co zwiększa się w nich synteza glikogenu. Dlatego też u
osób wytrenowanych wytrzymałościowo, spożywających
dietę o dużej zawartości węglowodanów, stwierdza się
większe zasoby glikogenu w mięśniach (superkompensacja).
Przeciętna wielkość zapasów glikogenu w mięśniach u osób
nie trenujących wystarcza na pokrycie zapotrzebowania na
energię na około 90 minut wysiłku, superkompensacja,
zwiększając te zapasy, umożliwia wydłużenie czasu pracy.
74. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
WYKORZYSTANIE GLIKOGENUWYKORZYSTANIE GLIKOGENU
PODCZAS PRACY MIĘŚNIPODCZAS PRACY MIĘŚNI
Aby glikogen mięśniowy lub wątrobowy mógł być
wykorzystany jako źródło energii do pracy mięśni musi ulec
rozpadowi.
W początkowej fazie wysiłku rozpad glikogenu w mięśniach
zachodzi bardzo szybko, a szybkość ta rośnie wraz z
intensywnością wysiłku.
Na szybkość rozpadu glikogenu ma istotny wpływ rodzaj
włókien mięśniowych angażowanych podczas pracy.
75. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
GLIKOGEN A WŁÓKNA MIĘŚNIOWEGLIKOGEN A WŁÓKNA MIĘŚNIOWE
• W wysiłkach o przeciętnej intensywności 60-70% pułapu
tlenowego) rozpad glikogenu zachodzi we włóknach
wolnokurczliwych ST oraz szybkokurczliwych typu FT IIa
• Większa intensywność powoduje rozpad glikogenu we
włóknach typu FT IIb
• Wysiłki maksymalne stymulują rozpad glikogenu we
wszystkich rodzajach włókien, przy czym we włóknach FT
jest intensywniejszy (jest w nich o 20% więcej glikogenu).
76. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
GLIKOLIZA A AKTYWNOŚĆGLIKOLIZA A AKTYWNOŚĆ
FIZYCZNAFIZYCZNA
Wiadomo, że trening polegający na wykonywaniu
intensywnych, powtarzanych wielokrotnie wysiłków może
nasilać glikolizę beztlenową w mięśniach, podobnie jak
trening siły mięśniowej o dużej ilości powtórzeń z małymi
obciążeniami.
Trening o charakterze wytrzymałościowym może również
wpływać na szybkość przemian glikolitycznych poprzez
wspomniane już zwiększenie zasobów glikogenu w
mięśniach.
77. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
GLIKOGEN WĄTROBOWYGLIKOGEN WĄTROBOWY
I GLUKONEOGENEZAI GLUKONEOGENEZA
Narządem, który odgrywa istotną rolę w utrzymaniu
stałego poziomu glukozy we krwi jest wątroba.
W wątrobie bowiem znajduje się magazyn glikogenu,
pochodzącego zarówno z węglowodanów
pożywienia, jak również syntetyzowanego w
procesie glukoneogenezy.
78. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
GLIKOGEN WĄTROBOWY IGLIKOGEN WĄTROBOWY I
GLUKONEOGENEZAGLUKONEOGENEZA
Utrzymanie względnie stałego stężenia glukozy we krwi ma
podstawowe znaczenie dla prawidłowego
funkcjonowania organizmu, zarówno w warunkach
spoczynkowych, jak i podczas wysiłku fizycznego.
W warunkach ograniczonej dostępności pożywienia (np.
stan głodu lub długotrwały wysiłek) organizm dysponuje
możliwością zwiększenia ilości glukozy poprzez jej
syntezę w procesie zwanym glukoneogenezą.
79. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
PROCESPROCES
GLUKONEOGENEZYGLUKONEOGENEZY
Glukoneogeneza to szlaki przemian odpowiedzialne za
przekształcanie związków nie będących węglowodanami w
glukozę lub glikogen.
W warunkach fizjologicznych procesy te odbywają się głównie
w wątrobie, gdzie występują wszystkie enzymy niezbędne w
tych przemianach.
Substratem glukoneogenezy może być kwas mlekowy, niektóre
aminokwasy, głównie alanina oraz glicerol. Najważniejszym
z nich, zarówno w spoczynku jak i podczas wysiłku, jest kwas
mlekowy.
83. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
POWSTAWANIE KWASUPOWSTAWANIE KWASU
MLEKOWEGOMLEKOWEGO
• Powszechnie uważa się, że kwas mlekowy powstaje w
czasie pracy mięśni w warunkach beztlenowych.
• Prace prowadzone w ostatnich latach udowodniły, że
nie jest to prawda.
• Kwas mlekowy powstaje w wyniku przemian
prowadzących do powstania energii we włóknach
szybkokurczliwych, niezależnie od podaży tlenu.
• Jest więc metabolitem powstającym w wyniku pracy
włókien szybkokurczliwych.
84. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
KWAS MLEKOWYKWAS MLEKOWY
• Mleczan (LA) jest produkowany w mięśniach stale
(także w spoczynku).
• Podczas wysiłków o dużej intensywności jego
produkcja znacznie wzrasta.
• Gdy produkcja mleczanu przekracza szybkość jego
usuwania gromadzi się on we włóknach
mięśniowych.
• W czasie 3-5 minut po wysiłku dyfunduje do krwi i
jest z nią transportowany.
87. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
METABOLIZM KWASUMETABOLIZM KWASU
MLEKOWEGOMLEKOWEGO
• We krwi występuje w postaci zjonizowanej jako
mleczan i jon wodorowy.
• Mleczan jest wykorzystywany:
Przez komórki wątroby do produkcji glukozy,
Przez włókna mięśniowe wolnokurczliwe jako
surowiec energetyczny,
Przez mięsień sercowy do produkcji pirogronianu i
dalej jako surowiec energetyczny.
Mleczan nie jest szkodliwym metabolitem.
88. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
JONY WODOROWEJONY WODOROWE
• Protony wodorowe zakłócają równowagę
kwasowo-zasadową organizmu.
• Jony H+
z kwasu mlekowego hamują glikolizę i
redukcję pirogronianu do mleczanu.
• Nasilają więc przemiany o charakterze tlenowym.
• Praca może być kontynuowana, ale z mniejszą
intensywnością.
89. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
MLECZANMLECZAN
• Podczas wysiłków jest głównym prekursorem
glukoneogenezy. Po wytworzeniu w mięśniach
dyfunduje do krwi i jest transportowany do
wątroby. W wątrobie ulega przemianie do
pirogronianu a potem glukozy .
• Powiązanie przemian glukozy w wątrobie i
mięśniach nazywamy cyklem Corich.
91. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Cykl CorichCykl Corich
• Cykl Corich, cykl kwasu mlekowego, przemiany
mleczanu podczas intensywnego wysiłku fizycznego:
pirogronian wytwarzany w mięśniach podczas
glikolizy zostaje przekształcony w mleczan, który
dyfunduje do krwi i jest przez nią transportowany do
wątroby, gdzie
w procesie glukoneogenezy ulega przekształceniu w
glukozę, roznoszoną następnie przez krew do mięśni
i innych tkanek; c. C. przesuwa część obciążenia
metabolicznego z pracujących mięśni do wątroby.
92. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Cykl KrebsaCykl Krebsa
• Wspólny szlak utleniania cząsteczek będących
źródłem energii dla organizmu takich jak: białka,
kwasy tłuszczowe, węglowodany.
• Funkcje :
– Dostarczanie energii w postaci GTP,
– Dostarczanie ważnych prekursorów do syntezy
innych cząsteczek.
93. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
Cykl KrebsaCykl Krebsa
• Cykl kwasu cytrynowegoCykl kwasu cytrynowego, to cykliczny szereg reakcji
biochemicznych. Stanowi końcowy etap metabilizmu aerobów, czyli
organizmów oddychających tlenem.
• Zachodzi następująco: acetylo-CoA łączy się z kwasem
szczawiooctanowym, z czego powstaje kwas cytrynowy oraz wolny
koenzym A (CoA).
• Kwas cytrynowy w wyniku reakcji kondensacji zostaje przekształcony
w kwas izocytrynowy, a ten w wyniku odwodorowania i
dekarboksylacji w alfa-ketoglutaran, który po kolejnej
dekarboksylacji i odwodornieniu daje bursztynylo-CoA. Bursztynylo-
CoA przekształca się w bursztynian, a reakcji tej towarzyszy
fosforylacja substratowa (GDP›GTP lub ADP›ATP) i wydzielenie
wolnego CoA. Bursztynian przechodzi dalej w fumaran, co związane
jest z redukcja FAD do FADH2.
• Następnie w reakcji hydratacji (przyłączania wody) powstaje
jabłczan, który oddając wodór przekształca się w szczawiooctan
zamykający cykl.
95. K
r
a
k
o
w
s
k
i
I
n
s
t
y
t
u
BibliografiaBibliografia
1. Bączyk S. Zarys biochemii PWN Warszawa, Poznań 1993.
2. Bączyk S. Podstawy biochemii sportu. PWN Warszawa, Poznań
1993.
3. Gałamon T. Chemia ogólna dla studentów medycyny
i stomatologii. PZWL Warszawa 1988.
4. Gumińska M. Zarys biochemii ogólnej dla studentów medycyny
i stomatologii. Wydawnictwo UJ 1998.
5. Korzeniewski B. Metabolizm. Oficyna Wydawnicza Erem- Fosze,
Kraków Rzeszów, 2000.
6. Stryer L. Biochemia Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa
1997.
7. Hames B.D. Hooper N.M. Houghton J.D. Biochemia / Krótkie
wykłady. Wydawnictwo Naukowe PWN 1999.
8. Hubner-Woźniak E., Lutosławska G., Podstawy Biochemii
Wysiłku fizycznego, Warszawa 2000.
