Zhrnutie na Biochémia: Vnútorné prostredie, pečeň a hormóny

## Úvod Intermediárny metabolizmus sa zaoberá integračnými väzbami medzi katabolickými a anabolickými dráhami, hlavnými medziproduktmi a mechanizmami získavania a rozdeľovania energie v bunke. Materiál nižšie rozkladá hlavné princípy, kľúčové dráhy, ich reguláciu a príklady využitia v orgánoch. > Definícia: Intermediárny metabolizmus je súbor biochemických dráh, ktoré interkonvertujú malé molekuly (cukry, mastné kyseliny, aminokyseliny, nukleotidy) a koordinujú získavanie, skladovanie a spotrebu energie v bunke. ## Základné pojmy a princípy ### Energie a prenášače elektrónov - Hlavné prenášače elektrónov: **NADH + H+**, **FADH2** a **NADPH** (pre redukčné biosyntézy). - Oxidácia substrátov vedie k prenosu redukčných ekvivalentov na dýchací reťazec a k syntéze ATP cez oxidačnú fosforyláciu. > Definícia: Oxidačná fosforylácia je proces, pri ktorom sa energia uvoľnená prenosom elektrónov na kyslík využije na vytvorenie protónového gradientu a následnú syntézu ATP. ### Dve základné cesty vzniku ATP 1. **Oxidačná fosforylácia** (mitochondrie): elektróny z NADH/FADH2 -> dýchací reťazec -> O2, vznik protónového gradientu -> ATP syntáza. 2. **Substrátová fosforylácia**: prenos fosfátovej skupiny z vysokoenergetickej medziproduktu priamo na ADP (napr. 1,3-bisfosfoglycerát -> 3-fosfoglycerát, PEP -> pyruvát; alebo sukcinyl-CoA -> sukcinát s GTP produkciou). ### Kľúčové medziprodukty (prehľad) - Glukóza a jej fosfáty: **Glc, Glc-6-P, Glc-1-P, Fru-6-P, Fru-1,6-bisP** - Glykolýza: **GAP (glyceraldehyd-3-P), 1,3-BPG, 3-PG, PEP, pyruvát** - Pyruvát → **acetyl-CoA** (PDH reakcia) - Citrátový cyklus: **citrát, izocitrát, 2-oxoglutarát, sukcinyl-CoA, sukcinát, fumarát, malát, oxaloacetát** - Lipidový metabolizmus: **acetyl-CoA, malonyl-CoA, palmitoyl-CoA, TAG, MK** - Pentózový cyklus: **Rib-5-P, NADPH** - Nukleotidy a porfyríny: **CTP, UTP, GTP, 5-ALA, PBG, hem** ## Hlavné metabolické cesty (prehľad a prepojenia) ### Glykolýza a osud glukózy - Glukóza je v bunke viazaná ako Glc-6-P. Pečeň má glukóza-6-fosfatázu a môže uvoľniť voľnú glukózu do obehu. - Glc-6-P môže: - vstúpiť do glykolýzy na tvorbu ATP a NADH, - vstúpiť do pentózo-fosfátovej cesty na tvorbu NADPH a ribózy-5-P, - byť konvertovaná na acetyl-CoA a ďalej sa použiť na tvorbu tukov, - byť uložená ako glykogén. > Definícia: Pentózový fosfátový put (PPP) generuje NADPH pre biosyntézy a ribózu-5-fosfát pre syntézu nukleotidov. ### Pyruvát a acetyl-CoA - Pyruvát môže byť oxidovaný PDH komplexom na acetyl-CoA (vstup do CC) alebo redukovan na laktát pri anaeróbnych podmienkach. - Acetyl-CoA je centrálny metabolit: zdroj energie (CC), východiskový substrát pre syntézu MK, cholesterol, ketolátky. ### Citrátový cyklus (CC) - Úplná oxidácia acetyl-CoA vedie k tvorbe CO2, NADH, FADH2 a GTP. - Niektoré deriváty CC slúžia ako prekurzory pre glukoneogenézu a biosyntézy (anaplerotické a kataplerotické reakcie). ### Lipidy: syntéza a odbúravanie - Syntéza MK vyžaduje **NADPH** a prekurzor **malonyl-CoA**; vznik TAG v tukovom tkanive. - Beta-oxidácia MK vedie k tvorbe acetyl-CoA, NADH a FADH2. - Pri hladovaní: akumulácia ketolátok v pečeni z ac-CoA; extrahepatálne tkanivá (napr. mozog v dlhodobom hladovaní) môžu používať ketolátky. Fun fact: Mozog nemá zásoby glukózy a pri dlhom hladovaní môže používať 0-hydroxybutyr�t (ketolátky) ako zdroj energie, pretože sa premenia na acetyl-CoA. ### Aminokyseliny a ich osud (prepojenie na CC) - Deaminované AK sa konvertujú na pyruvát, acetyl-CoA alebo intermediáty CC (oxaloacetát, 2-oxoglutarát, sukcinyl-CoA), ktoré sa ďalej oxidujú alebo používajú na biosyntézy. - Ureagenéza (pečeň) odstraňuje prebytočný amoniak ako močovinu (ornitínový cyklus). ## Regulácia metabolizmu (prehľad mechanizmov) - Hormonálna kontrola: inzulín (anabolizmus: glykogenéza, lipogenéza), glukagón (katabolizmus: glukoneogenéza, glykogenolýza). Pokles glykemie znižuje sekréciu inzulínu a zvyšuje sekréciu glukagónu. - Allosterická regulácia: napr. fruktóza-2,6-bisP regu