Doku ve Organlararası Metabolik İlişkiler Prof Dr Arif ALTINTAŞ

Transkript

1 Doku ve Organlararası Metabolik İlişkiler Prof Dr Arif ALTINTAŞ

2 Doku ve Organ oluşumu Dokular kendilerine özgü hücrelerden oluşur. Yağ doku yağ hücrelerinden, kemik doku kemik hücrelerinden, kas doku kas hücrelerinden Dokular biraraya gelerek organları oluşturur Karaciğer, pankreas, tiroid vb Organlar sistemleri ve organizmayı meydana getirir. Sinir sistemi, retiküloendoteliyal sistem vb Organizmalar toplulukları ve toplumları meydana getirirler. Topluluklar da ekosistemi meydan getirirler.

3 Metabolizma Spesifik dört fonksiyon metabolizmayı karakterize eder: 1. Organik besinlerden veya güneş ışığından gelen kimyasal enerji. 2. Eksojen besinlerin kurucu materyallere veya hücrenin makromoleküllerinin ön maddelerine dönüşümü. 3. Bu materyallerin proteinler, nükleik asitler, lipidler ya da hücrenin diğer karakteristik elemanları halinde toplanması. 4. Hücrelerin özelleşmiş fonksiyonlarına gerekli biyomoleküllerin yapımı ve yıkımı.

4 Metabolizmanın Entegrasyonu Karbonhidratların, yağların ve proteinlerin, enerji sağlamak için metabolik yakıt olarak değerlendirildiği veya hücrenin korunması veya gelişmesi için gerekli olan bileşiklerin biyosentezinde öncül olarak kullanıldığı çeşitli anabolik ve katabolik yollar, sıkı bir ilişki içerisinde bulunmaktadır. Metabolizmanın integrasyonu iki düzeyde değerlendirilebilir: 1. Hücresel düzeyde farklı metabolik yollar arasında anahtar metabolitlerin akışı, 2. Tüm vücutta, uygun bir metabolik durumun korunmasında farklı doku ve organların birbirine bağımlı davranışı,

5 Metabolik olayların kontrolu Metabolizma spesifik yollardaki substratlarca kontrol edilir. Genel olarak hücrelerdeki substrat yoğunlukları enzimler için doyma seviyesinin altındadır (hatırlatma: enzim aktivitesi substrat yoğunluğuna göre değişir). Bu metabolik adaptasyona en iyi örnek maraton koşusu sırasında oluşur Maraton öncesi glikojen karaciğerde depolanır ve kasta tüketilirken maratonda kas glikoliz hızı yavaşlar, hormonal ayarlama ile kasta yağ asitlerinin kullanılmasına müsaade edilir, ancak hangi metabolitin enerji için kullanılacağının kararı hücrede alınır. Karaciğer Kas Yağ Asitleri CO 2 + H 2 O ATP Glikoz Laktat Glikoneogenezis Glikoz Glikolizis ATP Laktat Yağ asitleri metabolizması

6 Hayvansal hücrelerin tercih ettikleri organik substratlar glikoz, amino asitler ve yağ asitleridir. Hücreler, substratın parçalanmasıyla kazandıkları enerjiyi, kendi kamyasal yapı taşlarını yenilemek, ısısını korumak ve organizmada daha ileri görevleri yapmak üzere hücreler tarafından yapılan özel metabolizma ürünleri için kullanırlar. Glisin Prolin Oleik asit Linoleik asit Glikoz Sistein

7 Metabolik olayların kontrolu Enerji metabolizmasında önemli rol alan başlıca organlar beyin, kas, karaciğer, yağ doku ve kalp olup farklı fizyolojik şartlarda bu organlar arasında düzenli metabolik ilişkiler mevcuttur. Farklılaşmış organizmalarda, her doku yeteri kadar enerji ihtiyacını ve özel fonksiyonlarını kullandığı yakıt ile sağlar Örneğin; böbrek, uzaklaştırma (ekskresyon) için konsantrasyon farkına karşı katı maddelerin taşınmasındaki ozmotik işlevler için ATP üretmek zorundadır. Kas kasılma şeklinde mekanik işler için ATP üretmek zorundadır. Benzer şekilde, karaciğer biyosentez olayları için ATP üretmek zorundadır (protein, kolesterol, yağ asidi ve üre sentezi, glikoneogenez için ATP gerekir) Kas Karaciğer Böbrek

8 O Enerji üretimi, fonksiyon düzeyine, diyetteki yakıt moleküllerinin kompozisyonuna, son beslenme zamanına bağlı olarak geniş oranda değişen ihtiyaçları karşılamalıdır. En büyük yakıt depoları triakilgliseroller (TG) olup öncelikle yağ dokuda depolanır; proteinin çoğu iskelet kaslarında bulunur, glikojen hem karaciğer hem de kasta depolanır. CH 2 O C O CH O C O CH 2 O C R 1 R 2 R 3 Triakilgliserol (TG) Glikojen

9 Metabolik Hız Bedende cereyan eden tüm anabolik ve katabolik olayların özetidir. Değişiklikler aktiviteyle uyumludur Bazal Metabolik Hız (BMR) gerekli en düşük enerjidir. Uyanık ve istirahat halindeki bir bireyin standart test koşulları altında ölçülen minimum enerji harcamasıdır. Solunumu izlemeyi içerir, çünkü enerji kullanımı oksijen tüketimi ile doğru orantılıdır.

10 Metabolik Hız Günlük enerji alımı enerji talebini aşarsa: Beden enerji fazlasını yağ dokuda TG şeklinde biriktirir, birey kilo kazanır. Günlük kalori harcamaları besinsel kaynağı aşarsa: Beden enerji rezervlerini kullanır, ve birey kilo kaybeder.

11 Hormonal Etkiler Tiroksin: Genel metabolizmayı kontrol eder T 4 tayini kanda tiroksini ölçer Kolesistokinin (CCK): İştahı bastırır Adrenokortikotropik hormon (ACTH): Leptin: İştahı bastırır Emilim sırasında yağ doku tarafından salgılanır Merkezi sinir sistemi nöronlarına bağlanır, iştahı bastırır.

12 GLUKAGON VE ADRENALIN ETKİSİ - METABOLISMANIN REGÜLASYONU Hormon Reseptör Alt tip Gα İkincil haberci Glukagon glukagon camp Adrenalin adrenerjik β α 2 Gs Gi camp camp PKA PKA PKA inaktif Metabolik cevap Enzim aktivitesinin regülasyonu α 1 Gq IP 3 DAG Ca 2+ PKC YAKIT MOBİLİZASYONU

13 Farklı dokularda yakıt mobilizasyonu BEYİN glikoz glikoz glikoz KARACİĞER glikogenoliz glikojen CO 2 + H 2 O glikoneogenez gliserol AA AA glikojen YA YA + gliserol lipoliz protein KAS CO 2 + H 2 O YAĞ DOKU trigliserid YA yağ asitleri AA amino asitler Glukagon kan glikoz düzeylerini sabit tutmak üzere karaciğere etkir (glikoneogenez ve glikogenoliz) Adrenalin ise: kas glikogenoliz karaciğer - glikogenoliz yağ doku lipoliz üzerine etkir

14 Glikogenolizin Glukagon ve Adrenalin ile regülasyonu (allosterik regülasyon da denir) glikojen FOSFORİLAZ P + - GLİKOJEN SENTAZ P glukagon adrenalin (β) PKA glikoz-1-p PKA glukagon adrenalin (β)

15 PKA acts on phosphorylase kinase PKA phosphorylase kinase b phosphorylase kinase a P phosphorylase b phosphorylase a P glycogen n glycogen n-1 + glucose 1-P glucose-6-p glucose (liver) glycolysis & TCA cycle (muscle)

16 PKA directly phosphorylates glycogen synthase PKA glycogen synthase a glycogen synthase b - glycogen n-1 + UDP glucose P glycogen n (inactive) glucose 1-P

17 Protein phosphatase-1 is inactivated by an inhibitor protein phosphorylase kinase b Pi ATP PKA PP-1 ADP phosphorylase kinase a P PKA glycogen synthase a PP-1 glycogen synthase b P (inactive) - Inhibitor protein P - Inhibitor protein P PKA Inhibitor protein AMPLIFICATION occurs by simultaneous activation of glycogen breakdown and inhibition of glycogen synthesis

18 α 1 adrenergic receptors Ca 2+ Activation of phosphorylase kinase by Ca 2+ and PKA γ subunit is catalytic β α γ δ phosphorylase kinase PKA P P 4Ca 2+ P P γ 4Ca 2+ δ subunit is calmodulin Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ P % activity fold increase in phosphorylase kinase activity [Ca 2+ Prof. ] MDr. Altıntaş - Metabolik İlişkiler

19 Glucagon stimulates gluconeogenesis in liver -role of F2,6,P 2 amino acids, lactate pyruvate PC PC and PEPCK subject to long-term regulation glycerol PKA PK oxaloacetate Glucagon PEPCK phosphoenol pyruvate F2,6P 2 + F2,6P 2 + FBPase2 FBPase1 F1,6P F6P PFK-1 PKA F2,6P 2 F6P PFK-2 glucose 6-P glucose-6 phosphatase glucose Net result is to decrease F2,6,P 2

20 Adrenalin Kas ta (kalp) Glikolizi uyarır TCA döngüsü piruvat Kalp FBPaz2/PFK2 nin farklı bir izoformuna sahiptir fosfoenol piruvat FBPaz2 F2,6P 2 F1,6P + F2,6P 2 FBPaz1 PFK-1 F6P PKA F2,6P 2 F6P PFK-2 + glikoz 6-P Glikojen

21 Trigliserid Yıkımının Regülasyonu (lipoliz) PKA Trigliserid trigliserid lipaz trigliserid lipaz P Yağ asitleri + gliserol

22 Net effect of adrenaline.. (Fight-or-flight response) glycogen breakdown triglyceride breakdown stimulate glucagon release inhibit insulin release mobilisation of energy resources and shunting to where they are most needed to prepare the body for sudden action increase heart rate and force Smooth muscle relaxation (bronchi and skeletal muscle) Smooth muscle contraction in peripheral organs (e.g. skin/kidney) Smooth muscle relaxation (gut)

23 Hormonal kontrol (çeşitli hücreler hormonların hedefi durumundadır. Böylece hormonlar hücresel geçitleri dolaylı yoldan düzenlerler) Bazı hormonlar (steroid hormonlar) gen basımını etkilemek suretiyle metabolizmayı düzenlerler Diğer bazıları ise (peptid yada protein hormonlar) bir ikincil haberci (örneğin c-amp) üzerinden metabolizmayı düzenlerler metabolizmanin regülasyonunda glukagon ve adrenalin etkisi Hormon Reseptör alttip Gα 2 nci haberci Metabolik yanıt Glucagon Adrenalin glucagon adrenergik β Gs camp camp PKA PKA Enzim aktivitesinin Regülasyonu α 2 Gi camp PKA inaktif α 1 Gq IP 3 DAG Ca 2+ PKC YAKIT MOBILIZASYONU

24 Piruvat karbonhidrat ve lipid metabolizması arasında merkezi noktadadır

25 Piruvat Dehidrogenaz O CH 3 -C-COO - Piruvat CO 2 Asetil-CoA NAD + NADH irreverzibl Glikoz Yağ asitleri Glikoz Yağ asitleri

26 Piruvat kinazın Allosterik regülasyonu Fosfoenolpiruvat ADP _ sitrat, ATP, alanin ATP + früktoz-1,6-bip, PEP Piruvat

27 Glikoz Hekzokinaz ATP yada Glikokinaz ADP Glikoz-6-P Fosfoglikoz izomeraz Glikolitik yol Fruktoz-6-P ATP Fosfofruktokinaz-1 ADP Fruktoz-1,6-BP Aldolaz A Dihydroxyacetone P + Glyceraldehyde-3-P Trioz fosfat izomeraz Gliseraldehid-3-P 2 molekül Gliseraldehid - 3-P glikoliz (faz 3)

28 Metabolik yolların hormonal olamayan kontrolu Allosterik kontrol Moleküllerin metabolik yollara geçişi, mevcut substrat miktarından çok enzim miktarına daha fazla bağlıdır. Aslında irreversibl reaksiyonlar, potansiyel kontrol noktalarıdır. Metabolik yoldaki ilk irreversibl reaksiyon enzim katalizlemesidir. Enzim katalizlemesi allosterik olarak düzenlenmiştir. Glikolizisdeki fosfofruktokinaz ve yağ asiti sentezindeki asetil CoA karboksilaz bu enzimlere örnek verilebilir. Sonradan ortaya çıkan irreversibl reaksiyonlar metabolik yolda kontrol altına alınabilirler. Allosterik etkileşimler, bu gibi enzimlerin, değişik sinyallerin ve bilgilerin integrasyonunu sağlayabilir.

29 Kovalan modifikasyon Bazı düzenleyici enzimler, allosterik etkileşime ek olarak kovalent modifikasyonla da kontrol edilirler. Örneğin, glikojen fosforilazın katalitik aktivitesi, fosforilasyon ile arttırılmıştır. Bu kovalent modifikasyonlar, bazı spesifik enzimlerce katalizlenebilir.

30 Enzim seviyeleri Enzim miktarları, akitvitelerinin yanı sıra kontrol altındadır. Sentez oranı ve bazı düzenleyici enzimlerin ayrışımı, hormonal faktörlerin konusu olmuştur.

31 Solunumsal kontrol Ökaryot hücrelerdeki metabolik düzen, belirgin şekilde bölmelerin olmasından etkilenmiştir. Glikolizis (pentoz fosfat yolu) ve yağ asidi sentezi sitozolde gerçekleşir. Halbuki yağ asidi oksidasyonu, TCA ve oksidatif fosforilasyon ise mitokondride gerçekleşir, Bazı işlemler, örneğin glikoneogenezis ve üre sentezi her 2 bölmede meydana gelen reaksiyonların etkileşimine bağlı durur. Bazı moleküllerin kaderi, mitokondride veya sitozolde olmalarına göre değişir, Örneğin yağ asitleri hızlıca mitokondriye gider ve indirgenirler. Uzun zincirli yağ asitleri, karnitin esteri olarak mitokondri matriksine taşınırlar

32

33 Beş Metabolik Doku - İş paylaşımı 1. Karaciğer 2. Adipoz doku (yağ doku) 3. Kas doku (iskelet kası ve kalp kası) 4. Sinir doku - Beyin 5. Diğer perifer dokular (böbrek, kemik, bağ doku vb.) Her dokunun enerji gereksinimleri hücrede mevcut enzimlerin tipi ve miktarı ile değişir.

34 Metabolik müdahaleler (Interaksiyon) Beş bileşen arasındaki ilişkiler 24 saatlik süre içinde değişir. Beden günlük metabolik aktivitenin 2 paternine sahiptir: 1. absorptif durum besin alımını izleyen emilimin devam ettiği dönemdir 2. postabsorptif durum besinsel emilimin olmadığı ve vücudun iç enerji rezervlerine dayandığı dönemdir

35 Emilim durumu (absorbsiyon hali) Öğün sonrası emilim durumu: Insulin hakimiyeti söz konusudur. Hücreler büyüme ve gelişime uyumlu olarak besinselleri absorbe ederler, Besinler enerji depoları şeklinde depolanır.

36 Sindirim sonrası durum Öğünden birkaç saat sonra : Glukagon, epinefrin ve glikokortikoidler (kortizol vb) hakim Karaciğer ve kas hücreleri başlangıçta glikojeni yıkımlarlar fakat Karaciğer ve kas hücreleri öncelikli olarak glikojeni yıkımlar ancak yakın bir zamanda yağ asitleri ve amino asitleri kullanarak asetil CoA üretir ki bunlar da keton cisimlerinin oluşumuna neden olur. Karaciğerde glikoneogenezis kan glikoz düzeyini sağlar Hücreler lipid temelli metabolizmayla enerji tasarrufunu korurlar.

37 Glikokortikoidlerin Metabolik Etkileri Glikokortikoidler ACTH salınımına cevap olarak salgılanır. Artan glukagon etkilerine destek verir. Lipolizis ve ketogenezisi yükseltir. Kaslarda protein yıkımını artırır. kanda [amino asit] artar. Karaciğerde glikoneogenezisi hızlandırır.

38 Metabolizmanın Hormonal Regülasyonu Absorbtif durum: Enerjinin absorbsiyonu. Öğünden 4 saat sonraki durum. Insulin salınımında artış. Postabsorbtif durum: Açlık hali. Öğün alımından 4 saat sonra. Glukagon salınımında artış.

39 Absorbtif Durum Insulin hakim hormondur, ki bedende anabolizmayı destekler. Kanda [insulin] arttığında: Glikozun hücrelerce alımı artar. Karaciğerde ve kaslarda glikojen depolanması hızlanır. Adipoz doku hücrelerinde TG lerin depolanmasını uyarır. Hücrelerin amino asit alımını ve protein sentezini uyarırır.

40 Postabsorbtif Durum Kan glikoz konsantrasyonu sağlanır. Kan [glukagon] arttığında: Karaciğerde glikogenolizis uyarılır (glikoz- 6-fosfataz). Glukoneogenezis uyarılır. İskelet kası, kalp, karaciğer, ve böbrekler büyük enerji kaynağı olarak yağ asitlerini kullanır (hormon-duyarlı lipaz). lipolizis ve ketogenezis uyarılır.

41 İyi beslenme

42 Erken açlık

43 Açlık

44 Erken yeniden beslenme

45

46 Allosterik Regülasyon Biyokimya da allosterik regülasyon proteinin allosterik bölgesine (proteinin aktif bölgesi dışında bir bölge) bir effektör molekülün bağlanmasıyla enzimin ya da bir başka proteinin regülasyonudur. Proteinin aktivitesini arttıran effektörler allosterik aktivatörler; proteinin aktivitesini düşüren effektörler ise allosterik inhibitörler olarak adlandırılır. İyi beslenme

47 Allosterik Regülasyon Açlık

48 Fosforilasyon ile Regülasyon Lipojenik

49 Fosforilasyon ile Regülasyon Glikojenik

50 Indüksiyon ile Regülasyon Açlık

51 Indüksiyonla Regülasyon İyi Beslenme

52 Keton cisimleri Çözeltide dissosiye olan asitlerdir. Karaciğer hücreleri keton cisimlerini metabolize edemezler: Bileşikler genel dolaşıma geçerler Perifer hücreler keton cisimlerini absorbe ederler Hücreler TCA döngüsü için keton cisimlerini yeniden asetil CoA ya dönüştürürler Gerektiğinde, keton cisimleri enerji kaynağı için öncelikli olarak tercih edilir. Metabolik vardiya dolaşım glikozunu nöronların kullanımına sunar.

53 Keton cisimleri Ketonemia keton cisimlerinin dolaşım kanında görünmesidir plasma ph düşer, ki bu tamponlarla kontrol edilir. Açlık ketosis e yol açar: Vücut sıvılarında keton cisimlerinin düzeyinde artış Ketoasidosis kan ph sında tehlikeli bir durumdur: Tampon kapasitesini aşan bir yüksek keton düzeyleri ile oluşur Beyin son çare olarak bilinçsizce de olsa keton cisimleri kullanır.

54 Beş Metabolik Doku - İş paylaşımı 1. Karaciğer 2. Adipoz doku (yağ doku) 3. İskelet kası 4. Sinir doku - Beyin 5. Diğer perifer dokular Her dokunun enerji gereksinimleri hücrede mevcut enzimlerin tipi ve miktarı ile değişir.

55 Karaciğer Metabolik regülasyonun ve kontrolun yeri Karbonhidratlar, lipidler ve amino asitlerin yapımı ve yıkımı ile ilgili enzimlerde büyük bir çeşitlilik söz konusudur. Karaciğer hücreleri Yoğun bir kan desteğine sahiptir Dolaşım kanının besinsel içeriğinde ilave ve izleme Önemli enerji ve vitamin deposuna sahiptir (glikojen depoları)

56 Karaciğer Karaciğerin en önemli metabolik rolü diğer organlar tarafından kullanılmak üzere yakıt maddelerinin sentezidir. Sindirim yolu ile gelen ve kanda görülen düşük molekül ağırlıklı metabolitler metabolik olaylar için (sentez) karaciğer tarafından alınır. Karaciğer yağ asitlerinin sentez edildiği en önemli yerdir. Karaciğer aynı zamanda kendi glikojen depolarından ve glikoneogenezden de glikoz üretir. Glikoneogenez aracılığı ile glikoz üretiminde, kaslardan gelen laktat, yağ dokudan gelen gliserol ve protein sentezinde ihtiyaç duyulmayan amino asitler kullanılır. Kalpte kullanılan keton cisimleri karaciğerde yapılır. Karaciğerde hücrenin enerji durumu ile ilgili olan malonil- CoA seviyesi, yağ- akil- CoA için kriterdir. Yakıt çok olduğu zaman malonil- CoA birikir ve karnitin- akiltransferaz- I ı inhibe eder, yağ- akil- CoA ların beta oksidasyon ve ketogenez için mitokondriye taşınması önlenir.

57 Karaciğer Diğer taraftan, malonil- CoA ların azalması enerji ve yakıt oluşumu için yağ asitlerinin hücrelerden mitokondriye taşınması için bir işarettir. Karaciğerin çok önemli bir rolü de kan glikoz seviyesi için bir tampon oluşudur. Bunu glikokinaz aracılığı ile yapar (karaciğerde bu enzimin glikoz için Km i yüksek olup, yaklaşık 10 mm civarındadır. Bundan dolayı karaciğer yüksek kan glikoz seviyesi karşısında glikozun fosforilasyonunu artırır ve bu da glikojen depolanmasını sağlar. Glikoz- 6- fosfat birikimi glikojen sentetazı aktive eder. Buna ilaveten, glikoz kendi başına glikojen fosforilaz- a ya bağlanır, fosforilaz- a nın defosforilasyonu inaktivasyonla sonuçlanır. Böylece, hormonal etkilerle beslenme durumunda glikoz yakıt olarak depolanır. Açlık halinde kan glikozu düştüğü zaman glikozun sentezi ve kana taşınması hızlanır.

58 Kori Döngüsü Karaciğer Kas Yağ Asitleri Glikoz Glucose ATP Glikoneogenezis Glikolizis ATP CO 2 + H 2 O Laktat Lactate Yağ asitleri metabolizması Glikoz perifer dokularda L-laktata yıkımlanır. Karaciğer dışı dokularda (kas ve eritrositler gibi) glikoliz ile üretilen laktatın kullanımını kapsar (hepatik glikoneogenez için karbon kaynağı olarak). Bu yolda karaciğer, glikolizin anaerobik son ürünü laktatı da çevirebilir.

59 Glikoz-Alanin Döngüsü KARACİĞER KAS Glikoz-alanin döngüsü esas olarak iskelet kası için azotu uzaklaştırıcı bir mekanizmayı kullanır. Glikoz oksidasyonu piruvat üretir ki buda daha sonra transaminasyon ile alanine dönüşür (ALT ile). Alanin kan yolu ile karaciğere taşınır. Karaciğerde Alanin piruvata çevrilir ve glikoneogenez için karbon atomları kaynağı olarak kullanılabilir. Yeni oluşan glikoz kasta kullanılmak üzere kana verilir. Kastan karaciğere alanin şeklinde taşınan amino grubu üre döngüsünde üreye çevrilir ve böbreklerden idrar yolu ile uzaklaştırılır.

60 Karaciğerde G6P ın merkezi rolü Sentez Depo form beyin besini

61 Yağ Asitleri

62 Yağ Yağ Keton Cisimleri

63 Pankreas Glikoz Keton cisimleri

64 Yağ Doku Depo lipidler, başlıcası trigliseridler Adipozitler (yağ doku hücreleri) yer alır: areolar dokuda mezenterlerde kırmızı ve sarı kemik iliğinde epikardiumda göz ve böbreklerin çevresinde yağ (adipoz) dokularında CH 2 CH CH 2 O O O O C O C O C Triakilgliserol (Trigliserid = TG) R 1 R 2 R 3

65 Yağ doku pasif değildir Yağ doku bir seri sitokinler salgılar (adiponectin, IL-6, TNFα, resistin) ki bunlar insulini etkileyebilir, kortikotropin salgılatıcı hormon (CRH) ve üst düzeyde kortizol salınımını uyarır. Bunlar insulinin aksine lipolizisi artırırlar.

66 Yağ doku pasif değildir Yağ doku leptin ve sitokinler salgılar, ki bunlar tokluğu ikna eder ve katekolaminler, kortizol, insulin, hgh, tiroid hormonları, gonadotropin ve lipolizis ile bağlantılı olabilir. Hormonal ilişkiler

67 Enerji alımı

68 Yağ doku Yağ doku hayvanlar için büyük yakıt deposudur. Yetişkin bir insan için depolanan triakilgliserol karşılığı enerji kj dür. Parçalanma hormon-duyarlı lipaz tarafından uyarılmasına rağmen yağ dokuda triakilgliserol sentezi ve parçalanması devamlıdır. Çünkü, yağ dokuda gliserol-kinaz enzimi yoktur. Glikoz metabolizmasının bir bölümü triakilgliserol sentezi için gereklidir (özellikle dihidroksiaseton-fosfatın oluşması, gliserol-3- fosfata redüksiyonu için). Glikoz seviyesi yeterli olduğu zaman devamlı dihidroksiasetonfosfat oluşumu, serbest bırakılan yağ asitlerinden yeniden triakilgliserol sentezi için, gliserol-3 -fosfat oluşturur. Hücre içi glikoz seviyesi düştüğü zaman gliserol-3-fosfat miktarı da düşer ve albumin kompleksi şeklinde diğer dokulara taşınması için yağ asitleri adipozitlerden serbest bırakılır.

69 Kas Kas enerji için çeşitli yakıt maddelerini (glikoz, yağ asitleri, keton cisimleri gibi) kullanabilir. İskelet kasının aktivitesine göre enerji ihtiyacının karşılanmasında tükettiği yakıtlar da değişir. Dinlenme halindeki kasda yağ asitleri en büyük enerji kaynağıdır. Ekzersiz sırasında glikoz öncü kaynaktır. Ekzersizin başlarında glikoz kas glikojen depolarından gelir. İskelet kasları insanlarda toplam glikojenin yaklaşık 3/4 ünü depolar. Ancak, kas glikojeninden serbest bırakılan glikoz diğer dokular tarafından kullanılamaz. Çünkü kasda glikoz-6-fosfataz enzimi yoktur, bundan dolayı glikojenden gelen glikozfosfatlar glikoza çevrilemez ve hücreden dışarı bırakılamaz. Ekzersiz sırasında, glikoz oluşum hızı glikoliz ve sitrik asit döngüsü boyunca artar ve laktat birikir ve serbest bırakılır. Diğer bir metabolik ürün alanindir. Glikozalanin döngüsünde piruvattan transaminasyon sonucu oluşur. Laktat ve alanin kan dolaşımı aracılığı ile karaciğere taşınırlar ve orada glikoneogenez ile glikoza dönüşürler. Glikoz kori döngüsü ile kas ve diğer dokulara geri döner. Kas, diğer bir enerji kaynağı olarak, çok çabuk mobilize olabilen kendi proteinlerini ihtiva eder. Kasın ilave bir enerji kaynağı kreatin-fosfattır. Bu metabolize olmaya gerek olmayan ATP üretir.

70 İskelet kası Glikojen depolarına sahiptir Kasılabilir proteinler parçalanabilir ve amino asitler enerji kaynağı olarak kullanılabilirler

71 Kalp Kalp kasının metabolizması üç önemli yönden iskelet kasından farklılık gösterir: 1. Kalp kasının verimindeki değişim iskelet kasınınkinden oldukça düşüktür. 2. Kalp kası tamamen aerobik bir dokudur. 3. Kalp kasında enerji kaynağı olarak çok az kreatin fosfat bulunduğu halde önemsiz oranda glikojen ve lipid mevcuttur. Bundan dolayı kandan sağlanan oksijen ve yakıtlar kalbin tükenmeyen enerji ihtiyacının karşılanması için devamlı olmak zorundadır. Kalp glikoz, yağ asitleri, laktat ve keton cisimleri gibi değişik yakıtlar kullanır.

72 Sinir Doku Karbonhidrat, lipid ya da proteinlerle ilgili depolara sahip değildir. İlave glikoz moleküllerine gereksinim duyar: Diğer molekülleri metabolize edemez Merkezi sinir sistemi düşük glikoz koşullarında fonksiyon göremez, bireyler arası unconscious

73 Beyin Sinirsel uyarıların iletilmesinde gerekli olan membran potansiyelini koruyabilmek için beyinin çok miktarda ATP üretmesi gerekir. Normal şartlarda kendi enerji ihtiyacını karşılayabilmek için beyin sadece glikozu kullanır ki bu miktar dinlenme halindeki bir insanın yaklaşık tükettiği glikozun % 60 ı kadardır. Beyinin günlük glikoz ihtiyacı 1760 kj e eşit olan 120 gramdır (tüketilen toplam enerjinin yaklaşık %15 i kadar). Uyanık veya dinlenme halinde hayvanlarda glikoz ihtiyacı miktar olarak sabittir. Beyin yüksek oranda aerobik bir organdır ve beyinin metabolizma ihtiyacı insanlar tarafından tüketilen toplam oksijen ihtiyacının % 20 si kadardır. Beyin açlık sırasında yakıt olarak glikoz yerine keton cisimlerini kullanır.

74 Diğer Perifer Dokular Büyük metabolik rezervlere sahip değiller Glikoz, yağ asitleri ve diğer maddeleri metabolize edebilirler Tercih ettikleri enerji kaynağı endokrin sistemden kuruluşuna uyumlu olarak değişir.

75 Toksik maddelerin dokuda birikimi Bu depolardaki toksik maddeler her zaman plazmada serbest fraksiyon ile dengededir (bir kimyasalın atıldığı gibi, daha çok depolama yerinden bırakılır) Plazma proteinleri, örneğin albumin Karaciğer ve Böbrek Yağ Kemik

76 Regülasyon stratejileri Allosterik kontrol (aspartat transkarbamoilaz, hemoglobin); Enzimlerin Multipl formları (laktat dehidrogenaz); Reverzibl kovalan modifikasyon (fosforilasyon/defosforilasyon, protein kinaz A); Proteolitik aktivasyon (sindirimi içine alan proteazlar, kanın pıhtılaşması)