Enzymy i dieta sportowców

Procesy metaboliczne

• Metabolizm to wszystkie reakcje chemiczne zachodzące w organizmie żywym (przemiana materii).
• Procesy metaboliczne dzielą się na anaboliczne (synteza) i kataboliczne (degradacja).
• Procesy anaboliczne to synteza złożonych związków z prostych, np. synteza białek, enzymów, hormonów, białek strukturalnych, zapasów energii.
• Procesy kataboliczne to degradacja złożonych związków do prostych, np. rozkład białek, hormonów, uzyskanie energii z substancji zapasowych.
• Szlaki anaboliczne na ogół nie są prostym odwróceniem szlaków katabolicznych. Reakcje anaboliczne i kataboliczne są ze sobą nierozłącznie powiązane, a ich wspólnym ogniwem są metabolity.
• Przykłady procesów anabolicznych to biosynteza białek, lipogeneza, i glukoneogeneza.
• Przykłady procesów katabolicznych to proteoliza białek, lipoliza tłuszczów, i glikoliza.
• Przykłady czynników regulujących procesy metaboliczne to niedobór/nadmiar enzymów, inhibitorów lub aktywatorów oraz stosunek ATP do ADP.
• Procesy anaboliczne przeważają po spożyciu posiłku, natomiast procesy kataboliczne, gdy występuje brak pożywienia lub większe zapotrzebowanie na energię np. podczas wysiłku fizycznego.
• Szlaki amfiboliczne pełnią funkcję w anabolizmie jak i katabolizmie, np. cykl Krebsa, glikoliza, glukoneogeneza. Związki z tego typu przemian mogą być rozkładane w celu pozyskania energii lub służyć jako szkielety węglowe do kolejnych syntez.

Oddziaływanie tlenu

• Pożywienie (tłuszcze, węglowodany, białka) w procesie spalania (utleniania) z tlenem dostarcza energię cieplną oraz energię w postaci związków chemicznych, czyli energię użyteczną biologicznie.
• Oddchanie komórkowe to wielostopniowy proces utleniania związków organicznych związany z wytwarzaniem energii użytecznej metabolicznie. Oddchanie komórkowe przebiega w każdej żywej komórce w sposób stały.
• Proces spalania w organizmach żywych zachodzi stopniowo w wielu reakcjach chemicznych i wymaga obecności tlenu. Proces spalania dostarcza energii niezbędnej do przebiegu wszystkich procesów metabolicznych.
• W organizmach żywych energia jest uwalniana w procesie spalania, 60% w formie ciepła niezbędnej do utrzymania stałej temperatury ciała, a 40% w postaci związków wysokoenergetycznych (do syntezy związków,stanowiących bezpośrednie źródło energii).

Energia w organizmach żywych

• Część energii jest uwalniana w postaci ciepła niezbędnej do utrzymania stałej temperatury ciała.
• Cząsteczki wysokoenergetyczne (np. ATP, ADP, CrP, UTP, GTP, CTP)
• Rozpad wiązań wysokoenergetycznych dostarcza energii niezbędnej w procesach metabolicznych.

Budowa i funkcje ATP

• ATP to adenozynotrifosforan – adenina + ryboza + 3 reszty fosforanowe.
• ATP posiada 2 wiązania wysokoenergetyczne.
• Rozpad ATP do ADP i 1 reszty fosforanowej uwalnia 30,3 kJ energii (7,3 kcal).
• ATP nie stanowi zapasu energii. U człowieka – ok. 40kg (obrót ATP w ciagu doby).
• ATP jest jedynym związkiem wysokoenergetycznym dostarczającym bezpośrednio energii do skurczu mięśni.

Budowa i funkcje mioglobiny

• Główna funkcja mioglobiny jest magazynowanie tlenu w mięśniach poprzecznie prążkowanych.
• Jest pojedynczym łańcuchem białkowym.
• Budowana z 153 reszt aminokwasowych.
• Jej budowa drugorzędowa i trzeciorzędowa jest bardzo podobna do budowy podjednostki ß w hemoglobinie.
• Mioglobina jest silnie upakowaną, w przybliżeniu kulistą cząsteczką.
• Około 75% łańcucha występuje w formie ośmiu prawoskrętnych helis a.
• Grupa prostetyczna mioglobiny stanowi hem, a w jego centrum jest związane koordynacyjnie żelazo w formie jonu Fe2+.

Budowa i funkcje enzymów

• Enzymy to białka o własnościach katalitycznych.
• Posiadają zdolność zwiększania szybkości reakcji chemicznej.
• Obniżają energię aktywacji, same jednak nie zużywają się bezpośrednio w wyniku reakcji.
• Składają się z:
• części białkowej (apoenzym)
• części niebiałkowej (koenzym, kofaktor).
• Koenzymami mogą być:
• pochodnie witamin z grupy B (B1, B2, B6)
• niektóre jony metali (Mg, Fe, Zn, Cu).
• Centrum aktywne enzymu jest miejscem w którym enzym łączy się z substratem.
• Centrum aktywne decyduje o właściwościach katalitycznych oraz specyficzności reakcji danego enzymu.
• Rolą enzymów jako biokatalizatorów jest obniżenie energii aktywacji.

Właściwości enzymów

• Swoistość substratowa – dany enzym wiąże się wyłącznie z określonym substratem.
• Swoistość katalizowanej reakcji polega na tym, że pojedynczy enzym katalizuje zestaw reakcji jednego typu, a niekiedy tylko jedną, określoną reakcję chemiczną.

Czynniki wpływające na szybkość reakcji enzymatycznych

• Temperatura
• pH
• Stężenie substratu
• Stężenie produktu
• Obecność inhibitorów
• Obecność aktywatorów

Izoenzymy

• Izoenzymy to białka enymatyczne o budowie IV-rzędowej

Kinaza kreatynowa (CK)

• Enzymy wskaźnikowe są enyzmami wewnątrzkomórkowymi uwalnianymi w przypadku uszkodzenia komórek.
• Kinaza kreatynowa (CK) to enzym wskaźnikowy, który wykazuje strukturę IV rzędową (podjednostki M i podjednostki B).
• W osoczu ludzi zdrowych CKMM stanowi 95 proc. aktywności całkowitej (CKcałk).
• Oznaczanie CK i CKMB pozwala na potwierdzenie zawału serca.

Dehydrogenaza mleczanowa (LDH)

• Białko o budowie IV-rzędowej, zbudowanym z 4 podjednostek (M i H).
• Występuje w organizmie w pięciu formach izoenzymatycznych: M4, M3H1, M2H2, M1H3, H4.

Aminotrasferaza asparaginianowa (AST)

• Zlokalizowana we wszystkich komórkach organizmu człowieka.
• Najwyższą aktywność stwierdza się w wątrobie oraz mięśniach szkieletowych.

Aminotrasferaza alaninowa (ALT)

• zlokalizowana w cytoplazmie (w komórkach wątroby i nerek - wyższy poziom; niższy - w mięśniach).
• Dogodny test skriningowy do wykrywania stanów zapalnych wątroby.

Metabolizm białek i aminokwasów

• Źródłem białek są białka pożywienia.
• Białka są trawione do aminokwasów przy udziale enzymów (pepsyny, trypsyny, chymotrypsyny).
• Nadmiar spożytych białek jest rozkładany i wydalany.
• Organizm nie gromadzi zapasu białka.
• Organizm stale degraduje własne białka do aminokwasów (1-2% na dobę).

Metabolizm mocznika

• Amoniak jest powstający w reakcji oksydacyjnej deaminacji, jest dla organizmu człowieka związkiem toksycznym w procesie zwanym cyklem mocznikowym.
• Mocznik powstaje w wątrobie: cytoplazmie i mitochondriach.
• Cząsteczka mocznika zawiera dwa atomy azotu w postaci grup aminowych (-NH2).
• Przemiana wymaga udziału 3 cząsteczek ATP.
• Mocznik jest wydalany przez nerki.

Metabolizm kreatyniny

• Kreatynina jest wydalany przez nerki z moczem.
• Powstaje w wyniku nieenzymatycznego rozpadu fosforanu kreatyny w mięśniach.
• ILOŚĆ kreatyniny zależy od masy mięśni i jest charakterystyczna dla organizmu.

Metabolizm kwasu moczowego

• Kwas moczowy to końcowy produkt rozpadu zasad purynowych (adeniny i guaniny).
• Powstaje głównie w wątrobie, przedostaje się do krwi, dociera do nerek, a następnie jest wydalany.

Tłuszcze (triacyloglicerole)

• Tłuszcze pochodzące z pożywienia (triacyloglicerole) są trawione w przewodzie pokarmowym.
• Wchlaniane do krwi.
• Synteza triacyloglicerołów własnych organizmu.
• Tłuszcze są rozkładane do WKT i glicerolu.
• Proces rozkładu tłuszczu nazywa się lipolizą.
• W organizmie człowieka zgromadzone są zapasy tłuszczów i węglowodanów.
• W czasie wysiłków (powyżej 1,5 godz) TG stają się głównym źródłem energii.

Kwasy tłuszczowe

• Podział na: nasycone, nienasycone (jednonienasycone, wielonienasycone).
• Długołańcuchowe kwasy tłuszczowe zawierają od 16 do 22 atomów węgla.
• Izomery trans jednonienasyconych kwasów tłuszczowych podwyższają poziom frakcji LDL.

Lipoproteiny

• Lipoproteiny to kompleksy białek i lipidów (triacylogliceroli, cholesterolu wolnego i jego estrów oraz fosfolipidów).
• Stabilizują strukturę lipoproteiny i umożliwiają transport.
• Wyróżnia się następujące lipoproteiny: • Chylomikrony • VLDL • LDL • IDL • HDL

Fosforylacja oksydacyjna

• To proces łączący syntezę ATP z utlenianiem zredukowanych nukleotydów poprzez transport elektronów wzdłuż łańcucha oddechowego.
• Transport elektronów ułatwiają przenośniki błonowe.
• Energie wyzwolona w tym procesie jest wykorzystywana do syntezy ATP.

Quiz ten bada kluczowe pojęcia związane z enzymami oraz ich wpływem na reakcje biochemiczne. Oprócz tego, porusza zagadnienia dotyczące optymalnej diety sportowców, uwzględniając zarówno makroskładniki, jak i tłuszcze. Sprawdź swoją wiedzę w tym obszarze oraz zrozumienie wpływu diety na zdrowie i wydolność fizyczną.