Hormonell reglering och intergrering av metabolismen Flashcards
(34 cards)
Ge exempel på viktiga vägskäl när det gäller interaktioner mellan olika metabola vägar?
- Glukos-6-fosfat
- Pyruvat
- Acetyl-CoA
Vad styr flöden genom de metabola vägarna?
Cellens tillgång till och behov av energi och byggstenar:
- Föreligger hög eller låg energistatus?
- Hur stort är behovet av byggstenar? Till ex. proteinsyntes eller syntes av DNA (celldelning)
Individens tillgång till och behov av energi:
- Hur länge sedan åt vi (“fed or fasted”)? Kan vi lagra upp energi eller behöver vi utnyttja våra energiförråd?
- Befinner vi oss i en stressituation? Behövs snabb energi för muskelarbete?
Hur regleras metabola flöden?
- Kontroll av tillgängligheten på substrat - intransport av substrat i cellen kan exempelvis vara reglerad
- Kontroll av enzymaktivitet via allostera interaktioner - allostera effektorer kan exempelvis förmedla energistatus i cellen
- Kontroll av enzymaktivitet via reversibel kovalent modifikation - tex fosforylering inducerade av hormonsignalering eller enzymer som känner av cellens energistatus (tex AMP-beroendekinas)
- Kontroll av mängden enzym - tex öka / minska syntesen av enzym via påverkan på genreglering
- Subcellulär kompartmentalisering av metabol väg -transport av metaboliter mellan subcellulära lokaler kan vara reglerad, syntes och nedbrytning kan också vara förlagda i olika subcellulära lokaler, exempelvis fettsyrasyntes (cytosolen), beta-oxidation (mitokondriens matrix)
- Metabol specialisering av celler och organ - olika celltyper har unika enzymuppsättningar
Hormoner har en övergripande roll i regleringen och samordningen av metabola flöden. De reglerar metabola processer på i huvudsak tre olika sätt.
Vilka och hur?
- Kontrollerar tillgängligheten av substrat - ex: insulin-medierat glukosupptag (GLUT4)
- Modulera metabola enzymers katalytiska aktivitet - ex: glukagons aktivering av glykogenfosforylas via induktion av enzymets fosforylering
- Kontrollera mängden av ett metabolt enzym - ex: insulin-medierad transkription av GCK (genen som kodar för leverenzymet glukokinas)
Vad är det essentiella målet för metabolismen?
Att upprättahålla en konstant / stadig blodsockernivå
Vilka är de centrala hormonerna i energimetabolismen?
- Insulin
- Insulinantagonister - glukagon, adrenalin, noradrenalin + glukokortikoider (kortisol) och tillväxthormon (GH)
Vilka är de generella effekterna av insulin respektive insulinantagonister?
Insulin
- Sänker blodsockerkoncentrationen
- Ökar glukosupptag
- Hämmar glukosfrisättning från levern
Insulinantagonister
- Höjer blodsockerkoncentrationen
- Hämmar glukosupptag
- Ökar glukosfrisättning från levern
Insulin syntetiserar energirika föreningar. Vilka och från vad?
- Glukos ⇒ glykogen
- Fettsyror + glukos ⇒ triacylglyceroler
- Aminosyror ⇒ protein
Insulinantagonister förbrukar lagrade energirika föreningar. Vilka och vad blir det till?
- Glykogen ⇒ glukos
- Triacylglyceroler ⇒ fettsyror + glycerol
- Protein ⇒ aminosyror
Ge exempel på några insulinantagonister?
- Glukagon
- Katekolaminer - adrenalin och noradrenalin
- Glukokortikoider - kortisol
- Tillväxthormon - GH
Det finns ett förhållande mellan insulin / glykogen, som används till att bestämma “metabolisk status” i kroppen. När är förhållandet högt eller lågt, och vad händer i kroppen då?
- Högt (“well-fed state”) innebär en anaboliskt tillstånd - glykogen, fett och proteiner byggs upp
- Lågt (“fasted state”) innebär en kataboliskt tillstånd - glykogen, fett och proteiner bryts ner
Förhållandet är lägst i total svält och högst under
belastning med exogent kolhydrat
Vart finns Langerhans öar och vad bildas här?
- Finns i endokrina pankreas
- Här bildas peptidhormonerna insulin och glukagon
Insulin och glukagon produceras av två olika typer av celler i Langerhans öar. Vad heter respektive cell, och vilket hormon utsöndrar det?
- α-celler - bildar glukagon
- β-celler - bildar insulin
Vad heter prekursorn till insulin som bildas i translationen?
Preproinsulin
Hur går biosyntesen av insulin till?
- I translationen bildas ”preproinsulin” som består av en signalpeptid, en B-peptid, en C-peptid och en A-peptid. Totalt 110 aminosyror
- I rough-ER veckas ”preproinsulin” och 2 disulfidbindningar bildas mellan alfa- och betakedjan. Det bildas även en disulfidbindning i betakedjan
- I rough-ER klipps signalpep5den bort (SP). Vi har då fått ”proinsulin”
- I den sekretoriska vesikeln klipps C-peptiden bort. Vi har då fått färdigt ”insulin” med 51 aminosyror (B-kedjan består av 30 och A-kedjan av 21)
Vad reglerar insulin-sekretionen från β-cellerna?
Glukos
Hur aktiveras GLUT4 av insulin?
- Insulin binder till receptorn, vilket leder till att receptorn fosforylerar sig själv (autofosforylering) genom att flera fosfatgrupper från olika ATP-molekyler sätts fast på receptorn. Fosfatgrupperna sätts fast på tyrosinrester (kallas för tyrosinfosforylering). De flesta fosforyleringar som sker i den här singaltransduktionen är tyrosinfosforyleringar
- IRS-1 (insulin-receptor-substrat 1) fosforyleras och kan nu binda till den aktiverade receptorn och blir då i sin tur tyrosinfosforylerad av receptorn
- Enzymet PI3K (fosfatdylinositol-3-kinas) aktiveras och kan nu binda till IRS-1 och bli aktiverad
- PKB/Akt fosforyleras - PI3K sätter igång en ”fosforyleringskaskad” där olika ämnen fosforyleras i tur och ordning (både lipider i cellmembranet och ett protein i cytoplasman). Till slut fosforyleras proteinet ”PKB/Akt”. Här sker dock fosforyleringen på serin- och treoninrester (tidigare var det tyrosinfosforyleringar). PKB/Akt är ett enda protein men som ibland kallas Akt och ibland PKB (proteinkinas B)
- Aktivering av GLUT4 - PKB/Akt kommer sedan aktivera vesiklar som innehåller GLUT4
- Translokation av GLUT4-vesiklarna - de åker ut till cellmembranet och sammansmälter med cellmembranet (exocytos) och GLUT4-proteinerna infogas då i cellmembranet
- Glukos åker in i cellen - GLUT4-proteinrena fungerar som kanaler genom membranet vilket innebär att glukos nu kan transporteras in i cellen genom faciliterad diffusion
Vilka roller har GLUT1 - 4?
-
GLUT1 och GLUT3 - finns i de flesta vävnader. Viktiga vid transport av glukos till hjärnan. Hög affinitet
för glukos, och transporterar därför glukos effektivt över det normala området för plasmaglukoskoncentration -
GLUT2 - finns främst i bukspottkörteln och levern. Transporter ansvarar för att låta β-cellerna känna av
hyperglykemi, och för att transportera höga glukosnivåer i levern för lagring -
GLUT4 - finns främst i muskel- och fettvävnad. Normalt “isolerad” i intracellulära vesiklar,
men omlokaliseras till plasmamembran som svar på insulin, vilket resulterar i förbättrat glukosupptag
Vilka är insulinets effekter på metabolismen?
Stimulerar
- Glukosupptag (muskler, fettväv, lever)
- Glykogensyntes (lever)
- Glykolys, acetyl-CoA syntes (lever, muskler)
- Fettsyrasyntes (lever)
- Triacylglycerolsyntes (lever)
Hämmar
- Glykogennedbrytning
Vilka är insulinets “target enzymes”, vad har de för roll och hur påverkas de av insulinet?
Stimulering / aktivering
- Glukostransportörer (GLUT4) ⇒ glukosupptag
- Glukokinas ⇒ glukosupptag
- Glykogen syntas ⇒ glykogensyntes
- PFK-1 (stimulerat av PFK-2) ⇒ glykolys
- Pyruvat dehydrogenas-komplexet
- Acetyl-CoA karboxylas ⇒ fettsyrasyntes
- Lipoprotein lipas ⇒ triacylglycerolsyntes
Hämning
- Glykogen fosforylas ⇒ glykogen nedbrytning
Vilka är insulinets metaboliska effekter på proteiner, lipider, respektive kolhydrater?
- Kolhydrater - Sänker blodglukoskoncentrationen snabbt och effektivt. Stimulerar glykogensyntes och samtidigt hämmar glykogennedbrytning. Stimulerar också glykolys och hämmar glukoneogenes
- Lipider - främjar lagring av överskott av bränsle i form av triacylglyceroler. I både lever- och adipocytvävnad stimuleras lipogenes och lipolys hämmas. I fettvävnad stimuleras aktiviteten hos lipoprotein lipas, ett enzym som främjar upptag av lipider från blodet
- Proteiner - stimulerar aktiv transport av aminosyror från blodet in i enskilda celler. Stimulerar också processen av proteinsyntes ökar antalet och aktivitet av ribosomer. Dessa effekter ses lättast i skelettmuskel och lever. Liknande effekter ses i andra vävnader inklusive fettvävnad
När utsöndras glukagon, och från vilka celler?
Utsöndras från α-celler i pankreas vid låga blodsockernivåer
Vilka effekter har glukagon på metabolismen, på glukosmetabolismen och vilka “target enzymer” påverkas av glukagon?
[Ej fråga] Översikt av vad som händer i kroppen vid “fasting state” - då insulin/glukagon-förhållandet är lågt.
