STOFFWECHSEL

Präsentation: Zuckergetränke im Sport?
Oligosaccharide?
STOFFWECHSEL
GRUNDLAGEN
STÖRUNGEN:Diagnose, Therapie, Prävention
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Bedeutung der körperlichen Aktivität
Glukose
1ADP -> 1ATP
Hexokinase
Glukose-6-Phosphat
Phosphohexoisomerase
Phosphofruktokinase
Fruktose-6-Phosphat
1ADP -> 1ATP
Fruktose-1,6-Biphosphat
(jeweils 2 Moleküle)
Aldolase
Gyzerinaldehyd-3-Phosphat
3-Phosphoglyzerinaldehyddehydrogenase1,3-Biphosphoglyzerinsäure
3-Phosphogyzeratkinase
NAD+ -> NADH+H+
2ADP -> 2ATP
3-Phosphoglyzerinsäure
Phosphoglyzeratmutase
Enolase
2-Phosphoglyzerinsäure
Phosphoenolpyruvat
SS: 2008
Dr. Burtscher
2ADP -> 2ATP
Pyruvatkinase
Pyruvat
NADH+H + -> NAD +
Laktatdehydrogenase
Laktat
Nettoproduktion: 2 ATP, (2NADH2)
Bedeutung der Kohlenhydrate
Brennstoff/Energie
Speicher: Glykogen, Stärke (Pflanzen)
Bausteine: Polysaccharide (Cellulose)
Mukopolysaccharide, Proteoglykane
(BG, Haut, Knorpel, Knochen, ...)
Glykoproteine, -lipide
Bereiten Sie bitte nach (vor):
Substrate, Produkte: Glykolyse - Zitratzyklus - Atmungskette?
Was bedeutet UCP?
Was bedeutet der glykämische Index? Beispiele?
Wie lange reichen die muskulären Glykogenspeicher?
Dauer der Wiederauffüllung?
Enzymatischer Abbau von Kohlenhydraten?
Was sind Monosaccharide, Disaccharide?
Blutzuckerregulation?
Insulineffekte? Adrenalineffekte? Glukagoneffekte?
Wie wird im Körper Zucker gespeichert?
Ausmaß der Zuckerspeicher?
Zusammenhang: Glukose – Laktat?
Beeinflussung des Blutzuckerspiegels durch Bewegung?
Kohlenhydrate
Substanzen mit der allgemeinen Summenformel:
CnH2nOn
Polyhydroxyaldehyde bzw. – ketone
mit unterschiedlicher C-Atom-Anzahl
Einteilung
H
Monosaccharide (Anzahl der C-Atome:
Triosen, Tetrosen, Pentosen, Hexosen, .....)
Aldosen
Ketosen
Ribose
Hexosen
C O
C
O
Glukose, Galaktose
Fruktose
Disaccharide (Glykosidbildung zw. 2 Monosacchariden)
Maltose, Saccharose, Laktose
Oligosaccharide (3-10 Monosaccharideinheiten)
Polysaccharide > 10 Monosaccharideinheiten
Homoglykane (Glykogen, Dextran, Cellulose)
Heteroglykane
D-Mannose
D-Glukose
1
Kohlenhydrate
Glukose (Traubenzucker, Dextrose):
Glukose-abhängige Organe/Zellen:
Gehirn (110-130 g/d)
Erythrozyten (ca. 10-20 g/d)
Nierenmark
Im Hungerzustand kann der Umsatz
an Glukose auf 40-50 g/d eingeschränkt werden
(alternativ: Ketonkörper)
Disaccharid: Laktose
Kohlenhydrate
Galaktose:
Energiesubstrat (Säuglinge)
In gebundener Form (Laktose)
Fruktose (Fruchtzucker, Lävulose):
Wichtigste Ketose in der Ernährung
„Insulin-unabhängige“ Verwertung.
Kann in Glukose umgewandelt werden.
Frei in Früchten und Honig
Gebunden in Saccharose
Kohlenhydrate
Saccharose:
Glykosidische Bindung
von Fruktose und Glukose:
(Rohrzucker, Rübenzucker)
Maltose:
Glykosidische Bindung
Keime von Gerste, Malz
Zwischenprodukt des Stoffwechsels
Kohlenhydrate
Kohlenhydrate
Polysaccharide:
Oligosaccharide:
Bestehend aus bis zu 10 Monosaccharid-Resten,
glykosidisch verknüpft
Bestehend aus mehr als 10 Monosaccharid-Resten,
glykosidisch verknüpft
Einfache Polysaccharide:
Sind nur aus einer Art Monosaccharid aufgebaut
Gemischte Polysaccharide
Stärke:
bestehend aus zwei unterschiedlichen Strukturen:
Amylopektin; Amylose
Pflanzenreich (Photosynthese);
mengenmäßig vorherrschendes KH
2
Kohlenhydrate
Amylose
Glykogen (tierische Stärke):
Homoglycan mit ähnlicher Struktur wie Amylopektin
Maltodextrine:
Homoglycan aus 30 bis 35 Glucose-Resten
Höhere Abbauprodukte der Stärke im Stoffwechsel
Lebensmittelzusätze (z.B. für Sportlerprodukte)
Cellulose:
Lineares Homoglycan
Pflanzenreich (Strukturpolysaccharid)
Verzweigt: Amylopektin
Kohlenhydrate
Glykogensynthese
Durch Enzyme des Verdauungstraktes
spaltbare Kohlenhydrate
nicht abbaubare Kohlenhydrate
(Nahrungsfasern)
Direkte Energiequelle: Glukoseoxidation
Reservesubstanz: Glykogen
Fettdepots
Spezifische Funktionen (Fasern):
Anregung Darmmotilität
Bakterienwachstum
Pyruvat
Glukose-6-P
Hexokinase
Glukose-1-P
GLYKOGEN
Glykogensynthase
Glykogenabbau
Glykogen Glukose-1-P
Phosphorylase a
Glykogenspeicherkrankheiten:
z.B.: McArdlesche K: Phosphorylase a Mangel
Fette/Lipide
Fettstoffwechsel
Glukose Fette
Glykolyse
Glukose
Acetyl CoA
Pyruvatdehydrogenase
Fettsäuresynthese
Charakteristisch für Lipide ist,
dass sie viele lipophile (= hydrophobe) Gruppen besitzen.
Viele sind amphiphil: polare und unpolare Anteile
Detergentien, Emulgatoren
Micellenbildung
Verminderung der Oberflächenspannung von Wasser
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Fettstoffwechsel
Chemischer Aufbau
Bedeutung/Funktion
Energiereserve: Depotfette (energiereicher als KH)
aber: langsame Umsetzung
Strukturelemente: Organfett
Phospholipide, Cholesterin (Zellmembran)
Sphingomyelin: Myelinscheide
Biochemische Funktion: Proteine und polare Lipide für
Transport unpolarer Lipide:
Chylomikronen, VLDL, LDL, HDL
Arachidonsäure, Diacylglycerin
Fettsäuren: In natürlichen Fetten gerade Anzahl von C-Atomen
aus C2-Einheiten (Essigsäurerest) aufgebaut
gesättigte Fs: z.B.: Palmitinsäure C16H32O2 (16:0)
ungesättigte Fs: Ölsäure, Linolsäure (18:2) (Öle)
Neutralfette: Fettsäuren + Glycerin (Ester)
Tri(acyl)glyceride
Seifen: Neutralfett + Alkalilauge Alkalisalze (Seifen)
Wachse: Ester langkettiger einwertiger Alk. mit höheren Fs
Bienenwachs (Gemisch verschiedener Stoffe)
Abbau der Triglyceride
Fettstoffwechsel
Einfache Lipide
Fette, Öle, Wachse
Komplexe Lipide
Fettsäureester der Alk: Glycerin oder Sphingosin
+ andere organische Verbindungen
Phospholipide: Lecithin, PAF
Sphingolipide: Sphingomyelin
Carotinoide
Steroide: Cholesterin, Vit D, Steroidhormone
Fettabbau
Fette
Mund (Magen)
Pankreaslipase
+ Gallensäuren
Micellen (TG, FS, Cholesterin, ...)
FFS direkte Resorption
+Apoprotein B48 Chylomikronen Lymphe Blut Lipoproteinlipase
Remnants zur Leber
Fette + ApoB100 (Leber) VLDL
Stufenweise: Triacylglycerin Lipase, Diacylglycerin Lipase
Monoacylglycerin Lipase
Regulation: Adrenalin und Glukagon: lipolytisch
Insulin: Hemmung
Lipoproteinlipase: im Fettgewebe und
Endothelzellen der Blutgefäße
Fettabbau in Chylomikronen und VLDL/LDL
Fs: Aufnahme in Fettgewebe
Transport (an Albumin gebunden) zu Leber
Pankreaslipase: Hydrolyse der Nahrungsfette im Dünndarm
Wirkung nur auf emulgierte Fette (Gallensäuren)
Aufbau der Spaltprodukte in Darmmukosa
Transport in Chylomikronen über Lymphe
ß - Oxidation der Fettsäuren
Aktivierung der Fettsäuren (Cytoplasma)
FS +2ATP + Thioester
Acylcarnitin Einschleusung in Mitochondrien
Zerlegung (4 Reaktionen) in C2-Bruchstücke
ß-C-Atom betroffen: ß-Oxidation
1 Mol Palmitat liefert 129 ATP!
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Ketonkörper, Ketogenese
Bildung in Mitochondrien der Leber wenn:
Kohlehydratverwertung reduziert und Fettsäurestoffwechsel gesteigert:
Hunger, Diabetes mellitus
Acetoacetat
3-Hydroxybuttersäure
Aceton
Oxidation auch im Gehirn möglich!
Fettsäuresynthese im
Cytosol
Acetyl-CoA = Ausgangsstoff
über Citrat aus den Mitochondrien ins Cytosol
im Cytosol:
Acetyl-CoA Malonyl-CoA
Starter-Acetyl-CoA Kondensation mit dem Malonylrest
Kettenverlängerung (Umkehrung der ß-Oxidation)
an: Fettsäure-Synthase-Komplex
Hemmung: Acyl-CoA
Aktivierung: Citrat, ATP, Insulin, NADH
Cholesterin
Gesamt ca. 140 g, 5 g im Blutplasma
Synthese: Leber, Darmschleimhaut, Nnieren, Gonaden
Bedeutung: Lipoproteine, Gallensäuren, Vit D3,
Steroidhormone, Membranbestandteile
Cholesterinester (2/3 des Serumcholesterins)
Synthese durch LCAT
Cholesterin im Blut
Transport besonders in VLDL und LDL
Gesamtcholesterinkonzentration: < 200 mg/dl
Biosynthese des Cholesterins
im Cytoplasma (nicht HMG-CoA-Pool wie Ketogenese)
3 Acetyl-CoA Mevalonsäure aktives Isopren Squalen
Lanosterin Cholesterin
Abbau und Ausscheidung
In der Leber zu Gallensäuren (90 % im Ileum rückresorbiert!)
Nicht resorbiertes Chol. von Darmbakterien Koprosterin
Ausscheidung
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Gesamtcholesterin < 200 mg/dl
HDL > 35 mg/dl
LDL < 160 mg/dl
Triglyceride < 200 mg/dl
Das LDL-Cholesterin (in mg/dl)
wird nach der Friedewald-Formel errechnet:
LDL-Cholesterin =
Gesamtcholesterin – HDL Cholesterin - Triglyceride/5
Fettstoffwechsel
Fettstoffwechsel
Schaumzellen?
30-40%
Synthese von Triglyceriden,
+ Cholesterin + Apolipoproteinen
Chylomikronen
reich an Cholesterinestern
über Lymphe
Margarineinst.de
Aufnahme von Apolipoproteinen (aus HDL)
Lipoproteinlipase freie Fettsäuren
Muskel, Fettgewebe
Margarineinst.de
Fettstoffwechsel
Triglyzeride
Fettgewebe Fettsäuren Leber VLDL
Blut
Fettsäuren, TG
Muskel
MUSKEL
Margarineinst.de
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Fette als Energie für Muskelarbeit
Triglyzeride
Fettgewebe
(900g/kg)
Muskel
(~10g/kg)
Blut
(~ 1g/l)
Keine Steigerung der Lipolyse.
Daher: Vermehrter Verbrauch der
intramuskulären Fette.
kcal im Vergleich zu KH?
Fett- und KH-Oxidation vor und nach (o) einem 16-wöchigen Ausdauertraining bei
gleicher rel. Intensität (Sial et al. 1998, AJP)
Ketogenetischer Zustand und Ausdauer:
Nach 4 Wochen 62-64% VO2max
gleiche Leistung über Fettoxidation
Erklärungen??
Phinney et al. 1984
Glykogen- und Laktatkonzentrationen in Ruhe und bei Belastung (45 %VO2max)
unter verschiedenen Bedingungen. (Mora-Rodriguez et al. 2001, AJP)
Training und Fettoxidation
Präsentation: Wer?
Verbesserung der O2-Versorgung
Zufuhr und Ausschöpfung
Enzyme der Fettoxidation
LPL – Aktivität
Regulation:
Adrenalin
Insulin
Laktat
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