Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Konsultační hodina – základy biochemie pro 1. ročník Přírodní látky Úvod do metabolismu Glykolysa Krebsův cyklus Dýchací řetězec Fotosynthesa.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Konsultační hodina – základy biochemie pro 1. ročník Přírodní látky Úvod do metabolismu Glykolysa Krebsův cyklus Dýchací řetězec Fotosynthesa."— Transkript prezentace:

1 Konsultační hodina – základy biochemie pro 1. ročník Přírodní látky Úvod do metabolismu Glykolysa Krebsův cyklus Dýchací řetězec Fotosynthesa

2 Přírodní látky

3 Cukry (Sacharidy) • Co to je? – Organické látky, které obsahují karbonylovou skupinu (C=O) a hydroxylové skupiny (-OH) vázané na uhlících – Aldosy: karbonylová skupina na konci řetězce – Ketosy: karbonylová skupina uvnitř řetězce

4 Cukry (Sacharidy) - Jak to vypadá?

5

6

7

8

9 Cukry (Sacharidy) • K čemu je to dobré? – Monosacharidy: • Zdroj energie (glukosa, galaktosa) • Stavební částice DNA, RNA (ribosa, desoxyribosa) • Meziprodukty metabolických drah (glyceraldehyd, dihydroxyaceton) – Oligosacharidy (2 – cca 25 jednotek): • Zdroj energie (laktosa) • Součást proteinů, lipidů • Stavební hmota pojiv • Role v komunikaci buněk – Polymerní sacharidy (více jednotek vázaných za sebou): • Stavební hmota (celulosa) • Úschova energie (škrob, glykogen)

10 Aminokyseliny • Co to je? – Organické látky – karboxylové kyseliny, které mají na sousedním uhlíku navázanou aminoskupinu • Jak to vypadá? • K čemu je to dobré? – AK jsou stavební kameny všech proteinů – Pro výstavbu všech proteinů je třeba pouze 20 AK (+1) – AK mohou být přídavnými látkami v potravinách (glutamát, aspartam), kosmetice (šampony)

11 Aminokyseliny

12 Bílkoviny (Proteiny) • Co to je? – Polymery aminokyselin – Dlouhé řetězce na sebe poutaných AK (peptidová vazba) • Jak to vypadá?

13 Bílkoviny (Proteiny) – peptidová vazba

14 Bílkoviny (Proteiny) – Jak to vypadá?

15 Bílkoviny (Proteiny) • K čemu je to dobré? – Stavební hmota vlasů, nehtů – Zdroj energie – Enzymy: • Přírodní katalysatory • Všechny chemické reakce v živých organismech jsou řízeny enzymy

16 Adenosinfosfáty • Hlavní energetické platidlo organismu • AMP • ADP • ATP

17 Koenzym A • Aktivuje a přenáší organické kyseliny (acetát, mastné kyseliny, etc) pro metabolické procesy • Pro funkci je důležitá –SH skupina = váže se na karboxylovou skupinu kyselin • Celá struktura má za cíl zvýšit počet kontaktů s enzymem

18 NAD + • Oxidačně-redukční činidlo v živých organismech • Rozpustný

19 FAD • Oxidačně-redukční činidlo v živých organismech • Obvykle vázaný na enzym

20 Úvod do metabolismu

21 Metabolismus • Metabolismus = soubor všech chemických dějů v organismu – Anabolismus = výstavbová část metabolismu – z jednoduchých výchozích látek se vystavují složité struktury • Spotřebovává energii • Fotosynthesa • Glukoneogenese • Replikace, transkripce, translace – Katabolismus = odbourávací část metabolismu – ze složitých struktur se stávají jednoduché, které jsou následně rozloženy • Poskytuje energii • Glykolysa •  -oxidace • Krebsův cyklus • Dýchací řetězec

22 Glykolysa

23 Co to je? • Způsob, jak postupně odbourat glukosu za zisku energie • Dvě části: – Přípravná – Zisková • Konečným produktem je pyruvát • Probíhá v cytosolu buněk

24 Co je na tom zajímavé? Vstupující glukosa je fosforylována: - Fosfát funguje jako kotva - Brání úniku glukosy z buňky Glukosa je přeměněna na fruktosu: -Přeměna zaručuje vznik dvou C 3 -fragmentů -Zjednodušuje to zpracování glukosy Vznikající C 3 -fragmenty mezi sebou mohou přecházet Přípravná fáze buňku stojí 2 molekuly ATP

25 Co je na tom zajímavé? Pro další průběh je třeba NAD + : -Pokud by v buňce došly zásoby NAD +, zastavil by se metabolismus glukosy -NAD + je tedy nutné po glykolyse regenerovat Při glykolyse vzniká ATP: -Každý C 3 -fragment vede ke vzniku 2 molekul ATP -Celý proces tak dává vzniknout 2 molekul ATP (po odečtení přípravné fáze)

26 K čemu je to dobré? • Glykolysou získávají energii anaerobní organismy, zatížené svaly a červené krvinky • Je to universální cesta odbourávání cukrů – všechny cukry jsou převedeny na glukosu a následně odbourány za zisku energie • Prakticky celý proces může běžet oběma směry, pokud je tedy nadbytek energie, je možné glykolysu obrátit a použít ji pro synthesu glukosy (proces se poté nazývá glukoneogenese).

27 Jak to vyjádřit lidsky? • Glykolysa je proces, kdy organismus tráví glukosu a získává tím energii • Dá se vcelku vyjádřit jako: – Glukosa + 2 NAD + + 2ADP + 2 P i → 2 pyruvát + 2 NADH/H ATP

28 Problém – Jak regenerovat NAD + ? • Dýchací řetězec • Mléčné kvašení • Alkoholové kvašení

29 Problém – Co s pyruvátem?

30 Krebsův cyklus

31 Co to je? • Centrální metabolická dráha • Křižovatka mezi anabolickými a katabolickými drahami • Katabolismus – odbourává dvouhlíkaté zbytky tuků, cukrů a aminokyselin na oxid uhličitý • Vodíkové ekvivalenty a elektrony jsou předávány dál do dýchacího řetězce • Probíhá v mitochondriích

32 Jak to probíhá?

33 Co je na tom zajímavé? Vstupující C2-fragmetnt na CoA se během cyklu neodbourává Během Krebsova cyklu vzniká NADH/H + : -Podobně jako v glykolyse se spotřebovává NAD + -Toto NAD + se regeneruje v dýchacím řetězci Během Krebsova cyklu vzniká FADH 2 : -FAD má podobnou funkci jako NAD + -Enzym, který katalysuje tuto reakci je přímo součástí dýchacího řetězce! Během Krebsova cyklu se získává energie ve formě GTP

34 K čemu je to dobré? • Meziprodukty Krebsova cyklu mohou sloužit jako zdroj látek pro jiné dráhy (synthesa aminokyselin) – nejedná se tak o čistě katabolickou dráhu (anaplerotická dráha) • Krebsovým cyklem je možné odbourat trávené látky až na CO 2 • Krebsův cyklus je hlavním zdrojem elektronů pro dýchací řetězec

35 Jak to vyjádřit lidsky? • Krebsův cyklus je nástroj organismu, jak odstranit živiny ve formě oxidu uhličitého a elektrony a vodíky použít pro získávání energie • Je to možné souhrnně napsat jako: CH 3 -CO-SCoA + 3 NAD + + FAD + GDP + P i + 2 H 2 O → 2 CO NADH/H + + FADH 2 + HSCoA + GTP

36 Dýchací řetězec

37 Co to je? • Dýchací řetězec je poslední drahou v organismu při úplném odbourání živin • Během dýchacího řetězce „tečou“ elektrony mezi jednotlivými komplexy, které toho využívají pro čerpání kationtů vodíku přes membránu • Vznikající nerovnováha je využita pro získávání energie ve formě ATP • Po průchodu elektronů řetězcem se tyto přenáší na kyslík a vzniká voda

38 Co je na tom zajímavé? Je regenerováno NAD + : -Díky dýchacímu řetězci je obnovena hladina NAD+ -To udržuje organismus v chodu F 0 F 1 -ATPasa synthetisuje ATP: -Pomocí enzymu je využita nerovnováha v koncentracích H + pro synthesu ATP -Celý proces funguje obdobně jako přečerpávací vodní elektrárna Jednotlivé komplexy si předávají elektrony a přitom pumpují H+ přes membránu Jeden z komplexů dýchacího řetězce je současně součástí Krebsova cyklu

39 Co je na tom zajímavé? Při průtoku protonů přes F 0 F 1 -ATPasu funguje enzym jako turbína v generátoru elektrárny – rotor se otáčí a ve startoru dochází k synthese ATP

40 K čemu je to dobré? • Pomocí dýchacího řetězce se vytváří největší podíl ATP v aerobních organismech • Největší zdroj energie

41 Jak to vyjádřit lidsky? • Dýchací řetězec je nástroj organismu pro recyklaci NAD + a získávání velkého množství energie • Funguje jako přečerpávací vodní elektrárna – komplexy I – IV pumpují protony přes membránu (nádrž) a ty posléze protékají turbínou F 0 F 1 -ATPasy (generátor) za tvorby ATP (elektřina)

42 Jak to vyjádřit lidsky?

43 Fotosynthesa

44 Co to je? • Proces, při kterém je v rostlinách a některých mikroorganismech využívána energie slunečního záření pro tvorbu cukrů • V rostlinách probíhá ve specialisovaných organelách buněk zelených částí – chloroplastech • Probíhá ve dvou fázích: – Světelné: energie světla je využita pro tvorbu ATP, NADPH a rozklad vody (konservování energie) – Temnotní: získané ATP a NADPH jsou využity pro tvorbu glukosy z oxidu uhličitého

45 Světelná fáze • Světelná fáze slouží k přeměně svtelné energie na energii chemickou (ATP, NADPH) • Takto připravená energie je později využita pro synthesu glukosy • Součástí světelné fáze je i rozklad vody (Hillova reakce), kdy dochází k uvolnění kyslíku

46 Jak se chytá světlo? • V chloroplastech jsou barviva, která umí „chytit“ světlo (absorbují ve viditelné oblasti) • Hlavní podíl tvoří chlorofyly • Vše je ve spojení s proteiny uspořádáno do lapacích komplexů – antén, které fungují jako „past na světlo“ • Past funguje na principu energetického vybuzení elektronu a postupném předávání vzniklého vzruchu mezi anténami

47 Jak se chytá světlo? • Energie je pomocí elektronů předávána až do středu „pasti“, kde je umístněno reakční centrum • Reakční centrum je molekula fotosystému • Po doputování vzruchu do reakčního centra je proces fotosynthesy zahájen

48 Jak se ze světla získává energie? Při aktivaci fotosystémů dojde k uvolnění elektronů Elektron z fotosystému I může být použit pro pohon protonové pumpy, nebo na synthesu NADPH Elektron z fotosystému II je použit pro pohon protonové pumpy a současně doplňuje elektron fotosystému I Existují dva fotosystémy Fotosystém II doplňuje svůj elektron rozkladem vody Vzniklá protonová nerovnováha (gradient) je použita pro synthesu ATP stejně jako v dýchacím řetězci

49 Jak se ze světla získá energie?

50 Jak se rozkládá voda? • Voda je rozkládána pomocí složitého komplexu v blízkosti fotosystému II • Odpadním produktem rozkladu vody je kyslík • Proces se nazývá Hillova reakce

51 Temnotní fáze • Slouží k synthese glukosy • Jako výchozí materiál slouží ATP a NADPH ze světelné fáze a oxid uhličitý z atmosféry • Proces se nazývá Calvinův cyklus

52 Calvinův cyklus Asimilační fáze: -Váže se CO 2 z ovzduší -Je třeba 3 molekuly CO 2 pro synthesu glyceraldehydu-3- fosfátu -Ten je posléze předán do glukoneogenese k synthese glukosy -Spotřeba ATP a NADPH ze světelné fáze Regenerační fáze: -Výchozí ribosa musí být postupně regenerována -Spotřeba ATP ze světelné fáze

53 Recyklace ribosy • Chemicky komplexní děj • Cílem je z glyceraldehydu-3- fosfátu postupným spojováním a rozpojováním vazeb získat zpět molekulu ribosy • Pro funkci je potřeba ATP ze světelné fáze

54 C 4 -rostliny, aneb jak na to jdou kaktusy a kukuřice • V teplých krajích by rostliny ztrácely při fotosynthese mnoho vody díky pórům, kterými je vyměňován kyslík a oxid uhličitý • Aby se minimalisovaly ztráty, rostliny mají jinou anatomii listů a fotosynthesa je rozdělena jak časově, tak prostorově • V noci, když je okolní vzduch vlhký a studený, jsou póry otevřené a přijímají CO 2, který je ukládán v hloubi listu • Ve dne probíhá světelné fáze, CO 2 je uvolněn a fixován do glukosy

55 Jak to vyjádřit lidsky? • Fotosynthesa je proces, kterým rostliny vyrábí za pomoci Slunce cukr a kyslík • Celková rovnice procesu: – 6 CO H 2 O → C 6 H 12 O O H 2 O


Stáhnout ppt "Konsultační hodina – základy biochemie pro 1. ročník Přírodní látky Úvod do metabolismu Glykolysa Krebsův cyklus Dýchací řetězec Fotosynthesa."

Podobné prezentace


Reklamy Google