Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Katabolické procesy v organismu

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Katabolické procesy v organismu"— Transkript prezentace:

1 Katabolické procesy v organismu

2 Principy bioenergetiky Pro přežití potřebují buňky z potravy získávat energii a živiny, které vynakládají na plnění základních funkcí: pohyb (svalová kontrakce), termoregulace, biosyntéza, aktivní transport molekul a iontů Většina živin nemůže být využita přímo a musí být nejprve rozložena na jednodušší sloučeniny…katabolismus Vzniklé metabolity jsou pak buď dále katabolizovány za účelem získání energie, nebo využity k syntéze složitějších molekul…anabolismus

3 Koncové produkty katabolismu: CO 2 H 2 O NH 3 – vylučován jako močovina

4 Trávení je součástí katabolismu: Potrava Jednodušší sloučeniny Absorpce Transport krví ke tkáním Utilizace ve tkáních: biosyntéza, produkce energie trávení

5 Úschova energie, ATP Energie získaná z potravy může být uložena ve formě určitých sloučenin, jejichž štěpením se posléze zase uvolní, např. ATP: ATP + H 2 O  ADP + P Proto je štěpení ATP často spřaženo s reakcí, která vyžaduje dodání energie a sama o sobě by neprobíhala – energie pro tuto reakci je pak dodána současným štěpením ATP adenosintrifosfát =ATP

6 Sacharidy Sacharidy: a) monosacharidy – jedna jednotka b) oligosacharidy – 2-10 monosacharidových jednotek c) polysacharidy – polymery složené z monosacharidových jednotek Z rostlinné potravy získáváme např. škrob (polysacharid), fruktosu, glukosu (monosacharidy), sacharosu (disacharid), z živočišné např. laktosu (disacharid z mléka)

7 Monosacharidy Monosacharidy = aldehydy (aldosy) nebo ketony (ketosy) obsahující 2 a více –OH skupin Tvoří cyklické formy: α-D-glukopyranosa  -D-glukopyranosa α 

8 Aldosy: aldehydová skupina D-glukosa D-manosa D-galaktosa D-konfigurace

9 Analogickou řadu L-aldos lze odvodit od L-glyceraldehydu: L-konfigurace

10 Ketosy: CH 2 OH D-fruktosa keto skupina D-konfigurace Analogickou řadu L-ketos lze odvodit od L-erythrulosy

11 Oligosacharidy = 2-10 pospojovaných monosacharidových jednotek Např. sacharosa (řepný i třtinový cukr): glukosa + fruktosa = sacharosa Oligosacharidy

12 Polysacharidy Polysacharidy – vysoký počet monosacharidových jednotek, např.: škrob glykogen celulosa tvořeny jednotkami glukosy

13 Katabolismus sacharidů Polysacharidy (škrob, glykogen) jsou nejprve v tenkém střevě rozštěpeny pankreatickou α-amylasou na oligosacharidy a ty jsou dále štěpeny glykosidasami tenkého střeva na monosacharidy (nejčastěji glukosu): Monosacharidy pak vstupují do buněk tenkého střeva a odtud se dostávají do krevního oběhu polysacharidy pankreatická α-amylasa (ve střevě) oligosacharidy glykosidasy střeva monosacharidy

14 Katabolismus glukosy Glc vstoupí do cytoplasmy cílových buněk a zde je přeměněna glykolýzou na pyruvát Během glykolýzy vzniká ATP a dochází k redukci koenzymu NAD + na NADH+H + : NAD + NADH+H + (nikotinamid- adenindinukleotid)

15 Glykolýza pyruvát 22 2 x ADP, H 3 PO 4 ATP – H 2 O Glukosa je přeměněna na 2 molekuly pyruvátu za zisku 2 molekul ATP a dvou redukovaných koenzymů NADH. 2 x

16 Další přeměny pyruvátu Za aerobních podmínek je pyruvát v mitochondriích oxidačně dekarbo- xylován, tj. uvolní se z něj CO 2 ; vzniká acetyl (CH 3 C=O-), který je přenesen na koenzym A (CoA) za vzniku acetyl-CoA: pyr + NAD + + CoA  acetyl-CoA + CO 2 + NADH + H + Za anaerobních podmínek (např. intenzivně pracující sval) je pyruvát redukován na laktát: + NADH + H + + NAD + laktát pyruvát

17 Jednoduché lipidy Hlavně acylglyceroly, tj. estery glycerolu a vyšších mastných kyselin:

18 Složené lipidy Obsahují kromě alkoholu a mastné kyseliny ještě jinou komponentu Např. fosfolipidy: Fosfolipidy jsou důležitou složkou buněčných membrán Např.: pokud R = -O–CH 2 –CH 2 –N + (CH 3 ) 3, jde o fosfatidylcholin mastná kyselina R

19 Katabolismus acylglycerolů Pankreatická lipasa (sekretovaná do tenkého střeva) štěpí acylglyceroly za vzniku směsi mastných kyselin (FA) a 2-monoacylglycerolů: FA vstupují do buněk střevní stěny a jsou zabudovány do lipoproteinů chylomikronů. Ty vstupují do lymfatických cév a jimi do krve, jíž se dostávají k cílovým buňkám.

20  -oxidace FA V buňce se FA váže na koenzym A (CoASH)  vzniká acyl-CoA, který je přenesen do mitochondrií V mitochondriích probíhá  -oxidace: každý cyklus zkrátí FA o 2 uhlíky ve formě acetyl-CoA; zkrácená FA vstupuje do dalších cyklů FA se tak kompletně odbourá na acetyl-CoA; FAD a NAD + se přitom redukují na FADH 2 a NADH+H + acylkoenzym A (acyl-CoA)

21 Katabolismus proteinů Proteiny = polymery složené z aminokyselin Proteiny jsou v žaludku štěpeny enzymem pepsinem na polypeptidy a ty dále v tenkém střevě pankreatickými enzymy trypsinem, chymotrypsinem, elastasou na kratší poly/oligopeptidy; ty jsou nakonec peptidasami střevních buněk rozštěpeny na aminokyseliny: Uvolněné aminokyseliny se dostávají ze střeva do krve proteiny pepsin polypeptidy trypsin poly/oligopeptidy ad. peptidasy AA

22 Katabolismus aminokyselin 1) Z aminokyseliny je odstraněna aminoskupina  uvolňuje se amoniak: 2) Zbylá uhlíkatá kostra je přeměněna na metabolit zpracovatelný v jiných metabolických drahách: např. na acetyl-CoA nebo sukcinyl-CoA, které pak mohou vstoupit do citrátového cyklu (viz dále) 3) Toxický amoniak je v močovinovém cyklu přeměněn na močovinu NH 2 NH 3 R – CH – COOH

23 Vylučování odpadních dusíkatých látek močí V moči jsou obsaženy: močovina – vzniká z amoniaku uvolněného katabolismem AA: kyselina močová – vzniká katabolismem purinových bází nukleových kys.: kreatinin – vzniká přeměnou kreatinfosfátu v pracujícím svalu: H guaninkys.močová

24 Tedy: makromolekulární složky potravy jsou rozloženy na základní jednotky a ty přeměněny na acetyl-CoA: polysacharidy glukosa pyruvát glykolýza acetyl-CoA lipidy mastné kyseliny  -oxidace acetyl-CoA proteiny aminokyseliny acetyl-CoA (příp. sukcinyl-CoA ad.)

25 Acetylkoenzym A v acetyl-CoA je místo tohoto vodíku acetyl (CH 3 C=O) Acetyl-CoA pocházející z katabolismu sacharidů, lipidů a proteinů vstupuje do citrátového cyklu (CoA, příp. CoASH)

26 Citrátový cyklus V mitochondriální matrix Acetyl-CoA se v 1. kroku slučuje s oxalacetátem za vzniku citrátu, který je přeměňován dalšími reakcemi; v poslední reakci cyklu se regeneruje oxalacetát Acetyl-CoA je tak v citrátovém cyklu přeměněn za vzniku 2 molekul CO 2 Přitom se redukuje NAD + na NADH+H + a FAD na FADH 2

27 Citrátový cyklus: acetyl-CoA

28 Tedy: Katabolismus produkuje redukované formy koenzymů NADH a FADH 2 : v průběhu glykolýzy (přeměny Glc na pyr) při přeměně pyruvátu na acetyl-CoA v  -oxidaci mastných kyselin v katabolismu aminokyselin v citrátovém cyklu Tyto redukované koenzymy vstupují do dýchacího řetězce a v něm se regenerují (oxidují zpět na NAD + a FAD); na to navazuje syntéza ATP

29 Dýchací řetězec (DŘ) DŘ tvoří 5 proteinových komplexů ve vnitřní mitochondriální membráně a 2 mobilní přenašeče: ubichinon (koenzym Q) cytochrom c Komplexy I, II a III obsahují Fe-S proteiny (proteiny obsahující síru a nehemové železo) Součástí DŘ jsou cytochromy, které obsahují hem mitochondrie

30 V DŘ dochází k reoxidaci redukovaných koenzymů NADH a FADH 2, které pocházejí z katabolismu sacharidů, FA a proteinů: NADH+H + NAD + FADH 2 FAD – 2 H (flavinadenindinukleotid)

31 H + z NADH, FADH 2 a z mitochondriální matrix jsou komplexy DŘ přenášeny z matrix do mezimembránového prostoru Elektrony jsou přes sérii přenašečů přeneseny až na kyslík za vzniku vody Uprav. podle: KODÍČEK, M. Řetězec dýchací. From Biochemické pojmy : výkladový slovník [online]. VŠCHT Praha, 2007 vnitřní mitoch. membrána vnější mitoch. membrána elektrony

32 Oxidační fosforylace V DŘ jsou elektrony a H + přenášeny zvlášť! Činností DŘ jsou H + přenášeny z matrix mitochondrií do mezimembrá- nového prostoru mitochondrií  vzniká gradient koncentrace H + : v matrix koncentrace H + klesá, v mezimembránovém prostoru roste! Tento gradient využívá ATP-synthasa (komplex V) k produkci ATP: H + jí procházejí z mezimembránového prostoru zpět do matrix a přitom vzniká ATP

33 ATP-synthasa (komplex V) matrix mezimembránový prostor vnitřní mitoch. membrána H + procházejí protonovým kanálem F o ATP-synthasy z mezimembr. prostoru zpět do matrix, což je spojeno s tvorbou ATP podjednotkou F 1 (průchod H + vyvolá potřebné konformační změny)

34 Anaerobní podmínky: Pyruvát není oxidačně dekarboxylován za vzniku acetyl-CoA, nýbrž přeměněn na laktát (viz dříve): pyruvát + NADH + H +  laktát + NAD + Tato reakce umožňuje regeneraci NAD + za anaerobních podmínek, kdy se zastavuje dýchací řetězec kvůli nedostatku kyslíku Tato reakce tak umožňuje chod glykolýzy (dodává pro ni NAD + ) a zisk ATP (v glykolýze) i za anaerobních podmínek

35 Celkové schéma: V katabolismu polysacharidů, lipidů i bílkovin vzniká acetyl-CoA a redukované koenzymy Acetyl-CoA vstupuje do citrátového cyklu, který produkuje redukované koenzymy Redukované koenzymy jsou reoxi- dovány v DŘ, na který navazuje ATP-synthasa a produkce ATP


Stáhnout ppt "Katabolické procesy v organismu"

Podobné prezentace


Reklamy Google