Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Metabolismus - principy BUNĚČNÁ TEORIE Robert Hook (1667)  "buňka" 1.Buňky tvoří veškerou živou hmotu (x viry). 2.Veškeré buňky pocházejí z jiných buněk.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Metabolismus - principy BUNĚČNÁ TEORIE Robert Hook (1667)  "buňka" 1.Buňky tvoří veškerou živou hmotu (x viry). 2.Veškeré buňky pocházejí z jiných buněk."— Transkript prezentace:

1

2 Metabolismus - principy BUNĚČNÁ TEORIE Robert Hook (1667)  "buňka" 1.Buňky tvoří veškerou živou hmotu (x viry). 2.Veškeré buňky pocházejí z jiných buněk (x samoplození). 3.Informace se předávají z generace na generaci. 4.V buňkách látky podléhají chemickým přeměnám. 5.Buňky reagují na vnější podněty. Otevřené systémy: tok látek, energie a informací dovnitř a ven dynamická rovnováha → ustálený stav Pravá rovnováha → smrt organismu

3 Metabolismus Obecné znaky metabolismu Získání a využití energie - bioenergetika Buněčné dýchání (glykolysa + CKC + oxidativní fosforylace) Biosynthesa sacharidů + fotosynthesa Metabolismus lipidů Metabolismus dusíkatých látek

4 Dělení organismů z hlediska výživy (trofika, trofé = výživa): zdroj energie: světelné záření → fototrofy chemické reakce (redox) → chemotrofy  Přenos vodíku (elektronů) na konečný akceptor Lithotrofy (líthos = kámen) organotrofyaerobníanaerobní Fermentace : „disproporcionace“ Např.: C 6 H 12 O 6  2 CH 3 -CH(OH)-COOH C 6 H 12 O 6  2 CH 3 -CH 2 -OH + 2CO 2

5 Příjem látek (především uhlík): anorganické látky → autotrofy organické látky → heterotrofy

6 TYP METABOLISMUZDROJ UHLÍKUZDROJ VODÍKU OXIDAČNÍ ČINIDLO (akcept. H) PŘÍKLADY ORGA- NISMÙ fotolithotrofní (autotrofní) CO 2 H2OH2O zelené buňky rostlin fotolithotrofní (heterotrofní) organické látkyH2OH2O(CO 2 )někt. fotos. bakterie fotoorganotrofní (heterotrofní) organické látky CO 2 nìkteré řasy a bakterie chemoorganotrofní aerobní organické látky O2O2 živočich., aerob.  org. chemoorganotrofní anaerobní respirující organické látky SO 4 2- NO 3 - HCO 3 - půdní anaerobní mikroorg. chemoorganotrofní fermentační organické látky ----kvasinky vinné, mléčné; škrkavky chemolithotrofní CO 2 H 2 S, CH 4, NH 3, H 2 O 2 (téměř vždy) bakterie sirné, nitrifikaèní Nejdůležitější metabolické typy

7 Metabolické děje Zisk energieSynthesa látek Vzájemná koordinace a regulace katabolickéanabolické + děje amfibolické a anaplerotické Od složitějších molekul k jednodušším Od jednodušších molekul k složitějším

8 Autotrofyheterotrofy Základní koncept metabolismu a bioenergetiky

9 Hlavní metabolické dráhy

10 proteiny aminokyseliny polysacharidy glukosa lipidy Glycerol + mastné kyseliny I. fáze II. fáze III. fáze Katabolismus - chemoorganotrofní anaerobní

11 Anabolismus výrobní fáze metabolismu - biosynthesa/biogenese Vzrůst komplexity látek vyžaduje energii - ATP Celkově redukční charakter – redukční činidlo NADPH + H + 1.stupeň: intermediáty 2. a 3. fáze katabolismu (CKC)  prekursory 2.stupeň: biosynthesa stavebních jednotek 3. stupeň: biosynthesa polymerů z aktivovaných jednotek

12 Katabolismus versus anabolismus: A.Protichůdný charakter degradační x syntetický oxidační x redukční energii poskytuje x spotřebovává konvergentní x divergentní B. Vzájemně se doplňují: produkty a meziprodukty katabolismu využívány v anabolických dějích (energie, redukční činidlo, prekursory), některé reakce jsou společné C. Stejné výchozí a konečné produkty D. Probíhají odděleně - kompartmentace

13 Metabolická dráha  Sled reakcí probíhající od výchozího metabolitu ke konečnému produktu  Skládají se z mnoha kroků při nichž dochází k malým změnám struktury – intermediáty (meziprodukty)  Vstupující látky jsou obvykle v aktivní formě  Průběh metabolických drah: lineární větvené (konvergentní a divergentní) cyklické, spirálové

14 ATP = společná měna ?

15 Fosfoanhydridové vazby 1. Elektrostatické síly 2. Resonanční stabilizace Enzyme “handle” P O-O- HO O-O- O

16 Bioenergetika Platí: I. věta termodynamická (zákon zachování energie) II. věta termodynamická (v uzavřeném systému roste entropie) Systémy: isolované - uzavřené - otevřené isolované a uzavřené: směřují k rovnováze otevřené: stacionární stav (minimum produkce entropie) kriteria rovnováhy: různá (  H,  G,  S) definice:  G =  H - T  S V biochemii oblíbená Gibbsova volná energie - lze použít pro otevřený systém, T a p = konst.

17 Volná energie je mírou vzdálenosti reakce od rovnováhy. Volná energie A + B P  G > 0  G < 0 A + B P  G = 0 A + BP  G rxn  G  G rxn = G produktůt - G substrátůt Reakce endergonická Reakce exergonická Reakce v rovnováze

18 vztah ∆G a ∆G o ? Plynová konst. ( 8.31 J · K -1 · mol -1 ) ∆ G = ∆ G + R Tln o [produkty] [substráty] () teplota (K) o Závislost  G na koncentraci reaktantů: ∆ G = ∆ G o Za standardních podmínek : Konc. 1M, 25°C, atm. tlak

19 Bioenergetika V biochemii  G 0 ´ - standardní „biochemická“ změna volné energie  G´ =  G 0 ´ + RT ln [produkty]/[reaktanty] O směru reakce rozhodují fyziologické koncentrace: Dihydroxyaceton fosfát (M) Glyceraldehyd 3-fosfát (M) Změna volné energie (kJ mol -1 ) 1,0 + 7,7 (  G 0 ) 2,0 x ,0 x (  G) 1,0 x ,0 x ,5 (  G) 1,0 x ,0 x ,8 (  G) Příklad: Pro pH = 7 [H + ] = 10 -7

20 děj exergonický:  G < 0 - probíhá samovolně - nepotřebuje dodávat energii - katabolismus (celkově) děj endergonický :  G > 0 (pozor: neexistují!!) příklady: ligasy aktivní transport anabolismus (celkově) řízené polymerace Pokračování……… ?

21 Řešení: spřažení reakcí Podmínka: společný meziprodukt Příklad: vznik glukosa 6-fosfátu

22 Synthesa ATP v organismech Substrátová fosforylace: S-P + ADP  S + ATP (transferasa) S 1 -S 2 + ADP + Pi  S 1 + S 2 + ATP (+ H 2 O) (ligasa)  G°’ ADP = -30,5 kJ/mol

23 …. Synthesa ATP v organismech Membránové fosforylace: ADP + P i  ATP + H 2 O (hydrolasy) ● Oxidativní fosforylace (mitochondrie) ● Fotofosforylace (chloroplasty)

24 Využití ATP Chemická práce: transferasy a ligasy Osmotická práce - primární aktivní transport látek proti koncentračnímu gradientu Mechanická práce: aktomyosin (kontrakce svalu), cytoskelet Regulační práce - přenos signálu do buněk apod.

25 ENERGETIKA ŠTĚPENÍ ATP jednotka energie ATP: energie získaná reakcí ATP + H 2 O  ADP + Pi  G ADP  -50 kJ/mol,  G°ADP = -30,5 kJ/mol (-29 až -35 kJ/mol)  G ADP =  G°' ADP + RT ln ([ADP].[Pi]/[ATP].[H 2 O]) Jaká je energie štěpení: ATP + H 2 O  AMP + PPi?  G°' AMP je stejné jako  G°' ADP (asi -33 kJ/mol)  G AMP =  G° AMP + RT ln ([AMP].[PPi]/[ATP].[H 2 O])  G AMP = 2  G ADP

26 V cytoplasmě (1) V mitochondriích (2, 3 & 4) Buněčná respirace aerobní chemoorganotrofní organismy


Stáhnout ppt "Metabolismus - principy BUNĚČNÁ TEORIE Robert Hook (1667)  "buňka" 1.Buňky tvoří veškerou živou hmotu (x viry). 2.Veškeré buňky pocházejí z jiných buněk."

Podobné prezentace


Reklamy Google