Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Buněčný metabolismus přeměna látek a energie. 2 buněčný metabolismus energie a atomy (stavební látky) katabolismus = rozklad –získávání E a atomů anabolismus.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Buněčný metabolismus přeměna látek a energie. 2 buněčný metabolismus energie a atomy (stavební látky) katabolismus = rozklad –získávání E a atomů anabolismus."— Transkript prezentace:

1 1 Buněčný metabolismus přeměna látek a energie

2 2 buněčný metabolismus energie a atomy (stavební látky) katabolismus = rozklad –získávání E a atomů anabolismus = syntéza –ukládání E a atomů katalyzátory – enzymy –umožnění a regulace průběhu reakcí –substrát → reakce → produkt –reakční dráhy

3 3 buněčný metabolismus první a druhá věta termodynamiky –konstantní množství energie – přeměny –samovolné zvyšování entropie uvolněná tepelná energie je nevyužitelná → spřažené reakce

4 4 buněčný metabolismus energie je uchovávána a přenášenave formě ATP = adenositrifosfát –energie uložena ve fosfátové vazbě –přechod mezi ATP a ADP, případně AMP

5 5 biochemické základy metabolismu anaerobní metabolismus –bez přístupu vzdušného kyslíku - bakterie, kvasinky, endoparazité (druhotně) –E získávána kvašením (fermentací) → ethylalkohol, kyselina mléčná –využití méně než 5 % E, volně v cytoplazmě aerobní metabolismus –za přístupu vzdušného kyslíku - ostatní org. –buněčné dýchání, β-oxidace mastných kyselin → CO 2 + H 2 O –využití až 50 % E, mitochondrie

6 6 buněčný metabolismus chemotrofní organismy –energie chemických vazeb –chemoheterotrofní organismy stavební látky získávají z okolí fototrofní organismy –energie slunečního záření –fotoautotrofní organismy stavební látky si sami vytváří → fotosyntéza

7 7 fotosyntéza = fixace světelné E do E chemické vazby, vznik organických látek z anorg. látek chloroplasty –thylakoidiální membrána primární fáze = světelná sekundární fáze = temnostní granum vnější obalová membrána chloroplastu granum stromatální membrána thylakoidu mezimembránový prostor lumen membrána stroma vnitřní obalová membrána chloroplastu thylakoid stromatální thylakoid

8 8 primární fáze fotosyntézy vznik ATP a NADPH → sekundární fáze fotolýza vody → e -, H +, ½ O 2 absorbce fotonů fotosyntetickými barvivy –anténní komplexy: chlorofyl a a b, karoten β excitace e - barviv → přenos e - redoxními přenašeči –feofytin, plastochinon, plastocyanin, fylochinon, ferredoxin –2 fotony na 1 e - fotosystém II –absorbční maximum λ = 680 nm –zachycení fotonů – excitace e - komplex cytochromů –přesun H + → syntéza ATP fotosystém I –absorbční maximum λ = 700 nm –zachycení fotonů – excitace e -

9 9 fotosyntetický aparát – strukturní komplexy a přenašeče stroma membrána thylakoidu lumen CF 0 PSII fotosystém II PSI fotosystém I CK cytochromový komplex QAQA QBQB P680 feofytin ATP syntáza QPQP QNQN cyt b 6 (l) cyt b 6 (h) 2Fe-2S cyt f PC P700 A0A0 4Fe-4S A1A1 OEC Fd jádro RCII RCI CF 1 LHCII LHCI PQ PQH 2 PQ

10 10

11 11 stroma membrána thylakoidu lumen PSII PSI CK QAQA QBQB P680 feofytin ATP syntáza QPQP QNQN cyt b 6 (l) cyt b 6 (h) 2Fe-2S cyt f PC A0A0 4Fe-4S A1A1 OEC Tyr 161 PQH 2 PQ PQH 2 H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ e-e- 2e - e-e- e-e- e-e- H+H+ H+H+ Fd NADP + NADPH H+H+ 2e - H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ 4Mn 2H 2 O O2O2 ADP ATP + Pi H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ P700

12 12 sekundární fáze temnostní fáze = Calvinův cyklus fixace C z CO 2 do glukózy –6 x vazba C na derivát ribulózy (C 5 ) 6 CO H 2 O + E → C 6 H 12 O O 2 ve stromatu enzym RuBisCo, produkty primární fáze spotřeba ATP a NADPH

13 13 Calvinův cyklus 6x vazba → 6x C → glukóza energie z ATP a NADPH obnova ribulózy

14 14

15 15

16 16 ribulóza-1,5-P 2 Rbsc 3-P-glycerát 1,3-P 2 -glycerát 3-P-glyceraldehyd dihydroxyaceton-P ATP ADP NADPH NADP + fruktóza-1,6-P 2 glukóza-1-P škrob ribulóza-5-P Pi C6 2 x C3 C3 C6 C2 C5 C4 C7 ADP ATP Pi glykolýza pyruvát CO 2 NADH ATP CO 2 C5 chloroplast H2OH2O thylakoid hexózy sacharóza transport další sacharidy cytosol mito- chondrie Calvinův cyklus

17 17 C3, C4 a CAM rostliny C3 rostliny – produkt C3 – glycerát C4 rostliny – produkt C4 – oxalacetát –kukuřice, cukrová třtina, čirok, proso –prostorové oddělení fixace C a Calvinova cyklu –vazba C na fosfoenolpyruvát (C3) → oxalacetát → úpravy, dekarboxylace → C pro Calvinův cyklus –různé metabolické dráhy – v evoluci několikrát –efektivnější, adaptace na sucho a ↑ ozářenost CAM rostliny – Crassulacean acid metabolism –časové oddělení fixace C a Calvinova cyklu – šetření vodou –sukulenty

18 18 rychlost fotosynt. výdej O 2 / spotřeba CO 2 vnější a vnitřní faktory světlo –spektrální složení –intenzita (!přehřátí! → mech. na odvod tepla) koncentrace CO 2 - suchý led do skleníků teplota –optimum °C, extrémy -1 °C a 30 °C voda - !uzavírání průduchů! celkový fyziologický stav rostliny –množství chlorofylu, stáří listů, minerál. výživa

19 19

20 20 katabolismus uvolnění E chem. vazeb rozkladem molekul potravy – oxidace (postupná) trávení – lysozomy, extracelulárně → monosacharidy, MK a glycerol, AK rozklad menších jednotek, glykolýza – v cytoplazmě → pyruvát = kyselina pyrohroznová (→ acetyl-CoA) citrátový cyklus – v matrix mitochondrie → CO 2 + redukované přenašeče oxidační fosforylace – na vnitřní membr. mitochondrie → ATP + H 2 O, spotřeba O 2 cukr + O 2 → CO 2 + H 2 O + E

21 21 katabolismus katabolismus trávení – lysozomy, extracel. → monosacharidy, MK a glycerol, AK rozklad menších jednotek, glykolýza – v cytoplazmě → pyruvát (acetyl-CoA) citrátový cyklus – v matrix m. → CO 2 + reduk. přenašeče oxidační fosforilace – na vnitřní membr. mitoch. → ATP + H 2 O, spotřeba O 2 cukr + O 2 → CO 2 + H 2 O + E

22 22 glykolýza v cytoplazmě anaerobně oxidace glukózy → 2 x pyruvát, 2 x ATP, 2x NADH 10 reakcí –různé enzymy a meziprodukty NAD + pro vznik NADH regenerován oxidační fosforylací nebo fermentací

23 23 fermentace kvašení anaerobní pokračování glykolýzy oxidace NADH na NAD + redukce pyruvátu na laktát dekarboxylace pyruvátu na acetaldehyd (→ CO 2 ) a jeho redukce na ethanol účinnost asi 10 %

24 24 rozklad menších jednotek bílkoviny → AK → pyruvát, acetyl-Co A, meziprodukty citrátového cyklu tuky → MK + glycerol MK – β-oxidace = zkracování C řetězců → „odseknutí“ 2C sloučeniny + koenzym A → acetyl-CoA + redukované přenašeče –ER, peroxizomy → matrix mitochondrie pyruvát → dekarboxylace + CoA → CO 2 + acetyl-CoA + 2 NADH

25 25 citrátový cyklus = cyklus kyseliny citrónové = cyklus trikarboxylových kyselin = Krebsův cyklus v matrix mitochondrie O 2 nutný k regeneraci přenašečů e – acetyl-CoA (2C) + oxalacetát (4C) → citrát (6C) → isocitrát (6C) → CO oxoglutarát (5C) + NADH + H + → CO 2 + sukcinyl (4C) + NADH + H + + GTP → fumarát (4C) + FADH 2 → malát (4C, spotřeba vody) → oxalacetát (4C) + NADH + H + → další cyklus

26 26

27 27 oxidační fosforylace = elektron-transportní řetězec = dýchací řeť. komplex přenašečů na vnitřní membráně mitochondrie postupné snižování energie e – z přenašečů → přenos H + mimo matrix → H + gradient → pohon ATP-syntázy e – předány O 2 + H + → H 2 O aerobní

28 28 oxidační fosforylace

29 29

30 30 výtěžek z 1 molekuly glukózy anaerobně: –glykolýza: 2 ATP –fermentace: 0 ATP –účinnost asi 10 % aerobně: –glykolýza: 2 ATP + 2 NADH –vznik acetyl-CoA: 2 x NADH –citrátový c. a dýchací ř.: 2 x 3 NADH, 2 x FADH 2, 2 x GTP → celkem (NADH → 3 ATP, FADH 2 → 2 ATP, GTP ~ ATP): = 38 molekul ATP –několik ATP (6 – 8) využito na transport látek do mitoch. –učinnost asi 40 %

31 31 dýchání skladování rostlin → ekonomické ztráty! faktory: teplota, vlhkost –lednička, sušení, vyhřívání fotosyntéza vs. dýchání –organela (buňka) –světlo –CO2 a H2O – O2 – zásobní látky – hmotnost rostliny


Stáhnout ppt "1 Buněčný metabolismus přeměna látek a energie. 2 buněčný metabolismus energie a atomy (stavební látky) katabolismus = rozklad –získávání E a atomů anabolismus."

Podobné prezentace


Reklamy Google