Název školy:Gymnázium, Chomutov, Mostecká 3000, příspěvková organizace Autor: Datum tvorby: Mgr. Daniela Čapounová Název:VY_32_INOVACE_06C_11_Metabolismus sacharidů, glykolýza Téma:BIOCHEMIE – Metabolismus sacharidů, glykolýza Číslo projektu:CZ.1.07/1.5.00/

ANOTACE Materiál obsahuje výkladovou prezentaci pro 4. ročník čtyřletého gymnázia (nebo odpovídající ročníky víceletých gymnázií) k tématu „Metabolismus sacharidů, glykolýza“. Do výkladu jsou vloženy kontrolní otázky pro zpětnou vazbu učitele. V uzavřených položkách žáci zaškrtávají v nabídce odpovědí interaktivním perem, na otevřené položky odpovídají ústně. Na správné odpovědi se v prezentaci posuneme tlačítkem akcí. Součástí DŮM je i PRACOVNÍ LIST / TEST, který je možno použít k domácí přípravě či samostatné práci, také k ověřování znalostí. Je přiloženo autorské řešení. Jsou zde realizovány mezipředmětové vztahy s biologií. Materiál je určen k interaktivní výuce. Na tento materiál navazují DUMy: VY_32_INOVACE_06C_12_Kvašení VY_32_INOVACE_06C_13_Citrátový cyklus VY_32_INOVACE_06C_14_Regulace metabolismu sacharidů Použité zdroje (literární i webové) jsou uvedeny v seznamu citací na konci prezentace.

METABOLISMUS SACHARIDŮ Obsah: -úloha sacharidů v metabolismu -sacharidy jako zdroj E -glukóza a její katabolismus - glykolýza

ROLE SACHARIDŮ V METABOLISMU: -zásobní látky: katabolismus SACH → uvolnění E → ATP -stavební látky: -glykoproteiny (většina proteinů v těle je glykována) -proteoglykany (pojivo)

Obr. 1

SACHARIDY JAKO ZDROJ ENERGIE: - v potravě: – polysacharidy: škrob, glykogen, vláknina –disacharidy: sacharóza, laktóza aj. – monosacharidy - jediným zásobním sacharidem živočichů = GLYKOGEN (játra + sval) Obr. 2 Glykogen – z glukózových jednotek (větvený polyglukan) (v centru granule je protein, na něj vazba vláken glykogenu

VÝZNAM GLUKÓZY: -všechny sacharidy (potrava) na glukózu převáděny -všechny sacharidy těla z glukózy syntetizovány -velký význam hlavně pro CNS, erytrocyty Obr. 3 Dosud nejasné: ??? Proč se z mnoha možných polymerů glukózy v přírodě uplatňuje jen malý počet ???

U člověka: -hladina glukózy v krvi = glykémie -regulována na 3,3 - 6,0 mmol/l -hormony (inzulin, glukagon) -(hypoglykémie - ↓ výkon CNS, až †, -hyperglykémie → osmotická diuréza, dehydratace, urychlení aterosklerózy)

V metab. SACH hraje zásadní roli glukóza-6-fosfát: -vznik Glc-6-P = 1. krok metabolismu glukózy -Glc-6-P: -neprochází membránou (udržuje Glc v b.) -vzniká fosforylací Glc (spotřeba ATP) -katalýza 2 různými enzymy: -glukokináza (při vysokých konc. Glc – po jídle) -hexokináza (při nižších konc. Glc) -fosforylace Glc je nevratná ale: -odštěpením anorg. P i: Glc-6-P → Glc + P i Pozn. část Glc-6-P vzniká izomerací Glc-1-P (ten vzniká fosforolýzou glykogenu)

Obr. 4 Rozdíl v aktivitě hexokinázy a glukokinázy při různých koncentracích Glc

Obr. 5 Metabolické vztahy mezi sacharidy

Obr. 6

KATABOLISMUS GLUKÓZY: 1) anaerobní glykolýza → vzniká PYRUVÁT 3 možnosti: 2a) citrátový cyklus (aerobní) 2b) alkoholové kvašení (anaerobní) 2c) mléčné kvašení (anaerobní) PRODUKTY: -ATP -NADH+H + a FADH 2 – - redukované koenzymy (vstup do dýchacího řetězce) Obr. 7

ANAEROBNÍ GLYKOLÝZA: -lokalizace: cytoplazma -bez přístupu vzduchu -necyklický děj -u všech organismů -řízeno enzymy -málo energeticky výhodné – jen 2 ATP -+ vznik 2 NADH+H + Lokalizace v cytoplazmě ukazuje na evoluční starobylost děje. Glykolýza – z 10 kroků - každý katalyzuje jiný enzym Přesněji: glykolýza vyžaduje počáteční vklad 2 ATP, produkuje 4 ATP → celková bilance 2 ATP

-glykolýzou vznikají 2 molekuly kyseliny pyrohroznové = PYRUVÁT Obr. 8 Obr. 9 glukosa + 2 NAD+ + 2ADP + 2 P i 2 NADH + 2 pyruvát + 2 ATP + 2 H 2 O + 4H +

OTÁZKY 1)Vyberte správné tvrzení: GLYKOLÝZA a) je endergonický děj b) vyžaduje počáteční vklad ATP c) v celkové bilanci poskytuje ATP d) se vyskytuje pouze u anaerobních organismů SPRÁVNÉ ODPOVĚDI:

OTÁZKY 2) Kde se v buňce odehrávají glykolytické děje? 3) Co je produktem glykolýzy? Napište vzorec. SPRÁVNÉ ODPOVĚDI:

OTÁZKY 4) Polysacharidy v živých organismech nemají roli: a) zásobních látek b) hormonů c) protilátek d) stavebních látek SPRÁVNÉ ODPOVĚDI:

OTÁZKY 5)Při glykolýze se uplatňuje enzym: a) pyruvátdekarboxyláza b) hexokináza c) Rubisco d) glukokináza SPRÁVNÉ ODPOVĚDI:

OTÁZKY 6) Vysvětlete, co je glykogen z hlediska chemického složení, jaký má biologický význam, u jakých organismů a kde je uložen. SPRÁVNÉ ODPOVĚDI:

OTÁZKY 7) Které tkáně v lidském těle jsou nejvíce citlivé na nedostatek glukózy? SPRÁVNÉ ODPOVĚDI:

OTÁZKY 8) Prvním krokem společným pro všechny katabolické dráhy glukózy je vznik: a) glukóza – 6 – P b) glukóza – 1 – P c) glykogen – 6 – P d) glykogen – 1 - P SPRÁVNÉ ODPOVĚDI:

SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: 1)Vyberte správné tvrzení: GLYKOLÝZA a) je endergonický děj b) vyžaduje počáteční vklad ATP c) v celkové bilanci poskytuje ATP d) se vyskytuje pouze u anaerobních organismů ZPĚT:

SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: 2) glykolýza se odehrává v cytoplazmě, což svědčí o evoluční starobylosti děje 3) pyruvát – 2 molekuly; vzorec dále vzniká ATP a NADH+H + ZPĚT:

SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: 4) Polysacharidy v živých organismech nemají roli: a) zásobních látek b) hormonů c) protilátek d) stavebních látek ZPĚT:

SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: 5) Při glykolýze se uplatňuje enzym: a) pyruvátdekarboxyláza b) hexokináza c) Rubisco d) glukokináza ZPĚT:

SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: 6) Glykogen -homopolymer glukózy, polysacharid (uspořádán do „granulí“, v jejich centru je proteinová částice) -jediný zásobní polysacharid živočichů -u člověka uložen v játrech (2/3) a svalech (1/3) ZPĚT:

SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: 7) Nervová tkáň (mozek) a svalová tkáň ZPĚT:

SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: 8) Prvním krokem společným pro všechny katabolické dráhy glukózy je vznik: a) glukóza – 6 – P b) glukóza – 1 – P c) glykogen – 6 – P d) glykogen – 1 - P ZPĚT:

PRACOVNÍ LIST / TEST Téma: BIOCHEMIE – METABOLISMUS SACHARIDŮ, GLYKOLÝZA 1)Vyberte z nabídky úlohy, které sacharidy zastávají v živých organismech: a. protilátky b. stavební látky c. regulační látky d. enzymy e. zásobní látky 2)Čistý energetický výtěžek glykolytického odbourání jedné molekuly glukózy je: a. 1 ATP b. 2 ATP c. 4 ATP d. 12 ATP

3) Uveďte strukturní vzorec glukózy a napište, jakým způsobem v přírodě vzniká. 4) Napište správné tvrzení: a. Všechny děje katabolismu glukózy jsou anaerobní. b. Glykolýzu provádějí pouze jednobuněčné anaerobní organismy. c. Produktem glykolýzy je pyruvát. d. Glykolýza je cyklický děj. 5) Ve kterém kompartmentu buňky glykolýza probíhá a které buňky mohou glykolýzu provádět? Porovnejte s fotosyntézou. 6) Napište název a vzorec konečného produktu glykolýzy. Jaké mohou být jeho další metabolické osudy?

7) Doplňte schéma katabolismu glukózy: 8) Doplňte text / vyberte z nabídky: Glykolýza je evolučně starý / odvozený děj lokalizovaný v ………………….. buněk. Průběh glykolýzy je katalyzován ……………………………. Konečným produktem je …………………………….., ATP a oxidovaná / redukovaná forma koenzymů. Tyto koenzymy potom vstupují do ………………………………………….., kde jsou využívány k další tvorbě ATP. 9) Co je glykémie, jakou má hodnotu (interval hodnot) u zdravého dospělého člověka? Jaký má význam? Které tkáně jsou nejcitlivější na výkyvy glukózy?

10) Doplňte text: Jediným zásobním polysacharidem živočichů je ……………………………. Dvě třetiny jsou uloženy v ………………………………, zbývající třetina je ve ……………………. Je složen z ………………………….. jednotek. 11) Prvním krokem glykolýzy je fosforylace glukózy. Vzniká při ní: a. glukóza – 1 – P b. glukóza – 2 – P c. glukóza – 5 – P d. glukóza – 6 – P 12) Fosforylace glukózy je katalyzována dvěma různými enzymy. Z nabídky vyberte, o které enzymy se jedná a podtrhněte ten, který se uplatňuje při vyšších koncentracích glukózy. a. hexokináza b. fosfoglukoizomeráza c. pyruvátkináza d. glukokináza

PRACOVNÍ LIST / TEST ŘEŠENÍ 1)Vyberte z nabídky úlohy, které sacharidy zastávají v živých organismech: a. protilátky b. stavební látky c. regulační látky d. enzymy e. zásobní látky 2)Čistý energetický výtěžek glykolytického odbourání jedné molekuly glukózy je: a. 1 ATP b. 2 ATP c. 4 ATP d. 12 ATP

3) Uveďte strukturní vzorec glukózy a napište, jakým způsobem v přírodě vzniká. - vznik fotosyntézou 4) Napište správné tvrzení: a. Všechny děje katabolismu glukózy jsou anaerobní. b. Glykolýzu provádějí pouze jednobuněčné anaerobní organismy. c. Produktem glykolýzy je pyruvát. d. Glykolýza je cyklický děj. 5) Ve kterém kompartmentu buňky glykolýza probíhá a které buňky mohou glykolýzu provádět? Porovnejte s fotosyntézou. - glykolýza v cytoplazmě x fotosyntéza na chloroplastech - glykolýza u všech buněk x fotosyntéza jen u buněk vybavených fotosynt. pigmenty 6) Napište název a vzorec konečného produktu glykolýzy. Jaké mohou být jeho další metabolické osudy? - pyruvát, CH 3 C(O)COOH, anaerobní osud – mléčné nebo alkoholové kvašení, aerobní – oxidační dekarboxylace + citrátový cyklus + dýchací řetězec

7) Doplňte schéma katabolismu glukózy: 8) Doplňte text / vyberte z nabídky: Glykolýza je evolučně starý / odvozený děj lokalizovaný v cytoplazmě buněk. Průběh glykolýzy je katalyzován enzymy. Konečným produktem je pyruvát, ATP a oxidovaná / redukovaná forma koenzymů. Tyto koenzymy potom vstupují do dýchacího řetězce, kde jsou využívány k další tvorbě ATP. 9) Co je glykémie, jakou má hodnotu (interval hodnot) u zdravého dospělého člověka? Jaký má význam? Které tkáně jsou nejcitlivější na výkyvy glukózy? - Glykémie – hladina glukózy v krvi, norma 3,3 – 5,5 (6) mmol / l; pohotovostní zásoba Glc (krevní cukr) – zásoba rychle využitelné energie; nejcitlivější – nervová tkáň (mozek), svalová tkáň

10) Doplňte text: Jediným zásobním polysacharidem živočichů je glykogen. Dvě třetiny jsou uloženy v játrech, zbývající třetina je ve svalech. Je složen z glukózových. jednotek. 11) Prvním krokem glykolýzy je fosforylace glukózy. Vzniká při ní: a. glukóza – 1 – P b. glukóza – 2 – P c. glukóza – 5 – P d. glukóza – 6 – P 12) Fosforylace glukózy je katalyzována dvěma různými enzymy. Z nabídky vyberte, o které enzymy se jedná a podtrhněte ten, který se uplatňuje při vyšších koncentracích glukózy. a. hexokináza b. fosfoglukoizomeráza c. pyruvátkináza d. glukokináza

POUŽITÉ OBRÁZKY: 1 - ALBERTS, Bruce; BRAY, Dennis; JOHNSON, Alexander a kol. Základy buněčné biologie - úvod do molekulární biologie buňky. Ústí nad Labem: Espero Publishing, 1998, ISBN HÄGGSTRÖM, Mikael. [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: AUTOR NEUVEDEN. [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: 4 – archiv autora 5 - VODRÁŽKA, Zdeněk. Biochemie. 2. vydání.Praha: Academia, 1999, ISBN ,7 –archiv autora 8 - ČÁRSKY, Jozef; KOPŘIVA, Jaroslav a kol. Chemie pro 3. ročník gymnázií. Praha: SPN, 1986, ISBN MIŽOCH, Lukáš. [online]. [cit ]. Dostupný na WWW:

Literatura: VODRÁŽKA, Zdeněk. Biochemie. 2. vydání.Praha: Academia, 1999, ISBN SOFROVÁ, Danuše a kol. Biochemie - základní kurs. Praha: Karolinum, 1993, ISBN ALBERTS, Bruce; BRAY, Dennis; JOHNSON, Alexander a kol. Základy buněčné biologie - úvod do molekulární biologie buňky. Ústí nad Labem: Espero Publishing, 1998, ISBN ČÁRSKY, Jozef; KOPŘIVA, Jaroslav a kol. Chemie pro 3. ročník gymnázií. Praha: SPN, 1986, ISBN