Název školy: Gymnázium, Chomutov, Mostecká 3000, příspěvková organizace Autor: Datum tvorby: Mgr. Daniela Čapounová 8. 2. 2013 Název: VY_32_INOVACE_06C_13_Citrátový cyklus Téma: BIOCHEMIE – Katabolismus sacharidů-citrátový cyklus Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0816

ANOTACE Materiál obsahuje výkladovou prezentaci pro 4. ročník čtyřletého gymnázia (nebo odpovídající ročníky víceletých gymnázií) k tématu „Aerobní pokračování katabolismu glukózy – citrátový cyklus“. 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 materiálu je pracovní list / test, který je možno použít jako podklad pro domácí přípravu nebo samostatnou práci či pro ověřování znalostí žáků. Jsou zde realizovány mezipředmětové vztahy s biologií. Materiál je určen k interaktivní výuce. Tento materiál navazuje na DUMy: VY_32_INOVACE_06C_11_Metabolismus sacharidů, glykolýza VY_32_INOVACE_06C_12_Kvašení. Dále na něj navazuje VY_32_INOVACE_06C_14_Regulace metabolismu sacharidů Použité zdroje (literární i webové) jsou uvedeny v seznamu citací na konci prezentace.

AEROBNÍ pokračování katabolismu glukózy CITRÁTOVÝ (KREBSŮV) CYKLUS = cyklus kyseliny citronové CC = řada CHR společná pro aerobní metabolismus sacharidů, lipidů a proteinů Obr. 2

CITRÁTOVÝ CYKLUS Obr. 1 CC = aerobní pokračování metabolismu Glc

Acetyl-CoA = aktivovaná kyselina octová - vstupuje do citrátového cyklu Obr 3: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Acetyl-CoA-2D.svg

Jak vzniká Ac-CoA při katabolismu sacharidů: pyruvát (vzniklý v glykolýze) dekarboxylován = OXIDAČNÍ DEKARBOXYLACE → produkty: aktivovaná kyselina octová = acetylkoenzym A = AcCoA CO2 dekarboxylace katalyzována velkým tříenzymovým komplexem = pyruvátdehydrogenázový komplex – v mitochondriích

CC = postupná dekarboxylace a oxidace šestiuhlíkaté kys. citronové → uvolňuje se NADH + H+ → využit pro syntézu ATP LOKALIZACE CC: u eukaryot – v matrix mitochondrií u prokaryot – v cytosolu Obr. 4: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Zitronens%C3%A4ure_-_Citric_acid.svg

anglický lékař a biochemik objasnil děje citrátového cyklu (1937) Hans Adolf Krebs (1900 - 1981) anglický lékař a biochemik objasnil děje citrátového cyklu (1937) též objev močovinového cyklu (1932) 1953 Nobelova cena za medicínu a fyziologii Obr. 5: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Hans_Adolf_Krebs.jpg

PRŮBĚH CC: acetyl-CoA (2 uhlíky) vstupuje do cyklu a kondenzuje s oxalacetátem (4 uhlíky) → citrát (= kys. citronová, 6 uhlíků) citrát postupně dekarboxylován a oxidován (přes různé meziprodukty) → vznik CO2 (odpadní produkt) → uvolnění NADH+H+, FADH2 (redukované koenzymy) → GTP → konečný produkt = oxalacetát – kondenzuje s dalším Ac-Coa = opakování cyklu

Obr. 6: http://cs. wikipedia

Produkty a energetická bilance CC: jde o amfibolickou dráhu (je součástí rozkladných i biosyntetických dějů) oxidací Ac-CoA (v každé otáčce cyklu) vznikají: 1 GTP 2 CO2 3 NADH + H+ 1 FADH2 ty dále vstupují do dýchacího řetězce a oxidativní fosforylace, kde: z 1 NADH + H+ → 3 ATP z 1 FADH2 → 2 ATP oxidací 1 molekuly Ac-CoA by mělo vzniknout 12 ATP, ve skutečnosti se vytvoří asi 10 ATP

ENERGETICKÁ BILANCE: GLYKOLÝZA - vznik 2 ATP 2) kompletní AEROBNÍ OXIDACE Glc: vznik 38 ATP 20x více než při anaerobním metab.

OTÁZKY 1) Kdo a kdy obdržel Nobelovu cenu za objev citrátového cyklu? 2) Pojmenujte látku, která vstupuje do citrátového cyklu a kondenzuje s oxalacetátem. Jaký produkt touto kondenzací vzniká a kolik má C-atomů v molekule? SPRÁVNÉ ODPOVĚDI:

OTÁZKY 3) Objasněte vznik acetyl-CoA v katabolismu sacharidů. 4) Jaké jsou konečné produkty a energetický výtěžek Krebsova cyklu? SPRÁVNÉ ODPOVĚDI:

2) Acetyl-koenzym A = aktivovaná kys. octová SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: 1) Hans Adolf Krebs, 1953 2) Acetyl-koenzym A = aktivovaná kys. octová kondenzací Ac-CoA s oxalacetátem vzniká citrát (6 C-atomů) ZPĚT:

4) Produkty Krebsova cyklu: 2 CO2, 1 GTP, 3 NADH + H+, 1 FADH2 SPRÁVNÉ ODPOVĚDI: 3) Ac-CoA vzniká dekarboxylací pyruvátu vznikajícího glykolýzou (jako vedlejší produkt vzniká i CO2) 4) Produkty Krebsova cyklu: 2 CO2, 1 GTP, 3 NADH + H+, 1 FADH2 (E bilance by měla být 12 ATP, ve skutečnosti je asi jen 10 ATP + 1 GTP) ZPĚT:

Téma: BIOCHEMIE – CITRÁTOVÝ CYKLUS PRACOVNÍ LIST / TEST Téma: BIOCHEMIE – CITRÁTOVÝ CYKLUS Vyberte správné tvrzení týkající se citrátového cyklu. Citrátový cyklus je: a. katabolickou dráhou b. anabolickou dráhou c. amfibolickou dráhou d. ani jedno z uvedených tvrzení není správné 2) Do citrátového cyklu vstupuje: a. pyruvát b. acetyl-CoA c. glukóza d. glukóza-6-P 3) Který děj bezprostředně předchází citrátovému cyklu? a. vznik pyruvátu glykolýzou b. dýchací řetězec c. oxidativní dekarboxylace pyruvátu d. vznik oxalacetátu

4) Kdo a kdy jako první objasnil průběh citrátového cyklu? 5) Mezi produkty citrátového cyklu nepatří: a. GTP b. CO2 c. acetyl-CoA d. NADH+ 6) Napište vzorec kyseliny citronové. Z kolika C-atomů se skládá? Jak v průběhu citrátového cyklu vzniká? 7) Porovnejte energetickou bilanci anaerobního a kompletního aerobního katabolismu glukózy. Který je výhodnější? Který je evolučně starší? 8) Doplňte text: Do citrátového cyklu vstupuje ……………………………………, který vzniká z …………………………….při ději nazývaném ………………………………….. . Při tomto ději jako další produkt vzniká …….. . Posledním meziproduktem citrátového cyklu, který vstupuje do další otáčky cyklu, je ………………………., v jehož struktuře jsou ………… uhlíkové atomy.

Téma: BIOCHEMIE – CITRÁTOVÝ CYKLUS PRACOVNÍ LIST / TEST Téma: BIOCHEMIE – CITRÁTOVÝ CYKLUS Vyberte správné tvrzení týkající se citrátového cyklu. Citrátový cyklus je: a. katabolickou dráhou b. anabolickou dráhou c. amfibolickou dráhou d. ani jedno z uvedených tvrzení není správné 2) Do citrátového cyklu vstupuje: a. pyruvát b. acetyl-CoA c. glukóza d. glukóza-6-P 3) Který děj bezprostředně předchází citrátovému cyklu? a. vznik pyruvátu glykolýzou b. dýchací řetězec c. oxidativní dekarboxylace pyruvátu d. vznik oxalacetátu

4) Kdo a kdy jako první objasnil průběh citrátového cyklu? - Hans Adolf Krebs, 30. léta 20. stol. (1937, Nobelova cena 1953) 5) Mezi produkty citrátového cyklu nepatří: a. GTP b. CO2 c. acetyl-CoA d. NADH+ 6) Napište vzorec kyseliny citronové. Z kolika C-atomů se skládá? Jak v průběhu citrátového cyklu vzniká? - obsahuje 6 C-atomů - vzniká kondenzací acetyl-CoA (2 C-atomy) vstupujícího do citrát. cyklu s oxalacetátem (poslední meziprodukt citrát. cyklu, 4 C-atomy) 7) Porovnejte energetickou bilanci anaerobního a kompletního aerobního katabolismu glukózy. Který je výhodnější? Který je evolučně starší? - anaerobní glykolýza – 2 ATP x kompletní aerobní katabolismus Glc – 38ATP z 1 Glc - aerobní katabolismus je výhodnější, evolučně pokročilejší, mladší 8) Doplňte text: Do citrátového cyklu vstupuje acetyl-CoA, který vzniká z pyruvátu při ději nazývaném oxidační dekarboxylace pyruvátu. Při tomto ději jako další produkt vzniká CO2 . Posledním meziproduktem citrátového cyklu, který vstupuje do další otáčky cyklu, je oxalacetát, v jehož struktuře jsou 4 uhlíkové atomy.

POUŽITÉ OBRÁZKY: 1, 2 –archiv autora 3 - DERKSEN, Bryan. www.wikipedia.cz [online]. [cit. 4.2.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Acetyl-CoA-2D.svg 4 - NEUROTIKER. www.wikipedia.cz [online]. [cit. 4.2.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Zitronens%C3%A4ure_-_Citric_acid.svg 5 - AUTOR NEUVEDEN. www.wikipedia.cz [online]. [cit. 4.2.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Hans_Adolf_Krebs.jpg 6 - DOSTÁL, Vojtěch (česká úprava). www.wikipedia.cz [online]. [cit. 4.2.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Citric_acid_cycle_with_aconitate_2_cs.svg

Literatura: VODRÁŽKA, Zdeněk. Biochemie. 2. vydání.Praha: Academia, 1999, ISBN 80-200-0438-6. ALBERTS, Bruce; BRAY, Dennis; JOHNSON, Alexander a kol. Základy buněčné biologie - úvod do molekulární biologie buňky. Ústí nad Labem: Espero Publishing, 1998, ISBN 80-902906-0-4. SOFROVÁ, Danuše a kol. Biochemie - základní kurs. Praha: Karolinum, 1993, ISBN 80-7066-730-3. ČÁRSKY, Jozef; KOPŘIVA, Jaroslav a kol. Chemie pro 3. ročník gymnázií. Praha: SPN, 1986, ISBN 14-414-86. MURRAY, Robert K., et al. Harperova biochemie. Z angl. 23. vyd. přel. Lenka Fialová et. al. 4. vyd. v ČR. Praha: H & H, 2002, ISBN 80-7319-013-3.