Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ Autor materiálu:RNDr. Pavlína Kochová Datum vytvoření:listopad 2012 Vzdělávací oblast:člověk a příroda Vyučovací předmět:chemie Ročník:septima, š. Téma:dynamická biochemie – citrátový cyklus Druh materiálu:prezentace + pracovní list Klíčová slova:substrát, redoxní enzymy, odbourání, dekarboxylace, substrátová fosforylace, makroergická vazba, energetická bilance Anotace:prezentace s výkladem a aktivitou pro procvičení ev. zpětnou vazbu VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ Typ interakce Dum se skládá z výkladu formou prezentace a následnou aktivitou formou pracovního listu Druh výukového zdroje Prezentace je učena pro výklad společného uzlu bazálního metabolismu živin pro třetí ročník výuky středoškolské chemie Navazuje na kapitolu odbourávání sacharidů a připravuje studenty na výklad poslední fáze získávání energie z živin – dýchací řetězec Podává v jednotlivých krocích názorné vysvětlení postupu odbourávání uhlíkatých skeletů Druhá část prezentace shrnuje jednotlivé kroky a naznačuje zjednodušení výkladu procesu, který je v reálném prostředí buňky mnohotvárnější. Pracovní list lze použít pro procvičování učiva v hodině nebo jako domácí úkol, nebo pro zpětnou vazbu VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ Typická délka využití Dum je zamýšlen na jednu vyučovací jednotku. Dle schopností žáků je aktivitu možno realizovat v hodině nebo formou domácího úkolu. Zařazení materiálu dle ŠVP Student zařadí proces do systému metabolismu živin Osvojí si znalosti o významu děje pro energetiku buňky VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Krebsův cyklus RNDr. Pavlína Kochová Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Hans Adolf Krebs (1900 – 1981) německý fyzik a biochemik židovské národnosti 1932 objev malého Krebsova (Onithinového) cyklu 1933 emigrace do GB 1937 objev velkého Krebsova cyklu 1953 Nobelova cena 1958 povýšen do šlechtického stavu Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž Obr.1

Sled 9, respektive 8 reakcí Společná metabolická dráha aerobní oxidace mezi- produktů odbourávání lipidů, sacharidů a některých AK Lokalizace : ▫ cytosol u prokaryontních buněk ▫ vnitřní membrána mitochondrií eukaryontních buněk Vstup: ▫ 1 acetyl-CoA Zisk: ▫ 1 ATP ▫ 3 NADH+H + ▫ 1 FADH 2 Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž Obr.2

kondenzuje s oxalacetátem za současného působení H 2 0 → citrát + CoA-SH Hydrolýza vazby mezi acetyl-CoA a citrátem uvolní značné množství energie jako teplo. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž Obr.3

Citrát je izomerizován ve dvou stupních na izocitrát. Prvním stupněm je dehydratace na cis-akonitát. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž Obr.4

Druhým stupněm je pak zpětná rehydratace na isocitrát. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž Obr.5

Dehydrogenace a následná dekarboxylace isocitrátu na α-ketoglutarát (2-oxoglutarát). Koenzym NAD + se při reakci redukuje na NADH+H +. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž Obr.6

Dekarboxylacie α-ketoglutarátu. NAD + se při reakci redukuje na NADH+H + a navazuje koenzym A. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž Obr.7

Přeměna sukcinyl-CoA na sukcinát. Uvolněná energie je použita k vytvoření makroergické vazby mezi fosfátem a GDP za vzniku jedné molekuly GTP. Díky GTP nakonec vzniká ATP (substrátová fosforylace). Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž Obr.8

Sukcinát je dehydrogenován na fumarát. Redukuje se koenzym FAD na FADH 2 a přechází do dýchacího řetězce. Na rozdíl od NADH+ H + vytvoří jen 2 molekuly ATP. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž Obr.9

Adice vody na fumarát za vzniku malátu. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž Obr.10

V poslední reakci je malát dehydrogenován zpět na oxalacetát. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž Obr.11

1.acetyl-CoA + oxalacetát + H 2 0 → citrát + CoA-SH citrát ↔ cis-akonitát ↔ isocitrát 4. isocitrát + NAD + ↔ α-ketoglutarát + CO 2 + NADH+H + 5. α-ketoglutarát + NAD + + CoA-SH → sukcinyl-CoA + CO 2 + NADH+H + 6. sukcinyl-CoA + P i + ADP ↔ sukcinát + ATP + CoA-SH 7. sukcinát + FAD ↔ fumarát + FADH 2 8. fumarát + H 2 O ↔ malát 9. malát + NAD + ↔ oxalacetát + NADH+H + Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

1 ATP 3 NADH+H + 1 FADH 2 1 ATP 9 ATP 2 ATP 12 ATP Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Citrátový cyklus nemusí proběhnout celý, některé jeho meziprodukty mohou být substrátem pro jiné metabolické dráhy, naopak jiné dráhy končí v některé součásti cyklu. Citrátový cyklus plní funkci v oxidativních i syntetických pochodech, je tzv. amfibolický. Oxalacetát může být přeměněn na pyruvát a použit ke glukoneogenezi. Acetyl-CoA je hlavním substrátem pro syntézu mastných kyselin. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

VODRÁZ ̌ KA, Zdene ̌ k. Biochemie. Vyd. 1. Praha: Academia, 1992, 2 v. ISBN , kniha druhá, str Obrázek 1: Hans Adolf Krebs.jpg jpg jpg Obrázky 2-11: Citric acid cycle with aconitate 2 cs.svg cid_cycle_with_aconitate_2_cs.svg&page=1 VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/

Cyklus může sloužit také jako zdroj uhlíkových koster k syntéze postradatelných aminokyselin. Naopak po transaminaci a deaminaci mohou aminokyseliny do cyklu vstupovat: glycin, alanin, cystein, hydroxyprolin, serin, threonin a tryptofan tvoří pyruvát, ze kterého je syntetizován acetyl-CoA; arginin, histidin, glutamin a prolin jsou substrátem pro tvorbu α-ketoglutarátu, isoleucin, methionin a valin tvoří sukcinyl-CoA, tyrosin a fenylalanin tvoří fumarát. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Koch ová CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž