Metabolismus - principy

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
METABOLISMUS ŠÁRKA VOPĚNKOVÁ 2012.
Advertisements

Elektrické vlastnosti buňky
Konsultační hodina – základy biochemie pro 1. ročník
Katabolický = energetický metabolismus 3.1. Fermentace 3.2. Respirace
Metabolismus sacharidů
ENZYMY = biokatalyzátory.
Metabolismus A. Navigace B. Terminologie E. Sacharidy I. Enzymy
Metabolismus A. Navigace B. Terminologie E. Sacharidy I. Enzymy
Metabolismus sacharidů
Výuková centra Projekt č. CZ.1.07/1.1.03/
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.
METABOLISMUS LIPIDŮ I Katabolismus
Obecné principy metabolismu Biologické oxidace, makroergní sloučeniny
Termodynamika a chemická kinetika
Metabolismus sacharidů
ENERGETICKY BOHATÉ SLOUČENINY II. PaedDr. Jiřina Ustohalová
Metabolismus sacharidů
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.
Biochemie I Úvodní přednáška
Princip, jednotlivé fáze
Střední zdravotnická škola, Národní svobody Písek, příspěvková organizace Registrační číslo projektu:CZ.1.07/1.5.00/ Číslo DUM:VY_32_INOVACE_KUB_03.
Sloučeniny v organismech
METABOLISMUS.
Látkový a energetický metabolismus rostlin
DÝCHÁNÍ = RESPIRACE.
Výuková centra Projekt č. CZ.1.07/1.1.03/
Fotosyntésa.
Fotosyntéza Základ života na Zemi.
Biochemie Úvod do biochemie.
1.ročník šk.r – 2012 Obecná biologie
DÝCHACÍ ŘETĚZEC.
Digitální výukový materiál zpracovaný v rámci projektu „EU peníze školám“ Projekt:CZ.1.07/1.5.00/ „SŠHL Frýdlant.moderní školy“ Škola:Střední škola.
Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: III/2VY_32_inovace_224.
Sekundární procesy fotosyntézy
Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: III/2VY_32_inovace_225.
(Citrátový cyklus, Cyklus kyseliny citrónové)
Metabolismus ba kterií. – Bakterie se složením prvků zásadně neliší od ostatní živé hmoty – Stejně jako buňky rostlinné a živočišné obsahují biogenní.
Metabolismus bakterií
BIOSYNTÉZA SACHARIDŮ.
Krebsův a dýchací cyklus
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.
Obecný metabolismus Metabolismus: Základní pojetí a obsah pojmu.
Cyklus kyseliny citrónové, citrátový cyklus.
Bioenergetika Pro fungování buněčného metabolismu nutný stálý přísun energie Získávání, přenos, skladování, využití energie Na co se energie spotřebovává.
Energetický metabolismus
Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Šablona III/2VY_32_INOVACE_537.
INTERMEDIÁRNÍ METABOLISMUS
1 DÝCHACÍ ŘETĚZEC. 2 PRINCIP -většina hetero. organismů získává hlavní podíl energie (asi 90%) procesem DÝCHÁNÍ = RESPIRACE -při tomto ději – se předávají.
KOLOBĚH LÁTEK A TOK ENERGIE
2014 Výukový materiál MB Tvůrce: Mgr. Šárka Vopěnková Projekt: S anglickým jazykem do dalších předmětů Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.36/
Pokuste se o definici proteinů svými vlastními slovy: Bílkoviny jsou organické, polymerní, makromolekulární látky, jejichž základními stavebními jednotkami.
CO JE FOTOSYNTÉZA?  Soubor chemických reakcí, v jejichž průběhu dochází k pohlcování energie slunečního záření, která je využita k přeměně jednoduchých.
Metabolismus sacharidů II. Anabolismus sacharidů Autotrofní organismy mají schopnost syntetizovat sacharidy z jednoduchých anorganických sloučenin – oxidu.
Č.projektu : CZ.1.07/1.1.06/ Portál eVIM Látkový metabolismus.
Zlepšování podmínek pro výuku technických oborů a řemesel Švehlovy střední školy polytechnické Prostějov registrační číslo : CZ.1.07/1.1.26/
Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Jana Dümlerová. Slezské gymnázium, Opava, příspěvková organizace. Vzdělávací materiál.
Zlepšování podmínek pro výuku technických oborů a řemesel Švehlovy střední školy polytechnické Prostějov registrační číslo CZ.1.07/1.1.26/
METABOLISMUS ROSTLIN OD MARTINA JAROŠE. FOTOSYNTÉZA Zachycuje sluneční energii a z oxidu uhličitého vyrábí organickou sloučeninu (sacharid) a jako vedlejší.
Fotosyntéza.
Krebsův a dýchací cyklus
Katabolické, Anabolické děje a Metabolismus
3. Vlastnosti živých soustav
Bílkoviny (proteiny).
(Citrátový cyklus, Cyklus kyseliny citrónové)
BIOCHEMICKÁ ENERGETIKA
DÝCHÁNÍ = RESPIRACE.
Biochemie – Citrátový cyklus
 Biochemický ústav LF MU 2016 (E.T.)
Metabolismus sacharidů
Digitální učební materiál
Transkript prezentace:

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

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

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) organotrofy aerobní anaerobní Fermentace: „disproporcionace“ Např.: C6H12O6  2 CH3-CH(OH)-COOH C6H12O6  2 CH3-CH2-OH + 2CO2

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

Nejdůležitější metabolické typy TYP METABOLISMU ZDROJ UHLÍKU ZDROJ VODÍKU OXIDAČNÍ ČINIDLO (akcept. H) PŘÍKLADY ORGA-NISMÙ fotolithotrofní (autotrofní) CO2 H2O zelené buňky rostlin (heterotrofní) organické látky (CO2) někt. fotos. bakterie fotoorganotrofní (heterotrofní) nìkteré řasy a bakterie chemoorganotrofní aerobní O2 živočich., aerob. org. chemoorganotrofní anaerobní respirující SO42- NO3- HCO3- půdní anaerobní mikroorg. chemoorganotrofní fermentační ---- kvasinky vinné, mléčné; škrkavky chemolithotrofní H2S, CH4, NH3, H2 O2 (téměř vždy) bakterie sirné, nitrifikaèní

Zisk energie Synthesa látek Metabolické děje katabolické anabolické Zisk energie Synthesa látek Od složitějších molekul k jednodušším Od jednodušších molekul k složitějším Vzájemná koordinace a regulace + děje amfibolické a anaplerotické

Základní koncept metabolismu a bioenergetiky Autotrofy heterotrofy

Hlavní metabolické dráhy http://www.expasy.org/

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

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

Katabolismus versus anabolismus: 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

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

ATP = společná měna ?

ATP = společná měna Fosfoanhydridové vazby 1. Elektrostatické síly 2. Resonanční stabilizace Enzyme “handle” O- HO P O- O

Bioenergetika V biochemii oblíbená Gibbsova volná energie - 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.

Volná energie je mírou vzdálenosti reakce od rovnováhy . D G = G - G r x n p r o d u ktů t s u b s t r átů t A + B P D G Volná energie rxn D G A + B P rxn A + B P D G > 0 D G < 0 D G = 0 Reakce endergonická Reakce exergonická Reakce v rovnováze

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

Bioenergetika V biochemii G0´ - standardní „biochemická“ změna volné energie G´ = G0´ + RT ln [produkty]/[reaktanty] Pro pH = 7 [H+] = 10-7 O směru reakce rozhodují fyziologické koncentrace: Příklad: Dihydroxyaceton fosfát (M) Glyceraldehyd 3-fosfát Změna volné energie (kJ mol-1) 1,0 + 7,7 (G0) 2,0 x 10-1 9,0 x 10-3 0 (G) 1,0 x 10-1 1,0 x 10-4 - 9,5 (G) + 24,8 (G)

? děj exergonický: G < 0 děj endergonický: G > 0 Pokračování……… 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 ?

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

Synthesa ATP v organismech Substrátová fosforylace: S-P + ADP  S + ATP (transferasa) S1-S2 + ADP + Pi  S1 + S2 + ATP (+ H2O) (ligasa) G°’ADP = -30,5 kJ/mol

…. Synthesa ATP v organismech Membránové fosforylace: ADP + Pi  ATP + H2O (hydrolasy) Oxidativní fosforylace (mitochondrie) Fotofosforylace (chloroplasty)

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.

ENERGETIKA ŠTĚPENÍ ATP jednotka energie ATP: energie získaná reakcí ATP + H2O  ADP + Pi GADP  -50 kJ/mol, G°ADP = -30,5 kJ/mol (-29 až -35 kJ/mol) GADP = G°'ADP + RT ln ([ADP].[Pi]/[ATP].[H2O]) Jaká je energie štěpení: ATP + H2O  AMP + PPi? G°'AMP je stejné jako G°'ADP (asi -33 kJ/mol) GAMP = G°AMP + RT ln ([AMP].[PPi]/[ATP].[H2O]) GAMP = 2 GADP

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