Metabolismus sacharidů

Metabolismus sacharidů důležitou roli hraje GLUKÓZA anabolismus: fotosyntéza glukoneogeneze katabolismus: buněčné dýchání fermentace

Anabolismus sacharidů FOTOSYNTÉZA Anabolismus sacharidů

Základní informace přeměna světelné E na chemickou hlavní producent O2 v chloroplastech základní podmínka života na Zemi 6 CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 katalyzátor: chlorofyl a světlo 2 fáze: světelná + temnostní

SVĚTELNÁ FÁZE thylakoidy – past na fotony karotenoidy, xantofyly, chlorofyl d, c, b, a chlorofyl a – PS I = P700 PS II = P680

SVĚTELNÁ FÁZE Hillova REAKCE – uvolnění 2e- na PS II dopadne foton → excitace chlorofylu a e- jsou přenášeny z PS II do PS I (doplňují deficit e- na PS I), při tom e- ztrácejí E → fixace do ATP (ADP + P → ATP) … necyklická fosforylace na PS I dopadne foton → excitace chlorofylu a odštěpení 2H (= 2H+ + 2e-), přenos e- a uložení do NADPH (NADP+ + 2H+ → NADPH + H+) nebo cyklická fosforylace a tvorba ATP NADPH je využit v temnostní fázi fotosyntézy jako redukční činidlo Hillova REAKCE – uvolnění 2e- na PS II dopadne foton → excitace chlorofylu a e- jsou přenášeny (plastochinon, cytochromy a plastocyanin) z PS II do PS I (doplňují e- deficit na PS I), při tom e- ztrácejí E → fixována při necyklické fosforylaci do ATP (ADP + P → ATP) na PS I dopadne foton → excitace chlorofylu a = vymrštění e- , přenos e- přes přenašeče (ferredoxin, NADP+ reduktáza) a uložení do molekuly NADPH (NADP+ + 2H+ → NADPH + H+) nebo cyklická fosforylace a tvorba ATP NADPH je využit v temnostní fázi fotosyntézy jako redukční činidlo

UŽ TOMU ROZUMÍTE, BANDO?

H2O ½ O2 2 e- 2 fotony FS II 2 e- ADP+P 2 NADP++ 2H+ 2 NADPH+H+ ATP ADP+P 2 fotony FS I 2 e- ADP+P ATP 2 e- ATP

JĚŠTĚ JEDNOU …

A teď na to půjdeme lidsky…

rozpad C6 na 2 C3→ C3 rostliny dalšími reakcemi vzniká C6 cukr CALVINŮV CYKLUS CO2 se váže na ribulóza-1,5-bisfosfát → C6 rozpad C6 na 2 C3→ C3 rostliny dalšími reakcemi vzniká C6 cukr část regeneruje zpět na ribulóza-1,5-bisfosfát

HATCH – SLACKŮV CYKLUS CO2 se navazuje v mezofylu na fosfoenolpyruvát a vzniká oxalacetát (C4) → C4 rostliny náročné na teplo → pouze u teplomilných rostlin (kukuřice, bambus, proso, třtina)

ANABOLISMUS SACHARIDŮ Já také občas potřebuji vytvořit cukr! GLUKONEOGENEZE ANABOLISMUS SACHARIDŮ Já také občas potřebuji vytvořit cukr!

GLUKONEOGENEZE syntéza glukózy z laktátu / AMK a glycerol při vyčerpání zásob glukózy dlouhodobá svalová činnost hladovění (již po 1 dnu hladovění) diabetes není opakem glykolýzy! místo:

GLUKONEOGENEZE tvořící se pyruvát se nestačí odbourat aerobně → laktát transport laktátu do jater možné průběhy: laktát → glukóza → svaly (E) → glykolýza → laktát … alanin v játrech deaminace → pyruvát + urea

Konec anabolismu sacharidů na KG

KATABOLISMUS SACHARIDŮ Kterak z cukrů vykřesat ATP

KATABOLISMUS SACHARIDŮ ŽIVOT JE PRÁCE! buňka - růst, dělení, homeostáza, funkčnost ... → příjem E sluneční záření z potravy štěpení sacharidů → glukóza oxidací glukózy se uvolňuje E buněčné dýchání C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O fermentace (= kvašení)

Jak ze substrátu získat E klíčem jsou redoxní reakce přesun e- z atomů s nízkou el.neg. na atomy s vysokou el.neg. ztráta potenciální E → fixace do ATP

BUNĚČNÉ DÝCHÁNÍ (=RESPIRACE) glykolýza Krebsův cyklus dýchací řetězec

1) GLYKOLÝZA glykos + lysis C6 (glukóza) rozklad na 2C3 (pyruvát) 10 reakcí výsledek: 2 molekuly pyruvátu a E v ATP a NADH e- v NADH → dýchací řetězec → přenašeče → O2 2H+ + ½ O2 + 2 e- → H2O aerobní i anaerobní proces energetická bilance: spotřeba: 2 molekuly ATP (krok 1 a 3) vznik: 4 molekuly ATP (krok 7 a 10) a 2 molekuly NADH (krok 6) celkem vzniknou 2 molekuly ATP a 2 molekuly NADH z 1 molekuly glukózy

DALŠÍ ZPRACOVÁNÍ PYRUVÁTU transport pyruvátu do mitochondrie spotřeba 2 ATP pyruvát vstupuje do matrix mitochondrie přeměna na acetylCoA vstup do Krebsova cyklu

2) KEBSŮV CYKLUS Hans Krebs 1953 Nobelova cena kys. citronová 1. produkt v matrix mitochondrií sled 8 reakcí – odbourání acetyl-CoA na CO2 a H e- přeneseny na nosiče NAD+ a FAD → redukce na NADH a FADH2 → e- do dýchacího řetězce 2x dekarboxylace energetická bilance: z 1 molekuly pyruvátu vznik: 1 molekuly ATP, 3 NADH a 1 FADH2

2) KEBSŮV CYKLUS

3) DÝCHACÍ ŘETĚZEC ve vnitřní membráně mitochondrií vnořeny enzymy – přenašeče e- molekuly NADH a FADH2 přinášejí do dýchacího řetězce e- s vysokým obsahem E přesun e- mezi enzymy - uvolňování E uvolněná E použita k přenosu H+ z matrix do mezimembránového prostoru na konci řetězce jsou e- předány kyslíku → redukce za vzniku vody ½ O2 + 2 H+ + 2e- → H2O tvorba ATP

energetická bilance ATP glykolýza: 2 ATP přesun do mitochondrie: - 2 ATP Krebsův cyklus: 2 ATP dýchací řetězec: 34 ATP celkem 36 molekul ATP z 1 molekuly glukózy

FERMENTACE za ANAEROBNÍCH PODMÍNEK ATP vzniká pouze během glykolýzy → cílem je neustále opakovat glykolýzu glykolýza + obnova NAD+ přenesením e- z NADH NAD+ umožňuje další glykolýzu

alkoholové kvašení pyruvát → dekarboxylace → acetaldehyd → redukce pomocí NADH → ethanol u hub kvasinek a některých bakterií – výroba alkoholu

mléčné kvašení pyruvát je redukován NADH za vzniku laktátu bez uvolnění CO2 u některých hub a bakterií – výroba sýrů, jogurtů (Lactobacillus bulgaricus) u lidských svalových buněk při fyzické námaze vzniká kys. mléčná

srovnání b. dýchání a fermentace