Úvod do studia biochemie Stavba buňky Základní vzorce biochemicky významných sloučenin

Semináře a přednášky 2. týden seminář: Úvod do studia biochemie. Stavba buňky. Vzorce základních biochemicky významných sloučenin přednáška: Enzymy a koenzymy 4. týden seminář: Vitamíny a jejich vztah ke koenzymům přednáška: Zisk energie v buňce, ATP, energetické substráty, makroergní sloučeniny 6.týden: praktikum: Chemické vyšetření moče + močový sediment přednáška: Metabolismus sacharidů. Glykémie a její udržování. Poruchy metabolismu sacharidů (diabetes mellitus). 8. týden praktikum: Měření glykémie (glukometr + fotometr) přednáška: Metabolismus aminokyselin a proteinů. Metabolismus amoniaku. 10. týden seminář: Hemoglobin, hem, bilirubin přednáška: Metabolismus lipidů. Lipoproteiny. Ketolátky. 12. týden seminář: Játra (biochemické funkce jater, vyšetření funkce jater). přednáška: Biotransformace xenobiotik 14. týden přednáška: Hormonální regulace biochemických procesů seminář: Výživa a metabolismus

Biochemie zkoumá složení živé hmoty chemická podstata procesů, které v ní probíhají studium života na molekulární úrovni hraniční oblast mezi chemií a biologií

Biochemie Živé organismy: energie v živinách  pohánění různých dějů, vykonávání funkcí aktivní reakce na změny prostředí roste, dělí se, reprodukuje se (ne všechny – krystal)

Biochemie Vazby na fyzikální, obecnou, organickou, anorganickou chemii biofyziku medicínu – klinická biochemie, farmakologie, toxikologie zemědělské a potravinářské obory biotechnologie ekologie

Složení živé hmoty Chemické složení kvantitativně shodné s anorganickou hmotou kvalitativně jiné neživá živá 1. O 2. Si C 3. Al N 4. Fe H 5. Ca Ca/Fe

Biogenní prvky prvky v živé hmotě • Makrobiogenní – C, O, H, N, P – více než 1% • Oligobiogenní – Ca, Mg, S, K, Fe, Cl, Na – 0,05 - 1% • Mikrobiogenní – Cu, Zn, Co, Mn, I, Mo – < 0,05% • Stopové – B, Si, V, Br, Li, As, Se, Ti, Cr – jen některé organismy

Stavební kameny živé hmoty Voda 80%, velká tepelná kapacita,velké povrchové napětí Ionty Malé molekuly alkoholy, kyseliny, amk, monosacharidy, N-báze Makromolekuly proteiny, polysacharidy, NK Supramolekulární komplexy jádro, membrány, multienzymové komplexy Buňka Tkáně

Buňka Živočišná Rostlinná Bakteriální - prokaryota odlišná v buněčné stěně, má vakuolu, chlorosplast Bakteriální - prokaryota jádro nemá jadernou membránu nemá mitochondrie – mezozom – sídlo respirace není patrné ER, ani Golgiho aparát ribozomy jsou v cytoplazmě

Živočišná buňka základní strukturální i funkční jednotka organismu nejmenší součást schopná pochodů, které jsou znakem života reprodukce pohybu dýchání trávení vyměšování

Živočišná buňka typická buňka má průměr 20 – 30 mm vysoce specializované – nervové (neurony) nebo svalové (myofibrily) – délka i přes 30 cm, ale jsou tenké většina má buněčnou membránu uvnitř organely – charakteristická funkce, tvar, velikost vysoce organizovaná, mnoho oddílů, komor – spojené blankami a výstelkami

Živočišná buňka buněčná membrána jádro a jaderná membrána mitochondrie endoplazmatické retikulum golgiho aparát lysozomy cytoplazma

Živočišná buňka Koolman, Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition © 2005 Thieme

Živočišná buňka Jádro řídící centrum buňky sídlo chromozomů místo transkripce složení – chromatin, jadérko ohraničené jadernou membránou s póry jadérko – místo uprostřed jádra, při vytváření ribozomů

Živočišná buňka Mitochondrie Ribozom – subcelulární entita CKC, aerobní fosforylace, * ATP dvojlipidová membrána, vnitřní dělená kristy, uvnitř matrix místo, kde buňka rozkládá cukr a tuk a vyrábí energi Ribozom – subcelulární entita translace – vytváření bílkovin

Živočišná buňka Endoplazmatické retikulum ribozomy vázané na membrány syntéza proteinů syntéza lipidů oxidace xenobiotik – cyt P450 spolupráce s Golgiho aparátem hrubé – granulární, v záhybech membrána, místo vzniku bílkovin, pomáhá transportovat v buňce různé látky hladké – síť trubic a zakřivených váčků, pomáhá přepravovat po celé buňce látky, skladuje se zde vápník, hlavní místo tukového metabolismu

Živočišná buňka Golgiho aparát Lysozom intracelulární třídění proteinů glykosylační a sulfatační reakce jednoduchá membrána, v blízkosti buněčné membrány úprava, export proteinů, posttranslační modifikace Lysozom produkuje enzymy, které napomáhají rozkládání a vylučování látek a opotřebovaných organel sídla hydrolas (degradační, hydrolytické rce) jednoduchá membrána, uzavřený útvar

Živočišná buňka Peroxisom Cytoskelet odbourávání určitých MK a amk produkují enzymy, které odbourávají některé toxické látky * a odbourávání H2O2 Cytoskelet vnitřní opěrná konstrukce buňky mikrofilamenta, mikrotubuly, intermediární filamenta mikrofilamentum – zajišťuje buňce oporu, někdy připojeno k vnější buněčné bláně mikrotubuly – napomáhají pohybu látek tekutou cytoplazmou

Živočišná buňka Cytosol enzymy glykolýzy, syntéza MK rosolovitá tekutina v níž plavou organely tvoří ji voda, ale i enzymy a amk

Buněčná membrána tloušťka 9 nm složení – lipidy, proteiny, cholesterol, sacharidy selektivní permeabilita, aktivní transport lipidová dvojvrtva, polární hlava – sacharidy, 2 nepolární ocasy – MK, prostoupena bílkovinami Převzato: R. Murray, Harper´s Biochemistry, 26th edition

Buněčná membrána Převzato: R. Murray, Harper´s Biochemistry, 26th edition

Doprava – prostup buněčnou membránou 3 pochody prostá difúze – malé molekuly – voda, glycerol, oxid uhličitý usnadněná (facilitovaná) difúze aktivní transport primární sekundární

Dělení organismů dle stavby buňky podle počtu buněk eukaryota – houby, vyšší rostliny, živočichové – mají jádro prokaryota – bakterie, sinice – nemají jádro podle počtu buněk jednobuněčné mnohobuněčné viry – bezbuněčná forma, parazité

Dělení organismů dle zdroje uhlíku dle zdroje energie autotrofní – C z anorganických sloučenin heterotrofní – C z organických sloučenin dle zdroje energie fototrofní – světlo – fotosyntéz chemotrofní – chemické sloučeniny lithotrofní – anorganická chemie – H2S, H2, NH3 chemotrofní – organická chemie

Reakce metabolismus katabolismus anabolismus souhrn chemických reakcí v živé buňce katabolismus látky štěpené na jednodušší, uvolnění energie anabolismus syntézy, buňka roste, množí se, syntéza ze zásobních látek

Významné biochemické vzorce DNA, RNA ATP Glykolýza Citrátový cyklus Mastné kyseliny Aminokyseliny

Složení NA stavební jednotkou NA jsou nukleotidy NUKLEOTID dusíkatá báze - báze purinové a pyrimidinové cukr zbytek kyseliny fosforečné H3PO4

Nukleotid - dusíkaté báze adenin guanin cytosin thymin – jen v DNA uracil – jen v RNA

Cukerná složka Ribosa – v RNA 2´- deoxyribosa – v DNA

Nukleosid (deoxynukleosid) spojená cukerná složka a dusíkatá báze

Nukleotid (deoxynukleotid)

Replikace a transkripce DNA genetická informace v DNA: zdroj informace pro syntézu všech proteinů buňky a organismu poskytuje informace děděné dceřinou buňkou nebo potomkem musí být templátem: pro přepis (transkripci) informace do RNA pro replikaci informace do dceřiné molekuly DNA

ATP Adenosin-5-trifosfát Adenin + ribóza + 1 trifosfátová skupina Koolman, Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition © 2005 Thieme

ATP ATP + X  Y + ADP + P základní nositel chemické energie v buňkách konečná fosforylová skupina velmi reaktivní, ochotně se při hydrolýze uvolňuje nebo přenáší na jiné molekuly při těchto reakcích se uvolňuje energie ADP - * hydrolýzou ATP, v reakci s vodou se odštěpí koncová fosforylová skupina AMP – nukleotid v RNA, * při energeticky výhodné hydrolýze ATP

Glykolýza glukóza fruktóza glyceraldehyd pyruvát laktát

Citrátový cyklus citrát a-ketoglutarát acetyl-CoA

Lipidy kyselina stearová (C16) kyselina palmitová (C18) kyselina olejová (C16, 9:10) glycerol triacylglycerol

Neutrální aminokyseliny s nepolárním postranním řetězcem

Neutrální aminokyseliny s polárním postranním řetězcem

Kyselé aminokyseliny

Zásadité aminokyseliny