Biochemie – úvod do anabolismu

Prezentace na téma: "Biochemie – úvod do anabolismu"— Transkript prezentace:

1 Biochemie – úvod do anabolismu
Josef Trögl

2 Anabolické dráhy Syntéza složitějších organických látek
Nutné dodání energie a redukčního činidla obvykle ATP a NADPH, ale i jiná Výchozí látky jsou obvykle centrální meziprodukty katabolismu AcSCoA pyruvát meziprodukty citrátového cyklu aminokyseliny Lokalizace obvykle v cytoplazmě a na endoplazmatickém retikulu

3 Syntéza sacharidů Syntéza glukózy vychází z pyruvátu
Obrácení glykolýzy, ale některé reakce odlišné Potřeba dodat více energie než kolik se glykolýzou uvolní Ostatní monosacharidy vznikají obvykle z glukózy Oligosacharidy a polysacharidy vznikají z fosforylovaných monosacharidů fosfát se odštěpuje – energie pro reakci

4 Syntéza glukózy Výchozí metabolity různé
heterotrofní org.: C3-C4 látky (pyruvát, laktát, glycerol, meziprodukty citr. cyklu…) rostliny (nefotosynteticky) a některé MO – 2C (acetylkoenzym A) autotrofně z C1 (CO2)

5 Glukoneogeneze Univerzální dráha heterotrofních organismů
Výchozí metabolit pyruvát Částečně obrácená glykolýza Některé reakce odlišné – hlavně ty silně endergonické DG0<0  na zvrat potřeba více energie Celkově musí organismus dodat více energie než získá U savců probíhá hlavně v játrech zásobní glykogen zpracování odpadu (kys. mléčná z anaerobního metabolismu savčích svalů) z glukogenních aminokyselin

6 glyceraldehyd-3-fosfát červeně odlišné reakce od glykolýzy
Glukoneogeneze pyruvát ↓ glyceraldehyd-3-fosfát fosfoenolpyruvát fruktóza-1,6-bisfosfát 2-fosfoglycerát fruktóza-6-fosfát 3-fosfoglycerát glukóza-6-fosfát 1,3-bisfosfoglycerát glukóza červeně odlišné reakce od glykolýzy

7 Glukoneogeneze Syntéza fosfoenolpyruvátu Odlišný děj než při glykolýze
Bakterie (některé) – přímá syntéza (enzym fosfoenolpyruvátsyntetáza) + ATP  + AMP + PPi

8 Glukoneogeneze Syntéza fosfoenolpyruvátu
Ostatní MO, rostliny, živočichové – metabolická oklika přes oxalacetát + CO2 + ATP  + ADP + Pi enzym pyruvátkarboxyláza +GTP  + GDP + Pi + CO2 enzym fosfoenolpyruvátkarboxykináza

9 Glukoneogeneze pyruvátkarboxyláza je u živočichů výhradně v matrix mitochondrie pyruvát přechází přes mitochondriální membránu snadno fosfoenolpyruvátkarboxykináza je buď v matrix nebo v cytoplazmě (dle druhu živočicha) fosfoenolpyruvát přechází z matrix snadno oxalacetát nepřechází přes mitochondriální membrány – přeměna na transportovatelných malát (mitochondrie) a zpět (cytoplasma) enzym malátdehydrogenáza +NADH NAD+

10 Glukoneogeneze Odštěpování fosfátových skupin pouze hydrolytické (nevzniká ATP, ale jen volný fosfát) DG0<0, ale celkově spotřeba více energie fruktózabisfosfatáza glukóza-6-fosfatáza O H C 2

11 Syntéza lipidů Syntéza mastných kyselin
Syntéza glycerolu (sfingosinu…) Syntéza kompletního triacylglycerolu nebo fosfolipidu

12 Syntéza lipidů Syntéza mastných kyselin vychází z acetylkoenzymu A
z odbourávání lipidů, sacharidů, aminokyselin… Prakticky obrácená b-oxidace, ale jiné enzymy a mechanismy reakcí Účast CO2 Spotřeba více energie než se uvolní odbouráním redukce pomocí NADPH

13 Syntéza lipidů Enzymový komplex syntáza mastných kyselin
lokalizace v cytoplazmě u prokaryot i eukaryot prokaryota, chloroplasty rostlin – podjednotka pro každou reakci eukaryota – pouze dimer, pro každou reakci doména, ale podobná funkce Střední částí acyl carrier protein (ACP) – nese jako raménko syntetizovanou mastnou kyselinu a předává jednotlivým enzymům thiovazba (přes –SH skupinu) Dvě vazební místa cSH – centrální – nese tvořenou mastnou kyselinu pSH – periferní – vstup AcCoA

14 Syntéza lipidů

15 Syntéza lipidů

16 Biotin Biotin = vitamín H
Kofaktor přenášející aktivovaný (=reaktivnější) oxid uhličitý Prosthetická skupina – amidová vazba karboxylu na lysin CO2 Lys-

17 Syntéza mastných kyselin
Vstupující acetylkoenzym A se aktivuje karboxylací na malonyl-CoA enzym acetyl-CoA-karboxyláza – tři podjednotky biotin jako kofaktor + ATP + CO2  + ADP + Pi

18 Syntéza mastných kyselin
1. Transacetylace Přesun (transfer acetylu = transacetylace) tvořeného acylu z cSH na pSH Připojení malonylu na cSH Enzym malonyltransacylasa pSH

19 Syntéza mastných kyselin
1. Transacetylace Přesun (transfer acetylu = transacetylace) tvořeného acylu z cSH na pSH Připojení malonylu na cSH Enzym malonyltransacylasa

20 Syntéza mastných kyselin
2. Kondenzace Přenos acylu na malonyl a dekarboxylace Enzym 3-oxoacylsynthetáza

21 Syntéza mastných kyselin
2. Kondenzace Přenos acylu na malonyl a dekarboxylace Enzym 3-oxoacylsynthetáza + CO2 pSH

22 Syntéza mastných kyselin
3. Redukce karbonylu redukční činidlo NADPH vznik alkoholu Enzym 3-oxoacylreduktáza + NADP+ pSH

23 Syntéza mastných kyselin
4. Dehydratace Odštěpení vody vznik dvojné vazby Enzym 3-hydroxyacyldehydratáza + H2O pSH

24 Syntéza mastných kyselin
5. Redukce dvojné vazby Redukční činidlo NADPH popř. NADH Enzym enoylreduktáza + NADP+ pSH

25 Syntéza mastných kyselin
1. Transacetylace Pokračování od bodu 1, acyl je 2C prodloužen pSH

26 Syntéza mastných kyselin
Pokračování od bodu 1, acyl je 2C prodloužen pSH

27 Syntéza mastných kyselin
Hotová kyselina se uvolní z vazby na ACP Volná se následně aktivuje přenosem na SCoA – reaktivnější forma pro další metabolické reakce enzym thiokináza hydrolýza ATP na ADP + Pi Syntézou se tvoří maximálně C16 – kys. palmitová Jiné MK se tvoří dodatečnými reakcemi prodloužení v mitochondriích pomocí AcCoA vznik dvojných vazeb (cis) pomocí specifických dehydrogenáz hydroxylace

28 Syntéza acylglycerolů
Výchozí látky sn-glycerol-3-fosfát acylkoenzym A Syntéza glycerol-3-fosfátu dvě cesty glycerol + ATP  glycerol-3-fosfát + ADP enzym glycerolkináza dihydroxyacetonfosfát + NADH + H+  glycerol-3-fosfát + NAD+ enzym glycerolfosfátdehydrogenáza

29 Syntéza acylglycerolů
U savců v tukových buňkách tukové zásoby z nadbytečných sacharidů a aminokyselin Přenos dvou acylů na glycerol-3-fosfát – vzniká fosfatidát Enzymy acyltransferázy + R1-CO-SCoA  + SCoA + R2-CO-SCoA  + SCoA

30 Syntéza acylglycerolů
Fosfatidáty jsou výchozí pro další syntézy Syntéza fosfolipidů – modifikace fosfátové skupiny aktivace pomocí CTP + CTP  + PPi následuje modifikace za odštěpení CMP druhý glycerol serin – výchozí pro syntézu ethanolaminu a chlolinu

31 Syntéza triacylglycerolů
1. Odštěpení fosfátu enzym fosfatidáthydroláza + H2O  + Pi 2. Acylace enzymy transacetylázy + R3-CO-SCoA  + SCoA

32 Syntéza aminokyselin a bílkovin
Řada drah odlišnosti mezi organismy více drah u jednoho organismu „vedlejší produkty“ Syntéza uhlíkatých koster pyruvát, AcSCoA, meziprodukty citrátového cyklu, pentózového cyklu a glykolýzy Syntéza aminoskupiny živočichové, houby – jen organicky vázaný N (jiné aminokyseliny) rostliny - NH4+, NO3-, NO2- (masožravé rostliny org. N) bakterie – hlavně NH4+, některé i, NO3-, NO2- nebo fixace N2

33 Syntéza aminokyselin a bílkovin
Výchozí metabolit Hlavní meziprodukt Další produkty 2-oxoglutarát glutamát glutamin prolin arginin lysin oxalacetát aspartát asparagin methionin threonin ( izoleucin) 3-fosfoglukonát serin glycin cystein pyruvát alanin valin leucin

34 Syntéza aminokyselin a bílkovin
Výchozí metabolit Hlavní meziprodukt Další produkty fosfoenolpyruvát + erythróza-4-fosfát fenylalanin ( tyrosin) tyrosin tryptofab ribulóza-5-fosfát histidin

35 Syntéza bílkovin Probíhá z aminokyselin podle genetické informace na ribozómech viz přednáška „Genetika“ Některé kratší peptidy jsou syntetizovány i bez matrice glutathion, peptidová antibiotika… specifické bílkovinné komplexy – zajišťují správné pořadí aminokyselin syntéza přes aktivované aminokyseliny

36 Syntéza nukleových kyselin
Genetické pochody Výchozí látkou a zároveň zdrojem energie jsou nukleosidtrifosfáty viz přednáška „Genetika“