BIOLOGIE

5. METABOLISMUS BUNĚK

·         metabolismus = soubor všech biochemických reakcí, které probíhají v buňce

·         BIOCHEMICKÉ REAKCE:

a)  KATABOLICKÉ REAKCE

ð  dochází k odbourávání složitých látek na látky jednodušší a při tom se uvolňuje energie

b)ANABOLICKÉ REAKCE

ð  dochází k tvorbě, z jednoduchých látek vznikajících látky složité a při tom se spotřebovává energie

A. KATABOLICKÉ REAKCE

v  dochází k odbourávání látek složitějších na látky jednodušší a uvolňuje se energie

v  nejvýznamnějším zdrojem energie je GLUKOZA

v  RB si glukózu vytvářejí samy při fotosyntéze, která probíhá v chloroplastech

v  ŽB dostávají glukózu z potravy

v  buňky uvolňují energii z glukózy jejím odbouráváním à OXIDACE à proces oxidace àBUNĚČNÉ DÝCHÁNÍ

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ à 6CO₂ + 6H₂O + E (energie)

v  energie se uvolňuje do molekul ATP – ADENOZINTRIFOSFÁT => okamžitý zdroj energie

v  dále vznikají molekuly NADH – NIKOTINAMIDADENÍNDINUKLEOID => nosiče elektronů

1. BUNĚČNÉ DÝCHÁNÍ

·        lze rozdělit do 3 ETAP:

a) GLYKOLÝZA

ü pochod, který probíhá v buňce v cytoplazmě

ü zde se glukóza přeměňuje na

 K. PYROHROZNOVOU (= PYRUVÁT)

b) KREBSŮV CYKLUS

ü probíhá v matrixu mitochondrií

ü vzniká CO₂ a dále elektrony s vysokým obsahem energie, které se vyskytují ve formě NADH a FADH₂

c) OXIDANÍ FOSFORILACE

ü probíhá na vnitřní membráně mitochondrií

ü elektrony vzniklé v Krebsově cyklu procházejí elektronovým transportním řetězcem àATP

A. GLYKOLÝZA

Ø  GLYKOS = cukr

Ø  LYZIS = štěpit

Ø  soubor biochemických reakcí, při kterých z 1 molekuly glukózy vznikají 2 molekuly KYSELINY PYROHROZNOVÉ (= PYRUVÁT)

Ø  6molekulová sloučenina à 2molekulové sloučeniny

Ø   kromě molekul z pyruvátu vznikají také 2 molekuly ATP a 2 molekuly NADH

Ø  kyselina pyrohroznová je pak přenesena přes  vnější a vnitřní membránu do matrixu mitochondrií à v matrixu převedena na ACETYL – CoA (acetyl-koenzym A) + CO₂ à ven z buňky (= 2uhlíková molekul)

+ 1 molekula NADH

Ø  ACETYL – CoA vstupuje do Krebsova cyklu

B. KREBSŮV CYKLUS (= cyklus kyseliny citronové)

Ø  Hans Krebs – objevil Krebsův cyklus

  - Nobelova cena

Ø  v matrixu mitochondrií

Ø  soubor 8 biochemických reakcí

PRŮBĚH KREBSOVA CYKLU:

§  ACETYL – CoA přenesen na 4uhlíkovou sloučeninu (= K. OXALOCTOVÁ) à vznikne k. citronová (= citrát)

§  k. citronová vstupuje do dalších biochemických reakcí à při těchto reakcích probíhá 2x DEKARBOXYLACE à dochází k odštěpení CO₂, který vznikne difuzí, a jejím odstraněním z buňky

§  vznikne 1 molekula ATP a dále vznikají elektrony s vysokým obsahem energie (ve formě 3 NADH a 1 FADH₂)

§  vznik 6 NADH, 2 FADH₂ a 2 ATP

§  molekuly NADH a FADH₂ přenášejí další molekuly do další fáze dýchání

C. ELEKTRON TRANSPORTNÍ ŘETĚZEC

(= ETR) + OXIDAČNÍ FOSFORYLACE (=OF)

Ø  ETR + OF probíhá na vnitřní membráně mitochondrií

ETR

§  tvořen velkým množstvím molekul enzymů à mají schopnost zachytit elektrony (elektrony, které vznikly v KC a přeneseny přenašeči NADH a FADH₂)

§  jednotlivé elektrony jsou postupně přenášeny z 1 enzymu na druhý à při přenosu se postupně uvolňuje energie à využita k přenosu vodíkových protonů (H⁺) a ty jsou přenášeny z matrixu mitochondrií do mezimebránového prostoru

§  probíhá zde pochod oxidační fosforylace (po ETR) à tvorba ATP ß ADP + P à aby mohla probíhat výroba ATP, je potřeba enzym ATP – SYNÉZA – ve vnitřní membráně mitochondrií à aby mohla vzniknout ATP – SYNTÉZA je potřeba 3H⁺

§  posledním příjemcem elektronů je O₂, které reaguje s vodíkem a vzniká vazba:

¹/₂O₂ + 2e + H⁺ à H₂O

§  vznikne 34 ATP na konci cyklu

§  výtěžek z 1 molekuly glukózy je 36 molekul ATP

2. JAKÝM ZPŮSOBEM ZÍSKÁVAJÍ BUŇKY ENERGII V ANAEROBNÍM PROSTŘEDÍ

·         není přítomen kyslík

·         buňky, které žijí v tomto prostředí à ANAEROBNÍ METABOLISMUS

·         buňky mají, získávají energii pouze GLYKOLÍZOU à při GLYKOLÍZE  vzniká K. PYROHROZNOVÁ à převáděna na jiný produkt:

A. ALKOHOL

B. K. MLÉČNÁ

            = A + K. M. = KVAŠENÍ = FERMENTACE

·         energie, která se uvolňuje, slouží ke vzniku z ATP z 1 molekuly glukózy

ALKOHOLOVÉ KVAŠENÍ

§  některé druhy rostlin a pro některé druhy hub (kvasinky) à ETANAL + CO₂

§  K. MLÉČNÁ převedena na ALKOHOL

§  kvasinky pivní, k. vinná, kvasnice

MLÉČNÁ KVÁŠENÍ

§  mléčné bakterie = laktobacilus

§  svalové buňky

§  K. PYROHROZNOVÁ à K. MLÉČNÁ

§  mléčný cukr = laktóza

§  kyselé mléko, jogurty, zakysaná smetana a sýry

B.          ANABOLICKÉ POCHODY

1. FOTOSYNTÉZA

·         pochod, při kterém za využití světelné energie z l. anorganické (CO₂ a H₂O) vzniká l organická (cukr = glukóza) a navíc se do prostředí uvolňuje O₂

·         pro průběh je velmi důležité přítomnost fotosyntetických barviv (nejvíce chlorofyl)

·         charakteristické pro zelené rostliny, sinic a některé druhy bakterií

·         fotosyntéza probíhá v buňce v chloroplastech

·         org., které mají schopnost fotosyntézy, mohou přeměnit glukózu na jiné org. l. (nukleové k., bílkoviny)

·         sumární rovnice fotosyntézy:

CO₂ + H₂O + E à C₆H₁₂O₆ + O₂ + (H₂O)             

E … světelná energie

Fotosyntetická barviva (= pigmenty)

v  bílkoviny, které mají schopnost absorbovat (= zachytit) různé délky viditelného světla (= část elektromag. vlnění v rozmezí vlnových délek od 380 nm po 750 nm /nanometr/, jednotlivým vlnovým délkám odpovídá určité barevné spektrum)

v  viditelné světlo se skládá z částic = FOTONŮ – nesou určité množství energie à čím větší je vlnová délka tím méně energie FOTONY  obahují určité množství energie

v  barevné spektrum, které je pigmenty zachyceno, tak zmizí

v  chlorofyl typu a

-          modrozelená

v  chlorofyl typu b

-          žlutozelená

v  a + b = absorbují jiné vlnové délky a tím se trochu liší barveně

v  karotenoidy

-          žlutá až oranžová

v  nejvýznamnější je chlorofyl typu a

v  b a karotenoidy zachytí menší množství energie à přenesou do chlorofylu a à přenesena na chem. l.

v  po zachycení energie slunečního záření přecházejí elektrony umístěné v chlorofylu a ze základního do excitovaného stavu (tzn. elektrony získaly energii FOTONŮ a staly se VYSOKOENERGETICKÉ elektrony a uvolnili se à zachyceny ELEKTROTRANSPORTNÍM ŘETĚZCEM)

Fáze fotosyntézy:

1.     SVĚTELNÁ FÁZE

Ø  probíhají zde světelné reakce

Ø  v tylakoidech chloroplastu

Ø  molekuly chlorofylu zachytí energii slunečního záření à elektrony chlorofylu přejdou do EXCYTOVANÉHO stavu a uvolňují se z molekuly chlorofylu à tyto elektrony na sebe navázaly energii slunečního záření a staly se VYSOKOENERGETICKÝMI à přicházejí do ELEKTRONTRANSPORTNÍHO ŘETĚZCE (v membráně tylakoidů) à při průchodu elektronů dochází k uvolňování energie  à využívá se k tvorbě ATP (= fosforylace), využívá se k tvorbě molekul NADPH à slouží jako přenašeče H a elektronů

Ø  součastně s těmito pochody dochází k rozkladu H₂O => FOTOLÝZA à 2 protony vodíku 2H⁺, 2e^-, 1 atom O₂

Ø  elektrony vzniklé z rozkladu H₂O vyplní volná místa v molekulách chlorofylu

Ø  O₂ ven z buňky

2.     TEMNOSTNÍ FÁZE – CALVINŮV CYKLUS

-   ve stromami v chloroplastu

  -v této fází se uskutečňuje calvinův cyklus à dochází k přeměně CO₂ na cukr (= glukózu), aby to mohlo proběhnout potřebují energii ve formě ATP a potřebuje vodíkové protony (vzniklé ve světelné fázi z NADPH)

- na konci vzniká cukr (= glukóza)

- glukóza je přeměněna na škrobová zrna --> ukládají se do zásoby (rezervní zdroj energie) v chloroplstech a nebo v amiloplastech

- ukládání škrobu dochází v noci

- přes den dochází k odbourávání škrobu