1 / 55

Konsultační hodina – základy biochemie pro 1. ročník

Konsultační hodina – základy biochemie pro 1. ročník. Přírodní látky Úvod do metabolismu Glykolysa Krebsův cyklus Dýchací řetězec Fotosynthesa. Přírodní látky. Cukry (Sacharidy). Co to je?

nowles
Download Presentation

Konsultační hodina – základy biochemie pro 1. ročník

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Konsultační hodina – základy biochemie pro 1. ročník Přírodní látky Úvod do metabolismu Glykolysa Krebsův cyklus Dýchací řetězec Fotosynthesa

  2. Přírodní látky

  3. Cukry (Sacharidy) • Co to je? • Organické látky, které obsahují karbonylovou skupinu (C=O) a hydroxylové skupiny (-OH) vázané na uhlících • Aldosy: karbonylová skupina na konci řetězce • Ketosy: karbonylová skupina uvnitř řetězce

  4. Cukry (Sacharidy) - Jak to vypadá?

  5. Cukry (Sacharidy) - Jak to vypadá?

  6. Cukry (Sacharidy) - Jak to vypadá?

  7. Cukry (Sacharidy) - Jak to vypadá?

  8. Cukry (Sacharidy) - Jak to vypadá?

  9. Cukry (Sacharidy) • K čemu je to dobré? • Monosacharidy: • Zdroj energie (glukosa, galaktosa) • Stavební částice DNA, RNA (ribosa, desoxyribosa) • Meziprodukty metabolických drah (glyceraldehyd, dihydroxyaceton) • Oligosacharidy (2 – cca 25 jednotek): • Zdroj energie (laktosa) • Součást proteinů, lipidů • Stavební hmota pojiv • Role v komunikaci buněk • Polymerní sacharidy (více jednotek vázaných za sebou): • Stavební hmota (celulosa) • Úschova energie (škrob, glykogen)

  10. Aminokyseliny • Co to je? • Organické látky – karboxylové kyseliny, které mají na sousedním uhlíku navázanou aminoskupinu • Jak to vypadá? • K čemu je to dobré? • AK jsou stavební kameny všech proteinů • Pro výstavbu všech proteinů je třeba pouze 20 AK (+1) • AK mohou být přídavnými látkami v potravinách (glutamát, aspartam), kosmetice (šampony)

  11. Aminokyseliny

  12. Bílkoviny (Proteiny) • Co to je? • Polymery aminokyselin • Dlouhé řetězce na sebe poutaných AK (peptidová vazba) • Jak to vypadá?

  13. Bílkoviny (Proteiny) – peptidová vazba

  14. Bílkoviny (Proteiny) – Jak to vypadá?

  15. Bílkoviny (Proteiny) • K čemu je to dobré? • Stavební hmota vlasů, nehtů • Zdroj energie • Enzymy: • Přírodní katalysatory • Všechny chemické reakce v živých organismech jsou řízeny enzymy

  16. Adenosinfosfáty • Hlavní energetické platidlo organismu • AMP • ADP • ATP

  17. Koenzym A • Aktivuje a přenáší organické kyseliny (acetát, mastné kyseliny, etc) pro metabolické procesy • Pro funkci je důležitá –SH skupina = váže se na karboxylovou skupinu kyselin • Celá struktura má za cíl zvýšit počet kontaktů s enzymem

  18. NAD+ • Oxidačně-redukční činidlo v živých organismech • Rozpustný

  19. FAD • Oxidačně-redukční činidlo v živých organismech • Obvykle vázaný na enzym

  20. Úvod do metabolismu

  21. Metabolismus • Metabolismus = soubor všech chemických dějů v organismu • Anabolismus = výstavbová část metabolismu – z jednoduchých výchozích látek se vystavují složité struktury • Spotřebovává energii • Fotosynthesa • Glukoneogenese • Replikace, transkripce, translace • Katabolismus = odbourávací část metabolismu – ze složitých struktur se stávají jednoduché, které jsou následně rozloženy • Poskytuje energii • Glykolysa • b-oxidace • Krebsův cyklus • Dýchací řetězec

  22. Glykolysa

  23. Co to je? • Způsob, jak postupně odbourat glukosu za zisku energie • Dvě části: • Přípravná • Zisková • Konečným produktem je pyruvát • Probíhá v cytosolu buněk

  24. Co je na tom zajímavé? Vstupující glukosa je fosforylována: - Fosfát funguje jako kotva - Brání úniku glukosy z buňky • Glukosa je přeměněna na fruktosu: • Přeměna zaručuje vznik dvou C3-fragmentů • Zjednodušuje to zpracování glukosy Vznikající C3-fragmenty mezi sebou mohou přecházet Přípravná fáze buňku stojí 2 molekuly ATP

  25. Co je na tom zajímavé? • Pro další průběh je třeba NAD+: • Pokud by v buňce došly zásoby NAD+, zastavil by se metabolismus glukosy • NAD+ je tedy nutné po glykolyse regenerovat • Při glykolyse vzniká ATP: • Každý C3-fragment vede ke vzniku 2 molekul ATP • Celý proces tak dává vzniknout 2 molekul ATP (po odečtení přípravné fáze)

  26. K čemu je to dobré? • Glykolysou získávají energii anaerobní organismy, zatížené svaly a červené krvinky • Je to universální cesta odbourávání cukrů – všechny cukry jsou převedeny na glukosu a následně odbourány za zisku energie • Prakticky celý proces může běžet oběma směry, pokud je tedy nadbytek energie, je možné glykolysu obrátit a použít ji pro synthesu glukosy (proces se poté nazývá glukoneogenese).

  27. Jak to vyjádřit lidsky? • Glykolysa je proces, kdy organismus tráví glukosu a získává tím energii • Dá se vcelku vyjádřit jako: • Glukosa + 2 NAD+ + 2ADP + 2 Pi → 2 pyruvát + 2 NADH/H+ + 2 ATP

  28. Problém – Jak regenerovat NAD+? • Dýchací řetězec • Mléčné kvašení • Alkoholové kvašení

  29. Problém – Co s pyruvátem?

  30. Krebsův cyklus

  31. Co to je? • Centrální metabolická dráha • Křižovatka mezi anabolickými a katabolickými drahami • Katabolismus – odbourává dvouhlíkaté zbytky tuků, cukrů a aminokyselin na oxid uhličitý • Vodíkové ekvivalenty a elektrony jsou předávány dál do dýchacího řetězce • Probíhá v mitochondriích

  32. Jak to probíhá?

  33. Co je na tom zajímavé? Vstupující C2-fragmetnt na CoA se během cyklu neodbourává • Během Krebsova cyklu vzniká NADH/H+: • Podobně jako v glykolyse se spotřebovává NAD+ • Toto NAD+ se regeneruje v dýchacím řetězci • Během Krebsova cyklu vzniká FADH2: • FAD má podobnou funkci jako NAD+ • Enzym, který katalysuje tuto reakci je přímo součástí dýchacího řetězce! Během Krebsova cyklu se získává energie ve formě GTP

  34. K čemu je to dobré? • Meziprodukty Krebsova cyklu mohou sloužit jako zdroj látek pro jiné dráhy (synthesa aminokyselin) – nejedná se tak o čistě katabolickou dráhu (anaplerotická dráha) • Krebsovým cyklem je možné odbourat trávené látky až na CO2 • Krebsův cyklus je hlavním zdrojem elektronů pro dýchací řetězec

  35. Jak to vyjádřit lidsky? • Krebsův cyklus je nástroj organismu, jak odstranit živiny ve formě oxidu uhličitého a elektrony a vodíky použít pro získávání energie • Je to možné souhrnně napsat jako: CH3-CO-SCoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → 2 CO2 + 3 NADH/H+ + FADH2 + HSCoA + GTP

  36. Dýchací řetězec

  37. Co to je? • Dýchací řetězec je poslední drahou v organismu při úplném odbourání živin • Během dýchacího řetězce „tečou“ elektrony mezi jednotlivými komplexy, které toho využívají pro čerpání kationtů vodíku přes membránu • Vznikající nerovnováha je využita pro získávání energie ve formě ATP • Po průchodu elektronů řetězcem se tyto přenáší na kyslík a vzniká voda

  38. Co je na tom zajímavé? • Je regenerováno NAD+: • Díky dýchacímu řetězci je obnovena hladina NAD+ • To udržuje organismus v chodu Jednotlivé komplexy si předávají elektrony a přitom pumpují H+ přes membránu Jeden z komplexů dýchacího řetězce je současně součástí Krebsova cyklu • F0F1-ATPasa synthetisuje ATP: • Pomocí enzymu je využita nerovnováha v koncentracích H+ pro synthesu ATP • Celý proces funguje obdobně jako přečerpávací vodní elektrárna

  39. Co je na tom zajímavé? Při průtoku protonů přes F0F1-ATPasu funguje enzym jako turbína v generátoru elektrárny – rotor se otáčí a ve startoru dochází k synthese ATP

  40. K čemu je to dobré? • Pomocí dýchacího řetězce se vytváří největší podíl ATP v aerobních organismech • Největší zdroj energie

  41. Jak to vyjádřit lidsky? • Dýchací řetězec je nástroj organismu pro recyklaci NAD+ a získávání velkého množství energie • Funguje jako přečerpávací vodní elektrárna – komplexy I – IV pumpují protony přes membránu (nádrž) a ty posléze protékají turbínou F0F1-ATPasy (generátor) za tvorby ATP (elektřina)

  42. Jak to vyjádřit lidsky?

  43. Fotosynthesa

  44. Co to je? • Proces, při kterém je v rostlinách a některých mikroorganismech využívána energie slunečního záření pro tvorbu cukrů • V rostlinách probíhá ve specialisovaných organelách buněk zelených částí – chloroplastech • Probíhá ve dvou fázích: • Světelné: energie světla je využita pro tvorbu ATP, NADPH a rozklad vody (konservování energie) • Temnotní: získané ATP a NADPH jsou využity pro tvorbu glukosy z oxidu uhličitého

  45. Světelná fáze • Světelná fáze slouží k přeměně svtelné energie na energii chemickou (ATP, NADPH) • Takto připravená energie je později využita pro synthesu glukosy • Součástí světelné fáze je i rozklad vody (Hillova reakce), kdy dochází k uvolnění kyslíku

  46. Jak se chytá světlo? • V chloroplastech jsou barviva, která umí „chytit“ světlo (absorbují ve viditelné oblasti) • Hlavní podíl tvoří chlorofyly • Vše je ve spojení s proteiny uspořádáno do lapacích komplexů – antén, které fungují jako „past na světlo“ • Past funguje na principu energetického vybuzení elektronu a postupném předávání vzniklého vzruchu mezi anténami

  47. Jak se chytá světlo? • Energie je pomocí elektronů předávána až do středu „pasti“, kde je umístněno reakční centrum • Reakční centrum je molekula fotosystému • Po doputování vzruchu do reakčního centra je proces fotosynthesy zahájen

  48. Jak se ze světla získává energie? Elektron z fotosystému I může být použit pro pohon protonové pumpy, nebo na synthesu NADPH Při aktivaci fotosystémů dojde k uvolnění elektronů Existují dva fotosystémy Elektron z fotosystému II je použit pro pohon protonové pumpy a současně doplňuje elektron fotosystému I Vzniklá protonová nerovnováha (gradient) je použita pro synthesu ATP stejně jako v dýchacím řetězci Fotosystém II doplňuje svůj elektron rozkladem vody

  49. Jak se ze světla získá energie?

  50. Jak se rozkládá voda? • Voda je rozkládána pomocí složitého komplexu v blízkosti fotosystému II • Odpadním produktem rozkladu vody je kyslík • Proces se nazývá Hillova reakce

More Related