BIOLOGIE 1

1. BIOLOGIE 1 • Biologické vědy • Metody práce v biologii • Obecné vlastnosti organismů • Látkové složení organismů • Vznik a vývoj živých soustav • Stavba a funkce prokaryotních a eukaryotních buněk • Životní projevy • Biologie virů • Biologie bakterií • Rostliny

2. Životní projevy • Transport látek přes buněčnou membránu • Metabolismus • Fotosyntéza • Glykolýza • Krebsův cyklus – citrátový cyklus • Dýchací řetězec • Biosyntéza nukleových kyselin a bílkovin • Proteosyntéza

3. Glykolýza • základní metabolický děj • dochází k odbourávání glukózy (C₆) za vzniku pyruvátu (C₃), uvolňuje se energie v podobě ATP • je lokalizována v základní cytoplazmě • nejdůležitější dráha pro získání energie: z 1 molekuly glukózy → 2 molekuly ATP • pyruvát se dále účastní další metabolické dráhy - Krebsova cyklu pyruvát se dále odbourává: • za anaerobních podmínek – kvašení (fermentace) → kyselina mléčná – mléčné kvašení – u mikroorganismů(užití v potravinářství), v buňkách živočišných svalů → etanol – alkoholové kvašení – kvasinky • za aerobní podmínek – oxidační dekarboxylace → acetyl CoA(koenzym A), kt. vstupuje do Krebsova cyklu

4. Krebsův cyklus – citrátový cyklus • rozšířený u aerobních organismů • acetyl CoA (energeticky bohatá látka, vzniká z pyruvátu) je odbouráván na CO2 a redukované koenzymy NADPH + H⁺, FADH2 – vstupují do dýchacího řetězce • je lokalizován v matrix mitochondrií • sloučenina acetyl CoA se váže na oxalacetát → kyselina citronová – citrát – ztrácí 2 uhlíky → 2 molekuly CO₂ (dekarboxylace), ztrácí vodíky (dehydrogenace) → NADPH + H⁺, FADH2 – zde uložena energie , obnovuje se oxalacetát, vstupuje opět do KC • meziprodukty cyklu jsou využívány k syntézám jiných látek(steroidy) • tento cyklus společně s dýchacím řetězcem je schopen vyprodukovat 98% energie využitelné pro organismy

5. Dýchací řetězec • nejdůležitější děj aerobního katabolismu, je jeho poslední fází • probíhá u všech druhů organismů – R,Ž • je lokalizován ve vnitřní membráně mitochondriálních krist • při dýchání dochází k přenosu atomů vodíku přes systémy redoxních přenašečů, vodík je oxidován kyslíkem → vzniká voda, uvolňuje se velké množství energie • oxidace probíhá přes několik stupňů → k uvolnění energie dochází po částech • vzniklá energie je využita ke tvorbě ATP = oxidační fosforylace • z 1 molekuly glukózy odbourané aerobním metabolismem → 38 molekul ATP • glykolýza +dekarboxylace pyruvátu + Krebsův cyklus + dýchací řetězec = proces dýchání = respirace = buněčné dýchání (disimilační děj) • C6H12O6+ 6O2 6CO2 + 12H2O+ E • respirační kvocient – RQ : uvolněný CO2 přijatý O2 • RQ sacharidů = 1, RQ tuků = 0,3-0,7, RQ bílkovin = 0,8 • rychlost dýchání měříme jako spotřebu O2 nebo produkci CO2

6. Biosyntéza nukleových kyselin a bílkovin • genetická informace - obsažena ve sledu nukleotidů – v nukleotidových sekvencích – je to informace o primární struktuře proteinů, polypeptidů, DNA, RNA • proces přenosu genetické informace – zformulován v centrálním dogmatu molekulární biologie (Crick 1957 – 58) • dovoluje přepis mezi nukleovými kyselinami a překlad z RNA do proteinů: DNA DNA replikace transkripce reverzní transkripce RNA RNA replikace translace proteiny

7. Dvojšroubovice DNA

8. Chemická struktura RNA Párování bází ve vlákně RNA U - A C - G

9. Replikace DNA • proces kopírování DNA do nové DNA, které se uskutečňuje při dělení buněk, vzorem pro replikaci je mateřská molekula DNA – matrice: • nejprve dochází k rozplétání dvoušroubovice DNA, vodíkové vazby se přeruší • k oběma uvolněným vláknům se na základě principukomplementarity doplňují volné nukleotidy: guanin a cytosin, adenin a thymin • nově umístěné nukleotidy se spojují fosfodiesterovými vazbami v souvislé vlákno • dochází k replikaci po celé délce makromolekuly DNA → výsledkem replikace jsou dvě identické dvouřetězcové dceřiné molekuly • replikace RNA virů: matrice je RNA, vznikne přechodně dvouřetězcová RNA → jednotlivé řetězce se uvolní Párování bází

10. Transkripce DNA • přepis DNA do struktury jednovláknové molekuly RNA (opačný proces = zpětná transkripce) • u prokaryot– transkripce i translace ve stejném prostoru • u eukaryot–transkripce v jádře, translace v cytoplazmě • všechny typy RNA (r-RNA, m-RNA, t-RNA) jsou syntetizovány stejným způsobem: • vlákna dvoušroubovice DNAse oddálí • volné nukleotidy se přikládají na matrici podle principu komplementarity (guanin a cytosin, adenin a uracyl) • po ukončení transkripce se vlákna DNA opět spojí • rRNA (ribozomální) – stavební funkce v ribozomu • tRNA (transferová) – zajišťuje transport aminokyselin k ribozomu • mRNA (messenger – posel , mediátorová) – předpis pro výrobu bílkoviny • po vzniku molekula mRNA, dochází k její úpravě – tzv. sestřihu (probíhá podobně jako sestřih filmu) • DNA obsahuje kromě sekvencí nesoucích informaci (kódujících sekvencí - tzv. exony) i nekódující sekvence (tzv. introny) – tyto sekvence jsou po vzniku mRNA z její molekuly vystřiženy

11. Transkripce DNA