03a-Chemické reakce v živých organizmech FRVŠ 1647/2012



Podobné dokumenty
METABOLISMUS SLOUČENINY S MAKROERGNÍMI VAZBAMI

16a. Makroergické sloučeniny

CZ.1.07/2.2.00/ Obecný metabolismus. Energetický metabolismus (obecně) (1).

Metabolismus. - soubor všech chemických reakcí a příslušných fyzikálních procesů, které souvisejí s aktivními projevy života daného organismu

je část změny celkové energie schopná konat práci, když systém směřuje k rovnováze (za konstantního P a T). aa + bb cc + dd.

Bioenergetika a makroergické sloučeniny

Metabolismus. Source:

Metabolismus krok za krokem - volitelný předmět -

- metabolismus soubor chemických reakcí probíhajících v živých organismech a mezi organismy a jejich životním prostředím

Energetika a metabolismus buňky

Úvod do buněčného metabolismu Citrátový cyklus. Prof. MUDr. Jiří Kraml, DrSc. Ústav lékařské biochemie 1. LF UK

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

C1200 Úvod do studia biochemie 4.2 Velké cykly prvků. OpVK CZ.1.07/2.2.00/

Buněčný metabolismus. J. Vondráček

AMPK AMP) Tomáš Kuc era. Ústav lékar ské chemie a klinické biochemie 2. lékar ská fakulta, Univerzita Karlova v Praze

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Informace Seminář z biochemie II Laboratorní cvičení z biochemie

Energetika chemických reakcí

Oxidace proteinů, tuků a cukrů jako zdroj energie v živých organismech

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

3) Membránový transport

Bioenergetika Bioenergetics

Základy biochemie KBC/BCH

METABOLISMUS MONOSACHARIDŮ

3 a) Fyzikální principy. 5 Chemický potenciál (µ s ) (volná energie na jeden mol: J/mol) * = chemický potenciál roztoku s za standartních podmínek

METABOLISMUS SACHARIDŮ

12-Fotosyntéza FRVŠ 1647/2012

MitoSeminář II: Trochu výpočtů v bioenergetice. Souhrn. MUDr. Jan Pláteník, PhD. Ústav lékařské biochemie 1.LF UK

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Energie v chemických reakcích

fce jater: (chem. továrna, jako 1. dostává všechny látky vstřebané GIT) METABOLICKÁ (jsou metabolicky nejaktivnější tkání v těle)

Obecná charakteristika živých soustav

ANABOLISMUS SACHARIDŮ

Glykolýza Glukoneogeneze Regulace. Alice Skoumalová

sloučeniny C, H, O Cukry = glycidy = sacharidy staré názvy: uhlohydráty, uhlovodany, karbohydráty

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Metabolismus lipidů - odbourávání. VY_32_INOVACE_Ch0212

METABOLISMUS SACHARIDŮ

Intermediární metabolismus. Vladimíra Kvasnicová

Energetický metabolismus rostlin

Ukázky z pracovních listů z biochemie pro SŠ A ÚVOD

Regulace metabolických drah na úrovni buňky

Energetický metabolizmus buňky

FOTOBIOLOGICKÉ POCHODY

Bp1252 Biochemie. #11 Biochemie svalů

Mendělejevova tabulka prvků

Sylabus pro předmět Biochemie pro jakost

Enzymy charakteristika a katalytický účinek

Sacharidy a polysacharidy (struktura a metabolismus)

DÝCHÁNÍ. uložená v nich fotosyntézou, je z nich uvolňována) Rostliny tedy mohou po určitou dobu žít bez fotosyntézy

BIOCHEMIE. František Vácha.

DYNAMICKÁ BIOCHEMIE. Daniel Nechvátal ::

Úvod do biochemie. Vypracoval: RNDr. Milan Zimpl, Ph.D.

33.Krebsův cyklus. AZ Smart Marie Poštová

FYZIOLOGIE ROSTLIN VÝŽIVA ROSTLIN 1) AUTOTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN 2) HETEROTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN

Metabolismus lipidů. (pozn. o nerozpustnosti)

Obecný metabolismus.

Otázka: Metabolismus. Předmět: Biologie. Přidal(a): Furrow. - přeměna látek a energie

Metabolismus pentóz, glykogenu, fruktózy a galaktózy. Alice Skoumalová

Bioenergetika Bioenergetics

9. Citrátový cyklus, oxidační dekarboxylace pyruvátu a anaplerotické dráhy

Buněčné dýchání Ch_056_Přírodní látky_buněčné dýchání Autor: Ing. Mariana Mrázková

Membránové potenciály

TRANSPORT PŘES MEMBRÁNY, MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL, OSMÓZA

Hořčík. Příjem, metabolismus, funkce, projevy nedostatku

Štěpení lipidů. - potravou přijaté lipidy štěpí lipázy gastrointestinálního traktu

1. Napište strukturní vzorce aminokyselin E a W a vzorce guanosinu a uracilu

Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech

TERMODYNAMICKÁ ROVNOVÁHA, PASIVNÍ A AKTIVNÍ TRANSPORT

Fyzikální chemie. 1.2 Termodynamika

SLEDOVÁNÍ VZTAHU MEZI OBSAHEM ENZYMU RUBISCO A KONCENTRACÍ CO 2 V CHLOROPLASTU

Fyziologie buňky. RNDr. Zdeňka Chocholoušková, Ph.D.

Metabolismus příručka pro učitele

Charakteristika složky 3) cytochrom-c NADH-Q-reduktasa cytochrom-c- oxidasa ubichinon cytochromreduktasa

10. Energie a její transformace

Redoxní děj v neživých a živých soustavách

Energetický metabolismus rostlin

Fyziologie výživy

Biologie 30 Metabolismus, fotosyntéza, dýchání, glykolýza, kvašení

Digitální učební materiál

Bioenergetika: úloha ATP. Bioenergetika: úloha ATP. Bioenergetika: úloha ATP. Intermediární metabolizmus a energetická homeostáza

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_10_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné

>>> E A1 + E A2. . aktivační energie potřebná k reakci bez přítomnosti katalyzátoru E A E A1. energie potřebná ke vzniku enzym-substrátového komplexu

umožňují enzymatické systémy živé protoplazmy, nezbytný je kyslík,

Cukry (Sacharidy) Sacharidy a jejich metabolismus. Co to je?

FOTOSYNTÉZA. soubor chemických reakcí,, probíhaj v rostlinách a sinicích. z CO2 a vody jediný zdroj kyslíku ku pro život na Zemi

Katabolismus - jak budeme postupovat

Polymerizace. Polytransformace

Bunka a bunecné interakce v patogeneze tkánového poškození

Didaktické testy z biochemie 2

Toxikologie PřF UK, ZS 2016/ Toxikodynamika I.

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Metabolismus sacharidů. VY_32_INOVACE_Ch0216.

19.b - Metabolismus nukleových kyselin a proteosyntéza

Přehled energetického metabolismu

Regulace enzymové aktivity

Praktické cvičení č. 11 a 12 - doplněno

Bp1252 Biochemie. #8 Metabolismus živin

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Citrátový cyklus. VY_32_INOVACE_Ch0218.

FOTOSYNTÉZA Správná odpověď:

Transkript:

C3181 Biochemie I 03a-Chemické reakce v živých organizmech FRVŠ 1647/2012 Petr Zbořil 9/23/2014 1

Obsah Obecné rysy metabolismu Chemické reakce a jejich energetika Makroergické sloučeniny Petr Zbořil 9/23/2014 2

Metabolismus a jeho obecné rysy Soubor pochodů přeměny látek v živých organismech o Chemické reakce o Jiné pochody např. transport Mají stránku materiálovou a energetickou Anabolizmus a katabolizmus o Současné o Převládající o Bilance Petr Zbořil 9/23/2014 3

Chemické reakce Stručné termodynamické principy uzavřený systém A + B k 1 k 2 C + D + ΔG v 1 = k 1. [A]. [B] v 2 = k 2. [C]. [D] v 1 = v 2 k 1 /k 2 = K = [C]. [D] / [A]. [B] ΔG 0 = - RT. ln K K = e-( ΔG0/RT) ΔG = ΔG 0 + RT. ln ([C]. [D] / [A]. [B]) v ([C]. [D] / [A]. [B]) v < K ΔG < 0 spontánní směr > = ΔG > 0 ΔG = 0 rovnováha Petr Zbořil 9/23/2014 4

Chemické reakce Vztah mezi rovnovážnou konstantou a ΔG Petr Zbořil 9/23/2014 5

Chemické reakce v metabolizmu Otevřený systém o Sled navazujících chemických reakcí o Hledisko dílčí a celkové o Porušování a obnovování rovnováh Energetika reakce o Spontánní pochody exergonické (katabolické) Někdy jsou stimulovány aktivací metabolitů o Endergonické pochody (povšechně anabolické, někdy i dílčí katabolické) problém rovnováhy Vliv předchozí a následující reakce materiálová stránka Dodání energie vhodný způsob spřažené reakce Petr Zbořil 9/23/2014 6

Problém rovnov{h E E A C X N B M D Y Petr Zbořil 9/23/2014 7

Spřažené reakce Probíhají společně o Ani spontánní exergonická neprobíhá Energii pro endergonickou reakci dodává exergonická Spřažení formou o Konformačních změn o Tvorby meziproduktů o Gradientů Syntéza a využití energetických metabolitů o Makroergické sloučeniny Petr Zbořil 9/23/2014 8

Makroergické sloučeniny Uvolňují značné množství energie v rychlém a jednoduchém pochodu (reakci) o Nelze charakterizovat jako látky s vysokým obsahem energie Znázorňují se pomocí symbolu ~ pro tzv. makroergickou vazbu o Vazba ~ není sama zdrojem energie, ta je záležitostí přeměny celé molekuly. Tato vazba ovšem při reakci zaniká Srovnání množství uvolněné energie o Standartní reakcí pro srovnání je hydrolýza a její ΔG 0 o Uvádí se hranice 25 kj/mol Petr Zbořil 9/23/2014 9

Makroergické sloučeniny Srovnání vydatnosti Petr Zbořil 9/23/2014 10

Makroergické sloučeniny Typy makroergických sloučenin o Fosforylované sloučeniny o Thioestery Zdrojem energie je přeměna (hydrolýza) celé molekuly, tj. ΔG 0 reakce resp. K Uplatní se zde i následné pochody o o Tautomerizace produktu a resonanční stavy Hydratace Petr Zbořil 9/23/2014 11

Typy makroergických sloučenin Polyfosfáty (anhydridy) Směsné anhydridy COOH a P i Enolfosfáty Fosfoamidy (guanidinfosfáty) Thioestery Footer Text 9/23/2014 12

Polyfosf{ty (anhydridy) H 2 O P i H 2 O P i ATP, základní energetický metabolit o o 2 ~, hydrolýza γ fosfátu má ΔG 0 = 30,5 kj/mol Zpětná reakce formální, fakticky velmi složitý endergonický pochod Posun reakce doprava o Je výsledkem Snížení repulsních sil nábojů, menší pnutí molekuly Lepší solvatace produktů, více resonančních stavů snížení energie Footer Text 9/23/2014 13

Polyfosf{ty (anhydridy) ATP AMP a difosfát H 2 O PP i Uvolní se více energie o ΔG 0 = 45,6 kj/mol o Další se uvolní hydrolýzou difosfátu PP i + H 2 O = 2 P i (chemicky P 2 O 4 7 + H 2 O 2 HPO 2 4 ) ΔG 0 = 19,3 kj/mol (přesto se řadí k makroergickým sloučeninám) Footer Text 9/23/2014 14

Polyfosf{ty (anhydridy) Difosfát (pyrofosfát PP) PP i + H 2 O = 2 P i (chemicky P 2 O 4 7 + H 2 O 2 HPO 2 4 ) o ΔG 0 = 19,3 kj/mol (přesto se řadí k makroergickým sloučeninám) o Zdroj energie pro některé bakteriální transporty Polyfosfáty o anorganické adsorbenty a energetické zdroje o hypotetická účast v chemickém vývoji Footer Text 9/23/2014 15

ATP Schéma cyklu ATP Footer Text 9/23/2014 16

ATP Centrální úloha ATP v energetickém metabolizmu Footer Text 9/23/2014 17

Trval{ dostupnost ATP Způsoby resyntézy o Obrácení hydrolýzy složité, ale trvalejší Denní obrat ca tělesná váha o Jednodušší syntéza adenylátkinasou rychlé, ale omezené možnosti 2 ADP = ATP + AMP Efektivita ATP jako energetického zdroje o ATP + H 2 O = ADP + P i ΔG = ΔG 0 + RT ln ([P]/[R]) o Když [ATP]/[ADP][P i ] = 500 (tzv. fosforylační potenciál buňky), pak hodnota ΔG dosahuje až 50 kj/mol o Význam udržování vysoké [ATP] Footer Text 9/23/2014 18

Fosfoamidy (guanidinfosf{ty) Kreatinfosfát Produkt hydrolýzy je lépe rezonančně stabilizován Footer Text 9/23/2014 19

Kooperace s ATP Kreatinkinasa, svaly ATP + H2O = ADP + Pi ΔG 0 = - 30,5 kj.mol -1 Kr-P + H2O = Kr + Pi ΔG 0 = - 43,1 kj.mol -1 ATP + Kr = ADP + Kr-P ΔG 0 =? K =? Udržování vysoké [ATP] Footer Text 9/23/2014 20

Směsné anhydridy Příkladem 1,3-bisfosfoglycerát 3-fosfát typ acylfosfátu Produkty hydrolýzy (-COOH) lépe rezonančně stabilizovány Esterová vazba není makroergická Footer Text 9/23/2014 21

Fosfo-enol-pyruvát Enolfosf{ty o Vysoce záporná hodnota ΔG 0 hydrolýzy je způsobena následným přesmykem na stabilní keto-formu (množství rezonančních stavů analogie s přesmykem vinylalkoholu na acetaldehyd) ~ Footer Text 9/23/2014 22

Thioestery R-CO~SX + H 2 O = R-COO- + H+ + HSX o O-estery makroergické nejsou, jsou resonančně lépe stabilizovány a ΔG 0 hydrolýzy je menší) CoA-SH o Fosfopantethein, -SH enzymů Footer Text 9/23/2014 23