Bp1252 Biochemie. #8 Metabolismus živin

Podobné dokumenty
9. Citrátový cyklus, oxidační dekarboxylace pyruvátu a anaplerotické dráhy

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

1. Napište strukturní vzorce aminokyselin D a Y a vzorce adenosinu a thyminu

Eva Benešová. Dýchací řetězec

Katabolismus - jak budeme postupovat

Didaktické testy z biochemie 2

METABOLISMUS SACHARIDŮ

Metabolismus mikroorganismů

METABOLISMUS SACHARIDŮ

Ukázky z pracovních listů z biochemie pro SŠ A ÚVOD

Metabolismus krok za krokem - volitelný předmět -

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

Citrátový cyklus. Tomáš Kučera.

Test pro přijímací řízení magisterské studium Biochemie Napište vzorce aminokyselin Q a K

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

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

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

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

33.Krebsův cyklus. AZ Smart Marie Poštová

DYNAMICKÁ BIOCHEMIE. Daniel Nechvátal ::

ANABOLISMUS SACHARIDŮ

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

Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová

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

Intermediární metabolismus. Vladimíra Kvasnicová

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

Buněčný metabolismus. J. Vondráček

Kofaktory enzymů. T. Kučera. (upraveno z J. Novotné)

Energetický metabolizmus buňky

Dýchací řetězec, oxidativní fosforylace, mitochondriální transportní systémy

Metabolismus sacharidů

Odbourávání lipidů, ketolátky

Trávení a metabolismus

Metabolismus lipidů. (pozn. o nerozpustnosti)

Metabolismus bílkovin. Václav Pelouch

Přehled energetického metabolismu

Regulace metabolických drah na úrovni buňky

Biosyntéza a metabolismus bílkovin

Energetika a metabolismus buňky

Metabolismus aminokyselin I. Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a klinické biochemie

Enzymologie. Věda ležící na pomezí fyz. ch. a bioch. Zabývá se problematikou biokatalyzátorů.

Respirace. (buněčné dýchání) O 2. Fotosyntéza Dýchání. Energie záření teplo BIOMASA CO 2 (-COO - ) = -COOH -CHO -CH 2 OH -CH 3

Štěpení lipidů. - potravou přijaté lipidy štěpí lipázy gastrointestinálního traktu

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

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Anotace. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu:

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Citrátový a glyoxylátový cyklus

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Transport elektronů a oxidativní fosforylace

Efektivní adaptace začínajících učitelů na požadavky školské praxe

Aerobní odbourávání cukrů+elektronový transportní řetězec

Centrální dogma molekulární biologie

OXIDATIVNÍ FOSFORYLACE

Bioenergetika a makroergické sloučeniny

Redoxní děj v neživých a živých soustavách

Citrátový cyklus a Dýchací řetězec. Milada Roštejnská Helena Klímová

Pentosový cyklus. osudy glykogenu. Eva Benešová

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

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Metabolismus dusíkatých látek

Procvičování aminokyseliny, mastné kyseliny

Rychlost chemické reakce je dána změnou Gibbsovy energie a aktivační energií: Tudíž zrychlení reakce pomocí katalýzy může být vyjádřeno:

Propojení metabolických drah. Alice Skoumalová

METABOLISMUS SACHARIDŮ

Intermediární metabolismus - SOUHRN - Vladimíra Kvasnicová

Dýchací řetězec (DŘ)

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

Sacharidy a polysacharidy (struktura a metabolismus)

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

Buněčné dýchání Ch_056_Přírodní látky_buněčné dýchání Autor: Ing. Mariana Mrázková

9. Dýchací řetězec a oxidativní fosforylace. mitochondriální syntéza ATP a fotosyntéza

Metabolismus aminokyselin 2. Vladimíra Kvasnicová

Metabolismus proteinů a aminokyselin

Řízení metabolismu. Bazální metabolismus minimální látková přeměna potřebná pro udržení života při tělesném i duševním klidu

Biochemie. ochrana životního prostředí analytická chemie chemická technologie Forma vzdělávání: Platnost: od do

CZ.1.07/2.2.00/ Obecný metabolismu. Cyklus trikarboxylových kyselin (citrátový cyklus, Krebsův cyklus) (8).

B4, 2007/2008, I. Literák

Syntéza a degradace mastných kyselin. Martina Srbová

Metabolizmus aminokyselin II

Biochemicky významné sloučeniny a reakce - testík na procvičení

11. Metabolismus lipidů

AMINOKYSELINY REAKCE

METABOLISMUS SACHARIDŮ. Biochemický ústav LF MU (H.P., ET)

Metabolizmus aminokyselin II

Metabolizmus aminokyselin I

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Metabolusmus lipidů - katabolismus

POZNÁMKY K METABOLISMU SACHARIDŮ

Obecný metabolismus.

Integrace a regulace savčího energetického metabolismu

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

BUŇKA A ENERGIE. kajman brýlový Caiman crocodilus Kostarika, Biologie 8, 2017/2018, Ivan Literák

Respirace - buněčné dýchání (katabolismus)

METABOLISMUS SACHARIDŮ

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

Odbourávání a syntéza glukózy

Brno e) Správná odpověď není uvedena. c) KHPO4. e) Správná odpověď není uvedena. c) 49 % e) Správná odpověď není uvedena.

Vymezení biochemie moderní vědní obor, který chemickými metodami zkoumá biologické děje (bios = řecky život) spojuje chemii s biologií poznatky velmi

Repetitorium chemie 2016/2017. Metabolické dráhy František Škanta

Publikováno z 2. lékařská fakulta Univerzity Karlovy v Praze (

METABOLISMUS MONOSACHARIDŮ

Předmět: KBB/BB1P; KBB/BUBIO

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

Přednáška 6: Respirace u rostlin

Transkript:

Bp1252 Biochemie #8 Metabolismus živin

Chemické reakce probíhající v organismu Katabolické reakce přeměna složitějších látek na jednoduché, jsou většinou exergonické. Anabolické reakce syntéza složitějších látek z jednoduchých, jsou většinou endergonické. 2

Uchovávání energie makroergické sloučeniny ATP (adenosin trifosfát): ATP ADP + P i 7,0 kcal/mol Podobně jako ATP někdy slouží i GTP (guanosin trifosfát). Acetylkoenzym A: hydrolýzou acetylové skupiny získáme 8,2 kcal/mol Koenzym A: zde se váže acetylová skupina 3

Redoxní děje NAD + (nikotinamid adenin dinukleotid) NAD + NADH NADP + (nikotinamid adenin dinukleotid fosfát) NADP + NADPH FAD (flavin adenin dinukleotid) FAD FADH 2 FMN (flavin mononukleotid) FMN FMNH 2 4

Nikotinamid adenin dinukleotid (NAD + ) 5

FMN (flavin mononukleotid) a FAD (flavin adenin dinukleotid) 6

FAD a FADH 2 7

Tři katabolické stupně 1. Hydrolýza makromolekulárních kondenzátů (hydrolázy) 2. Degradace štěpů (monosacharidů, mast. kyselin, glycerolu a aminokyselin) na acetylkoenzym A 3. Acetylkoenzym A vstupuje do citrátového cyklu, kde se produkují donory elektronů; ty pak končí v dýchacím řetězci. 8

Tři katabolické stupně 9

Metabolismus sacharidů Amylasa štěpí škrob na kratší molekuly (dextriny) a poté až na maltosu, glukosu Disacharidy pak štěpí disacharidasy Katabolický proces štěpení glukosy = glykolýza Glykolýza probíhá v cytosolu. 10

Glykolýza 11

Glykolýza 12

Glykolýza - bilance GLUKOSA + 2 NAD + + 2P i + 2 ADP 2 PYRUVÁT + 2 ATP + 2NADH + 2H + + 2 H 2 O 13

Co s pyruvátem? 14

Anaerobní podmínky Laktát je dopravován do jater a přeměňován na pyruvát a pak na glukosu. Břemeno se tak přenáší na další orgány. 15

Glukoneogeneze Možnost syntézy glukosy z pyruvátu, laktátu, glycerolu a některých aminokyselin Průběh podobný jako u glykolýzy, 3 reakce je nutné obejít a probíhají jiným mechanismem: -fosfoenolpyruvát vzniká z pyruvátu přes oxalacetát -fruktosa-6-fosfát vzniká hydrolýzou z fruktosa- 1,6-bisfosfátu -glukosa vzniká hydrolýzou glukosa-6-fosfátu Na 1 mol glukosy z pyruvátu je třeba 12 mol ATP 16

Glukoneogeneze od pyruvátu k fosfoenolpyruvátu 17

Aerobní podmínky: od pyruvátu k acetylkoenzymu A Multienzymový komplex -thiaminpyrofosfát (viz vitamin B 1 thiamin) -kyselina lipoová -koenzym A -FAD -NAD + 18

Tvorba acetylkoenzymu A 19

Složitý proces, ve kterém je glukosa-6-fosfát přeměňován na ribulosa-6-fosfát. Během probíhajících reakcí se získává NADPH. Vznikající pentosa může být použita pro syntézu nukleotidů nebo je převedena zpět na hexosu. Pentosový cyklus 20

Glykogen jako zdroj glukosy Přebytečná glukosa se ukládá ve formě glykogenu Při štěpení glykogenu vzniká glukosa-1-fosfát; reakce se účastní anorganický fosfát, není spotřebováno ATP! Glukosa-1-fosfát pak přechází na glukosa-6- fosfát. 21

Metabolismus galaktosy Přeměňuje se na glukosa-6-fosfát Nezbytná přítomnost dvou enzymů Pokud nejsou přítomny, hromadí se galaktosa v krvi (galaktosemie) a moči (galaktosurie). 22

Metabolismus fruktosy 23

Metabolismus tuků Hydrolýza katalyzovaná lipasami Produkty: glycerol, mastné kyseliny, anorg. fosfát, cholin... Glycerol vstupuje do glykolýzy Mastné kyseliny se odbourávají β-oxidací v mitochondriích 24

L-Karnitin a jeho funkce OH N + COO - Mastná kyselina reaguje s HS-CoA za účasti ATP za vzniku Acyl-CoA Ten je v rovnováze s esterem mastné kyseliny s L-karnitinem; ester prochází mitochondriální membránou V mitochondrii se z esteru s L-karnitinem přenese acyl opět na koenzym A. 25

L-Karnitin a jeho funkce 26

β-oxidace 27

β-oxidace - bilance CH 3 (CH 2 CH 2 ) n COOH + ATP + (n+1) HS-CoA + n NAD + + n FAD + n H 2 O (n+1) CH 3 COS-CoA + AMP + PP i + n NADH + n FADH 2 + n H + 28

β-oxidace Mastné kyseliny s lichým počtem uhlíkových atomů Produktem je propionyl-coa, z něj vzniká karboxylací methylmalonyl-coa a následně sukcinyl-coa, jeho hydrolýzou pak vzniká sukcinát, který se odbourává v citrátovém cyklu. 29

β-oxidace Transformace propionylkoenzymu A na sukcinylkoenzym A 30

β-oxidace Nenasycené mastné kyseliny 31

Syntéza tuků Syntéza mastných kyselin Výchozí látkou je acetylkoenzym A K prodloužení o 2 uhlíkové atomy je třeba 2 molekul NADPH a 1 molekuly ATP. Nenasycené kyseliny se tvoří specifickými enzymy destaurasami a některé nenasycené mastné kys. jsou proto esenciální. Syntéza triacylglycerolů Z glycerol-3-fosfátu a acylkoenzymu A 32

Metabolismus bílkovin Štěpení na nižší peptidy a aminokyseliny Proteinasy (pepsin, trypsin) štěpí na peptidy Peptidasy pak štěpí získané peptidy až na volné aminokyseliny. 33

Metabolismus aminokyselin Transaminace Přenos aminoskupiny aminokyseliny na 2- oxokyselinu (většinou 2-oxoglutarát). Produktem je 2-oxokyselina a kyselina glutamová. Proces je katalyzován transaminasami obsahujícími pyridoxalfosfát jako prostetickou O skupinu (z vitaminu B 6 ) O - O HO O N Pyridoxalfosfát P O - 34

Ještě k reaktivitě karbonylových sloučenin: Schiffovy báze (iminy) O + H2 N H + N Benzaldehyd Propylamin Schiffova báze 35

Metabolismus aminokyselin Transaminace Pyridoxalfosfát vázaný na lysin 36

Metabolismus aminokyselin Transaminace 37

Metabolismus aminokyselin Transaminace Transaminací je možné i syntetizovat aminokyseliny z odpovídajích ketokyselin. Aminokyseliny, pro které neexistuje žádný vhodný prekurzor jsou esenciální aminokyseliny. 38

Metabolismus aminokyselin Deaminace Druhá možná cesta vedoucí k 2-oxokyselinám. R COO - NH 2 ox. R COO - NH H 2 O Enzym glutamátdehydrogenasa katalyzuje tuto reakci: Glutamát + NAD + + H 2 O 2-oxoglutarát + NADH + H + + NH 4 + Enzym je přítomen v mitochondriích a má velký význam. Transaminací vznikající glutamát se pomocí tohoto enzymu převádí zpět na 2- oxoglutarát. R COO - + O NH 3 39

Metabolismus aminokyselin 40

Ornithinový (močovinový) cyklus Slouží k odbourání toxického amoniaku Endergonický proces, spotřebuje 3 mol ATP na 1 mol močoviny 41

Ornithinový (močovinový) cyklus MITOCHONDRIE karbamoylfosfát citrullin ornithin arginin kys. asparagová močovina argininosukcinát fumarát 42

Metabolismus aminokyseliny osud Aminokyseliny glykogenní uhlíkaté kostry Tvoří se z nich sukcinát, fumarát a oxaloacetát nebo pyruvát. Z nich se můžou tvořit sacharidy. ketogenní Tvoří se z nich kyselina acetoctová, její redukcí vzniká 3-hydroxybutyrát, dekarboxylací pak aceton. OH O O O -CO 2 O O - O - 43

Ketonické látky Acetoacetát, 3-hydroxybutyrát a aceton označujeme jako ketonické látky. Acetoacetát vzniká zejména při odbourávání tuků, to je zvýšeno při hladovění a diabetes mellitus, kdy se odbourává velké množství tuku a vzniká přebytek acetylkoenzymu A. Dvě molekuly acetyl-coa se spojují za vzniku acetoacetyl-coa a z něj pak acetoacetát. 44

Citrátový cyklus Probíhá v matrix mitochondrií Vstupuje do něj acetylkoenzym A Z něj vznikají 2 molekuly CO 2 Produkují se redukované formy koenzymů NADH a FADH 2 45

Citrátový cyklus 46

Citrátový cyklus - bilance Acetylkoenzym A je oxidován na 2 molekuly CO 2 ; dále vznikají 3 molekuly NADH, 1 molekula FADH 2 a 1 molekula GTP. NADH a FADH 2 pak vsupují do dýchacího řetězce. Zde se z nich vytvoří oxidativní fosforylací 12 molekul ATP. 47

Dýchací řetězec Řetězec reakcí při nichž jsou elektrony ze substrátu přeneseny až na kyslík, ze kterého vzniká voda. Těmito substráty jsou NADH a FADH 2. Kofaktory oxidoredukčních enzymů dýchacího řetězce jsou ve vnitřní mitochondriální membráně. 48

Mitochondrie Fotografie pořízená elektronovým mikroskopem: 49

50

Dýchací řetězec Skládá se ze čtyř havních multiproteinových komplexů: Komplex I až IV (viz následující snímek). Navazuje komplex V ATP synthasa. Ta využívá protonový gradient k syntéze ATP. 51

Dýchací řetězec I. NADH:ubichinon-oxidoreduktasa (flavoprotein, nehemové železo, ubichinon) II. Sukcinát:ubichinon-oxidoreduktasa (flavoprotein sukcinátdehydrogenasa, nehemové železo, cytochrom b) G Glycerol-3-fosfát dehydrogenasa F AcylCoA dehydrogenasa III. ubihydrochinon:cytochrom c-oxidoreduktasa (cytochrom b a c 1, nehemové železo) IV. Cytochrom c: O 2 -oxidoreduktasa (=cytochromoxidasa) (cytochrom a-a 3, protein obsahující měď) Oxidativní fosforylace UCP (uncoupling protein) význam pro tvorbu tepla 52

Dýchací řetězec - flavoproteiny Obsahují flavinmononukleotid (FMN) nebo flavinadenin dinukleotid (FAD) jako prostetickou skupinu nebo koenzym. Konkrétní flavoproteiny z dýchacího řetězce: NADH dehydrogenasa Přebírá vodík od NADH a předává jej ubichinonu. Sukcinátdehydrogenasa Flavoprotein, působí přímo bez nikotinamidových koenzymů. Enzym tvoří důležité spojení citrátového cyklu a dýchacího řetězce. 53

Dýchací řetězec koenzym Q10 (ubichinon) H 3 CO O red. H 3 CO OH H 3 CO O R ox. H 3 CO OH R ubichinon ubihydrochinon Mezi flavoproteiny a cytochromy je jako přenašeč elektronů vřazen ubichinon. 54

Dýchací řetězec - cytochromy Hemoproteiny přenášející elektrony v redoxních řetězcích Podle struktury a UV spekter rozlišujeme tři skupiny: Cytochrom b Úzce spojen s flavoproteiny a chinony Cytochrom c Cytochromy a a a 3 (cytochromoxidasa) Obsahuje atom mědi, koncová oxidasa dýchacího řetězce, reaguje s kyslíkem. 55

Železo vázané v hemu cytochromu c a a V průběhu přenosu elektronů se železo redukuje z Fe III na Fe II a zpět. Srovnejte si s železem v hemoglobinu a myoglobinu!!!! 56

Inhibitory dýchacího řetězce Ionty CN -, N 3 - a oxid uhelnatý jsou inhibitory komplexu IV CN - a CO se současně vážou na hemoglobin Působěním těchto látek se tak zastavuje syntéza ATP případně i transport kyslíku hemoglobinem 57

Oxidativní fosforylace Zpětný tok H + je využit ATP-synthasou ke tvorbě ATP ADP + P i ATP 58

Rozpojovače oxidativní fosforylace Porušují ph gradient nezbytný pro proces oxidativní fosforylace Typicky jde o hydrofobní sloučeniny, které jsou slabými kyselinami nebo bázemi Př. 2,4-dinitrofenol, p-kresol OH NO 2 OH NO 2 CH 3 Jsou to jedy. 59