O kráse země i historie naší

Vítejte na nicotna.osoba.cz Michal Šedivý

Sbírka vlakové pošty

5.1 Základní buněčné funkce

5. Základní buněčné funkce

 

-         organismy se odlišují od neživých přírodnin nejen svým složením a strukturou, ale i ději, které v nich probíhají, tj. rozmanitými projevy života

-         k základním fcím kteréhokoliv živého organismu patří výměna látek a energií s okolím, látkový a energetický metabolismus, růst, pohyb, dráždivost, řídící a obranné procesy, rozmnožování a vývoj

I.                    METABOLISMUS

·        soubor rozmanitých chemických reakcí, probíhajících v každém živém organismu po celou dobu jeho existence

·        Látkový = v buňce dochází k přeměnám sacharidů a lipidů, syntetizují se informační molekuly a stavební látky

·        Energetický = soubor všech reakcí, v buňce spojených se získáváním zdrojů energie nebo s uvolňováním energie

1)      Anabolismus (asimilace)

-         skladné procesy

-         slouží k syntézám složitějších organických sloučenin z látek jednodušších

-         děje endergonické = energie se při nich spotřebovává

-         např. fotosyntéza, vznik škrobu z glukózy aj.

2)      Katabolismus (disimilace)

-         rozkladné procesy

-         ze složitějších organických sloučenin vznikají látky jednodušší

-         děje exergonické = energie se při nich uvolňuje

-         např. dýchání

 

·        Enzymy

-         bílkovinné povahy, mají úlohu biokatalyzátorů

-         bez nich by chemické reakce nemohly probíhat nebo by probíhaly příliš pomalu

-         molekuly mohou být tvořeny pouze bílkovinnou nebo mohou kromě ní obsahovat nebílkovinnou účinnou složku – tzv. koenzym, odpovídající v tom případě za katalytickou fci enzymu

·        Přenos energie v buňce

-         buňka může přímo využít jen energii chemických vazeb, ta je rozváděna po buňce a podle potřeb využívána

-         nejdůležitější z nich je sloučenina ATP, která slouží jako univerzální přenašeč energie v buňkách všech organismů včetně člověka

-         buňka může využít také energii protonového gradientu (vytvořeného na membránách)

-         v buňce je udržováno stálé množství molekul ATP bez ohledu na jejich spotřebovávání a uvolňování při reakcích. Dlouhodobě je energie uchovávána ve formě zásobních organických látek (sacharidy, lipidy, bílkoviny)

 

II.                ANAEROBNÍ A AEROBNÍ METABOLICKÉ DĚJE

·        štěpení energeticky bohatých sloučenin probíhá buď za přístupu kyslíku, nebo bez přístupu kyslíku:

1)      Anaerobní metabolické děje

-         probíhají bez přístupu kyslíku

-         dokáží všechny buňky

-         není vázáno na membránové struktury, probíhá v cytoplazmě

-         jsou málo výkonné - zisk ATP je malý (využije méně než 5% energie ze substrátu)

Ø     Anaerobní glykolýza

-         štěpení uhlíkatého řetězce glukosy bez využití kyslíku

-         vývojově původní způsob získávání energie, který dokáží všechny buňky

-         * fruktosa 1,6 difosfát

-         poté  se štěpí na dvě tříuhlíkaté molekuly =  glyceraldehyd 3 fosfát a dihydroxiacetonfosfát

-         z glyceraldehydu postupně * pyruvát (=konečný produkt)

-         energetický zisk: 2 molekuly ATP na jednu molekulu glukosy

-         pyruvát dále může být převeden podle toho, jestli má kyslík na kyselinu mléčnou (*laktát) nebo na ethanol = pokud nemá kyslík, nebo má kyslík a * acetyl koenzym A

2)      Aerobní metabolické děje

-         navazují na procesy anaerobní

-         probíhají v mitochondriích

-         nejrozšířenější typ látkové přeměny v živých soustavách

-         umožňuje využít až 50% obsahu volné energie substrátu

-         nejdůležitější aerobní reakce jsou Krebsův cyklus a β-oxidace a na ně navazující dýchací řetězec

Ø     β-oxidace mastných kyselin

-         probíhá v matrix

-         mastná kyselina se aktivuje a * acetylkoenzym A

-         acetylkoenzym A vstupuje do řetězce a dochází ke změnám na β uhlíku (=3.uhlík) → * o dva uhlíky kratší řetězec

-         * také redukované koenzymy

-         produkty β-oxidace vstupují do Krebsova cyklu a do dýchacího řetězce

Ø     Krebsův cyklus (cyklus kyseliny citronové)

-         probíhá v matrix

-         vstupuje do něj acetyl koenzym A a * kyselina citronová (acetylkoenzym A * z pyruvátu při štěpení glukosy, nebo při štěpení mastných kyselin procesem β-oxidace, nebo štěpením některých aminokyselin)

-         dochází 2x k oštěpení oxidu uhličitého (dekarboxylace) a uvolňuje se GTP

-         vstupují tam molekuly vody, z nich se dehydrogenacemi získá vodík

-         vodíky se vážou na 3 molekuly NAD+ a na 1molekulu FAD → * FADH2, NADH+H+, ty dále přenášejí vodík do dýchacího řetězce

-         celkový zisk z Krebsova cyklu =  FADH2 (1x), NADH+H+ (3x), GTP (1x)

-         * zde naprostá většina oxidu uhličitého, který vydechujeme

Ø     Dýchací řetězec

-         probíhá v matrix

-         řetěz oxidačně – redukčních reakcí

-         elektrony (z NADH+H+ a FADH2) jsou přenášeny na kyslík za vzniku vody a uhlík je uvolňován v podobě oxidu uhličitého

-         přenos elektronů je spojen se * ATP

-         ATP * oxidativní fosforelací – energie redoxních dějů je využívána k pumpování H+ z matrix do mezimembránového prostoru, kde se tak jejich koncentrace oproti matrix zvyšuje. V důsledku rozdílných koncentrací H+ * na membráně protonový gradient. H+ se mohou samovolně vracet  jen na některých místech za vzniku ATP

-         při přenosu elektronů zFAD           * 2ATP

-         při přenosu elektronů z NADH+H+     * 3ATP

-         při aerobním odbourávání glukosy     * 36 ATP

III.             PROTEOLÝZA – rozklad bílkovin, hydrolýza bílkovin působením proteolytických enzymů, konečným produktem jsou AK

·        Katabolismus lipidů

-         enzym – lipáza

-         štěpení na glycerol a VMK

-         VMK – reesterifikace ve střevech

-      β-oxidace

-      lineova spirála – při každé otočce se odbourají 2 uhlíky →přírodní VMK sudý počet uhlíků

-      na jednu otočku 5 molekul ATP

-      konečný produkt je acetyl koenzym A, ten vstupuje do krebsova cyklu

·        Katabolismus sacharidů

-         monosacharidy a oligosacharidy jsme schopni štěpit, některé polysacharidy (celulóza) štěpit neumíme

-         vše odbourávání jde přes glukózu

Ø     Glykolýza

-         přenos i ze soustav s nižším elektronovým potenciálem

-         přes glukózu-6-fosfát → GAP (glaceraldehydfosfát) → piruát

-         odbourávání piruvátu

®   Aerobní – v mitochondriích, zapojení do K.C.

®   Anaerobní

-        Mléčné kvašení

-      ve svalech

-      100krát rychlejší než aerobní

-      zisk 2 molekul ATP

-      produkt laktát

-        Alkoholové kvašení

-      u rostlin, kvasinky

-      kyselina pyrohroznová přeměněna na ethanol

-      zisk 2 molekul ATP

.        C6H12O6 → (2 CH3COCOOH) →  2 CH3CH2OH  + 2 CO2 + 100,4 kJ

·        Katabolismus bílkovin

-         enzym proteáza

-         odbourávány AK, z nich se staví nové bílkoviny, dusíkaté báze, …

-         aminokyseliny nemůžeme vyloučit → zdroj pro syntézu nebo zásoba energie

-         každá aminokyselina má vlastní odbourávání

-         odbourávání na amoniak a α-oxokyseliny a ty dále na meziprodukty katabolismu lipidů či sacharidů

Ø     Detoxikace amoniaku

-         část využita na syntézu dusíkatých látek a zpětnou syntézu AK

-         část je volná → je třeba odstranit

®   amonentární organismy

-        vodní organismy

-        vyloučení prostou difusí

®   urikotelní organismy

-        ptáci, plazy

-        přeměna na kyselinu močovou (krystalická látka)

®   ureotelní organismy

-        suchozemští

-        přeměna na močovinu

.         oritínový cyklus

-      není lokalizován jen v jedné molekule (část v cytoplazmě a část v mitochondriích)

-      štěpení ornitínu na močovinu

 
Made by: MICHAL ŠEDIVÝ studio Lísek 26 Postupice ANNO 2006