Látkový a energetický metabolismus

 

Otázka: Látkový a energetický metabolismus

Předmět: Chemie

Přidal(a): Jan

 

Amfibolické reakce

• dochází k částečné změně struktury
• z energetického hlediska bezvýznamné
• při anabolismu i katabolismu

 

Katabolismus

• degradační fáze
• rozkladné (DISIMILAČNÍ) děje
• ze složitých látek -> látky jednoduché
• oxidační – dehydrogenační děje
• exotermické – uvolňování E

Funkce

• zisk E
• výroba energeticky zhodnotitelných atomů H (* redukovaná forma enzymu)
• tvorba stavebního materiálu

Fáze

1. štěpení složitých molekul na základní stavební jednotky

B -> AMK, L -> glycerol, MK, S -> glukosa

• hydrolytické, většinou anaerobní
• nepřináší zisk E

2. základní stavební jednotky přeměňovány na ACETYLKOENZYM A – meziprodukt všech metabolismů

• zisk 1/3 E

3. oxidace acetyl CoA v Citrátově cyklu

• zisk 2/3 E

Lokalizace

• mitochondrie

 

Anabolismus

• výrobní fáze
• syntetické, skladné (ASIMILAČNÍ) děje
• z jednoduchých látek -> látky složité
• redukční – hydrogenační děje
• endotermické
• vznik složitých struktur

Podmínky

1. přítomnost redukčního činidla (látka, která obsahuje H)
   -> zredukovaná oxidoreduktáza
2. dostatečné množství energie

Lokalizace

• cytoplasma

 

Srovnání

• protichůdný charakter, navzájem se doplňují
• stejné chemické prostředky

 

Oxidoreduktázy

• enzymy, které katalyzují
• oxidovaná forma NAD⁺ -> látku oxiduje, sebe redukuje
• redukovaná forma NADH + H⁺ -> látku redukuje, sebe oxiduje
• NAD -> NADH + H⁺
• NADP -> NADPH
• FAD -> FADH₂

 

Makroergní sloučeniny

• látky, které váží i přidávají E
• estery a thioestery k. fosforečné
• -> ACETYLKOENZYM A
  • aktivní forma k. octové, thioester
• ATP
  • tvořen adeninem, ribózou a 3 fosfáty
  • * fosforylací
  • ADP + P + E -> ATP + H2O
    ATP + H2O -> ADP + P + E
  • dělení živých organismů podle vstřebávání ATP:
    • fototrofní – E ze slunečního záření
    • chemotrofní – E z chemické exotermické reakce
    • chemolitotrofní – oxidací anorganických látek
    • chemoorganotrofní – oxidací organických látek

 

Krebsův cyklus (Citrátův cyklus)

• 1937 objevil Krebs -> Nobelova cena
• lokalizace – mitochondrie
• univerzální cyklický metabolický děj
• navazuje na metabolismus všech přírodních látek
  • přes acetylkoenzym A
    • vznik
      1. B-oxidací mastných kyselin (L)
      2. oxidační dekarboxylací pyruvátu (S)
      3. přeměnou z AMK (B)
    • děj dehydrogenační, dekarboxylační, hydratační
    • cyklus solí KK, které jsou donory CO2 a atomu H
    • zisk
      • 1x ATP
      • 3x NADH + H+
      • 1x FADH2

 

Dýchací řetězec

• 2 fáze
  • respirační řetězec
  • oxidační fosforylace -> *ATP
• hlavní zdroj E pro heterotrofní organismy + nefotosyntetizující rostliny, rostliny ve tmě, mikroby…
• ,,biochemická baterie o 3 článcích“
• lokalizace – mitochondrie – vnitřní membrána, na lipidové dvojvrstvě
• zredukované oxidoreduktázy (z C.c. nebo B-oxidace MK) napoutávají atomy H na vhodný anorganický akceptor – O (dodáván dýchacími barvivy např. hemoglobinem) – za vzniku H2O
  -> silně exotermická reakce
• k napoutání H nedochází jednorázově, ale ve 3 fázích ->  větší zisk E
  • jednotlivé záze zajišťovány různými systémy oxidoreduktáz

NADH+H⁺ + ½ O₂ + 3 ADP + 3 P -> H₂O + 3 ATP + NAD⁺

• zisk
  • 1x ATP
  • 3x NADH + H+ -> 3×3 ATP
  • 1x FADH2 -> 1x2ATP
    • -> 12 ATP

Enzymologie

• enzymy – nejrozšířenější typ bílkovin -> biopolymery – strukturně složité látky
• biokatalyzátory – přírodní látky ovlivňující rychlost chemické reakce
  • pozitivní – zvyšují rychlost chemické reakce
  • negativní – snižují rychlost, úplně zastavují = inhibitory

S + E -> ES -> E + P

• vstoupí do reakce, ovlivní její rychlost a vyloučí se v nezměněné formě
• podstata působení: snižují aktivační energii potřebnou k průběhu reakce (vedou reakci energeticky výhodnější cestou)

Rozdíly od anorganických katalyzátorů

• mají vyšší účinnost
• regulují chemickou reakci
• vysoce specifické látky
  • funkční specifita
    • týká se typů reakce
  • substrátová specifita
    • týká se určitého substrátu
    • skupinová – enzym katalyzuje reakce celé skupiny látek
    • absolutní – enzym katalyzuje přeměnu pouze 1 substrátu

 

Stavba enzymu

• apoenzym = bílkovinná část enzymu
• kofaktor = nebílkovinná část enzymu
  • prostetická skupina
  • koenzym
  • + aktivní centrum = místo zodpovědné za průběh chemické reakce, část bílkovinného řetězce

• k napoutání enzymu je nutná vhodná geometrická orientace
• x inhibitor – způsobí změnu aktivního centra enzymu -> substrát nelze napoutat
• enzymy v živých soustavách existují v neaktivních formách = ZYMOGENY
  • př. pepsinogen → pepsin
• regulace zpětnou vazbou – nahromaděné produkty dají pokyn k pozastavení činnosti enzymů
• nejrozšířenější skupina bílkovin

 

Názvosloví

• náhodné názvy s koncovkou –in
• později koncovka –áza
  • chemická reakce + -áza (hydroláza -> hydrolytické štěpení)
  • substrát + -áza (lipáza -> štěpení lipidů)
  • chemická reakce + substrát + -áza (alkoholdehydrogenáza)

 

Dělení

• podle typu reakce, kterou katalyzují
  • hydrolázy – hydrolytické štěpení
  • oxidoreduktázy – redoxní děje
  • transferázy – přenos
  • lyázy – NEhydrolytický rozklad
  • ligázy – skladné procesy
  • izomerázy – vnitřní přeměny ve struktuře
• podle místa působení
  • intracelulární – působí tam, kde vznikají
  • extracelulární – vyměšovány z míst vzniku, působí v tělních tekutinách

 

Vitamíny

• tvoří koenzymy enzymů, jsou složkou enzymů
• nízkomolekulární organické sloučeniny – „jednodušší“ struktura než enzymy
• v těle malé množství x velký význam – vliv na enzymatický systém
• esenciální látky – nutno přijímat v potravě
• avitaminóza, hypovitaminóza = nedostatek vitamínu
• hypervitaminóza = nadbytek
• dělení – podle rozpustnosti
  • hydrofilní = rozpustné ve vodě (B,C)
  • hydrofobní = rozpustné v tucích (A,D,E,K)

 

Hormony

• řídící funkce
• spouští činnost enzymů
• vyměšovány žlázami a přenášeny krví
• vznikají ve žlázách s vnitřní i vnější sekrecí

 

Dělení

• bílkovinné – hypofýza, šišinka, slinivka břišní, příštítná tělíska, štítná žláza
  • somatotropní hormon, prolaktin (luteotropní hormon), thyreotropin hormon, antidiuretický hormon, oxytocin, melatonin, inzulin, glukagon, parathormon, thyreokalcitonin
• nebílkovinné
  • steroidní – pohlavní žlázy, placenta, kůra nadledvinek
    • glukokortikoidy – kortisol, mineralokortikoidy – aldosteron, estrogeny, progesteron, testosteron, thymosin
• fenolické – štítná žláza, dřeň nadledvinek
  • • tyroxin, trijodtyronin, adrenalin, noradrenalin