Základní děje na buněčné úrovni

 

   Otázka: Základní děje na buněčné úrovni

   Předmět: Biologie

   Přidal(a): Growler

 

 

 

 

–          příjem látek buňkou

  • difúze
    • prostá
    • usnadněná
  • transport
  • endocytóza
    • pinocytóza
    • fagocytóza

–          výdej látek buňkou

  • difúze
  • exocytóza

–          osmotické jevy

–          buněčný metabolismus

  • anabolismus
  • katabolismus
  • ATP

–          bioenergetika buňky

  • příjem E
    • autotrofie – fotosyntéza, chemosyntéza
    • heterotrofie
  • uvolňování E
    • anaerobní glykolýza, kvašení
    • aerobní procesy
      • Krebsův cyklus
      • dýchací řetězec
  • spotřeba E
    • biosyntézy
    • transport
    • pohyb
    • světélkování
    • elektrická E
    • teplo

–          enzymová katalýza


Příjem látek buňkou

  1. Pasivní transport – bez potřeby energie
  • Prostá difuze
    • po koncentračním spádu (z vyšší koncentrace do místa nižší koncentrace)
    • Velmi pomalá, jen málo látek (CO2), volně procházejí steroidní hormony, alkohol, močovina
  • Usnadněná difuze
    • Po koncentračním spádu
    • Pomocí přenašečů (transportní proteiny)
    • Velmi specifická
    • Např. monosacharidy
  1. Aktivní transport – spotřeba energie
  • Využívá energii z ATP
  • Přenos jednosměrný – pomocí přenašečů (proteiny se otočí o 180° nebo změní svůj vnitřní tvar)
  • Vazba přenašeč + molekula – specifická
  • I proti koncentračnímu spádu
  • Př. sodíko-draslíková pumpa u nervových buněk
  1. Endocytóza
  • buňka přijímá makromolekulární látky přestavbou cytoplasmatické membrány
  1. a.  Pinocytóza
  • Buňka pohlcuje kapénky tekutin vchlípením části plasmatické membrány

b. Fagocytóza

  • Přijímání větších částic i pevných, pomocí plasmatických výběžků – panožek

 

Výdej látek buňkou

  1. Exocytóza – opak endocytózy
  • Buňka vydává nepotřebné, přebytečné, škodlivé i jiné látky (hormony, protilátky)
  • Měchýřek z biomembrány splyne s cytoplasmatickou membránou
  1. Osmóza
  • Pronikání molekul vody (rozpouštědla) do roztoku odděleného polopropustnou membránou, která je propustná, nepropouští však molekuly rozpuštěné látky
  • Daný roztok se zřeďuje, až vznikne izotonické prostředí (stejná koncentrace) na obou stranách membrány
  • Osmotická tlak – tlak na membránu
  1. Hypotonické prostředí
  • Nízká koncentrace uhlíku

a)      Rostlinná buňka

  • Kolem nižší koncentrace
  • Uvnitř buňky vysoká koncentrace
  • Voda jde dovnitř
  • Zvyšuje se turgor uvnitř buňky

= deplazmolýza

b)      Živočišná buňka

  • Kolem nižší koncentrace
  • Uvnitř buňky vysoká koncentrace
  • Voda jde dovnitř
  • Zvyšuje se tlak uvnitř buňky – může dojít k prasknutí

= plazmoptýza

  1. Hypertonické prostředí

c)       Rostlinná buňka

  • Kolem vyšší koncentrace
  • Uvnitř buňky nižší koncentrace
  • Voda jde ven (ředí hustou koncentraci kolem)

= plazmolýza

d)      Živočišná buňka

  • Kolem vyšší koncentrace
  • Uvnitř buňky nižší koncentrace
  • Voda jde ven (ředí hustou koncentraci kolem)
  • Buňka se scvrkne

= plazmorýza

  1. Izotonické
  • Voda vyváží na obou stranách stejné koncentrace
  • Přeměna látek a energií
  • 2 děje
    • Anabolismus – endergonické reakce
      • z látek jednoduchých vznikají složitější
      • Energie se spotřebovává
      • Organismus roste

 

  • Katabolismus – exergonické reakce
    •  z látek složitých vznikají jednodušší
    • Energie se uvolňuje
    • Organismus stárne
    • Bez trvalé dodávky energie mohou existovat jen klidová stádia
    • Jednotkou organizace energie metabolismu je buňka
    • Energie se neztrácí ani nezaniká, jen se přeměňuje
    • Při transformaci energie
      • 1. Část se uvolňuje jako teplo – nevyužitelná energie
      • 2. Volná energie = Gibbsova – schopna konat práci
        • A. nespotřebovává se
        • B. uvolňuje se, vzniká energie pro životní pochody a k syntéze ATP
        • ATP = adenin – ribosa – P – P – P (mezi P (fosfáty) jsou makroergní vazby)
          • Fototrofní organismus – zdrojem energie sluneční záření
          • Chemotrofní organismus – získávají energii oxidací organických (nebo anorganických látek (sulfan)
            • U chemoautotrofních organismů probíhají chemosyntézy
              • Provádějí je většinou bakterie
                • Železité bakterie – využívají oxidace Fe2+ na FE3+
                • Sirné bakterie – oxidují H2S na síru
                • Nitrifikační bakterie – oxidují NK3 na dusitany nebo až na dusičnany
                • Denitrifikační bakterie – opak – redukují dusičnany na dusitany nebo na NK3
                • Nitrogenní bakterie – poutají vzdušný dusík
                • C – základní prvek – podle příjmu dělíme rostliny na autotrofní a heterotrofní
                  • Autotrofní z CO2 – organické látky
                    • Fotoautotrofní – energie světelná
                    • Chemoautotrofní (bakterie) – energie chemická

 

  • Heterotrofní přijímají látky už vyrobené
    • Houby
    • Nezelené rostliny (př. kokotice)
    • Pletiva zelených rostlin, která nemají chrolofyl
    • Podle vztahu organismu ke kyslíku
      • Aerobní org. – kyslík je pro ně nepostradatelný
      • Anaerobní org. – kyslík nepotřebují, některé org. při styku s kyslíkem hynou
      • Fakultativní (podmíněné) anaerobní organismy – preferují aerobní způsob života (energeticky výhodnější), v případě nutnosti se mohou bez kyslíku obejít (anaerobní způsob života)

 

Metabolismus buňky

Přijímaní energie

Fotosyntéza

Význam:

–          Fotochemický a biochemický proces, podmiňuje život na Zemi

–          Základní metabolický proces (látková a energetická přeměna) autotrofních rostlin

–          Přeměna anorganických látek na látky organické (= anabolismus)

–          Produkuje se organická hmota, na níž jsou závislé heterotrofní organismy

–          Jako odpad se produkuje O2

Chloroplasty

–          Gran + stroma (=matrix)

Fotosyntetický aparát

–          Všechny reakce probíhají v chloroplastu

  • Obsahuje pigmenty, přenašeče elektronů, enzymy a další látky
  1. Pigmenty = fotosyntetická barviva
  • Zachycují světelné záření v rozsahu (400 -750 nm)
  • Dostávají se ionizovaného stavu – ze své molekuly uvolní energeticky bohatý elektron
  • Chlorofyl a, b, c, d, fykocyanin, fykoerytrin, xantofyl, karotenoidy

–          Absorbovat dopadající foton může jenom chlorofyl typu a – ostatní jen foton předávají

  1. Přenašeče
  • Zachycují uvolněný elektron z chlorofylu a postupně si ho předávají

= střídavě se oxidují a redukují = systém redoxní reakce

  • Při reakcích se uvolňuje energie k syntéze ATP = fosforylace

6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O (za přítomnosti chlorofylu a světla)

Průběh

1.      Primární procesy = světelná fáze

–          Za přítomnosti světla = fotochemické procesy

–          Probíhají v granech chloroplastů

–          Zahrnují

a)      Fotolýzu vody = Hillova reakce

  • Energie fotonů se použije ke štěpení vody
  • H2O → ½ O2 + 2H + 2e

–          H se použije do dalších fází fotosyntézy

–          O2 se uvolňuje do ovzduší

–          2e doplní chybějící e v necyklické fosforylaci

b)      Fotosyntetická fosforylace

  1. Cyklická
  • Dopadající světlo excituje 2 molekuly chlorofylu a fotosystému I
    • Ty odevzdají 2 energeticky bohaté e přenašečů, které je dovedou zpět do chlorofylu
    • Uvolněná energie – pro vznik ATP
  1. Necyklická
  • 2e uvolněné z chlorofylu a fotosystému II předány na koenzym NADP+ (nikotinamidadenindinukleotid fosfát)
    • Tím se redukuje a váže H+ uvolněné při fotolýze vody
    • Mění se na NADPH + H+

Fotosystém I = chlorofyl absorbuje nejvíce záření a vlnové délce 700nm

Fotosystém II = chlorofyl absorbuje nejvíce záření a vlnové délce 680nm

 

2.      Sekundární procesy = temnostní fáze

–          Spojeny s přeměnou látek = biochemické procesy

–          Využívá se energie vázaná v ATP (vznikla v primárních procesech)

–          Probíhá ve stromatu (matrix) chloroplastu

–          Dochází k redukci CO2 vodíkem z NADPH + H+ na cukry

–          Redukovaná může být jen molekula CO2, která se stane součástí molekuly organické látky

–          Cukr je přeměněn na asimiláty (škrob, bílkoviny, tuky …) (glukosa není asimilát fotosyntézy)

2 způsoby

  1. 1.       Calvinův cyklus

–          CO2 se váže na pětiuhlíkatý cukr = ribulózobisfosfát

–          Ze 6 molekul pentózy a 6 molekul CO2 vznikne 6 molekul hexózy

  • 1 molekula je „čistý zisk“, 5 molekul se mění na 6 pentóz

–          Tento způsob se označuje jako C3 cesta (převažují tříuhlíkaté sloučeniny)

  • Rostliny využívající tento způsob = C3 – rostliny (většina kulturních rostlin – obilniny, řepa, slunečnice)
  • Nevýhody – více než 50% vyrobených produktů rostlin souběžně spotřebovávají
    • Dalších 50% ukládají do zásob
  1. 2.       Hatch-Slackův cyklus

–          CO2 se váže na fosfoenolpyruvát

–          Meziprodukty jsou čtyřuhlíkaté = C4 cesta

  • Rostliny využívají tento způsob = C4 – rostliny
    • Cukrová třtina, kukuřice
  • Mají efektivnější metabolismus – většinu látek ukládají do zásob

 

Faktory, které ovlivňují fotosyntézu

  1. Vnitřní faktory
  • Stáří listů
  • Množství chlorofylu
  1. Vnější faktory
  • Světlo (380-760nm vlnová délka)
  • Koncentrace CO2
  • Teplota (15-20°C)
  • Voda

 

Dýchání

= respirace

–          Opačný děj fotosyntézy

–          Nejdůležitější katabolický proces

–          Umožňuje organismům využívat organické látky uložené v těle jako zdroj energie k životu

 

Průběh

  1. Anaerobní fáze = glykolýza
  • Probíhá bez kyslíku
  • V cytoplazmě buněk
  • Z glukosy (6C) se odštěpí H+ + e → navazují se na koenzymy
  • Vznikne kyselina pyrohroznová (3C) + 2 molekuly ATP
    • Vstupuje do procesu kvašení = fermentace
      • Př. octové, mléčné, alkoholové kvašení
      • Energeticky nevýhodné

 

  1. Aerobní fáze
  • Probíhá za přítomnosti kyslíku
  • Probíhá v mitochondriích
  • Produkty anaerobní fáze vstupují do Krebsova cyklu = cyklus kyseliny citrónové
  • Kyselina pyrohroznová je odbourávána na 2C sloučeninu = kyselina octová → na její aktivní formu = acetyl koenzym A (AcCoA) – jediný schopný zahájit Krebsův cyklus
  • Odštěpení CO2 = dekarboxylace
  • Odštěpení H2 = dehydrogenace
  • Koenzym + H+ vstupuje do dýchacího řetězce → oxidace O2 → vzniká H2O + 36 molekul ATP

 

Rovnice aerobního dýchání:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energie

  • Do mitochondrie vstupuje:
    • Kyslík
    • Glukosa (2 molekuly kyseliny pyrohroznové)
    • Voda
    • AMP (adenozin mono fosfát)
    • ATP
      • Adenin + ribóza + P-P-P
      • mezi P – makroerbní vazby = vazby bohaté na energii
      • odštěpením fosfátového zbytku získáme energii 50kJ → ADP → AMP
  • Z mitochondrie vystupuje
    • CO2
    • Voda
    • Energie ve formě ATP

 

Faktory ovlivňující dýchání

  1. Vnitřní faktory
  • Fyziologický stav
  • Stáří rostliny (nejintenzivněji mladé rostoucí rostliny, klíčící semena)
  1. Vnější faktory
  • Teplota
  • Obsah kyslíku v prostředí

 

Srovnání Fotosyntézy a Dýchání

Fotosyntéza

–          Anabolismus

–          Energie – se spotřebovává

–          Zásobní látky – se hromadí – rostlina roste

–          O2 – se uvolňuje

–          Probíhá – v buňkách s fotosyntetickými barvivy

–          CO2 – do reakce vstupuje

Dýchání

–          Katabolismu

–          Energie – se uvolňuje

–          Zásobní látky – se odbourávají – hmotnost rostliny se snižuje

–          O2 – se spotřebovává

–          Probíhá – ve všech buňkách

–          CO2 – se z reakce uvolňuje

Spotřeba energie

1. Biosyntézy

  • Náročné na energii
  • Probíhají trvale na všech aktivních buňkách
  • Velmi intenzivní u buněk, které se rozmnožují

2. Transport

  • … látek přes membrány

3. Pohyb

  • Organel, svalových buněk, rozestup chromozomů

4. Světélkování = bioluminiscence

5. Elektrická energie

6. Teplo

Enzymová katalýza

–          Všechny chemické reakce jsou urychlovány katalyzátory = enzymy

–          Složení:

a)      Část bílkovinná = apoenzym

b)      Část nebílkovinná = kofaktor (kovové ionty)

–          enzymová katalýza je specifická

  1. Funkční specifita – určitý enzym katalyzuje pouze určitý typ reakce
  2. Substrátová specifita – enzym katalyzuje určitou chemickou reakci pouze na určitém substrátu






—————————————————————————

 Stáhnout práci v PDF  Upozornit na chybu

 Učebnice k maturitě  Maturitní kurzy

 Učebnice k VŠ přijímačkám  Kurzy na přijímačky

—————————————————————————

Další podobné materiály na webu: