typy metabolismu:
podle vztahu k uhlíku:
1. organismy autotrofní (litotrofní) – jediný zdroj uhlíků využívají z CO2
2. organismy heterotrofní (organotrofní) – zdrojem uhlíku je organická látka
ve vztahu ke zdroji energie ještě rozlišujeme:
a) organismy fototrofní – zdrojem energie je sluneční světlo
- fotoautotrofní organismy
-
- zdroj energie: sluneční světlo
- zdroj uhlíku: CO2
- vytvářejí naprostou většinu organických látek
- rostliny a oxygenní fototrofní bakterie – sinice
- vedle organických látek ještě vytvářejí i kyslík fotolýzou molekul vody
- anoxygenní fotoautotrofní bakterie – nerozkládají vodu, ale sirovodík = kyslík
neprodukují
- fotoheterotrofní organismy
- zdroj energie: sluneční světlo
- zdroj uhlíku: organická látka
- purpurové bakterie
b) organismy chemotrofní – získávají energie přeměnou exogenních chemických látek
- chemoautrofní
- zdroj uhlíku: CO2
- zdroj energie: přeměna anorganické látky
- sirné bakterie
- chemoheterotrofní
- zdroj energie: organická látk
- zdroj uhlíku: organická látka
- závislé na organických látkách z prostředí, které dodávají autotrofní látky
- většina bakterií, houby a živočichové
- můžou zpracovávat organické látky 2mi způsoby:
1. v aerobním metabolismu
-
-
- oxidují je vzdušným kyslíkem až na CO2 a vodu
- energeticky nejvýhodnější
-
2. v anaerobním metabolismu
- org. látky zpracované kvašením
- vznikají různé organické látky, které jsou zpravidla dále zpracovány aerobním metabolismem
- organismy, které žijí v prostředí bez kyslíku
- mnoho druhů bakterií, živočichové: střevní paraziti
- energeticky méně výhodný
KATABOLICKÉ DRÁHY
glykolýza (metabolická přeměna cukrů) – děj, při němž se za anaerobních podmínek odbourává glukóza na pyruvát a uvolní se energie ve formě ATP
- glykosidické enzymy jsou v cytosolech
- probíhá mimo mitochondrie
- z 1 molekuly glukózy vznik 2 molekuly ATP
za anaerobních podmínek je pyruvát dále zpracováván: KVAŠENÍM (fermentace)
- mléčné kvašení: vzniká kyselina mléčná
- ethanolové kvašení: vzniká ethanol
za aerobních podmínek z pyruvátu oxidační dekarboxylací vziká acetylkoenzymu A (AcetylKoA)
- ten vstupuje do Krebsova cyklu
Krebsův cyklus (cyklus kyseliny citrónové)
- řada reakcí, které tvoří společnou metabolickou dráhu při aerobní oxidaci sacharidů, lipidů a proteinů
- probíhá v mitochondriích (matrix)
- AcetylKoA vstupuje do cyklu a kondenzuje s oxalacetátem (4 uhlíky) na citrát – kyselinu citrónovou (6 uhlíků).
- postupné dekarboxylace a oxidace uvolňují CO2 jako odpadní produkt
- dochází k redukci koenzymů (NADPH + H+ , FADH2)
- konečným produktem je opět oxalacetát
- oxalacetát kondenzuje s dalším acetyl-KoA a cyklus se opakuje
Protony nesené redukovanými koenzymy jsou použity v dýchacím řetězci, kdy oxidativní
fosforylací dochází k syntéze ATP, molekuly, která je hlavním zdrojem energie pro veškeré endotermní reakce probíhající v buňce.
funkce ATP
- adenozintrifosfát: přenos energie mezi
katabolickými a exergonickými (energii
spotřebovávajícími) ději
vznik ATP fosforylací ADP
- substrátová fosforylace – ATP vzniká především v glykolýze
oxidační fosforylace
- je proces tvorby ATP při přenosu elektronů z NADH a FADH2 na kyslík přes řadu přenašečů elektronů = prostě vzniká ATP (makroergická molekula)
- hlavním zdrojem energie aerobních organismů
- energie v ATP se využívá v aktivním transportu a při pohybu
- štěpení:
ATP + H2O = ADP + P (anorganický fosfát)
FOTOSYNTÉZA
- z CO2 vytvoří cukry a tím obnovuje organické látky, které si při katabolismu neustále na CO2 oxidují
- využívá energii nezemského povrchu – sluneční světlo
- navazují 2 děje:
- přenos elektronů (pomocí transmembránových komplexů)
- metabolická dráha (Calvinův cyklus) – přeměn aorgaických substrátů
a) primární fáze (fotosyntetický přenos elektronů)
- absorpce světla využití jeho energie k přenosu elektronů ze soustavy voda/kyslík na
soustavu koenzymu NADP/NADPH2 - v transmembránových komplexech v tylakoidech
- klíčová role: chlorofyl
- je podobný hemu (hemoglobin)
- místo železa obsahuje atom hořčíku
- je schopný absorbovat energii fotonu, a tím přecházet do = vzbuzeného stavu
- fluorescence: chlorofyl tuto energii opět vyzáří jako světlo
fotosystém I
- P700 absorbuje světelné záření o maximálních vlnových délkách 700nm
- po adsorpci světla dojde k excitaci a k uvolnění elektronů
- přesouvají se na NADP+ a redukují jej na NADPH+H+ (zdroj H+ fotolýza vody)
- nebo se můžou vrátit zpět na P700, přičemž část jejich energie se využije na tvorbu ATP (=cyklická fosforylace)
fotosystém II
- P680 absorbuje světelné záření o maximálních vlnových délkách 680nm
- excitace, dojde k uvolnění elektronů
- přechází na fotosystém I a nahrazují elektrony, které byly použity
v předchozích reakcích (=necyklická fosforylace); vzniká ATP - fotosystém II se sám navrátí do původního stavu po přijetí elektronů vzniklých při fotolýze vody
oba systémy doplňuje proces fotolýza vody
- H2O → 2 H+ + 2e- + ½ O2
- ½ O2 – kyslík jde do okolí
- 2 H+ váže se na NADP+
- 2e- regenerují fotosystém II
b) sekundární fáze – temnostní fáze
- není závislá na světle, může probíhat i ve tmě
- dochází k biosyntéze sacharidů z CO2 za využití:
- ATP (zdroj energie)
- NADPH+H+ (redukční činidlo)
- odehrává v kapalné části chloroplastu (stroma) a v cytosolu
- realizuje ji několik metabolických cest
- nejznámější je Calvinův cyklus
- konečným produktem je sacharid hexóz
Materiály ke stažení:
Zdroje obrázků ve videu:
- obrázek: https://img.ceskestavby.cz/cache/400×300-3/i.ceskyinternet.cz/clanky/hlavni_strana_380/112659483640_02.jpg
- obrázek: Annete Shaff
- obrázek: Wikipedia commons Christian Fischer
- obrázek: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d7/LH2_top.jpg/330px-LH2_top.jpg
- obrázek: Jaroslav Hoření
- obrázek: Wikimedia Commons, the free media repository
- obrázek: Milada Teplá, www.studiumbiochemie.cz
- obrázek: Etc4“ od Fvasconcellos 22:35, 9. září 2007 (UTC) – Vektorová verze w: Obrázek: Etc4.png od TimVickers, (Public Domain) prostřednictvím Commons Wikimedia
- obrázek: Hana Horáčková
- obrázek: Jaron Brendan
- obrázek: Jaron Brendan
