9. Metabolismus živin

Dýchání rostlin a biologická oxidace

• sumární rovnice: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + E

• má opačný průběh než fotosyntéza: dochází při ní k oxidacím (glukosy atd.), tedy odevzdání H+ a e-

• energie může být z organických látek uvolňována dvěma základními způsoby

• ANAEROBNÍ metabolismus – probíhá v cytoplazmě, zahrnuje pouze glykolýzu, popř. na ni navazující kvašení (např. mléčné, alkoholové), energetický zisk je uložen ve formě ATP a NADH

• AEROBNÍ metabolismus – probíhá v mitochondriích, zahrnuje glykolýzu a na ni navazující Krebslův cyklus a dýchací řetězec, energetický zisk je uložen ve formě ATP, NADH a FADH2

GLYKOLÝZA

• děj, při němž je glukosa v buňce za anaerobních podmínek odbourávána na pyruvát (3 a tomy uhlíku, sůl kyseliny pyrohroznové) za uvolnění energie v podobě ATP

• probíhá v cytoplazmě buňky

• konečný zisk energie z glykolýzy představují 2 molekuly ATP a z 1 molekuly glukosy

pyruvát následně vstupuje do dalších reakcí

• za anaerobních podmínek je pyruvát dále zpracováván cestami souhrnně označovanými jako kvašení (fermentace), nejčastěji vzniká:

• kyselina mléčná (laktát) – probíhá u některých mikroorganismů jako tzv. mléčné kvašení

• etanol – probíhá u některých mikroorganismů jako tzv. alkoholové kvašení (odštěpí se CO2)

• za aerobních podmínek podléhá pyruvát oxidační dekarboxylaci za vzniku acetylkoenzymu A (acetyl-CoA je také produktem odbourávání MK a některých amk, jeho prostřednictvím je Krebsův cyklus napojen na procesy odbourávání všech typů živin – sacharidy, lipidy, bílkoviny)

KREBSŮV CYKLUS

• sled reakcí, při kterých je acetylkoenzym A odbouráván na oxid uhličitý a redukované koenzymy (NADPH + H+, FADH2), které dále vstupují do dýchacího řetězce

• probíhá v matrix mitochondrií

• acetylkoenzym A se v Krebsově cyklu váže na oxalacetát za vzniku kyseliny citronové, která v dalších krocích postupně ztrácí 2 uhlíky za vzniku 2 molekul CO2 (dekarboxylace) a vodíky (dehydrogenace) za vzniku NADPH + H+, FADH2 a obnovení oxalacetátu, který vstupuje do Krebsova cyklu

DÝCHACÍ ŘETĚZEC

• řetězec přenašečů elektronů (strukturně podobných hemoglobinu nebo i chlorofylu)

• probíhá na vnitřní membráně mitochondrií

• vodík vázaný v redukovaných koenzymech (NADPH + H+ a FADH2) je oxidován kyslíkem za vzniku vody a uvolnění velkého množství energie

• vodík není s kyslíkem slučován přímo, oxidace je uskutečňována postupně přes několik stupňů (redoxních systémů) o stále vyšším potenciálu, přičemž se uvolňuje energie nutná k syntéze ATP

• energie není uvolňována naráz, ale po částech a využívá se na tvorbu makroergických vazeb v molekulách ATP v procesu, který nazýváme oxidační fosforylace

STAVBA A FUNKCE ATP

• adeninotrifosfát, důležitý nukleotid

• nukleotid složený z pětiuhlíkatého cukru ribózy, adeninu navěšeného na 1' uhlíku a trojice fosfátových skupin na 5' uhlíku

• vazba mezi adeninem a ribózou se označuje jako N-glykosidická

• fosfátové skupiny jsou připojeny mezi sebou anhydridovými vazbami a k ribóze tzv. fosfodiesterovou vazbou.

• zcela zásadní pro funkci všech známých buněk

• jeho význam spočívá v tom, že při rozkladu ATP na ADP a Pi dochází k uvolnění značného množství energie. Tato energie se využívá téměř ve všech typech buněčných pochodů, jako je celá řada biosyntetických drah, vnitrobuněčný transport a membránový transport, výroba proteinů či syntéza RNA.