Energetika biochemie

Dělení organismů z hlediska výživy

1. Zdroj energie

   1. Fototrofy – světelné záření

   2. Chemotrofy – chemické reakce

2. Zdroj uhlíku

   1. Autotrofy – anorganické látky

   2. Heterotrofy – organické látky

3. zdroj H+/e-

   1. Lithotrofy – anorganické látky

   2. Organotrofy – organické látky

• Přenos H+/e- na konečný akceptor

  1. Aerobní – O2

  2. Anaerobní – jiná látka

Metabolické děje

• Katabolické – rozklad složitých látek na jednodušší, uvolnění E, většinou oxidace

• Anabolické – výroba složitějších látek (biosyntéza), potřeba dodat E (ve formě ATP), celkově redukční charakter

• Amfibolické – kombinace anabolismu a katabolismu (citrátový cyklus, pentosovy cyklus)

• Anaplerotické – slouží k doplňování meziproduktů cyklických metabolických drah (např. karboxylace pyruvátu na oxalacetát)

Tři způsoby vzniku ATP

• Oxidační fosforylace – dýchací řetětzec

• Fotofosforylace – fotosyntéza

• Substrátová fosforylace – např. v glykolýze

Využití ATP

• Chemická práce

  • Pohon endergonických dějů (ΔG > 0)

  • Transferasy a ligasy

• Osmotická práce

  • Primární aktivní transport proti koncentračnímu gradientu

• Mechanická práce – kontrakce svalů (aktin+myosin)

• Regulační práce – přenos signálu do buněk

Dýchací řetězec

• Slouží k regeneraci redukovaných forem kofaktorů a vzniku ATP

• Elektron-transportní systém – tvoří ho 3 komplexy, které využívají energii s přechodu elektronů pro transport H+ z matrix do mezimemebránového prostroru mitochondrie

  • Generuje se pH gradient a membránový potenciál -> proton-motivní síla (PMF, [V])

• Kotvený komplex I (ubichinon-reduktasa)

  • Enzym s prostetickou skupinou FMN

  • Regenerace NADH + H+ a přenos e- na CoQ

  • 4 H+ do membránového prostoru

• Kotvený komplex II (postranní vstup do dýchacího řetězce)

  • Různé enzymy – sukcinátdehydrogenasa (Krebs.), enzym z glycerolfosfátového kyvadla, enzym z Lynenovy spirály

    • Všechny mají prostetickou skupinu FAD

  • Nepumpuje protony!

  • Pouze přenos dvou e- na CoQ

• Kotvený komplex III (cytochrom-c-reduktasa)

  • Přenáší 1 e- na mobilní přenašeč (cytochrom c)

  • Přitom regenerace CoQ

  • 4 H+ do mezimembránového prostoru

• Kotvený komplex IV (cytochrom-c-oxidasa)

  • Akceptor 2 e- je ½ O2 za vzniku H2O

  • 4 H+ do mezimembránového prostoru

  • Regenerace cytochromu c

  • Inhibice kyanidem

Využití PMF

• Syntéza ATP

• Sekundární aktivní transport – transport různých molekul přes membránu proti jejich koncentračnímu gradientu

• Generování tepla – v hnědé tukové tkáni

• Pohyb bičíků

• Syntéza NADPH

Syntéza ATP

• ATP-synthasa (membránová fosforylace)

• PMF žene H+ do ATP-asy -> roztočení „turbíny“ -> E z rotace se využije k reakci

  • ADP + Pi ATP + H2O