Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki

Transkrypt

1 Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki

2 Metabolizm całokształt przemian biochemicznych i towarzyszących im przemian energii, zachodzących w komórkach żywych organizmów

3 Komórkowe szlaki metaboliczne substraty związki pośrednie Katalizowane reakcje biochemiczne produkty źródło: Berg, Tymoczko, Stryer Biochemia PWN, 2010

4 Enzymy - cząsteczki białkowe (wyjątek rybozymy zbudowane z RNA) zbudowane z pojedynczych łańcuchów polipeptydowych lub z wielu podjednostek Karbamoilotransferaza Lizozym asparaginianowa źródło: Berg, Tymoczko, Stryer Biochemia PWN, 2010

5 - często to białka złożone z części białkowej i kofaktora (koenzym, grupa prostetyczna, jon metalu) NADH (koenzym) HOLOENZYM reduktaza cytochromu b5 (apoenzym) struktura: http//pl.wikipedia.org/

6 - wiążą substrat w miejscu aktywnym poprzez wzajemne dopasowanie białka i cząsteczki substratu (model indukowanego dopasowania) Substrat Kompleks ES Enzym źródło: Berg, Tymoczko, Stryer Biochemia PWN, 2010

7 - Katalizatory obniżające energię potrzebną do zapoczątkowania reakcji (energię aktywacji) Źródło: http//pl.wikipedia.org/

8 - podlegają ścisłej regulacji, dzięki której katalizowana reakcja zachodzi z większą lub mniejszą prędkością, a to umożliwia regulację całego szlaku metabolicznego Substrat Inhibitor kompetycyjny Inhibitor niekompetycyjny Inhibitor akompetycyjny źródło: Berg, Tymoczko, Stryer Biochemia PWN, 2010

9 Aktywność enzymów może być hamowana przez cząsteczki zwane inhibitorami. Na schemacie przedstawiono dwa rodzaje hamowania aktywności enzymów Na podstawie schematu opisz, na czym polega hamowanie: kompetycyjne (A) niekompetycyjne (B)......

10 METABOLIZM KATABOLIZM - rozkład związków chemicznych występujących w żywności oraz wcześniej istniejących tkankach ANABOLIZM - wymagająca energii synteza złożonych związków chemicznych, prowadząca do wzrostu masy organizmu i rozrostu jego tkanek.

11 Oceń prawdziwość stwierdzeń dotyczących metabolizmu. Wpisz w odpowiednie miejsca tabeli literę P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, lub literę F, jeśli stwierdzenie jest fałszywe. P/F 1. W procesach anabolicznych produkty reakcji są związkami bardziej złożonymi niż substraty. P 2. Energia uwalniana w procesach anabolicznych jest wykorzystywana do syntezy związków budulcowych. F 3. Katabolizm to reakcje syntezy związków złożonych z substancji prostych, wymagające dostarczenia energii. F

12 Głównym zadaniem przemian katabolicznych jest wytwarzanie energii metabolicznej. Głównym, bezpośrednim donorem energii swobodnej w układach biologicznych ( a nie formą długotrwałego jej magazynowania) jest ATP (adenozynotrifosforan)

13 W ATP energia jest przechowywana w dwóch wysokoenergetycznych wiązaniach fosforanowych

14 Biosyntezy Transport Sygnalizacja komórkowa Praca mechaniczna Ciepło ATP ADP+ Pi fosforylacja fotosyntetyczna fosforylacja substratowa fosforylacja oksydacyjna (Utlenianie cząsteczek pokarmowych i zapasowych)

15 Podstawowe szlaki kataboliczne TŁUSZCZE POLISACHARYDY BIAŁKA kw. tłuszczowe glicerol glukoza aminokwasy acetylo-coa CoA O 2 Łańcuch oddechowy ADP Cykl Krebsa ATP CO 2

16 Etapy wewnątrzkomórkowego utleniania glukozy Fosforylacja oksydacyjna Źródło: Biologia. Podręcznik. Tom 3. PWN 2004

17 Metabolizm beztlenowy Glikoliza pierwszy etap utleniania glukozy C-6 C-6-P C-1,6-PP 2 C-3-P Fosforylacja substratowa 2 C-3

18 Losy pirogronianu Fermentacja alkoholowa Fermentacja mlekowa Oddychanie beztlenowe Oddychanie tlenowe Metabolizm beztlenowy źródło: Berg, Tymoczko, Stryer Biochemia PWN, 2010

19 W tabeli porównano oddychanie tlenowe i beztlenowe Wykorzystując informacje zamieszczone w tabeli, podaj dwa argumenty potwierdzające następującą tezę: Oddychanie beztlenowe jest rozrzutnym sposobem uzyskiwania energii koniecznej do życia

20

21

22 Metabolizm tlenowy Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu- drugi etap Cykl Krebsa (cykl kwasu cytrynowego) - trzeci etap Krysty Przestrzeń międzybłonowa Macierz Błona zewnętrzna Błona wewnętrzna źródło: Berg, Tymoczko, Stryer Biochemia PWN, 2010

23 Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianudrugi etap (metabolizm tlenowy) Pirogronian (C-3) NAD + CoA NADH + H + CO 2 Acetylo-CoA (C-2)

24 Cykl Krebsa Acetylo-CoA + 3 NAD + + FAD + GDP + Pi 2 CO 2 + CoA + GTP + 3 NADH + FADH 2

25 Acetylo-CoA 3 NADH + H +

26 Łańcuch oddechowy i fosforylacja oksydacyjna - czwarty etap Krysty Przestrzeń międzybłonowa Macierz Błona zewnętrzna Błona wewnętrzna

27 Źródło: Biologia. Podręcznik. Tom 3. PWN, 2004

28 Mechanizm transportu elektronów i syntezy ATP z udziałem mitochondrialnej syntazy ATP

29 Podstawowe szlaki kataboliczne TŁUSZCZE POLISACHARYDY BIAŁKA kw. tłuszczowe glicerol glukoza aminokwasy acetylo-coa CoA O 2 Łańcuch oddechowy ADP Cykl Krebsa ATP CO 2

30 b-oksydacja metabolizm tlenowy tłuszczy obojętnych Źródło: Biologia 2. Podręcznik. Operon, 2005

31 Podstawowe szlaki kataboliczne TŁUSZCZE POLISACHARYDY BIAŁKA kw. tłuszczowe glicerol glukoza aminokwasy acetylo-coa CoA O 2 Łańcuch oddechowy ADP Cykl Krebsa ATP CO 2

32 Degradacja aminokwasów deaminacja aminokwas utlenianie łańcuchów węglowych ketokwas acetylo-coa pirogronian związki pośrednie cyklu Krebsa glukoza

33 Deaminacja aminokwasów Źródło: Biologia 2. Podręcznik. Operon, 2005

34 Neutralizacja amoniaku cykl mocznikowy Źródło: Biologia 2. Podręcznik. Operon, 2005

35 Powiązanie cyklu mocznikowego z cyklem Krebsa a-ketokwas Karbamoilofosforan cytrulina asparaginian a-aminokwas ornityna argininobursztynian szczawiooctan Mocznik arginina fumaran jabłczan

36 Cykl mocznikowy ma charakter anaboliczny, ponieważ do syntezy mocznika wykorzystywana jest energia zawarta w cząsteczce ATP.

37 Reakcje cyklu mocznikowego zazębiają się z: A. Glikolizą B. Cyklem Calvina C. Cyklem Krebsa D. Biosyntezą białka Mocznik, który jest końcowym produktem przemian nadwyżki związków azotowych u ssaków łożyskowych może pochodzić z przemian: A. białek B. cukrów prostych C. kwasów tłuszczowych D. wszystkich wymienionych związków

38 Acetylo-CoA - kluczowy związek metabolizmu Źródło: Biologia 2. Podręcznik. Operon, 2005

39 PODSUMOWANIE 1. Na metabolizm składają się reakcje kataboliczne i anaboliczne 2. Reakcje metaboliczne zachodzą z udziałem katalizatorów biologicznych - enzymów 3. Podstawowym przenośnikiem energii swobodnej jest ATP 4. Źródłem energii metabolicznej jest oddychanie komórkowe 5. Oddychanie tlenowe dostarcza wielokrotnie więcej energii niż oddychanie beztlenowe 6. Głównym źródłem energii komórkowej jest glukoza, utleniana na szlaku glikolizy, a nastepnie w cyklu Krebsa 7. Kwasy tłuszczowe są utleniane podczas β-oksydacji do acetylo-coa 8. Aminokwasy ulegają deaminacji, a ich łańcuchy węglowe są rozkładane w cyklu Krebsa 9. Acetylo-CoA jest związkiem kluczowym metabolizmu