metabolizm

Alternatywny zapis:

reakcji, lecz ułatwiają jej zajście ● C ● ● ● koenzym CENTRUM AKTYWNE Szczelina lub wgłębienie, do którego nie ma dostępu woda • wysokie powinowactwo do konkretnych fragmentów substratów tworzy miniaturowe środowisko dla katalizowanej reakcji tworzy wiele stabych oddziaływań miedzy enzymem a substratem ● centrum aktywne WŁAŚCI CIWOŚCI ΕΝΖΥΜΟ W efektywne przyspieszaja reakcje о со najmniej milion razy swoiste względem substratu - dany enzym wiąże się wyłącznie z określonym substratem/substratami C enzym część białkowa enzymu część niebiatkowa - wysoka specyficzność reakcji - pojedynczy enzym katalizuje jeden typ reakcji • nie zużywają się w przebiegu reakcji substrat kofaktor obszar, który centrum aktywne wiąże cząsteczki substratu i część niebiałkową enzymu (jeśli ja ma) jest zbliżone kształtem do substratu kompleks enzym- substrat (ES) C C enzym E+SES E+ P - Zasada działania enzymu apoenzym produkty REGULACJA AKTYWNOŚCI 1) stężenie substratu ENZYMOW mommmmmmmmmmm wzrost stężenia powoduje zwiększenie szybkości reakcji - do momentu, gdy substrat osiąga stężenie, przy którym reakcja ma szybkość maksymalną - dochodzi do wysycenia enzymu substratem (centra aktywna sa wypełnione substancjami i nie mogą przyłączać kolejnych cząsteczek do zakończenia reakcji) 2) temperatura · wzrost o każde 10°C dwukrotnie zwiększa szybkość reakcji chemicznej dalszy wzrost temperatury powoduje spowolnienie reakcji - denaturacja biatek enzymatycznych, zniszczenie struktury przestrzennej enzymu - utracenie właściwości katalitycznych 3) wartość pH - niskie lub wysokie wartości pH mogą prowadzić do denaturacji enzymy mają grupy funkcyjne niezjonizowane lub zjonizowane - zyskują one lub tracą swoje właściwości katalityczne pod wpływem zmiany PH A K T Y W A T O R Y substancje zwiększające aktywność enzymów nie biorą bezpośrednio udziału w reakcji jony niektórych metali mate związki, które znoszą działanie inhibitorów - inne enzymy aktywujące dany enzym INHIBITORY substancje namujące aktywność enzymów trwale wiążą się 2 enzymem + nieodwracalne + całkowita i nieodwracalna utrata właściwości metalicznych przez enzym + trucizny, jony metali ciezkich + Odwracalne - blokują aktywność enzymów do momentu dysocjacji kompleksu El + kompetycyine struktura przestrzenna przypomina strukturę substratu + niekompetycyjne aktywnym inna budowa niż substrat, wiążą sie 2 enzymem poza centrum AUTOTROFIZM - samodzielne wytwarzanie związków organicznych 2 prostych związków nieorganicznych CO₂ i H₂O - jego redukcja jest reakcją anaboliczną fotosynteza i chemosynteza FOTOSYNTEZ A źródtem energii jest światto pochtanianie przez barwniki fotosyntetyczne rośliny, protisty roślinopodobne i niektóre bakterie Oksygeniczna - 2 uwolnieniem tlenu anoksygeniczna składa się z dwóch faz: faza zależna od światta faza niezależna od światta organicznych FAZA - - bez uwalniania tlenu 5 chloroplast JASNA - przemiana energii świetlnej w chemiczną przepływ elektronów przez tańcuch przenośników gradient protonowy fotosystemy, przenośniki elektronów i syntaza ATP - Światło H₂0 wytworzenie sity asymilacyjnej (ATP i N DPH) do redukcji CO asymilacja CO₂ czyli jego redukcja do związków 2 stroma wymaga dostarczenia energii PSTI P680 1/2O₂ + 2H+ +H H+ światło H+ PSI P700 H+ H+ NADP+ H+ Pi+ ADP NADPH H+ H+ ATP syntaza ATP H+ lumen tylakoida (wnstme) 1) cząsteczki chlorofilu a PSII odbierają energię wzbudzenia od barwników antenowych i wybijane są 2 nich dwa elektrony 2) elektrony są odrywane od cząsteczek wody 3) w wyniku fotolizy wody powstaje również then i protony 4) wybite elektrony 2 PSII sa odbierane przez pierwszy akceptor elektronów i przekazywane na inne przenośniki 5) cząsteczki chlorofilu a PSI odbierają energię wzbudzenia od barwników antenowych i wybijane sa 2 nich dwa elektrony 6) wybite elektrony PSI sa odbierane przez pierwszy akceptor elektronów i przekazywane na inne przenośniki 7) transport elektronów z czasteczki wody na NADP* i ubytek protonów 8) część protonów jest przyłączana do NADP* lub transportowana do tylakoidu g) protony pochodzące 2 fotolizy wody wytwarzają w tylakoidzie gradient protonowy, który jest sitą napędowa fosforylacji ATP 10) fosforylacja ATP Światło S stroma H₂0- PSTI P680 1/20₂ + 2H+ fotowza wody H+ H+ światło PARA H+ cytochrom 66f PSI P700 H+ H+ NADP+ H+ Pi+ ADP NADPH H+ (H+ ATP syntaza ATP H+ lumen tylaboida (wnstre) CIEMNA CYKL CALVINA 1) karboksylacja przyłączanie CO₂ do pięciometrowego akceptora RuBP, przy czym powstaje PGA 2) redukcja - redukcja PGA do PGAL 3) regeneracja FAZA 3 ADP 3 ATP - Odtworzenie akceptora CO₂ RuBP 3 RuBP REGENERACJA 5 PGAL jest odzyskiwane 3002 3 rubisco CHEMOSYNTEZ A u bakterii chemosyntetyzujących czerpanie energii 2 utleniania prostych substancji ETAP 1 - utlenianie prostych substancji wytwarzanie sity asymilacyjnej ATP i NADH/NADPH ETAP 2 ASYMILACJA WEGLA 10000 PEAL idzie do stwonenia glukozy 6 ATP 6 ADP 6 NADPH REDUKCJA 6 NADP+ 6 3-PGA - redukcja CO₂ do związków organicznych przy wykorzystaniu sity asymilacyjnej podobny do cyklu Calvina ZNACZENIE - usuwanie ze środowiska związków toksycznych dla innych grup ·krążenie pierwiastków w przyrodzie 1. PRZEBIEG bakterie (1) Nitrosomonas utleniają amoniak do azotanu(III) 2NH₂ + 30₂ 2 HNO₂ + 2H₂O energia chemiczna bakterie (2) Nitrobacter utleniają ten azotan(III) do azotanu(v) 2 HNO₂+0₂-> 2 HNO3 + energia chemiczna bakterie (1) i (2) żyją w tym samym środowisku przekształcają amoniak w tatwo przyswajalne dla roślin azotany(V) ODDYCHANIE KOMÓRKOWE ODDYCHANIE TLENOWE - większość organizmów eukariotycznych i niektóre prokariotyczne (tlenowe bakterie) mitochondria C6H12O6 + 602 6 CO₂ + 6H₂O + energia reakcja silnie egzoergiczna proces wieloetapowy energia jest uwalniana etapami, со zabezpiecza komórket przed uszkodzeniem GLIKOLIZA - w cytozolu glukoza ulega rozkładowi i utlenieniu do dwóch cząsteczek pirogronianu 1) aktywacja glukozy przez fosforylację 2) fruktoz0-6-bisfosforan zostaje rozłożony do dwóch 3- węglowych cukrów, każdy zawiera jedną resztę fosforanową 3) utlenianie i fosforylacja aldehydu 3-fosfoglicerynowego do 1,3-bisfosfoglicerynianu, jednocześnie NAD* ulega redukcji do NADH i uwalnia się jeden proton H* 4) fosforylacja substratowa i wytworzenie ATP 5) kolejna fosforylacja substratowa, oprócz ATP powstaje pirogronian 2 aldolaza 13 dehydrogenaza aldehydu 3-fosfoglicerynowego aldehyd 3-fosfoglicerynowy 5 glukoza ATP ADP glukozo-6-fosforan fruktozo-6-fosforan ATP ADP NAD* + Pi heksokinaza fruktozo-1,6-bisfosforan NADH+H* izomeraza glukozofosforanowa fosfofruktokinaza aldolaza fosfodihydroksyaceton aldehyd 3-fosfoglicerynowy NAD* + P NADH+H 2 ADP 2 ATP 2 1,3-bisfosfoglicerynian 2 ADP 2 ATP fosfoglicerynianowa 2 3-fosfoglicerynian. kinaza 2 2-fosfoglicerynian H₂O enolaza dehydrogenaza aldehydu 3-fosfoglicerynowego fosfogliceromutaza 2 fosfoenolopirogronian izomeraza triozofosforanowa kinaza pirogronianowa 2 pirogronian R E A K C JA - - przekształcenie pirogronianu w acetylo-CoA (acetylokoenzym A) 1) dekarboksylacja i utlenianie pirogronianu, w efekcie czego powstają dwuwęglowa grupa acetylowa i CO₂ 2) przyta czenie grupy acetylowej do Koenzymu A, w efekcie czego powstaje cząsteczka acetylo-CoA mitochondrium - POMOSTOWA NADH KREBSA Czterowęglowa cząsteczka akceptova (odnawia się w każdym cyklu) u NAD+ CYKL cykl kwasu cytrynowego. 1) dwuwęglowa grupa acetylowa zostaje odłączona od acetylo-Co i przyłączona do czterowęglowego Szczawiooctanu i powstaje cytrynian, następnie ta grupa zostaje utleniona do dwóch cząsteczek CO₂ 2 jednoczesną redukcją dwóch cząsteczek NAD do NADH, w efekcie tych reakcji powstaje czteroweglowy bursztynylo-CoA, a CO₂ jest usuwany do środowiska oooo Szczawiooctan 2redukowany nośnik elekrtonów podobny do NADH 2 2) czterowęglowy bursztynylo-CoA ulega dalszym przemianom i odtwarzany jest Szczawiooctan potrzebny do dalszych reakcji Acetylo-CoA COA FADH₂ FAD Pirogronian COA 1 CO2 GTP koenzym A 4 Oox NADH+H* ooooooCytrynian Sześcioweglowa cząsteczka Stworzona z acetylo-CoA + szczawiooctan acetylo-CoA oooo NAD+ 2 NADH + CO₂ NAD+ NADH+CO₂) ATP Pierwszy węgiel utracony jako CO₂ Drugi węgiel utracony jako CO₂ GDP, P Niosaca energię <cząsteczka rownoważna ŁAŃCUCH ODDECHOWY cztery kompleksy białkowe 2lokalizowane w blonie mitochondrium, wszystkie są przenośnikach elektronów - NADH i FADH ₂ są utlenianie, a uwolniona energia zostaje wykorzystana do syntezy ATP 1) kompleks I Odbiera 2 elektrony od NADH 2) kompleks 11 odbiera 2 elektrony od FADH₂ 3) kompleks III Odbiera 4 elektrony od kompleksu I i oraz przekazuje je do kompleksu IV 4) 2 kompleksu IV elektrony sa przekazywane na tien, a woda jest usuwana do środowiska 5) energia elektronów jest wykorzystywana do aktywnego transportu protonów 2 matrix mitochondrium do przestrzeni międzybłonowej (gradient protonowy) 6) gradient protonowy jest siłą napędową fosforylacji ADP do ATP 2 udziatem syntazy ATP cytoplasm City intermembrane Ht space bygg NADH NAD+ 1 matrix H+ imary FADH₂ FAD Ht Ht 3 10 th₂0 y sungg H+ ADP Ht high [H+] Macer low [H] ATP synthase H+ ODDYCHANIE EZTLENOWE całkowite utlenienie substratu organicznego w warunkach beztlenowych produkty: CO2, woda, związek nieorganiczny i ATP 21 podobne do Oddychanie tlenowego różnica: ostatecznym akceptorem elektronów nie jest tlen, ale siarczany lub azotany FERMENTACJA - niecałkowicie utlenienie substratu organicznego w warunkach beztlenowych - nie zachodzi transport elektronów przez tańcuch oddechowy fermentacja alkoholowa - glukoza przekształcana do etanolu fermentacja miekowa - glukoza przekształcana do mleczanu glukoza C IC (dehydrogenacja) fosforylacja substratowa 2 ATP 2 ADP -2 ATP glukozo-1,6 difosforan) C rozcięcie cząsteczki 2 aldehyd 3-fosforoglicerynowy C₂ 2 NAD 2 NADH₂ 4 ADP 4 ATP C 2 kwas pirogronowy C₁₂ alkohol etylowy NADH₂ NAD glukoza C odwodorowanie (dehydrogenacja) 2 ATP 2 ADP glukozo-1,6 difosforan) C rozcięcie cząsteczki 2 aldehyd 3-fosforoglicerynowy C₂ fosforylacja substratowa C C 2 NAD 2 NADH₂ 4 ADP 4 ATP 2 kwas pirogronowy C₂ -2 ATP NADH₂ NAD kwas mlekowy inne procesy GLIKOGENOGENEZA synteza glikogenu mięśnie i wątroba 1) rozerwanie wiązań glikozydowych w glikogenie i fosforylacja glukozy do gluko20-1- fosforanu 2) przekształcenie gluko20-1-fosforanu do gluko20-6-fosforanu i jego defosforylacja do glukozy - GLUKONEOGENEZA proces anaboliczny synteza glukozy ze związków innych niż cukry wątroba i nerki mleczan - erytrocyty i mięśnie szkieletowe aminokwasy białka rozkładane w mięśniach w okresach głodu glicerol komórki tkanki tłuszczowej w wyniku hydrolizy tłuszczów Glukoneogeneza glikogen GLIKOGENOLIZA glukoza GLUKONEOGENEZA ciała ketonowe Portal Fizjoterapeuty metaboliczne glicerol Niezestryfikowane kwasy tłuszczowe (non-esterified fatty acids - NEFA), LIPOLIZA trójglicerydy wątroba tkanka tłuszczowa jelito GLIKOGENOLIZA rozkład glikogenu do gluko20-6-fosforanu cytozol hepatocytów i włókna mięśni szkieletowych glukoza mleczan pirogronian alanina glikogen GLIKOGENOLIZA białko PROTEOLIZA glutamina mięsień METABOLIZM TŁUSZCZOW powstaje kwas +Tuszczowy i glicerol glicerol po przekształceniu w glukozę może zostać włączony do glikolizy kwasy tłuszczowe ulegają B-oksydacji - rozłożone do dwuwęglowych cząsteczek acetylo-CoA powstały acetylo-CoA wchodzi do cyklu Krebsa METABOLIZM BIAŁEK sytuacja drugotrwatego gtodu - po rozłożeniu na aminokwasy białka ulegają deaminacji Odłączenie grupy aminowej powstaje ketokwas i toksyczny amoniak - ketokwas moze byc przekształcony glukozę i włączony do oddychania komórkowego lub przekształcony w inny aminokwas CYKL MOCZNIKOWY mocznik H₂O. fumaran arginina NH4 + CO2 $21 karbamoilofosforan ornityna argininobursztynian 2 ATP 2 ADP + P₁ cytrulina P₁ ATP + asparaginian AMP + PP₁