Fyziologie buňky

Fyziologie buňky

1. PŘÍJEM A VÝDEJ LÁTEK BUŇKOU

a) Pasivní transport – bez spotřeby E

PROSTÁ DIFÚZE (pronikání jedné látky do druhé látky)

• Pohyb látek po koncentračním spádu

• Pomalá

• Jen malé molekuly s malou polaritou (CO2 a jiné plyny, OL do C3, K+

• Látky rozpustné v tucích volné procházejí fosfolipid. dvojvrstvou

USNADNĚNÁ DIFÚZE

• Po koncentračním spádu

• Př. – přenos iontů, AMK, cukrů

• pomocí specifického přenašeče v membráně -> přesun (otočení) -> uvolnění

• nebo iontové kanály

b) Aktivní transport

• způsobu přenosu látek rozhoduje velikost částic, jejich náboj a skupenství

• spotřeba E (velká – až desítky %)

• i proti koncentračnímu spádu

• Za účasti enzymů

Primární

• pouze jednosměrný

• zdroje E:

o ATP nebo

o E uvolněná při redoxní r. na membráně

Sekundární

• oběma směry

• látka Y (ionty) po spádu -> uvolní se E -> využije se pro přenos látky x proti spádu

• př. přenos AMK, cukrů, …

c) Endocytóza

d) Exocytóza

• Přijímá látky z okolí

a. Pinocytóza (pití buňky)

o Přijímá mimobuněčné tekutiny s rozpuštěnými látkami

b. Fagocytóza (pohlcování)

o bílé krvinky (leukocyty)

o měňavky

• výdej látek ven

Osmotické jevy

• zvláštní typ difúze

• ! Přes polopropustnou membránu proniká voda z osmoticky nižšího prostředí (hypotonické)

do osmoticky vyššího (hypertonické)!

• Buňka se může nacházet ve 3 prostředích:

o Izotonické – uvnitř i venku je stejná osmotická hodnota

o Hypotonické – uvnitř je vyšší osmotická hodnota, než okolo ní ->

o Hypertonické – uvnitř je nižší osmotická hodnota, než okolo ní ->

2. METABOLISMUS A ENERGETIKA BUŇKY

= přeměna látek a E

-> zajišťuje E a stavební materiál nutný pro život b,

Podle zdroje E dělíme org. na:

• Fototrofní – slunečné záření

• chemotrofní – zisk E oxidací látek

o organických -> chemooorganotrofní

o anorganických -> chemolitotrofní

Podle zdroje stavebních látek rozlišujeme org. na:

• Autotrofní – Ol syntetizují z AnL (př. CO2; NH3; NO3-;SO42-)

• Heterotrofní – OL získávají z prostředí (jsou jim současně zdrojem E)

Podle vztahu organismů ke kyslíku rozlišujeme:

• Aerobní – 02 je pro ně nepostradatelný

• Anaerobní – 02 nepotřebují (někteří v jeho přítomnosti umírají = striktně anaerobní), vždy

primitivní

• Fakultativně anaerobní – preferují 02 (E výhoda), při nedostatku 02 jsou anaerobní

Rozlišujeme 2 typy metabolických procesů:

• Anabolické (asimilační, biosyntetické) – vznik nových, složitějších látek; spotřeba E (ATP)

• Katabolické (disimilační, rozkladné) – rozklad složitých látek na jednoduché; uvolnění E

(produkce ATP)

Připomeňme:

• b. umí využívat pouze E chemickou, fototrofní b. světelnou

Schopný princip zisku E =

= štěpení C- skeletu OL + oxidace H -> uvolnění E -> uložení do ATP = makroergická sloučenina

(vazby s velkou E) -> jejich rozpadem se E uvolní

ATP (adenosintrifosfát)

• Transport – pouze přenašeče

Přehled metabolických drah:

• Fotosyntéza – syntéza glukózy z CO2 H2O za účasti světla chlorofylu -> vedlejší produkt =

kyslík

• Biosyntéza polysacharidů – z glukózy (spojením dlouhých řetězců); navazuje na fotosyntézu

Glykolýza:

= odbourávání glukózy (ta vzniká štěpením sacharidů v potravě)

• Anaerobní děj – probíhá v cytoplazmě u aerobních a anaerobních org.

• -> uvolnění E

• Z 1 glukózy C6 -> vznik 2 molekul pyruvátu (kyselina pyrohroznová) C3 a 2 ATP

glukóza -> 2 pyruvát + 2 ATP

Na glykolýzu mohou navazovat:

• Alkoholové kvašení -> vzniká etanol; anaerobní

• Mléčné kvašení -> vzniká kyselina mléčná; anaerobní

• Oxidační dekarboxylace -> vzniká acetylCoA, vstupuje do citrátového cyklu; aerobní

Citrátový cyklus (=Krebsův cyklus)

• u všech aerobních org.

• probíhá v matrix mitochondrií (u prokaryot v cytoplazmě)

Vstupující acetylCoA je

• dekarboxylován (odbouráván na CO2) a

• dehydrogenován (odnětí vodíků – ty jsou dál oxidovány v dýchacím řetězci -> uvolní se

značná E)

Dýchací řetězec

• z hlediska E nejvýznamnější děj aerobního katabolismu

• chemicky – opakem fotosyntézy

• ve vnitřní membráně mitochondrií

• aerobní

vodíky odebrané acetylCoA jsou oxidovány kyslíkem

uvolní se E (na každé 2H vznik 3ATP), celkem 36ATP

Srovnání:

• Anaerobní glykolýza – v cytoplazmě -> vznik 2 ATP

• Aerobní katabolismus (Krebsův cyklus + dýchací řetězec) – v mitochondriích (matrix +

vnitřní membrána) -> 36 ATP

Aerobní metabolismus je energeticky mnohem výhodnější

• Anaerobní glykolýza + citrát. cyklus + dýchací řetězce = buněčné dýchání (opak fotosyntézy)

Syntéza bílkovin (B) = proteosyntéza

• Probíhá v ribozomech

• B zodpovědné za životní projevy organismu

• B složeny z AMK (prvkově C, H, N, O, S)

• 20 proteinogenních AMK

• AMK vázány peptidovou vazbou (B = polypeptidy)

• pořadí AMK určuje vlastnosti, tvar -> funkce B

• reakce B s jinými molekulami = princip klíče a zámku

• nutná přítomnost katalyzátoru = enzymu

Činnost enzymů

• enzymy – velmi účinné, velmi specifické (enzym katalyzuje jen určitou reakci)

• téměř každá CHR v metabolismu je katalyzovaná

• př. metab. dráha – etanolové kvašení (glukóza -> etanol + CO2)

GL -> M1->M2->M3->M4->…->M11-> etanol + CO2

• metabolismus prokaryot – probíhá v jednom prostoru

• u eukaryot – prostorově odděleno

• př. přepis (v jádře) x překlad (ribozomy) v biosyntéze bílkovin

• př. anaerobní (cytoplazma) x aerobní fáze (mitochondrie) metabolismu cukrů