Metabolismus

Metabolismus

– na všechny procesy v organizmu je potřebná energie

Termodynamické zákony:

1. celkové množství energie ve vesmíru je konstantní, mení se jen formy této energie

– hovoříme o množství – kvantitě energie

2. spontánní tok E jde vždy ve směru od energie vysoké kvality k méně kvalitním formám

– hovoříme o kvalitě energie

– jiné znění zákona – ve všech spontánních procesech entropie (neuspořádanost)

vzrůstá

rozklad glukózy:

1 molekula pevné látky + 6 molekul plynu —> 6 molekul plynu + 6 molekul kapaliny

– primární zdroj E – energie slunečného záření

C6H12O6 + 6O2 —–> 6CO2 + 6H2O – spontánní reakce

7 molekul —->12 molekul

metabolizmus

glukóza, O2 ATP proteiny, tuky

CO2, H2O ADP AK, cukry

fotosyntéza

– zdroj energie:

a) světelná energie – fototrofní organismy (rostliny + některé baktérie)

b) chemická energie – chemotrofní organismy (živočichové)

– nejběžnější forma energie – chemická energie – energie chemické vazby

– energie, která se uvolňuje při rozpadu molekul jako energie, kterou musíme

vynaložit

na výstavbu molekul

– energie = entalpie (H)

– volná (Gibbsova) energie

– ta část energie, která je uložená ve struktuře molekol, která se může přeměnit na

užitečnou práci

∆G<0 – exergonická reakce – uvolnění E

∆G>0 – endergonická reakce – spotřeba E

∆G = ∆H – T. ∆S

∆H<0 – uvolňování E – exotermická reakce

∆H>0 – spotřeba E – endotermická reakce

T – absolutní teplota (v kelvinech)

S – entropie – vzrůstá, když reakční produkty jsou méně komplexní

– klesá, kdzž reakční produkty jsou komplexnější

– typické znaky spontánní reakce

∆H<0

∆S>0

∆G<0 – kritérium spontánnosti

– samovolné vytváření dvojvrstev (mycel) – termodynamické hledisko

– molekuly vody jsou nucené uspořádat se okolo molekuly MK

– rozštěpily se vodíkové vazby ve vodě (∆H – malá, ale pozitivní)

– neuspořádanost se snížila – molekuly vody jsou seřazené okolo MK

– když jsou molekuly MK uspořádané vedle sebe – uvolnění vody, která byla v okolí

každé MK

– neuspořádanost se zvýšila – kmitání molekul vody

A ——-> B ∆G1<0 (exergonický proces) ∆G1 > ∆G2

C ——-> D ∆G2>0 (endergonický proces)

A + X ——> B + Xa

C + Xa

——> D + X (obnova látky X)

– spřáhnutí exergonické a endergonické reakce pomocí přenašeče X

– přenašeče energie – jsou schopné

– ve spojení s procesy uvolňujícími E, zachytit a ve své (molekule) struktuře

uložit část této E

– rozpadem této molekuly opět uvolnit v její struktuře zachycenou E a odevzdat v

endergonickém ději

– univerzální přenašeč E – molekula ATP

– ATP – z cukru, ribózy, 3 zbytky H3PO4 v poloze 5

(aktivovaná forma látky X)

ATP ——> ADP ——> AMP

– makroergické vazby – zvyšují obsah energie

– nenacházejí se jen v ATP

– při její hydrolýze dochází k veškerému uvolnění Gibbsovy E

– rovnováha výrazně posunutá k produktům hydrolýzy

– při hydrolýze ATP – uvolňuje se 30kJ/mol

– vysokoenergetické fosfátové sloučeniny

– fosfoenolpurivát, 1,3-bisfosfoglycerát, fosfokreatin

– vyšší hodnota Gibbsovy E jako ATP

– nízkoenergetické fosfátové sloučeniny

– glukóza-6-fosfát, glycerol-3-fosfát

vysokoenergetické fosfátové sloučeniny ——> ATP ——> nízkoenergetické fosfátové sl.

spojovací článek

– metabolismus

– proces, pomocí kterého živé organismy získávají a využívají volnou E, která je

potřebná na vykonávaní jejich životních funkcí

– funkce metabolismu – energetická, stavební

– metabolické děje

V metabolismu probíhají reakce anabolické a katabolické.

Anabolismus (asimilace): skladné procesy, syntéza složitých organických

molekul, z jednoduchých látek se vytvářejí látky složitější, děje endergonické

(energie se spotřebovává), např. syntéza nukleových kyselin, bílkovin ad.

Katabolismus (disimilace): rozkladné procesy, ze složitějších sloučenin vznikají

látky jednodušší, jsou to děje exergonické (energie se uvolňuje), např. anaerobní

glykolýza, ß-oxidace.

Přeměna látek není jen jednou reakcí, ale celé řady reakcí – vytvářejí se tak

anabolické nebo katabolické dráhy.

Metabolické děje jsou jako celek jednosměrné, protože se při nich část energie

přemění na energii tepelnou, kterou nelze zcela převést na jiné formy energie.

Metabolické procesy zároveň směřují k vyšší uspořádanosti soustavy.

bohaté energetické živiny makromolekuly

ADP + HPO4-

NAD+

katabolismus NADP+ anabolismus

ATP

NADH

chudobné energetické živiny NADPH prekurzorové molekuly

CO2, voda

katabolické děje:

1. rozklad na podjednotky (bílkoviny na aminokyseliny, polysacharidy na

monosacharidy,..)

2. podjednotky přecházejí na pyruvát, nebo přímo na Acetyl-CoA

3. pyruvát oxidace na Acetyl-CoA

4. v Krebsově cyklu – glukóza až na CO2

5. oxidativní fosforylace – vznik ATP – další využití