Energický metabolismus

Metabolismus = je souhrn všech enzymově katalyzovaných procesů, kterými si buňka získává energii.

Katabolické – rozkladné – vznik látek jednodušších – Energie se uvolňuje

Anabolické – skladné – vznik složitějších látek – energie se spotřebovává

• Enzymy – enzymová katalýza se uskutečňuje tak, že na molekulu enzymu se naváže molekula reagující látky – S substrát – vzájemným působením se S substrát přemění na P produkt, přičemž enzym zůstane nezměněný
  • Endogenní – jsou vytvářeny trávicími žlázami a usměrňují proces trávení
  • Exogenní – řídí nejsložitější procesy buněk a zajišťují látkovou výměnu – tělo si je nedokáže vyrobit samo, musí být dodány zvenčí
• Nitrobuněčné enzymy jsou specifické – přeměňují pouze jeden určitý produkt na jeden určitý substrát.
• Koenzym – neproteinová část enzymu (vitamin)

Specifita účinku – enzym katalyzuje pouze jednu z několika termodynamicky možných přeměn substrátu

• Určuje ji koenzym

Substrátová specifita – schopnost enzymu katalyzovat přeměnu pouze určitého substrátu

• Určuje ji apoenzym = bílkovinná část enzymu

Na činnost enzymů má vliv – teplota (účinnost od 20°C do 40°C – pak denaturace), pH, tlak

• Aktivátory – podporují činnost enzymu
• Inhibitory – potlačují činnost enzymu, navážou se na místo pro substrát

Způsoby získávání energie

• Buněčné dýchání
• Kvašení
• Fotosyntéza

Buněčné dýchání

• Katabolická reakce
• C₆H₁₂O₆ + 6 O₂           6 CO₂ + 6 H₂O + E
• Proces při kterém dochází k rozkladu složitějších látek (lipidy, sacharidy, proteiny) a UVOLŇUJE SE ENERGIE
• Etapa – Glykolýza – odbourání glukózy na kyselinu pyrohroznovou – probíhá anaerobně – bez přístupu kyslíku – enzymy uloženy v cytoplazmě – zisk E = 2 ATP na 1 molekulu glukozy
• Etapa – kyselina pyrohroznová je odbourána řadou reakcí = KREBSŮV CYKLUS, kde je kyselina dekarboxylována a dehydrogenována. Z –COOH vzniká CO2 a z vodíku se v dýchacím řetězci stane H2O (oxidací vzdušným kyslíkem) – reakce probíhají za přítomnosti kyslíku = AEROBNÍ
  • Uvolňuje se velké množství energie – ukládání do ATP
  • Enzymy uloženy v biomembránách mitochondrií – Krebsův cyklus probíhá v mitochondriích
  • Energický zisk 36 molekul ATP

Kvašení – FERMENTACE

• Anaerobní proces – pouze 2 molekuly ATP – energeticky chudší
• Kvašení mělo smysl hlavně před 3 – 4 mld. lety, když nebyl v atmosféře kyslík
• Kvašení
  • Mléčné kvašení – z glukózy vzniká kyselina mléčná
  • Alkoholové kvašení
    • C₆H₁₂O₆                   2 CH₃CH₂OH + 2 CO₂ + E

Fotosyntéza

• Anabolická reakce, při které buňka mění světelnou energii na energii chemických vazeb
• Využívá sluneční záření, teplo – z anorganických látek CO2 a H2O syntetizuje energeticky bohaté organické cukry.
• Probíhá v CHLOROPLASTECH rostlin a jedná se o autotrofní výživu – získávání C z anorganických látek
• Energie se ukládá do ATP (adenosin-trifosfat) = adenin – ribóza – 3 fosfáty
• 2 fáze
  • Světelná fáze – probíhá za přítomnosti světla – světelná energie štěpí vodu na protony a elektrony a jako vedlejší produkt vzniká kyslík = FOTOLÝZA VODY
  • Temnostní fáze – Calvinův cyklus – nevyžaduje přítomnost světla – vodíkem je vzdušný CO2 redukován na cukr
    • Při zvýšené aktivitě fotosyntézy se sluneční energie ukládá do molekul škrobu (stroma chloroplastu – zrna) – škrob je v noci odbourán na jednodušší sacharidy a pak transportován
  • 6 CO₂ + 6 H₂O C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Fotorespirace

• světelné dýchání, při kterém rostlina přijímá kyslík a produkuje CO2 – způsobeno enzymem RubisCo

• Nikotinamid adenin dinukleotid, zkráceně NAD, je koenzym –  dýchací řetězec – důležitá nikotinamidová část, která vystupuje v oxidované (NAD+) nebo redukované (NADH) formě.