1. Uvod u Metabolizam
-
Upload
antares986 -
Category
Documents
-
view
153 -
download
1
description
Transcript of 1. Uvod u Metabolizam
-
*Sveuilite u SplituPrirodoslovno-matematiki fakultetOdjel za kemiju
prof. dr. sc. Maja Pavela-Vrani
-
*Cilj predmeta:prouavanje kako sloene kemijske reakcije podravaju ivot
-
* Energiju koriste za:gibanjeaktivni prijenosbiosintezuamplifikaciju signala
Kemotrofni organizmi: dobivaju slobodnu energijuoksidacijom hranjivih tvari Fototrofni organizmi:hvatanjem svjetlosne energijeKolibri moe uskladititi dovoljno goriva zaneprekidni let preko Meksikog zaljeva ( 800 km)ivi organizmi trebaju stalan prilivslobodne energije
-
*
metan metanol formaldehid mravlja ugljikov kiselina dioksidGo (oksidacije) (kJ/mol) - 820- 703 - 523 -285 0
Masti i ugljikohidrati vaan su izvor stanine energije
Masne kiseline su bogatije energijom atomi ugljika u masnimkiselinama vie su reducirani od atoma ugljika u ugljikohidratima
masna kiselina glukozaOksidacija ugljikaide uz oslobaanje energije
-
*
Autotrofni organizmi (proizvoai) proizvode vlastitu hranu (sloene organske spojeve) iz jednostavnih anorganskih molekula
Heterotrofni organizmi (potroai) kao izvor ugljika koriste hranjive tvari
CO2 + H2Oorganskispojevi + O2autotrofniorganizmiheterotrofniorganizmiivi organizmi dijele se s obzirom naoblik ugljika koji koriste za dobivanje energije
-
ivi organizmi dijele se s obzirom na oblik ugljika koji koriste za dobivanje energije
autotrofni organizmi (proizvoai)proizvode vlastitu hranu (sloeneorganske spojeve) iz jednostavnihanorganskih molekula
heterotrofni organizmi (potroai)kao izvor ugljika koriste hranjivetvari (organske spojeve autotrofnih iheterotrofnih organizama)
CO2 + H2O
organskispojevi + O2
autotrofniorganizmi
heterotrofniorganizmi
-
*Lasica - brzi metabolizamLjenivacspori metabolizamuglavnom se hrani biljkamalat. acedia- apatija ili lijenost
provedu i vie od tjedan dana visei naglavce s istog stabla METABOLIZAMSkup svih pretvorbi tvari i energije koje se dogaajuu stanici ili u organizmu
-
*Opskrba i potronja energije,
sinteza molekula za izgradnju staninih struktura i molekula potrebnih za rad i funkciju stanice, za rast i razvoj,
odstranjivanje otpadnih proizvoda.Osnovna uloga metabolizmaCO2energijaO2H2Oglukozaklorofil
-
H2O
H2O
hranjivisastojci
CO2
O2
otpadnetvari
opskrba i potronja energije
sinteza molekula za izgradnju staninih struktura i molekula potrebnih za rad i funkciju stanice, za rast i razvoj
odstranjivanje otpadnih proizvoda
Osnovna uloga metabolizma
-
*
Biorazgradni metaboliki putovi = katabolizamsloeni metaboliti razgrauju se do jednostavnih produkata
energija, osloboena oksidacijom gorivih molekula, pohranjuje se u obliku ATP, NADH, FADH2, GTP, NADPH
razgradnja do zajednikih intermedijera
Biosintetski metaboliki putovi = anabolizam
Metabolizam je organiziran umetabolike putoveBIOSINTETSKE PRETEEaminokiseline, eerimasne kiseline, duikove bazeSTANINEMAKROMOLEKULEproteini, polisaharidilipidi, nukleinske kiselineENERGIJOM BOGATEHRANJIVE TVARIugljikohidrati, masti, proteiniENERGIJOM SIROMANIKRAJNJI PROIZVODIH2O, CO2, NH3KATABOLIZAM(oksidacijski,egzergoni)
ANABOLIZAM(redukcijski,endergoni)
-
Katabolizam
Anabolizam(biosinteza)
Hranjive tvari
CO2
ATP
ADP
NADP+
NADPH
Odravanje i rast
Biosintetski supstrati
-
*Metabolika karta
Metaboliki putovi sastoje se od niza uzastopnihenzimski-kataliziranih reakcijaPolazita, stanice, odredita, smjerovi, putovi, raskrija?
-
Katabolike reakcije konvergiraju prema zajednikom meuproduktu, dok anabolike reakcije divergiraju od zajednikog meuprodukta *MetabolizamlipidaMetabolizamugljikohidrataMetabolizamsloenih ugljikohidrataMetabolizamkofaktora i vitaminaMetabolizamnukleotidaMetabolizamostalihaminokiselinaMetabolizamaminokiselinaMetabolizamostalih tvariMetabolizamlipidaEnergijskimetabolizam Everything should be made as simple as possible, but not simpler Albert Einstein
Metaboliki putovi isprepliu se preko zajednikih meuprodukata (intermedijera)
Metabolizam je skup metabolikih sustavaATP
-
steroidni fosfolipidi hormoni izopentenil triacilgliceroli masne pirofosfat kolesterol une kiseline soli
krob alanin fenil- mevalonat vitamin K esterificirani alanin kolesterol ACETATglikogen glukoza piruvat (acetil-CoA) acetoacetil-CoA
saharoza serin leucin masne kiselinetriacilgliceroli
izoleucin CDP-diacilglicerol fosfolipidi
CLK
-
*Enzimski katalizirane reakcijeNekatalizirana reakcija- visoka energija aktivacije
Dio slobodne energijepohranjuje se u oblikuaktiviranih nosaa(ATP, NADH) Sva slobodna energija seoslobaa u obliku topline;ne skladiti se !Postupna oksidacija eera u staniciIzravno sagorijevanje eeraeereerSlobodna energijaPostupna oksidacija koja se odvija u stanici omoguava visoko iskoritenje energije pohranjene u hrani
-
*
Adenozin-trifosfat (ATP)
ATP je univerzalna valuta slobodne energije u biolokim sustavima
ATP je glavni neposredni izvor slobodne energije
ATP nije skladini oblik slobodne energije
adeninanhidridne vezeGohidrolize = -30,5 kJ/mol
ribozaEnergija gorivih molekula ne predaje se izravnoendergonim metabolikim procesimaesterska vezaGo hidrolize= -14 kJ/mol
ATP + H2O ADP + Pi
ATP + H2O AMP + PPiPPi + H2O 2Pi
-
aA + bB cC + dD
G ovisi o prirodi reaktanata i njihovoj koncentraciji
[C]c [D]d G = Go + RT ln [A]a [B]b
Go = standardna promjena slobodne energije kod pH 7
Standardno stanje biokemijskih reakcijapH = 7, t = 25 oC, aktivitet H+ iona (pH 7) = 1
Go hidrolize ATP = - 30,5 kJ/mol
U stanici: G hidrolize ATP - 50 kJ/mol
*Gje promjena slobodne energije pri uvjetimakoji vladaju u stanici
-
*
(1) A B + CG1o = +10 kJ/mol(2) CD G2o = -30 kJ/mol
(3) A B + D G3o = G1o + G2o = -20 kJ/mol
Sprega termodinamski nepovoljne reakcije s termodinamski povoljnom reakcijom moe tu reakciju uiniti spontanom
Skup reakcija koji ini metaboliki put mora bititermodinamski povoljan (negativna promjena slobodne energije)
-
*hranjive tvari + O2CO2 + H2O+PiproduktireaktantiendergonereakcijeegzergonereakcijeATP-ADP ciklus:glavni oblik energetske razmjene ubiolokim sustavima
-
Bazalni metabolizamBazalni metabolizam: najmanja koliina energije potrebna za odravanje osnovnih ivotnih funkcija u stanju mirovanja pri vanjskoj temperaturi od 20 oC
BMR (basal metabolic rate)
eneBMR u kcal/dan = 655 + (9,6 x teina u kg) + (1,8 x visina u cm) - (4,7 x starost u god)
MukarciBMR u kcal/dan = 66 + (13,7 x teina u kg) + (5 x visina u cm) - (6,8 x starost u godinama)
Stvarno potrebna koliina energije:bez fizike aktivnosti: BMR x 1,2lagana fizika aktivnost: BMR x 1,37umjerena fizika aktivnost: BMR x 1,55 fizika aktivnost: BMR x 1,73trening: BMR x 1,9
*
-
*Energija gorivih molekula oslobaa seu tri stupnjaHidroliza sloenih molekulana graevne podjedinice
Razgradnja dojednostavnih metabolita
Oksidacija acetil-CoA putem CLK,prijenos elektrona na NAD+ i FAD,oksidacijska fosforilacija do ATPI. stupanjII. stupanjIII. stupanjgliceraldehid-3-fosfatCikluslimunskekiselinepentozeheksoze
-
*linearni putprodukt reakcije je supstrat slijedee reakcije A B C D E
cikliki putintermedijeri se obnavljaju
spiralni putisti skup enzima djelujeviekratnoABCDEVrste metabolikih putova
-
*Obiljeja metabolikih reakcijaest osnovnih skupina kemijskih reakcijarelativno jednostavni reakcijski mehanizmi
1. Oksido-redukcijske reakcijepiruvatlaktat2e- + 2H+2e- + 2H+
-
*2. Reakcije u kojima nastaje kovalentna veza (na pr. C-C veza)
aldozaketozapiruvatoksaloacetat3. Izomerizacija
-
*4. Prijenos skupine5. Hidroliza6. Adicija na dvostruku vezu, eliminacijaglukozaglukoza-6-fosfatgalaktoza glukozalaktoza
-
*Biosintetski i razgradni putovi gotovo uvijeksu razdvojeniodvijaju se u specifinim staninimodjeljcimameusobna pretvorba metabolita odvija serazliitim putovima i katalizirana je razliitim enzimima
Nezavisna kontrola brzine reakcije: inhibicija enzima E1 ne utjee na enzim E2
Usporavanje reakcije AX,usporava i reakciju XAMetaboliki putovi regulirani su preko enzima koji kataliziraju kljune ireverzibilne korake
-
*Mnoge metabolike reakcije regulirane su energijskim nabojem stanice
ATP + ADP Energijski naboj = __________________________ ATP + ADP + AMP
U fiziolokim uvjetima zbrojATP + ADP + AMPje konstantan
Vrijednost energijskog naboja:0 (samo AMP) - 1 (samo ATP)
-
*CILJ
*