Metabolismy

XXVIII. Metabolismy
Metabolismy dělíme na látkové a energetické.
Velmi důležitý vzorec je zde ΔG=ΔH-TΔS (gibsova energie=entalpie-teplo x entropie)
V živých organismech probíhají 2 děje:
Exergonické-mají zápornou energetickou bilanci a probíhají samovolně
Endergonické-mají kladnou energetickou bilanci a tudíž energii spotřebovávají.
→Spřažený děj: exergonická reakce se samovolně spustí a uvolní energii, kterou okamžitě využije ke svému průběhu endergonický děj.
Např. glukóza + ATP→ADP + glukóza-6-fosfát
ATP→ADP=exergonický děj
glukóza→glukóza-6-fosfát=endergonický děj
Nositeli energie bývají makroergické sloučeniny:
Pyruát
ATP=adenosintrifosfát
ATP je jedním z nejvýznamnějších nositelů energie. ATP→ADP ΔG=-30kJ/mol
Nukleové kyseliny
Ve 40. letech 20. století bylo zjištěno, že buňky obsahují dlouhé polymery, v nichž je zakódována genetická informace. V roce1953 pan Crick a Watson objevili strukturu nukleových kyselin.
Struktura:
cukr
ribóza
deoxyribóza
fosfát
baze
odvozené od purinu
odvozené od pyrimidinu
Baze+cukr=nukleotid
Nukleotid+fosfát=nukleotid
Polynukleotidy
-vznikají vzájemným navázáním nukleotidů: -AMP-TMP-GMP-
-fosfát na 5. uhlíku se navazuje na 3. uhlík dalšího nukleotidu.
-C-P-C-P-C-P-C-P
׀ ׀ ׀ ׀
A T G A
DNA=deoxyribonukleová kyselina
Cukrem je deoxyribóza, baze A, G, C, T (ne U).
DNA je většinou dvouvláknová. Vlákna jsou antiparalelní→jedno je vázané ve směru
5→3, druhé ve směru 3→5.Naproti sobě jsou komplementární baze (A-T; C-G). A-T jsou vázány dvěma vodíkovými můstky, C-G třema.
RNA=ribonukleová kyselina
Cukrem je ribóza, místo thiaminu je zde uracil.
Replikace DNA:
Probíhá v buněčném jádru v syntetické fázi buněčného cyklu. Obě vlákna mohou sloužit jako matrice (templář) při vytváření své kopie. Replikace začíná tím, že speciální sestava nukleotidů vytvoří krátkou RNA, která působí jako starter. Pak se DNA začne na několika místech najednou rozplétat. Na vláknu 3→5 vzniká vlákno 5→3, na vláknu 5→3 se replikace zpomaluje, protože by se nukleotidy vázaly proti přirozenému směru 5→3, a vznikají Okazakiho fragmenty, které se potom spojí. Při replikaci působí enzymy DNA-polymeráza a DNA-ligáza.
0
Transkripce=přepis DNA do RNA
Vlákno DNA tvoří šablonu pro RNA. Přepisuje se pouze jedno vlákno DNA a přepisuje se komplementárně, akorát je místo T v RNA U. Vzniklá mediátorová m-RNA vychází z jádra do cytoplazmy.
Průběh:
Aktivace- Iniciační místo na vlákně DNA je rozeznáno enzymem RNA-polymerázou.
Vytváří se transkripční bublina a templátové vlákno DNA (3→5) se kopíruje do m-RNA ve směru 5→3.
Translace=biosyntéza bílkovin
m-RNA
trojice bazí=kodón.
Existuje 64 různých kodonů. 61 z nich kóduje určitou aminokyselinu→pro jednu aminokyselinu (je jich 20) existuje více kodonů→degenerovaný genetický kód.
t-RNA
t-RNA má strukturu jetelového lístku
Průběh translace:
nabití t-RNA=připojení dané aminokyseliny
celý děj probíhá v ribozomu (organela na endoplazmatickém retikulu obsahující ribozonální r-RNA). Je tvořena dvěma podjednotkama: malá čte kód na m-RNA ve směru 5→3 a ve velké probíhá syntéza
iniciace-iniciačním místem je kodon UAG-nepatří mu žádná aminokyselina. V jeho blízkosti se vytváří iniciační čepičky, které rozpozná malá jednotka ribozomu.
Vlastní proces prodlužování bílkovinného řetězce probíhá v několika stupních: t-RNA nachází svůj kodon, aminokyselina se připojuje k rostoucímu řetězci, t-RNA se uvolní a opustí prostor.
terminace-terminační kodon (např. UAA) končí tvorbu peptidového řetězce.
Nově vzniklý peptid se prostorově upraví (vytvoří konformaci)ú a bílkovina je biologicky aktivní.
Základní schéma látkového metabolismu
Metabolismus sacharidů
Fotosyntéza=vznik sacharidů
Primární=světelná=fotochemická fáz