tahák 2

rby 1,4-α-glykosid. vazby. po odštěpení zůstane 1 molekula glukozy vázaná 1,6-α-vazbou- ta je hydrolyticky odštěpena amylo-1,6-glukosidázou, takže se uvolní do prostředí volná. Vzájemnou souhrou je glykogen odbourán až na glukoza-1-fosfát a neesterif. glukozu Rostlinné polysacharidy: Škrob: skládá se z amyloza a amylopektinu. Výskyt jako erezervní látka v semenech a hlízách rostlin. Amyloza (20-30% škrobu) obsahuje nerozvětvené řetězce 1,4-α-glykosidově vázaných glukoz různé délky. Amylopektin je z kratších řetězců, rozvětvených na cca 10glukosové jednotce1,6-α-glykosidovou vazbou Celuloza: ˝ sušiny rostlin, tvoří siťovitou strukturu buň. stěn- v pletivech bývá ve spojení s pektiny a ligninem. Skládá se 8-12 tis. glukoz. jednotek spojených β-glykosid. vazbou Lignin: nepatří mezi polysachar.. Je tvořen alkoholy s arom. složkou, mající původ ve skořicových kys..Prekurzory těchto slouč. jsou amk tyrosin a fenylalanin hemicelulozy: vyplňují síť. strukturu buň. stěn. Jsou tvořeny směsí polysach. z pentoz a hexoz. Hydrolyzuji na disachar. a monosach. Inulin: na bázi fruktozy. Je poly-β-D-fruktosanem s 1,2-β-glykosid. vazbami Biosyntéza škrobu: 1,4-α-D-glykosid. vazby a 1,6-α-rozvětvení vznikají při syntéze amylozy a amylopektinu působením 2 enzymů. ADP-glukoza kytalyzuje přenos glukosylu z ADP-glukozy na neredukující konec primeru za vzniku 1,4-α-D-glykosid. vazby. Enzym katalyzující rozvětvení odpovídá za tvorbu 1,6-α-D-glukosid. vazby amylopektinu- enzym katalyzuje štěpení 1,4-α-D-glukosid. vazby rostoucího řetězce a přenos této odštěpené části na jiný glukosylový zbytek za vzniku1,6-α-D-glukosid. vazby odbourávání škrobu: a) hydrolytické: β-amyláza odštěpuje každou 2. 1,4-α-D-glukosid. vazbu za vzniku disacharidu β-maltozy. α-amylaza hydrolyzuje též 1,4-α-D-glukosid. vazby. Konfigurace na redukujícím konci je α-D-glukosidová. α-amylaza též atakuje vnitřní část molekuly škrobu b)fosforolytické: glukosylové zbytky z nereduk. konce škrobu jsou přenášeny místo na vodu na anorg. fosfát za vzniku glukoza-1-fosfátu Biosyntéza a odbourávání celulozy: podobné jako u škrobu. Je katalyzována celulozasynteazou spolupracující s GDP a vyžadující též primer. Hydrolyza je katalyzována 1,4-β-glukosidazou vytvářející kratší řetězce oligosach. a poté až disachar. cellobiozu (význam u přežvýkavců) Glukoneogeneze: životně nezbytné je udržovat min. hladinu glukozy (je jediným dodavatelem energie pro nervy, svaly a erytrocyty). Všechny org. mají chopnost převádět některé amk v meziprodukty citrátového cyklu a ty potom přes pyruvát v glukozu. Rostliny navíc schopnost utilizovat i acetylkonezymA, získaný degradací mastných kys. zásobních tuků v glyoxalátovém cyklu. Glukoneogeneze= v podstatě přeměna pyruvátu v glukozu. Přímá fosforylace enolpyruvátu z energ. hlediska probíhat nemůže, proto musí být nejdříve karboxylován na oxalacetát- katalayzátorem je enzym pyruvátkarboxylaza (v mitochondriích). Protože je mitochondr. membránou nepropustný, musí být redukován na malát, který pak prochází do cystolu- zde je NAD+dehydrogenazou reoxidován v oxalacetát a ten poté fosforylován za vzniku fosfoenolpyruvátu- od něj pak probíhá glukoneogenese v obrácenémsměru za k fruktoza-1,6-bisfosfátu- následným odštěpením za katalýzy enzymu fruktoza-1,6-bisfosfataza vzniká fruktoza-6-fosfát a ten může být přes glukoza-6-fosfát syntetizován na glykogen či může vzniknout volná glukoza Lipidy a jejich metabolismus: jsou to estery nebo amidy vyšších alifatických monokarbox. kys. . Fce: 1) účast při výstavbě struktur (buň. organel, biomembr.) 2) fce vitaminů a hormonů 3) zásobárna snadno uvolnitelné energie 4) fce ochranná při fixaci vnitř. org. živočichů proti mech. poškození 5) zdroj vody pro živočichy v suchu 6) izolační vlastn. chránící před ztrátou tepla 7) zdroj energie vosky: hlavně v rostlinách- ochranná fce proti ztrátám vody a mech. poškození jednoduché lipidy (tuky): vysoká E hodnota. Spolu se sachar. důležitou součástí potravy. V přirozených tucích nejčastěji jako monoacylglyceroly, diacylgl., tri- s různou kombinací mastných kyselin esterifikujících glycerol. U živočichů polysachar. nelze skladovat jako zásobní látky, proto mají možnost přeměny v energ. bohaté mastné kys.- ty jsou využívány k syntéze tuků (zásoba E). U rostlin skoro všude, při kíčení odbourávány a z velké části přeměňovány na rozpustné cukry složené lipidy: podílejí se tvorbě buň. membrán a) Fosfolipidy: obs. hlavně glycerol či sfingosin, dále H3PO4 a mastné kys.. Ve vodném prostředí snadno agregují za vzniku koloidní částic tzv. micel. Součástí membrán. Patří sem A)fosfoacylglyceroly (dělí se fosfatidyletanolaminy=kefaliny a fosfatidylcholiny, fosfatidylseriny-velmi dobré emulgátory tuků, fosfatidylinositoly- místo 2. alkohol. složky mají cyklický 6-sytný alkohol inositol, mají kysel. charkter), polyglycerolfosfolipidy- několik molekul diacylglycerolu je vzájemně vázáno fosofrečnou diester. vazbou, plasmalogeny- alifat. alkohol vázaný na glycerol v pozici C1, jsou součástí biomembr. sval. a nerv. buněk B) sfingomyeliny- mají v molekule místo glycerolu nenasyc. aminoalkohol sfingosin, amino sk. váže zbytek mastné kys, zatímco prim. alkohol. sk. je esterifikována fosforylcholinem, jsou součástí biomembr., mozkové a nerv. tkáně Glykolipidy: neobs. fosfát. Podle glykosid. vázané složky je dělíme na: cerebrosidy (cukernou složku tvoří glukoza či galaktoza), sulfatidy (galaktoza s H2SO4), ceramidoligosacharidy (oligosach. složený z glukozy a galaktozy), hexosaminlipidy (cuker. složka hexosamin). Jsou přítomné v mozku, játrech, myokardu, ledvinách Lipoproteiny: vznik hydrofóbními interakcemi lipidů a proteinů. Dominant. částmi jsou triacylglyceroly. jsou součástí membrán a krevní plasmy, podílejí se na trensportu a ukládání cholesterolu Trávení a resorbce tuků: u savců začíná v žaludku působením lipáz- neúplné, intenzivně začne až v dvanáctníku účinkem pankreaktické lipázy- slabě alkalická, nepřímo aktivována žluč. kys. Biosyntéza žluč. kysel. probíhá v játrech, odkud jsou ve formě derivátů kys. cholové transportovány do střeva. další štěpení tuků pokračuje v tenkém střevě za účasti pankr. lipázy a monoacylglycerolové lipazy- výsledkem je směs volných mastných kys.(resorbovány ve formě solí enterocyty), glycerolu, diacylglycerolů a monoacylgl.Konečnou fází absorbce tuků je tvorba lipoproteinových částic obsahujících triacylgl., estery cholesterolu, volný cholesterol, fosfolipidy a protein Biosyntéza triacylglycerolů: biosyntéza mastných kys.: tvoří se především v tukových tkáních. Je zahájena přenosem acetátu (acetylkoenzymuA) na periferní –SH skupinu kondenzačního enzymu a přenosem malonylového zbytku enzymem z malonylkoenzymuA na centrální –SH sk. proteinu APP. Malonylkoenzym A je syntetizován karboxylací acetylkoenzymuA za účasti biotinu a spotřeby 1molekuly ATP. Kondensační enzym spojí acetylový zbytek se zbatkem malonylovým za uvolnění acetylu z periferní –SH sk. a za současné dekarboxylace malonylu- vzniklý acetoacetylový řetězec je zredukován na 3-hydroxybutyrylový zbytek- ten je dále přenesen na další enzym komplexu, kterým je dehydrataza- ta odštěpí molekulu vody za vzniku α,β-nenasyc. acylu- následně je oxidoreduktázou zredukován na butyrylový zbytek, který je enzymaticky uvolněn z centr. –SH sk. a přenesen na periferní –SH sk.-tím se centrální sk. uvolní pro další zbytek kys. malonové- opakováním cyklu se butyryl. řetězec prodlouží o 2 uhlíky-počet opakování cyklu se řídí počtem uhlíků požadované mastné kys.-syntetizovaná kys. se nakonec od komplexu odpojí a využije se k esterifikaci glycerolu biosyntéza glycerolu:glycerol ve formě fosforečného esteru vzniká buď fosforylací volného glycerolu nebo hydrogenací dihydroxyacetonfosfátu či glyceraldehyd-3-fosfátu meziproduktů glykolýzy esterifikace glycerolu: složkami pro biosyntézu triacylglycerolu jsou L-glycerolfosfát a acylkoenzymA- ten vzniká z příslušné mastné kys. a koenzymuA za přítomnosti enzymu acylkoenzymAsynteáza a energie z ATP. Enzym glycerolfosfátacyltransferáza přenese tuto aktivovanou kyselinu na volné hydroxyl. sk. glycerolfosfátu za tvorby L-fosfatidové kys.- z ní je fosfatázou odštěpen anorg. fosfát a vzniklý diacylglycerol je acylován další molekulou acylkoenzymuA za tvorby triacylglycerolu odbourávání triacylglycerolů: molekuly tracylgl. jsou štěpeny lipazami na jednotl. mastné kys. a glycerol- uvolněné kys. mohou být využity buď ke zpětné syntéze tuků, nebo k tvorbě ATP- ta probíhá na úkor kofaktorů FADH2 a NADH z citrátového cyklu. AcetylkoenzymA, vzniklý štěpením mast. kys. muže být využit k tvorbě např. acetylcholinu. Glycerol se po fosforylaci obvykle zapojuje do resyntézy tuků či do metabolismu trios a sacharidů odbourávání mastných kys.: dochází k β-oxidaci, kde uhlíkatý řetězec přichází postupně o 2 uhlíky (v mitochondriích). Začíná aktivací mastné kys. koenzymemA.Aktivovaná kys. je neprůchodná zkrz mitoch. membr., proto je přenášena přenašečem kernitin- prošlý ester je po průchodu zpět zhydrolyzován na acylkoenzymA. Vlastní odbourávání začíná dehydrogenací acylkoenzymuA- ta je katalyzována acyl-CoA-dehydrogenázou spolupracující s FAD- vzniklý α,β-enolkoenzymA je dále hydratován enzymem enoyl-CoA-hydratazou za tvorby 3-hydroxyacyl-CoA. Další enzym hydroxyacyl-CoA-dehydrogenaza dehydrogenuje sekund. alkoholovou sk. za tvorby 3-oxacyl-CoA. Vzniklý thioester se dále štěpí koenzymemA thiolasou na acetylkoenzymA a acylkoenzymA (o 2 uhlíky kratší než výchozí). Zbytek kys. může být dále zkrácen-úplným odbouráním vznikají zbytky kys. octové ve formě acetylkoenzymůA Biosyntéza složených lipidů: podobná jako biosyntéza triacylgl.. Liší se až v konečné fázy, kdy se po odštěpení anorg. fosfátu na volnou hydroxyl. sk.v poloze 3 naváže fosfocholinový zbytek- cholin musí být nejprve aktivován (1.fáze je fosforylace cholinu ta účasti ATP, 2.fáze: vzniklý cholinfosfát reaguje s koenzymem cytidintrifosfátem a přechází na cytidindifosfocholin- ten přenáší cholinfosfátový zbytek do polohy 3 1,2-diacylglycerolu- uvolňuje se CMP) odbourávání a resorbce složených lipidů: jsou štěpeny účinkem fosfolipáz A,B,C,D. Uvolněné mast. kys. mohou sloužit k resyntéze lipidů nebo mohou β-oxidací tvořit E zisk zbývající glycerol-3-fosforylcholin může být dále štěpen diesterázou na glycerol, anorg. fosfát a cholin Izoprenoidy: všechny isoprenoidní živočišné i rostl. látky mají původ v acetylkoenzymuA, který po redukci v mevalonát a následující polymerací isopentyldifosfátu vede k různým polyisiprenoidním řetězcům. Rostliny: kaučuk, karoteny, chlorofyly, atd. Živočišné: sk. terpenů odvozená od tetracykl. uhlovodíku stearanu- cholesterol, žluč. kys., steroidní hormony, vitaminy sk. D Steroidy: nejrozšířenější sk. isoprenoidních látek. V biomembránách, v procesu trávení a degradaci tuků. Živočišné steroly- cholesterol (výchozí látkou pro biosyntézu steroidních horm., žluč. kys., vitaminu D. Biosyntéza cholesterolu vychází z acetylkoenzymuA, jehož 3molekuly sledem 4reakcí vytváří kys. mevalonovou- enzym. reakcí vzniká aktivní izopren- z něho pak postupně geranyldifosfát, farnesyldifosfát a skvalen Rostlinné steroly: β-sitosterol a stigmasterol přítomné v lipidní vrstvě membrán, dále steroidní alkaloidy a steroidní hormony – jejich biosyntéza obdobná živočišným Bílkoviny a jejich metabolismus: důležitou součástí potravy, stavebním materiálem a alternativním zdrojem E. jejich existence provázena neustálým procesem odbourávání a resyntézy. Významné jsou dusíkaté i bezdusík. Jsou nezbytnou součástí potravy živočichů (přežvýkavci dokáží nahradit bílkovinu dusíkem z močoviny dodané v krmných směsích- bachorová mikroflóra dokáže štěpit močovinu na amoniak a CO2 a vzniklý N zabudovat do amk- ty jsou pak stavebními kameny syntetiz. bílkovin). rostliny dokáží využívat NH4+, resp. NO3- z dusík. hnojiv. odbourávání bílkovin v živočiších a rostlinách: bílkoviny jsou štěpeny hydrolitickými enyzmy proteasy: 1) serinové proteasy (mají v aktivním centru serin a histidin) 2) SH-proteasy (v aktivním centru cysteinový zbytek papain) 3) kyselé proteasy (karboxyl.sk.) 4) metaloproteasy (obs. kovový iont Zn2+, Ca2+, Mn2+) 5) enzymy s neprozkoumaným reakčním mechanismem. Z hlediska místa rozštěpení bílkoviny dělíme proteolytické enzymy na: exopeptidázy (štěpí bílk. řetězec buď od volného karbox. konce-karboxypeptidázy nebo od volného amino. konce- aminopeptidázy) a endopeptidázy (rozštěpí pouze na místech uvnitř bílk. řetězce). Všechny proteolyt. enzymy patří do třídy hydroláz štěpících peptidovou vazbu C-N (nevyžaduje E). živočichové: Trávení začíná v žaludku- kyselé prostředí částečně denaturuje bílkoviny- příznivé pro působení kyselé proteinasy pepsinu- další degradace bílkovin pokračuje v dvanáctníku působením pankreatic. endopeptidas a exopeptidas (trypsin, chymotrypsin, karboxypeptidasy- nejsou specifické). Závěrečný proces probíhá v tenkém střevě účinkem exopeptidas- jsou odštěpovány jednotlivé amk z peptid. řetězce- ty jsou poté transportovány střevní sliznicí do krev. oběhu- převážně jsou zapojeny do syntézy orgán. bílkovin, hormonů, kofaktorů, apod.rostliny: v klíčících semenech jsou bílkoviny odbourávány proteolyt. enzymy- výsledkem je vznik aktivních enzymů z prekurzorů či degradace proteinů až na amk- využity k tvorbě alkjaloidů, růst. látek, nukl. kys. Metabolismus AMK: a)transaminace: přenos amino sk. z amk (donoru) na vhodný akceptor, kterým bývá vhodná 2-oxokyselina- vznik oxokyseliny z původní amk a nové amk z oxokysel.Kofaktorem přenosu aminosk. je výhradně pyridoxalfosfát, mezistupněm je Shiffova base b)aerobní deaminace: reakce je katalyzována oxidázami L-aminokyselin (v játrech a ledvinách) a vysoce aktivní glutamátdehydrogenázou s koenzymem NAD+ (mitochondrie)- tento enzym deaminuje glutamát za tvorby oxoglutarátu, který je schopen aktivně přijímat aminosk. při transamin. reakcích- uvolněný amoniak je okamžitě detoxikován tvorbou močoviny v ornithinově cyklu c)redukční aminace: chem. opačný proces- umožňuje využití amonných solí, resp. amoniaku jako zdroj N pro biosyntézu amk d)dekarboxylace: odštěpení CO2 a vznik důležitých primárních aminů- některé významné při výstavbě fosfolipidů (etanolamin, cholin), koenzymů (β-alanin) a hormonů (tryptamin) e) přeměna postranního řetězce: navazuje na odštěpení amoniaku z molekul amk. Uhlíkatá kostra amk se odbourává na meziprodukty citrát. cyklu- některé mohou být využitelné k syntéze glukozy. Ze vzniklého acetylkoenzymuA vznikají vedle glukozy i ketolátky Detoxikace amoniaku a ornithinový cyklus: amoniak vzniklý deaminací je jedovatý-musí být zlikvidován. Redukční aminace- vede ke tvorbě glutamátu. Lyazová aminace- fumarát v asparát tvorba glutaminu: je katalyzována glutaminsynteázou. Vzniklý glutamin je využit jako donor –NH2 skupin při syntéze purinů, karbamoylfosfátu, histidinu a dalších amk. v ledvinách je glutamin rozštěpen glutaminazou zpět na glutamát za uvolnění amonných iontů, tvořících amonnou sůl v moči savců. Hlavním produktem detoxikace amoniaku je slabě toxická močovina- vzniká v játrech savců v ornithinově cyklu: výchozí látkou je energ. bohatý karbamoylfosfát, na jehož tvorbě se podílí biotin, amoniak a ATP- reakce je katalyz. enzymem karbamoylfosfátsynteázou- vzniklý karbamoylfosfát reaguje za účasti ornithintranskarbamoyltransferázy s ornitinem za vzniku citrulinu- dále je citrulin transportován mitochondr. membr. do cytosolu- následná kondenzace s asparátem katalyzovaná argininsukcinátsynteázou vede ke vzniku makroergní slouč.- argininsukcinátu- ta je štěpena argininsukcinázou na fumarát a arginin, jež je prekurzorem močoviny. Fumarát je meziprodukt citrátového cyklu a může se vrátit zpět přes malát a oxalacetát ve formě asparátu Aromatické amk: syntézy vedou ke vzniku důležitých rostl. metabolitů jako jsoualkaloidy, flavonoidy, chinony, lignin a rostl. hormony. U živočichů jsou arom. kys. prekurzory některých hormonů (adrenalin, thyroxin) a kys. nikotinové- stavební jednotka koenzymů NAD+ a NADP+ syntéza arom. kys.: vychází z meziproduktů pentozového cyklu a glykolyzy (erytroso-4-fosfát a fosfoenolpyruvát). Důležitým meziproduktem je chorismát- od něj se syntéza dělí do 2 směrů:1) přes fenylpyruvát k fenylalaninu a tyrosinu 2) přes anthrilát k tryptofanu. Šikimátová cesta: 1. prekurzorem je 5-dehydrochinát- z něj odštěpením vody dehydrošikimát a dále šikimát fosforylovaný v poloze 5. Hydroxysk. šikimátu v poloze 3 vytváří potom s fosfoenolpyruvátem enoléterchorismát, od kterého se dráha rozděluje v jednom směru k tyrosinu a fenylalaninu a v druhém k tryptofanu Nukleové kyseliny: jsou polynukleotidy vzniklé spojením jednotl. nukleotidů v řetězec. jsou přítomny ve všech buňkách a virech nukleosidy a nukleotidy: zákl. kamenem krom. N-bází je 5uhlíkatý cukr riboza nebo deoxyriboza a H3PO4. Tyto 3složky jsou spojeny β-N-glykosidovou a fosfoesterovou vazbou. Spojením N-báze s cuker. složkou vzniká nukleosid, napojením H3PO4 nukleotid. Fce nukleotidů: 1) adeninový nukleotid ATP je univerz. přenašečem E a součástí některých kofaktorů 2) podílejí se na aktivaci substrátů v řadě biosynt. pochodů 3)některé cyklické nukleotidy jsou prostředníky pro realizaci hormon. regulace. N-báze s purin skeletem jsou adenin a guanin. Pyrimidinový kruh mají cytosin, thymin a uracyl. N-báze spoluvytvářející nukleotidy mají schopnost vzájemné interakce prostřednictvím H-můstků- počet je limitován možností jednotlivých bází (DNA: A=T, G - =C RNA: A=U, G = -C komplementární báze) Důsledkem tvorby těchto H-můstků je 2-šroubovice DNA i realizace procesu translace a transkripce Biosyntéza a odbourávání nukleotidů: a)pyrimidinové nukleotidy: biosyntéza pyrim. kruhu vychází z aspartátu a karbamoylfosfátu, jejichž interakcí vzniká karbamoylaspartát- uzavřením cyklu (spotřeba 1ATP) vzniká dihydroorotát- po následné dehydrogenaci vznik oritidin-5-fosfát- je syntetizován napojením ribozy, aktivované estericky vázanými H3PO4 za současného odštěpení anorg. dofosfátu. Následnou dekarboxylací přechází orotát v N-bázi uracyl za tvorby uridin-5-fosfátu. Ostatní pyrimid. báze vznikají z uridintrifosfátu buď aminací –OH skupiny v poloze 4, nebo metylací uridin-5-fosfátu v poloze 5. Odbourávání probíhí v obráceném sledu než biosyntéza b)purinové nukleotidy: na biosyntéze se podílí asparát, glycin, formiát, glutamin a CO. Na rozdíl od syntézy pyrimid. nukl. je N-báze purin. nukl. budována na cukerné a fosfátové části budoucího nukl. Vlastní biosyntéza je počata na 5-fosforibosyl-1-difosfátu- původ v pentozovém cyklu. Štěpení purin. nukl.: účastní se monotransferázy odštěpující anorg. fosfát za vzniku adenosinu a guanosinu. adenosin je dále deaminován na inosin, který po odštěpení ribosa-1-fosfátu nukleosidfosforylázou poskytuje hypoxanthin- dále je oxidacemi měněn v xantin a kys. močovou- ta je dál odbourávána ža na alantoin, poř. až na amoniak a CO2 Stavba a význam nukl. kys.: přenos genet. inf .DNA (deoxyribonukleová kys.): obs. gen. inf. o biosynt. všech bílkovin a RNA:realizující přepis této inf. a vlastní proteosyntézu. Liší se záměnou pyrimid. báze thyminu za uracyl a cukru deoxyribosy za ribosu tvary: 1) lineární jednořetězcové DNA či RNA 2) lin. 2-řetězcová DNA či RNAs kompl. řetězci 3) 1-řetězcová kružnicová DNA či RNA 4) 2-řetězcová DNA primární struktura nukl. kys.: je dána pořadím (sekvencí) jednotl. nukleotidů v molekule nukl. kys.. Nukl. kys. vytvářejí dlouhé nerozvětvené řetězce z nukleotidů vzájemně vázaných fosfodiesterovou vazbou- ta spojuje C3 uhlík pentozy (ribosy či deoxyr.) jednoho nukl. s C5 uhlíkem pemtozy následujícího nukl..Jeden konec řetězce má volnou –OH sk. (3‘ konec) a druhý má fosfátovou sk na 5. uhlíku (5’konec) sekundární struktura: znázorňuje prostorové uspořádání nukl. kys. ve formě 2-šroubovice- podílejí se na tom H-můstky komplement. N-bází dvou paralelních polynukl. řetězců, nebo 2 segmentů téhož řetězce s opačnou polaritou. Je to poměrně stálá konformace, má vysokou schopnost eliminace poruch této struktury a obnovu H-vazeb terciální struktura: