valentova bioch lecture8 - websnadno.czbiochemie.wbs.cz/biochemie1.pdf · 2010-02-18 · sacharidy...

proteiny

aminokyseliny

polysacharidy

glukosa

lipidy

Glycerol + mastné kyselinyI. fáze

II. fáze

III. fáze

Katabolismus

ETS

H H

-P

O

O

O

H

O

H

O

H

CH2

H

NN

NN

NH2

OOPOCH2CCH

OH

CO

NH

CH2

CH2

CO

NH CH2 CH2 S C

O

CH3

O

OCH3

CH3

Acetyl-CoA (= AcSCoA nebo AcCoA)

Zdroje: aminokyseliny sacharidy mastné kyseliny + glycerol

Oxidační dekarboxylace pyruvátu:

pyruvátdekarboxylasový (pyruvátdehydrogenasový) komlex

CH3-CO-COO- + NAD+ + HSCoA → AcSCoA + NADH + H+ + CO2

multienzymová jednotka: 3 enzymy mnohokrát opakovanéEscherichia coli: 24 polypeptidů, Mh = 4,8 . 106 DaBacillus stearothermophilus: 60 polypeptidů, Mh = 10.106 Da

5 kofaktorů: TPP, lipoát, CoA, FAD, NAD+

Citrátový cyklus,

Cyklus kyseliny citronové (CKC)

Cyklus trikarboxylovýchkyselin

Regulace CKC

Regulace pyruvátdehydrogenasy - vstup do CKC

Anaplerotické děje:

- karboxylace C3 sloučenin:

CH3-CO-COO- + CO2 + ATP + H2O → -OOC-CH2-CO-COO- + ADP + Pi

O

CO

C O P

CH2 O

O

O

fosfoenolpyruvát

O C O

C O

CH2

CO O

+ CO2 + Pi

Anaplerotické děje:

Gkyoxalátový cyklus

Rostliny, plísně, houby, protozoa, bakterie

2 AcCoA + NAD+ → sukcinát + NADH + H+

SACHARIDY

POJMY:sacharidy, cukry, aldosy, ketosymonosacharidy, oligosacharidy, polysacharidyuhlohydráty, uhlovodany (fuj!!)otevřené a cyklické formy monosacharidů, pyranosa, furanosastereoisomerie monosacharidů, Fischerovy a Haworthovy vzorcekonfigurace, chiralita, optická aktivita, konformaceoptické antipody, enentiomery, diastereoisomery, epimeryα- a β-anomery, mutarotacepoloacetalový hydroxyl, glykosidová vazba (O-, N- a S-glykosidy)heteroglykosid = aglykon + glykosylredukující a neredukující sacharid, redukující a neredukující konec řetězcetriosy ... heptosy

5

4

3 2

1

O

OH

OH

OHOH

CH2

6OH

H H

H

H

O

OH

OHOH

CH2 OH

H

H

HH

OH

CH1

CH2

CH 3

CH4

CH5

CH26

OH

OH

OH

OH

OH

O

Monosacharidy

α-D-glukosa necyklická forma glukosy β-D-glukosa

O

OH

OH

OH

OH

CH2 OH

H

H

H

H

O

OHOHOH

CH2 OH

H

H H

H

OH

α-D -galaktosa (galaktopyranosa) α-D-mannosa (mannopyranosa)

O

OH

OH

CH2

OH

CH2 OH

OH

H

H

H

β-D-fruktosa (fruktofuranosa)

O

OHOH

CH2 OH

H

H

HH

OH

NH2

O

OH

OH

CH2 OH

H

H

HH

OH

NH C

O

CH3

O

OH

OH

OH

OH

C O

H

H

H

H

O

OH

OHOH

CH2 OH

H

H

HO

O

β-D-glukosamin N-acetyl-β-D-galaktosamin α-D-galakturonát D-glukono-δ-lakton

--

O

OHOH

CH2 O

H

H

HH

OH

OH

PO

O

O

β-D-glukosa-6-fosfát

O

OH

OH

CH2 OH

H

H

H

OH

OH

H

O

OH

OH

CH2

OH

CH2 OH

H

H

H

OLIGOSACHARIDY

α-D-glukopyranosa β-D-fruktofuranosasacharosa

OH

OH

CH2OH

H

H

H

OHO

H

HOH

OH

CH2 OH

H

H

H

O

OH

H

OH

β-D-galaktopyranosa α-D-glukopyranosaα-D-laktosa vazba β(1→4)

OH

OH

CH2 OH

H

H

H

OH

O

H

OH

OH

CH2 OH

H

H

H

O

OH

H

OH

H

OH

OH

CH2 OH

H

H

H

OH

O

H

OH

OH

CH2 OH

H

H

H

O

OH

H

OH

H

α-D-glukopyranosa α-D-glukopyranosaα-D-maltosa vazba α(1→4)

β-D-glukopyranosa α-D-glukopyranosaα-D-cellobiosa vazba β(1→4)

POLYSACHARIDY

Sekundární struktury: natažený pás, helix

ZÁSOBNÍ POLYSACHARIDY: - škrob (polyglukan, vazby α(1→4)), rostlinný původ,

amylosa: nevětvený lineární polymer, rozp. ve vodě, Mh 40 - 150 kDa, průměrně 20 %

amylopektin: větvený (vazby α(1→6)) po 20 - 30 jedn.)průmyslová surovina (modifikované škroby, dextriny)

- glykogen, "živočišný škrob" podobný amylopektinu, častěji větvenýjaterní buňky (20 %), svalové (1 %), rychlý obrat

- inulin (polyfruktan, β(2→1) vazby), asi 30 jedn.rostlinný zásobní sacharid (čekanka, topinabur, jiřiny)infuse pro diabetiky

- dextrany (polyglukany, především vazby α(1→6))původ: mikroorganismy a řasy

využití: chromatog. materiál, infuse- agarosy a carrageenany (polygalaktany)

kultivační půdy, nosič pri elektroforese, imobilisace buněk, potravinářství ,

Sekundární struktura polysacharidů

Natažený pás

helix

STAVEBNÍ POLYSACHARIDY:- celulosa (polyglukan, vazby β(1→4))

buněčné stěny rostlin a některých mikroorganismůnejrozšířenější organická látka na Zemi

- hemicelulosy (obsahují glukosu, xylosu, galaktosu, mannosu, arabinosu, uronové kys.)"spojovací tmel" stavebního materiálu rostlinných těl

(dřevo: celulosové fibrily, hemicelulosy, pektiny, glykoproteiny, lignin = málodefinovaná aromatická org. makromolekulární struktura)

- pektiny polygalakturonové kyseliny, vazby α(1→4), částečně methylestery, příčné vazby pomocí Ca2+ nebo Mg2+

v ovoci (džemy, marmelády)- chitin (poly-N-acetylglukosamin, vazby β(1→4))

korýši, želvy, hmyz, některé mikroorganismyGlykosaminglykany = mukopolysacharidy-extracelulární kyselé polysacharidyhyaluronová kys. (glukuronát), mureiny (muramát)chondroitinsulfáty, dermatansulfáty, keratansulfáty, heparona (sulfát)heparin

Glykoproteiny- O- a N-glykoproteiny

Metabolismus sacharidů

Degradace:

Glykolysa (glykogenolysa)

Pentosový cyklus

Synthesa:

Glukoneogenese , synthesa polysacharidů

Calvinův cyklus (temná fáze fotosynthesy)

Fosforolytické štěpení glykogenu

Hormonální regulace aktivity glykogenfosforylasy

Receptor na plasmatickémembráně

Aktivace G proteinu (GTPasa)

Aktivace adenylátcyklasy → cAMP = druhý posel

Aktivace proteinkinasy →

fosforylace (aktivace) fosforylasakinasy

fosforylace (aktivace) fosforylasy b

Štěpení glykogenuA

mpl

ifika

ce s

igná

lu

Glykolysa

Lokalisace:

cytosol

I. Část vyžadující energii (ATP)

II. Š

těpe

nína

2 tr

iosy

III. Č

ást p

rodu

kijíc

íene

rgii

(ATP

)

Mléčná fermentace

Laktátdehydrogenasa, LDH

Ethanolová fermentace

Alkoholdehydrogenasa

Energetická bilance odbourání glukosy

aerobní

aktivace glc -1 ATPfru 1,6 bis P -1 ATPoxidace GAP (2 NADH + H+) → +6 ATP2 x substrátová fosforylace +4 ATP

ox.dekarboxylace pyr (2 NADH+ H+) +6 ATP2 x CKC +24 ATP

Celkem 38 ATP

Pozor!!!(Glyceron fosfátové kyvadlo 36 ATP)

anaerobní (fermentace)

aktivace glc -1 ATPfru 1,6 bis P -1 ATPoxidace GAP (2 NADH + H+) laktát,etOHsubstrátová fosforylace +4 ATP

ox.dekarboxylace pyr (2 NADH+ H+) +6 ATP2 x CKC +24 ATP

Celkem 2 ATP

Přenos vodíků z cytosolického NADH do mitochondrií

- malát aspartátové kyvadlo

Přenos vodíků z cytosolického NADH do mitochondrií- glycerolfosfátové kyvadlo (létací sval hmyzu)

1. Glycerol-3-fosfát dehydrogenasakatalysuje oxidaci NADH dihydroxyacetonfosfátem

2. Oxidace glycerol-3-fosfátu flavoproteindehydrogenasou → FADH2

3. Reoxidace FADH2 dýchacím řetězci →

2ATP

→

∆G kJ/mol

∆Go' kJ/molReakce glykolysy

-13.9-23.0Pyruvat kinasa-2.4-3.2Enolasa-0.6+4.7fosfoglycerát mutasa

-1.1-16.7Glyceraldehyde-3-P dehydrogenasa& fosfoglycerát kinasa

+4,4+7.9Triosafosfát Isomerasa-5.9+22.8Aldolasa

-25.9-17.2Fosfofructokinasa-1.4+2.2Glc-6-P isomerasa

-27.2-20.9Hexokinasa

Regulace glykolysy

Regulace glykolysy

-ATPPyr kinasa

ADP,AMP,cAMP, fru-1,6-bisP, Fru-2,6-bisP

ATP, citrátPFK

-Glc-6-Phexokinasa

AktivátorInhibitorEnzym

Katabolismus ostatních sacharidů - většina je přeměněna na intermediáty glykolysy

Glukoneogenese -tvorba glukosy

∆G PK = 26,4

∆G PFK = 26,4

∆G HK = 32,9

Metabolismus glykogenu

-Aktivní formy monosacharidů pro synthesu polysacharidů NDP-x

- prekursor Glc-1-P

UDP-glc

Glc-1-P

Coriho cyklus

Pentosový cyklus

Sumárně: Glc-6-P + 12 NADP+ → 6 CO2 + 12 NADPH + H+

Pool hexosafosfátů

Regulace hladiny krevní glukosy insulinem

Temná fáze fotosynthesy - Calvinův cyklus

Fotorespirace

Druhým substrátem RUBISCO je O2

C4 rostliny

CAM rostliny (crasulacean acid metabolism)