![Page 1: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/1.jpg)
ATP a molekulové motory
Ladislav Šigut
Ostravská univerzita – přírodovědecká fakulta
Biofyzika
24.10. 2006
![Page 2: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/2.jpg)
Osnova
Energie a její formy Energie a její přeměny Získávání energie Organismy – otevřené termodynamické systémy Přeměny energie v buňkách Fotosyntéza a její produkty Adenosin trifosfát Tvorba ATP
![Page 3: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/3.jpg)
Osnova
Mezibuněčný přenos energie Spotřeba ATP Cytoskelet Mikrotubuly Mikrofilamenta Molekulové motory
![Page 4: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/4.jpg)
Energie a její formy
energie popisuje schopnost nebo potenciál něco dělat
z řec. en ergon = v práci Formy energie:
– mechanická, tepelná, elektrická, elektromagnetická (světlo), vlnová, chemická, potenciální atd.
![Page 5: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/5.jpg)
Energie a její formy
hmotnost a energie jsou ekvivalentní podle Einsteinova vztahu:
E = mc2
hmota je zvláštní formou energie v 1 kg látky je tedy ukryta energie 9.1016 J =
= 25 TWh– tuto energii Jaderná elektrárna Dukovany vyrábí
asi 2 roky (Malík 1996)
![Page 6: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/6.jpg)
Energie a její přeměny
energie se neustále transformuje a cirkuluje, ale nemůže být uměle vyrobena, ani se nemůže ztratit
K přeměnám energie dochází:– přirozeně– uměle („výroba“ energie)
![Page 7: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/7.jpg)
Získávání energie
existuje mnoho způsobů získávání energie (s různou účinností)
100% klidové energie se uvolní pouze při střetu částice a antičástice (anihilace)
e- + e+ → 2 γ– pro vytvoření podmínek pro anihilaci je potřeba daleko více
energie, než se při anihilaci uvolní Jaderné elektrárny: výtěžek 0,1% klidové energie Uhelné elektrárny: výtěžek 0,000 000 01% klidové
energie (Malík 1996)
![Page 8: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/8.jpg)
Organismy – otevřené termodynamické systémy
Život je vždy vázán na prostorově ohraničeného jedince (obecně živé soustavy), které vždy žijí omezenou dobu (Kubišta 1996) a jsou schopny si se svým okolím vyměňovat energii, hmotu a informace.
![Page 9: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/9.jpg)
Přeměny energie v buňkách
energii pro život na naší planetě dodává Slunce (Zicháček 1998)
část této energie pohlcená organismy je přeměněna na volnou energii živin (autotrofní asimilace), tj. energii chemickou
fotosyntéza: fotoautotrofní asimilace, využívající energii slunečního záření k vazbě CO2 a k jeho další redukci, přičemž vznikají sacharidy (endergonický pochod)
chemosyntéza
![Page 10: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/10.jpg)
Fotosyntéza a její produkty
sumární rovnice fotosyntézy (zjednodušená)
![Page 11: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/11.jpg)
Fotosyntéza a její produkty
schéma světelné fáze (König 2006)
![Page 12: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/12.jpg)
Fotosyntéza a její produkty
schéma temnostní fáze (König 2006)
![Page 13: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/13.jpg)
Adenosin trifosfát
chemická struktura ATP
![Page 14: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/14.jpg)
Adenosin trifosfát
molekuly ATP jsou univerzálními přenašeči energie v buňce
snadno difunduje po celé buňce, přesto neprojde plazmatickou membránou (polární, příliš velká)
veškerou ATP, kterou buňka spotřebuje si musí buňka sama vyrobit (Kincl 1998)
![Page 15: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/15.jpg)
Tvorba ATP
procesem anaerobní oxidace cukrů (anaerobní glykolýzou), tzv. substrátovou fosforylací
v tylakoidech chloroplastů fotofosforylací nebo v biomembránách mitochondrií oxidativní fosforylací
![Page 16: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/16.jpg)
Mezibuněčný přenos energie
je zprostředkováván formou živin– např. z tukových tkání se uvolňují do krve mastné
kyseliny a glycerol, z jaterních buněk glukóza
živiny jsou v buňkách štěpeny a získaná energie je použita na tvorbu ATP (Zicháček 1998)
![Page 17: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/17.jpg)
Spotřeba ATP
biosyntézy aktivní transport látek pohyb
![Page 18: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/18.jpg)
Cytoskelet
soustava vláknitých bílkovinných útvarů, které jsou uloženy uvnitř cytoplazmy eukaryotních buněk a mají mechanickou funkci (opěrnou a pohybovou)
![Page 19: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/19.jpg)
Mikrotubuly
tenké trubičky o průměru 25 nm, tvořené bílkovinou tubulinem
vycházejí od jádra k organelám a cytoplazmatické membráně
podílí se na dělení jádra a pohybu (bičík)
![Page 20: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/20.jpg)
Mikrofilamenta
jsou mnohem tenčí než mikrotubuly (průměr 6 nm), tvořeny proteinem aktinem
jsou uložena pod cytoplazmatickou membránou
mění tvar buňky spolu s myosinovými vlákny vykonávají ve
svalových buňkách pohyb (příčně pruhované svalstvo)
![Page 21: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/21.jpg)
Molekulové motory
Aktivní pohyb (lokomoce): – jedna z charakteristik živých systémů– svalový pohyb, pohyb pomocí bičíků, améboidní
pohyb, vnitřní pohyb buňky (pinocytóza, fagocytóza, exocytóza, dělení buňky)
všechny formy aktivního pohybu jsou založeny na principu molekulových motorů
Motor: stroj přeměňující některou z forem energie v energii kinetickou
![Page 22: Ladislav šigut energie, atp a molekulární motory](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062319/557d7891d8b42a2c428b4c2d/html5/thumbnails/22.jpg)
Literatura
Robert König [online].last revision 25th October. <http://www.gymnaslo.cz/old/biologie/fotosynt.html>.
Atlas.cz [online].last revision 25th October. <http://mujweb.atlas.cz/veda/biologie/bunka.htm>.
Ing. Malík, M.: Energie pro každého, 1. vyd. Praha: ČEZ, a. s.,1996
Holum J. R.:Principles of physical, organic, and biological chemistry, New York: Wiley, 1969, ISBN: 0471408522
RNDr. Boháč I.:Obecná biologie, 1. vyd. Praha: SPN, 1976 Doc. RNDr. Kincl M., CSc.: Základy fyziologie rostlin, 1. vyd. Praha:
SPN, 1978 RNDr. Zicháček V. a kol.: Biologie pro gymnázia, 3. vyd. Olomouc:
Olomouc, 1998 Prof. RNDr. Kubišta V., CSc.: Obecná biologie, 2. vyd. Praha:
Fortuna, 1996, ISBN 80-7168-325-6