Metabolismus sacharidů

RNDr. Naďa Kosová

Buňka

H2H2 H2

Obecné schéma metabolismu

Cukry

monosacharidy

Pyruvát

Acetyl-CoA

Krebsův cyklus

Dýchací řetězec

mastné kys. a glycerol

TukyBílkoviny

aminokyseliny

NH3

H2O

CO2

Metabolismus sacharidů

• Fotosyntéza – vznik glukózy

• Biosyntéza sacharózy• Biosyntéza amylopektinu,

amylózy, glykogenu

• Štěpení poly a oligosacharidů účinkem enzymů

• Přeměna monosacharidů

1. ANABOLISMUS 2. KATABOLISMUS

Fotosyntéza

Fotosyntéza

6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6 H2O + 6O2

FOTOCHEMICKÁ FÁZE SYNTETICKÁ FÁZE

Chlorofyl A

Fotolýza vody

fotofosforylace

O2

H20

enzym RubisCo

Calvinův cyklus

ATP

NADPH + H+

ADP

NADP+

glukóza

CO2

H20

Redox – potenciál

mV

-0,6

-0,4

-0,2

0

+0,2

+0,4

+0,6

+0,8

+1,0

½ 02

NDPH + H+

NADP+

e-

Komplex b6/f

PQ

FESR

e-

ADP + Pi

ATP

e-

e-

e-

ADP + Pi

ATP

H2O

P*680

P*700

QPh

PQa QPb

PII

P680

PI

P700

PC

K2H+

ZMn2+

FP Fd FeSAFeSB

FeSC

FeSRA1A0

e-

Fotochemická fáze

• Absorpce světla

• Světlo uvolní z molekul chlorofylu eng. bohaté e-

• Redoxní systém v membráně thylakoidu

• Tvorba ATP (fotofosforylace)

• Tvorba NADPH

Fotochemická fáze

• Fotolýza vody (Hillova reakce)

H2O 2H+ + 2e- + ½ O2

Chlorofyl PII

NADP+ + 2H+ NADPH + H+

Fotofosforylace

• Cyklická– návrat e- zpět do PI

– získání energie ve formě ATP

• Necyklická– Přenos e- přes PI a PII na NADP+ (necyklický

tok e-)– Vzniká jak ATP, tak NADPH + H+

Calvinův cyklus

3-fosfoglycerát 3C

1,3-bisfosfoglycerát 3C

Glyceraldehyd-3-fosfát 3C

Glyceraldehyd-3-fosfát 3C

Ribulosa-5-fosfát 5C

Ribulosa-1,5-bisfosfát 5C

CO2 3C

6 ATP3 ADP

6 ATP

6 ADP

6 Pi2 Pi

2 ATP6 ADP

Glyceraldehyd-3-fosfát 3C

šest molekul

šest molekul

šest molekul

jedna molekula

pět molekul

tři molekuly

tři molekuly

tři molekuly

Cukry, mastné kyseliny, AK

Calvinův cyklus – fáze

• Fixace CO2

• Vznik aktivní redukovné formy karboxylu

• Katalyzátor– Rubisco =

ribulóza-1,5-bisfosfokarboxyláza/oxygenáza– Nejhojnější protein v biosféře

Redukční fáze

• Substrát: 3-fosfoglycerát

• Koenzym: NADPH

• Energie: ATP

• Produkt: glyceraldehyd-3-fosfát

dihydroxyacetonfosfát

izomerace

regenaeracePřechod z chloroplastu do cytosolu

Ribulosa-1,5-fosfát 5C

Fruktóza-1,6-bisfosfát 6C

Glukóza-6-fosfát 6C

Dihydroxyacetonfosfát 3C

Aldolová kondenzace

Katabolický děj

GLYKOLÝZA

O

HOH

HH

OH

OH

OHHH

OH

glukosa

2 pyruvát

2 NAD+

2 ADP+2Pi

2 NADH2 ATP

Fruktos-1,6-bisfosfát

Citrátový cyklus

Anaerobní alkoholové kvašení

Aerobní oxidaceAnaerobní mléčné

kvašení

2 NADH 6 O2

2 NAD+

6 CO2 + 6 H2O

Oxidační fosforylace 2 NAD+

2 NADH2 NADH

2 NAD+

2 laktát 2 CO2 + ethanol

Glykolýza

• Metabolická dráha – degradace glukózy

• Probíhá v cytosolu

• Nevyžaduje O2 (anaerobní)

glukóza + 2NAD+ + 2ADP + 2P

2NADH + 2ATP + 2H2O + 4H+ + 2pyruvát

Glykolýza

Glukóza

Fruktóza-6-fosfát

Glukóza-6-fosfát

Fruktóza-1,6-bisfosfát

dihydroxyacetonfosfát

Glyceraldehydfosfát

1,3-bisfosfoglycerát

3-fosfoglycerát

2-fosfoglycerát

fosfoenolpyruvát

PYRUVÁT

Odbourávání pyruvátu

• Fermentace = alkoholové kvašeníPyruvát + H+→acetaldehyd+CO2

Acetaldehyd + NADPH + H+→ethanol + NAD+

Je to přeměna pyruvátu na alkoholTypické pro kvasinky

C6H12O6→2C2H5OH+2CO2

Odbourávání pyruvátu

• Anaerobní cestaPyruvát + NADPH + H+→ laktát + NAD+

Probíhá v unavených svalechProvádí ji bakterie mléčného kvašení

Odbourávání pyruvátu

• Aerobní cesta (aerobní dekarboxylace kyseliny pyrohroznové)Probíhá v matrixu mitochondriíPyruvát + NAD+ + CoA → acetyl-Co-A + CO2 +

NADPH + H+

Následuje Krebsův cyklus

Krebsův cyklus

• Probíhá řada postupných na sebe napojených a do kruhu uspořádaných reakcí acetyl-koenzymu A a karboxylových kyselin

• Uvolňuje se CO2 a H2

• Vodík redukuje koenzymy a přechází do dalšího procesu

C6

C6

C5

C4C4

C4

C4

C4

acetyl-CoA CoA

k. citrónová

izocitrát

NADPH H+

+

CO2

2-oxoglutarát

NADPH H+

+

CO2

GTP

sukcipnil-CoAsukcinát

FAD

FADH2

fumarát

malát=k. jableèná

k. oxyloctová

NAD+

NADPH H+

+

HOOC CH2 C CH2 COOHCOOH

OH

HOOC C CH CH2 COOH

COOHOH

HOOC C CH2 CH2 COOHO

HOOC CH2 CH2 C S CoAOHOOC CH2 CH2 COOH

HOOC CH CH COOH

HOOC CH CH2 COOH

OH

HOOC CH2 C COOH

O

Dýchací řetězec

• Probíhá na vnitřní membráně mitochondrií• K uvolňování energie dochází přenosem H

navázaného z redukovaných koenzymů• Energie se ukládá do ATP • Děj probíhá kaskádovitě• Dýchací řetězec je transport elektronů atomových

vodíků ze substrátu systémem enzymů (oxidoreduktáz) na akceptory

• Akceptorem u aerobních organismů je kyslík

Kaskádovitý průběh

1. Kotvený komplex

1. Mobilní komplex

2. Kotvený komplex

3. Kotvený komplex

2. Mobilní komplex

4. Kotvený komplex

FMN, FES

Koenzym Q

Cytochromreduktáza

Cytochrom c

Cytochromoxidáza

NADH + H+

FADH2

1.ATP

2.ATP

3.ATP

Fáze DŘ

• Respirační řetězec:– vlastní předání elektronů.

• Oxidační fosforylace:– vznik ATP

Oba tyto děje jsou spřažené = probíhají zároveň

Fáze DŘ

1) 2H2 + O2 → 2H2O

• Exergonický děj • Energie je příliš mnoho, než aby ji buňka mohla

využít

2) Přechod musí být několikastupňový • 4 enzymové komplexy pevné (cytochrómreduktázy

a –oxidázy) a 2 přenašeče mobilní (CoA-ubichinon)

3) Poslední v řadě je kyslík

Dýchací řetězec

• Vznik ATP – chemoosmotrofní teorie

• Respirační kvocient

• Faktory ovlivňující dýchání– Vnější (teplota, dostatek O2 a H2O)

– Vnitřní (množství a stav mitochondrií, dostatek potřebných látek)

Konec