Bioenergetika Pro fungování buněčného metabolismu nutný stálý přísun energie

Bioenergetika

• Pro fungování buněčného metabolismu nutný stálý přísun energie

• Získávání, přenos, skladování, využití energie

• Na co se energie spotřebovává - využití:

• Růst buňky

• Ukládání zásobních látek

• Aktivní transport

• Pohyby

• Bioluminiscence

Přenos a skladování energie

• ATP – adenosin trifosfát – koenzym přenášející fosfátovou skupinu s vysokým obsahem energie

• Adenin – ribóza – P ~ P ~ P makroergní vazba – snadno štěpitelná

• Molekuly ATP jsou relativně malé, snadno přecházejí mezi buněčnými kompartmenty Množství v buňce je udržováno na stabilní úrovni

• Vzniká fosforylací ADP k tomu dochází třemi způsoby

• Tři způsoby získávání energie v buňkách:

• oxidativní fosforylace

• fotosyntetická fosforylace

• substrátová fosforylace

• Další důležité molekuly pro vznik a přenos energie v buňce:

• GTP (quanosintrifostát)

• NADH (redukovaný nikotinamidadenindinukleotid)

• NADPH (redukovaný nikotinamidadenindinukleotidfosfát)

• FADH2 (redukovaný flavinadenindinukleotid)

Získávání energie

• Všechny buňky získávají energii štěpením organických látek, podle zdroje těchto organických látek se dělí na autotrofní a heterotrofní.

• Heterotrofní organismy – získávání energie z potravy:

• Trávení: ve střevech, nebo v lysozomech

• odbourání bílkovin, tuků a cukrů na malé molekuly

• Proteiny … AK, polysacharidy … monosacharidy, tuky … MK a glycerol

• Anaerobní glykolýza – substrátová fosforylace:

• - 8 enzymatických reakcí v cytosolu buňky

• - katalyzující enzymy nejsou ukotveny na membrány

• - nízká energetická výtěžnost: 3,5 %, získají se 2 molekuly ATP

Oxidativní fosforylace - buněčné dýchání.

• Oxidativní fosforylace - buněčné dýchání.

• C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + volná energie

• Probíhá na vnitřní mitochondriální membráně. Jedná se o řetězec oxidoredukčních dějů, katalyzováno enzymy, které dohromady tvoří dýchací řetězec. Spřaženo s cyklem kyseliny citrónové (Krebsův cyklus) a oxidace mastných kyselin.

• Princip: vodík je postupně odebírán za substrátu a je oxidován na vodu. Neodnímá se však přímo z glukózy, ale z látek, které vznikly jejím postupným štěpením

• V Krebsově cyklu se produkují vodíky na redukci koenzymů

• Redukované koenzymy vstupují do dýchacího řetězce, poskytují elektron pro elektrontransportní děje na vnitřní mitochondriální membráně.

• Celková výtěžnost oxidativní fosforylace: 38 molekul ATP (2 z anaerovní glykolýzy). Využije se 63% energie uložené v glukóze.

Spojení Krebsova cyklu a oxidativní fosforylace

Syntéza ATP na vnitřní mitochondriální membráně

Fotosyntetická fosforylace

• 1) primární (světelná) fáze: v tylakoidech

• Dopad fotonů na asimilační barviva ve fotosystémech II a I a excitace elektronů

• Fotolýza vody H2O 2H+ + 2 ē + 1/2O2 zdroj protonů

• Transport ē cytochromovým komplexem v membráně tylakoidů, nakonec využit k redukci NADP

• Energie získána při transportu el. je využita k čerpání H + ze stromatu přes membránu do thylakoidů protonovou pumpou: komplex cytochromů b6 a f

• Syntéza ATP je poháněna protonovým gradientem tj. průchodem H+ ATP-syntázou do stromatu přes thylakoidní membránu

• 2) sekundární (temnostní) fáze (Calvinův cyklus):

• navázání CO2 a jeho redukce uvolněným vodíkem (z fotolýzy vody) za vzniku organ. sloučenin (energii dodává ATP)

Schéma procesu v chloroplastech

Jednoduché schéma procesu v chloroplastech