1 4 ZKLADY BIOCHMIE Seminr z CH 34

-1 - 4 ZÁKLADY BIOCHÉMIE Seminár z CH 34 (62. vyuč. hod. ) 4 ZÁKLADY BIOCHÉMIE CHÉMIA pre 3. roč. gymnázií ( J. Čársky, J. Kopřiva a iní) Poznámka: Vzorce vitamínov 4. 5 CHEMICKÉ DEJE V ŽIVÝCH SÚSTAVÁCH 4. 5. 2 Vitamíny str. 128 – 132 (3. 2. 2 Terpény) VITAMÍNY ROZPUSTNÉ V TUKOCH H 3 C Do tejto skupiny patria vitamíny, ktoré sa označujú písmenami A, D, E, K. A - Retinol (vitamín A)je terpenický alkohol. Tvorí sa v pečeni z β–karoténu, ktorý je CH 3 CH=CH–CH=CH–C=CH 2–OH vitamín A 1 (retinol) provitamínom vitamínu A. Vyššie živočíchy ho prijímajú rastlinnou potravou. CH 3 (Výskyt: A 1 – morské ryby; neovitamín A – rybí tuk) Nedostatok retinolu sa prejaví šeroslepotou a poškodením funkcie buniek slizníc (3. 2. 3 Steroidy) telových orgánov. D - Kalciferoly (vitamíny D) chemicky patria medzi steroidy (3. 2. 3). Vznikajú napr. z ergosterolu (základný steroid kvasiniek) ožiarením ultrafialovými lúčmi. Kalciferoly spolupôsobia pri vstrebávaní CH 2 vápnika z tráviacej sústavy. (Výskyt: tuk z pečene tuniaka a tresky) Nedostatok – u detí krivica. CH 3 CH 3 vitamín D 2 (kalciferol) H–O E - Tokoferoly (vitamíny E) tvoria sa v rastlinách. (Výskyt: olej z pšeničných klíčkov) V bunkách živočíchov a človeka sú dôležité pri redoxných dejoch – zabraňujú oxidácii viacerých látok, a tým aj poruchám činnosti buniek. O Avitaminóza sa u človeka nedokázala. CH 3 K - Fylochinóny (vitamíny K) sú deriváty naftochinónu. Syntetizujú ich rastliny CH 3 a mikroorganizmy. Bunky živočíchov a človeka ich potrebujú na zabezpečenie zrážania krvi, bunky rastlín pri fotosyntéze. (Výskyt: Hlavný zdroj- lipidné podiely zelených rastlín. ) CH 3 CH 2–CH=C–[–CH 2–CH]3–CH 3 O vitamín K 1 (fylochinón) U človeka nevzniká za normálnych okolností avitaminóza, lebo črevná flóra syntetizuje dostatok vitamínu K. (3. 3. 3 Heterocyklické zlúčeniny) VITAMÍNY ROZPUSTNÉ VO VODE Do tejto skupiny patria vitamíny skupiny B a vitamín C. B 1 -Tiamín (vitamín B 1)obsahuje v molekule pyrimidínové a tiazolové jadro (kap. 3. 3. 3). CH 2 N Jeho nedostatok H 3 C – CH 3 + N Je dôležitý tým, že sa z neho tvorí koenzým pre niektoré enzýmy. (Výskyt: v nelúpanej ryži, obilí, kvasniciach a v strukovinách. ) Cl N S NH 2 spôsobuje chorobu beri-beri. T. j. nervové poruchy. (beri – beri je tropická choroba – opuchy, poruchy obvodových nervov, úbytok svalstva) vitamín B 1 (tiamín) B 2 - Riboflavín (vitamín B 2) tvorí štruktúrny základ koenzýmu oxidoreduktáz H 3 C N (flavínmononukleotid – FMN a flavínadeníndinukleotid – FAD). (Výskyt: v mlieku a v očnej sietnici. ) Jeho nedostatok sa prejavuje poruchami látkovej premeny. Zápaly perí a zrakové poruchy. CH 2 OH OH N O heterocyklická časť štruktúry riboflavínu Niacín (vitamín PP) je chemicky kyselina nikotínová. Od nej sa odvodzuje významný derivát – nikotínamid (3. 3. 4), ktorý je základom koenzýmu oxidoreduktáz (nikotínamidadeníndinukleotidu – NAD+ a jeho fosforečného esteru – NADP+). (Výskyt: kvasnice, zelenina, rastlinný olej, ryža. ) Jeho nedostatok vyvoláva pelargu. T. j. choroba s kožnými a nervovými príznakmi. N O –C OH NH 2 niacín (vitamín PP) nikotínamid kyselina nikotínová (kyselina 3 -pyridínkarboxylová)

-2 - 4 ZÁKLADY BIOCHÉMIE Seminár z CH 34 (62. vyuč. hod. ) PRE 3. ROČNÍK GYMNÁZIÍ 4. 5. 2 Vitamíny - pokračovanie (3. 3. 3 Heterocyklické zlúčeniny) B 6 - Pyridoxín (vitamín B 6) je derivátom pyridínu a tvorí koenzýmovú zložku enzýmov, OH HOH 2 C (Výskyt: v kvasniciach, pečeni, mäse, ryžových otrubách, vo vajcovom žĺtku. ) U človeka sa avitaminóza B 6 nevyskytuje. Pozn. z učebnice: Pri jeho nedostatku heterocyklická časť + N nastávajú poruchy metabolizmu a nervovej činnosti. Kyselina listová (kyselina folová, folát) obsahuje v molekule kyselinu glutámovú, p-aminobenzoovú a heterocyklickú zložku (pteridín). Je koenzýmom enzýmov, ktoré katalyzujú reakcie pri tvorbe nukleotidov. + CH 2 OH ktoré katalyzujú premeny aminokyselín (ich transaminácie a dekarboxylácie). CH 3 O OH N N CH 2–NH– –C H 2 N COOH NH–CH–CH 2 (Výskyt: v listoch zelených rastlín. ) Jej nedostatok sa prejaví poruchami tvorenia krvných buniek. štruktúry pyridoxínu N N kyselina listová (kyselina folová, folát) Kyselina pantoténová je chemicky derivátom kyseliny maslovej a β–alanínu. Je základom dôležitého koenzýmu A, ktorý sa zúčastňuje na aktivácii karboxylových kyselín v ich metabolizme. H 3 C OH O (Výskyt: kvasnice, vajcia, pečeň. ) Avitaminóza nebola u človeka pozorovaná. HO–CH 2–C–CH–C–NH–CH 2–COOH Pozn. z učebnice: Nedostatok kyseliny pantoténovej spôsobuje poruchy metabolizmu Kyselina pantoténová a činnosti buniek. Biotín (vitamín H) má heterocyklickú štruktúru, ktorá tvorí koenzýmovú zložku enzýmov Kyselina pantoténová je chemicky derivátom kyseliny maslovej a β-alanínu. katalyzujúcich vznik karboxylových kyselín a premenu sacharidov. (Výskyt: obličky, pečeň, kvasnice, mlieko, vajcový žĺtok, orechy, obilniny. ) Ľudia majú v čreve mikroorganizmy, ktoré biotín syntetizujú, preto jeho nedostatok sa vyskytuje zriedkavejšie. C - Kyselina L-askorbová (vitamín C) je sacharidový derivát. (Výskyt: v ovocí a v zelenine. ) CH 2 OH HCOH O Má dôležitú úlohu pri oxidačno-redukčných dejoch v organizme. Oxidáciou sa mení HCOH O O - 2 H na L-dehydroaskorbovú. Nedostatok vitamínu C vyvoláva u človeka skorbut. Skorbut – krvácanie z ďasien, vypadávanie zubov, mäknutie kostí, spomalená tvorba O + 2 H OH OH kyselina L-askorbová O O kyselina L-dehydroaskorbová červených krviniek. Antioxidant (gréc. ) 1. Chemická látka, ktorej prítomnosť brzdí proces starnutia (oxidácie) vzdušným kyslíkom; 2. Prísada do kaučuku alebo plastických hmôt, chrániaca ich pred prirodzeným starnutím alebo pred deštrukciou pri použití účinkom vonkajších vplyvov; 3. Organická látka v benzíne a minerálnych olejoch zväčšujúca ich stálosť proti oxidácii; 4. Potravinárska látka so slabo redukčnými vlastnosťami, obmedzujúca alebo úplne potlačujúca oxidačné procesy v potravinách. 1. Čo sú vitamíny a v čom spočíva ich biologická funkcia? 2. Podľa čoho a ako sa rozdeľujú vitamíny? 3. Ktoré rastlinné produkty sú výdatným zdrojom kyseliny L-askorbovej?

4 ZÁKLADY BIOCHÉMIE -34. 5 CHEMICKÉ DEJE V ŽIVÝCH SÚSTAVÁCH Seminár z CH 34 (62. vyuč. hod. ) CHÉMIA pre 3. roč. gymnázií ( J. Čársky, J. Kopřiva a iní) 4. 5. 4 Energetika biochemických dejov str. 134 -139) TVORENIE ATP A JEJ FUNKČNÝ VÝZNAM (str. 136 -139) Najdôležitejšou makroergickou zlúčeninou v živých sústavách je kyselina adenozíntrifosforečná – ATP. Je hlavným prenášačom voľnej energie vo všetkých druhoch organizmov. Energiu vloženú do jej štruktúry využíva organizmus na endergonické reakcie, na mechanickú (svalovú) prácu a v ďalších procesoch, ktoré si vyžadujú energiu (obr. 35). endergonické Určité množstvo ATP vzniká pri hydrolytickom štiepení niektorých iných makroergických chemické reakcie zlúčenín. Ale jej hlavné množstvo sa tvorí pri oxidácii látok v tzv. koncovom oxidačnom ATP svalová ŽIVINY O 2 (dýchacom) reťazci. Tento reťazec predstavuje sled redoxnýxh dejov prebiehajúcich práca na vnútornej membráne mitochondrií. V mitochondriách sa nachádzajú enzýmy významných metabolických dráh – najmä teplo E E citrátového cyklu. Už z predchádzajúceho vysvetľovania poznáte, že v citrátovom cykle sa oxiduje zvyšok svetlo kyseliny octovejz acetylkoenzýmu A, pričom sa redukujú koenzýmy prítomných enzýmov ADP (oxidoreduktáz) – NAD+ a FAD. Koncový oxidačný reťazec umožňuje oxidáciu týchto + CO 2 elektrická H 2 O koenzýmov, čím sa môžu znova zúčastňovať látkovej premeny v citrátovom cykle. H 3 PO 4 energia 35 Využitie ATP ako zdroja energie ( E ) v organizme Koncový oxidačný reťazec znamená postupný prenos vodíkov z redukovaných koenzýmov (dehydrogenáciou) a v poslednej fáze prenos elektrónov (cez cytochrómy) na voľný kyslík, ktorý do buniek transportuje hemoglobín. Vzniká kyslíkový anión, ktorý sa zlučuje s katiónom vodíka na vodu, podľa schémy: redukovaný koenzým (NADH, FMNH 2) acetylkoenzým A Reakcii zodpovedajúca energia 237 k. J. mol-1 sa uvoľňuje postupne, 2 H+ citrátový cyklus 2 e– ½ O 2 oxidovaný koenzým (NAD+, FMN) ADP + P → ← ATP pri redoxných dejoch koncového oxidačného reťazca, ako riadený H 2 O O 2– energetický proces. Keby sa táto energia uvoľnila naraz (explozívne), bunka by ju nemohla využiť na tvorenie ATP voľná energia ΔG = - 237, 4 k. J. mol-1, [Sústava uvoľňuje energiu] a celkom by sa „znehodnotila“ na teplo. S presunom elektrónov v koncovom oxidačnom reťazci nastáva jednosmerný prechod katiónov vodíka ADP + P → ← ATP cez vnútornú membránu mitochondrií. Hromadenie vodíkových iónov na jednej strane membrány znamená + vznik tzv. protónového (koncentračného) gradiendu (obr. 36). Dôsledkom toho je aj vznik koncentračného článku, ktorý tvoria prostredia oddelené membránou –(zdroj elektrickej energie). Bunka využíva túto energiu na syntézu kyseliny ATP z ADP a kyseliny trihydrogenfosforečnej (anorganický fosfát – P). Väzba fosfátu (H 3 PO 4) na ADP sa katalyzuje samostatným enzýmovým systémom, ktorý sa tiež nachádza vo vnútornej membráne mitochondrií (pozri obr. 36). Tento enzýmový komplex pri svojej činnosti využíva – – protónový gradient. Syntézou jednej molekuly ATP sa tento gradient znižuje o dva protóny. Tým sa ustavične NADH + H+ udržuje dynamická rovnováha medzi redoxnými dejmi koncového oxidačného reťazca a tvorením ATP. NAD+ Keďže celý systém uvedených biochemických premien predstavuje sled oxidačných reakcií a je ukončený väzbou anorganického fosfátu na ADP, hovoríme o oxidačnej fosforylácii. Základnou biologickou funkciou 2 H+ oxidačnej fosforylácie je efektívne využitie energie, alebo jej zabudovanie do štruktúry molekúl ATP. Časť uvoľnenej energie sa premení na teplo. H 2 O Otázky a úlohy 1. Vysvetlite princíp koncového oxidačného reťazca. [Koncový oxidačný reťazec umožňuje oxidáciu príslušných koenzýmov, čím sa môžu znova zúčastňovať látkovej premeny v citrátovom cykle. ] ADP+P + ATP 2 H – [Koncový oxidačný reťazec znamená postupný prenos vodíkov z redukovaných koenzýmov (dehydrogenáciou) a v poslednej fáze prenos elektrónov (cez cytochrómy) na voľný kyslík, ktorý O 2 - 2 H+ 1/2 O 2 MN /F 2 NH FM + 2 e- – a + 2 e 2 e- – 2 H+ + – + + 2. Aký význam má postupnosť oxidačných dejov v živých sústavách? oxidačného reťazca, ako riadený energetický proces. Keby sa táto energia uvoľnila naraz (explozívne), bunka by ju nemohla využiť na tvorenie ATP a celkom by sa „znehodnotila“ na teplo. ] 2 H+ – do buniek transportuje hemoglobín. Vzniká kyslíkový anión, ktorý sa zlučuje s katiónom vodíka na vodu, podľa schémy hore ; na str. 137. ] [Reakcii zodpovedajúca energia 237 k. J. mol-1 sa uvoľňuje postupne, pri redoxných dejoch koncového + b + + 2 H+ + 36. Schéma koncového oxidačného reťazca a enzýmový komplex prenosu elektrónov a H +, b enzýmový komplex tvorby ATP 3. Ako vzniká a akú úlohu má ATP v bunkách? [S presunom elektrónov v koncovom oxidačnom reťazci nastáva jednosmerný prechod katiónov vodíka cez vnútornú membránu mitochondrií. Hromadenie vodíkových iónov na jednej strane membrány znamená vznik tzv. protónového (koncentračného) gradiendu (obr. 36). Dôsledkom toho je aj vznik koncentračného článku, ktorý tvoria prostredia oddelené membránou –(zdroj elektrickej energie). Bunka využíva túto energiu na syntézu kyseliny ATP z ADP a kyseliny trihydrogenfosforečnej. ] [Syntézou jednej molekuly ATP sa protónový gradiend znižuje o dva protóny. Tým sa ustavične udržuje dynamická rovnováha medzi redoxnými dejmi koncového oxidačného reťazca a tvorením ATP - ( oxidačná fosforylácia). ]

-4 - Seminár z CH 34 (62. vyuč. hod. ) 4 ZÁKLADY BIOCHÉMIE 4. 5 CHEMICKÉ DEJE V ŽIVÝCH SÚSTAVÁCH 4. 5. 5 Biosyntéza a metabolizmus sacharidov str. 139 -142) Sacharidy sú dôležitým zdrojom energie, ktorú bunky získavajú ich oxidáciou. Vyššie organizmy získavajú tieto látky najmä potravou, ako produkty metabolizmu zelených rastlín (fototrofných organizmov; 3. 5). Základný sacharid – glukóza vzniká asimiláciou z oxidu uhličitého a vody pri fotosyntéze (obr. 37). Fotóny slnečného žiarenia dopadajú na zelené farbivo – chlorofyl, ktoré sa nachádza v chloroplastoch rastlín. H 2 O Elektróny exitované fotónmi slnečného žiarenia sa z chlorofylu postupne prenášajú na koenzýmy, podobne ako v koncovom oxidačnom reťazci mitochondrií, pričom strácajú svoju exitačnú energiu. Tá sa využíva na tvorenie molekúl ATP. Úbytok elektrónov chlorofylu (aby mohol plniť svoju funkciu ďalej) sa vyrovnáva oxidáciou atómu kyslíka v molekule vody za vzniku elementárneho kyslíka (½ O 2 ). Je to tzv. svetelná reakcia, lebo prebieha pri dopade slnečných lúčov na rastliny. Redukované koenzýmy sa potom využívajú na redukciu uhlíka v oxide uhličitom, pričom už nie je potrebná svetelná energia. Je to tzv. tmavá reakcia. Zložitou metabolickou dráhou sa zo šiestich molekúl oxidu uhličitého tvorí glukóza. Jej polykondenzáciou vzniká polysacharid – škrob. O 2 Výhodnejšie je, keď sa glukóza oxiduje za prítomnosti kyslíka (aeróbne podmienky). Vtedy utvorená kyselina pyrohroznová po odovzdaní oxidu uhličitého sa premení na aktivovanú kyselinu octovú (acetylkoenzým A), ktorá sa v citrátovom cykle celkom oxiduje (4. 5. 4). Pri týchto podmienkach bunka získa takmer 20 -násobne väčšie množstvo molekúl ATP ako pri oxidácii glukózy v anaeróbnych podmienkach. Keď bunky majú dostatočné množstvo glukózy, môžu si ju ukladať vo forme polysacharidov. Rastlinná bunka tvorí z glukózy škrob, živočíšna a ľudská bunka glykogén. Tieto látky sa potom využívajú ako zásoba energie a v čase potreby môžu z nich bunky znovu získavať molekuly glukózy a ich oxidáciou molekuly ATP. glukóza ADP oxidované koenzýmy redukované koenzýmy CO 2 ATP svetelná tmavá reakcia 37. Fotosyntéza: reakcia za svetla a v tme 6 CH 2 OH O OH α–D- glukóza 1 OH HO HO 6 ANAERÓBNY DEJ Takto zelené rastliny poskytujú vyšším organizmom základné sacharidy, najmä škrob, ale aj sacharózu, maltózu a glukózu. Zložité sacharidy sa pomocou enzýmových reakcií menia na glukózu, ktorá je najdôležitejším zdrojom energie pre väčšinu organizmov. Glukóza sa môže metabolickou dráhou premieňať v kvasinkách na etanol. Najprv sa fosforyluje na glukózu-6 -fosfát, a potom sa mení na fosforylovanú fruktózu. Jej rozštiepením vznikajú trojuhlíkové sacharidy (fosforylované triózy) a následnou oxidáciou trojuhlíkové fosforylované karboxylové kyseliny. Z nich potom vznikne kyselina pyrohroznová a po odštiepení oxidu uhličitého acetaldehyd, ktorý sa redukuje na etanol (obr. 38). Tento dej prebieha bez kyslíka (anaeróbne podmienky), nazýva sa alkoholové kvasenie. Mikrobiálne bunky pri tomto kvasení získavajú potrebnú energiu vo forme molekúl ATP. Táto metabolická dráha (oxidácia glukózy) sa vyskytuje pri niektorých mikroorganizmoch, ale prevažnú časť chemických reakcií tejto dráhy nachádzame aj u vyšších organizmov a u človeka. Tu sa však oxidáciou glukózy netvorí etanol, ale pri anaeróbnych podmienkach vzniká kyselina mliečna. Vznik kyseliny mliečnej z glukózy prebieha v metabolickej dráhe, ktorú nazývame glykolýza. Energia, ktorá sa pri tomto deji uvoľní, ukladá sa opäť do molekúl ATP. Množstvo energie získanej pri anaeróbnych podmienkach je však veľmi malé. škrob svetelná energia ATP ADP CH 2 O–P O OH α–D- glukóza -6 - fosfát 1 OH HO HO 6 O P–OH 2 C ATP ADP 1 CH 2 O–P HO OH fruktóza -1, 6 - bisfosfát HO CH 2 O–P dihydroxyacetónfosfát C=O CH 2–OH DÝCHANIE (respirácia) je opak FOTOSYNTÉZY CH 2 O–P CH−OH O C glyceraldehydfosfát H ATP (2 x) ADP CH 3 C=O kyselina pyrohroznová (2 x) O C OH CO 2 O CH 3–C H acetaldehyd MED O CH 3–CH– C OH OH kyselina mliečna CH 3 CH 2 OH 1. Vysvetlite princíp fotosyntézy. 2. Aký rozdiel je medzi alkoholovým kvasením a glykolýzou? 3. Aký rozdiel je medzi oxidáciou glukózy v anaeróbnych a aeróbnych podmienkach? 4. Charakterizujte štruktúru jednoduchých a zložitých sacharidov. 5. Napíšte vzorec glukózy a fruktózy. Odvoďte ich fosforečné estery. CH 3–C acetylkoenzým A SCo. A ~ Otázky a úlohy AERÓBNY DEJ etanol O citrátový cyklus [H] koncový dýchací reťazec 38. Oxidácia glukózy v živých sústavách pri anaeróbnych podmienkach

4 ZÁKLADY BIOCHÉMIE -5 - Seminár z CH 34 (62. vyuč. hod. ) 4. 5 CHEMICKÉ DEJE V ŽIVÝCH SÚSTAVÁCH 4. 5. 6 Biosyntéza a metabolizmus lipidov (str. 142 -145) Na získanie energie okrem sacharidov môžu bunky využívať aj lipidy. Pri ich oxidácii sa uvoľňuje ešte viac energie ako pri oxidácii sacharidov. Hoci niektoré bunky organizmov využívajú lipidy ako zdroj energie (napr. bunky srdcového svalu a tukového tkaniva), všeobecne sa lipidy z energetického hľadiska považujú za menej dôležité ako sacharidy. Prvoradý význam lipidov je v tom, že sú stavebnými zložkami bunkových štruktúr, najmä membrán. Okrem tohto poznáme aj ďalšie biologické funkcie lipidov (3. 1). Potravou prijímané jednoduché a zložité lipidy sa nedostávajú do buniek priamo, ale až po rozložení na stavebné zložky. V tráviacich ústrojoch sa lipidy pôsobením enzýmov lipáz hydrolyticky štiepia. Najprv nastáva hydrolýza esterickej väzby na koncových atómoch uhlíka glycerolu, až potom sa štiepi táto väzba na strednom atóme uhlíka: O Bunky špecifickými metabolickými dráhami dokážu uvoľnené karboxylové kyseliny a glycerol oxidovať až na oxid uhličitý CH 2–OH CH 2–O–C–R 1 CH 2–OH 2 H 2 O a vodu, pričom sa uvoľňuje energia (tvorba ATP). O O lipáza CH– O– C–R 2 O triacylglycerol R 1–COOH R 3–COOH CH– OH karboxylové kyseliny CH 2–OH monoacylglycerol R 2–COOH karboxylová kyselina CH 2–OH glycerol O ATP AMP + PP O C OH Co. ASH karboxylová kyselina (koenzým A) C ~ CH 2–O–C–R 3 lipáza CH– O– C–R 2 SCo. A aktivovaná karboxylová kyselina (acylkoenzým A) ~ ~ OPAKOVABNIE METABOLICKEJ DRÁHY ~ Najdôležitejší spôsob oxidácie karboxylových kyselín je tzv. β-oxidácia. Pri nej sa molekula oxidácia 2 H karboxylovej kyseliny musí najprv aktivovať väzbou molekuly koenzýmu A. Vzniká acylkoenzým A (dehydrogenácia) O za súčasného hydrolytického štiepenia ATP (spotreba energie). Po aktivácii molekuly nasleduje C metabolická dráha, výsledkom ktorej je oxidačné odštiepenie dvojuhlíkového zvyšku karboxylovej β SCo. A kyseliny vo forme acetylkoenzýmu A (obr. 39). Reakcia prebieha na treťom uhlíku ( β–uhlíku, odtiaľ β–oxidácia). dehydroacylkoenzým A hydratácia H 2 O Po odštiepení prvej molekuly acetylkoenzýmu A reakcia pokračuje tak, že o dva uhlíky kratšia molekula karboxylovej kyseliny (ako acylkoenzým A) sa metabolizuje ďalej rovnakou metabolickou O dráhou. Dej prebieha do úplného rozpadu karboxylovej kyseliny na dvojuhlíkové zvyšky vo forme C acetylkoenzýmov A. Utvorené molekuly acetylkoenzýmov A vstupujú do citrátového cyklu, kde OH SCo. A sa oxidujú na oxid uhličitý (4. 5. 4). hydroxyacylkoenzým A Bunky oxidáciou karboxylových kyselín získavajú veľké množstvo energie, ktoré sa „ukladá“ v molekulách ATP. Napríklad pri úplnej oxidácii jednej molekuly kyseliny palmitovej získava bunka oxidácia 131 molekúl ATP. (dehydrogenácia) 2 H O využívaní lipidov, ako zdroja energie, rozhoduje požiadavka buniek na redukciu koenzýmov, ktoré O C oxoacylkoenzým A sa oxidujú v procese oxidačnej fosforylácie, ako aj požiadavka na molekuly acylkoenzýmov A. SCo. A Pri zníženej požiadavke sa vyššie karboxylové kyseliny ukladajú vo forme lipidov do tukových tkanív. O Bunky potrebujú vyššie karboxylové kyseliny aj alkoholovú zložku (glycerol) na tvorenie vlastných Co. ASH O lipidov, ktoré sú zložkami ich štruktúr, najmä membrán. Preto má bunka metabolickú dráhu, ktorou CH 3–C dokáže z molekúl acetylkoenzýmu A syntetizovať potrebné mnohouhlíkové karboxylové kyseliny SCo. A (s párnym počtom uhlíkov). Na prvý pohľad sa táto syntéza javí ako vratný dej β–oxidácie acetylkoenzým A O karboxylových kyselín (namiesto oxidačných dejov prebiehajú deje redukčné). Mechanizmus syntézy C karboxylových kyselín je však odlišný, tento dej katalyzuje celkom iný enzýmový systém. SCo. A Bunky vyšších organizmov nemajú schopnosť utvoriť nenasýtené karboxylové kyseliny s viac ako acylkoenzým A s reťazcom kratším o 2 atómy uhlíka jednou dvojitou väzbou. Preto sú odkázané na ich príjem v podobe rastlinných olejov, ktoré sú bohatým zdrojom týchto látok (esenciálne karboxylové kyseliny; 3. 1. 1). 39. Schéma β-oxidácie karboxylových kyselín ~ ~ Z produktov, ktoré sa tvoria pri oxidácii karboxylových kyselín – z molekúl acetylkoenzýmu A, syntetizujú sa v bunkách aj steroidné látky. Z nich najdôležitejší je cholesterol ako východisková látka pre syntézu žlčových kyselín a steroidných hormónov (3. 2. 3). Otázky a úlohy 1. Charakterizujte biologickú funkciu lipidov. Prečo človek musí lipidy prijímať potravou? 2. Vysvetlite dej β–oxidácie vyšších karboxylových kyselín. 3. V čom spočíva biologická hodnota rastlinných olejov? 4. Napíšte rovnicu kyslej a zásaditej hydrolýzy triacylglycerolov. Aké produkty vznikajú?

-6 - Všeobecná charakteristika živých sústav teda znie: ide o štruktúrované, stupňovito usporiadané, otvorené nukleoproteínové sústavy, ktorých podstatnými vlastnosťami sú: samoregulácia, metabolizmus, autoreprodukcia a schopnosť vyvíjať sa. lyzozómy obsahujú enzýmy, podieľajú sa na vnútorobunkovom trávení a rozklade cudzorodých látok Štruktúra bunky a jej funkcie cytoplazmatická membrána je miesto styku vnútorného prostredia bunky s vonkajším okolím mitochondrie zabezpečujú bunkové dýchanie, uvoľňujú energiu pre život bunky, energetické centrum jadro reguluje (riadi) procesy, delenie bunky a prenos dedičných vlastností cytoplazma tvorí vnútorné prostredie, v ktorom prebiehajú životne dôležité procesy ribozómy regulujú tvorbu bielkovín vakuola zhromažďuje zásobné a odpadové látky, môže obsahovať farbivá chloroplasty obsahujú zelené farbivo chlorofyl, prebieha v nich fotosyntéza bunková stena tvorí povrch bunky, určuje ich tvar, dobre prepúšťa vodu a minerálne látky rastlinná bunka živočíšna bunka ribozómy regulujú tvorbu bielkovín eukaryotické bunky Otázky [ ODPOVEDE ] prokaryotická bunka 1. Uveďte vlastnosti, ktoré sú spoločné pre všetky živé sústavy. [ chemické zloženie, štruktúra, vzťah k vonkajšiemu prostrediu –metabolizmus, samoregulácia, autoreprodukcia a vývoj ] 2. Pokúste sa nájsť v neživých objektoch analógiu niektorých vlastností, ktoré sú charakteristické pre živé sústavy. [ chemické zloženie – v živých sústavách sú tie isté prvky, ktoré sa vyskytujú aj v zemskej kôre (O, C, H, N, Ca, . . . ) a molekuly (voda); premena látok – v živých sústavách v mitochondriách sa uskutočňuje oxidácia živín na CO 2 , vodu a teplo (energia), podobne je to aj pri horení napr. zemného plynu - uvoľňovanie tepla (energie), CO 2 , a vodnej pary ] 3. Vymenujte čo najviac vlastností, ktoré sú spoločné pre korytnačku a púpavu. [ chemické zloženie, štruktúra, vzťah k vonkajšiemu prostrediu –metabolizmus, samoregulácia, autoreprodukcia a vývoj ] 4. Rozdeľte organizmy podľa stupňa zložitosti ich vnútorného usporiadania a uveďte príklady. [ Nebunkové organizmy – vírusy. Jednobunkové organizmy – mikroorganizmy. Predstaviteľmi prokaryotických buniek sú jednobunkové telá baktérií a archeónov. Eukaryotické bunky sú základnými stavebnými jednotkami mnohobunkových organizmov (rastliny, živočíchy, niektoré huby). Predstaviteľmi jednobunkových organizmov pozostávajúcich z jednotlivých eukaryotických buniek sú prvoky, viaceré riasy a mikroskopické huby. Bunkové kolónie. –tvoria prechod medzi jednobunkovými a mnohobunkovými organizmami. Najprimitívnejšie kolónie pozostávajú len z niekoľkých úplne rovnocenných buniek. Mnohobunkové organizmy. K takýmto organizmom patrí väčšina tiel rastlín a živočíchov, vrátane človeka (ľudské telo pozostáva z niekoľko desiatok biliónov buniek). Bunky určitého funkčného a štruktúrneho typu sa spájajú do tkanív (živočíchy), resp. pletív (rastliny). Súbor rôznych tkanív (pletív), ktorý je určitým spôsobom usporiadaný a v organizme plní určitú špecifickú funkciu, sa nazýva orgán. Jednotlivé orgány sa často združujú do sústav orgánov. Činnosť všetkých tkanív, orgánov a ich sústav, z ktorých mnohobunkový organizmus pozostáva, musí byť istým spôsobom navzájom koordinovaná a podriadená organizmu ako celku. ]