METABOLICK DJE Mgr Jaroslav Najbert Gymnzium a Jazykov
METABOLICKÉ DĚJE Mgr. Jaroslav Najbert
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Název školy Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Adresa školy IČO Operační program Registrační číslo Označení vzdělávacího materiálu Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Tematický okruh Sokolovská 1638 Zhotoveno Ročník srpen, září 2012 Anotace Materiál je určen jako studijní v předmětu biochemie, který integruje vzdělávací obory biologie a chemie. Je zaměřen na obecnou charakteristiku metabolických dějů. 620 330 26 Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost CZ. 1. 07/1. 1. 28/01. 0050 K_INOVACE_1. CH. 30 Člověk a příroda Chemie Metabolismus Vyšší stupeň osmiletého gymnázia a čtyřleté gymnázium (RVP – G)
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Obecná charakteristika Biochemie – věda, studující chemické děje probíhající v živých soustavách. Živé soustavy – stejné prvkové složení jako neživé, rozdílné je procentuální zastoupení prvků – rozdělení na makro, mikro a semimikro elementy. C, H, N, O, P, Ca >2% označovány jako primární. Živé objekty – otevřené systémy, existující ve stacionárně rovnovážném stavu – ustálený, dynamický stav, kdy je výměna hmoty a energie s okolím v rovnováze (může být porušeno). Pro děje, které probíhají v ŽS, lze aplikovat fyzikální vztahy a lze je charakterizovat pomocí veličin entropie a Gibbsova energie (volná entalpie)
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Entropie ∆ S – změna entropie – míra neuspořádanosti systému, platí ∆ S = 0 – vratné děje ∆ S > 0 – nevratné děje, pravděpodobné ∆ S < 0 – neuskutečnitelné děje Při růstu lze aplikovat ∆ S < 0, ale na úkor okolí, kde ∆ S > 0 ∆ S = k. ln ∆ T
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Gibbsova energie (volná entalpie) ∆ G – změna Gibbsovy energie (volné entalpie) ∆ G > 0 – endotermní ∆ G < 0 – exotermní - viz termochemie Platí ∆ G = ∆ H – T. ∆ S, kde H je entalpie = tepelný obsah ∆ G = -R. T. ln K, kde K = rovnovážná konstanta ∆ G = - n. F. E°, kde F = Faradayův náboj, E° = oxidačně redukční potenciál.
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Metabolismus – výměna látek s okolím. Z hlediska zisku energie lze organismy rozdělit na: Autotrofní chemoautotrofní fotolitotrofní fotoautotrofní fotoorganotrofní fotosyntetické Mixotrofní Heterotrofní
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Chemoautotrofní organismy Bez fotosyntetických pigmentů Energie k redukci CO 2 do sacharidů získávána oxidací anorganických látek. H 2 S NH 3 H 2 Fe 3+ Bakterie, žijící v extrémních podmínkách http: //www. youtube. com/watch? v=WQ 4 UE 63 t. JNI&feature=related http: //www. youtube. com/watch? v=BXGF 3 XS-y. AI&feature=related http: //www. youtube. com/watch? v=y 6 i. K 19 xa. YJg&feature=related CH 4
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Fotoautotrofní organismy Fotolitotrofní - energie světelná, elektron získán oxidací anorganické Látky – bakterie. Fotoorganotrofní – energie světelná, elektron získán oxidací organické látky – alkohol, kyselina – bakterie. Fotosyntetické - energie světelná, elektron získán oxidací anorganické látky – H 2 O, uvolňován kyslík (oxygenní typ). Fotosyntetické organismy lze dále dělit podle typu fotosyntetických barviv.
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Mixotrofní organismy Fakultativní heterotrofové – fotosyntetické pigmenty, některé biogenní prvky získány rozkladem složitých organických látek. řasy bakterie masožravé rostliny Žijí v prostředí, kde musí získávat některé biogenní prvky rozkladem složitých organických molekul. http: //www. ceskenoviny. cz/video/detail. php? id=147564
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Heterotrofní organismy Energie a uhlík získávány rozkladem složitých organických látek. nezelené rostliny živočichové houby Cynomorium http: //cs. wikipedia. org/wiki/Soubor: Plante_desert_Wadi_Rum. jpg Zárazovité http: //cs. wikipedia. org/wiki/Soubor: Orobanche_sp. JPG Hořcovité http: //cs. wikipedia. org/wiki/Soubor: Voyria_tenella_1. jpg bakterie
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Charakteristika metabolismu Látkový metabolismus Sledujeme chemické přeměny látek, neuvažujeme energetické změny. Energetický metabolismus Sledujeme tvorbu nebo spotřebu přenašečů energie (ATP, GTP) a redukovaných koenzymů (NADH+H+, FADH 2).
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Energetické přeměny – katabolické reakce Katabolické reakce (disimilační) Rozklad složitějších látek na jednodušší, uvolněná energie v přenašečích (ATP, GTP. . . ) přenesena pro anabolické děje, část nevyužita jako odpadní teplo. složitější jednodušší AMP +P ADP +P ATP
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Energetické přeměny – anabolické reakce Anabolické reakce(asimilační) Složitější látky syntetizovány z jednodušších, využita energie rozkladem makroergních vazeb zásobních látek nebo látek přijatých v potravě. složitější jednodušší ATP ADP + P AMP + P
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Amfibolické děje Metabolické dráhy, jejichž meziprodukty podléhají katabolickým reakcím, ale mohou být i substráty pro anabolické děje. Krebsův cyklus Katabolické reakce – tvorba redukovaných koenzymů, ATP a CO 2 Anabolické reakce – meziprodukty využity pro syntézu hemu, transaminace, deaminace Anaplerotické dráhy - metabolické reakce, které slouží k doplňování meziproduktů cyklických drah
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Tvorba ATP - fosforylace Oxidativní fosforylace ATP produktem dýchacího řetězce NADH+H+ = 3 ATP FADH 2 = 2 ATP Substrátová fosforylace V metabolických dějích mimo dýchací řetězec (anaerobní Glykolýza, Krebsův cyklus) Fotofosforylace V průběhu fotosyntézy
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Tok energie rostliny živočichové energie světelného záření energie chemických vazeb anabolismus mechanická energie tepelná energie elektrická energie zářivá energie
Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Zdroje a použitá literatura 1. JAN MUSIL. Biochemie v obrazech a schématech. II. , zcela přepracované vydání. Praha: Avicenum, 1990. 2. MURRAY, Robert K. <i>Harperova biochemie</i>. 23. vyd. Jinočany: H H, 2002, ix, [3], 872 s. ISBN 80 -731 -9013 -3. Materiál je určen pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízeních. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu.
- Slides: 17