Metabolismus sacharid Jan Novk 2007 Osnova KATABOLISMUS ANABOLISMUS

Metabolismus sacharidů © Jan Novák 2007

Osnova KATABOLISMUS ANABOLISMUS UMÍSTĚNÍ DĚJŮ ANAEROBNÍ GLYKOLÝZA MLÉČNÉ KVAŠENÍ ALKOHOLOVÉ KVAŠENÍ FOTOSYNTÉZA PRIMÁRNÍ FÁZE FOTOSYSTÉM II AEROBNÍ OXIDACE SCHÉMA SEKUNDÁRNÍ FÁZE KREBSŮV CYKLUS KONEČNÝ DÝCHACÍ ŘETĚZEC ENERGETICKÁ BILANCE CALVINŮV CYKLUS FIXACE CO 2 U C 4 ROSTLIN

Osnova KATABOLISMUS ANABOLISMUS UMÍSTĚNÍ DĚJŮ ANAEROBNÍ GLYKOLÝZA MLÉČNÉ KVAŠENÍ ALKOHOLOVÉ KVAŠENÍ FOTOSYNTÉZA PRIMÁRNÍ FÁZE FOTOSYSTÉM II AEROBNÍ OXIDACE SCHÉMA SEKUNDÁRNÍ FÁZE KREBSŮV CYKLUS KONEČNÝ DÝCHACÍ ŘETĚZEC ENERGETICKÁ BILANCE CALVINŮV CYKLUS FIXACE CO 2 U C 4 ROSTLIN

Katabolismus glukosy § rozklad glukosy probíhá v několika na sebe navazujících dějích § začíná anaerobní glykolýzou, jejímž výsledkem je pyruvát, který může být zpracován třemi způsoby: a) aerobně v Krebsově (citrátovém) cyklu § pyruvát se před vstupem do Krebsova cyklu mění na Ac-Co. A b) anaerobně mléčným kvašením c) anaerobně alkoholovým kvašením § výsledkem těchto dějů je energie, která se ukládá do ATP a do redukovaných koenzymů (NADPH+H+ a FADH 2) § redukované koenzymy vstupují do dýchacího řetězce, kde z nich organismus získává další energii

Katabolismus glukosy 2 NAD+ glukosa 2 ADP 2 Pi ANAEROBNÍ GLYKOLÝZA 2 NADH 2 pyruvát 2 NADH MLÉČNÉ KVAŠENÍ 2 NAD+ 2 ATP 2 NADH ALKOHOLOVÉ KVAŠENÍ 2 NAD+ AEROBNÍ OXIDACE 2 NAD+ 2 laktát 2 HS-Co. A 2 ethanol 2 CO 2 2 NADH 2 CO 2 2 acetyl-Co. A 6 NAD+ 2 FAD KDE SE VZALO…? 10 NADH 2 FADH 2 6 NADH 2 FADH 2 2 x citrátový cyklus 10 NADH 2 FADH 2 O 2 (schéma) 2 GDP 2 Pi 2 GTP 2 HS-Co. A 4 CO 2 34 ADP 34 Pi KONEČNÝ DÝCHACÍ ŘETĚZEC 10 NAD+ 2 FAD 34 ATP H 2 O

Umístění dějů KATABOLICKÉ DĚJE SE ODEHRÁVAJÍ V CYTOPLAZMĚ BUŇKY A V MITOCHONDRIÍCH CYTOPLAZMA MITOCHONDRIE

Popis mitochondrie VNĚJŠÍ MEMBRÁNA VNĚJŠÍ KOMPARTMENT KRISTA VNITŘNÍ MEMBRÁNA MATRIX (VNITŘNÍ KOMPARTMENT)

Umístění dějů II GLUKOSA PYRUVÁT ANAEROBNÍ GLYKOLÝZA ATP AEROBNÍ OXIDACE CYTOPLAZMA NADH+H+ MITOCHONDRIE KONEČNÝ DÝCHACÍ ŘETĚZEC Ac. Co. A H 2 O ATP ATP NADH+H+ KREBSŮV CYKLUS FADH 2 GTP CO 2

Anaerobní glykolýza § probíhá bez přístupu vzduchu O 2 § evolučně se jedná o archaický děj, není cyklický!!! § je málo energeticky výnosný § probíhá u všech organismů § probíhá v cytoplazmě, nejčastěji pak v buňkách příčně pruhovaného svalstva a v srdečním svalstvu § děj řízený celou řadou enzymů ATP § vzniká málo ATP na úrovni substrátu (substrátová fosforylace) ATP

Anaerobní glykolýza (souhrnná rovnice) glukosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi vzniká rozpadem glukosy !!! ENERGI E!!! 2 NADH + 2 pyruvát + 2 ATP + 2 H 2 O + 4 H+ redukovaný koenzym

Anaerobní glykolýza 1) glukosa je fosforylována na glukosa-6 -fosfát § 2) 3) 4) 8) molekula fruktosa-6 -fosfátu je symetričtější fruktosa-6 -fosfát se fosforyluje na fruktosa-1, 6 -bisfosfát se štěpí na dva tříuhlíkaté štěpy § 7) k tomu dochází proto, aby se glukose nepodařilo uniknout z buňky (stává se z ní iontová sloučenina) glukosa-6 -fosfát se izomeruje na fruktosa-6 -fosfát § 5) 6) (popis) dihydroxyacetonfosfát nepostupuje dále, dokud se nepřesmýkne na molekulu glyceraldehyd-3 -fosfátu, tento jev slouží jako regulace anaerobní glykolýzy glyceraldehyd-3 -fosfát je fosforylován na 1, 3 -bisfosfoglycerát z 1, 3 -bisfosfoglycerátu se uvolní fosfát za vzniku ATP a 3 -fosfoglycerátu 3 -fosfogylcerát se izomeruje na 2 -fosfoglycerát, který je následně dehydratován na fosfoenolpyruát fosfoenolpyruvát ztrácí svůj fosfát za vzniku ATP a pyruvátu

Anaerobní glykolýza CH 2 OH O HO OH CH 2 O P ATP OH FOSFORYLACE OH HC–OH CH 2 O P IZOMERACE OH GLUKOSAFOSFÁTISOMERASA OH GLUKOSA-6 -FOSFÁT CHO IZOMERACE TRIOSAFOSFÁTISOMERASA HO OH GLUKOKINASA GLUKOSA-6 -FOSFÁT SE IZOMERUJE NA SYMETRIČTĚJŠÍ MOLEKULU FRUKTOSA-6 -FOSFÁT O ADP (schéma) P O – CH 2 GLYCERALDEHYD-3 -FOSFÁT CH 2 OH O HO ŠTĚPENÍ NA DVA TŘÍUHLÍKATÉ CUKRY OH FRUKTOSABISFOSFÁTALDOLASA CH 2 OH P O – CH 2 DIHYDROXYACETONFOSFÁT FRUKTOSA-6 -FOSFÁT CH 2 – O P O HO C=O CH 2 O P OH OH OH FRUKTOSA-1, 6 -BIFOSFÁT ATP FOSFORYLACE ADP 6 -FOSFOFRUKTOKINASA

Anaerobní glykolýza II (schéma) 2 NADH+H+ COO P GLYCERALDEHYDFOSFÁTDEHYDROGENASA 2 FOSFORYLACE 2 2 P 2 ATP HC–OH CH 2 O P NAD+ 2 ADP FOSFOGLYCERÁTKINASA COO- 2 HC–OH CH 2 O P 1, 3 -BISFOSFOGLYCERÁT 3 -FOSFOGLYCERÁT IZOMERACE CHO FOSFOGLYCERÁTMUTASA HC–OH CH 2 O P COO- GLYCERALDEHYD-3 -FOSFÁT COO- 2 2 ATP 2 ADP PYRUVÁTKINASA PYRUVÁT COO- 2 C=O CH 3 ENOLASA 2 DEHYDRATACE HC–O P CH 2 OH 2 -FOSFOGLYCERÁT C–O P CH 2 FOSFOENOLPYRUVÁT 2 H 2 O

Anaerobní glykolýza (bilanční schéma) 2 GLUKOSA ATP PYRUVÁT ATP ATP ANAEROBNÍ GLYKOLÝZA 2 NADH+H+

Osudy pyruvátu I 1. za anaerobních podmínek se pyruvát přeměňuje na laktát – MLÉČNÉ KVAŠENÍ NADH+H+ NAD+ COO- COORED. C=O CH 3 H – C – OH LAKTÁTDEHYDROGENASA pyruvát (anion kyseliny pyrohroznové) CH 3 laktát (anion kyseliny mléčné) Laktát vzniká při velké/nadměrné fyzické námaze. Protože se jedná o kyselinu, dochází k okyselování cytoplazmy svalových buněk, což se projevuje bolestí svalů. Při relaxaci (svalů) dochází k vyplavování laktátu do krve, kterou se dostává do jater, kde je resyntetizován na glukosu. Tento cyklus laktátu nazýváme Coriho cyklus.

Osudy pyruvátu II 2. za anaerobních podmínek může dojít k alkoholovému kvašení COOC=O CH 3 PYRUVÁT H - CO 2 PYRUVÁTDEKARBOXYLASA O NADH+H+ NAD+ CH 2 OH C CH 3 ALKOHOLDEHYDROGENASA ACETALDEHYD CH 3 ETHANOL Alkoholové kvašení se využívá při výrobě alkoholických nápojů (pivo, víno). Kvasinky jsou schopné žít v maximálně 15% alkoholu (pak se pro ně stává jedem) Silnější alkohol je nutné připravovat destilací.

Metabolismus alkoholu § alkohol (ethanol) je postupně oxidován na acetaldehyd a následně na kyselinu octovou § kyselina octová se buď spontánně štěpí na CO 2 a H 2 O, nebo vstupuje v podobě acetylkoenzymu. A do Krebsova cyklu § z 1 molekuly ethanolu získáme energii 15 ATP CH 2 OH H NAD+ NADH+H+ CH 3 ALKOHOLDEHYDROGENASA ETHANOL O OH C CH 3 O C ACETALDEHYDOXIDASA ACETALDEHYD CH 3 KYSELINA OCTOVÁ

Osudy pyruvátu III 3. Aerobní odbourávání pyruvátu Dochází k tzv. oxidativní dekarboxylaci COOC=O CH 3 PYRUVÁT NAD+ MAKROERGICKÁ VAZBA NADH+H+ CH 3 – C SCo. A + CO 2 PYRUVÁTDEKARBOXYLASA O AKTIVOVANÁ KYSELINA OCTOVÁ Tato reakce probíhá v cytoplazmě buňky. Aktivovaná kyselina octová neboli acetylkoenzym. A se přenáší přes mitochondriální membránu a v mitochondriích vstupuje do Krebsova cyklu Ac-Co. A obsahuje makroergní vazbu, je to tedy makroergická sloučenina

Krebsův cyklus (úvod) Krebsův cyklus má mnoho názvů: § § § Krebsův cyklus citrátový cyklus trikarboxylových kyselin cyklus kyseliny citrónové TCA cyklus Probíhá v matrix mitochondrie. Popis: § jedná se o cyklický děj (může být kdykoliv přerušen, podle toho, jaké látky tělo zrovna potřebuje) § dochází ke dvěma dekarboxylačním reakcím – oxidační reakce (produkce redukovaných koenzymů 1 x. FADH 2 a 3 x. NADH+H+, které dále vstupují do dýchacího řetězce)

Krebsův cyklus (schéma) NAD+ Co. ASH CH 3 COSCo. A NADH+H+ CITRÁT ISOCITRÁT CO 2 H 2 O OXALACETÁT 2 -OXOGLUTARÁT NADH+H+ Co. ASH NAD+ NADH+H+ NAD+ CO 2 L-MALÁT SUKCINYLKOENZYM A FADH 2 FAD GDP + P GTP H 2 O FUMARÁT SUKCINÁT Co. ASH

Krebsův cyklus CH 3 COSCo. A H 2 O (bilanční schéma) KOENZYMY (oxidované) KREBSŮV CYKLUS GTP CO 2 REDUKOVANÉ KOENZYMY

Konečný dýchací řetězec § jedná se o „zakončení“ katabolické dráhy glukosy (i jiných sloučenin) § jedná se o aerobní děj § vstupuje do něj kyslík a redukované koenzymy, probíhá na vnitřní mitochondriální membráně § elektronový transportního řetězec § Enzym ATP-synthasa O 2 NADH+H+ ELEKTRONOVÝ TRANSPORTNÍ SYSTÉM FADH 2 ATPsynthasa H 2 O ATP ATP

Konečný dýchací řetězec (průběh) § redukované koenzymy se před vstupem do konečného dýchacího řetězce rozpadají dle rovnic: § NADH+H+ → NAD+ + 2 H+ + 2 e§ FADH 2 → FAD + 2 H+ + 2 e- § elektrony, mající vysoký energetický potenciál, jsou této energie postupně zbavovány přechodem přes elektronový transportní řetězec (cytochromy…) § ten je energie zbavuje postupně (kdyby elektrony vydaly všechnu svou energii zároveň, znamenalo by to smrt buňky) § vodíkové kationty se dostávají ven přes mitochondriální membránu a při svém návratu dodávají energii enzymu ATP-syntasa, který ji váže do vazeb ATP

Konečný dýchací řetězec (schéma) NADH+H+ a FADH 2 se dostanou k mitochondriální membráně a dojde k jejich rozkladu. ELEKTRONY procházejí elektronovým transportním řetězcem a nakonec se spojí s 2 H + a O 2 za vzniku vody VODÍKOVÉ KATIONTY se dostávají na vnější stranu membrány a při návratu roztáčí ATP-synthasu. 8 H+ 6 H+ 12 H+ III I Fe 2 S 2 FMNH 2 Fe 4 S 4 NADH+H+ NAD+ cyt. a 3 cyt. c Co. Q Fe 2 S 2 2 e 2 H+ FADH 2 2 e- 2 H+ FADH 2 „Cu 2+“ II 2 H+ cyt. c 1 i Fe 2 S 2 2 e- IV cyt. a cyt. b Co. QH 2 MITOCHONDRIÁLNÍ MEMBRÁNA 4 H+ FAD 4 H+ 2 H+ 1/ 2 O 2 ATP-synthasa ATP H 2 O ADP+P ATP

Proč se H+ vrací? § kationty H+ v konečném dýchacím řetězci procházejí vnitřní mitochondriální membránou a hromadí se ve vnějším kompartmentu VNĚJŠÍ KOMPARTMENT VNITŘNÍ MIT. MEMBRÁNA S ATP-SYNTHASOU MATRIX § nahromadění H+ ve vnějším kompartmentu v něm způsobuje zvýšení koncentrace H+ (a tím i elektrického gradientu) § H+ se vrací zpět do matrix proto, aby vyrovnaly rozdíl koncentrací (a tím i elektrického gradientu) § Nezapomeňme, že při tomto ději vzniká ATP!!!

Energetická bilance § energetická bilance nám ukáže energetický výtěžek všech výše popsaných cyklů § při jejím sestavení vycházíme z toho, že: § 1 x NADH+H+ … … … 3 ATP § 1 x FADH 2 … … … 2 ATP § 1 x GTP … … … 1 ATP § Bilance na jednu molekulu glukosy: § anaerobní glykolýza: spotřeba: 2 ATP zisk: 4 ATP + 2 NADH+H+ = 10 ATP celkem: 8 ATP § oxidativní dekarboxylace pyruvátu (2 x): 2 NADH+H+ = 6 ATP § Krebsův cyklus (2 x) = 6 NADH+H+ + 2 FADH 2 + 2 GTP = 24 ATP § Celková bilance na molekulu glukosy: 38 ATP

38, ale… § v učebnicích biochemie a chemie se setkáváme s různými hodnotami zisku ATP na molekululu glukosy: § § 32 36 38 … § 38 ATP je největší možný teoretický výtěžek § 36 ATP započítává spotřebu 2 ATP, při přenosu dvou molekul NADH+H+ z cytoplazmy do mitochondrie přes membránový člunek (o kterém mnoho lidí neví) § ve skutečnosti (v živé buňce) vzniká něco okolo 30 ATP

Anabolismus sacharidů § Podle zdroje uhlíku pro tvorbu sacharidů rozlišujeme: § Autotrofní organismy (litotrofní) § schopnost tvorby sacharidů z jednoduchých anorganických látek (CO 2)→ fotosyntéza § zelené rostliny, sinice, některé řasy… § Heterotrofní organismy (organotrofní) § využívají pro tvorbu sacharidů 3 -4 uhlíkové organické sloučeniny vzniklé v průběhu katabolismu: § § § laktát glycerol meziprodukty Krebsova cyklu (pyruvát…) § většina organismů Podrobnější rozdělení

Rozdělení organismů (podle zdroje E) § ve vztahu ke zdroji energie rozlišujeme organismy: § Organismy fototrofní § využívají energii slunečního záření § FOTOAUTOTROFNÍ (=FOTOLITOTROFNÍ) § ENERGIE ZE SLUNCE, UHLÍK Z ANORGANICKÝCH LÁTEK § FOTOHETEROTROFNÍ (=FOTOORGANOTROFNÍ) § ENERGIE ZE SLUNCE, UHLÍK Z ORGANICKÝCH LÁTEK § Organismy chemotrofní § Využívají energii chemických vazeb § CHEMOAUTOTROFNÍ (=CHEMOLITOTROFNÍ) § ENERGIE Z CHEM. VAZEB, UHLÍK Z ANORGANICKÝCH LÁTEK § CHEMOHETEROTROFNÍ (=CHEMOORGANOTROFNÍ) § ENERGIE Z CHEM. VAZEB, UHLÍK Z ORGANICKÝCH LÁTEK

Fotosyntéza § Kdo? § vyšší rostliny, zelené a hnědé řasy, sinice, purpurové a zelené bakterie § Co ji umožňuje? § přítomnost fotoreceptorů (=pigmentů absorbujících záření) § většinou se využívají chlorofyly a, b jejichž činnost doplňují karotenoidy § Co to je? § z hlediska syntézy glukosy anabolický děj § více viz. fotosynéza II

Chlorofyl a, b

Karotenoidy

Fotosyntéza II Fotosyntéza je soubor chemických reakcí, v jejichž průběhu dochází k pohlcování energie slunečního záření, která je využita k přeměně jednoduchých anorganických sloučenin na látky organické. FOTOSYNTÉZA § Fyzikální hledisko: přeměna energie slunečního záření na energii chemickou ATP +TEPLO ATP § Chemické hledisko: převedení uhlíku z oxidačního čísla IV (nízký obsah energie) na redukovaný materiál s vysokým obsahem energie (sacharidy) E CO 2 REDUKCE sacharidy E

Souhrnná rovnice fotosyntézy ZÁKLADNÍ ROVNICE: ☼ 6 CO 2 + 12 H 2 O ZJEDNODUŠENĚ: 6 CO 2 + 6 H 2 O ☼ C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 ΔG 0 = 2826 k. J. mol-1 ΔG 0 – Gibbsova energie

Fotosyntéza bez vody § nižší fotosyntetyzující organismy užívají jako redukční činidlo místo vody sulfan, vodík, nebo organické kyseliny O e– e– H H+ ½O O S H H H SULFAN § neprodukují tedy kyslík H VODÍK R C OH KARBOXYLOVÁ KYSELINA

Průběh fotosyntézy § Fotosyntéza probíhá ve dvou oddělených, ale na sebe navazujících fázích ATP § fáze primární (světelná) § § § přítomnost světla ATP vzniká při ní ATP a NADPH+H+ H+ H+ ATP slouží v další fázi jako zdroj energie NADPH+H+ slouží jako zdroj vodíkových protonů uvolňuje se kyslík O O 2 2 § fáze sekundární (temnostní) § dochází během ní k syntéze glukózy z CO 2 glukosa

Primární (světelná) fáze § všechny reakce jsou podmíněny adsorpcí slunečního záření chlorofylovými molekulami CHLOROPLAST § molekula chlorofylu umožňuje přeměnu energie fotonů slunečního záření na energii excitovaných elektronů § tato energie je využita při syntéze ATP a NADH+H+ § primární fáze probíhá za účasti dvou fotosystémů (pouze u vyšších rostlin)

Fotosystém I § fotosystém I obsahuje dlouhovlnější formy chlorofylu a s adsorpcí světla do 700 nm (proto označení P 700) § po adsorpci světelného kvanta dojde k redukci oxidačněredukčního potenciálu a k uvolnění elektronů, které se přesouvají na dosud neznámý akceptor Z a odtud: § se přesouvají na NADP+ a redukují jej na NADPH+H+ (zdroj H+ je fotolýza vody) § se můžou vrátit zpět na P 700, přičemž část jejich energie se využije na tvorbu ATP (=cyklická fosforylace) Z NADP+ ADP 2 h. ν ATP P 700 2 e- 2 H+ NADPH+H+ H 2 O FOTOLÝZA VODY ½ O 2

Fotosystém II § fotosystém II obsahuje krátkovlnější formy chlorofylu a, maximální délka přijatého záření je 680 nm (odtud P 680) § po adsorpci světelného kvanta dojde k uvolnění elektronů, které: § nejprve redukují systém Q § pak přes plastochinon (nebo plastokyanin, či cytochrom f) přechází na fotosystém I a nahrazují elektrony, které byly použity v předchozích reakcích (=necyklická fosforylace); vzniká ATP § fotosystém II se sám navrátí do původního stavu po přijetí elektronů vzniklých při fotolýze vody Q PLASTOCHINON P 700 ADP 2 H+ ATP 2 h. ν P 680 2 e- H 2 O FOTOLÝZA VODY ½ O 2

Primární fáze (schéma) FOTOSYSTÉM I NEBO ELEKTRONY „PODSTOUPÍ“ CYKLICKOU FOSFORYLACI Z 2 Q 2 h. ν PO PŘIJETÍ ENERGIE SE UVOLŇUJÍ ELEKTRONY ADP 2 h. ν NADPH+H+ e- VZNIKÁ ATP 2 e- ELEKTRONY SE UPLATNÍ PŘI TVORBĚ NADPH+H+ ELEKTRONY UMOŽNÍ NÁVRAT FOTOSYSTÉMU I DO PŮVODNÍHO STAVU H 2 O P 680 FOTOSYSTÉM II 2 H+ P 700 ATP PO PŘIJETÍ ENERGIE SE UVOLŇUJÍ ELEKTRONY NADP+ 2 e- ½ O 2 PRŮBĚH PRIMÁRNÍ FÁZE DOPLŇUJE FOTOLÝZA VODY

Primární fáze (poznámky) § Cyklická x necyklická fosforylace § § § při obou dějích vzniká ATP cyklická = elektrony poskytuje P 700 a vrací se do P 700 (cyklus) necyklická = elektrony poskytuje P 680 a putují do P 700 § Fotolýza vody § rovnicí ji lze vyjádřit: H 2 O → 2 H+ + 2 e- + ½ O 2 § Vznik kyslíku a NADPH+H+ § při cyklické fosforylaci se neuplatňuje voda → nevzniká kyslík, nevzniká NADPH+H+ § při necyklické fosforylaci se uplatňuje voda → vzniká kyslík, vzniká NADPH+H+

Sekundární fáze § nevyžaduje světelnou energii § dochází k biosyntéze sacharidů z CO 2 za využití: § ATP (zdroj energie) § NADPH+H+ (redukční činidlo) H 2 O ½ O 2 produkce NADPH+H+ fotolýza vody necyklická a cyklická fosforylace PRIMÁRNÍ FÁZE CO 2 Calvinův cyklus ATP SEKUNDÁRNÍ FÁZE § biosyntéza sacharidů se odehrává v kapalné části chloroplastu (stroma) a v cytosolu § realizuje ji několik metabolických cest – nejznámější je Calvinův cyklus HEXOSY

Calvinův cyklus (popis) § Lze rozlišit tři fáze § § § fixace CO 2 v organické formě redukce aktivovaného CO 2 za vzniku hexosy regenerace akceptoru CO 2 § CO 2 se navazuje na molekulu ribulosa-1, 5 -bifosfátu za vzniku nestabilního meziproduktu (6 C), který se ihned rozpadá na 3 -fosfogylcerát § 3 -fosfoglycerát je fosforylován pomocí ATP – vzniká 1, 3 -bisfosfoglycerát a ten je následně redukován pomocí NADPH+H+ na glyceraldehyd-3 -fosfát: § část glyceraldehyd-3 -fosfátu se kondenzuje za vzniku fruktosa 1, 6 -bifosfátu (ten se mění na glukosa-6 -fosfát) § druhá část se mění na ribulosa-1, 5 -bifosfát, který umožňuje fixaci dalšího CO 2

Calvinův cyklus (schéma) VZNIKÁ 6 molekul CO 2 NA RIBULOSA-1, 5 -BIFOSFÁT SE NAVÁŽE CO 2 ZE VZDUCHU 6 P P nestabilní meziprodukt obsahující 6 atomů uhlíku TEN SE ROZPADÁ NA: ribulosa-1, 5 -bifosfát 6 ADP 3 -fosfoglycerát 6 ATP PROBĚHNE FOSFORYLACE POMOCÍ ATP A REDUKCE POMOCÍ NADPH+H+ 4 Pi P 10 VZNIKÁ: glyceraldehyd-3 -fosfát glukosa-6 -fosfát P 2 P 12 ČÁST OBNOVUJE RIBULOSA-1, 5 -BIFOSFÁT 12 12 NADPH+H+ 12 ATP 12 NADP+ 12 ADP+Pi P glyceraldehyd-3 -fosfát ČÁST KONDEZUJE ZA VZNIKU GLUKOSA-6 -FOSFÁTU

C 3 rostliny § C 3 rostliny jsou takové, které využívají Calvinův cyklus § jedná se o většinu rostlin a řas § název „C 3 rostliny“ byl zvolen proto, že první produkt asimilace oxidu uhličitého je tříuhlíkatá sloučenina 3 -fosfoglycerát COOHC–OH CH 2 O P 3 -FOSFOGLYCERÁT

C 4 rostliny § př. kukuřice, cuktrová třtina, plevele… § primárním akceptorem je fosfoenolpyruvát a meziprodukt je oxalacetát (4 uhlíkatá sloučenina = C 4) § oxalacetát se redukuje na malát (kyselina jablečná), který se rozkládá na CO 2 a pyruvát § tímto způsobem se v místě Calvinova cyklu vytváří vysoká koncentrace CO 2 a to umožňuje velkou rychlost a účinnost fotosyntézy

Fixace CO 2 u C 4 rostlin OXALACETÁT SE REDUKUJE NA: VZNIKÁ: MALÁT SE ROZPADÁ NA: CO 2 ze vzduchu CO 2 VSTUPUJE DO CALVINOVA CYKLU oxalacetát malát FOSFOENOLPYRUVÁT NA SEBE VÁŽE CO 2 fosfoenolpyruvát Calvinův cyklus pyruvát ZMĚNA PYRUVÁTU VZNIKÁ: glukosa-6 -fosfát

Konec prezentace

Zdroje § Vlastní poznámky: § poznámky z hodin biochemie a chemie (Gymnázium Slovanské náměstí 7) § Literatura: § § § Benešová Marika, Satrapová Hana; Odmaturuj z chemie! Mareček, Honza; Chemie 3 (pro čtyřletá gymnázia) Klouda Pavel; Základy biochemie Matuška Radek; Přípravný text pro 43. ročník Ch. O – Energetika biochemických reakcí Alcock John and Col. , Biology (concepts and aplications) § Obrázky a schémata: § vlastí tvorba (dle předloh z : Biology, Základy biochemie, Chemie 3) § Matuška Radek; Přípravný text pro 43. ročník Ch. O – Energetika biochemických reakcí (snímek 24) § Internet § http: //www. canjo. net/k/chloroplast%5 B 1%5 D. gif (obrázek, snímek 37) § cnrc. gc. ca/education/images/bio/gallery/pl_chloroplast. jpg (fotografie, snímek 37) § Použité programy § Microsoft Powerpoint 2003 § ACD Chem. Sketch Freeware, verze 10. 0