Energetyka

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

Wszech

Wszechświat

wiat

…………………

-Posiada mas

spoczynkow

-Zajmuje okre

lon

przestrze

………………..

- Kinetyczna- miara

zmian stanu materii

(kształt, poło

enie, temperatura)

Potencjalna- miara

liwo

ci takiej zmiany

Komórka jest otwartym układem termodynamicznym =

da komórka posiada zdolno

ść

przetwarzania energii i materii. Ogół

przemian materii i energii zachodz

cych w komórce nazywamy

…………………………………………… (od greckiego słowa- metabole, czyli
zmienia

). Metabolizm stanowi niezb

dne kryterium

ycia

Pobiera energi

jako:

•

wiatło (fotoautotrofy)

•Zwi

zki chemiczne

(chemoautotrofy i heterotrofy)

Oddaje energi

jako:

•Ciepło
•Produkty przemiany materii

(np. CO

)

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………….……..……….

………………………………………………………………………………………

Materiały do wykładu z Biologii

komórki dla II r Biotechnologii

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………..……….

………………………………………………………………………………………

dr Joanna Strubi

ska

Metabolizm- to ogół przemian
materii i energii zachodz

cych w

komórce:

•Anabolizm/synteza- to procesy zwi

zane z

……………………………………………………

…… wymagaj

ce nakładu energii w postach

wiatła

(np. fotosynteza)

lub energii chemicznej

(synteza glikogenu, translacja)

•Katabolizm/rozkład-

obejmuje

rozpad

zwi

zków organicznych i prowadzi do

……………………………………………………

…. niezb

dnej do przeprowadzania procesów

yciowych

(np.glikoliza, fermentacja, oddychanie

komórkowe).

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

Bioenergetyka opiera si

na powszechnych prawach termodynamiki

1. Energia nie powstaje z niczego ani nie ginie

jedynie z jednego rodzaju

przekształca si

w inny. Dlatego komórki i ich organelle nie wytwarzaj

energii a jedynie………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………….

2. Ka

dej przemianie energii towarzyszy utrata energii u

ytecznej

, czyli takiej,

któr

komórki mog

wykorzysta

do wykonania jakiej

pracy. W skutek

przeprowadzanych

reakcji

chemicznych

organizmy

ywe

nieuchronnie……………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………....

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………….……..……….

………………………………………………………………………………………

Materiały do wykładu z Biologii

komórki dla II r Biotechnologii

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………..……….

………………………………………………………………………………………

dr Joanna Strubi

ska

• Komórka jest układem otwartym w którym
jedynie dopływ energii z zewn

trz pozwala

na utrzymanie jej

wysokiego wewn

trznego

uporz

dkowania =……………………………

•

Wzrost

uporz

dkowania

elementów

w komórce odbywa si

kosztem wzrostu

nieuporz

dkowana = ………………………… jej

otoczenia

• Produkty wielu reakcji chemicznych s

substratami

innych.

Decyduje

………………………………………………………

• W

ten

sposób w

komórce

powstaj

skomplikowane powi

zania okre

lane jako

………………………………………………………

• Pr

dzej czy pó

niej w komórce w wyniku

przeprowadzanych

procesów

powstaj

………………………………………………………

które

musz

zosta

usuni

te z komórki

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

Niektóre procesy przebiegaj

spontanicznie, bez jakiejkolwiek ingerencji i

zmierzaj

do wzrostu nieuporz

dkowania,

(chyba nikomu nie zdarzyło si

jeszcze aby pokój posprz

tał si

sam. Co innego z bałaganem).

W procesach tych: Spada ………………………….., wzrasta jego ……………………….

i wydziela si

…………………………………….., skutkiem czego wzrasta

nieuporz

dkowanie wszech

wiata

Natomiast procesy, dzi

ki którym porz

dek wzrasta wymagaj

okre

lonego, ukierunkowanego wysiłku.

Nast

puje tu ……………………..

swobodnej energia układu, ………………………………….. jego stabilno

ci i

………………………………………… energia, skutkiem czego spada

nieuporz

dkowanie wszech

wiata

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………….……..……….

………………………………………………………………………………………

Materiały do wykładu z Biologii

komórki dla II r Biotechnologii

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………..……….

………………………………………………………………………………………

dr Joanna Strubi

ska

Reakcje chemiczne zachodz

spontanicznie z wydzieleniem

energii nazywamy

…………………………

Reakcje chemiczne

nie zachodz

ce samorzutnie,

wymagaj

ce dostarczenia energii

nazywamy

…………………………..

Reakcja przeciwna do egzoergicznej (np. rozkładu cukrów -oddychania) jest

zawsze reakcj

endoergiczn

(np. synteza cukrów- fotosynteza) a ilo

ść

energii

wydzielaj

cej si

w pierwszym procesie (686 kcal/mol) jest równa energii

niezb

dnej dla zainicjowania drugiej

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

Najpowszechniej wyst

puj

cym

w komórkach zwi

zkiem

sprz

gaj

cym reakcje egzo- i

endoergiczne jest

adenozynotrójfosforan czyli

………

Podczas

…………………………..

wysokoenergetycznych

ATP

wydziela si

………………

(7,3

kcal/mol)

oraz powstaje

adenozynodwufosforan (ADP)

……………………………………

Reakcje egzo- i endoergiczne

przebiegaj

ce w komórkach

sob

sprz

ęż

one

w taki sposób,

e ………………………………………

……………………………………………………………………………………..

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………….……..……….

………………………………………………………………………………………

Materiały do wykładu z Biologii

komórki dla II r Biotechnologii

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………..……….

………………………………………………………………………………………

dr Joanna Strubi

ska

Hydroliza ATP dostarcza komórkom energii do wykonania pracy:

……………………..
(

np. przmieszczanie organelli

wzdłu

mikrotubul przez białka

motoryczne)

……………………..

(np. aktywny transport
aminokwasów przez błony
biologiczne

)

……………………..

(np. synteza glutaminy z kwasu
glutaminowego i amoniaku)

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

Aby dostawy energii nie ustały, stale zu

ywana podczas pracy

pula ATP musi by

……………………………………………….

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………….……..……….

………………………………………………………………………………………

Materiały do wykładu z Biologii

komórki dla II r Biotechnologii

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………..……….

………………………………………………………………………………………

dr Joanna Strubi

ska

steczki aktywowanych no

ników (koenzymów) to cz

steczki zdolne do

……………………………………………………………………………………………… :

Rola:

- …………………………

- ………………............…

………………………….

Glukoza

Urydynofosfoglukoza

Grupa metylowa

S-adenozylometionina

Grupa karboksylowa

Karboksybiotyna

Grupa acetylowa

Acetylo-CoA

Elektrony i atomy wodoru

NADH, NADPH, FADH2

Fosforan

ATP, GTP,

Forma transportu energii

Aktywowany nośnik

NAD

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

Enzymy to białkowe katalizatory reakcji biochemicznych

Enzymy:

•Ułatwiaj

powstawanie lub/i rozpad

…………………………………………….

•Umo

liwiaj

przebieg reakcji

………………………………… w ni

szych

temperaturach

•Działaj

niezwykle ………………………

dzi

ki czemu umo

liwiaj

komórce

……………………………………..

procesów metabolicznych

•Wszystkie reakcje wymagaj

tworzenia lub/i

rozrywania wi

chemicznych.

•Zainicjowanie reakcji endoergicznej wymaga
dostarczenia okre

lonej ilo

ci energii zwanej

…………………………………………..

•Energia aktywacji pozwala substratom uzyska

…………………………. łatwiej podlegaj

zmianom

•Wzrost energii aktywacji nast

puje w

rodowisku

nieo

ywionym zwykle na skutek ……………………..

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………….……..……….

………………………………………………………………………………………

Materiały do wykładu z Biologii

komórki dla II r Biotechnologii

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………..……….

………………………………………………………………………………………

dr Joanna Strubi

ska

Enzymy to komórkowe, białkowe katalizatory reakcji biochemicznych

Etapy katalizy enzymatycznej:

1. Zwi

zanie ………………….

2. Powstanie …………………

w miejscu aktywnym

3. Obni

enie energii ……….:

Przestrzenne dopasowanie

substratów

- Utrzymanie niestabilnej

formy substratów
(odkształcanie wi

)

- Tworzenie sprzyjaj

cego

rodowiska reakcji np. pH

- Tworzenie przej

ciowych

kowalencyjnych

enzym-substrat

4. Powstawanie ……………

5. ........................... produktów

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

Aktywno

ść

enzymów mo

e by

regulowana przez czynniki zewn

trzne:

rodowisko reakcji (np. temperatura lub pH)

2. Kofaktory- …………………. elementy wi

ążą

z cz

steczk

enzymu niezb

dne dla

procesu katalizy. Nale

żą

do nich nieorganiczne

grupy prostetyczne ……………. zwi

zane z

enzymem (np. hem) i organiczne

niskocz

steczkowe koenzymy

…………zwi

zane z białkiem (np. koenzym A)

3. Inhibitory- cz

steczki blokuj

ce aktywno

ść

enzymu przez ł

czenie si

z miejscem

aktywnym (inhibitory …………………………..)

lub zmian

konformacji enzymu (inhibitory

……………………)

Reakcja allosteryczna

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

Klasy enzymów wg klasyfikacji mi

dzynarodowej:

Klasa 1: ………………… - przenosz

ładunki (elektrony i protony)

steczki substratu na cz

steczk

akceptora;

Klasa 2: …………………- przenosz

dan

grup

funkcyjn

(tiolow

, aminow

itp.) z cz

steczki jednej substancji na cz

steczk

innej substancji;

Klasa 3: ………………… - powoduj

rozpad substratu pod wpływem wody

(hydroliza); do grupy tej nale

y wiele enzymów trawiennych;

Klasa 4: …………………......…… - enzymy odszczepiaj

ce od substratów

okre

lon

grup

(niehydrolitycznie) z wytworzeniem podwójnego

zania lub

odwrotnie, przył

czaj

ce grupy do podwójnych wi

;

Klasa 5: …………………….. - zmieniaj

wzajemne poło

enie grup chemicznych

bez rozkładu szkieletu zwi

zku;

Klasa 6: ………………..…… - enzymy katalizuj

ce reakcje syntezy, którym

towarzyszy odszczepienie reszt kwasu fosforowego od ATP lub
analogicznego trójfosforanu

Energetyczne

i biochemiczne podstawy metabolizmu

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………….……..……….

………………………………………………………………………………………

Materiały do wykładu z Biologii

komórki dla II r Biotechnologii