Biologija 1

Celični metabolizem

  • druga beseda za metabolizem je presnova
  • vse kemijske reakcije v celici, pospešujejo jih katalizatorji (encimi).
  • metabolna pot je zaporedje več biokemijskih reakcij, pri katerem nastajajo določene snovi.
  • produkt ene reakcije je substrat za naslednjo reakcijo:
    • linearna metabolna pot
    • ciklična metabolna pot
  • ločimo jih na anabolizem in katabolizem, ki sta kemično povezana procesa:
    • katabolizem ali razgradnja:
    • energija se sprošča
    • velike molekule se razgrajujejo v manjše
    • eksotermni procesi (energija se sprošča, veže v molekulah ATP, del energije pa se sprosti v obliki toplote)
    • celično dihanje (aerobno)
    • vrenje (anaerobno)
    • največkrat poteka oksidacija (snovi obdajajo elektrone)
    • anabolizem ali sinteza:
    • energija se porablja (iz katabolizma)
    • manjše molekule se sintetizirajo v večje
    • endotermni procesi
    • fotosinteza (aerobno)

\

ATP

  • adenozin trifosfat
  • univerzalni prenašalec energije
  • energetsko bogata molekula
  • energija se porablja za različne oblike celičnega dela
  • vloga:
    • sinteza velikih molekul
    • aktivni transport, transport z vezikli
    • električno delo (npr. živčevje)
    • mehansko delo (npr. krčenje mišičnih vlaken)
  • AMP- adenozin monofosfat
  • ADP- adenozin difosfat
  • hidroliza (razgradnja) ATP:
    • ATP + H2O => ADP + PO4 + E
  • dehidracija (izgradnja) ATP:
    • ADP + PO4 + E => ATP
    • v tem primeru se voda odcepi
    • stalno se izgrajuje in razgrajuje- cikel ATP
  • energija se prenese s fosfatno skupino iz ATP na drugo molekulo (fosforilacija), sodeluje kinaza
  • reaktant fosforilira in tako dobi energijo da nastane produkt
  • reaktivna in nestabilna molekula, shranjevanje energije je kratkočasno

\

Encimi

  • biokatalizatorji (pospešujejo biološke procese)
  • znižujejo aktivacijsko energijo
  • aktivno mesto- mesto na površini encima, kamor se veže substrat (ključ in ključavnica)
  • substrat- reaktant pri encimskih reakcijah
  • encimi so beljakovine:
    • primarna, sekundarna, terciarna zgradba
    • prostorska ureditev- denaturacija
  • imajo beljakovinski in nebeljakovinski del (kofaktor)

\

  • če je kofaktor:
    • organska snov- koencim
    • anorganski ion- kofaktor
    • vitamini so pogosto del koencimov (v vodi topni in netopni)
  • model inducirane prilagoditve:
    • razlaga delovanje encima
    • končnica aza- npr. saharaza (encim)
    • končnica oza- npr. saharoza (substrat)
    • encim oslabi vez v substratu in pospeši njegovo razgradnjo
    • deluje znotraj in izven celic
  • poimenovanje encimov:
    • končnica -aza
    • po substratu
    • po vrsti reakcije
    • stara imena
    • po vezeh

\

Dejavniki za Hitrost Encimske Reakcije

  • temperatura (z naraščanjem se hitrost spreminja, npr. pri človeku je optimalnih 36,6 stopinj)
  • količina encima:
    • več kot je encima, hitreje teče reakcija
    • ob konstantni količini encima z dodajanjem substrata hitrost reakcije narašča, dokler niso vse encimske molekule zasedene (potem ne narašča več)
  • pH:
    • večina deluje najbolj v nevtralnem okolju
    • če ni ustrezen pride do denaturacije
  • vpliv inhibitorjev:
    • tekmovalni- veže se na aktivno mesto
    • netekmovalni- spremeni strukturo encim
    • povratno zaviranje s produktom

\

Presnovna Pestrost

  • vsi organizmi za delovanje potrebujejo vir ogljika in energijo
  • glede na vir ogljika ločimo:
    • CO2- avtotrofi:
    • anorganski CO2 je vir iz okolja
    • hrano si izdelajo sami- potrebujejo energijo
    • rastline, bakterije, alge…
  • organske snovi- heterotrofi
    • fotoavtotrofi- vir je svetlobna energija, vršijo fotosintezo, npr. alge, bakterije, rastline, cianobakterije
    • kemoavtotrofi- vir so kemijske reakcije, vršij kemosintezo, npr. nitrifikacijske bakterije v tleh

\

Fotosinteza

  • sinteza organskih snovi iz anorganskih, s pomočjo svetlobne energije
  • enačba fotosinteze zelenih rastlin:

6 CO2 + 6 H2O ---> C6H12O6 + 6 O2

  • vir elektronov je voda
  • barvilo: klorofil
  • kisik je stranski produkt
  • enačba fotosinteze bakterij (cianobakterije)

6 CO2 + 12 H2S ---> C6H1206 + 12S + 6 2OH

  • vir elektronov je vodikov sulfid
  • barvilo: bakterioklorofil
  • voda potuje po ksilemu proti krošnji (prevodno tkivo- osmoza)
  • glukoza potuje po floemu
  • fotosinteza poteka v dveh sklopih reakcij:
    • svetlobne reakcije:
    • potekajo na tilakoidnih membranah
    • vstopa voda in iz vode se sprošča kisik
    • svetlobna energija se spremeni v energijo ATP
    • nastaja tudi NADPH+H+
    • temotne reakcije
    • potekajo v stromi
    • iz ATP nastane ADP
    • prozivaja se C6H12O6
    • NADPH+H+ se pretvori v NADP+ (prenaša elektrone)
    • nastane s pomočjo ATP, ki elektrone iz CO2 spremeni v glukozo
  • NADPH (nikotin amid dinukleotid fosfat) je prenašalec vodikov, sodeluje v reakcijah redukcije in oksidacije

NADP + 2H

Svetlobne Reakcije

  • svetlobno energijo vsrkajo elektroni klorofila a in se izbijejo iz klorofila (“energetični”)
  • izbiti elektroni se prenašajo po proteinskih prenašalcih v tilakoidni membrani do NADP+, ki sprejme elektrone in se reducira v NADPH
  • pri prenosu elektronov po prenašalcih do NADP+ se sprošča energija, ki se porabi za črpanje protonov (H+) iz strome v notranjost tilakoid
  • nastane protonski gradient
  • ko protoni potujejo skozi encim ATP-sintazo nazaj v stromo se s kemiosmozo sintetizira ATP
  • nastanku ATP v procesu fotosinteze rečemo fotofosforilacija
  • manjkajoče elektrone na klorofilu nadomestijo elektroni, ki se sprostijo iz vode pri fotolizi vode (razpad vode s pomočjo svetlobe)

\

fotosintetska barvila

  • fotosintetska barvila absorbirajo vidno svetlobo v obliki fotonov. Vidna svetloba je elektromagnetno valovanje dolžin od 380-750 nm.
  • glavno barvilo:
    • klorofil a: sposoben pretvorbe svetlobne e v kemično z oddajanjem elektronov, najslabše absorbira zeleno barvo
  • pomožna barvila:
    • klorofil b
    • karotenoidi
    • pomožna barvila omogočajo boljši izkoristek svetlobe, vsrkajo druge valovne dolžine in energijo prenesejo na klorofil a.
  • klorofil a in pomožna barvila skupaj s proteini gradijo fotosistem, ki je vstavljen v membrano tilakoid

\

Temotne Reakcije

  • tudi Calvinov cikel
  • reakcije potekajo v stromi s pomočjo encimov
  • energija ATP in NADPH se porabi za redukcijo CO2 v glukozo
  • encim rubisco:
    • katalizira prvo reakcijo, vezavo CO2 v sladkor s 3C atomi
    • najpogostejša beljakovina na svetu
  • ciklična metabolna pot
  • glicaralhid fosfat- prvi produkt fotosinteze je trioza

CO2 + H2O -> C6H12H6 + O2

  • presežke sladkorja rastlina začasno pretvori v asimilacijski škrob
    • ponoči se škrob razgradi do sladkorja in se v obliki saharoze transportira v dele, kjer se skladišči za daljši čas in se pretvori v založni škrob
    • iz vmesnih produktov nastajajo tudi druge snovi (celuloza, beljakovine, olja…)

\