- 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…)
\