Biologija 1

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)

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

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

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

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

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

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

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 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

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…)