Wykład 1 Biochemia i medycyna



Układy biologiczne są zasadniczo

izotermiczne i używają

energii

chemicznej

do napędzania procesów

życiowych

Źródła energii i przepływ w biosferze:



fototrofy – wykorzystują światło jako

źródło energii



chemotrofy – komórki czerpiące

energię z reakcji oksydoredukcyjnych



autotrofy

–źródłem węgla jest CO



heterotrofy

– nie mogą wykorzystywać CO

i muszą otrzymywać ze środowiska węgiel w

postaci zredukowanej i dość złożonej np. glukozy



Komórki autotroficzne są względnie

samowystarczalne, zaś heterotrofy muszą żywić

się produktami wytwarzanymi przez inne

komórki



Autotrofami są komórki fotosyntetyzujące i

niektóre bakterie, natomiast komórki zwierząt

wyższych i większość mikroorganizmów to

heterotrofy



Energia słoneczna

wykorzystywana w

procesie fotosyntezy – w chloroplastach

powstaje

ATP

(adenozynotrójfosforan,

uniwersalny nośnik energii), który bierze udział

w syntezie różnych związków organicznych.



Po pobraniu ich przez heterotrofy są one

rozkładane w procesie chemosyntezy i powstaje

przy tym m.in.

ATP

NADPH



Energia dostarczona przez chemosyntezę jest

zużytkowana na pracę mechaniczną, transport

błonowy i biosyntezę. W tych procesach uwalnia

się ciepło, co prowadzi do wzrostu entropii.

Przepływ energii w biosferze



Źródłem energii komórkowej jest

energia słoneczna



Dostarczenie energii niezbędnej dla

życiowych funkcji komórek, zarówno u

roślin jak i zwierząt odbywa się kosztem

zużywania glukozy i innych produktów

fotosyntezy. Ostatecznie energia

słoneczna zostaje rozproszona w formie

nieużytecznej.

Stadia w uzyskaniu energii ze

składników pokarmowych -

katabolizm



Katabolizm = rozkład substancji,

któremu towarzyszy produkcja

energii



Anabolizm = synteza substancji

(wraz z pobraniem energii)

W kataboliźmie możemy zaobserwować III

główne fazy:



Faza I

–

rozkład hydrolityczny

(faza bezenergetyczna –

nie zachodzi tu wytwarzanie energii)



Faza II

–

faza obejmująca procesy degradacji i

przekształcenia

w rezultacie których z różnorodnych

produktów rozkładu hydrolitycznego fazy poprzedniej

zostają wytworzone wspólne pośredniki metaboliczne.

Jest to faza częściowo energodajna – powstaje niedużo

użytecznej energii swobodnej. Jest to najbardziej pierwotny

sposób zdobywania energii.



Faza III

–

cykl spalań komórkowych

- cykl Krebsa (cykl

kwasów trójkarboksylowych, cykl kwasu cytrynowego).

Produkty ulegają ostatecznie utlenieniu do CO

i H

O. Cykl

ten dostarcza bardzo dużych ilości ATP, głównie przez

fosforylację oksydatywną.

LIPIDY

BIAŁKA

POLISACHARYDY
OLIGOSACHARYDY

Faza I

Kwasy tłuszczowe

Glicerol

Heksozy

Aminokwasy

Fosforany heksoz

Fosforany trioz

Mleczan Pirogronian

ACETYLO - CoA

Acylo-CoA

Faza II

Faza III

CYKL KREBSA

α-ketokwasy

acetooctan

α-ketoglutaran

szczawiooctan

mocznik, NH

, SO

(N, S)

TYPY WIĄZAŃ

WYSOKOENERGETYCZNYCH



Wiązanie pirofosforanowe

(np.

ATP

)



Wiązanie tioestrowe

(np. acetylo-CoA)



Wiązanie guanidynofosforanowe

(np.

fosfokreatyna)



Wiązanie enolofosforanowe

(np.

fosfoenolopirogronian)



Wiązanie acylofosforanowe



Wiązanie acylotiazolowe



-ketokwasy

(np. acetooctan)

MITOCHONDRIUM – „BATERIA

KOMÓRKI”



W skład mitochondrium wchodzi:

przepuszczalna dla większości metabolitów

błona zewnętrzna

błona wewnętrzna

–

wybiórczo przepuszczalna, tworząca

pofałdowane struktury zwane grzebieniami

oraz substancja wypełniająca

mitochondium –

matriks



Błona wewnętrzna zawiera białka

enzymatyczne łańcucha oddechowego



W matriksie znajdują się rozpuszczalne w

wodzie enzymy cyklu Krebsa i

-oksydacji

kwasów tłuszczowych



Całkowity efekt energetyczny jednego

„obrotu” cyklu Krebsa to

12 cząstek ATP

Z jednej cząsteczki glukozy powstaje zatem:



- w warunkach beztlenowych (poprzez

szlak

glikolizy beztlenowej

–

2 cząsteczki

ATP



- w warunkach tlenowych –

38 cząsteczek

ATP

Document Outline