Metabolizm

1. Metabolizm - jest to przemiana materii i towarzyszące jej przemiany energii.

Metabolizm dzieli się na

* anabolizm - reakcje syntezy, substratami są proste cząsteczki np. H₂0. Produktem jest cząsteczka złożona np. glukoza, białko. Wymaga dostarczenia energii.

* katabolizm - reakcje rozpadu, substratem jest cząsteczka złożona, produktem związki proste. Podczas tych reakcji wydziela się energia: oddychanie wewnątrzkomórkowe, rozpad białek, rozpad kwasów nukleinowych.

Rola enzymów:

- polega na obniżaniu energii aktywacji reakcji chemicznej. Enzymy nie biorą udziału w reakcji.

- na powierzchni enzymów znajduje się zagłębienie - centrum aktywne do którego przyłącza się substrat

Właściwości enzymów:

- jeden enzym pasuje tylko do jednego substratu

* E + S --> E - S --> E + P => wzór ogólny reakcji enzymatycznej ( E - enzym, S- substrat, P - produkt )

- enzymy nie zużywają się w czasie reakcji

- enzym może ulec zniszczeniu

- enzym może zostać zablokowany ( inhibitor - cząsteczka blokująca )

Oddychanie wewnątrzkomórkowe

Oddychanie komórkowe to proces stopniowego utleniania glukozy

Oddychanie zachodzi początkowo w cytoplaźmie, a później w mitochondrium.

Dzieli się na trzy etapy:

1. Glikoliza - zachodzi w cytoplaźmie (bez udziału tlenu). Jest to proces wstępnego utleniania glukozy do kwasu pirogronowego.

2. Cykl Krebsa - zachodzi w matrix mitochondrialnym. Cykl Krebsa nie potrzebuje tlenu, ale zachodzi tylko, gdy komórka ma dostęp do tlenu.

3. Łańcuch oddechowy - zachodzi w grzebieniach mitochondrialnych. Niezbędny jest do niego tlen.

Ad.1

Substratem glikolizy jest glukoza, ATP, Pi, NAD, ADP. W wyniku glikolizy otrzymujemy produkt --> pirogronian ( 2x cząsteczka) , wodór związany z przenośnikami wodoru. 2 cząsteczki NADH + H⁺ , netto 2x ATP (wydzielają się 4,ale 2 zostały zainwestowane).

Jeśli komórka nie ma dostatecznej ilości tlenu nie przechodzi do dalszych etapów oddychania. Przenośniki wodoru oddają wodór, który przyłącza się do kwasu pirogronowego dzięki czemu powstaje kwas mlekowy. Proces ten zachodzi np; w mięśniach w czasie deficytu tlenu. Powstają zakwasy.

Niektóre organizmy oddychają beztlenowo całe życie. Proces ten nazywamy fermentacją. Jeśli powstaje kwas mlekowy jest to fermentacja mlekowa np; bakterie tak oddychające produkują jogurty,kefiry,kiszoną kapustę, ogórki.

U niektórych organizmów kwas pirogronowy przekształcony jest do alkoholu etylowego i wydziela się CO₂ - fermentacja alkoholowa.

Ad. 2

Jeśli komórka znajduje się w warunkach tlenowych kwas pirogronowy zostaje przetransportowany do mitochondriów. Tam po reakcji pomostowej czyli oksydacyjnej dekarboksylacji pirogronianu wchodzi w cykl Krebsa.

Cykl Krebsa zachodzi w matrix mitochondrialnym. W reakcjach tych nie bierze udziału tlen. Produktami cyklu Krebsa są : 1cząsteczka ATP, CO2 - 2 cząseczki , oraz H związany z przenośnikami 3razy z NAD I 1raz z FAD

NAD - dinukleotyd nikotynoamido adeninowy

Ad. 3

Zachodzi w grzebieniach mitochondrialnych. Polega na wykorzystaniu energii wydzielającej się podczas łączenia się wodoru z tlenem. Łańcuch oddechowy to wędrówka wodoru przez białka przekaźnikowe i stopniowa utrata energii używanej do syntezy ATP. W wyniku wszystkich przemian zachodzących od glikolizy do końca łańcucha oddechowego uzyskujemy 30 - 32 mole ATP.

Faza jasna fotosyntezy

1. Faza zależna od światła. Zachodzi w liściach miękiszu palisadowego.

2. Służy wytworzeniu siły aymilacyjnej ATP i NADP

3. Faza przemiany energii

4. Fosforylacja - proces tworzenia się ATP. ADP --> ATP

Wyróżniamy trzy rodzaje fosforylacji:

1. Fosforylacja fotosyntetyczna - energia do syntezy ATP pochodzi ze słońca. Jest ona wychwytywana przez

chlorofil i zamieniana na energię chemiczną uwięzioną w ATP.

2. Fosforylacja oksydacyjna - energia do syntezy ATP uwalnia się w czasie przenoszenia atomów wodoru przez przenośniki na tlen.

ADP + Pi + wodór z przenośnikami + tlen --> ATP

3. Fosforylacja substratowa - ATP powstaje przy udziale energii,która się wydziela w wyniku zmian w budowie cząsteczki związku organicznego, którego poziom energetyczny spada. Jest to najstarszy sposób fosforylacji. ( w glikolizie)

5. Rysunek str. 71

6. Dwie charakterystyczne i najkorzystniejsze dla fotosyntezy długości fali - 480nm (niebieski zakres widma) i 680nm (czerwony zakres widma). Światło zielone nie jest pochłaniane,stąd zasadnicza barwa roślin, długość fali to ok. 500 - 600nm

Faza ciemna fotosyntezy

1. Faza ciemna jest niezależna od światła.

2. Zachodzi w stromie nazywana jest cyklem Calvina.

3. Cykl Calvina dzieli się na trzy etapy :

- Karboksylację - polega na przyłączaniu CO₂ do pięciowęglowego organicznego akceptora CO₂ jest nim RuBP

- Redukcję - czyli redukcja kwasu fosfoglicerynowego do aldehydu fosfoglicerynowego z udziałem siły asymilacyjnej np : NADP, NADPH₂, ATP

- Regenerację - polega na odtworzeniu związku pięciowęglowego z cząsteczek aldehydu fosfoglicerynowego.

4) Produktami są aldechyd 3 fosfoglicerynowy 5/6 zostaje wykorzystane do przekształcenia na rybozo bifosforan
a 1/6 zostaje przekształcona na glukozę lub ketokwasy lub kw. Tłuszczowe.

Wpływ czynników wewnętrznych i zewnętrznych na fotosyntezę

1. Czynniki endogenne (wewnętrzne)

- aparaty szparkowe - decydują o szybkości wnikania do liścia CO₂ i dyfundowania na zewnątrz O₂

_- powierzchnia blaszki liściowej i grubość kutykuli, przez którą do liścia przenika światło

- chloroplasty mogą zmieniać w komórkach mezofilu swoje położenie dostosowując je do aktualnych warunków oświetlenia. Słabe swiatło - chloroplasty ustawiają się prostopadle do padania światła, Silne światło - ustawiają się równolegle, Umiarkowane światło lub ciemność - chloroplasty rozmieszczają się równomiernie.

2) Czynniki egzogenne (środowiskowe)

- światło - (faza jasna) energia świetlna zostaje przetworzona na energię chemiczną zgromadzoną w asymilatach.

- temperatura - (faza ciemna). W ciepłe dni intensywność procesu fotosyntezy będzie rosła, ale po przekroczeniu optimum nastąpi szybki jej spadek

- stężenie CO₂ - znacznie wydajniej przeprowadza asymilację CO₂ , gdy stężenie tego gazu jest wyraźnie większe

- woda - substrat fotosyntezy, uwadnia protoplasty komórek miękiszu asymilacyjnego, co wywiera wpływ na metabolizm komórkowy. Wpływa też na uwodnienie komórek aparatów szparkowych i na otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych oraz ograniczenie dostępu CO₂ do fotosyntetyzujących komórek

- niedostatek Fe, Mg i N hamuje syntezę chlorofilu , cytochromów i nukleotydów bez których fotosynteza nie może właściwie przebiegać.

- niedostatek K, Mn i Cl ogranicza aktywność enzymów ważnych dla tego procesu.

Zwróc uwagę na :

1. str 83 (rysunek)

2. 85 (rysunek)

3) 88 (tabelka)

---