INTEGROVANÝ VĚDNÍ ZÁKLAD 2 BIOLOGIE Přednáška č.2 METABOLISMUS 1 (základní pojmy, metabolismus látkový a energetický, fotosyntéza, dýchání, biosyntetické reakce, potrava, výživa, bazální metabolismus, termoregulace) Ing. Helena Jedličková METABOLISMUS -- základní pojmy n Organismy vyměňují s okolím látky, energii a informace. n METABOLISMUS zajišťuje pro organismus energii, zdroj stavebního materiálu a výrobu složek organismu n Podmínkou existence života je tedy neustálá oboustranná výměna látek a energií mezi buňkami a okolím (prostředím) . METABOLISMUS LÁTKOVÝ A ENERGETICKÝ n V buňce probíhají současně děje: A, anabolické = endoergické = syntézy složitějších látek spojené obvykle se spotřebou energie -- asimilace B, katabolické = exoergické = štěpení složitých látek spojené s uvolňováním energie - disimilace ZÍSKÁVÁNÍ LÁTEK A ENERGIE TŘÍDĚNÍ ORGANISMŮ: (podle zdroje uhlíku a energie) A, AUTOTROFNÍ -- FOTOAUTOTROFNÍ (zdrojem uhlíku je CO2) (zdrojem energie je fotosyntéza) ZELENÉ ROSTLINY, FOTOSYNTETIZUJÍCÍ BAKTERIE, SINICE - CHEMOAUTOTROFNÍ (zdrojem uhlíku je CO2) (zdrojem energie jsou chemické reakce) Fe, Nitrifikační, S bakterie B,HETEROTROFNÍ (saprofyti, paraziti, mixotrofie, symbióza) BUŇKY ŽIVOČICHŮ, HUB, NĚKTERÉ BAKTERIE, PARAZITICKÉ ROSTLINY (Mixotrofie -- masožravé rostliny) I. FOTOSYNTÉZA = přeměna energie světelné na chemickou n 6 CO[2] + 12 H[2]O světelné záření - fotony GLUKÓZA + 6 O[2] + 6 H[2]O chloroplasty (ADP---ATP, enzymy) (C[6]H[12] O[6] ) chlorofyl (Calvinův a C4 cyklus) LÁTKOVĚ: Z LÁTEK ANORGANICKÝCH (CO[2,] H[2]O ) VZNIKAJÍ CUKRY ENERGETICKY: PŘEMĚNA SVĚTELNÉ ENERGIE NA CHEMICKOU - Základní proces udržující život na Zemi - Jediný primární zdroj organických látek (včetně fosilních paliv) Ovlivňuje: světlo: kvalita - spektrum, kvantita -- intenzita(lux) a doba osvitu CO[2], teplota-podle původu rostlin, voda-nedostatek=uzavření průduchů minerální látky (N,P,K,Fe, Mg, Cu) a celkový fyziologický stav rostliny II. Uvolňování energie BUNĚČNÉ DÝCHÁNÍ n 1 - bez přístupu kyslíku=ANAEROBNÍ GLYKOLÝZA "dýchání" glukóza--kyselina pyrohroznová energetický zisk 2ATP- jedovatá, dále je přeměňována a vzniká: n --kyselina mléčná (bakterie mléčného kvašení, svalové buňky) =FERMENTACE VYUŽITÍ : např. výroba kysaného zelí, mlékárenský průmysl, zemědělství- siláž B, --kyselina máselná (bakterie) C, --etanol (bakterie, KVASINKY) =KVAŠENÍ-využití: pivovarnictví, vinařství, pekárenství II. Uvolňování energie BUNĚČNÉ DÝCHÁNÍ ad. 2 BUNĚČNÉ DÝCHÁNÍ AEROBNÍ= uvolňování energie za přítomnosti kyslíku n Zjednodušená rovnice: GLUKÓZA + 6O[2] enzymy energie + 6 CO[2] + 6 H[2]O (C[6]H[12] O[6] ) ADP + P---36 ATP (Krepsův cyklus) Ovlivňuje:O[2,] hlavně v půdě je limitující teplota-podle původu rostlin do 45 oC, voda-nedostatek=uzavření průduchů celkový fyziologický stav organismů KYSLÍKOVÝ DLUH HOMEOSTÁZA III.BIOSYNTETICKÉ REAKCE n V buňce je vytvářeno velké množství sloučenin , největší význam mají : n - nukleové kyseliny (DNK, RNK) a bílkoviny n - polysacharidy, lipidy n Při sekundárním metabolismu u specifických organismů vznikají specifické (charakteristické) sekundární metabolity: vitamíny, hormony, silice, hořčiny, barviva, alkaloidy, steroidy......aj. POJMY: POTRAVA, VÝŽIVA, POTRAVINY, ŽIVINY Potrava -- poskytuje materiál pro stavbu a obnovu těla - je zdrojem energie Živiny -- látky, které se mohou začlenit do buněčného metabolismu: n přímo n po hydrolýze základní složky (častější) n Minerální výživa rostlin: hnojení - přírodní a průmyslová hnojiva: třídění rostlin podle nároků na výživu Využití := PĚSTOVÁNÍ ROSTLIN V TRATÍCH (I, II. III) n Potraviny, výživa a syntéza látek tělu vlastních u živočichů: Potraviny +enzymy (trávení) = = výživa (živiny) +enzymy (přeměna) + balast (vylučování) Bazální metabolismus n -- látková a energetická přeměna potřebná právě jen k udržení životních funkcí, nejmenší množství energie nutné pro zachování živin v úplném klidu n závisí na: druhu organismu, velikosti, hmotnosti, teplotě, potravě, zevním prostředí, stáří,pohlaví... Teplota živočichů a člověka jako důsledek a předpoklad metabolických dějů. n Teplo -- limity života (min. -- optimum -- maximum) (abiotické faktory): 0^oC (voda=led) - 50 ^oC (změna struktury bílkovin) Metabolismus = ustavičná přeměna energie = tvorba a výdej tepelné energie) n Teplota těla musí být regulována jinak by došlo k přehřátí! Tvorba tepla v těle - chemická termoregulace. TÉMATICKÝ OKRUH :6.Metabolismus -přeměna látek a energií --KLÍČOVÁ SLOVA n /reakce anabolické-endoergické- syntéza stavebních a biologicky významných látek, n reakce katabolické-reakce exoergické (glykolýza, dýchání), řízení hormonální a nervové n Rostliny -asimilace a disimilace, asimiláty stavební, zásobní, enzymatické-význam,- vitamíny n Autotrofní organismy(fototrofní=fotosynt. bakterie, sinice, zelené r., n chemolitotrofní=bakterie sirné,nitrifikační, železité, vodíkové) n Heterotrofní organismy:chemoorganotrofní = saprofyti žijí na odumřelé org. hmotě n = paraziti žijí na živé organické hmotě n Fotosyntéza -fotosyntetická asimilace n Buněčné dýchání, fermentace-kvašení (alkoholové a mléčné) n Biosyntetické reakce n U člověka: metabolismus sacharidů(glukóza---glykogen,-- tuky) n metabolismus tuků (---mastné kyseliny + glycerol-glukoza--tuky) n metabolismus bílkovin(---aminokyseliny---glykogen +močovina - bílkoviny se do zásoby neukládají) n Bazální metabolismus, aerobní a anaerobní dýchání, kyslíkový dluh, teplota těla, homeostáza/