Katabolizmus sacharidů a GLYKOLÝZA vSacharidy - pro heterotrofy ® nejpohotovější zdroj energie ze všech tří typů živin. vPotrava - zdroj mono-, oligo-, i polysacharidů. vV první fázi katabolismu (trávicí trakt) ® hydrolytické štěpení glykosidové vazby až na monosacharidy (a-amyláza, maltáza). v • https://www.mojechemie.cz/images/thumb/Stepeni_skrobu.png/400px-Stepeni_skrobu.png TENKÉ STŘEVO STŘEVNÍ ŘASA. - ppt stáhnout vMonosacharidy se vstřebávají stěnou tenkého střeva do krve. vKrev je přenáší do jater, kde jsou izomerizačními reakcemi přeměněny na glukózu. v Krev roznáší glukózu do všech buněk těla ® zdroj energie. vPro některé tkáně (mozek, sítnice, kůra nadledvin…) je glukosa jediným zdrojem energie. GLYKOLÝZA vOdbourávání glukózy. vProbíhá v cytoplazmě buněk. vVýchozí látka: a,b-D-glukóza. vProdukt: kyselina pyrohrpznová (pyruvát). vEnergetický zisk: (+) 2 ATP / 1molekulu glukózy ® což je pouze 5 % energie molekuly glukózy (95 % celkové energie zůstává uloženo v molekule pyruvátu). Mechanismus glykolýzy v1. První fosforylace ® vznik D-glukóza-6-fosfátu (tzv. Robinsonův ester) účinkem ATP zak atalýzy hexokinázou. vJe-li výchozím substrátem rezervní polysacharid (glykogen), vzniká z něj fosforolýzou bez spotřeby ATP D-glukóza-1-fosfát, který je izomerázou (fosfoglukomutáza) přeměněn na D-glukóza-6-fosfát. vD-glukóza-6-fosfát i D-glukóza-1-fosfát existují ve formě a- i b- izomerů, stejně jako volná glukóza. vDo dalších reakcí glykolýzy postupuje b-anomer (b-D-glukóza-6-fosfát) vIZOMERIZACE ® glukóza-6-fosfát na fruktóza-6-fosfát (Neubergův ester). vUmožňuje vytvoření další primární alkoholové skupiny vhodné pro další fosforylaci. první fáze glykolýzy v2. Druhá fosforylace ® z fruktźa-6-fosfátu vzniká fruktóza-1,6-bisfosfát (Harden Yangův ester). vVýznam ® aktivace molekuly hexózy pro vstup do dalších reakcí. vJe to nejpomalejší reakce celé glykolýzy ® slouží k její regulaci. vReakci katalyzuje specifický alosterický enzym fosfofruktokináza, jehož aktivátory jsou ADP a AMP a inhibitory ATP, fosfoenolpyruvát a citrát. vŠtěpení fruktźa-1,6-bisfosfátu ® na dva triózafosfáty (glyceraldehyd-3-fosfát a dihydroxyacetonfosfát). vReakce probíhá jako obrácená aldolová kondenzace a katalyzuje ji lyáza aldoláza. vVzniklé triózafosfáty jsou udržovány v poměru 4 % glyceraldehyd-3-fosfát : 96 % dihydroxyacetonfosfát enzymem triózafosfátizomerázou. druhá fáze glykolýzy vDehydrogenace glyceraldehyd-3-fosfátu ® slouží ke tvorbě vysoceenergetického redukčního činidla NADH + H+ z NAD+ vDo této reakce vstupuje pouze glyceraldehyd-3-fosfát a proběhne jeho oxidace a to formou DEHYDROGENACE (probíhá anaerobně). vAldehydová skupina glyceraldehyd-3-fosfátu je zde donorem atomů vodíku. vReakci katalyzuje enzym glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenáza. vDehydrogenací glyceraldehyd-3-fosfátu, za současného připojení fosfátu vzniká 1,3-bisfosfoglycerát, který se hydrolyticky defosforyluje na 3-fosfoglycerát (první substrátová fosforylace), který izomeruje na 2-fosfoglycerát. vDehydratací 2-fosfoglycerátu vzniká 2-fosfoenolpyruvát, jehož hydrolytickou defosforylací vzniká enolpyruvát, který spontánně izomeruje na pyruvát. třetí fáze glykolýzy vPyruvát vzniká v živočišných buňkách nejen odbouráváním glukózy, ale i z glykogenu, který se tvoří ve svalech a játrech z přebytečné glukózy. vOdbourávání glykogenu = glykogenolýza poskytuje 3 ATP na jednu vzniklou molekulu glukóza-1-fosfátu (vzniká fosforolýzou glykogenu). PŘEMĚNA PYRUVÁTU NA LAKTÁT – mléčné kvašení vProbíhá v buňkách živočišných svalů a kvasných bakterií za anaerobních podmínek. vNADH + H+ se nemůže oxidovat v dýchacím řetězci – chybí konečný akceptor elektronů – kyslík (platí i pro buňky, které nemají dýchací řetězec – bakterie). vPři anaerobním odbourávání pyruvátu již nevznikají žádné molekuly ATP, dochází jen k oxidaci redukovaných koenzymů, aby mohly být opětovně použity. vCelkově se tedy při anaerobní glykolýze získává pouze 2 ATP. vVzniklá kyselina mléčná může být v případě svalových buněk využita ke glukoneogenezi nebo po přívodu kyslíku se z ní znovu získává energie. Metabolismus_sacharidu PŘEMĚNA PYRUVÁTU NA ETHANOL – alkoholové kvašení vTímto způsobem metabolizují glukózu kvasinky. vDekarboxylací pyruvátu (enzymem pyruvátdekarboxylázou) vzniká vhodný akceptor vodíkových atomů ® acetaldehyd, jehož redukcí vzniká ethanol. vZisk 2 ATP / 1 molekulu pyruvátu (substrátovou fosforylací). vU živočichů se nevyskytuje ® ethanol je toxický. vKvasinky zastavují kvašení při 16 % obj. (toxicita), ušlechtilé kvasinky až 30 % obj. alkoholu. v • • Print page PŘEMĚNA PYRUVÁTU NA Acetylkoenzym A vTzv. oxidační dekarboxylace pyruvátu – nejdůležitější pro aeroby. vProbíhá za aerobních podmínek v matrix mitochondrií. vOxidační dekarboxylaci katalyzuje pyruvátdehydrogenázový enzymatický komplex. vProduktem je Acetylkoenzym A (makroergická sloučenina). vAcetylkoenzym A (acetylCoA) je klíčová látka metabolismu, nejčastěji se odbourává v citrátovém cyklu. vZ acetyl-CoA si buňky syntetizují různé ketolátky, izoprenoidy, vyšší mastné kyseliny… acetyl CoA | BiochemFriend 18.3: Overview of Stage II of Catabolism - Chemistry LibreTexts Pentózový cyklus (pentózafosfátová cesta, hexózamonofosfátový zkrat) vPentózový cyklus je katabolický děj, který poskytuje redukované kofaktory (hlavní producent NADPH + H+ v buňce) a pětiuhlíkaté sacharidy (pentózy). vJedná se o metabolickou přeměnu glukózy, jejíž cílem není tvorba ATP. vDíky meziproduktům umožňuje vzájemné přeměny monosacharidů, užité např. při syntéze glykoproteinů. vUmožňuje přímou oxidaci glukózy na CO2 bez zahrnutí Krebsova cyklu a dýchacího řetězce. vPentózový cyklus je lokalizován v cytoplazmě (zejména buněk jater, tukové tkáně, varlat, kůry nadledvin, dále pak v erytrocytech či v laktující mléčné žláze, enzymy se ale vyskytují ve všech tkáních). vCyklus zahrnuje 2 fáze: oxidační fázi a regenerační fázi. • •OXIDAČNÍ FÁZE P.C. vZahrnuje dvě postupné dehydrogenace (zisk 2 NADPH + H+) a následnou dekarboxylaci (odštěpení CO2 ) molekuly hexózy, za vzniku pentózy. vVzniklá ribóza-5-fosfát se využije např. na syntézu nukleotidů. Pentózofosfátový cyklus – Wikipedie 3-oxo-6-fosfoglukonát •REGENERAČNÍ FÁZE vFosforečné estery pentóz, které nebyly využity pro biosyntézu nukleotidů, jsou převáděny zpět na hexózy (glukóza-6-fosfát). vC2 a C3-zbytky (glykolaldehyd a glyceraldehydú jsou enzymaticky přenášeny z ketóz (xylulóza a sedoheptulóza) na aldózy (ribózu a erythrózu), za vzniku hexózy (fruktóza-6-fosfátu ® izomerací vzniká glukóza-6-fosfát). v