Bioenergetika

Pro fungování buněčného metabolismu nutný stálý přísun energie



Získávání, přenos, skladování, využití energie



Na co se energie spotřebovává - využití:

n    Růst buňky

n    Ukládání zásobních látek

n    Aktivní transport

n    Pohyby

n    Bioluminiscence



                                    [Přenos a skladování energie

]n      ATP – adenosin trifosfát – koenzym přenášející fosfátovou skupinu s vysokým obsahem energie



n      Adenin – ribóza – P ~ P ~ P    makroergní vazba – snadno štěpitelná



n      Molekuly ATP jsou relativně malé, snadno přecházejí mezi buněčnými kompartmenty Množství v
buňce je udržováno na stabilní úrovni



n      Vzniká fosforylací ADP k tomu dochází třemi způsoby

    

 Tři způsoby získávání  energie v buňkách:



                  oxidativní fosforylace

                   fotosyntetická fosforylace

                   substrátová fosforylace



n      Další důležité molekuly pro vznik a přenos energie v buňce:

GTP (quanosintrifostát)

NADH (redukovaný nikotinamidadenindinukleotid)

NADPH (redukovaný nikotinamidadenindinukleotidfosfát)

FADH2 (redukovaný flavinadenindinukleotid)

                                         Získávání energie

Všechny buňky získávají energii štěpením organických látek, podle zdroje těchto organických látek se
dělí na autotrofní a heterotrofní.



Heterotrofní organismy – získávání energie z  potravy:



 Trávení: ve střevech, nebo v lysozomech

 odbourání bílkovin, tuků a cukrů na malé molekuly

 Proteiny … AK, polysacharidy … monosacharidy, tuky … MK a glycerol





Anaerobní glykolýza – substrátová fosforylace:



-  8 enzymatických reakcí v cytosolu buňky

-  katalyzující enzymy nejsou ukotveny na membrány

-  nízká energetická výtěžnost: 3,5 %, získají se 2 molekuly ATP







Oxidativní fosforylace - buněčné dýchání.



C[6]H[12]O[6] + 6O[2]            6CO[2] + 6H[2]O + volná energie



Probíhá na vnitřní mitochondriální membráně. Jedná se o řetězec oxidoredukčních dějů, katalyzováno
enzymy, které dohromady tvoří dýchací řetězec. Spřaženo s cyklem kyseliny citrónové (Krebsův cyklus)
a oxidace mastných kyselin.



Princip: vodík je postupně odebírán za substrátu a je oxidován na vodu. Neodnímá se však přímo z
glukózy, ale z látek, které vznikly jejím postupným štěpením



V Krebsově cyklu se produkují vodíky na redukci koenzymů



Redukované koenzymy vstupují do dýchacího řetězce, poskytují elektron pro elektrontransportní děje
na vnitřní mitochondriální membráně.



Celková výtěžnost oxidativní fosforylace: 38 molekul ATP (2 z anaerovní glykolýzy). Využije se 63%
energie uložené v glukóze.











                          Spojení Krebsova cyklu a oxidativní fosforylace



                          Syntéza ATP na vnitřní mitochondriální membráně

Fotosyntetická fosforylace

n      1) primární (světelná) fáze:  v tylakoidech



Dopad fotonů na asimilační barviva ve fotosystémech II a I a excitace elektronů



Fotolýza vody   H[2]O         2H^+ + 2 ē + 1/2O[2     ] zdroj protonů



Transport ē  cytochromovým komplexem v membráně tylakoidů, nakonec využit k redukci NADP



Energie získána při transportu el. je využita k čerpání H + ze stromatu přes membránu do
                thylakoidů protonovou pumpou: komplex cytochromů b6 a f



Syntéza ATP je poháněna protonovým gradientem tj. průchodem H+ ATP-syntázou do stromatu přes
thylakoidní membránu



n      2) sekundární (temnostní) fáze (Calvinův cyklus): 



navázání CO2 a jeho redukce uvolněným vodíkem (z fotolýzy vody) za vzniku organ. sloučenin (energii
dodává ATP)



                                  Schéma procesu v chloroplastech

                             Jednoduché schéma procesu v chloroplastech