6.Wprowadzenie do metabolizmu 1

Metabolizm komórkowy
Metabolizm –całokształt reakcji
chemicznych i związanych z nimi
przemian energii zachodzących w
komórkach. Podstawa wszelakich
zjawisk biologicznych.
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Szlaki metaboliczne
KATABOLIZM
Cząsteczki paliwa
komórkowego
(cukry, tłuszcze, białka)
CO2 +H20= energia użyteczna
ANABOLIZM
Użyteczna energia + małe cząsteczki złożone cząsteczki
Niektóre szlaki metaboliczne mogą być szlakami anabolicznymi lub
katabolicznymi zależnie od stanu energetycznego komórki. Są to tak zwane
szlaki amfiboliczne.
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
METABOLIZM KOMÓRKOWY
• Energia pozyskana z rozkładu tylko częściowo zamieniana jest
w pracę. Jest to tzw. energia swobodna (reszta rozpraszana jest
w postaci ciepła).
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Metabolizm komórkowy
SPOSOBY WYKORZYSTANIA ENERGII PRZEZ
KOMÓRKĘ
• aktywny transport substancji przez błony
biologiczne
• wzrost
• rozmnażanie
• ruch
• odpowiedź na bodźce
• utrzymanie homeostazy
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Metabolizm komórkowy
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
KATABOLIZM
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
KATABOLIZM
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
KATABOLIZM
Węglowodany - rozpowszechnienie
Zawartość w suchej masie:
– roślin sięga 80%
– zwierząt nie przekracza 2%
W roślinach są:
– głównym materiałem zapasowym (skrobia)
– elementem budulcowym (celuloza)
W organizmach zwierzęcych są:
– źródłem energii
– elementem budulcowym:
szkielet bezkręgowców i grzybów (chityna)
pełnią funkcję strukturalną u kręgowców
(glikozoaminoglikany)
- materiałem zapasowym (glikogen)
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Klasyfikacja węglowodanów
 Monosacharydy – węglowodany, których nie można
rozłożyć na inne składniki cukrowe
 Disacharydy – podczas hydrolizy rozpadają się na
dwie cząsteczki monosacharydów, np. maltoza,
sacharoza
 Oligosacharydy – podczas hydrolizy rozpadają się na
od 3 do 10 jednostek monosacharydowych, np.
maltotrioza
 Polisacharydy – podczas hydrolizy rozpadają się na
ponad 10 cząsteczek monosacharydów, np. skrobia,
glikogen
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
 substancje bezbarwne, bezwonne
 przeważnie odznaczają się słodkim smakiem
 bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie
 skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego
 odczyn obojętny
Właściwości fizyczne monosacharydów
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Monosacharydy - nomenklatura
 Monosacharydy zawierające w swej cząsteczce grupę:
 aldehydową nazywamy aldozami
 ketonową nazywamy ketozami
Aldozy Ketozy
Triozy
aldehyd
glicerynowy
dihydroksyaceton
Tetrozy erytroza erytruloza
Pentozy ryboza rybuloza
Heksozy glukoza fruktoza
aldoza ketoza
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Monosacharydy - nomenklatura
Konwencja dotycząca numerowania atomów węgla i nazw
konfiguracji jest następująca:
• Numerację atomów węgla rozpoczyna się od tego końca łańcucha
węglowego, który zawiera grupę aldehydową lub ketonową z
węglem 1 (C-1)
• Symbole D i L odnoszą się do konfiguracji asymetrycznego atomu
węgla najbardziej oddalonego od grupy aldehydowej lub ketonowej
Rys. Aldehyd D-glicerynowy i aldehyd L-
glicerynowy są swymi lustrzanymi odbiciami
(stereoizomerami, czyli izomerami
optycznymi).
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Struktury pierścieniowe cukrów
Cyklizacja:
• utworzenie
wiązania
hemiacetalowego
między grupą –
OH przy węglu
piątym a grupą
karbonylową
pierwszego
atomu węgla
a-D-glukopiranoza b-D-glukopiranoza
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
dr inż. Aneta Białkowska
Struktury pierścieniowe cukrów
Cyklizacja:
• utworzenie
wiązania
hemiketalowego
między grupą
karbonylową przy
drugim atomie
węgla i grupą –
OH przy węglu
piątym
D-fruktoza a-D-fruktofuranoza
Anomeria monosacharydów
• Anomer a – izomer, w którym grupa –OH przy anomerycznym atomie
węgla znajduje się pod płaszczyzną pierścienia
• Anomer b – izomer, w którym grupa –OH przy anomerycznym atomie
węgla znajduje się nad płaszczyzną pierścienia
D-ryboza a- lub b-D-rybofuranoza
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Mutarotacja
Polega na przechodzeniu jednej formy anomerycznej w drugą.
Etapem pośrednim jest forma łańcuchowa monocukru.
α-D-glukopiranoza forma łańcuchowa β-D-glukopiranoza
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Właściwości chemiczne monosacharydów
Cukry posiadają właściwości redukujące
w środowisku alkalicznym, w którym
następuje otwarcie pierścienia
W środowisku kwaśnym cukry występują
w formie pierścieniowej – brak jest wolnej
grupy =CO
Cukry redukujące inne substancje same
ulegają utlenieniu do kwasów, np. glukoza
utlenia się do kwasu glukonowego
Właściwości redukujące cukrów – do ich występowania
konieczna jest wolna grupa aldehydowa lub ketonowa w
cząsteczce cukru.
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Właściwości chemiczne monosacharydów
Działanie kwasów na cukry – wszystkie cukry o
liczbie atomów większej niż 4 w cząsteczce,
ogrzewane z mocnymi kwasami ulegają
odwodnieniu i cyklizacji
Wpływ zasad na cukry – w środowisku
zasadowym cukry redukujące ulegają e...