Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochova

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína KochovaCZ.1.07/1.5.00/34.0501

Autor materiálu: RNDr. Pavlína KochováDatum vytvoření: listopad 2012Vzdělávací oblast: člověk a přírodaVyučovací předmět: chemieRočník: septima, š.Téma: dynamická biochemie – glykolýzaDruh materiálu: prezentace + pracovní listKlíčová slova: substrát, redoxní enzymy, odbourání,

isomerace, oxidativní štěpení, substrátová fosforylace, makroergická vazba, energetická bilance

Anotace: prezentace s výkladem a aktivitou pro procvičení ev. zpětnou vazbu

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.11/Žž


Typ interakce

Dum se skládá z výkladu formou prezentace a následnou aktivitou formou pracovního listu Druh výukového zdroje

Prezentace je učena pro výklad první části metabolické dráhy odbourávání sacharidů pro třetí ročník výuky středoškolské chemie•Navazuje na úvodní výklad o složení živých soustav, metabolických drahách a významu redoxních dějů v živých soustavách a připravuje studenty na výklad další fáze získávání energie z živin – citrátový cyklus a zmiňuje i vedlejší cesty metabolismu sacharidů•Podává v jednotlivých krocích názorné vysvětlení postupu odbourávání uhlíkatých skeletů•Druhá část prezentace podává výklad o navazujících vedlejších procesech•Pracovní list lze použít pro procvičování učiva v hodině nebo jako domácí úkol, nebo pro zpětnou vazbu



Typická délka využití

•Dum je zamýšlen na jednu vyučovací jednotku. Dle schopností žáků je aktivitu možno realizovat v hodině nebo formou domácího úkolu. Zařazení materiálu dle ŠVP

•Student zařadí proces do systému metabolismu živin•Osvojí si znalosti o významu děje pro energetiku buňky


GLYKOLYSARNDr. Pavlína Kochová



SACHARIDY - VÝZNAM, ZÍSKÁVÁNÍ•až 85 – 90 % sušiny rostlinných buněk•průměrně 3 % suché hmoty živočišných buněk•asi 60 % potravy člověka

•autotrofní organismy – fotosyntéza•heterotrofní organismy – z potravy, ze zásobních

polysacharidů (glykogen)



FUNKCE•zdroj energie – buněčné palivo•zásoby energie (škrob, glykogen, inulin)•strukturní (celulosa, chitiny)•stavební část funkčně významných sloučenin

buňky (nukleotidy, vitamíny, glykoproteiny)•zdroj uhlíkových skeletů pro syntézu

významných sloučenin buňky



GLUKOSA-6-FOSFÁTKlíčová látka metabolismu sacharidů vzniká:

•hydrolytickým štěpením oligo- a polysacharidů potravy v trávicím traktu a následnou fosforylací

• isomerací jiných hexos potravy a následnou fosforylací

•přeměnou monosacharidů s jiným počtem uhlíků z potravy a následnou fosforylací

•glykogenolysou - fosforolytickým štěpením glykogenu na glukosa-1-fosfát a jeho následnou isomerací



SCHEMA TVORBY GLUKOSA-6-FOSFÁTU

Obr.1

zpět



ODBOURÁVÁNÍ GLUKOSA-6-FOSFÁTUDvě základní cesty v živočišných buňkách:

•GLYKOLÝZA – produkce energie

•PENTOSOVÝ CYKLUS – vznik pentos pro syntézu nukleotidů



GLYKOLÝZA (Embden-Meyerhof-Parnas)•oxidativní přeměna glukosy na pyruvát•10 reakcí enzymaticky katalyzovaných•probíhá v cytoplasmě•volná energie je ukládána do ATP a NADH+H+

•všechny enzymy jsou rozpuštěny v cytosolu•meziprodukty jsou fosforylované•sumární rovnice

glukosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2Pi →2 pyruvát + 2 (NADH + H+ ) + 2ATP + 2 H2O



SCHEMA GLYKOLYSY

Obr.2



GLUKOSA GLYCERALDEHYD-3-FOSFÁT1. reakce: FOSFORYLACEenzym: HEXOKINASAspotřeba: 1 ATP

první stupeň aktivace molekuly glukosyObr.3



GLUKOSA GLYCERALDEHYD-3-FOSFÁT2. reakce: ISOMERACEenzym: GLUKOSAFOSFÁTISOMERASA

Obr.4



3. reakce: FOSFORYLACEenzym: 6-FOSFOFRUKTOKINASASpotřeba: 1 ATP

nejpomalejší reakce celého sleduvzniká vysoce aktivní meziprodukt

GLUKOSA GLYCERALDEHYD-3-FOSFÁT

Obr.5



GLUKOSA GLYCERALDEHYD-3-FOSFÁT

4. reakce: ALDOLOVÉ ŠTĚPENÍenzym: ALDOLASA

vznikají 2 molekuly triosafosfátů,které jsou udržovány v rovnovázetriosafosfátisomerasou

do další reakce vstupuje jen glyceraldehyd, posouváním rovnováhy zreaguje všechen dihydroxyaceton

Obr.6

Obr.7



DEHYDROGENACE GLYCERALDEHYDU

5. reakce: DEHYDROGENACE + FOSFORYLACE enzym: DEHYDROGENÁZAvstup: 2 NAD+,

2 ANORGANICKÝFOSFÁT

zisk: 2 NADH+H+

zpět

Obr.8



DEHYDROGENACE GLYCERALDEHYDU

6. reakce: I. SUBSTRÁTOVÁ FOSFORYLACEenzym: FOSFOGLYCERÁTKINASAzisk: 2 ATP

Obr.9



VZNIK PYRUVÁTU

7. reakce: ISOMERACEenzym: FOSFOGLYCEROMUTASA

Obr.10



VZNIK PYRUVÁTU

8. reakce: DEHYDRATACEenzym: ENOLASA

Obr.11



VZNIK PYRUVÁTU

9. reakce: II. SUBSTRÁTOVÁ FOSFORYLACEenzym: PYRUVÁTKINASAzisk: 2 ATP

Obr.12



VZNIK PYRUVÁTU

10. reakce: SPONTÁNNÍ PŘESMYK

Obr.13



ENERGETICKÁ BILANCEna 1 molekulu glukosy

ZISK 4 ATP2 NADH+H+ (2-3 ATP)2 PYRUVÁT

SPOTŘEBA 2 ATP

NADH+H+ ,PYRUVÁT - potenciál energie



SHRNUTÍ•glykolýza uvolní jen malou část celkové

dosažitelné energie z molekuly glukosy, velká část zůstává uložena v molekule pyruvátu

•energetický výtěžek glykogenolýzy je o 1 ATP větší (odpadá výdej 1 ATP na vznik glukosa-fosfátu) viz obr.1

•sled reakcí probíhá za aerobních i anaerobních podmínek, další děje se liší v souvislosti s možností regenerace NADH+H+ vznikajícího pi dehydrogenaci glyceraldehyd-3-fosfátu viz obr.8



DALŠÍ CESTY GLYKOLÝZY

•ANAEROBNÍ PODMÍNKY▫mléčné kvašení▫alkoholové kvašení

•AEROBNÍ PODMÍNKY▫oxidativní dekarboxylace pyruvátu na acetyl-CoA



MLÉČNÉ KVAŠENÍ•mikroorganismy (tzv. homolactica) a namáhané

živočišné svalové buňky (svalová glykolýza)•NADH+H+ vytvořený při dehydrogenaci

glyceraldehyd-3-fosfátu se oxiduje na NAD+

• redukce pyruvátu za vzniku laktátuObr. 14



ALKOHOLOVÉ KVAŠENÍ•mikroorganismy alkoholového kvašení•NADH+H+ vytvořený při dehydrogenaci

glyceraldehyd-3-fosfátu se oxiduje na NAD+

• redukce pyruvátu za současného odštěpení CO2 (dekarboxylace) na ethanol

Obr. 15



OXIDATIVNÍ DEKARBOXYLACE• reakce pyruvátu v aerobních podmínkách

nezbytná pro úplné využití energie uhlíkatého skeletu

•složitý proces, při kterém se z pyruvátu odštěpí CO2 (dekarboxylace); na vzniklý acetyl se váže koenzym A (CoASH); současně dochází k redukci NAD+ na NADH+H+

Obr. 16



ZDROJE• VODRÁŽKA, Zdeněk. Biochemie. Vyd. 1. Praha: Academia, 1992, 2 v. ISBN

80-200-0438-6, kniha druhá, str. 50-57.

• Obrázek 1: VODRÁŽKA, Zdeněk. Biochemie pro studenty středních škol a všechny, které láká tajemství živé přírody. 1. vyd. Praha: Scientia, 1998, 161 s. ISBN 80-718-3083-6, str. 88

• Obrázky 2-13 : VODRÁŽKA, Zdeněk. Biochemie pro studenty středních škol a všechny, které láká tajemství živé přírody. 1. vyd. Praha: Scientia, 1998, 161 s. ISBN 80-718-3083-6, str. 90.

• Obrázky 14-16: MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia. 1. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2000, 250 s. ISBN 80-718-2057-1., str.180-181.



Documents

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochova