of 90 /90
Repetitorium chemie 2015/2016 František Škanta Metabolické dráhy

Biochemie 2 [režim kompatibility]

  • Author
    lamnhu

  • View
    231

  • Download
    5

Embed Size (px)

Text of Biochemie 2 [režim kompatibility]

  • Repetitorium chemie2015/2016

    Frantiek kanta

    Metabolick drhy

  • Metabolick drhy

    Primrn metabolismusMetabolismus sacharid

    GlykolzaKrebsv cyklusOxidativn fosforylace

    Metabolismus lipidOxidace mastnch kyselinSyntza mastnch kyselin

    Fotosyntza Svteln fzeTemnostn fze

  • Metabolismus

  • Chemoorganotrofie (pklad: aerobn respirace, anaerobn

    respirace,fermentace)

    Vroba energie: oxidace organickch ltek, kter jsou zrove zdrojem CAnaerobn respirace: jin akceptor elektron ne O2 v respiranm etzci, pi fermentaci chyb respiran etzec, tvorba ATP je pouze na substrtov rovniMetabolizmus malch molekul: nap. glykolza a Krebsv cyklus!!!!!! stedn problm: reoxidace redukovanho NADH !!!!!!!!!!!

  • Chemolithotrofie

    Vroba energie: oxidace anorganickch ltek (RH2): sloueniny sry, dusku, trojmocn elezo, jin kovy, plynn vodkZdroj C: CO2!!!!!! stedn problm: vroba dostatku ATP, reverzn transport elektron, redukce NAD+ k redukci CO2 v Calvinov cyklu !!!!!!

  • Fototrofie

    Vroba energie: svteln tokElektrontransportn systm je soust jednoho fotosystmu (anoxygenn fotosyntza, donor elektron: sulfan, vodk, atd.) nebo dvou fotosystm (oxygenn fotosyntza: donor elektron: voda)!!!!!! stedn problm: redukce NAD+ k redukci CO2 v Calvinov cyklu !!!!!!

  • Glykolza

  • Glykolza

    ist zisk na 6 uhlk:2 ATP2 NADH

    1. fosforylace

    2. tpen hexosy na dv vzjemn pevoditeln triosy

    3. vytvoen ATP na rovni substrtu.

  • Bez pstupu kyslku neme bt mitochondri vyuita energie obsaen v NADH

    Buka se proto mus NADH zbavit, jinak se systm inhibuje

    Jak je osud pyrutu bez ptomnosti kyslku?

    ivoichov a baktrie

    rostliny a kvasinky

  • Jak je osud pyrutu v ptomnosti kyslku?

    Pyrut vstupuje aktivnm transportem (symport s H+) domatrix mitochodrie, kde je na vnitn membrn(pyruvtdehydrogenasovm komplexem) pemnn na acetyl-CoA.

    Pyruvtdehydrogenasov komplex katalyzuje sekvenc t reakc:

    Pyruvt + CoA + NAD+ acetyl CoA + CO2 + NADH

    Komplex vyuv pti rznch koenzym: Thiaminpyrofosft (TPP),koenzym A (CoA- SH), NAD+, FAD a lipoamid.

  • Metabolick drhy

    Primrn metabolismusMetabolismus sacharid

    GlykolzaKrebsv cyklusOxidativn fosforylace

    Metabolismus lipidOxidace mastnch kyselinSyntza mastnch kyselin

    Fotosyntza Svteln fzeTemnostn fze

  • Krebsv cyklus

  • Krebsv cyklus (1937)

    Oxidace acetyl-CoA za vniku 2 CO2 a energie uvolnn touto reakc je uloena do koenzym (3 NADH, 1 FADH) a 1 GTP (ivoichov) nebo 1 ATP (rostliny a baktrie)

    Sled 8 reakc

    Jak probh?

  • Matrix mitochodrie

    Cyklus je: aerobn

  • Centrln cyklus

    Glykogen

    Glykolza

    Glukosa

    Pyruvt

    CO2

    Acetyl-CoA

    2 CO2

    Mastn kyselinyAminokyseliny

    CITRTOV CYKLUS

    M dv sti: katabolickou, kde se odbourv acetyl-CoA

  • anabolickou, kter je zdrojem substrt pro jin drhy

    Centrln cyklus

  • 1. Kondensace

    4C

    2. Oxidativndekarboxylace

    3. Oxidativndekarboxylace

    5. Regeneraceoxaloacettu

    4. Substrtovfosforylace

    4C6C

    2C

    5C

    1. Kondenzace

    4C

  • Glukosa

    2 Pyruvt

    2 Acetyl-CoA

    2 NADH

    2 NADH

    6 NADH

    2 FADH2

    2 GTP

    18 ATP

    2 ATP

    4 ATP

    6 ATP

    2 ATP

    6 ATP

    Aerobn zisk ATP z glukosy

  • Metabolick drhy

    Primrn metabolismusMetabolismus sacharid

    GlykolzaKrebsv cyklusOxidativn fosforylace

    Metabolismus lipidOxidace mastnch kyselinSyntza mastnch kyselin

    Fotosyntza Svteln fzeTemnostn fze

  • Oxidativn fosforylace

  • Jak mitochondrie generuje chemickou energii z ivin?

  • Mitochondriln elektronov transport

    Mezimembrnov prostor

    Matrix

    Vnitn mitochondriln membrna

    NADH

    FMN

    FeS

    FeSQ

    4H+

    FeS

    Cyt c1

    Cyt bL

    Cyt bH

    Cyt c

    CuA

    Cyt a

    Cyt a3 - CuB

    1/2 O2 + 2H+

    4H+

    H2O

    2H+

    KOMPLEX I KOMPLEX III KOMPLEX IV

  • Formy koenzymu Q

  • Mitochondriln elektronov transport

    Mezimembrnov prostor

    Matrix

    Vnitn mitochondriln membrna

    NADH

    FMN

    FeS

    FeSQ

    4H+

    FeS

    Cyt c1

    Cyt bL

    Cyt bH

    Cyt c

    CuA

    Cyt a

    Cyt a3 - CuB

    1/2 O2 + 2H+

    4H+

    H2O

    2H+

    KOMPLEX I KOMPLEX III KOMPLEX IV

  • NADHFADH2

    O21/2

    Oxidan-redukn reakce0

    10

    20

    30

    40

    50

    53

    Voln

    ener

    gie

    vzta

    en

    na

    O2(k

    cal/mol)

    FeS

    FeSFMN

    Q

    Cyt b

    FeS

    Cyt c

    Cyt c

    Cyt aCyt a

    3

    Jak je tato energie vyuita?

  • Komplexy sekvence elektronovho transportu

    Komplexy jsou azeny podle vzrstajcho reduknho potencilu.

    Komplex I: Katalyzuje oxidaci NADH koenzymem Q (CoQ).NADH + CoQ (oxidovan) NAD+ + CoQ (redukovan)

    Komplex III: Katalyzuje oxidaci CoQ (red.) cytochromem c.CoQ (redukovan) + 2 cytochrom c (oxidovan)

    CoQ (oxidovan) + 2 cytochrom c (redukovan)

    Komplex IV: Katalyzuje oxidaci redukovanho cytochromu c kyslkem terminlnm akceptorem elektron.

    2 cytochrom c (red.) + O2 2 cytochrom c (oxid.) + H2O

  • Mitchell, P., Coupling of phosphorylation to electron andhydrogen transfer by a chemiosmotic type ofmechanism.

    Nature 191, 144-148 (1961).

    Voln energie elektronovho transportu je realizovnapumpovnm H+ z mitochondriln matrix do mezimembrnovhoprostoru za tvorby elektrochemickho H+ gradientu pesmembrnu. Elektrochemick gradient je poslze uplatnn pisyntze ATP. Tato voln energie se nazv protonmotivn sla.

    Chemiosmotick hypotza oxidativn fosforylace

  • H+H+

    H+H+

    H+

    Struktura ATP syntzy

    Mezimembrnov prostor

    Mitochondriln matrix

    H+

    ADP + Pi ATP

    Rod

    F1 unit

    FO unit

  • Metabolick drhy

    Primrn metabolismusMetabolismus sacharid

    GlykolzaKrebsv cyklusOxidativn fosforylace

    Metabolismus lipidOxidace mastnch kyselinSyntza mastnch kyselin

    Fotosyntza Svteln fzeTemnostn fze

  • Metabolismus lipid

  • Triacylglyceroly

    Skladuj velk mnostv metabolick energie.

    Kompletn oxidac 1g mastn kyseliny 38 kJ energie1g sacharid nebo protein pouze 17 kJ.

    1g tuku skladuje 6 x vce energie ne 1 g hydratovanho glykogenu.

    Zsoby glykogenu a glukosy vysta zsobovat organismus energijeden den, proti tomu zsoby triacylglyceroly vysta na tdny.

    U savc je hlavnm mstem akumulace triacylglycerol cytoplasmaadiposnch bunk (tukovch bunk).

  • Triacylglyceroly z potravy Triacylglyceroly ze stevn sliznice jsou z dvodu nerozpustnosti

    pevdny na micely za asti luovch kyselin. luov kyseliny jsou amfipatick (obsahuj polrn i nepolrn sti), jsou syntetizovny v jtrech a uvolovny ze lunku.

    luov kyseliny obal triacylglyceroly a usnadn tak funkci hydrolytickm lipasm.

    CH3

    OH

    CH3

    CH3NH

    HOH

    H

    OH

    H H

    O

    COO

    Glykocholt

    -

  • Tvorba chylomikron

    Triacylglyceroly

    LUMEN SVALOV BUKA

    LipasyOH2

    Mastn kyseliny

    Monoacylglyceroly

    + Triacylglyceroly

    Dal lipidy a proteiny

    Chylomikrony Do lymfatickho systmu

  • Metabolick drhy

    Primrn metabolismusMetabolismus sacharid

    GlykolzaKrebsv cyklusOxidativn fosforylace

    Metabolismus lipidOxidace mastnch kyselinSyntza mastnch kyselin

    Fotosyntza Svteln fzeTemnostn fze

  • Katabolismus lipid

  • ATP

    +

    7TM receptor

    Hormon

    GTP

    Adenyltcyklasa

    cAMP

    Proteinkinasa Proteinkinasa

    Triacylglycerollipasa Triacylglycerollipasa

    P Triacylglycerol

    Diacylglycerol

    Voln mastn kyseliny

    Glycerol

    Dal lipasy

    Hormonln regulace hydrolzy triacylglycerol

    Lipasy adiposnch bunk jsou aktivovny adrenalinem, (nor), glukagonem a ACTH. Insulin m inhibin efekt na hydrolzu triacylglycerol.

  • CH2

    C

    CH2

    HO

    O

    R 2

    O R3

    O R 1

    OO

    Lipasa

    O

    O R 1

    -

    CH 2OH

    C

    CH 2OH

    HOH

    O

    O R 3

    -Triacylglycerol G lycerol

    Mastn kyseliny

    3 H 2O 3 H+

    O

    O R 2

    -+

    Lipolzou uvolnn mastn kyseliny se v na srov albumin, kter slou jako jejich nosi do tkn. Glycerol se absorbuje v jtrech.

  • Aktivace mastnch kyselin

    O

    OR

    - + ATPO

    AMPR

    PPi+

    Mastn kyselina Acyladenylt

    O

    AMPR+

    O

    SRCoACoASH

    Acyl-CoA

    + AMP

    Acyladenylt

    Na vnj membrn mitochondrie jsou mastn kyseliny aktivovny za katalzy acylCoA synthetasy .

  • Transport aktivovan mastn kyseliny do matrix mitochonodrie

    Cytosol

    Matrix

    Karnitin

    CoA

    Acylkarnitin

    Karnitin Acylkarnitin

    CoAAcyl-CoA

    Acyl-CoA

    Translokasa

    karnitinacyltransferasa I.

    karnitinacyltransferasa II

  • Reakn sekvence beta -oxidaceMatrixmitochondri

    Opakuje se

    H H

    H H

    H

    H

    H

    H

    HO HO

    H

    O

    H

    O

    Enoyl CoA Hydratase

    R-CH2-C-C-COSCoA R-CH2-C=C-COSCoA

    R-CH2-C-C-COSCoAR-CH2-C-C-COSCoA

    R-CH2-C-SCoA CH3-C-SCoA

    Acyl CoADehydrogenase

    FAD FADH2trans-2-enoyl CoA

    H2O

    L--Hydroxyacyl CoA

    L--Hydroxyacyl CoA

    Dehydrogenase

    NAD+NADH+ H+

    CoASH

    +

    Thiolase

    -Ketoacyl CoA

    dehydrogenace II

    hydratace

    dehydrogenace I

    thiolzov

    reakce

  • Vtek kompletn oxidace palmittu

    Palmitoyl CoA + 7 FAD + 7 NAD+ + 7 CoA + 7 H2O8 acetyl CoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+

    V dchacm etzci se zsk z jednoho NADH asi 3 ATPa z jednoho FADH2 asi 2 ATP.

    Seteno:7 x FADH2 = 14 ATP7 x NADH = 21 ATPOxidace 8 acetyl CoA v citrtovm cyklu = 88 ATPSouet : 118 ATPSpoteba na aktivaci mastn kyseliny: 2 ATPKonen souet : 116 ATP

  • Metabolick drhy

    Primrn metabolismusMetabolismus sacharid

    GlykolzaKrebsv cyklusOxidativn fosforylace

    Metabolismus lipidOxidace mastnch kyselinSyntza mastnch kyselin

    Fotosyntza Svteln fzeTemnostn fze

  • Anabolismus lipid

  • Klovm krokem syntzy mastnch kyselin je tvorba malonyl CoA

    Acetyl CoA + ATP + HCO3- malonyl CoA + ADP + Pi + H+

    Katalyzuje acetyl CoA karboxylasa (obsahuje biotin) a je allostericky aktivovna nadbytkem citrtu, naopak je inhibovna nadbytkem Acetyl CoA, kter nejsou dostaten rychle esterifikovny.

    Dva kroky katalzy.

    Multienzymov komplex acetyl CoA karboxylzaAcyl penejc protein ACP-SH

  • Transfer acetylCoA do cytosolu

    CYTOSOLMITOCHONDRIE

    CitrtAcetyl-CoAAcetyl-CoA

    Pyruvt

    Oxaloacett

    Malt

    Citrt

    Pyruvt

    Oxaloacett NADH

    NADPH

    acetyl CoA karboxylza

    Biosyntza MK

  • Biosyntza mastnch kyselin

  • ACPS

    CCH3

    O

    Acetyl-ACP

    +

    ACP + CO2

    ACPS

    CCH2

    O

    CCH3

    O

    Acetoacetyl-ACP

    KONDENZACE-

    CCH2

    C

    O

    OACP

    S

    O

    Malonyl-ACP

    Kondenzace - zjednoduen

  • Biosyntza mastnch kyselin

    Kondenzace

    Redukce I.

    Redukce II.

    Dehydratace

  • Rozdly mezi odbourvnm a syntzou mastnch kyselin

    1. Syntza mastnch kyselin probh v cytoplasm, odbourvn v matrixmitochondri.

    2. Meziprodukty syntzy mastnch kyselin jsou kovalentn vzny na sulfhydrylovskupiny ACP (acyl carrier protein), kdeto meziprodukty degradace jsou vznyna SH skupinu CoA.

    3. Enzymy syntzy vytvej polypeptidov etzec (synthasa mastnch kyselin).Enzymy degradace jsou umstny voln v matrix.

    4. etzec mastnch kyselin se prodluuje o dva uhlky z acetyl CoA. Aktivovanmdonorem dvou uhlk je malonyl CoA a prodluovn etzce je pohnnoodtpovnm CO2.

    5. Reduknm inidlem pi syntze je NADPH, oxidanmi inidly pi degradaci jsouFAD+ a NAD+.

    6. Prodluovn etzce na synthase mastnch kyselin kon tvorbou palmittu (C16).Dal prodluovn etzce a tvorba nenasycench kyselin probh na jinchenzymech.

  • ivoichov nedok pevst mastn kyseliny na glukosu !!!

    Pro ?

    Acetyl-CoA neme bt peveden na pyruvt nebo oxaloacett, nebovstupuje do citrtovho cyklu a oba uhlky se v jeho prbhu odtpjako CO2.

    Rostliny, plsn a baktrie maj dal dva enzymy v tzv. glyoxyltovmcyklu a jsou schopn pevst acetyl CoA na oxaloacett.

  • Regulace metabolismu mastnch kyselin

    Syntza mastnch kyselin probh za situace, kdy je dostateksacharid a energie a nedostatek mastnch kyselin.

    stedn klovou roli hraje acetyl CoA karboxylasa.

    Karboxylasa je pod kontrolou adrenalinu, glukagonu a insulinu.

    Insulin stimuluje syntzu mastnch kyselin aktivac karboxylasy,glukagon a adrenalin maj opan inek.

    Citrt, znak dostatku stavebnch jednotek a energie, aktivujekarboxylasu.

    Palmitoyl CoA a AMP, naopak, inhibuj karboxylasu.

  • Metabolick drhy

    Primrn metabolismusMetabolismus sacharid

    GlykolzaKrebsv cyklusOxidativn fosforylace

    Metabolismus lipidOxidace mastnch kyselinSyntza mastnch kyselin

    Fotosyntza Svteln fzeTemnostn fze

  • Metabolick drhy

    Primrn metabolismusMetabolismus sacharid

    GlykolzaKrebsv cyklusOxidativn fosforylace

    Metabolismus lipidOxidace mastnch kyselinSyntza mastnch kyselin

    Fotosyntza Svteln fzeTemnostn fze

  • Fotosyntza

  • Chloroplasty

    Svtlo absorbujc pigmenty

    Svteln reakce

    C3 rostliny (Calvinv - Bensonv cyklus)

    Fotorespirace

    C4 rostliny (Hatch-Slackv cyklus)

    CAM rostliny

  • Chloroplast

  • Vnjmembrna

    Lamela

    Vnitnmembrna

    Mezimembrnov prostor

    GranaStroma Prostor

    thylakoidu

  • Chloroplast - fotosyntetick organela eukaryot

  • Pigmenty a antny

  • Struktury chlorofyl

    34I

    Chlorofyl

    - -

    (Fe-protoporfyrin IX)

    N

    N+N

    N

    +

    CH2

    CH2

    COO

    CH2

    CH2

    COO

    CH3

    CH CH2

    CH3CH

    CH2

    CH3

    CH3

    Fe2+

    II

    IIIIV

    V

    N

    N+N

    N

    +

    CH3

    R3

    R2R1

    CH3

    CH3

    OC

    O

    CH3

    O

    C

    O

    CH2

    CH2

    O

    R4

    Mg2+

    Chlorofyl a

    Chlorofyl b

    Bakteriochlorofyl b

    Bakteriochlorofyl a

    R1 R2 R3 R4

    CH CH2

    CH CH2

    CH3 CH2 CH3

    CH2 CH3C H

    O

    C CH3

    O

    C CH3

    OCH3

    CH3

    a

    a

    CH2 CH3

    CH CH3

    a

    a

    P

    P

    P nebo G

    P

    zna, e mezi C3 a C4 se nevyskytuje dvojn vazba.a

    CH2

    CH2

    P

    G

    Fytylov postrann etzec

    Geranylov postrann etzec

    =

    =

  • Model antny a reaknho centra

  • Rostlina je zelen dky chlorofylu.

    Ale pro je chlorofyl zelen?

  • Absorpn spektra rznch fotosyntetickch pigment.

    400 500 600 700

    Abs

    orba

    nce

    Chlorofyl a

    Chlorofyl b

    Karotenoidy

    Fykoerythrin

    Fykocyanin

    Slunen spektrum

    Vlnov dlka (nm)

  • Primrn procesy fotosyntzy

    Procesy spojen s absorbc a pemnou svteln energie v energii chemickou

    Procesy: Fotolza vodyCyklick a necylick transport e-

    Sekundrn procesy fotosyntzy

    Fixace CO2 a jeho nsledn redukce na cukr

  • Vstupy a vstupy ltek a energie v primrnch procesechoxygenn fotosyntzy

  • CO2 + 2H2A (CH2O) + 2A + H2O

    h

    (1)

    Donor elektron

    foto.obecn:

    CO2 + 2H2O (CH2O) + O2 + H2O

    h

    (2)foto. oxygenn:

    CO2 + 2H2S (CH2O) + 2S + H2O

    h

    (3)foto. anoxygenn:

    Pehled fotosyntzy souhrnn reakce

  • Primrn procesy fotosyntzy

    Realizovny dvma fotosystmy, kter se vzjemn li sloenm pigment

    Fotosystm I: absorbce dlouhovlnjho zen v ervenoblasti 700 nm, obsahuje karotenoidy,fykobiliny, chlorofyl a, chlorofyl b

    Fotosystm II: absorbuje krtkovlnj oblast zen 680 nm, obsahuje xantofyly, karotenoidy,fykobiliny, chlorofyl a, chlorofyl b

  • Schma penosu elektron v thylakoidn membrn Z schma

  • Fotolza vody tvorba kyslku

    PS II (P680, fotosystm II) obsahuje centrum uvolujc kyslk (oxygen evolving center-OEC).

    Psobenm svtelnch kvant (foton) zde dochz k rozkladu molekul vody

    2 H2O O2 + 4 H+ + 4 e-

    Elektrony uvolnn z vody vstupuj do PSII, kde jsou svtelnmi kvanty uvedeny excitac do vych energetickch hladin oznaench jako P680* a poslze putuj etzcem pes QH2.

  • Schma penosu elektron v thylakoidn membrn Z schma

  • Plastochinon (Q) plastochinol (QH2)

    Plastochinon

    CH3

    CH3

    O

    H

    CH2

    O

    CH C CH2 H

    CH3

    n

    Plastochinol

    CH3

    CH3

    OH

    H

    CH2

    OH

    CH C CH2 H

    CH3

    n

    2[H ]

  • Schma penosu elektron v thylakoidn membrn Z schma

  • Lokalizace systm PSII, PSI, cytochromu b6f a ATP-synthasy na thylakoidech

    ATP-synthasa

    Cytochrom b6f

    Fotosystm PSI

    Fotosystm PSII

    Pevrstven membrna (granum)

    Voln membrna (stromatln lamela)

  • Stroma

    Thylakoid

  • Z-schma svteln fze fotosyntzy

    Elektrony mohou doshnout na ferredoxin-NADP+ reduktasu (FNR), kter katalyzuje redukci NADP+.

    Oxidace vody a tok elektron pes Q cyklus generuje transmembrnov protonov gradient s vy koncentrac proton na stran thylakoidn dutiny (lumen - uvnit). Energie gradientu se uplatuje pi tvorb ATP.

    Rzn prosthetick skupiny fotosyntetickho apartu rostlin mohou bt seazeny podle reduknho potencilu v diagramu zvanm Z-schma.

    Elektrony uvolnn z P680 po absorpci foton jsou nahrazovny elektrony z fotolzy vody. Kad elektron prochz etzcem penae do hotovosti plastochinonovch molekul. Vytvoen redukovan plastochinol redukuje cytochrom b6f komplex, za souasnho transportu proton do thylakoid. Cytochrom b6f pen elektrony na plastocyanin (PC) a ten regeneruje fotooxidovan P700 v PSI. Elektrony emitovan z PSI redukuj pes etzec penae NADP+ na NADPH. Necyklick proces. V cyklickm procesu se elektrony vrac zpt na cytochrom b6f a pitom se penej dal protony do thylakoidu.

  • Calvin-Bensonvcyklus

    (cyklus PRC)

  • Fotosyntetick procesy v chloroplastech - souhrn

  • Biosyntza sacharid:

    Celkov stechiometrie Calvin-Bensonova cyklu:

    3 CO2 + 9 ATP + 6 NADPH GAP + 9 ADP + 8 Pi + 6 NADP+

    Vytvoen GAP me bt vyuit k ad biosyntz, bu vn nebo uvnit chloroplastu. Me bt peveden na fruktosa-6-fosft dalm postupem cyklu a pot na glukosa-1-fosft (G1P) (fosfoglukosaisomerasa a fosfoglukosamutasa).

    G1P je prekurzor vech dalch sacharid rostlin.

    Hlavn sloka krobu, a-amylosa, je syntetizovna v stromatu chloroplastu jako doasn skladovateln forma glukosy.

    a-Amylosa je tak syntetizovna jako dlouhodob skladovateln forma v jinch stech rostlin jako jsou listy, semena a koeny.

    Celulosa tvoena dlouhmi etzci b(1 4)-vzanmi glukosovmi jednotkami je hlavnm polysacharidem rostlin. Je syntetizovna z UDP-glukos v rostlinn plasmov membrn a vyluovna do extracelulrnho prostoru.

  • Fotorespirace

    CO2 sout s O2 o vazbu na Rubisco(Karboxylace nebo Oxygenace)

  • Oxygenasov reakce RUBISCA.

    Od roku 1960 je znmo, e osvtlen rostliny spotebovvaj kyslk auvoluj CO2 drahou odlinou od oxidativn fosforylace.

    Pi nzkch hladinch CO2 a vysokch O2 me proces fotorespiracepevldnout nad fixac CO2.

    Pekvapen: Kyslk kompetuje s CO2 jako substrt ribulosakarboxylasy. Pesnj nzev: ribulosabisfosftkarboxylasa-oxygenasa (RUBISCO).

    Pi oxygenasov reakci se vytv z RuBP 3-fosfogylcert a 2-fosfoglykolt. 2-Fosfoglykolt je hydrolyzovn na glykolt a ten jeoxidovn za tvorby CO2 v srii enzymovch reakc v peroxisomech amitochondrii.

  • Co je dsledkem oxygenan aktivity Rubisco ?

  • Fotorespirace je devastujc proces jeho vsledkem je

    neuiten spoteba svtlem vytvoenho NADPH a ATP !!!

  • CO2 koncentran mechanismy rostlin C4

  • Rostliny C4 koncentruj na povrchu listu CO2.

    ada rostlin se evolun pizpsobila kolsn koncentrace O2 aCO2 tak, e koncentruj ve fotosyntetickch bukch CO2 azabrauj fotorespiraci. Nap. cukrovka, cukrov ttina,kukuice a mnoho plevelnch rostlin. Typick pro tropickoblasti.

    List m charakteristickou anatomii pod vrstvou bunk tzv.mesofylu jsou soustedny pochvy cvnch svazk. Vmesofylovch bukch nen ribulosabisfosftkarboxylasa !!

    O2CO2

    Prduch (stoma)

    Spodn epidermis

    Svrchn epidermis

    Kutikula

    Palisdov mezofyl

    Houbov mezofyl

    Xylem

    FloemCvn svazek

    Svrac buky

  • Cyklus C4 M. Hatch a R. Slack (1960)

    V mesofylu reaguje vstupujc CO2 ve form HCO3- sfosfoenolpyruvtem za tvorby oxaloacettu (tyi uhlky, proto C4).Oxaloacett je redukovn NADPH na malt, kter je transportovn dobunk cvnch svazk, kde je oxidativn dekarboxylovn na CO2, pyruvta NADPH. Takto koncentrovan CO2 vstupuje do Calvinova cyklu.

    Pyruvt je transportovn zpt do mesofylu, kde je fosforylovn zakatalzy pyruvt-fosftdikinasy za tvorby fosfoeneolpyruvtu. Piaktivaci pechz ATP na AMP + PPi. PPi je poslze hydrolyzovnvudeptomnou pyrofosfatasou na 2 x Pi.

    Oxid uhliit je koncentrovn v bukch cevnch svazk na korspoteby 2 ATP / CO2.

    Fotosyntza C4 rostlin spotebovv celkem 5 ATP na rozdl od C3rostlin, kter spotebuj 3 ATP.

  • Rostliny CAM

  • Drha byl poprv popsna u tunolistch rostlin a odtud nzev CAM crassulacean acid metabolism.

    U CAM rostlin je asov oddlen zchyt CO2 a Calvin-Bensonv cyklus. CAM rostliny otevraj stomata (pry v listech) v noci a zachycuj CO2

    drahou C4 ve form maltu.

    Pro zachycen CO2 je nutn velk mnostv fosfoenolpyruvtu. To sezskv tpenm krobu a glykolzou.

    Bhem dne je malt tpen za tvorby CO2 vstupujcho do Calvin Bensonova cyklu a pyruvtu pouitho na resyntzu krobu.

    Cel tento proces je veden tak z dvodu zabrnn ztrt vody !!!

    Stejnou drahou probh fotosyntza u sukulent.

    CAM rostliny jako varianta rostlin C4.