2.2. Az anyagcsere folyamatai

Az előadások a következő témára: "2.2. Az anyagcsere folyamatai"— Előadás másolata:

1 2.2. Az anyagcsere folyamatai

2 2.2.1. Felépítés és lebontás kapcsolata

3 A sejtben végbemenő biokémiai folyamatok összessége
Sejtanyagcsere: A sejtben végbemenő biokémiai folyamatok összessége A biokémiai folyamatok során anyag-, energia- és információ áramlik A biokémiai folyamatok: Felépítő folyamatok Lebontó folyamatok

4 Felépítő folyamatok Saját szerves vegyületek felépítése szervetlen vagy szerves vegyületekből Egyszerűbb felépítésű és kisebb energia- tartalmú vegyületekből bonyolultabb felé- pítésű, nagyobb energia tartalmú vegyületek kialakulása Energiaigényes folyamatok H (proton és elektron) szállítója: NADP+

5 Felépítő folyamatok fajtái
szénforrás energiaforrás Szervetlen vegyület ( CO2 ) AUTOTRÓF Szerves vegyület HETEROTRÓF Fényenergia FOTOTRÓF Fotoautotróf (fotoszintézis) _ Kémiai energia KEMOTRÓF Kemoautotróf (kemoszintézis) Kemoheterotróf

6 Sejt példák a felépítő anyagcsere folyamatok
egyes fajtáira: Autotróf felépítés: - kékbaktérium sejt - nitrifikáló baktériumsejt - táplálékkészítő alapszöveti sejt Heterotróf felépítés: - papucsállatka sejt - állati sejt - gomba sejt

7 Fototróf felépítés: - kékbaktérium sejt
- táplálékkészítő alapszöveti sejt Kemotróf felépítés: - nitrifikáló baktériumsejt - állati sejt - gomba sejt Fotoautotróf felépítés: - kékbaktérium sejt - táplálékkészítő alapszöveti sejt Kemoautotróf felépítés: nitrifikáló bakt. sejt Kemoheterotróf felépítés: - állati és gomba sejt

8 Élőlények csoportosítása a felépítő anyagcsere
folyamataik alapján: Autotróf élőlények: - kékbaktériumok - nitrifikáló baktériumok - növények Heterotróf élőlények: - papucsállatkák - állatok - gombák

9 Fototróf élőlények: - kékbaktériumok
- növények Kemotróf élőlények: - nitrifikáló baktériumok - állatok - gombák Fotoautotróf élőlények: - kékbaktériumok Kemoautotróf élőlények: nitrifikáló baktérium Kemoheterotróf élőlények: - állatok és gombák

10 Lebontó folyamatok Szerves vegyületek lebontása szervetlen vegyületekre (CO2 –ra és H2O- ra) vagy szerves vegyületekre (pl. tejsavra) Bonyolultabb felépítésű, nagyobb energia tartalmú vegyületekből egyszerűbb felépítésű kisebb energiatartalmú vegyületek képződése Energia felszabadító folyamatok (ATP képződés) H (proton és elektron) szállító: NAD+

11 Lebontó folyamatok fajtái
Biológiai oxidáció: Aerob körülmények (oxigénben gazdag) Teljes lebontás (oxidáció) - Végterméke: szervetlen vegyület (CO2 , H2O) Maximális energia felszabadulás - Sok ATP képződése (1 glükózból 38 ATP )

12 Lebontó folyamatok fajtái
Erjedés: Anaerob körülmények (oxigén hiányos) Részleges lebontás (redukció) - Végterméke: szerves vegyület (pl. tejsav; etanol) Részleges energia felszabadulás - Kevés ATP képződés ( 1 glükózból 2 ATP )

13 Sejt példák a lebontó folyamatokra:
- oxibionta (biológiai oxidációval lebontó) sejtek: - nitrifákáló baktérium sejtek - növényi sejtek - állati sejtek - anoxibionta (erjedéssel lebontó sejtek) - denitrifikáló baktérium sejtek - emberi érett vörösvérsejtek

14 Élőlény példák a lebontó folyamatokra: - oxibionta (biológiai oxidációval lebontó) élőlények: - nitrifákáló baktériumok - növények - állatok többsége - anoxibionta (erjedéssel lebontó sejtek) - denitrifikáló baktériumok - orsóféreg

15 A sejtben a felépítő és lebontó folyamatok állandóan zajlanak és összekapcsolódnak
A folyamatokat összekapcsolja: - az acetil- csoport, mindkét folyamatban köztes termék - az ATP, mindkét folyamatban energiatároló és energiaszolgáltató

16 Hidrolízis: víz molekulák beépülésével végbemenő bomlás Pl
Hidrolízis: víz molekulák beépülésével végbemenő bomlás Pl. makromolekula - alegységek (monomerek) szétbomlási folyamata keményítő, glikogén, fehérje (polipeptidlánc), nukle- insav Kondenzáció: víz molekulák felszabadulásával végbe- menő összekapcsolódás Pl. makromolekula - alegységek (monomerek) össze- kapcsolódási folyamata glükózok, aminosavak, nukleotidok

17 Felépítő folyamatok

18 A szénhidrátok fotoautotróf felépítése = FOTOSZINTÉZIS
Jelentősége a földi életben: Folyamatosan megköti a légkör széndioxid tartalmát Legnagyobb tömegben termel szerves vegyületeket (szervetlen vegyületekből) Oxigént termel a heterotófok számára is Összesített reakció egyenlete: 6CO2+ 6H2O + fényenergia= C6H12O6 + 6O2

19 Fényszakasz (fényreakció):
Folyamata: Fényszakasz (fényreakció): Lényege: fényenergia megkötése és átalakítása kémiai energiává Színhelye: a zöld színtest belső membránja ( gránummembránja/ tilakoidmembránja)

20 Zöldszíntest

21

22 Fényszakaszhoz szükséges energia és vegyület:
Fényenergia Fénymegkötő festékmolekulák (a- és b- klorofill, ill. karotinoidok) Enzimek pl. citokrómok H2O (O és 2H ) ADP+ P NADP+

23 Fényszakasz végtermékei:
O2 ATP NADPH+ H+

24 Fényszakasz folyamata:
A fényenergiát az első és a második fotorendszer (pigmentrendszer) köti meg a zöldszintest belső membránjában A megkötött fényenergiával kémiai energia igényes folyamatok mennek végbe - Fotolízis (vízbomlás) - molekuláris oxigén keletkezik - a H szállítómolekulára kerül ( NADPH+ H+ képződik) - ATP képződés

25

26

27

28

29

30

31

32

33 2. Sötét szakasz (sötét reakció):
Színhelye: zöldszíntest plazmaállománya Lényege: - a CO2 megkötése és szerves vegyületté (glükózzá) redukálása, a NADPH- ból származó H- nel és az ATP energiájával Fő folyamata: a redukciós ciklus ( Calvin- ciklus)

34

35

36 Lebontó folyamatok

37 A biológiai oxidáció és az erjedés összehasonlítása
Szempontok Biológiai oxidáció Erjedés Körülményei Aerob Anaerob Biológiai funkciója Teljes lebontás Részleges lebontás Végtermékei Széndioxid, víz Tejsav; Etanol, széndioxid Helyszíne a sejtben Sejtplazma, Mitokondrium Sejtplazma Energia mérlege Energia felszabadulás Sok ATP képződés Kevés ATP képződés

38 Biológiai oxidáció Lényege: lásd korábban
Összesített reakcióegyenlete: (glükózból kiindulva!) C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + kémiai energia Folyamata: Glikolízis (glükolízis) Citromsavciklus Terminális oxidáció

39 Glikolízis Összesített egyenlete: 2 ADP+2P
C6H12O6= 2CH3-CO-COOH X 2H + kémiai energia glükóz piroszőlősav 2NAD+ 2(NADH+ H+) ATP 2CH3-CO-COOH= CH3-CO CO H Piroszőlősav 2 KoA CH3-CO-KoA NAD+ NADH+H+ acetil- koenzim-A

40 Citromsavciklus (Citrátkör, Szent-Györgyi - Krebs ciklus)
Színhelye: a mitokondrium plazmaállománya Lényege: az acetil - csoportok egy körfolyamatba kerülnek, a körfolyamat során CO2 molekulák keletkeznek, a felszabaduló H- eket szállító molekulák (NAD+- ok) veszik fel

41 Mitokondrium

42 Összesített egyenlete:
2 C = 4 CO x 2 H acetil- csoport NAD NADH+4 H+ 2 CH3-CO- = 4 CO x 2 H 4 NAD+ 4 NADH+ 4H+

43 Terminális oxidáció Színhelye: a mitokondrium belső membránja Lényege:
a glikolízisből és a citromsavciklusból ide szállított H- ek (NADH + H+) molekuláris oxigénnel vízzé egye- sülnek, kémiai energia szabadul fel, ATP képződik

44 Összesített egyenlete:
ADP+ P NADH + H NAD H kém.energia 1/2 O H2O ATP

45

46

47

48

49

50 Erjedés Fajtái (a végterméke alapján): Tejsavas erjedés
Alkoholos erjedés

51

52

53

54 Az erjedés mindennapi felhasználása
Tejsavas erjedés: Tejipar: savanyú tejtermékek előállítása pl. joghurt, kefír, sajt Tartósítóipar: savanyúságok előállítása pl. savanyú uborka Mezőgazdaság: silótakarmány előállítása Alkoholos erjedés: Sör- és boripar: sör és bor készítés