Zhrnutie na Termochémia, Metabolizmus Sacharidov a Freóny

## Úvod Metabolizmus sacharidov je súbor biochemických dráh, ktorými bunky získavajú energiu z cukrov. Hlavným cieľom je rozložiť glukózu a získať chemickú energiu vo forme ATP, ako aj premeniť medziprodukty na ďalšie látky potrebné pre rast a funkciu bunky. > **Definícia:** Metabolizmus sacharidov sú všetky chemické reakcie v bunke vedúce k rozkladu alebo syntéze sacharidov, ktoré zabezpečujú energiu a stavebné látky. ## Prehľad dráh (zjednodušené) - Katabolizmus: rozklad sacharidov na menšie molekuly a energia - Anaeróbna glykolýza: rozklad glukózy bez kyslíka v cytoplazme - Aeróbna cesta: pyruvát sa ďalej spracuje v mitochondrii (aeróbna dekarboxylácia a Krebsov cyklus) ### 1. Anaeróbna glykolýza (cytoplazma) - Prebieha v cytoplazme prokaryotov aj eukaryotov pri neprítomnosti kyslíka. - Glukóza ($\ce{C6H12O6}$) sa štiepi na dve triuhlíkové molekuly a následne oxiduje na pyruvát (kyselina pyrohroznová). > **Definícia:** Glykolýza je séria enzýmami katalyzovaných reakcií, ktoré rozkladajú glukózu na pyruvát a tvoria ATP a redukované koenzýmy. Kľúčové body glykolýzy: - Výsledok z 1 molekuly glukózy: 2 molekuly pyruvátu, 2 ATP (čistý zisk) a 2 NADH+H+. - Niektoré enzýmy: kinázy (prenášajú fosfát), mutázy a izomerázy (izomerizácie), dehydrogenázy (odoberajú 2 H alebo pridávajú O). Chemická rovnice (zjednodušene): $$\ce{C6H12O6 -> 2 CH3-CO-COOH}$$ A energeticky: $$\text{glukóza -> 2 pyruvát + 2 ATP + 2 NADH+H+}$$ Energetická bilancia (zhrnutie): - Spotreba: 2 ATP v počiatočných krokoch - Produkcia: 4 ATP počas ďalších krokov (čistý zisk = 2 ATP) - Produkcia: 2 NADH+H+, ktoré musia byť znovu oxidované v ďalších dráhach Praktické využitie anaeróbnej glykolýzy: - V svaloch pri intenzívnej práci (kyslíkový dlh) vzniká laktát a spôsobuje svalovicu - Potravinársky priemysel: kvasenie mliečneho typu pri výrobe jogurtov, kefíru, kyslej kapusty Did you know that pri anaeróbnej glykolýze vzniká z 1 molekuly glukózy len 2 molekuly ATP, čo stačí mnohým prokaryotom pre ich metabolizmus? ### Anaeróbne varianty (fermentácie) 1. Mliečne kvasenie - Reakcia: pyruvát + NADH+H+ -> laktát + NAD+ - Význam: obnova NAD+ umožní pokračovanie glykolýzy - Použitie: výroba kyslomliečnych produktov 2. Alkoholové kvasenie (kvasinky) - Sekvencia: pyruvát -> CO2 + acetaldehyd; acetaldehyd + NADH+H+ -> etanol + NAD+ - Použitie: výroba pečiva, piva, vína a iných alkoholických nápojov > **Definícia:** Fermentácia je anaeróbny proces premeny pyruvátu na produkty (napr. laktát alebo etanol) s obnovením NAD+. ### 2. Aeróbna dekarboxylácia pyruvátu (mitochondrie) - Prebieha v matrixe mitochondrií za prítomnosti kyslíka. - Pyruvát sa dekarboxyluje (odtrhne sa CO2) a vzniká acetylkoenzým A (acetyl-CoA). Chemická rovnice: $$\text{pyruvát} + NAD^{+} + \text{koenzým A} -> CO2 + \text{acetyl-CoA} + NADH+H^{+}$$ Význam: acetyl-CoA je vstupnou molekulou do Krebsovho cyklu a spája katabolizmus sacharidov, tukov a bielkovín. ### 3. Krebsov cyklus (citrátový cyklus) (mitochondrie) - Prebieha v matrixe mitochondrií za aeróbnych podmienok. - Je to cyklická dráha, v ktorej sa acetyl-CoA postupne oxiduje na CO2 a vznikajú redukované koenzýmy a ATP. > **Definícia:** Krebsov cyklus je séria dekarboxylačných a dehydrogenačných reakcií, ktoré oxidujú acetyl-CoA a vytvárajú redukované koenzýmy a energetickú molekulu GTP/ATP. Priebeh a výsledky (z 1 acetyl-CoA): - Acetyl-CoA (2 C) sa spojí s oxaloacetátom (4 C) a vznikne citrát (6 C) - Postupné kroky vedú cez 5C (2-oxoglutárát) späť na 4C (oxaloacetát) - Produkty z 1 acetyl-CoA: $2\,\text{CO}_2$, $3\,\text{NADH+H}^+$, $1\,\text{FADH}_2$, $1\,\text{ATP}$ (z GTP) Tabuľka: porovnanie glykolýzy a Krebsovho cyklu | Vlastnosť | Glykolýza | Krebsov cyklus | |---|---:|---:| | Lokalizácia | Cytoplazma | Matrix mitochondrie | | Prítomnosť kyslíka | Anaeróbna alebo aeróbna (ďalšie kroky) | Len aeróbne podmienky | | Hlavný produkt | Pyruvát, 2 ATP, 2 NADH+H+ | CO2, 3 NADH+H+, 1 FADH2, 1 ATP (na acetyl-CoA) | | Účel | Rýchle získani