Zhrnutie na Základy biochémie a metabolizmu

## Úvod Táto učebná pomôcka poskytuje súhrn kľúčových princípov z oblasti metabolizmu (zamerané na centrálne metabolické dráhy mimo detailov enzymatickej katalýzy a metabolických trás, ktoré sú pokryté inde) a základov proteínovej štruktúry a vlastností. Materiál je určený pre samoukov (Not attending) a rozdeľuje zložité témy do prehľadných častí s praktickými príkladmi a porovnaniami. > Definícia: Metabolizmus predstavuje súhrn biologických reakcií v bunke, ktoré premieňajú látky a energiu potrebnú pre život. Proteíny sú makromolekuly tvoren é aminokyselinami spojenými peptidovými väzbami. ## Základné pojmy (rýchly prehľad) - **Katabolizmus**: rozkladné procesy, uvoľňujú energiu.\n- **Anabolizmus**: syntetické procesy, spotrebúvajú energiu. > Definícia: Substrátová fosforylácia je priamy prenos fosfátovej skupiny na ADP (alebo GDP) pri tvorbe ATP (GTP). ## Krebsov cyklus — prehľad (bez detailov enzýmovej katalýzy) ### Hlavné body - Začína kondenzáciou acetyl-CoA s oxalacetátom za vzniku citrátu (6C).\n- Cyklus produkuje redukované koenzýmy (NADH, FADH2) a GTP/ATP, ktoré vedú k tvorbe ATP v dýchacom reťazci. > Definícia: Acetyl-CoA je centrálny metabolit, ktorý spája katabolizmus sacharidov, lipidov a aminokyselín. Tabuľka: porovnanie typických produktov krokov citrátového cyklu | Krok / Typ reakcie | Hlavný produkt | Poznámka | |---|---:|---| | Kondenzácia acetyl-CoA + oxalacetát | Citrát (6C) | Vzniká trikarboxylová kyselina | | Dehydrogenačné kroky | NADH, FADH2 | Vedené k oxidačnej fosforylácii | | Substrátová fosforylácia | GTP/ATP | Napr. sukcinyl-CoA → sukcinát | Fun fact: V mitochondriálnej matrix sa sústreďuje väčšina enzymatických krokov Krebsovho cyklu, zatiaľ čo niektoré enzýmy môžu byť viazané na membránu. ### Praktický príklad Premena 1 molu pyruvátu komplexne cez PDH a následné kroky cyklu vedie ku generácii redukovaných koenzýmov, ktoré sa následne použijú na tvorbu ATP pôsobením oxidačnej fosforylácie. ## Glykolýza — kľúčové kroky a energetika - Glykolýza vedie od glukózy (6C) k pyruvátu (2× 3C) a produkuje ATP a NADH.\n- Substrátová fosforylácia sa v glykolýze realizuje dvakrát pri tvorbe ATP z 1,3-bisfosfoglycerátu a fosfoenolpyruvátu. > Definícia: Glykolýza je cytoplazmatická dráha rozkladu glukózy na pyruvát za tvorby ATP a NADH. Tabuľka: kľúčové kroky medzi glyceraldehyd-3-fosfátom a 3-fosfoglycerátom | Deje ktoré prebiehajú | Áno / Nie | |---|---:| | Oxidácia substrátu a redukcia NAD⁺ → NADH | Áno | | Využitie anorganického fosfátu (Pi) na vznik 1,3-BPG | Áno | | Tvorba ATP z 1,3-BPG (fosfoglycerátkinázou) | Áno | | Oxidácia NADH → NAD⁺ (pri anaeróbii cez laktát dehydrogenázu) | Áno | Did you know that počas intenzívneho anaeróbneho cvičenia je hlavným mechanizmom reoxidácie NADH na NAD⁺ premiena pyruvátu na laktát, čím sa udrží priebeh glykolýzy? ### Praktické použitie - V kostrovom svale pri anaeróbnej kontrakcii sa NADH rýchlo reoxiduje cez LDH, čo umožňuje pokračovanie glykolýzy bez potreby mitochondriálnej oxidácie. ## Úvod do proteínov — od aminokyselín k štruktúram ### Aminokyseliny — vlastnosti - Aminokyseliny sú chiralné (s výnimkou glycínu), pretože obsahujú centrálne uhlíkové atómy viazané na štyri rôzne skupiny. > Definícia: Chirálny uhlík je atóm uhlíka viazaný na štyri rôzne substituenty, čo vedie k izomérii (enantiomérom). - Aromatické AK absorbujú UV pri 280 nm: hlavne tryptofán a tyrozín. ### Izoelektrický bod a elektroforéza - Pri pH 7 bude smer migrácie počas elektroforézy závisieť od náboja aminokyseliny: kyslé AK (napr. asparagová) sú viac negatívne a budú sa pohybovať k anóde (kladnej elektróde). Tabuľka: výber aminokyselín a charakter náboja pri pH 7 | Aminokyselina | Náboj pri pH 7 | |---|---:| | Alanín | neutrálna (základná/neutral) | | Asparagová | negatívna | | Lyzín | pozitívna | | Glutamín | neutrálna | ### Primárna až kvartérna štruktúra - Primárna: sekvencia AK určuje vyššie štruktúry.\n- Sekundárna: α-helix a β-skladaný list stabilizované hlavne vnútr