Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Ämnesomsättningen Handlar om flödet av materia och energi i levande organismer.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Ämnesomsättningen Handlar om flödet av materia och energi i levande organismer."— Presentationens avskrift:

1 Ämnesomsättningen Handlar om flödet av materia och energi i levande organismer.

2 Metabolismen  Ett annat namn för ämnesomsättning.  Består av en nedbrytande och en uppbyggande del.  Katabolism – nedbrytande.  Anabolism – uppbyggande.

3 Katabolismen  Här studerar vi hur näringsämnena kolhydrater, proteiner och fetter bryts ner.  Katabola (som anabola) processer sker vid rumstemperatur och vid normalt pH.  Vanligen sker inte reaktioner vid så låga temperaturer.  Processen måste därför katalyseras av enzymer.

4 Enzymer  Är alla proteiner, alltså uppbyggda av aminosyror.  Är de verktyg som cellen använder för att bestämma vilka processer som ska ske.  En reaktion sker bara om det rätta enzymet är närvarande

5 Verksamma organeller i cellen  Vid nedbrytning av ämnen är det främst mitokondrien som är plats för processen, även om vissa steg sker i cytoplasman.  Dock föregås inträdet av ämnena i cellen av både mekanisk ock kemisk nedbrytning i större delar hos högre stående organismer, som människor, tex.  Detta sker i munhåla och mag-tarm- kanalen.

6 Kolhydrat, protein och fett.  Kolhydrater bryts i munhåla och tolvfingertarm ner till glukos mha enzymet amylas.  Proteiner bryts ner i magsäck och tolvfingertarm till aminosyror av enzymerna pepsin och trypsin.  Fetter bryts ner till glycerol och fettsyror i tolfingertarmen mha gallsalter och enzymet lipas.

7  Dessa enkla beståndsdelar tas upp av tarmslemhinnan till blodet (glukos och aminosyror), fettsyror tar omvägen via lymfan först.  Transport in i cellerna sker sedan med hjälp av olika transportproteiner över cellmembranet.

8 Energiutvinning?  Hittills har ännu ingen energi utvunnits ur näringsämnena. Snarare har energi gått förlorad genom aktiva processer som tex transport över cellmembranet

9 Cytoplasman  Här genomgår glukosmolekylerna en process kallas glykolysen, en 10- stegs reaktionsserie.  Stegvis bryts glukos ner till pyruvatjoner, CH 3 COCOO - (s. 260)

10 Nettoreaktionen av glykolysen är: Glukos + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 fosfat → 2 NADH + 2 pyruvat + 2 ATP + 2 H 2 O + 2 H+.  NAD + /NADH + H + och ADP/ATP är sk. bärarmolekyler.

11 ATP  …tar upp, lagrar och transporterar energi.  Det är bindningen mellan fosfatgrupp 2 och 3 som är så energirik.  När den tredje fosfatgruppen spjälkas och bindningen bryts, frigörs energi. ATP ↔ ADP + P i  Molekylen kan åter laddas genom att koppla på fosfatgruppen igen. För den processen krävs energi.

12 Aminosyrorna…  Aminosyrornas nedbrytning är komplicerad.  Detta beror på att aminosyrorna har så olika sidokedjor.  En likhet finns dock, aminogruppen sitter på α-kolatomen.  Denna aminogrupp kan tas bort på samma sätt från alla aminosyror.  Det sker med två olika metoder.

13 Transaminering och deaminering  Aminogruppen kan överföras till en ketosyra. Aminosyra 1 + ketosyra 2 ↔ ketosyra 1 + aminosyra 2, Ex: alanin + α-ketoglutarsyra ↔ pyrodruvsyra + glutaminsyra  Genom transamineringar (där aminogruppen flyttas) kan det bildas amino- och ketosyror som kroppen just då bättre behöver.  Men om det finns överskott på aminosyror i cellen, kan glutaminsyran ovan oxideras vidare. Då bildas ammoniak och α- ketoglutarsyran återbildas.

14 Mitokondrien  Här sker vidare nedbrytning av fetter sk. β- oxidationen  Fettsyrorna bryts ned stegvis via oxidation. I ett av stegen är det β-kolatomen som oxideras, därav namnet.  Efter fem steg har kolkedjan kortats med två kolatomer. Dessa har bildat en acetygrupp. Acetylgruppen binds till en bärarmolekyl, CoA och bildar acetyl-CoA.  Produkter av ett varv är också FADH2 och NADH + H +  Resten av kolkedjan går ett varv till och två kolatomer spjälkas av…  I mitokondrien sker även citronsyracykeln eller krebs cykel.

15 pyruvatjonen .. Från glykolysen kan gå vidare tre vägar.  Den kan i vissa organismer jäsas till etanol och koldioxid.  Den kan under syrefattiga förhållande bilda mjölksyra.  Vanligen (hos människan) förs pyruvatjonen in i mitokondrien via transportproteiner. Det spjälkas en koldioxidmolekyl, samtidigt som en vätebärare, NAD + ”laddas” med väte till NADH+H +, en acetylgrupp bildas och sätts på en bärarmolekyl, CoA.  Acetyl-CoA bildas.

16 Citronsyracykeln  Här inträder nu karboxylsyror från trans- och deamineringen, acetyl-CoA från β-oxidationen och glykolysen, in i citronsyracykeln.

17  Citronsyracykeln är en serie av åtta reaktioner som alla sker innerst i mitokondrien.  Namnet kommer av citronsyra, som är en av mellanprodukterna i reaktionsserien.  Cykeln börjar med att acetyl-CoA kopplas till oxalättiksyra och bildar citronsyra. Ett antal reaktioner följer dör olika syror bildas och omvandlas.  De första två syrorna har sex kolatomer.  I steg tre oxideras isocitronsyra, en NAD + laddas, en CO 2 – molekyl spjälkas av och bildar α-ketoglutarsyra (samma molekyl som bildas vid transamineringen. Det är alltså i detta steg som α-ketoglutarsyra från proteinerna träder in i citronsyracykeln).  I steg tre oxideras α-ketoglutarsyra, en NAD + laddas och en CO 2 -molekyl spjälkas.  Nu har syramolekylen bara 4 kolatomer kvar (2 har ju avgetts i två CO 2 )  Oxalättiksyra återbildas samtidigt som en NAD + laddas och vi är tillbaka där vi började.  Ett fullständigt varv i citronsyracykeln (alltså för inträdet av en acetyl-CoA) kan vi skriva sumaformeln: Acetyl-CoA + 3NAD+ + FAD + ADP + Pi + 2H 2 O  CoA + 2CO 2 + 3NADH + 3 H + + FADH 2 + ATP (Vatten krävs för att få syret i koldioxiden, de rosamarkerade från steg jag inte nämnt ovan)

18 I mitokondriens innermembran  Här sker cellandningen, slutstationen för näringsämnena  Det är först här som stora mängder ATP skapas.  Kolatomerna i näringsämnena har redan oxiderats så långt det är möjligt, till CO 2.  Här, i elektrontransportkedjan (eller andingskedjan), ska väteatomerna, som är bundna till alla de bärare som laddats under vägen hit, oxideras till vatten.

19  I mitokondriens inre membran sitter en serie med enzymer som tar emot elektroner från vätebärarna samtidigt som H+ förflyttas över innermembranet till utrymmet mellan yttre och inre membranet. På så vis byggs en laddnings och koncentrationsgradient upp.  I det sista enzymkomplexet överförs elektronen till ½O 2, som då kan förenas med två H + och skapa vatten.  I membranet sitter också ett enzym, ATP- syntas som låter vätejoner strömma tillbaka till inre matrix, systemets energi minskar i systemet (gradienten mellan de två utrymmena) och används till att syntetisera ATP från ADP och P i.  För varje NADH + H + som oxideras skapas 3 ATP.  Notera att för transport in av 1 mol NADH i mitokondrien (från glykolysen) krävs 1 mol ATP, så netto av en NADH som kommer från glykolysen blir egentligen bara 2 ATP

20  Electron transport chain Electron transport chain Electron transport chain  ATP synthase ATP synthase ATP synthase  Electron transport chain song Electron transport chain song Electron transport chain song

21 Anabola reaktioner Nedbrytande och uppbyggande processer kan inte ske samtidigt i cellen. Då blir det ”rundgång” och bara värme produceras. Cellen styr detta genom att kopplas på eller stänga av de enzymer som katalyserar reaktionerna. De nedbrytande och uppbyggande reaktionerna sker ofta i olika delar av cellen. Β-oxidationen och citronsyracykeln sker i mitokondrien medan syntes av fetter, aminosyror, proteiner, nukleotider och kolhydrater sker i cytoplasman.

22 Bildande av kolhydrater  Glukos skapas i en motsattsreaktion till glykolysen, glykoneogenesen. Utgångsmaterialet är pyruvat och enzymerna som katalyserar reaktionsstegen är de samma.

23 Fettsyrasyntes  Utgår från acetylgruppen i acetyl- CoA. Speciella enzym kopplar ihop acetylgrupper till långa kolvätekedjor.  För detta krävs att acetylgrupperna reduceras med hjälp av väteatomer från vätebärare och energi. Det kostar en hel del ATP att bygga en fettsyramolekyl.  Största delen av fettsyrorna reagerar med glycerol till fett och lagras som energireserv.

24 Proteiner  Våra celler kan tillverka de flesta aminosyrorna, exempelvis genom transaminering. Karboxylsyror från citronsyracykeln kan också amineras till aminosyror.  Vissa aminosyror, de essentiella, måste tillföra med proteiner i maten.  Hur aminosyrorna kopplas ihop till proteiner tittar vi på i detalj i nästa kapitel.

25 Fotosyntesen  Hur växter omvandlar icke organiska föreningar, till organiska.  Fotosyntesen sammanfattas med formeln: CO 2 + H 2 O  C 6 H 12 O 6 + O 2  Ser hyfsat enkelt ut va? Jo, men det ligger lite mer bakom reaktionsformeln.

26  I kloroplasternas tylakoidmembran bygger klorofyllmolekylerna upp sk antennkomplex, vilka har många delokaliserade och lättrörliga elektroner.  Det är dessa elektroner som fångar fotoner från ljuset och lyfts till högre energitillstånd. Därmed blir de ännu mer lättrörliga.

27 Fotosystem II och I  I tylakoidmembranet sitter också två reaktionscentran (proteinkomplex), fotosystem II och fotosystem I.  De energirika elektronerna som skapas i antennerna i fotosystem II tas om hand av vätebäraren plastokinon, Q, som bilad QH 2 tillsammans med protoner från tylakoidens utsida.  Elektronerna som nu saknas i antennen tas från ett mangankomplex, som då blir starkt elektropositivt.  Mangankomplexet tar istället elektroner från vatten.  Det är alltså fotosystem II som spjälkar vatten till syrgas och protoner.  Protonerna som skapas hamnas på insidan av tylakoidmembranet och en protongradient uppstår (likt den i cellandingen).

28  I fotosystem I tas antennens elektroner upp av proteinet ferredoxin, som sitter på tylakoidmembranets utsida.  Där laddas vätebärare NADP + av elektronerna och vätejoner till NADPH+H.  De elektroner som nu fatts i fotosystem I tas från de laddade QH 2, som skapades i fotosystem II. QH 2 oxieras till Q + 2H +  Q ladddes från början med H + från utsidan och lämnar nu H + på insidan, vilket ytterligare ökar protongradienten mellan tylakoidens in och utsida.

29  Precis som i elektrontransportkedan används nu den uppbyggda protongradienten att driva ett ATP – syntas. (dock är detta ATP – syntas något mindre effektivt än det vi har i elektrontransportkedjan.  Som slutresultat har vi från fotosystem II och I och från ATP – syntas fått laddade NADPH, ATP och avfallet, O 2.

30 Mörkerreaktionen  Det är under denna delen av fotosyntesen som glukos bildas.  Kolatomerna i glukos kommer från luftens koldioxid och de skapade NADPH och ATP från ljusreaktionerna använd för att ”fixera” kolet.  Mörekerreaktionen är inte direkt beroende av ljus och kan fortgå i mörker, så länge det finns NADPH och ATP. (det sker givetvis också under dagen, i ljus)  Glukosen används av växten som byggnadsmaterial, då i form av cellulosa och som energireserv i form av stärkelse.

31 CAM-växt, växt med ett metaboliskt och fysiologiskt system som gör det möjligt att utföra fotosyntes om dagen men ta upp koldioxid om natten, vilket minskar vattenförlusten. Exempel på CAM- växter är fetbladsväxter och kaktusväxter.

32


Ladda ner ppt "Ämnesomsättningen Handlar om flödet av materia och energi i levande organismer."

Liknande presentationer


Google-annonser