BIOC HÉMIA

1. BIOCHÉMIA

2. Biochémia – hraničná vedná disciplína • Chemické deje • Podstata základných životných procesov Metabolizmus, rast, pohyb, dráždivosť, rozmnožovanie

3. Biochémia – vedy o športe – 30. roky 20. storočia • Laktát, kreatínfosfát, ATP • Vplyv telesného zaťaženia na živočíšne organizmy • Zmeny v pracujúcich svaloch • Hormonálna regulácia telesného zaťaženia

5. ZÁKLADY BIOCHÉMIE Chemické zlúčeniny nízkomolekulové – monoméry makromolekulové - polyméry Chemické prvky a ich väzbové vlastnosti Makroergické väzby – 20-50 kJ.mol-1 ~

6. Makroergické väzby • Difosfátová – ATP (GTP, UTP) • Enolfosfátová – fosfoenolpyrohroznová • Acylfosfátová - k.1,3 bisfosfoglycerová • Guanidínfosfátová –CrP • Tioesterová – acetyl KoA

7. Funkčné skupiny • R – C = O l -COOH karboxylová OH skupina • R-C =O aldehydová skupina I H

8. R- C =O I ketoskupina R • R – NH2 aminoskupina • R-OH hydroxylová skupina

9. Reakcie v živých systémoch • Energetická bariéra – bráni prebehnutiu reakcie • Látky reagujú pri presne stanovených reakčných podmienkach • Katabolické reakcie – exergonické • Syntetické reakcie – endergonické katalyzátory – enzýmy – znižujú aktivačnú energiu

10. Oxidačno - redukčné reakcie • Spôsoby oxidácie látok: • Oxidácia – odovzdávanie elektrónov (odovzdávanie vodíkov) • Oxidácia - dehydrogenácia • Redukcia – prijímanie elektrónov (prijímanievodíkov – hydrogenácia) • A + XH2→ AH2 + X

11. Biochemické reakcie • Reakčné celky • substrát • Produkt • Enzým • Smer – obojstranný – vratné • Konečný produkt – metabolická dráha • Metabolický cyklus

12. Biologické zlúčeniny • A: Cukry B: Tuky • C: Bielkoviny • D: Vitamíny • E: Enzýmy • F: Hormóny G:Nukleotidy

13. Sacharidy (glycidy, cukry) • Energetické látky • Produkty fotosyntézy • 6CO2 + 6 H2O → 6 O2+ C6H12O6 • Polyhydroxidy aldehydov a ketónov • Najjednoduchší 3C • Glyceraldehyd – predlžovanie C reťazca • Spájanie navzájom – glykozidové väzby

14. Lipidy • Estery alkoholov a vyšších karboxylových kyselín • Tuky –estery glycerolu a VKK • Zložené lipidy (k. fosforečná, cukry) • VKK – párny počet C (jednoduché i dvojité väzby) • Nasýtené – nenasýtené • Niektoré esenciálne

15. Stavebnými jednotkami sú aminokyseliny – peptidové väzby – medzi COOH a H- N I H Biologické funkcie: Enzýmová katalýza Koordinovaný pohyb Transport a uskladňovanie Mechanická podpora Imunitná ochrana Regulácia biochemických pochodov (Zdroj energie) Bielkoviny

16. Vitamíny • Nízkomolekulové látky – v stopových množstvách pre rast a funkcie • Rozpustné vo vode – hlavne • B – súčasť štruktúr koenzýmov • C – oxidoredukčné deje

17. Rozpustné v tukoch – A, D, E, K • A– z β karoténu – význam pre zrak • D – metabolizmus Ca • E – významný antioxidant • K - zrážanie krvi Hypo –hypervitamióza – metabolické poruchy

18. Enzýmy • Vysokomolekulové katalyzátory biochemických reakcií • Zníženie aktivačnej energie • Vysoká špecificita • Mechanizmus účinku - prechodný komplex substrát - enzým • Aktívne miesto – zámka –(enzým) • kľúč - substrát

19. Rýchlosť ovplyvňuje : • pH • teplota • Koncentrácia E a S • Aktivátory a inhibítory • Mg, Ca, Mn, Cl • Ťažké kovy –Hg, Pb, Cu – enzýmové jedy

20. Kofaktory • Súčasť molekuly enzýmov – nizkomolekulové nebielkovinové • Koenzým • Kofaktory oxidoreduktáz - • NAD, NADP • FMN, FAD – súčasťou je vitamín B • Kofaktory transferáz – ATP, koenzým A

21. Názvoslovie enzýmov • Typ reakcie – áza • Oxidoreduktázy • Transferázy – prenos skupín • Hydrolázy – • Izomerázy – priestorové a štrukturálne premeny • Syntetázy -

22. Nukleové kyseliny a nukleotidy • NK - informácie – k existencii bunky • V jadre – chromozómy • Sú tvorené z nukleotidov Nukleotid: 1. 5C cukor – ribóza, dezoxyribóza 2. dusíkatá báza (adenín, guanín, cytozín, tymín, uracyl) 3. k. fosforečná Nukleozid: báza + sacharid (adenozín, guanozín, tymidín, cytidín, uridín)

23. DNA • DNA – nositeľ genetickej informácie pre priebeh všetkých životných procesov -zakódovanej v sekvencii nukleotidov • Dezoxiribóza + A,G,C,T • Poradie nukleotidov určuje poradie AK v bielkovinách • Úsek –kóduje 1 bielkovinu –gén – genóm • Primárna, sekundárna a terciárna štruktúra

24. RNA • Ribóza + A,G,C,U • m RNA – informačná –prenáša genetickú informáciu z jadra do cytoplazmy • t RNA – prenos AK na ribozómy pri syntéze bielkovín • r RNA – vytvára štruktúru ribozómov

25. Nukleotidy • Stavebná zložka NK • Voľné (k. fosforečná) • ATP – primárny zdroj energie v bunke • 2 vysokoenergické väzby – makroergické • Hydrolýzou – veľké množstvo energie • GDP, GTP • Cyklické nukleotidy – c AMP • Nukleotidové koenzýmy – NAD, NADP, FAD, FMN, koenzým A

26. METABOLIZMUS SACHARIDOV • Hlavný energetický zdroj – oxidácia • Zásobná forma – glykogén • Zdroj uhlíka pre syntézu lipidov a uhlíkovej kostry aminokyselín

27. Štruktúra glykogénu

28. Potrava – denný príjem 500g • Polysacharidy – škrob, glykogén • Disacharidy – sacharóza (30%) • laktóza (10%) • Monosacharidy – glukóza, fruktóza • Dominantný zdroj – škrob (60%) zemiaky, obiloviny

29. Glukóza – najdôležitejší sacharid pre bunky • Využitie v troch hlavných metabolických cestách: • 1. Syntéza glykogénu • 2. Glykolýza • 3. Pentózový cyklus

30. Metabolizmus glykogénu • Syntéza • Odbúranie • Regulácia • Pečeň (10% hmotnosti) • a • svaly (1% hmotnosti)

31. Funkcia pečeňového glykogénu • Dopĺňanie glukózy do krvného riečiska • Štiepenie – tvorba (podľa hladiny glukózy v krvi)

32. Využitie svalového glykogénu • Je zdrojom energie iba pre svalovú bunku • Nemôže sa využiť na zvýšenie hladiny krvnej glukózy! (chýba enzým glukóza 6-fosfatáza)

33. Syntéza glykogénu • Glukóza • Pred vstupom do pochodov syntézy – fosforylácia – (hexokináza) – glukóza 6- fosfát (ATP) • Premena na glukóza 1-fosfát • Reakcia s UTP- UDPG • Lineárne časti – glykogénsyntáza • Vetvenie – vetviaci enzým

35. Odbúranieglykogénu • 1. Vstup H3PO4 a štiepenie glykozidovej väzby α1-4 • Vznik G 1-fosfátu (glykogénfosforyláza) • Premena na G-6 fosfát • Štiepenie na G a P – (G 6-fosfatáza) len v pečeni!

36. Regulácia metabolizmu glykogénu • Glykogén – základný energetický substrát, základná rezerva glukózy • Tvorba – degradácia glykogénu – podľa potrieb organizmu • Štiepenie glykogénu: • A) pokles hladiny glukózy • B) potreba mobilizovať energetické rezervy • Syntéza glykogénu –pri dostatočnom príjme

37. Kontrola metabolizmu glykogénu – hormóny: • GLUKAGÓN (pečeň), ADRENALÍN (sval) • INZULÍN

38. Inzulín - glykogenosyntézu • Glukagón a adrenalín – glykogenolýzu • Glukagón a adrenalín – aktivujú fosforylázu inhibujú syntázu

39. Prostredníctvom proteínkináz – spustenie kaskádovej fosforylácie enzýmov • Fosforylovaná syntáza – neaktívna • Fosforylovaná fosforyláza – aktívna • Adrenalín a glukagón – glykogenolýza

40. Inzulín – defosforylácia syntázy a fosforylázy • Stimulácia syntézy a inhibícia odbúrania

42. Metabolická regulácia tvorby a degradácie glykogénu • Pokles glukózy –spojený s poklesom ATP • a vzostupom AMP • AMP aktivuje fosforylázu – zvýšená degradácia glykogénu • (ATP tento účinok odstraňuje)

43. Glykolýza • Základná metabolická cesta odbúrania glukózy v bunkách • Za aeróbnych podmienok – konečný produkt pyruvát • Za anaeróbnych podmienok – konečný produkt laktát

44. 3 fázy: • 1. a) aktivácia (glukóza 6-fosfát) • b) izomerácia (fruktóza 6-fosfát) • c) vznik 2 trióz • 3-fosfoglyceraldehyd dihydroxiacetónfosfát

45. 2. fáza • oxidoredukčná reakcia – • 1,3 bisfosfoglycerát • (NAD+ → NADH + H+) • Vznik ATP substrátovou fosforyláciou • 3-fosfoglycerát

46. 3.fáza • 2-fosfoglycerát – fosfoenolpyruvát • Substrátová fosforylácie –ATP • enolpyruvát • pyruvát

50. Glykolýza za aeróbnych a anaaeróbnychpodmienok • Aeróbne podmienky – vo väčšine buniek • (výnimka –kostrový sval, Ery) • K zabezpečeniu glykolýzy – nevyhnutná • REGENERÁCIA koenzýmu NADH – oxidácia • Za aeróbnych podmienok v mitochondrii –terminálna oxidácia • za anaeróbnych podmienok - redukciou pyruvátu – vznik laktátu