Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

Autor materiálu: RNDr. Pavlína KochováDatum vytvoření: listopad 2012Vzdělávací oblast: člověk a přírodaVyučovací předmět: chemieRočník: septima, š.Téma: dynamická biochemie – citrátový cyklusDruh materiálu: prezentace + pracovní listKlíčová slova: substrát, redoxní enzymy, odbourání,

dekarboxylace, substrátová fosforylace, makroergická vazba, energetická bilance

Anotace: prezentace s výkladem a aktivitou pro procvičení ev. zpětnou vazbu

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

Typ interakce

Dum se skládá z výkladu formou prezentace a následnou aktivitou formou pracovního listu Druh výukového zdroje

Prezentace je učena pro výklad společného uzlu bazálního metabolismu živin pro třetí ročník výuky středoškolské chemie•Navazuje na kapitolu odbourávání sacharidů a připravuje studenty na výklad poslední fáze získávání energie z živin – dýchací řetězec•Podává v jednotlivých krocích názorné vysvětlení postupu odbourávání uhlíkatých skeletů•Druhá část prezentace shrnuje jednotlivé kroky a naznačuje zjednodušení výkladu procesu, který je v reálném prostředí buňky mnohotvárnější.•Pracovní list lze použít pro procvičování učiva v hodině nebo jako domácí úkol, nebo pro zpětnou vazbu

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

Typická délka využití

•Dum je zamýšlen na jednu vyučovací jednotku. Dle schopností žáků je aktivitu možno realizovat v hodině nebo formou domácího úkolu.  Zařazení materiálu dle ŠVP

•Student zařadí proces do systému metabolismu živin•Osvojí si znalosti o významu děje pro energetiku buňky

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Krebsův cyklusRNDr. Pavlína Kochová

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Hans Adolf Krebs(1900 – 1981)německý fyzik a biochemik židovské národnosti•1932 objev malého Krebsova (Onithinového) cyklu•1933 emigrace do GB•1937 objev velkého Krebsova cyklu•1953 Nobelova cena•1958 povýšen do šlechtického stavu

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Obr.1

•Sled 9, respektive 8 reakcí•Společná metabolická dráha aerobní oxidace mezi-

produktů odbourávání lipidů, sacharidů a některých AK•Lokalizace :

▫cytosol u prokaryontních buněk▫vnitřní membrána mitochondrií eukaryontních buněk

•Vstup:▫1 acetyl-CoA

•Zisk:▫1 ATP▫3 NADH+H+

▫1 FADH2

KREBSŮV CYKLUS

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

SCHEMA KREBSOVA CYKLU

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Obr.2

kondenzuje s oxalacetátem za současného působení H20 → citrát + CoA-SH

Hydrolýza vazby mezi acetyl-CoA a citrátem uvolní značné množství energie jako teplo.

1

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Obr.3

Citrát je izomerizován ve dvou stupních na izocitrát. Prvním stupněm je dehydratace na cis-akonitát.

2

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Obr.4

Druhým stupněm je pak zpětná rehydratace na isocitrát.

3

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Obr.5

Dehydrogenace a následná dekarboxylace isocitrátu na α-ketoglutarát (2-oxoglutarát). Koenzym NAD+ se při reakci redukuje na NADH+H+.

4

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Obr.6

Dekarboxylacie α-ketoglutarátu. NAD+ se při reakci redukuje na NADH+H+ a navazuje koenzym A.

5

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Obr.7

Přeměna sukcinyl-CoA na sukcinát. Uvolněná energie je použita k vytvoření makroergické vazby mezi fosfátem a GDP za vzniku jedné molekuly GTP. Díky GTP nakonec vzniká ATP (substrátová fosforylace).

6

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Obr.8

Sukcinát je dehydrogenován na fumarát. Redukuje se koenzym FAD na FADH2 a přechází do dýchacího řetězce. Na rozdíl od NADH+ H+ vytvoří jen 2 molekuly ATP.

7

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Obr.9

Adice vody na fumarát za vzniku malátu.

8

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Obr.10

V poslední reakci je malát dehydrogenován zpět na oxalacetát.

9

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Obr.11

1. acetyl-CoA + oxalacetát + H20 → citrát + CoA-SH

2.+3. citrát ↔ cis-akonitát ↔ isocitrát

4. isocitrát + NAD+ ↔ α-ketoglutarát + CO2 + NADH+H+

5. α-ketoglutarát + NAD+ + CoA-SH → sukcinyl-CoA + CO2 + NADH+H+

6. sukcinyl-CoA + Pi + ADP ↔ sukcinát + ATP + CoA-SH

7. sukcinát + FAD ↔ fumarát + FADH2

8. fumarát + H2O ↔ malát

9. malát + NAD+ ↔ oxalacetát + NADH+H+

SHRNUTÍ

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

ENERGETICKÁ BILANCE

•1 ATP

•3 NADH+H+

•1 FADH2

1 ATP

9 ATP

2 ATP

12 ATP

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Citrátový cyklus nemusí proběhnout celý, některé jeho meziprodukty mohou být substrátem pro jiné metabolické dráhy, naopak jiné dráhy končí v některé součásti cyklu. Citrátový cyklus plní funkci v oxidativních i syntetických pochodech, je tzv. amfibolický. Oxalacetát může být přeměněn na pyruvát a použit ke glukoneogenezi.

Acetyl-CoA je hlavním substrátem pro syntézu mastných kyselin.

POZNÁMKY

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

ZDROJE

•VODRÁŽKA, Zdeněk. Biochemie. Vyd. 1. Praha: Academia, 1992, 2 v. ISBN 80-200-0438-6, kniha druhá, str. 48-57.

•Obrázek 1: Hans Adolf Krebs.jpg http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Hans_Adolf_Krebs.jpg

Obrázky 2-11: Citric acid cycle with aconitate 2 cs.svghttp://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Soubor:Citric_acid_cycle_with_aconitate_2_cs.svg&page=1

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

POZNÁMKY

•Cyklus může sloužit také jako zdroj uhlíkových koster k syntéze postradatelných aminokyselin. Naopak po transaminaci a deaminaci mohou aminokyseliny do cyklu vstupovat: glycin, alanin, cystein, hydroxyprolin, serin, threonin a tryptofan tvoří pyruvát, ze kterého je syntetizován acetyl-CoA; arginin, histidin, glutamin a prolin jsou substrátem pro tvorbu α-ketoglutarátu, isoleucin, methionin a valin tvoří sukcinyl-CoA, tyrosin a fenylalanin tvoří fumarát.

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je RNDr. Pavlína Kochová

CZ.1.07/1.5.00/34.0501

VY_32_INOVACE_3.3.Ch3.12/Žž