BIOLOGIE 1• Biologické vědy• Metody práce v biologii• Obecné vlastnosti organismů• Látkové složení organismů• Vznik a vývoj živých soustav• Stavba a funkce prokaryotních a

eukaryotních buněk• Životní projevy • Biologie virů• Biologie bakterií ••

• Rostliny

Životní projevy • Transport látek přes buněčnou

membránu• Metabolismus• Fotosyntéza• Glykolýza• Krebsův cyklus – citrátový cyklus• Dýchací řetězec• Biosyntéza nukleových kyselin a b

ílkovin

• Proteosyntéza

Glykolýza • základní metabolický děj• dochází k odbourávání glukózy (C₆) za

vzniku pyruvátu (C₃), uvolňuje se energie v podobě ATP

• je lokalizována v základní cytoplazmě• nejdůležitější dráha pro získání energie:

z 1 molekuly glukózy → 2 molekuly ATP • pyruvát se dále účastní další metabolické

dráhy - Krebsova cyklu

pyruvát se dále odbourává:• za anaerobních podmínek – kvašení (fermentace) → kyselina mléčná – mléčné kvašení – u mikroorganismů(užití v potravinářství), v buňkách živočišných svalů → etanol – alkoholové kvašení – kvasinky • za aerobní podmínek – oxidační dekarboxylace → acetyl CoA(koenzym A), kt. vstupuje do

Krebsova cyklu

Krebsův cyklus – citrátový cyklus

• rozšířený u aerobních organismů• acetyl CoA (energeticky bohatá látka, vzniká z pyruvátu) je odbouráván na CO2

a redukované koenzymy NADPH + H⁺, FADH2 – vstupují do dýchacího řetězce• je lokalizován v matrix mitochondrií

• sloučenina acetyl CoA se váže na oxalacetát → kyselina citronová – citrát – ztrácí 2 uhlíky → 2 molekuly CO₂ (dekarboxylace), ztrácí vodíky (dehydrogenace) → NADPH + H⁺, FADH2 – zde uložena energie , obnovuje se oxalacetát, vstupuje opět do KC

• meziprodukty cyklu jsou využívány k syntézám jiných látek(steroidy)

• tento cyklus společně s dýchacím řetězcem je schopen vyprodukovat 98% energie využitelné pro organismy

Dýchací řetězec• nejdůležitější děj aerobního katabolismu, je jeho poslední fází • probíhá u všech druhů organismů – R,Ž • je lokalizován ve vnitřní membráně mitochondriálních krist• při dýchání dochází k přenosu atomů vodíku přes systémy redoxních

přenašečů, vodík je oxidován kyslíkem → vzniká voda, uvolňuje se velké množství energie

• oxidace probíhá přes několik stupňů → k uvolnění energie dochází po částech• vzniklá energie je využita ke tvorbě ATP = oxidační fosforylace• z 1 molekuly glukózy odbourané aerobním metabolismem → 38 molekul ATP

• glykolýza +dekarboxylace pyruvátu + Krebsův cyklus + dýchací řetězec = proces dýchání = respirace = buněčné dýchání (disimilační děj)

• C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 12H2O + E

• respirační kvocient – RQ : uvolněný CO2

přijatý O2

• RQ sacharidů = 1, RQ tuků = 0,3-0,7, RQ bílkovin = 0,8• rychlost dýchání měříme jako spotřebu O2 nebo produkci

CO2

Biosyntéza nukleových kyselin a bílkovin• genetická informace - obsažena ve sledu nukleotidů – v nukleotidových

sekvencích – je to informace o primární struktuře proteinů, polypeptidů, DNA, RNA

• proces přenosu genetické informace – zformulován v centrálním dogmatu molekulární biologie (Crick 1957 – 58)

• dovoluje přepis mezi nukleovými kyselinami a překlad z RNA do proteinů:

DNA DNA replikace

transkripce reverzní transkripce

RNA RNA replikace

translace

proteiny

Dvojšroubovice DNA

Chemická struktura RNA Párování bází ve vlákně RNA U - A C - G

Replikace DNA

• proces kopírování DNA do nové DNA, které se uskutečňuje při dělení buněk, vzorem pro replikaci je mateřská molekula DNA – matrice:

• nejprve dochází k rozplétání dvoušroubovice DNA, vodíkové vazby se přeruší

• k oběma uvolněným vláknům se na základě principu komplementarity doplňují volné nukleotidy: guanin a cytosin, adenin a thymin

• nově umístěné nukleotidy se spojují fosfodiesterovými vazbami v souvislé vlákno

• dochází k replikaci po celé délce makromolekuly DNA → výsledkem replikace jsou dvě identické dvouřetězcové dceřiné molekuly

• replikace RNA virů: matrice je RNA, vznikne přechodně dvouřetězcová RNA → jednotlivé řetězce se uvolní Párování bází

Transkripce DNA

• přepis DNA do struktury jednovláknové molekuly RNA (opačný proces = zpětná transkripce)

• u prokaryot – transkripce i translace ve stejném prostoru

• u eukaryot – transkripce v jádře, translace v cytoplazmě

• všechny typy RNA (r-RNA, m-RNA, t-RNA) jsou syntetizovány stejným způsobem:

• vlákna dvoušroubovice DNA se oddálí • volné nukleotidy se přikládají na matrici

podle principu komplementarity (guanin a cytosin, adenin a uracyl)

• po ukončení transkripce se vlákna DNA opět spojí

• rRNA (ribozomální) – stavební funkce v ribozomu • tRNA (transferová) – zajišťuje transport aminokyselin k

ribozomu• mRNA (messenger – posel , mediátorová) – předpis pro

výrobu bílkoviny • po vzniku molekula mRNA, dochází k její úpravě – tzv.

sestřihu (probíhá podobně jako sestřih filmu)• DNA obsahuje kromě sekvencí nesoucích informaci

(kódujících sekvencí - tzv. exony) i nekódující sekvence (tzv. introny) – tyto sekvence jsou po vzniku mRNA z její molekuly vystřiženy

Transkripce DNA