Biologia 2 (1.1)

Rozwiń skrót ATP

adenozynotrifosforan

Czym jest metabolizm?

Całość przemian chemicznych i energetycznych.

Jakie istnieją kierunki przemian metabolicznych?

Anabolizm i katabolizm

Co to jest anabolizm?

Są to wszystkie reakcje syntez złożonych związków chemicznych ze związków prostszych.

Czego wymagają reakcje syntez anabolicznych?

Wymagają one dostarczenia energii, np. w postaci energii świetlnej czy energii chemicznej. Są to reakcje endoergiczne.

Czy reakcje syntez anabolicznych są endoergiczne?

Tak.

Czy produkty reakcji endoergicznych mają większą energię niż substraty?

Tak.

Jak jest związana energia produktów reakcji endoergicznych?

W postaci wiązań chemicznych (głównie w wiązaniach między węglem a wodorem).

Co jest przykładem przemiany anabolicznej?

•fotosynteza •chemosynteza •synteza białek, lipidów, kwasów tłuszczowych i innych złożonych związków organicznych

Co to jest katabolizm?

Reakcje, które polegają na rozkładzie złożonych związków organicznych, m.in. cukrów, tłuszczów, białek.

Co się dzieje podczas reakcji katabolicznych?

W ich trakcie następuje uwalnianie energii, są to zatem reakcje egzoergiczne, a ich produkty zawierają mniej energii niż substraty.

Czy produkty reakcji egzoergicznych mają mniej energii niż substraty?

Tak.

Co się dzieje z energią uwolnioną w reakcji egzoergicznej?

Część uwolnionej energii ulega rozproszeniu w postaci energii cieplnej, część zostaje krótkotrwale zmagazynowana w postaci energii chemicznej wysokoenergetycznych związków, głównie ATP.

Co jest przykładem przemiany katabolicznej?

•odychanie komórkowe •rozkład kwasów tłuszczowych nazywany beta-oksydacją

Czy reakcje uwalniania energii (kataboliczne) są w komórce sprzężone z reakcjami wymagającym dostarczenia energii (anabolicznymi)?

Tak.

Czy reakcje kataboliczne i anaboliczne sprzężone w komórce zachodzą równocześnie?

Tak, dzięki temu energia uwalniana w jednym procesie może być wykorzystana w drugim procesie.

Co musi się stać, aby energia uwalniana w jednym procesie mogła być wykorzystana w drugim procesie?

Energia musi zostać przeniesiona za pomocą uniwersalnego nośnika energii, którego funkcję w komórce pełni głównie ATP.

Czym jest ATP?

ATP jest nukleotydem zbudowanym z zasady azotowej - adeniny, pieciowęglowego cukru - rybozy i trzech reszt fosforanowych.

Co znajduje się pomiędzy resztami fosforanowymi w ATP?

Są to tzw. wiązania wysokoenergetyczne.

Kiedy uwalniana jest energia z tzw. wiązań wysokoenergetycznych, które znajdują się między resztami fosforanowymi w ATP?

Energia chemiczna zawarta w tych wiązaniach jest uwalniana podczas reakcji rozkładu ATP - hydrolizy ATP.

Co następuje podczas hydrolizy ATP?

Następuje wówczas rozpad najczęściej jednego z wiązań wysokoenergetycznych, w wyniku czego ATP przekształca się w ADP (adenozynodifosforan) lub, jeśli następuje rozkład drugiego wiązania, w AMP (adenozynomonofosforan).

Rozwiń skrót ADP.

Adenozynodifosforan.

Rozwiń skrót AMP.

Adenozynomonofosforan.

Czym jest proces odtwarzania ATP?

To proces, który polega na przyłączaniu brakujących reszt fosforanowych z utworzeniem wiązań wysokoenergetycznych.

Gdzie wykorzystywana jest energia uwolniona podczas podczas hydrolizy ATP?

Jest wykorzystywana w większości przemian wymagających dostarczenia energii zachodzących w komórce.

Podaj przykład przemiany wymagającej dostarczenia energii zachodzącej w komórce.

Np. transport aktywny przez błony biologiczne, reakcje syntezy, praca mechaniczna (praca mięśni, ruch rzęsek, ruch organelli, ruch chromosomów podczas podziałów komórkowych, zmiany kształtu komórek), wytwarzanie ciepła.

Dla jakich organizmów szczególnie ważne jest wytwarzanie ciepła?

Dla organizmów stałocieplnych - ptaków i ssaków.

Czy nukleotydy GTP (guanozynotrifosforan), UTP (urydynotrifosforan), CTP (cytydynotrifosforan) o budowie podobnej do ATP mogą być w niektórych reakcjach metabolicznych akumulatorami i nośnikami energii?

Tak, mogą one uczestniczyć zarówno w reakcjach przebiegających z uwolnieniem energii, jak i w reakcjach, które wymagają jej dostarczenia.

Jak oznacza się formy difosforanowe i monofosforanowe nukleotydów GTP, UTP i CTP?

Oznacza się je skrótami: GDP, UDP, CDP - difosforanowe oraz GMP, UMP, CMP - monofosforanowe.

Dlaczego ATP jest uniwersalnym nośnikiem energii?

Ponieważ jest przenoszony z miejsca, gdzie jest produkowany (najwięcej cząsteczek ATP powstaje w mitochondriach), do miejsca, gdzie jest wykorzystywany, dzięki białkom transportującym.

Dlaczego ATP jest uniwersalnym nośnikiem energii? (2)

Ponieważ wiązania między grupami fosforanowymi zawierają dużą ilość energii chemicznej.

Dlaczego ATP jest uniwersalnym nośnikiem energii? (3)

Ponieważ grupy fosforanowe łatwo się odłączają, powodując ufosforylowanie różnych związków, co zwiększa ich energię oraz zdolność do wykonania pracy.

Dlaczego ATP jest uniwersalnym nośnikiem energii? (4)

Ponieważ natychmiast odzyskuje utracone grupy fosforanowe w drodze fosforylacji.

Jak zachodzi synteza ATP?

Synteza ATP może zachodzić w wyniku trzech typów fosforylacji (przyłączania reszt fosforanowych do ADP). Są to fosforylacje: substratowa, fotosyntetyczna oraz oksydacyjna.

Podaj sumaryczny zapis procesu fosforylacji.

ADP + P¡ (fosforan nieroganiczny) ----> ATP

Na czym polega fosforylacja substratowa?

Polega na przyłączaniu do ADP reszty fosforanowej przeniesionej z cząsteczki substratu organicznego.

Czym są produkty fosforylacji substratowej?

Produktami fosforylacji substratowej są ATP i cząsteczka związku organicznego o mniejszej energii w porównaniu z energią substratu.

Gdzie zachodzi fosforylacja substratowa?

Fosforylacja substratowa zachodzi w cytozolu komórki, m. in w początkowych, niewymagających obecności tlenu, etapach oddychania komórkowego oraz podczas fermentacji.

Podaj sumaryczny zapis fosforylacji substratowej.

substrat wysokoenergetyczny + ADP ------> produkt niskoenergetyczny + ATP

Na czym polega fosforylacja fotosyntetyczna (fotofosforylacja)?

Fotofosforylacja to proces syntezy ATP, w którym wykorzystywana jest energia świetlna. Energia świetlna pochłonięta przez barwniki fotosyntetyczne, np. chlorofil, zostaje zgromadzona w ATP.

Dla których organizmów charakterystyczna jest fosforylacja fotosyntetyczna?

Ten typ fosforylacji charakterystyczny jest wyłącznie dla fotoautotrofów, m.in. roślin oraz bakterii fotosyntetyzujących (sinic, bakterii zielonych i purpurowych).

Napisz sumaryczny zapis fotofosforylacji.

ADP + P¡ + (energia świetlna w obecności barwnika fotosyntetycznego) ------> ATP

Na czym polega fosforylacja oksydacyjna?

Fosforylacja oksydacyjna polega na wytwarzaniu ATP przy wykorzystaniu energii uwalnianej na ostatnim etapie oddychania komórkowego, nazywanym łańcuchem oddechowym.

Gdzie, i u których organizmów zachodzi fosforylacja oksydacyjna?

Zachodzi u wszystkich organizmów tlenowych w wewnętrznej błonie mitochondrialnej, a u bakterii w wewnątrzkomórkowych wpukleniach błony (dawniej nazywanych mezosomami).

Kiedy następuje synteza ATP w fosforylacji oksydacyjnej?

Synteza ATP następuje podczas utleniania związków, które są przenośnikami elektronów i protonów na tlen, w wyniku czego powstaje również woda.

Podaj sumaryczny zapis procesu fosforylacji oksydacyjnej.

ADP + P¡ + zredukowane przenośniki wodoru + tlen -----> ATP + utlenione przenośniki wodoru + woda

Co następuje podczas wielu reakcji zachodzących w komórce?

Następuje przenoszenie elektronów z jednej cząsteczki na drugą.

Jak nazywamy reakcje, w których elektrony są przyjmowane?

Są to reakcje redukcji.

Jak nazywamy reakcje, w których elektrony są oddawane?

Są to reakcje utleniania.

Czy utlenianie jednej cząsteczki zawsze pociąga za sobą redukcję innej?

Tak.

Jak nazywamy reakcje oparte na przepływie elektronów?

Są to reakcje oksydoredukcyjne lub reakcje redoks.

W jakich postaciach występują cząsteczki w reakcjach redoks?

W reakcjach tego typu cząsteczki występują raz w postaci utlenionej (gdy oddadzą elektrony), a raz w postaci zredukowanej (gdy przyjmą elektrony).

Jak wykorzystywana jest przez komórkę energia powstająca podczas transportu elektronów?

Do wykonywania pracy, w tym do syntezy chemicznej.

Czy w przenoszeniu elektronów w komórce biorą udział wyspecjalizowane związki?

Tak, do najważniejszych z nich należą: NAD+, FAD oraz NADP+.

Czym są NAD+ i FAD po redukcji i do czego służą?

NAD+ i FAD, po redukcji odlowiednio do NADH + H+ oraz do FADH2, są przenośnikami elektronów (tym samym stanowią przejściowy magazyn energii) w oddychaniu komórkowym i służą wyłącznie do syntezy ATP.

Czym jest NADP+ po redukcji i do czego służy?

NADP+ w postaci zredukowanej to NADPH + H+. Bierze udział prawie wyłącznie w reakcjach anabolicznych (m. in w fotosyntezie, syntezie kwasów tłuszczowych), dostarczając atomy wodoru i elektrony potrzebne do syntezy nowych związków.