replikace Obr. 29-1 Ústřední dogma molekulární biologie. Plné červené šipky Označují typy prenosu genetické informace, probíhajícího v buňce. Speciální přenosy jsou označeny přerušovanými Šipkami: RNA-polymerasa, řízená RNA, je přítomna v jistých virech i v některých rostlinách (kde má neznámou funkci); DNA-polymerasa, řízená RNA (reverzní transkriptasa), se vyskytuje vnéŕríerýcŕi RŕVA-vŕrech; a DNA přímo určující protein není známa, ale zdá se( že její existence není zcela nereálná. K přenosu informace v jiných než vyznačených směrech, tzn. protein určující DNA nebo RNA, však nedochází. Jinými slovy, proteiny jsou pouze příjemci genetické informace. Biochemie nukleových kyselin 1 CHEMICKÁ MUTAGENEZE Tripletní charakter genetického kódu byl, objasněn užitím chemických mutagcitů, které indukují mutace. Před vlastním studiem genetického kódu probereme nejprve tyto látky. Existují dvě hlavní třídy mutací: 1. Vodové mutace, při kterých je jeden pár bází nahrazen druhým. Tyla mutace je dále možno rozdělit na: a) Přechody (transitions), při kterých je purinov-í bází nahrazena opět purincm a pyrimidinová báze pyrimidinem. b) Přcsmyky (transvcrsions), při kterých je purinová baze nahrazena pyrimidinovou a pynmidinová purinovo^. 2. InzerČně-deleřní mutace, při kterých dojde k vypadnutí (deleci) nebo vložení (inzerci) jednoho nebo vice párů bází ze sekvence DNA. Biochemie nukleových kyselin 2 PŘEHLED AEROBNÍHO METABOLISMU 3 GLYKOLÝZA - VARIANTY A BILANCE Metabolismus a biosyntéza 4 sacharidů GLYKOLÝZA - PRŮBĚH glukosafosfát glukosa-6-fosfát isomerasa fruktosa-6-fosfát (PJ—O—CHi HjCOH hexokinasa fosfofruktokinasa fruktosa-1,6-bisfosfát (p)-0-CHi HlC— 0—(f) aldolasa anaerobní glykolýza, ^ mléčné kvašení / CM° C C2H5OH + CO2 anaerobní alkoholové kvašení CO2 + H2O + ATP A aerobní oxidace HO— C—H \--. T laktil " MADH . H* glyceraldehyd- fosfát II +6,3 v-® HC 0*1 Hji— O— (?) dihydroxyaceton-fosfát #=triosafosfátisomerasa glyceraldehydfosfátdehydrogenasa 1,3-bisfosfoglycerát ADP fosfoglycerátkinasa enolasa 2-fosfoglycerát c00e HC OH HiC—0—(p) 3-fosfoglycerát fosfoglycerátmutasa Metabolismus a biosyntéza sacharidů 5 GLYKOLÝZA vs. GLUKONEOGENEZE P ^ /' \ ATP FpZí«« (-5.1),! L ' g I uk< wn - A-f'«1 l ľnikiiľ 1 niTÍmr»rii il.H trukt«*-l,6-bbfoífÉt Jlliuj,!-.. [12,11 11 UiriafoífiL- Pr + NAD' NADH + H adp ATP NAD + Pr NADH A HP ATP Vi-I.lt ADP £6 AT ľn&íi>|jíyin A1iuuU>o (L 3) 2-ftKfŕOfllyccrát ■ifea a .2« * * V--. rľT pjruvit f S/—*- Mlť + Pi přilivů UíartHmtwa A TJ"1 * C0k OOr.21-7 Dráhy glukoneogeneza aglykolýzy, Tři očíslované kroky, která jmu v gtukonectgenatl katatyzovérty odiSnými enzymy, jtou omarený červený™1 Šipkamt. Zmfiriy GiĎbsovy volné energie reakcí v* smeru ojukoneogeneie za fyziologických podmínek v|áirecn Jeou uvedeny vaavorirác^i vkJ/rríoí. Gíykoiýzů: glukosa + 2NAD+ 4 2ADP +- 2fi-* 2pyruvát + 2NADH + 4H+ * 2ATP + 2HjO Gfukoueogentze: 2pyruvál + 2 NADH + 4 H- + 4 ATP + 2GTP + 6IfcO — glukosa + 2NAD+ + 4 ADP + 2GDP + 6Pi Cetkovi: 2ATP + 2GTP * 4HiO 2 ADP + 2GDP + 4ŕ| Tákové ľlráty volné energie v cyklickém procesu jsou [Crmodyriairiíeky nevyhnutelné. Jsou energetickou cenou, ííKjrá musí býi zaplacené za udrženi nezávisle regulace obou drah. 6 CORIHO CYKLUS Obr. 21-9 Coriho cyklus. Laktát vznikající glykolýzou ve svalu je transponován krevním řečištěm do jater, kde je přeměněn v glukoneogenezi na glukosu. Ta se vrací krevním řečištěm zpet do svaiu, kde múze být uskladněna v podobě glyko* genu. Metabolismus a biosyntéza 7 sacharidů PENTOSOVÝ CYKLUS 8 KREBSŮV CYKLUS pyruvát DH fumarát DH malát DH +30.0 OH m a lat oce cooa CH3-CO-COO- pyruvát CoA + NAD+ CO2 + NADH oxidační dekarboxylace N A Ľ -31,5 citrát- synthasa I HjC— c- Číslg uvedená ľ reakcí jsou hodnoty AGo (kJ^mof) 'CHn e / \ 00c H sukcinát DH (Ě) ooc cooe CODe crtril +1,3 (i) akonitasa MO-CH—CH —CHj 9 ' I A 00c cooG suJ(Ci'ni[ © sukcinylCoA ^ synthetasa isocitrál ■'l; isocitrát DH a-oxoglutarát DH 9 ŽLUČOVÉ KYSELINY A CHOLESTEROL Metabolismus a biosyntéza lipidů 10 ß-OXIDACE MASTNÝCH KYSELIN Metabolismus a biosyntéza lipidů 11 BIOSYNTÉZA MASTNÝCH KYSELIN Cti — C —SCoA + H — SAC P acetyl-CoA CO" O I " II CH;—C —SCoA + H — SACP iimlonyl-CnA H —SCoA acctyl-roA-A. H,C —C—C pvruvút <>' \ O o o \\ II // C —CH2—C—C t ľ , N - ) cixilluťľtut 1) tnulát acetvl-CoA C-t'H = CH—C / \ , "O „ o fumarúl CITRATOVY CYKLUS fenyiaianin tyrosin isuci t rút O O \\ II // C — CH. — CH,— ľ— ť / * \ . o o Z-oxoglntarát mkcinát W II C—CH., —CH-.,—C—SO.A sukt-inyl-CoA I isoleucin methionin valin argmin glutamát glutamin histidin prolin Metabolismus bílkovin a 16 aminokyselin Močovmový cyklus probíhá čéstečné v míiochondrjích a částečně v cyíosolu, přičemž ornithin a citrulhn jsou pres mitochondria lni membránu přenášeny specifickými transportními systémy. Cyklu se účastní pět enzymu: (1) karba-moylfosfátsynthetasa, (2) ormthin-karbamoyltransferasa. (3) argininosukcinársynthasa, (4} argimnosukcinátlyasa a (5) argi- 17 RESPIRAČNÍ ŘETĚZEC Respirační řetězec 18 RESPIRAČNÍ ŘETĚZEC Respirační řetězec 19 RESPIRAČNÍ ŘETĚZEC ď mitochcTidnaAni vysoká [1H ~T í I nízJtá [H+| ±02 H20 Mi!1 — - Obr. 2Q-22 Spřažení transportu elektronů i/sBÍená Šipka) a syntézy ATP tworbou slBWrochemlckéhs gracieniu protonů na vnitrní mite-ChoncfriálnF membráno. H* jsou Uěhern transportu elektronů "puntován/1 ven i rritocíiondre (modré áfpky) ajíjich exef-gonícký návrat pohání syntézu ATP [üer/snü Hpký)- Respirační řetězec 20 RESPIRAČNÍ ŘETĚZEC - TVORBA ATP ADP + Pi ATP matri) pmtonovj ;anál vazebný pro [X 1 -> Obr. 20-2S (a) Elektronová mikrofoiografie rekonstituované mitochondriáiní ATP-synthasy (Fo^i-ATP předpokládaného umístění jejích podjednotek. n F, 19 nm) IÉ sumek (5 nm i F„(5 nm) y) a (6) schematické znázorněni H+ Respirační řetězec 21 FOTOSYNTÉZA: 1. SVĚTELNÁ FÁZE PS 680* , .... PS 700* 3ii n c m duní PHI PS 680 PS 700 Fotosyntéza 22 FOTOSYNTÉZA: 2. TEMNOSTNÍ FÁZE= CALVINŮV CYKLUS (tvorba glukosy) H-ľ— OH H —C—OH CHjOPOÍ ribulosa í-ľesfat 4 r.l .>.,l.i.i.,--isomerasa (HO I H—r—OH H-ľ—OH I H—C —OH I CHäOPO"' ribosa-5-fosfat CHjOPOJj ribulosa-5 t.".|';!í dlhvdrcAy-acetonfosfát C'liťľl■i.pi fosfil, aldolasa [t T (->glukosa...) fosfopentosa--■pim. : i 9 i aldolasa CHjOPOÍ C==o HO CHjOH c=o C—H I H—C—OH I -CHjOPOj- lylulosa- 5-fosfát linkl«-:l I bisKtsfai (Ťuliiosa- L ^ p bisfosfatasa T CH,OH C=0 -C—H HO—C-H l! f i'll HO H—t—OH i H-C OH I , CHjOPOj fruktesa-6-fosfát transkiHolasa / __A_ sedoheptulosa- IJ-bisfosfál scdotieptulosa- lio S—*~ pi CH3OH C = 0 HO— C H—r iih J H—r-OH I II [■ OH I - CUjOPO, sedoheptulosa-7-tosfát n transketolasa Obr. 22-23 Calvinův cyklus. Počet čar v jednotlivých šipkách udává, kolik molekul musí vdaném kroku reagovat, aby se uskutečnila jedna úplná otočka cyklu, která ze tří molekul C02 vytvoří jednu molekulu Gra-3-P. Pro přehlednost jsou pro všechny cukry s y "nsBfľii yzOfCGi i ktíyz hGxosy s, hsptosy existuji průvaznš v cyklických formacím (sgkcg 1Q-1 BJ. V poloh se h, i6iicfiz uhlíky jsou vyznačeny červeně, bude "C po jedné otočce cyklu S »00» jako substrátem. 23