introduktion metabolism Flashcards
Vad säger termodynamikens första lag?
”Energi kan varken skapas eller förstöras - bara omvandlas (mellan energiformer)”
Nämn 4 vanliga energiformer som förekommer i en cell.
1) Kemisk bindningsenergi (kolhydrater, fetter, proteiner) - energi utvinns och lagras i
metabolismen i form av kemisk bindningsenergi
2) Rörelseenergi (vibrationer)
3) Elektrisk energi (kraftverkan mellan laddningar)
4) Elektromagnetisk energi (solljus) - hos celler som utför fotosyntes, växtceller
Cellens energibehov; Vad behöver cellen energi till? (4 st huvudpunkter)
Vad celler behöver energi till varierar mellan olika celltyper, men generellt gäller följande för alla
celler:
1) Uppbyggnad av makromolekyler
2) Upprätthållande av gradienter (t ex för membrantransport, nervcellssignalering)
3) Rörelse (t ex muskelkontraktioner, cilier, cellmigration)
4) Värmeproduktion
Vad säger termodynamikens andra lag och vad har den för konsekvenser?
”I ett isolerat system kan oordningen (entropin) bara öka”
Konsekvens: Om entropin minskar på en plats måste
den öka någon annanstans.
För att upprätthålla ordning krävs energi.
Nämn 4 typer av ordningar som upprätthålls i en cell.
1) Strukturer (t ex organeller, makromolekyler)
2) Gradienter
3) Interaktioner med omgivning och andra celler och mellan vävnader
4) Vävnader (som i sin tur ger upphov till en hel fungerande organism)
Vad menas med metabolism?
nedbrytning (katabolism) och uppbyggnad (anabolism) av näringsämnen.
Vad innebär katabolism?
Den nedbrytande delen av kroppens ämnesomsättning.
- nedbrytning
- oxidation
- hydrolys
- sker vid låg energikvot.
Vad innebär anabolism?
Den del av ämnesomsättningen som bygger upp, energikrävande.
- uppbyggnad
- reduktion
- kondensation
- sker vid hög energikvot.
Vad betyder amfibolism?
Amfibolism är en process som kan vara både katabolisk och anabolisk beroende på energibehov
Beskriv kort metabola vägar, metaboliter och metabola intermediärer.
Nedbrytningen respektive uppbyggnaden sker i vad man kallar metabola vägar, och de ingående
molekylerna kallas metaboliter, och mellanprodukter i olika metabola vägar kallas metabola
intermediärer.
Nedbrytning av födoämnen sker i 3 övergripande steg. Redogör för dessa.
- Munhålan och mag-tarm-kanalen - dvs matsmältning
• makromolekyler bryts ner av enzymer (se lista) till mindre
beståndsdelar:
- amylas → kolhydrater (stärkelse)
- (resterande glykosidhydrolaser (amylas är en sådan) som
bryter ner glykosidbindningar hos kolhydrater)
- lipas → lipider
- peptidas → proteiner - Cytoplasman - via glykolysen (nedbrytning av glukos till
pyruvat) - Mitokondrien
- via citronsyracykeln (nedbrytning av kolhydrater, fettsyror
och vissa aminosyror)
- via β-oxidation (fettsyracykeln - nedbrytning av fettsyror)
- via oxidativ fosforylering (drivs av elektrontransportkedjan)
• Uppdelningen av nedbrytningen i mindre steg optimerar utbytet; det ökar verkningsgraden
(förhållandet mellan tillvaratagen och tillförd energi i ett system).
ATP har två speciella bindningar, vad kallas dessa?
Cellens energivaluta ATP (adenosintrifosfat) innehåller 2 energirika fosfoanhybridbindningar,
de yttre påkopplade fosfatgrupperna kallas β-fosfatet (mellerst) och Y-fosfatet (ytterst).
Nämn 4 huvudsakliga skäl till ATPs höga energi och beskriv dessa.
- Repulsionen mellan negativa laddningar på fosfatgrupperna gör det energimässigt
fördelaktigt att göra sig av med fosfatgrupper. - Så låg energi som möjligt eftersträvas - ökad entropi erhålles när man går från en molekyl
till två molekyler (dvs energiavgivelse → ökad entropi). - Hydrolys (hydrering) av ATP → ADP + Pi har negativt deltaG och är en energimässigt
fördelaktig reaktion som kan ske spontant. Pi är ett samlingsbeteckning för oorganiskt fosfat
(finns olika former av joner med olika antal väten beroende på pH) som används inom
biokemin. - Då en fosfatgrupp frigörs kan den tack vare sin struktur resonansstabiliseras och detta är
därmed en mer energimässigt fördelaktig form för fosfatet. Resonansstabilisering innebär att
elektroner kan fördelas på så sätt att flera sätt → strukturen blir stabil.
Vilken metabol process kommer att användas om cellen har LÅG energikvot?
Låg kvot → cellen använder katabolism → utvinner mer ATP
Vilken metabol process kommer att användas om cellen har HÖG energikvot?
Hög kvot → cellen använder anabolism → bygger upp med hjälp av ATP
Nämn 5 vanliga reaktionstyper i metabolismen.
- Redoxreaktioner (reduktion-oxidation-reduktion)
- Kondensation/hydrolys (hydrering)
- Isomerisering
- Gruppöverföring
- Ligering
Vad menas med ligering?
Sammanfogning av molekyler (kondensation är en form av ligering, alltså en subgrupp till
ligering).
Vad menas med gruppöverföring?
Funktionella grupper flyttas mellan molekyler.
Vad menas med isomerisering?
Omarrangemang av atomer/grupper inom en molekyl.
vad menas med Kondensation/hydrolys (hydrering) ?
Kondensation → molekyler sammanfogas, H2O avges (förknippas med anabolism)
T ex då aminosyror sammanfogas med peptidbindning
Hydrolys → molekyler spjälkas genom att H2O adderas (förknippas med katabolism)
T ex då ATP spjälkas till ADP
Vad innebär redoxreaktioner?
Redoxreaktion (reduktion-oxidation-reduktion) = reaktion där en reduktion och oxidation sker
samtidigt → dvs fenomen där oxidationstalen hos atomer i en reaktion förändras.
• Eftersom laddningar hos joner och atomer i en reaktion är detsamma före och efter reaktionen
eftersom elektroner ogillar att vara i fritt tillstånd så sker det alltid en reduktion samtidigt som en
oxidation och vice versa.
Oxidation → elektroner avges (förknippas med katabolism)
Reduktion → elektroner upptas (förknippas med anabolism)
Vid katabolism, så gäller följande att ju mer reducerad en metabolit (kolförening) är - desto mer
energi kan utvinnas vid oxidation, pg a ju mer reducerad - desto mer kemisk bindningsenergi.
Vad innebär oxidation?
elektroner avges (för att uppnå fullt yttre elektronskal (valenselektroner))
• Kemisk reaktion där ett ämne avger en eller flera elektroner och övergår till en positiv jon. Enligt
kemiskt språkbruk är oxidation en reaktion där oxidationstalet går upp - det behöver alltså inte
handla om en reaktion med syre.
• Elektronerna kan inte existera fritt utan måste tas upp av ett ämne som därvid reduceras.
• Inom organisk kemi avser oxidation däremot ofta reaktioner med syre, t ex hydroxylering där
alkoholer eller fenoler uppstår.
Vad innebär reduktion?
elektroner upptas (för att uppnå fullt yttre elektronskal (valenselektroner)) • Kemisk reaktion där ett ämne upptar en eller flera elektroner och oxidationstalet sjunker.
I metabolismen finns elektronbärare, vad är det för något?
Elektronbärare = biomolekyl som även kallas reducerande ekvivalenter med förmåga att
transportera elektroner som avges vid oxidation (katabola processer) från en biomolekyl till en
annan.
Vad händer när en elektronbärare tar upp en elektron?
Elektronbäraren kommer då att reduceras (reduktion = uppta elektron/er) och
antar s k reducerad form som betraktas som en hög-energi-molekyl.
Kan elektronbärarna bära elektroner i fri form? motivera
Nej, elektroner kan inte bäras av elektronbärarna i ”fri form” utan överförs mellan molekyler
tillsammans med en proton i form av en energirik hydridjon, H- som även kan skrivas (H+ +
2e-). Alltså är det ett väte med fullt yttre elektronskal (förenklat)
Vad händer om elektronbäraren avger en elektron?
När elektronbäraren avger en elektron oxideras den (oxidation = avge elektron/er) och antar s k
oxiderad form.
Vad är skillnaden mellan NAD+ (och dess reducenade ekvivalent NADH) och NADP+ (och dess reducerade ekvivalent NADPH)?
NAD+/NADH förekommer ffa i katabolism.
NADP+/NADPH förekommer ffa i anabolism. skillnaden är också att den har en ytterligare fosfatgrupp (är alltså fosforylerad) , men den fungerar på samma sätt.
Beskriv kort NAD+ i oxiderad form.
NAD+ (oxiderad form) har ett stabilt arrangemang av elektroner då den är resonansstabiliserad
(har konjugerande dubbelbindningar).
Beskriv kort NADH gällande resonansstabilitet
• NADH (reducerad ekvivalent till NAD+) är inte resonansstabiliserad och därmed inte lika stabil
- ger därför gärna ifrån sig upptagna elektroner.
NAD+/NADH och NADP+/NADPH är bärare av..?
en energirik hydridjon (H+ + 2e-)
FAD och dess reducerade ekvivalent FADH2 är bärare av..?
2 energirika väten (2H+ + 2e-)
Beskriv FAD i oxiderad form.
FAD (oxiderad form) har ett stabilt elektronarrangemang (2 dubbelbindningar som separeras av
en enkelbindning)
Beskriv FADH2 (reducerad ekvivalent till FAD)
FADH2 (reducerad ekvivalent till FAD) har ett mindre stabilt elektronarrangemang (1
dubbelbindning mellan kolen) - ger därför gärna ifrån sig upptagna elektroner
Elektronbärares kvoter - signal för vilken typ av metabol
reaktion som kommer att ske i cellen.
Vilken process kommer ske om NAD+/NADH är HÖG i cellen?
Vilken process kommer att ske om NADP+/NADPH är LÅG i cellen?
Om [NAD+]/ [NADH] är hög i cellen (dvs mycket NAD+) kommer katabolism ske (oxidation av
metaboliter, uppta elektroner från dessa)
Om [NADP+]/ [NADPH] är låg i cellen (dvs mycket NADPH) kommer anabolism ske (reduktion av
metaboliter, ge elektroner till dessa).
Nämn en typ av vitamin som är nödvändig för en funktionell metabolism.
många B-vitaminer
Vad innebär/vad är syftet med koppling av reaktioner?
• Koppling av reaktioner kan driva energikrävande
reaktioner - dvs en reaktion med positivt deltaG kan drivas med
reaktion med ännu större negativt deltaG
Om reaktion (1) X ⇌ Y har deltaG = 3 kcal/mol (positivt deltaG,
sker ej spontant) och reaktionen
(2) M ⇌ N har deltaG = -7 kcal/mol (negativt deltaG, sker spontant)
kan man pådriva reaktion (1) genom att koppla den med
reaktion (2) för att få följande:
X + M ⇌ Y + N där nettot som erhålles är deltaG = - 4 kcal/mol
(negativt deltaG, sker spontant)
Detta är superförenklat och egentligen inte korrekt.
