Introduktion till metabolismen LPG001 Biokemi 2025-11-28 Ingela Parmryd
Frågeställningar
• Vad säger termodynamikens lagar och vad har det för implikationer för levande organismer? • Vad skiljer katabolism från anabolism? • Vad gör energiomvandling genom katabolism effektiv? • Hur kan reaktioner med höga positiva DG drivas? • Vilka energirika molekyler är centrala i metabolismen och vad gör dem energirika? • Vilken koppling finns mellan B-vitaminer och metabolism? • Vilken typ av reaktioner är vanliga i metabolismen?
En överblick av metabolismen
(Biochemistry 10:e, Berg et al. Figur 15.2)
(Bild)
Termodynamikens första lag
Energi kan varken skapas eller förstöras, men den kan omvandlas.
Metabolism - nedbrytning och uppbyggnad av molekyler under energiomvandling
(Essential Cell Biology, Fifth Edition, Figure 3.2)
(Bild)
Termodynamikens andra lag
I ett isolerat system kan oordningen = entropin bara öka.
Konsekvens: Om entropin minskar på en plats måste den öka mer någon annanstans.
Att upprätthålla ordning kräver energi
(Essential Cell Biology, Fifth Edition, Figure 3.4)
(Bild)
Energi från solljus är källan till nästan allt liv på jorden
(Essential Cell Biology, Fifth Edition, Figure 3.9)
(Bild)
Katabolismen sker i tre stadier
(Biochemistry 10:e, Berg et al. Figur 15.11)
(Bild)
DG avgör om en reaktion kommer att ske spontant
Reaktion: A + B ⇌ C + D
ΔG = skillnad i fri energi
ΔG° = skillnad i standard fri energi, 1M & pH=7
R = allmänna gaskonstanten
T = absoluta temperaturen
1 kcal/mol ≈ 4,2 kJ/mol
Energiinnehållet hos reaktanterna styr riktningen av en reaktion
(Essential Cell Biology, Sixth Edition, Figure 3.18)
X har lägre energi än Y.
Reaktionen Y → X ökar entropin och är exoterm – har –DG.
Sker därför oftare än reaktionen X → Y som minskar entropin och har +DG när det finns lika mycket Y och X.
Vid jämvikt sker reaktionen åt båda håll lika ofta.
ΔG = ΔG°’ + RT ln ([X]/[Y])
Koppling kan driva ofördelaktiga reaktioner
(Essential Cell Biology, Fifth Edition, Figure 3.17)
(Bild)
Sekventiell koppling kan driva en ofördelaktig reaktion
(Essential Cell Biology, Fifth Edition, Figure 3.21)
(Bild)
Cellens energivaluta ATP innehåller två fosfoanhydridbindningar
(Essential Cell Biology, Fifth Edition, Figure 3.30)
(Bild)
Fosforyltransferpotential hos metaboliter
(Biochemistry 10:e, Berg et al. Figur 15.5)
(Bild)
Cellens energikvot styr metabolismen
(Biochemistry 10:e, Berg et al. Figur 15.17)
(Bild)
NAD(P)H är bärare av 2e- i en hydridjon
(Essential Cell Biology, Fifth Edition, Figure 3.34)
(Bild)
FADH₂ är bärare av 2e- i två väten
(Essential Cell Biology, Fifth Edition, Figure 13.13b)
(Bild)
Några B-vitaminer med en roll i metabolismen
(Biochemistry 10:e, Berg et al. Figur 15.16)
(Bild)
Vanliga reaktionstyper i metabolismen
• Oxidation/reduktion
• Ligering/klyvning
• Hydrolys/kondensation
• Isomerisering
• Gruppöverföring
Ju mer reducerat kol är, desto mer energirik molekyl
(Biochemistry 10:e, Berg et al. Figur 15.8)
(Bild)
Oxidation och reduktion följs alltid åt
(Biochemistry 10:e, Berg et al. sid. 465)
(Bild)
Vid ligering sammanfogas molekyler
(Biochemistry 10:e, Berg et al. sid. 467)
(Bild)
Vid klyvning spjälkas en molekyl
(Biochemistry 10:e, Berg et al. sid. 466)
(Bild)
Anabolism domineras av kondensation, katabolism domineras av hydrolys
(Glukos → glykogen/stärkelse; Fettsyror → triacylglycerider; Aminosyror → proteiner)
(Essential Cell Biology, Fifth Edition, Figure 3.39)
Isomerisering innebär omarrangemang
(Biochemistry 10:e, Berg et al. sid. 467)
Vid gruppöverföring flyttas funktionella grupper mellan molekyler
(Biochemistry 10:e, Berg et al. sid. 465)
(Bild)
Begrepp
Termodynamikens första lag
Termodynamikens andra lag
Energiomvandling
Metabolism
Katabolism – tre platser
Anabolism
Metabolit
ΔG
Jämvikt
Kopplade reaktioner
ATP
Cellens energikvot
NAD(P)H
FADH₂
B-vitaminer
Energiinnehåll
Reduktion
Oxidation
Ligering
– Kondensation
Klyvning
– Hydrolys
Isomerisering
Gruppöverföring