Biochemia
Przegląd budowy i funkcji białek od enzymów do prionów
Biochemia PWN ( Berg, Tymoczko )
Białko – Wyraz wprowadzony w 1883 r. Termin pochodzi od greckiego słow proteios, które oznacza „ pierwszorzędny”.
- Funkcje Ochronne ( przeciwciała )
- Funkcje hormonalne
- Funkcje strukturalne ( włosy )
- Funkcje ruchowe
- Funkcje enzymy
- Funkcje transportowe
Funkcje białek zależą od ich kształtu
Organizacja budowy białek:
- struktura 1 rzędowa ( wiele aminokwasów połączonych razem )
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFF
- struktura 2 rzędowa ( lokalna struktura powtarzająca się struktura prezstrzenna białka. Utrzymywana wiązaniami wodorowymi między grupami C=o i N-H w łańcuchu głównym białka )
SHLVEALYLVC
- struktura 3 rzędowa ( globalna struktura przestrzenna białka. Wzajemne relacje w położeniu struktur drugorzędowych )
- struktura 4 rzędowa
Aminokwasy: 20 aminokwasów białkowych
Dzielą się na aminokwasy L ( czynne optycznie) i D ( nieczynne optycznie) i są swoim lustrzanym odbiciem. W organizmie występują tylko aminokwasy L.
Aminokwasy ze względu na polarność
Aminokwasy Egzogenne i Endogenne
Aminokwasy ze względu na wartość punktu izoelektrycznego
Wiązania peptydowe ( wiązanie amidowe ) - grupa karboksylowa poprzedniego aminokwasu łączy się z grupą aminową nastepnego aminokwasu.
ASP lub ASN to ASX – w procesie analizy rozpad jednego z wiązań w dalszych cząsteczkach rozpada się identycznie i nie można zidentyfikować z którym z aminokwasów mamy do czynienia.
Rezonans – zachodzi podczas wiązań peptydowych. Wiązanie C - O jest pojedyncze natomiast C - N podwójne. Każde wiązanie w danym białku występuje w postaci płaszczyzny co uniemożliwia przemieszczenia. Jedyne swoboda rotacji powstaje pomiędzy wiązaniami N – C – C – N. Wiązania które mają swobodę są opisane nazwą kątów fi i si v
Wykres Rachamandrana – najczęstsze kombinacje wartości kątów wiązań peptydowych
Wiązania wodorowe – między atomem wodoru a tlenem lub azotem. Zawsze są stosunkowo słabe.
Alpha – heliks ( prawo skrętna helisa np. Alpha – keratyna we włosach)
Beta – kartka ( Fibroina – w jedwabiu, nie jest płaska)
Siły stabilizujące:
- wiązania wodorowe
- mostki solne
- wiązania kowalencyjne
- oddziaływania hydrofobowe ( chowają się przed wodą )
- oddziaływania van der Waalsa
Mostki dwu siarczkowe – wiązania między CYS – CYS. Dlatego nie utrzymują one struktury przestrzennej - Utlenianie powoduje mutacje. Komórka pracuje nad utrzymaniem środowiska redukującego. -SH HS- zamiast S-S
ADP + Pi = ATP
Enzym ma kształt dynamiczny. Zmienia się dostosowując się do cząsteczki substratu.
Centrum aktywne
Priony
Alpha heliks PrPc( rozpuszczalny i podanty na trawienie proteazami ) może być przekształcony w Beta – Kartkę ( nie rozpuszczalny i nie trawiony )PrPSc
PrPc zawiera resztę cukrową i resztę lipidową.
Cechy białek prionowych:
1.Poprawna i nie patogenna forma białka w zetknięciu z formą patogenną może być zmieniona w formę patogenną.
2. Możliwość konwersji pomiędzy formą patogenną a normalną. Forma patogenna potrafi wiązać się z inną formą patogenną tworząc złogi. Fosfataza i Kinaza powodują modyfikacje białek.
*************************************************************
kwasów nukleinowych i mechanizmy przekazywania informacji genetycznej
Leptyna - hormon sytości. Jeżeli nie może się wiązać z receptorem nie odczuwa się głodu.
Dlaczego komplementarność ?
- replikacja
- transkrypcja
- translacja
Chromosom – skondensowane chromosomy – skupisko chromosomów ( histony ) – chromatyna – formy chromatyny – podwójny helix DNA
Epigenetyka – zajmuje się zjawiskami genetycznymi nie wynikającymi bezpośrednio z budowy DNA.
Euchromatyna – luźna struktura DNA
Heterochromatyna – skondensowana struktura DNA
Wpływają one na przebieg reakcji np. Translacji. Im większa kondensacja tym reakcja będzie zachodzić wolniej.
Dna ulega:
Acetylacja - Acetyl
Mentylacja - Menthyl
Fosforylacja – Fosfor
5'->3' dobudowanie nici DNA (poprzez polimeraze w procesie polimeryzacji)
kwas rybonukleinowy dzielimy na:
mRNA
tRNA
rRNA
snRNA – bierze udział w splicingu pre-mRNA
siRNA – reguluje aktywność transkrypcyjną
miRNA – j/w
transportowe RNA – może przyjać strukture bardzo podobną do helixu jeżeli znajdzie identyczną formę tRNA
transkrypcja ( DNA pod wpływem siRNa i miRNA ulega przepisaniu w jądrze komórkowym na wersję roboczą tj. PRE-mRNA ) --> Splicing (snRNA ) juz poprawna forma RNA--> Translacja ( przepisanie tRNA na rRNA ) pod wpływem MetionylotRNA a nastepnie pod wpływem ArginylotRNA powstaje Białko.
Remodeling chromatyny – komórka może przesuwać nukleosomy.
PCR – Pod duża temp. Rozpada się heliks na pojedyncze nici. Po zmniejszeniu temperatury dołącza się startery i wraca się do normalnej temperatury. W ten sposób namnaża się ilość DNA.
Elektroforeza DNA – Ujemny kwas po przyłożeniu napięcia wędruje do bieguna dodatniego. Pozwala to rozdzielić fragmenty wygenerowane przy PCR.
Ogólna charakterystyka węglowodanów i przemiany metaboliczne:
50 – 55% żywienia
WW - Aldehydy wielowodorotlenowe i ich pochodne ( glukoza, Fruktoza, sacharoza ( cukier ), skrobia, celuloza, glikogen itd. )
Rośliny – synteza cukrów z Co2, H2O i energii świetlnej
Człowiek – synteza glukozy z glicerolu i aminokwasów
Węglowodany:
- monosacharydy ( proste )
- disacharydy ( proste )
- polisacharydy
- oligosacharydy
Cukier
Słodkość
Fruktoza
173%
Sacharoza
100
Glukoza
74
Maltoza
33
Galaktoza
Laktoza
16
Monosacharydy:
- aldozy
- ketozy
C-3 Triozy
C-4 Tetrozy
C-5 Pentozy
C-6 Heksozy
C-7 Heptozy
C-8 Oktozy
Disacharydy: Maltoza ( cukier słodowy, piwom skrobia i glikogen ), Laktoza(mleko) i Sacharoza ( trzcina i buraki cukrowe )
Oligosacharydy: ( od 3 do 10 )
- maltotrioza (składniki skrobi )
- rafinoza (fasola i groch )
Polisacharydy:
- skrobia ( kasze, ziemniaki )
- celuloza
- glikogen
- podstawowe źródło energii ( skrobia, glukoza i fruktoza )
- materiał zapasowy u roślin i zwierząt ( skrobia i glikogen )
- składniki DNA i RNA
- składniki błon komórkowych ( glikoproteiny i glikolipidy )
- heparyna ( hamuje krzepnięcie krwi )
- materiał budulcowy u roślin ( celuloza = błonnik )
Trawienie:
Amylaza ślinowa – wstepne trawienie skrobi i glikogenu
Amylaza trzustkowa – dalsze trawienie skrobi i glikogenu do maltozy, maltotriozy, innych oligosacharydów i niewielkiej ilość glukozy
Hydrolazy jelitowe ( maltoza, laktoza, sacharoza – izomaltoza ) - odłączanie pojedynczych reszt cukrów ( glukoza, fruktoza, mannoza i galaktoza )
Część jest nietrawiona – polisacharydy błon komórkowych roślin ( celuloza, hemiceluloza, pektyny, pentozany ) i ligniny
Obecność insuliny warunkuje wnikanie glukozy z krwi do komórek, a także jej metabolizowanie
Przemiany WW:
- wszystkie węglowodany w pożywieniu są przekształcane w glukozę
- przemiany WW to w rezczywistości przemiany glukozy
Glikoliza:
- przebiega we wszystkich komórkach
- przebiega w cytozolu
- galaktoza i fruktoza mogą być wykorzystywane w procesie glikolizy
- galaktozemia
- z Glukozy powstaje Pirogronian / Mleczan
- mniej powszechna niż nietolerancja laktozy
- przebiega w warunkach tlenowych i beztlenowych
- utlenianie 1 cząsteczki glukozy dostarcza 38 moli ATP ( tylko 2 mole w warunkach beztlenowych )
Glukoza po szlaku pentozofosforanowym nie jest już odtwarzalna i wytwarza ryboze( synteza rybozy zachodzi we wszystkich komórkach na jej potrzeby ) i NADPH ( synteza NADPH zachodzi w wątrobie, tkance tłuszczowe, korze nadnerczy, tarczycy, erytrocytach, gruczolne sutkowym i jądrach ).
Glukoza ---> glikogen (Glikogeneza ) zachodzi w wątrobie i mięśniach
Glikogen ---> Glukoza (Glikogenoliza )
- nie jest odwróceniem glikogenogenezy lecz jest odrębnym szlakiem
- glikogen z mięśni zużywany jest na ich potrzeby
- glikogen z wątroby jest uwalniany w razie potrzeby do krwi
- zaburzenia w metaboliźmie prowadzą do choró ( Choroba Andersena, Forbesa, tarui, Hersa, Pompego itd. )
Glukoneogeneza – synteza glukozy
- zachodzi w wątrobie(75%), nerkach(25%) i jelitach(?)
- podstawowe źródło energii dla komórek
- nie jest prostym odwróceniem glikolizy
Poziom glukozy:
Stan na czczo – 80 – 110 mg/dl
Po posiłku – 120 – 140 mg/dl
stan głodzenia 60 – 70 mg/dl
Zależność do zużywania glukozy ( czyli czy organizm prawidłowo reaguje na podanie glukozy ). Pacjent z cukrzycą będzie miał dużo ponad normę gdy u normalnego już będzie malało )
Zaburzenie homeostazy glukozy – Hiperglikemia ( za dużo glukozy co jest toksyczne, na skutek produkcji ROS i glikacji białek )
Cukrzyca jest nieuleczalna i jej objawem jest hiperglikemia( >130 mg/dl ) i glukozuria
Cukrzyca nie boli
Metabolizm lipidów – aspekty biochemiczne i kliniczne
Lipidy związki zaiwerające kwasy tłuszczowe:
- kwasy tłuszczowe
Lauviah666