notatki.pdf

www.pandm.prv.pl

Biochemia=bios- Ň ycie+chemia

Nauka badaj Ģ ca skład chemiczny organizmów Ň ywych oraz zachodz Ģ ce w nich procesy

metaboliczne(anaboliczne i kataboliczne) oraz regulacje tych przemian, utrzymuj Ģ ce

homeostaz ħ ustrojow Ģ zarówno w dojrzałych organizmach, jak i podczas całego rozwoju

embrionalnego.

Prawa biochemii:

1.Na przemiany biochemiczne. Składaj Ģ si ħ wszystkie reakcje zachodz Ģ ce w Ň ywych

układach

2 ņ ywym układem jest zarówno komórka jak i cały organizm

3. Ka Ň dy układ Ň ywy jest utworzony przez zespół niemal identycznych elementów

składowych –cz Ģ steczek organicznych i nieorganicznych

4.Układy Ň ywe podlegaj Ģ prawom chemii i fizyki

5. Reakcje biochemiczne s Ģ katalizowane przez enzymy

6. Enzymy to białka katalityczne

6.1 Rybozymy s Ģ RNA katalitycznymi

7.Sło ı ce-podstawowe Ņ ródło energii dla Ň ycia na Ziemi

8.Procesy biochemiczne s Ģ kontynuowane z uwolnieniem energii

9.ATP jest wspóln Ģ walut Ģ energii, wymienialn Ģ we wszystkich formach Ň ycia

10.W metabolizmie tlen organiczny

11.Siła protonomotoryczna dostarcza energii do syntezy ATP w:

a)oksydacyjnej fosforylacji u tlenowców

b)fosforylacji fotosyntetycznej u org. fotosyntetyzuj Ģ cych

12.Hydroliza ATP dostarcza energii dla utrzymania gradientów. Gradienty jonowe

dostarczaj Ģ energii dla transportu metabolitów

13. NADH jest no Ļ nikiem H2 (protonów i elektronów) w wi ħ kszo Ļ ci procesów

katabolicznych NADPH jest no Ļ nikiem wodoru lub reduktorem w wi ħ kszo Ļ ci procesów

anabolicznych

14.Aktywne monomery s Ģ prekursorami dla reakcji kondensacji i polimeryzacji

15.Reakcje kondensacji i polimeryzacji generuj Ģ pirofosforany nieorganiczne, których

nast ħ pcza hydroliza katalizowana przez pirofosfatazy słu Ň y podtrzymaniu kierunków tych

reakcji biochemicznych a Ň do ich zako ı czenia-dlatego powstaje ATP z 2

wysokoenergetycznymi wi Ģ zaniami

16.Struktura 1-rz ħ dowa białek rz Ģ dzi 2- i 3-rz ħ dow Ģ

17.Biocz Ģ steczki, które oddziałuj Ģ interaktywnie ze sob Ģ maj Ģ uzupełniaj Ģ c Ģ si ħ

struktur ħ (teoria zamka i klucza)

18. Enzymy mog Ģ by ę regulowane przez czynniki niekowalencyjne lub allosteryczne oraz

przez modyfikacje kowalencyjne np. fosforylacja

19. Regulacje metabolizmu i cz Ģ steczki o aktywno Ļ ci regulacyjnej (np. efektory

allosteryczne) post ħ puj Ģ szablonowo w sensie fizjologicznym i stanowi Ģ molekularn Ģ logik ħ

komórki

20. Ró Ň ne formy Ň ycia nieustannie ewoluuj Ģ do nieznacznie ró Ň ni Ģ cych si ħ form, barziej

skutecznie zaadaptowanych do rozmna Ň ania

21.DNA-cz Ģ steczka dziedziczno Ļ ci

22.U niektórych wirusów RNA cz Ģ st. Dziedziczno Ļ ci

23.DNA-antyrównoległa, podwójna helisa ze sparowanymi zasadami

24.Biosynteza DNA-semikonserwatywna

25.Przepływ informacji we wszystkich podstawowych schematach Ň ywych org. jest z DNA

do RNA, z RNA na białko (z pokolenia na pokolenie)

www.pandm.prv.pl

26.U niektórych wirusów z RNA do DNA

27.Kod genetyczny trójkowy i odczyt z mRNA 5’do 3’

28.Kod genetyczny jest uniwersalny

29.Komplementarne parowanie zasad nukleotydów jest antyrównoległe

30.Reakcje wydłu Ň ania kw. nukleinowych zachodz Ģ zawsze w kierunku 5’-3’

31.Reakcje wydłu Ň ania aminokwasów w syntezie białka zachodzi zawsze od ko ı ca

aminowego do karboksylowego

32.Geny eukariota s Ģ nieci Ģ głe (przerywane)

33.Sekwencje intronowe w RNA s Ģ usuwane w reakcji składania eksonów (splicing)

SYGNALIZACJA MI Ħ DZYKOMÓRKOWA. WYKORZYSTYWANIE ENERGII ATP

HORMONY-biologicznie czynne, aktywne przeka Ņ niki chemiczne uczestnicz Ģ ce w

sygnalizacji miedzykomórkowej

· reguluj Ģ metabolizm, wzrost, reprodukcj ħ

·wytwarzane i wydzielane przez: -gruczoły wewn Ģ trzwydzielnicze (hormony klasyczne)

-komórki neurosekrecyjne (neurohormony)

-wyspecjalizowane komórki obecne w tkankach

niegruczołowych

Klasyczne gruczoły (endokrynne) s Ģ uwalniane do układu kr ĢŇ enia dzi ħ ki czemu docieraja do

poszczególnych komórek w organizmie. Hormon po dotarciu do powierzchni komórki staje

si ħ informacj Ģ - sygnałem . mo Ň e by ę odebrany, przetworzony, po czym komórka inicjuje

kaskady reakcji enzymatycznych:

wi Ģ zanie liganda ã aktywacja receptora ã transdukcja sygnału ã aktywacja

efektora ã osłabienie sygnału

dwa pierwsze etapy ró Ň ni Ģ si ħ dla rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych w wodzie hormonów

Szlak wewn Ģ trzkomórkowy pod ĢŇ a podobnie w wi ħ kszo Ļ ci komórek i cz ħ sto korzysta z tych

samych kaskad enzymatycznych bez wzgl ħ du na typ cz Ģ steczki sygnałowej

Rodzaje przekazywania hormonów przez komórki:

·autokrynia- działa na t ħ sam Ģ komórk ħ przez któr Ģ jest wydzielany

·parakrynia- działa na komórk ħ le ŇĢ c Ģ w pobli Ň u

·endokrynia- działa na komórk ħ oddalon Ģ od siebie

·justykrynia- adhezja komórek

Kanały jonowe s Ģ otwierane po zwi Ģ zaniu liganda np. neuroprzeka Ņ nika lub hormonu.

Transdukcja sygnału hormonalnego i efekt biologiczny wymagaj Ģ :

1. Aktywacji receptora

2. Białka G- wykazuj Ģ aktywno Ļę GTPazow Ģ , znaczenie w po Ļ rednictwie mi ħ dzy efektorem a

receptorem

3. Efektora

4. Wtórnych przeka Ņ ników (aktywacja kinaz- uczestnicz Ģ w fosforylacji)

5. Specyficznych kinaz białkowych

6. Fosforylacji- defosforylacji

7. Odpowiedzi komórkowej

Białka G s Ģ przeł Ģ cznikami cz Ģ steczek efektorowych

S Ģ trimerami (podjednostki ŋ –zawiera GDP, Ȳ ȳ ) po kilku sekundach podjednostka ŋ

inaktywuje si ħ - wymienia GTP na GDP i ł Ģ czy si ħ z kompleksem Ȳȳ . Białko G dysocjuje.

Dopóki ligand jest w receptorze cykl mo Ň e si ħ powtarza ę .

Wyst ħ puj Ģ 2 grupy cyklaz : jedna do aktywacji wymaga kalmoduliny (białka wi ĢŇĢ cego

wap ı ), druga nie.

www.pandm.prv.pl

Współdziałanie podobnych enzymów z receptorem inhibitorowym (wi ĢŇĢ cym np. adrenalin ħ ,

somatostatyn ħ , prostaglandyny) białka G prowadzi do zahamowania cyklazy adenylowej i

spadku st ħŇ enia cAMP

Hormon pobudzaj Ģ cy - adrenalina( receptor Ȳ )

Hormon hamuj Ģ cy - adrenalina (receptor ŋ 2)

Cz Ģ steczki informatorów 2 rz ħ du (wtórne przeka Ņ niki) wszystkie poza Ca s Ģ wytwarzane

przez efektory. Wzmacniaj Ģ sygnał inicjowany przez aktywacj ħ receptora hormonem, s Ģ

zwykle aktywne przez krótki czas, s Ģ inaktywowane przez swoiste mechanizmy. Wtórne

przeka Ņ niki odgrywaj Ģ rol ħ w sygnalizacji i wymianie informacji S Ģ to: cAMP, cGMP, 1,4,5-

trifosforan, diacyloglicerol-DAG, jony wapnia

cAMP

-wtórny przeka Ņ nik w szlaku sygnalizacji komórkowej

-st ħŇ enie cAMP w komórce szybko wzrasta w regulacji pozytywnej a maleje w regulacji

negatywnej

-powstaje z ATP (udział cyklazy adenylowej błony komórkowej) a rozkładany jest przez

aktywn Ģ fosfodiestraz ħ

Rola cAMP:

-regulacyjna

-katalityczna

-aktywuje fosfotransferazy

Toksyny krztu Ļ ca i cholery działaj Ģ na poziomie białka G

Toksyna cholery - kowalencyjna modyfikacja białka Gs (hamuje powrót białka G w stan

nieaktywny)

Toksyna krztu Ļ ca - kowalencyjna modyfikacja białka Gi

Gs- stymulacja cyklazy adenylanowej

Gi- hamowanie cyklazy adenylanowej

IP3 i DAG

-Powstaj Ģ z prekursorowej cz Ģ steczki i fosfatydyloinozytolu

-Przekształcane w wyniku oddziaływa ı hormonów z receptorami do PIP i PIP2

-Hydroliza PIP2 przez fosfolipaz ħ C dostarcza DAG i IP3

-DAG pozostaje w błonie i aktywuje kinaz ħ białkow Ģ C

-IP3 rozpuszcza si ħ w wodzie, przechodzi do cytoplazmy, wi ĢŇ e si ħ z receptorem RI w błonie

ER, aktywuje uwalnianie Ca2+ do cytoplazmy, wap ı aktywuje receptory RR, które po

aktywacji powoduj Ģ dalsze uwalnianie Ca2+ z siateczki –narastaj Ģ ca fala wapniowa- wygasa

gdy zapasy Ca wyczerpi Ģ si ħ

Wap ı

Wtórny przeka Ņ nik, aktywator kinaz dzi ħ ki bezpo Ļ redniemu wi Ģ zaniu ze swoistymi

miejscami w kinazach, a wi ĢŇĢ c si ħ z wyspecjalizowanymi białkami np. kalmodulin Ģ

reguluje aktywno Ļę kinazy

St ħŇ enie Ca w cytoplazmie jest na niskim poziomie(10 –7mol/l)

Przykład szlaku sygnalizacyjnego Ca w komórkach nerwowych gdzie depolaryzacja błony

powoduje napływ Ca2+ do kolbki presynaptycznej inicjuje wydzielanie neurotransmiterów do

szczeliny synaptycznej

W komórce szlak sygnalizacji Ca pojawia si ħ dzi ħ ki sygnałowi generowanemu na

powierzchni komórki

Kompleks hormon- receptor nie oddziałuje bezpo Ļ rednio na efektor- cyklaz ħ adenylanow Ģ ,

cGMP

Białka G bezpo Ļ rednio kontroluj Ģ aktywno Ļę efektorów. Składaj Ģ si ħ z 3 podjednostek ŋȲȳ i

GDP- brak hormonu w receptorze. Podjednostka Gs-GDP nie jest zdolna do aktywacji

cyklazy

www.pandm.prv.pl

ŋ Gs-GTP ma aktywno Ļę GTPazow Ģ , hydrolizuje GTP do GDP – powrót do formy

nieaktywnej

Hormony działajace przez kinazy tyrozynowe – np. insulina. O wra Ň liwo Ļ ci komórki na

insulin ħ decyduje obecno Ļę receptorów na jej powierzchni (liczba receptorów jest obni Ň ona i

funkcja upo Ļ ledzona w cukrzycy typu 3- odporna na insulin ħ ) Receptor insuliny- tetramer-

2 ŋ 2 Ȳ

Podjednostki ŋ - od strony zewn. błony komórkowej, tworz Ģ miejsce wi Ģ zania insuliny

Podjednostki Ȳ - s Ģ zale Ň n Ģ od insuliny kinaz Ģ tyrozynow Ģ

GLUT4- no Ļ nik glukozy do wn ħ trza komórki, zale Ň ny od insuliny w tkance tłuszczowej i

mi ħĻ niowej

GLUT1-3 - niezale Ň ne od insuliny, rezyduj Ģ w błonie komórkowej innych tkanek na stałe

METABOLIZM-UTLENIANIE I GENEROWANIE ENERGII

METABOLIZM- przemiana materii, suma wszystkich reakcji chemicznych zachodz Ģ cych w

komórkach organizmu

KATABOLIZM- grupa procesów i ci Ģ gów reakcji prowadz Ģ cych do rozpadu- dostarczaj Ģ

energi ħ

ANABOLIZM- szlaki metaboliczne prowadz Ģ ce do syntezy wi ħ kszych cz Ģ stek z

mniejszych- pochłaniaj Ģ energi ħ

Strategia metabolizmu sprowadza si ħ do:

· Syntezy ATP i wytwarzania potencjału redukcyjnego (NADPH+H+)

· Syntezy elementów budulcowych do ró Ň nego rodzaju biosyntez

ATP nie jest trwały, ma bogate energetycznie wi Ģ zania bezwodnikowe, uwalnia energi ħ -

ok.27kJ

Fosfokreatyna- wy Ň szy zapas łatwo dost ħ pnej energii, rozpada si ħ na kreatyn ħ (zostaje

uwolniony pirofosforan)

Reakcje kataboliczne:

białka wielocukry tłuszcze

aminokwasy cukry proste kw. tłuszcz., glicerol

NH3 glukoza CO2

H2O

produkty zb ħ dne

W reakcjach katabolicznych zachodzi degeneracja Ň ywno Ļ ci i biochemiczna produkcja energii

Ostatecznymi produktami katabolizmu s Ģ : CO2, H2O, ATP

ATP – uniwersalnym no Ļ nikiem energii o wysokim potencjale przenoszenia fosforanów, co

jest wykorzystane jako Ņ ródło energii podczas skurczu mi ħĻ ni, aktywnym transporcie,

wzmacnianiu sygnałów, biosyntezach

Hydroliza ATP powoduje wzrost stosunku st ħŇ enia produktów do substratów ok. 100mln

razy, reakcje termodynamicznie niekorzystne ulegaj Ģ przekształceniu w korzystne

ATP wytwarza w utlenianiu glukoz ħ , kw. tłuszcz. i aminokwasy w wyniku fosforylacji

wymagaj Ģ cej O2

Fosforylacja substratowa te Ň dostarcza energi ħ (nawet w warunkach beztlenowych).

Intermediatem jest acetylo-CoA

Jednostka acetylowa ulega utlenieniu do CO2 w cyklu Crebsa i tworzy si ħ równowa Ň nik

redukcyjny NADH2 i FADH2

CYKL CREBSA

Odpowiada za 2/3 całkowitego utleniania zwi Ģ zków w ħ gla

CO2 otrzymany z grupy acetylowej i atomów O2 pochodzacych z H2O jest wydalany jako

produkt zb ħ dny NADH+H+ i FADH2 przekazuj Ģ protony i elektrony na ła ı cuch oddechowy

www.pandm.prv.pl

Energia zmagazynowana w wysokoenergetycznych elektronach NADH+H+ i FADH2

wykorzystywana jest do syntezy ATP z ADP podczas fosforylacji oksydacyjnej, która mo Ň e

funkcjonowa ę tylko w warunkach tlenowych

Istot Ģ cyklu Crebsa jest dostarczenie równowa Ň ników transportuj Ģ cych wysokoenergetyczne

elektrony na tlen, powstaje 1cz GTP oraz ATP. Słu Ň y generowaniu ATP dzi ħ ki dostarczaniu

NADH+H+ i FADH2, dostarcza intermediatów do biosyntez

Lokalizacja cyklu Crebsa -matrix mitochondrialne, ła ı cuch oddechowy- wewn. błona

mitohondrium

Do wn ħ trza mitochondrium musi by ę dostarczony tlen- ostatni akceptor elektronów

ŁA İ CUCH ODDECHOWY

Przeno Ļ nikiem jest NADH, zachodzi zmiana energii swobodnej, potencjał redoks substancji

jest miar Ģ jej powinowactwa do elektronów. Ró Ň nica potencjałów wynosi 1140mV. W

normalnych warunkach transport elektronów z NADH+H+ do O2 jest bardzo korzystny

G= -109kJ/mol

Wyst ħ puj Ģ 4 kompleksy enzymatyczne:

1. dehydrogenaza NADH FMN Fe-S ubichinon

2. bursztynian [ FAD Fe-S ] ubichinon

dehydrogenaza bursztynianowa

3. koenzym Q cytochrom c / reduktaza UQ-cyt c1

4. oksydaza cytochromowa

1,3,4- s Ģ pompami protonowymi

2- nie jest

Transport elektronów powoduje powstanie gradientu protonowego. Całkowity gadient składa

si ħ z du Ň ej siły wynikaj Ģ cej z potencjału błonowego, mniejszej siły wynikaj Ģ cej z gradientu

st ħŇ enia H+. Obie siły tworz Ģ całkowit Ģ sił ħ protonomotoryczn Ģ –wywiera presj ħ na powrót

H+. Wykorzystanie gradientu protonowego do syntezy ATP umo Ň liwia syntaza w błonie.

Enzym tworzy hydrofilow Ģ drog ħ w poprzek wewn. błony, pozwala na przepływ protonów-

s Ģ one u Ň yte do niekorzystnej reakcji mi ħ dzy ADP i Pi dostarczaj Ģ c ATP

Transportowi 2 elektronów do ła ı cucha oddechowego przez NADH2 towarzyszy powstanie

3cz. ATP, a przez FADH2 2cz. Syntaza ATP mo Ň e syntetyzowa ę ATP wykorzystuj Ģ c

gradient H+ i pompowa ę protony wbrew gradientowi elektrochemicznemu. Kierunek

działania zale Ň y od wielko Ļ ci elektrochem. gradientu protonowego. Regulacja szybko Ļ ci

fosforylacji oksydacyjnej przez poziom ADP nazywa si ħ kontrol Ģ oddechow Ģ .

Wydajno Ļę przekształcania energii utleniania w wysokoenergetyczne wi Ģ zania ATP jest rz ħ du

40%. Wydajne wykorzystanie energii swobodnej oddychania jest mo Ň liwe tylko w małych

porcjach, dlatego w skład szlaków utleniania wchodzi tyle intermediatów

Bilans: 3NADH+H+ 3*3=9ATP

1FADH2 1*1=2ATP

1GTP 1ATP

=10ATP

Inhibitory transportu elektronów:

· rotenon, amytal, amobarbital - hamuj Ģ transport w kompleksie 1 uniemo Ň liwiaj Ģ c

wykorzystanie NADH+H+ jako substratu

· karboksyna – uniemo Ň liwia wykorzystanie FADH2 z dehydrogenazy bursztynianowej

· antymycyna A – hamuje przepływ w oksydazie cytochromowej

*cyjanek i azydek – reaguj Ģ z form Ģ Ň elazow Ģ hemu a3

*tlenek w ħ gla – reaguje z form Ģ Ň elazaw Ģ hemu a3

Rozprz ħ gacze fosforylacji oksydacyjnej to rozpuszczalne w lipidach substancje, przenosz Ģ

protony na druga stron ħ błony mitochondrialnej np.2,4-dinitrofenol (DNP) W ich obecno Ļ ci

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: