Biochemia1-6.doc

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

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