1

8. Biochemia

Błony komórkowe

Budowa błony komórkowej

wnętrze komórki

glikolipid

białko transbłonowe

łańcuchy cukrowe

białko transbłonowe

sterol

polarne głowy
lipidów

białko
peryferyjne

dwuwarstwa lipidowa

Schemat budowy fosfolipidu

kwas

tłuszczowy

kwas

tłuszczowy

fosforan

alkohol

g

li

c

e

ro

l

Typy białek błonowych

2

Zakotwiczenie białek w błonie
lipidowej

palmitynian - Cys (Ser)

myrystynian na Gly (terminalna)

farnezyl (lub geranylogeranyl) na Cys

kotwoca
fosfatydyloinozytolowa

Dwuwarstwa lipidowa: micele i liposomy

Białka transbłonowe biorące udział
w oddziaływaniach miedzykomórkowych

wnętrze
komórki

błona
komórkowa

Integryna kadheryna N-CAM selektyna

domena
wiążąca
ligand

domena
adhezyjna

domeny
immunglobulinopodobne

domena
lektynowa
(wiąże cukry)

Fuzja błon
komórkowych

uwalnianie pęcherzyków
z aparatu Golgiego

egzocytoza

endocytoza

fuzja endosomu
i lizosomu

infekcja
wirusowa

fuzja plemnika
i jaja

fuzja wodniczek
(u roślin)

rozdzielenie 2 błon komórkowych
w czasie podziału komórki

3

Fuzja błon komórkowych indukowana przez hameglutyninę

w czasie infekcji wirusowej

4

Błona komórkowa jest barierą selektywnie przepuszczalną.
Pewne cząsteczki (woda, gazy, mocznik) mogą przejść
bezpośrednio przez dwuwarstwę bez żadnej pomocy,
ale inne cząsteczki (cukry, aminokwasy, jony)
wymagają obecności integralnych białek transportujacych.

Transport:

bierny

i

czynny

.

Bierny

nie wymaga energii, następuje zgodnie z gradientem

(od stężenia wyższego do niższego).

Czynny

wymaga energii (transport od niższego stężęnia

do wyższego).

Transporter ułatwia
dyfuzję przez błonę
zmniejszając energię
aktywacji (

∆∆∆∆

G)

Hydrofobowe
Polarne
Naładowane

Struktura ludzkiego transportera glukozy

Struktura ludzkiego transportera glukozy

Dystrybucja polarnych
i hydrofobowych aminokwasów
w helisie

α

αα

α

Asocjacja 4 helis

α

αα

α

tworzy hydrofobowy kanał

Model transportu glukozy
w erytrocytach

D-glukoza

wnętrze
komórki

błona
komórkowa

receptor
dla insuliny

insulina

1. Transportery glukozy
zatrzymane wewnątrz
komórki w pęcherzykach
membranowych

2. Insulina wiąże się do receptora
⇒

⇒

⇒

⇒

pęcherzyki wędrują na

powierzchnię komórki,
zwiększając ilość transporterów glukozy

3. Kiedy stężenie insuliny
spada, pęcherzyki są usuwane
z powierzchni komórki
poprzez endocytozę

4. Małe pęcherzyki
łączą się z endosomami

5. Endosomy tworzą
małe pęcherzyki

transporter
glukozy

Jak działa insulina?

5

Cukrzyca jest to przewlekła choroba metaboliczna,
której podstawowym objawem jest podwyższony poziom cukru
( glukozy ) we krwi.

1. Cukrzyca typu 1 (zwana także cukrzycą młodzieńczą bądź
insulinozależną ) - wywołana jest zniszczeniem komórek beta trzustki,
odpowiedzialnych za produkcję i wydzielanie insuliny
( insulina to hormon obniżający poziom cukru we krwi ).
Ten rodzaj cukrzycy występuje częściej u ludzi młodych
( ale nie tylko) oraz u dzieci.

2. Cukrzyca typu 2 (cukrzyca dorosłych, insulinoniezależna ) -
w tym rodzaju cukrzycy przyczyną podwyższonego poziomu cukru
nie jest brak insuliny, ale jej nieprawidłowe działanie w organizmie
(oporność na działanie insuliny ). Najczęściej cukrzycy typu 2
towarzyszy otyłość oraz bardzo często nadciśnienie tętnicze.
Około 80 - 85 % wszystkich pacjentów z cukrzycą stanowią
chorzy na cukrzycę typu 2.

Impuls nerwowy jest sygnałem elektrycznym wytworzonym
przez przepływ jonów poprzez błonę plazmatyczną neuronów.

We wnętrzu neuronu (podobnie jak w większości innych komórek)
stężenie K

+

jest duże, a Na

+

jest małe.

Gradienty tych jonów są regulowane przez ATP-zależną pompę.

W stanie spoczynkowym potencjał transbłonowy wynosi -60 mV.

Impuls nerwowy, czyli

potencjał czynnościowy

, gdy potencjał

transbłonowy ulega depolaryzacji poniżej krytycznej wartości
progowej ((tj. od -60 mV do -40 mV).

Potencjał transbłonowy staje się dodatni w ciagu ok. 1 milisekundy
i osiąga wartość +30 mV, zanim powróci do wartości ujemnych.

Potencjał tranbłonowy (membranowy)

potencjał równowagowy Na

+

potencjał spoczynkowy

potencjał równowagowy K

+

p

o

te

n

c

ja

ł

b

ło

n

o

w

y

(

m

V

)

czas

czas (ms)

z

m

ia

n

a

p

rz

e

w

o

d

n

ic

tw

a

Depolaryzacja błony aksonu powoduje prąd czynnościowy

Takie pozytywne sprzężenie zwroten między depolaryzacją
i wejściem Na

+

prowadzi do bardzo szybkiej i dużej zmiany

potencjału transbłonowego, od -60 mV do +30 mV w ciągu
1 milisekundy.

W tym samym czasie kanały sodowe zamykają się spontanicznie,
a kanały potasowe zaczynają się otwierać.

Jony potasu wypływają, przez co potencjał transbłonowy
powraca do ujemnej wartości.
Poziom spoczynkowy (-60 mV) zostaje odtworzony w ciągu
kilku milisekund, a przewodnictwo K

+

maleje do wartości

charakteryzujących stan niepobudzony.

Potencjał czynnościowy jest niezwykle efektywnym systemem
sygnalizacji na duże odległości.

potencjał membranowy= -50 do -70 mV

płyn zewnątrzkomórkowy
lub osocze

[K

+

] = 4 nM

[Na

+

] = 145 nM

Na

+

-K

+

- ATPaza (pompa sodowo-potasowa)

utrzymuje wysokie stężenie potasu w komórce

Na

+

-K

+

- ATPaza hydrolizuje ATP do ADP,

a uzyskaną energię zużywa do wyrzucenia 3 Na

+

poza komórkę i wprowadzenia
3 K

+

do komórki na każdy mol hydrolizowanego ATP

Transporter wiąże 3 Na

+

z wnętrza komórki

wnętrze

Fosforylacja powoduje
zmianę konformacji do Enz

II

.

Taka forma ma wyższe powinowactwo dla K

+

.

Uwolnienie 3 Na

+

i związanie 2 K

+

Defosforylacja powoduje
zmianę konformacji do Enz

I

.

Taka forma wyższe powinowactwo dla Na

+

.

Uwolnienie 2 K

+

do wnętrza komórki

Utrzymanie potencjału K

+

/Na

+

zużywa 25% energii
organizmu w czasie spoczynku

6

Inhibitory pompy sodowo-potasowej

ouabaina

digitoksyna

Strophantus gratus

Digitalis purpurea

Kanał Na

+

z neuronów bramkowany potencjałem

Kanały sodowe z neuronów i miocytów wyczuwają gradient
elektryczny w membranie i reagują otwarciem lub zamknieciem.

Zazwyczaj są bardzo selektywne wobec jonów Na

+

i mają bardzo dużą

szybkość przenoszenia jonów.

W stanie spoczynku są w konfiguracji zamkniętej.

Redukcja potencjału membranowego powoduje otwarcie kanału
i chwilową inaktywację.

Aktywacja i inaktywacja kanałów Na

+

jest podstawą przekazywania

sygnałów przez neurony.

Kanał Na

+

z neuronów bramkowany potencjałem: struktura podjednostki

α

αα

α

zewnątrz

wewnątrz

bramka

inaktywująca

sensor

napięcia

filtr

selektywności

(region porowy)

bramka

aktywująca

Kanał sodowy składa się z kilku łańcuchów polipeptydowych, z których najważniejsza
jest podjednostka

α

αα

α

. Podjednostka

α

αα

α

składa się z 4 homologicznych domen (I do IV),

a każda domena z 6 transbłonowych helis (1 do 6).

Kanał Na

+

z neuronów

bramkowany potencjałem

sensor napięcia

filtr selektywności:
rozróżnia Na

+

od

innych jonów

bramka
aktywująca

zamknięcie

bramka inaktywująca (otwarta)

Zamyka się natychmiast po otwarciu

bramki aktywującej (mechanizm kuli i łańcucha)

kanał,

którym

przechodzą

jony

Kanał Na

+

:

mechanizm działania

zewnątrz

wewnątrz

bramka
aktywująca

sensor
napięcia (dodatnio naładowany)

kanał jonowy

błona spolaryzowana,

kanał zamknięty

błona zdepolaryzowana,

kanał otwarty

Polaryzacja błony
powoduje przesunięcie
sensora napięcia w stronę
zewnętrzną błony.
Przesunięcie to umożliwia
otwarcie kanału
jonowego.

fugu (kolcobrzuch, najeżka)

Tetrodotoksyna,
inhibitor transportu Na

+

,

bardzo silnie wiąże się
z kanałem sodowym (K

I

= 1nm).

Dawka śmiertelna
dla człowieka: 10 ng.

7

Struktura wielobiegunowej komórki nerwowej. Akson jest otoczony
osłonką mielinową

Przewodzenie impulsu wzdłuż aksonu

Akson w stanie
spoczynku

Silny bodziec wywołuje
lokalnie depolaryzację
błony komórkowej
dendrytu

Impuls jest
przenoszony w postaci
fali depolaryzacji ,
która przemieszcza się
wzdłuż aksonu

Zdrowy
nerw

Chory
nerw

Stwardnienie rozsiane (SM, Sclerosis multiplex):
choroba spowodowane uszkodzeniem otoczek mielinowych
neuronu przez układ odpornościowy gospodarza

Jak impuls przechodzi z neuronu do neuronu?

Impulsy nerwowe przebiegają przez większość połączeń
neuronów (czyli synaps) z udziałem
małych, dyfundujących cząsteczek zwanych przekaźnikami
nerwowymi (neuroprzekaźnikami lub neurotransmitterami).

Acetylocholina: neuroprzekaźnik cholinergiczny.

Schemat synapsy chemicznej

błona

presynaptyczna

pęcherzyk synaptyczny

(10

4

cząsteczek

acetylocholiny)

szczelina

synaptyczna

błona

postsynaptyczna:

zawiera receptory

dla acetylocholiny

Dotarcie imuplsu nerwowego powoduje
synchroniczny eksport zawartości
ok. 300 pęcherzyków, co podnosi stężenie
acetylocholiny z 10 nM do 500

µµµµ

M w czasie < 1

µµµµ

s.

Związanie acetylocholiny do błony
postsynaptycznej zwiększa jej przepuszczalność
jonową, co powoduje depolaryzację błony.

podjednostka

α

αα

α

(podjednostki

ββββ

,

γγγγ

,

δδδδ

są homologiczne)

każda podjednostka

składa się z 4 transbłonowych

helis

α

αα

α

miejsca wiążące

acetylocholinę

Struktura kanału
acetylocholinowego

centralny kanał jonowy
powstaje ze złożenia helis M2

8

zamknięty otwarty

hydrofobowe reszty

Leu

helisy M2

zamykają kanał

związanie acetylocholiny

powoduje wzajemny

obrót helis

2 acetylocholiny

Polarne reszty

helisy M2

umożliwiają przejscie jonów

Działanie kanału acetylocholinowego

Aminokwasy alifatyczne (Lys, Orn)

alkaloidy pirydynowe

nikotyna

Nikotyna imituje działanie acetylocholiny
poprzez stymulację receptorów
dla acetycholiny.

Związanie nikotyny powoduje
zniesienie przejściowej
desensybilizacji tych receptorów.

U nałogowych palaczy receptory
są permanentnie zdesensybilizowane,
co wymaga stałego dopływu nikotyny.

W roku 1650 papież Innocenty X ekskomunikował palących tytoń

Tubukaryna,
aktywny składnik
kurary,
blokuje receptory
dla acetylocholiny.
Podobnie działają
toksyny z jadu
kobry i czarnej
mamby.

Strychnos toxifera

Mukowiscydoza

(z ang. cystic fibrosis, CF) jest najczęściej

występującą chorobą genetyczną u ludzi.
Przyczyną choroby jest mutacja genu odpowiedzialnego
za syntezę błonowego kanału chlorkowego CFTR
(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator).

Organizm chorego produkuje nadmiernie lepki śluz,
który powoduje zaburzenia we wszystkich narządach
posiadających gruczoły śluzowe (głównie w układzie oddechowym,
pokarmowym i rozrodczym).

Najczęstsza choroba genetyczna białej (kaukaskiej) rasy:
dotyka 1 na 3000 noworodków, 1 na 15 000 u Murzynów.
Gen dla CF jest obecny w 3% białej populacji.

Objawy:
Gęsty i lepki śluz, który zalega w oskrzelach i jest podłożem
dla rozwoju bakterii.
Nawracające zapalenia oskrzeli i płuc.
przewlekłe zapalenie zatok bocznych nosa.

Transbłonowy regulator mukowiscydozy: kanał Cl

-

tego aminokwasu
nie ma u ludzi
chorych na
mukowiscydozę

9

Mukowiscydoza jest autosomalną chorobą recesywną:
pojawienie się objawów wymaga obecności 2 defektywnych genów.
Jeżeli oboje rodzicę mają po 1 takim genie, szansa na to, że
dziecko będzie chore, wynosi 1/4.

W prawidłowych płucach, Cl

-

opuszcza komórki przez kanał chlorkowy.

Osmoza powoduje zbieranie się wody, w wyniku czego śluz staje się rzadki.
Rzęski poruszając się usuwają bakterie.

U chorych na mukowiscydozę, brak wydzielania Cl

-

i związana

z tym niemożność rozcieńczenia śluzu w wyniku osmozy
powodują powstawanie bardzo gęstego śluzu. Rzęski nie mogą
działać i powstają kolonie bakterii.

Gęsty śluz gromadzi się w płucach, prowadząc do infekcji.
Blokuje również kanaliki w trzustce, co powoduje że enzymy
trawienne nie mogą przedostać się do jelit.

Bakterie na komórkach nabłonka płuc u chorego na mukowiscydozę

Usuwanie śluzu z płuc wymaga opukiwania

10

kanał Na

+

bramkowany
potencjałem

kanał K

+

bramkowany
potencjałem

akson

presynaptyczny

potencjał

czynnościowy

potencjał

czynnościowy

receptory

acetyclocholinowe

akson

postsynaptyczny

pęcherzyk

synaptyczny

kanał Ca

2+

bramkowany
potencjałem

Rola kanałów jonowych bramkowanych potencjałem i ligandem

1. Stymulacja powoduje
przemieszczanie się
potecjału czynnościowego.
Potencjał powoduje
otwarcie kanałów Na

+

2. Kiedy potencjał czynnościowy
dociera do końca aksonu,
otwierają się kanały Ca

2+

bramkowane potencjałem
(⇒

⇒

⇒

⇒

wpływ jonów Ca

2+

)

3. Wzrost [Ca

2+

] ⇒

⇒

⇒

⇒

uwolnienie

acetylocholiny do szczeliny
synaptycznej

4. Acetylocholina wiąże się
do receptora, powodując
otwarcie kanału jonowego.

5. Na

+

i Ca

2+

wchodzą do

kanału, depolaryzując
akson postsynaptyczny.

Elektryczny sygnał
przemieszcza się dalej.

Neuroprzekaźniki powstają z aminokwasów

Tyr

:

dopamina

: związek z chorobą Parkinsona

adrenalina, noradrenalina: mediuje odpowiedź na stres

Glu

:

GABA

: hamujący neuroprzekaźnik; związek z epilepsją

His

:

histamina

: zwiększa przepuszczalność naczyń

włosowatych; związek z alergią

Trp:

serotonina

: neuroprzekaźnik, odpowiada za nastrój

Kwas gamma-aminomasłowy (GABA)

W ośrodkowym układzie nerwowym głównym neuroprzekaźnikiem
o właściwościach

hamujących

jest

kwas gamma-aminomasłowy (GABA)

.

Receptory GABA są najczęściej pobudzanymi receptorami w ustroju.
Synapsy GABA-ergiczne stanowią 1/3 wszystkich synaps ośrodkowego
układu nerwowego.

Do agonistów niekompetycyjnych receptorów GABA,
tzn. substancji pobudzających receptor poprzez wiązanie z innym
miejscem niż naturalny ligand, należą powszechnie stosowane
benzodiazepiny, barbiturany, steroidowe anestetyki oraz alkohol etylowy.

Receptor dla kwasu gamma-aminomasłowego (GABA)

„Pigułka gwałtu”: flunitrazepam (Rohypnol®):
działa jak benzodiazepina (Valium®), ale 10 razy silniej.
Dodatkowo powoduje amnezję, czyli utratę pamięci.

Oryginalny Rohypnol
rozpuszczając się,
daje niebieską barwę

Valium Rohypnol

Dopamina

: katecholaminowy neuroprzekaźnik syntezowany

i uwalniany przez neurony ośrodkowego układu nerwowego.

Odgrywa różną rolę w zależności od miejsca swego działania:
•

odpowiedzialna za napęd ruchowy,

koordynację oraz napięcie mięśni.

•

w układzie limbicznym jest odpowiedzialna za procesy

emocjonalne i wyższe czynności psychiczne;

•

w chorobie Parkinsona występuje niedobór dopaminy.

Dopamina (dihydroksyfenyloetyloamina)

11

Dopamina (dihydroksyfenyloetyloamina)

Serotonina (5-hydroksytryptamina)

Serotonia:

amina biogenna, hormon tkankowy wydzielany przez

komórki enterochromochłonne mózgu i błonę śluzową jelit.
Powoduje skurcz naczyń krwionośnych, mięśni gładkich macicy,
żołądka i jelit, wpływa na czynność obwodowego i ośrodkowego
układu nerwowego.

Odpowiedzialna jest g

ł

ównie za funkcję pobudzającą oraz za nastrój,

sen, ból i odczuwanie

ł

aknienia.

Adrenalina, noradrenalina

Adrenalina odgrywa decydującą rolę w mechanizmie stresu,
czyli błyskawicznej reakcji organizmu człowieka i zwierząt kręgowych
na zagrożenie, objawiąjących się przyspieszonym biciem serca,
wzrostem ciśnienia krwi, rozszerzeniem oskrzeli,
rozszerzeniem źrenic itp.
Oprócz tego adrenalina reguluje poziom glukozy (cukru) we krwi,
gdyż jest koenzymem
uruchamiającym przemianę glikogenu w glukozę.

Układ limbiczny kieruje wrodzonymi i nabytymi zachowaniami

Układ limbiczny

- jest odpowiedzialny za popędy, instynkty i emocje

(przyjemność, ból, wściekłość, strach , gniew).

Ciało migdałowate (amygdala)

- odpowiada za emocje: strach, wzruszenia,

depresje.

Hipokamp

- przekształca pamięć krótkotrwałą w długotrwałą. Uszkodzenie

hipokampu powoduje niezdolność do zapamiętywania.

hipokamp

Ośrodek (obwód) nagrody
w mózgu

Kiedy kora mózgowa otrzymuje stymulację interpretowaną jako
przyjemność, ośrodek VTA uwalnia dopaminę do

nucleus accumbens

,

który głównym ośrodkiem przyjemności w mózgu.
Wszystkie przyjemne doznania wiążą się
ze zwiększonym wydzielaniem dopaminy w tym regionie.

VTA: Ventral Tegmental Area

12

VTA uwalnia dopaminę również do przegrody (septum), ciała
migdałowatego (amygdala) i do płata czołowego kory mózgowej.
Pobudzony nucleus accumens stymuluje czynności motoryczne,
podczas gdy pobudzony płat czołowy kory mózgowej powoduje
skupienie uwagi.

Wszystkie regiony związane z przyjemnością połączone są
za pomocą specjalnej wiązki neuronów, zwanej medial
forebrain bundle (MFB). Jej aktywacja powoduje, że człowiek
stara się powtarzać czynności wywołujące przyjemne doznania.

MFB składa się z aksonów które używają

dopaminy

jako przekaźnika.

Narkotyki:

1. Dołowniki (downers): zmniejszają aktywność i uspokajają.

Dają poczucie euforii i odprężenia, znoszą stres.
Niektóre dostępnie legalnie.

Opiaty (morfina, heroina) i trankwilizery (środki uspokające,
takie jak flunitrazepam).

2. Stymulanty: pobudzają aktywność umysłową i ruchową,

znoszą senność, ułatwiają uczenie się.
Uzależnienie może nastąpić już po kilku dawkach
i jest w zasadzie niemożliwe do wyleczenia.

Amfetamina, kokaina.

3. Halucynogeny: zmieniają percepcję, pozwalają na przeżywanie

odmiennych stanów świadomości i odbiór niezwykłych wrażeń.

LSD, meskalina, psylocybina, fencyklidyna, a także niektóre
rozpuszczalniki organiczne.

Działenie nikotyny

Nikotyna imituje działanie

acetylocholiny

poprzez stymulację

receptorów dla acetycholiny.

Związanie nikotyny powoduje zniesienie przejściowej
desensybilizacji tych receptorów, czego rezultatem jest
szybsze pobudzanie neuronów.

U nałogowych palaczy receptory są permanentnie
zdesensybilizowane, co wymaga stałego dopływu nikotyny.

Nikotyna

nikotyna

Nicotiana tabacum

W roku 1650 papież Innocenty X ekskomunikował palących tytoń

Działanie alkoholu

Alkohol etylowy wiąże się bezpośrednio receptorów dla

GABA

(neuroprzekaźnik hamujący) na receptorach GABA-ergicznych
(neurony te hamują aktywność neurologiczną).

Zablokowanie receptora GABA w postaci otwartej powoduje zniesienie
hamującej funkcji GABA. Powoduje to „odczulenie” neuronów,
a następnie senność.

13

Ponadto, alkohol stymuluje wydzielanie dopaminy w ośrodku
nagrody w mózgu, co powoduje euforię.

Długotrwałe używanie alkoholu powoduje trwałe zablokowanie
receptorów dla GABA w pozycji zamkniętej.
Osoba, u której ma to miejsce, jest trwale uzależniona od
alkoholu.

Alkohol wpływa na liczne receptory w mózgu:
hamuje działanie receptorów dla glutaminianu,
a zwiększając działanie serotoniny i acetylocholiny.

Alkohol trwale uszkadza komórki wątroby,
co może spowodować marskość wątroby.

Dołowniki: działanie opiatów

Ludzkie ciało produkuje naturalne substancje zwane endorfinami,
których funkcją jest przeciwdziałanie bólowi. Wpływają tez na
odczuwanie głodu i pragnienia, regulują nastrój i odpowiedź
odpornościową.

Istnieją 3 rodzaje endorfin: beta-endorfiny, enkefaliny i dynorfiny.

Endorfiny wiążą się z receptorami dla endorfin na komórkach
nerwowych. Receptory te są nazywane również receptorami
opiatowymi, ponieważ wiążą się do nich opiaty, takie jak

morfina

i

heroina

.

Endorfiny i opiaty sprawiają, że kanały jonowe pozostają otwarte,
co powoduje zmianę zdolności neuronów i pobudzania.

Ponadto, opiaty zmniejszają uwalnianie

GABA

, który jest

neurotransmiterem hamującym. Zmniejszenie ilości

GABA

powoduje

zwiększenie ilości

dopaminy

, co powoduje euforię.

Endorfiny i opiaty

Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-Thr-Ser-Glu-Lys-Ser-Gln-Thr-Pro-Leu-Val-
Thr-Leu-Phe-Lys-Asn-Ala-Ile-Ile-Lys-Asn-Ala-Tyr-Lys-Lys-Gly-GluOH

ββββ

-endorfina morfina

sekwencja

ββββ

-endorfiny

podobieństwo

14

Morfina, substancja zawarta w maku lekarskim

Papaver somniferum

Heroina (diacetylomorfina):
acetylowana forma morfiny

Heroina wiąże się do receptorów dla opiatów i hamuje wydzielanie
GABA do synaps w neuronach dopaminergicznych.
Brak hamownia powoduje zwiększone uwalnianie dopaminy
do synaps, co powoduje euforię.

Kazomorfiny: peptydowe analogi endorfin z mleka.
Mogą spowodować uzależnienie.

β-Casomorphin 1-3
•

Structure: H-Tyr-Pro-Phe-OH

β-Casomorphin 1-4
•

Structure: H-Tyr-Pro-Phe-Pro-OH

•

β-Casomorphin 1-4, amide

•

Structure: H-Tyr-Pro-Phe-Pro-NH

2

β-Casomorphin 5
•

Structure: H-Tyr-Pro-Phe-Pro-Gly-OH

β-Casomorphin 7
•

Structure: H-Tyr-Pro-Phe-Pro-Gly-Pro-Ile-OH

β-Casomorphin 8
•

Structure: H-Tyr-Pro-Phe-Pro-Gly-Pro-Ile-Pro-OH

Paląc opium lub biorąc dożylnie heroinę, doznaje się rozkosznego
uczucia odprężenia, euforii i miłej senności. Działanie utrzymuje się
przez 3-6 godzin. Uczucie głodu morfinowego pojawia się po 6-8 godz.

Efekty fizyczne: spowolnienie oddychania, szpilkowate źrenice,
zataczanie się, chroniczne zatwardzenie, nudności i wymioty.

Objawy abstynencji: apatia, swędzenie, drżenie, potliwość, bóle brzucha.
Nie są groźne dla życia, ale są bardzo dolegliwe i mogą utrzymywać się
przez 1-3 tygodni.

Brak agresji

.

Objawy przedawkowania: zimna, wilgotna skóra, wolne i płytkie oddechy,
szybkie tętno, szpilkowate źrenice, zataczanie się, utrata przytomności,
zapaść krążeniowa, śpiączka i śmierć wskutek niewydolności oddechu.

Opiaty mają liczne zastosowania terapeutyczne,
przede wszystkim jako leki przeciwbólowe.

15

Inne dołowniki:
„pigułka gwałtu”: flunitrazepam (Rohypnol

®

):

wiąże się do receptora dla GABA,
działa uspokajająco jak benzodiazepina (Valium

®

), ale 10 razy silniej.

Nasila odhamowującą fazę działania alkoholu.
Dodatkowo powoduje amnezję, czyli utratę pamięci.

Oryginalny Rohypnol
rozpuszczając się,
daje niebieską barwę

Valium Rohypnol

Kokaina wiąże się do receptorów dla

dopaminy

, hamując jej

wchłanianie.

Pośrednio działa też na receptory dla serotoniny i noradrenaliny.

W wyniku tego stężenie dopaminy, serotoniny i noradrenaliny w
neuronach wzrasta.

Stymulanty: działanie kokainy

Długotrwałe zażywanie kokainy powoduje przyzwyczajenie mózgu
do wysokich stężeń dopaminy, z czym wiąże się powstawanie
nowych receptorów dla dopaminy. Prowadzi do depresji w sytuacji,
kiedy stężenie kokainy spada.

Odczuwana jest euforia (z dopaminy), pewność siebie (z serotoniny)

i energia (z noradrenaliny).

Mechanizm działania kokainy: blokowanie powtórnego wchłaniania
(re-uptake) dopaminy. Dopamina pozostaje w synapsach.

Kokaina: substancja z liścii koki
(krasnodrzew).
Crack: zasadowa forma kokainy.

Erythroxylum coca

ciągle zawiera ektrakt koki,
ale w bardzo małej ilości

Kokaina daje krótką, intensywną euforię, trwającą 5-30 min.
Daje uczucie zwiększonej raźności i czujności, polepsza nastrój,
usuwa zmęczenie.

Efekty fizyczne: wzrost ciśnienia krwi, temperatury,
tętna i oddychania, rozszerzenie źrenic, spadek zapotrzebowania
na sen, brak apetytu.

Objawy przedawkowania: pobudzenie, drażliwość, niepokój,
wrogość, halucynacje, lęk, paranoja. Mogą występować zachowania
antysocjalne i agresywne.

Objawy abstynencji: bardzo intensywny głód narkotykowy,
depresja, paranoja, brak łaknienia.

Zwiększona agresja

: kokainiści w celu zdobycia pieniędzy

na narkotyk mogą stosować przemoc nawet bez potrzeby.

16

Działanie amfetaminy

Podobnie jak kokaina, amfetamina zwiększa stężenie

dopaminy

w synapsie, ale mechanizm jej działania jest inny.

Amfetamina przypomina budową dopaminę, więc może przechodzić
przez białko transportujące dopaminę do wnętrza neuronu.

Wewnątrz neuronu, amfetamina (ze względu na podobieństwo
chemiczne) wypiera

dopaminę

z pęcherzyków które ją zawierają,

Stężenie dopaminy wzrasta, co powoduje euforię.

dopamina amfetamina

Mechanizm działania amfetaminy

uwolniona
dopamina

uwolniona
noradrenalina

amfetamina
blokuje
oksydazę
monoaminową
(MAO), która
rozkłada dopaminę

Amfetamina brana doustnie powoduje umiarkowany przypływ energii,
podnosi zdolność koncentrowania się, zwiększa czujność,
znosi senność, usuwa zmęczenie, podnosci sprawność fizyczną

Amfetamina brana dożylnie powoduje natychmiastowe uczucie
ogromnej przyjemności („totalny orgazm”), oraz niezwykły
przypływ energii.

Efekty fizyczne: wzrost ciśnienia, tętna, temperatury, przyspieszenie
oddechu, rozszerzenie źrenic.

Objawy przedawkowania: zaburzenia w układzie krążenia mogące
prowadzić do śmierci; psychoza, strach, paranoja, halucynacje.

Objawy abstynencji: złe samopoczucie, spowolnienie psychiczne,
uczucie zmęczenia, apatia. Przewlekłe stosowanie może powodować
objawy podobne do schizofrenii (mania prześladowcza).

Analogi dopaminy są stosowane w leczeniu zaburzeń snu
i nadpobudliwości (ADHD)

Halucynogeny: działanie kanabioidów

Kanabioidy (

haszysz

,

marihuana

) wiążą sie z receptorami dla kanabioidów.

Receptory te wiążą naturalną substancję produkowaną przez organizm
człowieka, anandamid. Anandamid reguluje nastrój, emocje, oraz
odczuwanie głodu i pragnienia.

Związanie i aktywacja receptora dla kanabioidów powoduje zahamowanie
wydzielania GABA, przez co stężenie

serotoniny

w komórkach wzrasta.

Powoduje to poczucie pewności siebie i przypływ energii.

Inaczej mówiąc, kanabiody usuwają inhibicję neuronów zależnych
od GABA i w ten sposób aktywują neurony zależne od dopaminy.

Uwalnianie serotoniny powoduje pewność siebie i przypływ energii

17

Kanabioidy i anandamid wiążą się do tego samego receptora

Anandamid i jego receptor

Kanabioidy to substancje czynne
z konopi siewnej. Najważniejsza substancja
czynna to tetrahydrokannabinol (THC).

Cannabis indica

Mechanizm działania kanabioidów

Kanabioidy powodują początkowo dobre samopoczucie, lekką euforię,
odprężenie, poprawę humoru. Następnie pojawia się faza,
w której zmysły wydają się szczególnie wyostrzone. Przeżywa się
niezwykłe uczucia słuchając muzyki. Czas wydłuża się i rozciąga.
Seks dostarcza silniejszych wrażeń.

Efekty fizyczne: przyspieszone tętno, wzrost ciśnienia krwi,
czerwone oczy, zwiększony apetyt, suchość w ustach,
zwiększona wrażliwość na bodźce smakowe, dotykowe i węchowe.

Objawy przedawkowania: bezpieczne, jeżeli używane bez innych
narkotyków.

Chroniczne zażywanie kanabioidów nie powoduje przyzwyczajenia,
ale zużywanie się receptorów dla kanabioidów na neuronach mózgu
daje pogorszenie pamięci i gorszą zdolność do uczenia się.

Marihuana może być stosowana jako lek,
przede wszystkim jako środek przeciwbólowy

18

Działane Ecstasy

Ecstasy

to narkotyk, który działa jednocześnie jako stymulant

i jako halucynogen, ponieważ budową przypomina LSD.

Ecstasy wiąże się do receptorów dla

serotoniny

, blokując jej

ponowne wchłanianie do przesyłania sygnału.

Serotonina pozostaje w synapsie, powodując przyrost energii
i wzrost pewności siebie.

Dodatkowo serotonina powoduje pobudzenie neuronów zależnych
od

dopaminy

, w wyniku czego wzrasta stężenie dopaminy.

Powoduje to euforię.

Chroniczne zażywanie Ecstasy powoduje nieodwracalne zniszczenie
neuronów zależnych od seroniny.

serotonina

Ecstasy

Ecstasy powoduje euforię, przypływ energii, uczucie silnej więzi
z otoczeniem i wielkiej miłości do świata, podniecenie i pobudzenie
seksualne. Znika senność i zmęcznie – można tańczyć całą noc.
Niskie dawki powodują efekty jak po amfetaminie, wysokie
jak po LSD.

Efekty fizyczne: reakcja walki lub ucieczki: podwyższenie ciśnienia
krwi, przyspieszone tętno, rozszerzenie źrenic.

Objawy przedawkowania: nieregularne bicie serca, bóle w klatce
piersiowej, nudności i wymioty, zaburzenie w pracy nerek
mogące prowadzić do odwodnienia. Ciężki kac na drugi dzień.

Objawy abstynencji: hiperaktywność, nadpobudliwość, drgawki,
wyczerpanie psychiczne, niechęć do życia. Może nastąpić zgon.

Odpowiedzialna za większość nagłych śmierci na dyskotekach.

Ecstasy niszczy wybiórczo neurony serotoninowe, co może spowodować
trwałą depresję, obniżenie sprawności intelektualnej, agresywność.

LSD (dietyloamid kwasu lizerginowego) wiąże się do receptorów
dla dopaminy i serotoniny.

Sporysz
(Claviceps purpurea)

Kwas lizerginowy jest pochodną ergotaminy, alkoloidu ze sporyszu.
Ergotamina działa rozkurczowo na mięśnie gładkie, jest stosowana
jako środek przyspieszający poród.

ergotamina

LSD różni się od innych narkotyków (z wyjątkiem Ecstasy),
ponieważ nie powoduje euforii, ale zmiany w percepcji świata.

LSD działa na zasadzie sprzężenia zwrotnego:
krótkotrwale obniża poziom serotoniny, co prowadzi w efekcie
do jej nadprodukcji. Kiedy po ok. 30-120 minutach,
LSD (jako chemiczna substancja) w wyniku rozpadu przestaje
oddziaływać z komórkami, następuje nagły wzrost przewodnictwa -
impulsy między neuronami są silniejsze, co prowadzi
do wykorzystywania połączeń, które w normalnym stanie
(bez nadmiaru neuroprzekaźnika) nie byłyby wykorzystane,
bądź miałyby mniejszy wpływ na reakcję mózgu.

Mózg będący pod wpływem LSD zachowuje się podobnie jak mózg
osoby cierpiącej na autyzm albo na schizofrenię.
W takim stanie można więc łatwiej uwierzyć
w rzeczy nieprawdziwe lub niemożliwe.

19

Po zażyciu LSD odczuwa się lekki niepokój i napięcie.
Szczyt działania następuje w trzeciej godzinie: niezwykłe
halucynacje wzrokowe, a stan umysłu zmienia się od oszołomienia
do poczucia głebokiego wglądu w istotę świata.
Idee rozwijane pod wpływem LSD są niezwruszone.
Umysł jest niezwykle wrażenie i jakiekolwiek zaburzenie może
wyprowadzić użytkownika z równowagi. Jest to tzw. zła podróż.

Zła podróż

to przerażające doświadczenie fizyczne, przeżycie

koszmaru. Osoba w takim stanie może zranić siebie lub innych.
Niekiedy ucieka na oślep i może wyskoczyć przez okno.
Zła podróż może nieoczekiwania powtórzyć się bez żadnej
przyczyny, w nieoczekiwanym momencie, nawet lata po zaprzestania
używania LSD. Osoby przeżywającą złą podróż nie można
pozostawić samej.

Efekty fizyczne: rozszerzenie źrenic, podniesienie temperatury i tętna,
pocenie się, utrata apetytu, suchość w ustach, drżenia.

Meskalina, alkaloid z kaktusa peyotl (Lophophora wilamsii).
Działa jak halucynogen.

Psylocybina, alkaloid z grzyba Psylocibe cubensis (łysiczek).
Działa jak halucynogen.

Meskalina i psylocybina działają podobnie jak LSD, ale słabiej.
Powodują urojenia i halucynacje wzrokowe, zaburzenia czasu
i przestrzeni.

Efekty fizyczne: podobne do wywołanych amfetaminą.
Podniesione ciśnienie krwi, przyspieszone tetno i oddychanie,
rozszerzone źrenice.

Przedawkowanie może spowodować śmierć z powodu porażenia
ośrodka oddechowego. Chroniczne stosowanie nie przynosi
negatywnych skutków.

Fencyklidyna (PCP, angel’s dust).
Zsyntezowana jako środek do znieczulenia
ogólnego.
Dodawana do wielu narkotyków,
aby nasilić jej działanie. Popularna
w kombinacji z marihuaną.

Mechanizm działania jest różny od innych
halucynogenów: utrudnia przekazywanie
sygnału w mózgu, a powstałe luki
mózg wypełnia własnymi opowieściami,
podobnie jak we śnie.

Efekty fizyczne: osłupienie, sztywność mięśniowa, śpiączka,
przyspieszenie tętna i oddechu, podniesienie ciśnienia krwi,
pocenie, wymioty, niekontrolowane ruchy gałek ocznych, drgawki.

Objawy przedawkowania: ostre lęki, drgawki, porażenie ośrodka
oddechowego, udar mózgowy, niewydolność nerek. Może szybko
doprowadzić do śmierci.

Azotan amylu (poppers).
Powoduje nasilenie orgazmu,
poczucie niefrasobliwości
i zwolnienia czasu.
Stosowany jako
„wspomagacz seksu”.

Efekty fizyczne: ból głowy, zaczerwienie twarzy, zmniejszenie
ciśnienia krwi, przyspieszenie tętna, oszołomienie, rozkurcz
mięśni niezależnych od woli (np. zwieracza odbytu).

Objawy przedawkowania: nudności, wymioty, spadek ciśnienia krwi,
mdlenie, chłód skóry. Może nastąpić załamanie krążenia i śmierć.

20

Objawy grożące śmiercią w przypadku zażycia narkotyków:

Heroina

: ciężki albo nierówny oddech, zwężenie źrenic,

półprzytomność ze słabą reakcją na bodźce. Wargi trupio sine,
może wystąpić śpiączka przechodząca w wieczny sen.

Kokaina

: oszołomienie, okresy nierównych oddechów,

przypominających zachłystywanie się.

Amfetamina

: zapaść (ostra niewydolność krążenia połączona

ze spadkiem ciśnienia krwi).

Ecstasy

: hiperwentylacja (nadmierne głębokie oddychanie),

przegrzanie i utrata przytomności.

Azotan amylu

: zapaść.

Należy natychmiast wezwać pogotowie.

serotonina

↑↑↑↑

dopamina

↑↑↑↑

serotoniny

Ecstasy

serotonina

↓↑↑

↓↑↑

↓↑↑

↓↑↑

dopaminy,
serotoniny

LSD,

meskalina,

psylocybina

dopamina

↑↑↑↑

brak, wnika

do komórki

amfetamina

GABA

↓↓↓↓

serotonina

↑↑↑↑

kanabioidów

(anandamidu)

kanabioidy

(marihuana)

dopamina

↑↑↑↑

serotonina

↑↑↑↑

noradrenalina

↑↑↑↑

dopaminy

kokaina

GABA

↓↓↓↓

dopamina

↑↑↑↑

endorfin

(opiatów)

opiaty

(morfina, heroina)

odczulenie neuronów

dopamina

↑↑↑↑

GABA

alkohol

przesyłanie sygnału

↑↑↑↑

acetylocholiny

nikotyna

zmiany

receptor dla

narkotyk

08. Biochemia - błony komórkowe

Tematy do zapamiętania

1. Budowa błony komórkowej, typy białek błonowych.
2. Fuzja błon komórkowych, rola biologiczna.
3. Rodzaje transporterów błonowych, transport bierny i czynny.
4. Działanie insuliny, cukrzyca.
5. Przewodzenie impulsów nerwowych, kanały jonowe.
6. Mukowiscydoza.
7. Narkotyki.