KOŁO nr 1 ( białka ,cukry, tłuszcze i kw.nukleinowe)

PYTANIA OD GRUPY FOKSA:
Paulina i Justyna: klasy RNA, ale te taki nie z liceum tylko snRNA i tak dalej
biogenność aminokwasów w sensie czym się one wyróżniają
allosteryczność
biosynteza cholesterolu chyba głównie początek
substraty glukageogenezy

Ola i Marta: struktury białka.. RNA klasy.. ale nie te podstawowe tylko te z dupy szczegółowe, synteza cholesterolu bardzo szczegółowo

Basia miala PCR opisać przebieg porownac z replikacją , glukoneogenezę, i bigennosc

a Marta miała wiązanie peptydowe<szczegółowo> wyjasnić czemu jest stabilne itp. woski , funkcje z czego są zbudowane , gdzie są , rodzaje i o chromatynie szczegółowo z wszystkimi histonami jakie to są jakie rodzaje za co ktory odpowiada

Oliwia: PCR, II rzedowa struktura białka , glukagogeneza

Moje i Gabrysia : budowa chromatyny , funkcje histonów , reakcja ksantoproteinowa , reakcja aminokwasow z nihidryna , reakcja biuretowa piotrowskiego, porównać PCR do Replikacji semikonserwatywnej ( szczegółowo z widełkami replikacyjnymi z etapami pcru z enzymami itp.)




6. R RNA - kwas rybonukleinowY

KLASY:

rybosomalny RNA (rRNA)

informacyjny RNA (mRNA)

transferowy RNA (tRNA)

mały jądrowy RNA (snRNA)

mikroRNA (miRNA)

mRNA:

przenosi informacje z genu do ośrodków syntetyzujących białka

Charakterystyczne elementy w budowie mRNA :

„czapeczka„ dołączona do końca 5’

„ogon” poli(A) dołączony do końca 3’

cząsteczki tRNA tworzą się w jądrze z cząst. prekursorowej,

służy jako cząsteczki łącznikowe w procesie translacji,

zawiera cztery główne ramiona: ramię akceptorowe, ramię D, T ψ C i dodatkowe.z funkcje pełnione w rybosomach przez rRNA nie zostały do końca poznane, lecz są one niezbędne do uformowania struktury rybosomu,

odgrywają kluczową rolę w wiązaniu mRNA do rybosomu i translacji.

Małe jądrowe RNA (snRNA)

Mikro RNA (miRNA) i małe interferujące RNA (siRNA) ściśle związane z przetwarzaniem mRNA i regulacją genów,

U7 snRNA bierze udział w tworzeniu prawidłowego końca 3’ histonowego mRNA (który nie zawiera „ogona” poli(A))

MiRNA I siRNA odgrywają ważną rolę w regulacji genów,

hamują ekspresję genów,

stworzyły nowe możliwości jeśli chodzi o nowe substancje nadające się do terapii chorób.j

7.Technika PCR i przykłady jej zastosowania.

Przebieg reakcji

Technika PCR pozwala na szybkie powielenie wybranego fragmentu DNA, a następnie określenie jego długości.

Reakcja PCR składa się z wielokrotnie powtarzanego cyklu trzech etapów, które zachodzą w rożnych temperaturach.

Etap I – Denaturacja

W wysokiej temperaturze(ok.95) pękają wiązania wodorowe i podwójna helisa Dna rozdziela się na dwa pojedyncze łańcuchy.

Etap II – hybrydyzacja odcinków starterowych

Polega na tworzeniu odcinków dwuniciowych, składających się z przygotowanych starterów - cząsteczek DNA komplementarnych do sekwencji DNA oskrzydlających gen mający ulec namnożeniu - z matrycową cząsteczką DNA. Zachodzi w temperaturze ok. 45

Etap III – elongacja

Na tym etapie zachodzi właściwa synteza DNA i tym samym amplifikacja pożądanego genu. Podwyższenie temperatury do około 72 °C powoduje utworzenie się na matrycy, z przyłączonymi do niej starterami, kompleksu z polimerazą DNA, wskutek czego rozpoczyna się synteza nici komplementarnej do matrycy.

ZASTOSOWANIE PCR:

• Wykrywanie infekcji wirusowych w tym HIV-1, wirus opryszczki, HPV,

• Przed przeszczepami w celu określenia typu genów, od których zależy układ zgodności tkankowej,

• Identyfikacja bakterii,

• Wykrywanie predyspozycji do zachorowania na różne choroby,

• Wczesnego wykrywania nowotworów,

• W kryminalistyce,

• Ustalenie ojcostwa,

• Ułatwia wykrycie nieprawidłowości genetycznych( rodzice zagrożonego płodu mogą podjąć świadomą decyzję dotyczącą przerwania ciąży

8) Organizacja jądrowego materiału genetycznego.

Chromatyna jest włóknistą substancją występującą w jądrze komórkowym. Zbudowana jest z DNA, histonów, RNA i niehistonowych białek. W chromatynie zawarty jest materiał genetyczny komórki.

U człowieka najkrótsza cząsteczka DNA ma długość 1,6 cm, a najdłuższa około 8,4cm. Podczas metafazy chromosomy występują w postaci najbardziej skondensowanej , a ich długość wynosi od 1,3 do 10 um.

Chromatyna posiada kilka stopni upakowania. Podwójna helisa DNA wraz z białkami histonowymi tworzy nukleosomy.

Nukleosom – jest jednostką strukturalną chromatyny. Składa się z odcinka DNA o długości około 150 (u człowieka 146) par zasad nawiniętych na rdzeń nukleosomu, który zbudowany jest z 8 histonów rdzeniowych (tzw. Oktamer, zawierający po dwie cząst. histonów H2A, H2B, H3, H4). Pomiędzy nukleosomami znajduje się DNA łącznikowy (ok. 50 par zasad). Nukleosom jest stabilizowany przez histon H1. Nukleosom wraz z histonem H1 nosi nazwę chromatosomu. Około 90% chromatynowego DNA jest zorganizowane w nuklesomy.

Nukleosomy i DNA łącznikowe układają się w specyficzny, zygzakowaty sposób, tworząc solenoid. Ma on średnicę 30cm). Na jeden zwój przypada 6 nukleosomów. Na poziomie solenoidu nić DNA zajmuje 40 razy mniej miejsca niż jako nić rozprostowana.

Solenoid zwija się spiralnie tworząc supersolenoid układający się w pętle. Są to tzw domeny. Tworzą one chromatydy.

helisa DNA --> nukleosom --> fibrylla chromatynowa --> włókno 30 nm --> domena --> chromatyda --> chromosom metafazowy.

Histony – są to zasadowe białka wchodzące w skład chromatyny. Histony neutralizują kwasowy charakter chromatyny. Wyróżnia się 5 typów histonów.

*bogate w lizynę:

   H1 (największy z histonów – histon łącznikowy)

   H2A

   H2B

*bogate w argininę

   H3

   H4

Histony H2A, H2B, H3 i H4 tworzą rdzeń nukleosomu, a histon H1 spina DNA wchodzące i schodzące z nukleosomu. Histony wchodzące w skład chromatyny podlegają modyfikacją posttranslacyjnym,  powoduje to rozluźnienie  chromatyny, co jest konieczne do przeprowadzenia replikacji DNA lub transkrypcji.

W chromatynie występują również białka niehistonowe które spełniają funkcje regulatorowe i stabilizujące w chromosomach To cząsteczki o różnym odczynie pH. Grupa to jest stosunkowo słabo poznana. W porównaniu z histonami ulegają znacznie szybszym przemianom i są mniej trwałe. Białka strukturalne stanowią 50% białek niehistonowych. Pozostałe funkcjonują jako enzymy-polimerazy kwasów nukleinowych, poteaz, nukleazy, transferazy. Są również białka regulujące czynność genów, występują jednak one w małych ilościach.Chromatyna może kurczyć się i rozkurczać, powodując zmianę upakowania struktury chromosomów. Stopień upakowania chromatyny odgrywa rolę w kontroli ekspresji genów. Ze względu na upakowanie rozróżniamy:

*euchromatynę - chromatyna luźna, aktywna genetycznie (zawiera geny aktywne transkrypcyjnie).

*heterochromatynę - chromatyna skondensowana, zazwyczaj nieaktywna genetycznie (ma ograniczony udział w procesie transkrypcji) --> (konstytucyjna i fakultatywna).

Skondensowana chromatyna tworzy chromosomy.

9. GLIKOLIZA I GLUKONEOGENEZA- ZNACZENIE BIOLOGICZNE I PRZEBIEG.

Glikoliza jest katabolicznym szlakiem metabolicznym zachodzącym w cytoplazmie, występującym w niemal wszystkich organizmach niezależnie od tego, czy są to tlenowce czy beztlenowce. Bilans glikolizy jest prosty:
glukoza rozkładana jest na 2 cząsteczki pirogronianu, ponadto powstają 2 cząsteczki ATP i 2 cząsteczki NADH + H+

W warunkach tlenowych pirogronian i NADH + H+ docierają do mitochondriów, gdzie są dalej przetwarzane (glikoliza tlenowa).
W warunkach beztlenowych w cytoplazmie muszą być wytwarzane  produkty fermentacji - mleczan lub etanol, aby został zregenerowany NAD+ umożliwiając ciągły przebieg glikolizy (glikoliza beztlenowa). W warunkach braku dostępu tlenu glikoliza stanowi dla komórek zwierzęcych jedyną możliwość pozyskiwania ATP.

Przebieg:
Glikoliza obejmuje 10 etapów, w tym 3 izomeryzacje i 4 reakcje, w których przenoszony jest fosforan. Jedyna reakcja redoks zachodzi w etapie 6.
1. Glukoza jest fosforyzowana w komórce przy udziale ATP i heksokinazy, do glukozo-6-fosforanu
2. glukozo-6-fosforan ulega izomeryzacji do fruktozo-6-fosforanu pod wpływem izomerazy glukozofosforanowej
3. Następnie zachodzi ponowny proces fosforyzacji z udziałem ATP i powstaje fruktozo-1,6-bifosforan. Fosfofruktokinaza jest najważniejszym enzymem glikolizy
4. Fruktozo-1,6-bifosforan zostaje w wyniku działania aldolazy rozłożony na triody (związki C3), aldehyd 3-fosfoglicerynowy i fosfodihydroksyaceton
5. Aldehyd 3-fosfoglicerynowy nadaje się do wykorzystania w dalszych etapach, natomiast fosfodihydroksyaceton, dzięki działaniu izomerazy  triozofosforanowej przechodzi w aldehyd            3-fosfoglicerynowy
6. Aldehyd 3-fosfoglicerynowy w wyniku działania dehydrogenazy aldehydu 3-fosfoglicerynowego zostaje poddany reakcji utleniania z jednoczesnym wytwarzaniem NADH2, powstaje 1,3-bisfosforan. Ten związek pośredni ma mieszane wiązanie bezwodnika kwasowego, którego fosforanowa grupa ma wysoką energię i duży potencjał chemiczny.
7. W wyniku działania kinazy fosfoglicerynianowej powstaje 3-fosfoglicerynian oraz ATP
8. Przez przesunięcie pozostałej reszty fosforanowej wewnątrz cząsteczki utworzony zostaje 2-fosfoglicerynian przez fosfogliceromutazę.
9. W wyniku odwodnienia 2-fosfoglicerynianu powstaje fosfoenolopirogronian (PEP) dzięki enolazie - fosforylowana forma enolowa kwasu pirogronowego. W wyniku tej reakcji również druga reszta fosforanowa osiąga duży potencjał chemiczny
10. W ostatnim etapie kinaza pirogronianowa przenosi tę resztę na ADP. Powstały enolopirogronian przegrupowuje się natychmiast w znacznie bardziej stabilny pirogronian. Synteza ATP. Reakcja kinazy pirogronianowej, oprócz etapu 7 oraz reakcji z udziałem tiokinazy w cyklu kwasu cytrynowego, należy do tych reakcji, które w przemianach metabolicznych zwierząt mogą dostarczać ATP niezależnie od łańcucha oddechowego

W glikolizie najpierw 2 cząsteczki ATP zostają zużyte w reakcjach fosforyzacji (1, 3). Następnie powstają 2 cząsteczki ATP w reakcjach związków C3 (7, 10). Ostatecznie więc zysk ATP jest niewielki i wynosi netto 2 mol ATP/mol glukozy.

Glikoliza - znaczenie:
- Glikoliza może dostarczać ATP w nieobecności tlenu, co pozwala mięśniom szkieletowym funkcjonować sprawnie przy niedostatecznych procesach aerobowych i co pozwala tkankom z dużą aktywnością glikolityczną przetrwać epizod beztlenowy
- wytwarzanie intermediatów dla szlaków biosyntetycznych
- podstawowy proces wytwarzający energię w organizmie, która jest następnie wykorzystywana do wielu funkcji życiowych
- glikoliza jest podstawową drogą metabolizmu glukozy prowadzącą do wytworzenia acetylo-CoA i utleniania w cyklu kwasu cytrynowego
- stanowi główny szlak metabolizmu fruktozy i galaktozy pochodzenia pokarmowego
- mięsień sercowy, przystosowany do warunków tlenowych, charakteryzuje się małą aktywnością glikolityczną

Glukoneogeneza - przebieg:

Wiele reakcji glukoneogenezy katalizowanych jest przez te same enzymy, które są aktywne w glikolizie. Pozostałe enzymy są swoiste dla glukoneogenezy i dopiero wtedy, gdy istnieje na nie zapotrzebowanie, są syntetyzowane pod wpływem kortyzonu i glukagonu. Podczas gdy glikoliza przebiega wyłącznie w cytoplazmie, glukoneogenezie uczestniczą ponadto mitochondria i retikulum endoplazmatyczne. Proces glukoneogenezy zużywa na cząsteczkę glukozy 4 ATP (3 ATP + 1 GTP), tzn. 2 razy więcej niż wytwarzane jest w glikolizie.

1. Mleczan jako prekursor, pochodzi przede wszystkim z mięśni i z erytrocytów. Dehydrogenaza mleczanowa (LDH) utlenia mleczan do pirogronianu
2. Pirogronian jest przekształcany do szczawiooctanu przez karboksylazę pirogronianową w matriks mitochondrium
3. Szczawiooctan dzięki karboksykinazie fosfoenolopirogronianowej przechodzi w fosfoenolopirogronian
4. Fosfoenolopirogronian (PEP) -> fruktozo-1,6-bisfosforan dzięki bezpośredniemu odwróceniu kilku reakcji glikolitycznych katalizowanych przez enolazę, fosfogliceromutazę, kinazę fosfoglicerynianową, dehydrogenazę aldehydu 3-fosfoglicerynowego, izomeraze triozofosforanową i aldolazę
5. Fruktozo-1,6-bifosforan jest przekształcany przez fruktozo-1,6-bifosfatazę do fruktozo-6-fosforanu
6. Fruktozo-6-fosforan jest przekształcany w glukozo-6-fosforan przez izomerazę glukozofosforanową
7. Glukozo-6-fosforan przekształcony w glukozę przez glukozo-6-fosfatazę

Glukoneogeneza - znaczenie:
- proces jest ogromnie ważny, ponieważ mózg i erytrocyty w normalnych warunkach, jako źródło energii wykorzystują prawie wyłącznie glukozę. Zapas glikogenu w wątrobie jest wystarczający, aby zaopatrywać mózg przez około pół dnia głodowania. Dlatego glukoneogeneza szczególnie ważna jest w okresie głodu albo intensywnego wysiłku. Do wytwarzania glukozy podczas głodowania zostają wykorzystane przede wszystkim aminokwasy pochodzące z rozłożonych białek oraz glicerol otrzymany po rozlożeniu tłuszczów. Podczas wysiłku poziom glukozy we krwi, konieczny do funkcjonowania mózgu i mięśni szkieletowych jest podtrzymywany dzięki procesowi glukoneogenezy przebiegającej w wątrobie.
- glukoneogeneza jest procesem obejmującym wszystkie mechanizmy metaboliczne odpowiedzialne za przekształcanie związków niecukrowych, takich jak mleczan i pirogronian, intermediaty cyklu kwasu cytrynowego, szkielety węglowe wielu aminokwasów oraz glicerol w glukozę lub glikogen
- W dodatku mechanizmy glukoneogenezy biorą udział w usuwaniu z krwi produktów metabolizmu innych tkanek np. mleczanu wytwarzanego przez mięśnie i erytrocyty, oraz glicerolu, który jest nieustannie wytwarzany przez tkankę tłuszczową.

10. Rola biologiczna i synteza Cholesterolu.

1)Rola biologiczna:

-prekursor wszystkich innych steroidów w organizmie człowieka takich jak: kortykosteroidy, hormony płciowe, kwasy żółciowe i wit.D

-cholesterol jest amfipatycznym lipidem i jako taki jest istotnym strukturalnym składnikiem błon oraz zewnętrznej warstwy lipoprotein osocza

-cholesterol zestryfikowany jest postacią zapasową cholesterolu znajdującego się w większości tkanek

-transportowany jako „caro” w rdzeniu lipoprotein osocza

-LDL- pośrednik w przenoszeniu cholesterolu i estrów cholesterolu cholesterolu do wielu tkanek

-HDL- usuwa wolny cholesterol i transportuje go do wątroby, gdzie jest przekształcony w kwasy żółciowe

-główny składnik soli żółciowych

-uczestniczy w powstawaniu miażdżycy

2)Synteza:

• Ok. połowa cholesterolu organizmu człowieka pochodzi z syntezy (500 mg/dobę)

• Pozostała część jest dostarczana z pokarmem

• 50% synteza w wątrobie, 15% z jelit, niewielka część ze skóry

• Praktycznie wszystkie tkanki zawierające komórki jądrzaste są zdolne do syntezowania cholesterolu

• Za synteze odpowiedzialna jest: frakcja mikrosomalna (siateczka śródplazmatyczna) i frakcja cytozolowa

• Źródłem wszystkich at. węgla cholesterolu jest acetylo-CoA

• Etapy syntezy:

1.Stnteza mewalonianu 6-węglowego związku i HMG-CoA powstających z acetylo-CoA

HMG-CoA- 3hydroksy-3-metylo-CoA

- 2 cząsteczki acetylo-CoA kondensują się acetoacetylo-CoA (enzym tiolaza)

-kondensacja acetoacetylo-CoA z acetylo-CoA HMG-CoA (enzym synteza HMG-CoA)

-HMG-CoA jest przekształcony w mewalonian w 2-etapowej redukcji z udziałem NADPH i enzymu reduktazy HMG-CoA - etap ograniczający szybkość szlaku biosyntezy

2.Z mewalonianu powstają aktywne jednostki izoprenoidowe

-mewalonian jest fosforyzowany przez ATP z wytorzeniem kilku aktywnych związków pośrednich

- przez dekarboksylację powstaje aktywna jednostka izoprenoidowa – izopentenylopirofosforan

3.6 jednostek izoprenoidowych tworzy skwalen

- kondensacja 3 cząsteczek izopentenylopirofosforanu z powstaniem pirofosforanu farnezylu. Odbywa się to wskutek izomeryzacji izopentenylopirofosforanu, w czasie którego dochodzi do przesunięcia wiązania podwójnego i wytworzenia pirofosforanu dimetyloalilu. Następuje kondensacja z inną cząsteczką izopenylopirofosforanu i wytworzenie 10-węglowego związku pośredniego, pirofosforanu geranylu. W wyniku dalszej kondensacji z izopentenylopirofosforanem powstaje pirofosforan farnezylu. 2 cząsteczki pirofosforanu farnezylu kondensują przy końcu pirofosforanu. W tej reakcji najpierw odszczepia się 1 pirofosforan i powstaje pirofosforan preskwalenu, po czym następuje redukcja z udziałem NADPH i oderwanie pozostałej reszty pirofosforanowej. Powstaje skwalen.

4.Skwalen jest przekształcony w lano sterol

-przekształcenie skwalenu w 2,3-tlenek (siateczka śródplazmatyczna) enzym epoksylaza skwalenowa

-cyklizacja skwalenu, enzym lanosterolocyklaza 2,3-oksydoskwalenowa

-podczas cyklizacji grupa metylowa przy $C_{\begin{matrix} 14 \\ \\ \end{matrix}}$ zostaje przeniesiona do $C_{\begin{matrix} 13 \\ \\ \end{matrix}}$ i z $C_{\begin{matrix} 8 \\ \\ \end{matrix}}$ na $C_{\begin{matrix} 14 \\ \\ \end{matrix}}$.

5.Lanosterol jest przekształcony do cholesterolu

- błona siateczki śródplazmatycznej

- grupa metylowa przy C₁₄ zostaje trenowana do $\text{CO}_{\begin{matrix} 2 \\ \\ \end{matrix}}$ 14- demetylolanosterol

- 2 grupy metylowe przy $C_{\begin{matrix} 4 \\ \\ \end{matrix}}$ zostają usunięte zymosterol

- przesunięcie podwójnego wiązania z pozycji pomiędzy C₈ i C₉ do pozycji $C_{\begin{matrix} 8 \\ \\ \end{matrix}}$ a C₇

Δ^7, 24-cholestadienol

−przesunięcie podwójnego wiązania z pierścienia B do pozycji między C₅ a C₆ desmosterol

- redukcja podwójnego wiązania w łańcuchu bocznym cholesterol

3. Rola wątroby w metabolizmie cholesterolu

• Synteza cholesterolu

• Wydalanie cholesterolu- cholesterol przeznaczony do wydalenia z organizmu musi wejść do wątroby i być wydalony z żółcią albo jako cholesterol albo jako kwasy żółciowe

• Etapy wytwarzania kwasów żółciowych z cholesterolu:

1. 7α-Hydroksylacja cholesterolu kat. Przez 7αhydroksylazę; udział w reakcji:O₂, NADPH, cytochrom-450

2. Powstaje kwas cholowy(C-3,7,12-OH) i kwas chenodeoksycholowy(C-3,7-OH), które przy udziale ATP i CoA zamieniają się w cholino-CoA i chenodeoksycholilo-CoA

3. Colilo-CoA i chenodeoksycholilo-CoA łączą się z glicyną i tauryną tworząc:

1. Kwas glikocholowy

2. Kwas taurocholowy

3. Kwas gliokochenodeoksycholowy

4. Kwas taurochenodeoksycholowy

Są to pierwotne kwasy żółciowe. Wtórne kwasy żółciowe mogą powstawać w jelicie przy udziale bakterii jelitowych. Nastepuje wtedy odszczepianie glicyny i tauryny oraz 7α-OH kwas dezoksycholowy i kwas lito cholowy.