ZESTAW I

1. Osiem dróg przemian aminokwasów do związków biologicznie czynnych

Przemiany aminokwasów możemy podzielić na ogólne i szczegółowe. Wśród ogólnych występują: transaminacja, deaminacja i dekarboksylacja:

1. TRANSAMINACJA- polega na enzymatycznej wymianie grupy aminowej pomiędzy α- aminokwasem a α- ketokwasem bez uwalniania amoniaku do środowiska. Katalizowana przez aminotransferazy przy udziale fosforanu pirydoksalu.

Pierwszym etapem rozkładu aminokwasów jest na ogół transaminacja, polegająca na przenoszeniu grup aminowych z różnych aminokwasów na jeden z trzech α- ketokwasów: pirogronian, szczawiooctan, α- ketoglutaran. Reakcje te katalizują: aminotransferaza alaninowa, aminotransferaza asparaginianowa, aminotransferaza glutaminianowa. Donorami grup aminowych, są wszystkie aminokwasy z wyjątkiem: treoniny i lizyny oraz proliny i hydroksyproliny. Te dwa ostatnie (iminokwasy) nie zawierają grupy aminowej, a grupę iminową wbudowaną w pierścień pirolowy. Aminokwas pozbawiony grupy aminowej staje się ketokwasem, a ketokwas, który przyłącza grupę aminową staje się ketokwasem. W każdej reakcji transaminacji powstaje nowy aminokwas i nowy ketokwas.

Reakcje katalizowane przez aminotransferazy są łątwo odwracalne, mają stałą równowagi około 1. Dzięki temu wiele aminokwasów może się odtwarzać, przez odwrócenie reakcji transaminacji.

W przekazywaniu –NH₂- pośredniczy fosforan pirydoksalu. Grupa aldehydowa tego koenzymu wchodzi w reakcję z grupą aminową aminokwasu. Odłącza się cząsteczka wody. Pomiędzy azotem grupy aminowej a węglem grupy karboksylowej tworzy się podwójne wiązanie. Powstały produkt przejściowy jest zasadą Schiffa (aldimina i jej izomer ketimina). Hydroliza ketiminy uwalnia ketokwas i fosforan pirydoksaminy. Grupa aminowa zostaje przekazana z substratu na koenzym. Fosforan pirydoksalu przekształca się w fosforan pirydoksaminy. W kolejnym etapie grupa aminowa fosforanu pirydoksaminy wchodzi w reakcję z ketokwasem R2. Powstaje ponownie zasada Schiffa (ketimina i aldimina).hydroliza aldiminy uwalnia aminokwas R2 i fosforan pirydoksalu. W wyniku reakcji transaminacji aminokwas R1 przekształcił się w ketokwas R1, a ketokwas R2 przekształcił się w aminokwas R2. Rolę przenośnika grupy aminowej spełnił fosforan pirydoksalu.

1. DEAMINACJA- jest pierwszym etapem katabolizmu aminokwasów- polega na usunięciu grupy α- aminowej- powstają oksokwasy. Wyróżniamy:

*Oksydacyjna- oksydoreduktazy współdziałające z FAD i NAD, dehydrogenaza glutaminianowa współdziałająca z NAD- inhibitory allosteryczne GTP i ATP

*desatruracyjna- amoniako- liazy (deaminazy)

Glutaminian jest jedynym α- aminokwasem ulegającym łatwo oksydacyjnej deaminacji. Proces ten polega na odłączeniu grupy aminowej i utlenieniu węgla α do grupy ketonowej, powstaje α-ketoglutaran i NH₃. Reakcję tę katalizuje dehydrogenaza glutaminianowa współdziałająca zarówno z NAD⁺, jak i z NADP⁺. Aktywność enzymu jest regulowana allosterycznie. Enzym ten składa się z 6 jednakowych podjednostek, a jego inhibitorami alleosterycznymi są ATP i GTP. Natomiast GDP i ADP są aktywatorami alleosterycznymi. Pewne znaczenie w deaminacji oksydacyjnej przypisuje się oksydazom aminokwasowym, współdziałającym z nukleotydami flawinowymi: FMN lub FAD.

1. DEKARBOKSYLACJA- polega na usunięciu CO₂ przez dekarboksylazy aminokwasowe współdziałające z fosforanem pirydoksalu- powstają aminy:

• Z aminokwasów obojętnych- monoaminy pierwszorzędowe

• Z aminokwasów zasadowych- oligoaminy

• Z aminokwasów kwaśny- aminokwasy obojętne

Chemiczne modyfikacje reszt aminokwasowych:

• Fosforylacja- zmiana aktywności biologicznej

• Karboksylacja- znaczenie w krzepnieciu krwi

• Acetylacja- zmniejszona podatność na proteolizę

• Metylacja- powstają betainy

• Hydroksylacja- synteza aminokwasów budujących kolagen

• Acylacja- umożliwia zakotowiczenie w błonie

• Prenylacja- przekazywanie sygnałów

• Racemizacja- wyznacznik starzenia

• ADP-rybozylacja- modyfikacja białek

• Adenylacja- regulacja aktywności enzymów

• Ubikwitynacja- znakowanie białek nieprawidłowych

• Sieciowanie poliaminami- stabilizacja cytoszkieletu

• Glikozylacja- przekształcanie w glikoproteinę

• Nieenzymatyczna glikacja- wyznacznik starzenia się białek i procesów patologicznych

Do przemian szczegółowych zaliczamy:

1. Aminokwasy rozgałęzione

• Transaminacja

• Deaminacja oksydacyjna- pochodne CoA

• Odwodornienie

• Hydratacja

1. Aminokwasy siarkowe

• Metionina jest donorem grup metylowych

• Cysteina bierze udział w syntezie glutationu

1. Aminokwasy aromatyczne

• Fenyloalanina i tyrozyna przekształcają się do hormonów

• Tryptofan przekształca się do kwasu nikotynowego i stanowi substrat w syntezie tryptaminy, serotoniny i melatoniny

1. Arginina jest substratem w syntezie kreatyny

2. Histydyna –daje kwas glutaminowy. Tworzy wraz z β-alaniną karnozynę i anserynę. Metylowa pochodna- ergotioneina to antyoksydant w nasieniu

3. Kwas glutaminowy- w wyniku aminacji daje glutamine (magazyn jonów amonowych). W wyniku dekarboksylacji daje γ-aminomaślan. W dalszej kolejności w wyniku utleniania i metylacji daje karnitynę.

4. Kwas asparaginowy w wyniku deaminacji tworzy szczawiooctan, a w wyniku dekarboksylacji daje β-alaninę

5. Glicyna- bierze udział w detoksykacji, reaguje z kwasami żółciowymi tworząc glikocholany

1. Wzory: synteza puryn/ pirymidyn i rozkład tyrozyny do adrenaliny.

2. Dwie drogi przemiany glikogenu wątrobowego

3. Enzymy- nomenklatura, podział, metody oznaczania

ENZYMY- są to swoiste biokatalizatory o budowie białkowej, które obniżają energię aktywacji substratu i umożliwiając lub przyspieszając tym samym przebieg reakcji.

Podziały:

1. Ze względu na budowę:

• Proste

• Złożone- z grupą prostetyczną lub z koenzymem

1. Ze względu na funkcje

• Oksydoreduktazy- katalizują reakcje oksydoredukcyjne

• Transferazy- katalizują przenoszenie określonych grup pomiędzy poszczególnymi związkami

• Hydrolazy- katalizują rozkład różnych wiązań z udziałem cząsteczki wody

• Liazy- katalizują odłączenie grup od substratu bez udziału wody

• Izomerazy- katalizują reakcje izomeryzacji

• Ligazy (syntetazy)- katalizują wytwarzanie wiązań pomiędzy atomami w cząsteczkach substratów

Nazewnictwo:

• Czterocyfrowy numer

• Nazwy systematyczne tworzone według katalizowanej reakcji- oksydaza alkohol: NAD

• Nazwy robocze (zwyczajowe)- dehydrogenaza alkoholowa

• Nazwy historyczne

Sposoby wyrażania aktywności enzymów:

Jednostki enzymatyczne:

• Jednostka standardowa (U)- taka ilość enzymu, która katalizuje przemianę 1 mikromola substratu w ciągu 1 minuty w optymalnych warunkach

• Katal (kat)- taka aktywność enzymu, która przekształca 1 mol substratu w ciągu 1 sekundy

• Aktywność właściwa- liczba I przypadająca na 1 mg białka (w układzie SI- kat/kg białka)- określa stopień czystości preparatów enzymatycznych

Enzymy wskaźnikowe- wewnątrzkomórkowe- ich aktywność rośnie w czasie uszkodzenia komórek (AST, ALT, LDH, CK)

• Aminotransferaza alaninowa (ALT)

Kwas glutaminowy + kwas pirogronowy ↔ kwas αketo glutarowy + alanina

Wzrost aktywnośći wskazuje na rozległe uszkodzenie komórek, a nie zaburzenia funkcji narządu. Pojawia się w następujących przypadkach:

• Nowotwory wątroby, zapalenia trzustki, hemoliza in vitro i in vivo

• Cholestazy wątrobowe, marskość wątroby, leczenie dużymi dwakami salicylanów

• Wirusowe zapalenie wątroby, toksyczność uszkodzenia wątroby, niewydolność krążenia

• Aminotransferaza asparaginianowa (AST)

Kwas glutaminowy+ kwas szczawiooctowy↔ kwas αketo glutarowy + kwas asparaginowy

Wzrost aktywności pojawia się:

• Marskość wątroby, zapalenia trzustki, hemoliza in vitro in vivo

• Choroby mięśni szkieletowych, przewlekłe zapalenie wątroby, zabiegi chirurgiczne, pasożyty, niedobór selenu i wit E

• Zawał mięśnia sercowego, wirusowe zapalenie wątroby, toksyczne uszkodzenie wątroby, nowotwory wątroby, intensywny wysiłek koni sportowych

1. Funkcja białek osocza

Osocze- płyn surowiczy po odwirowaniu elementów komórkowych z krwi pełnej. Osocze w zależności od użytego antykoagulanta może być cytrynianowe, hepatynowe lub wersenianowe. Może również być bogato i ubogopłytokowe, wówczas różnicuje się szybkością wirowania pełnej krwi.

Rola białek osocza:

• Dystrybucja płynów krew/ przestrzeń pozakomórkowa

• Funkcja transportowa (nośniki hormonów, metabolitów, metali, leków i in)

• Enzymy, regulatory

• Białka układu odpornościowego i krzepnięcia krwi

• Składniki układu buforowego

• Hormony i receptory

• Składniki układu tkanki łącznej (adhezyjne)

• Materiał odżywczy

Rozróżniamy:

• ALBUMINY OSOCZA- stanowią rezerwę białka w organizmie, wykorzystaną podczas głodu i przy utracie białek w przebiegu różnych chorób. Mają małą zawartość tryptofanu. Utrzymują stałą objętość krwi i ciśnienie onkotyczne. Transportują kwasy tłuszczowe, bilirubinę, cholesterol oraz jony.

• GLOBULINY- o masie cząsteczkowej większej od masy albumin. Wyróżniamy frakcje: α₁ 1-4% α₂ 4-13% β 7-13% γ 8-19%

• BIALKA OSTREJ FAZY- markery stanu zapalnego. Mają właściwości inhibitorów proteaz (ochrona ustroju przez uwalnianymi enzymami lizosomalnymi) lub nośnikami różnych substancji (haptoglobina). Zaliczamy tu: białko C-reaktywne, α₁ antytrypsynę, α₁ kwaśną glikoproteinę (transportuje progesteron), haptoglobinę (wiąże i transportuje hemoglobinę pozakrwinkową), ceruloplazminę (białko wiążące miedź)

• Białka układu dopełniacza

• Transferyna

• Fibrynogen

• Immunoglobuliny- zbudowane z 2 łańcuchów lekkich i 2 ciężkich połączonych mostkami disiarczkowymi. Wyróżniamy klas:

• IgG- stanowi komponentę nabytej odpowiedzi humoralnej (75%)

• IgA- stanowi immunologiczną ochronę błon śluzowych, są też w ślinie, łzach, mleku (15%)

• IgM- stanowią komponentę pierwotnej odpowiedzi immunologicznej (5-10%)

• IgD- funkcja biologiczna mało poznana

• IgE- mają znaczenie w chorobach alergicznych

ZESTAW II

1. Rola wątroby w usuwaniu szkodliwych metabolitów.

Funkcja detoksykacyjna wątroby:

• Zachodzi w retikulum endoplazmatycznym komórek wątroby

• Zachodzi poprzez:

1. Utlenianie- np. alkohol etylowy-> kwas octowy-> acetylo CoA-> do cyklu krebsa

2. Proteolizę- np. nadmiar hormonów peptydowych

3. Lipolizę- np. nadmiar hormonów steroidowych

4. Hydroksylację- np. przekształcenie w pochodne rozpuszczalne w wodzie, które mogą zostać w ten sposób wydalone z moczem

5. Poprzez redukcję lub metylację

6. Przez sprzęganie z kwasem glukuronowym, siarkowym lub octowym-> np. barwniki żółciowe powstające z hemoglobiny są sprzęgane z kwasem glukuronowym lub siarkowym i wydalane z żółcią

7. Produkty i leki które uszkadzają wątrobę: chloroform, paracetamol, tetracykliny, alkohol, steroidy anaboliczne

8. Substancje, które są magazynowane np. DDT

Kserówki.

1. Opisać etapy przemiany biochemicznej ksenobiotyków

Metabolizm ksenobiotyków jest sumą procesów jakim podlegają związki obce w organizmie: wchłanianie, dystrybucja i redystrybucja, enzymatyczne i nieenzymatyczne tworzenie i rozrywanie wiązań chemicznych, wydalanie.

Czynnikami ograniczającymi szybkość ww. procesów jest transport ksenobiotyków przez błony komórkowe.

BIOTRANSFORMACJA) obejmuje enzymatyczne i nieenzymatyczne przemiany ksenobiotyków oraz reakcje ksenobiotyków i ich metabolitów ze związkami endogennymi, w tym procesy detoksykacji.

REAKCJA PIERWSZEJ FAZY- zmierzają do zmian w samej cząsteczce związku. Prowadzą do powstania nowych grup funkcyjnych lub modyfikacji już istniejących. Opierają się głównie na reakcjach utleniania oraz redukcji katalizowanych przez enzymy mikrosomalne wątroby )cytochrom P450, flawoproteiny, NADPH). A także na reakcjach hydrolizy oraz deaminacji, demetylacji (enzymy frakcji cytozolowej)

REAKCJE DRUGIEJ FAZY- to reakcje ułatwiające wydalenie związanej trucizny. Prowadzą do zmian charakteru ksenobiotyków z hydrofobowych na hydrofilne. Zachodzą pomiędzy trucizną, lekiem lub metabolitem a substancją endogenną typu węglowodanów, kwasów nieorganicznych czy aminokwasów. Produktami są związki polarne, które są dobrze zdysocjowane w płynach biologicznych i dlatego łatwo wydalane. Są to reakcje metylowania, estryfikacji, acylowania lub alkilowania.

1. Wzory rozkład puryn i cykl mocznikowy

2. Cykl pentozowy- jego znaczenie, opisać 4 momenty powiązania z innymi przemianami

• Umieszczony jest w cytozolu i ma znaczenie w tkankach, które syntetyzują kwasy tłuszczowe i steroidy z acetylo-CoA

• Nie należy do łańcucha oddechowego, nie zużywa ani nie produkuje ATP, funkcjonuje niezależnie od mitochondriów i jest sprzężony z glikolizą

• Zadaniem szlaku jest utlenienie glukozo-6- fosforanu do rybozo-5- fosforanu i wytworzenie NADPH

• Zachodzi gdy w tkankach jest duże zapotrzebowanie na NADPH i pentozy-> jest to cykl bez wstępnego rozszczepiania do triozofosforanów

• Funkcje: tworzenie NADPH, przekształcanie heksoz w pentozy, rybulozo-5-fosforan jest potrzebny do syntezy RNA, DNA, NAD+, FAD, ATP, Co-A

• Znaczenie: wykorzystanie wytworzonego w cyklu zredukowanego NADP w wielu procesach anabolicznych np. synteza kwasów tłuszczowych

ETAPY SZLAKU:

1. Reakcje utleniania przekształcające glukozo-6- fosforan w rybulozo-6- fosforan z wytworzeniem 2 czasteczek NADPH. Glukozo-6-fosforan jest utleniony przez dehydrogenazę glukozo-6- fosforanową do 6-fosfoglukonolatkonu, a ten nastepnie przez hydrolazę glukonolaktonową hydrolizowany jest do 6-fosfoglukonianu. Dehydrogenaza-6- fosfoglukonianowa przekształca 6-fosfoglukonian w rybulozo-5- fosforan-> dekarboksylacja oksydacyjna czyli usuwanie węgla w postaci CO2

2. Izomeryzacja rybulozo-5- fosforanu. Przekształcenie rybulozo-5- fosforanu w rybozo-5- fosforan, katalizuje ketoizomeraza rybozo-5- fosforanowa

3. Powiązanie szlaku pentozofosforanowego z glikolizą a działaniem transaldozy i transketozy. W przypadku akumulacji rybulozo-5-fosforanu działją te enzymy, które łączą je z glikolizą i przekształcają w fruktozo-6-fosforan i gliceraldehydo-3- fosforan.

Powiązanie cyklu pentozowego z innymi przemianami:

1. Przekształcenie w fazie nieoksydacyjnej rybulozo-5- fosforanu do rybozo-5- fosforanu, który jest wykorzystywany jako substrat do syntezy nukleotydów

2. Dostarczenie większości NADPH, który pełni rolę reduktora, jest to ważne w wątrobie i gruczole mlekowym gdzie zachodzi intensywna synteza kwasów tłuszczowych i cholesterolu oraz w korze nadnerczy, która jest miejscem syntezy wielu hormonów steroidowych.

3. Włączenie gliceraldehydo-3-fosforanu i fruktozo-6-fosforanu do glikolizy

4. gliceraldehydo-3-fosforan i fruktozo-6-fosforan drogą glukoneogenezy przekształcają się na powrót w glukozo-6- fosforan

1. Zasada komplementarności, czym jest, jej zastosowanie oraz translacja

Reguła komplementarności określa sposób łączenie się ze sobą nukleotydów należących do różnych nici, odbywa się za pomocą zasad azotowych. Zasada purynowa jednego nukleotydu łączy się ściśle za pomocą wiązań wodorowych z określoną zasadą pirymidynową drugiego nukleotydu: pary łączących się zasad A=T, GΞ C

1. Budowa i rola witamin