Biochemia 06.10.09 wyklad
prof. Maria Suska,
czym zajmuje się biochemia?
Biochemia czyli chemia biologiczna. Zajmuje się struktura chemiczna organizmu oraz przemiana materii i energii w zywych organizmach.Jest to dyscyplina naukowa badajaca strukture wlasciwoscii fizyko-chemiczne i przemiany metaboliczne zwiazkow chemicznych w komorkach. Przemiany te zachodza pod wplywem roznych czynnikow fizjologicznych i patologicznych.
Metabolizm – to inaczej przemiana materii , która obejmuje wszystkie procesy biochemiczne zachodzace w komorkach calego organizmu. Procesy te wrunkuja prawidlowy wzrost ,rozwój i funkcjonowanie ustroju. Metabolizm obejmuje dwa przeciwstawne procesy .a mianowicie :
proces syntezy zlozonych substancji organicznych , substancji prostych i jest on zwiazany z nakladem energii.jest to tzw. anabolizm .
Proces rozkladu zlozonych substancji jest zwiazany z uwalnianiem energii i jest to tzw. katabolizm
Procesy anaboliczne wymagaja nakladu energii, a w procesach katabolicznych energia jest uwalniania .
PROCESY ANABOLICZNE – to ciagi reakcji enzymatycznych ,ktore prowadza do syntezy zwiazkow wielkoczasteczkowych np. kwasow nukleinowych , bialek, cukrowcow i lipidow. Wymagaja one często udzialu reakcji redukcji oraz dostarczenia energii w postaci ATP(adenynozyno-5'-trifosforan) .
PROCESY KATABOLICZNE – okraslane są jako procesy degradacjii enzymatycznej w zywych komorkach .ulegaja im zwiazki wielkoczasteczkowe jak cukrowce ,lipidy i bialka. Dostarczne z pozywieniem lub pochodzace z materialow zapasowych . Są one glownie przeksztalcane w reakcjach hydrolizy i utleniania w zwiazki drobnoczasteczkowe. Procesy degradacji są zwiazane z uwalnianiem energii ,która w ogranizmie gromadzi się w postaci czasteczek ATP.
ATP to najwazniejszy nukleotyd adeninowy warunkujacy zachowanie komorek przy zyciu. Czyli prawidlowy ich wzrost i roznicowanie.
Wzor ATP
ATP ↔ ADP ↔ AMP
w prawidlowych warunkach fizjologicznych obydwa te procesy ,
KATABOLIZM + ANABOLIZM = METABOLIZM
zachodza w ustroju jednoczesnie . W okresie wzrostu i rozwoju organizmu przewaza anabolizm nad katabolizmem. Po osiagnieciu dojrzalosci obydwa te procesy pozostaja w rownowadze dynamicznej, a w miare starzenia się zaczynaja przewazac procesy kataboliczne.
Metabolizm komorki ma scisly związek z przemianami energetycznymi , reakcje syntezy zwiazane są z nakladem energii swobodnej , czyli są to reakcje ENDOERGICZNE , natomiast reakcje rozkladu czyli degradacji wiaza się z wydzielaniem pewnej ilosci energii swobodnej, czyli są to reakcje EGZOERGICZNYMI.
Poszczegolne cykle, procesy lub szlaki metaboliczne przebiegaja w okreslonym miejscu w komorce np. cykl Krepsa i Beta -oksydacja kwasow tluszczowych są zlokalizowane w mitochondriach komorek ; biosynteza kwasow tluszczowych w cytoplazmie komorki ;biosynteza bialek na rybosomach ;
rozpoznanie zwiazkow AMINOKWASOW.
Aminokwasy → są to zwiazki organiczne o ogolnym wzorze (na osobnych kartkach)
zawieraja w czasteczce dwie grupy funkcyjne:
KARBOKSYLOWA (COOH) → protonodawca
AMINOWA (NH2) → protonobiorca
wlasciwoscii fizykochemiczne aminokwasow (cwiczenia)
Metabolizm AMINOKWASOW
Rozklad aminokwasow (degradacja) kataboliczne reakcje, czyli reakcje rozkladu aminokwasow prowadza do wytworzenia metabolitow posrednich i produktow wydalania zwiazkow azotowych. Aminokwasy nie są magazynowane ,ani wydalane z organizmu. Kazdy aminokwas ma wlasny tor przemian katabolicznych,ale ogolne zasady degradacji są podobne. Grupa aminowa jest odlanczana od aminokwasu ,a pozostaly szkielet weglowy jest przeksztalcany do acetylo-CoA ,lub jednego z metabolitow cyklu Krebsa .
Trans aminacja aminokwasow.
Jest to proces enzymatycznej wymiany grupy aminowej, pomiedzy aminokwasami i ketokwasami bez uwalniania amoniaku do srodowiska. Transaminacja to odlaczenie grupy alfa aminowej z aminokwasu i przeniesienie jej na alfa atom wegla jednego z 3 alfa ketokwasow: kwas pirogronowy , alfa-keto glutarowy i kwas szczawio-octowy. W reakcjach uczestnicza swoiste transaminazy.
DEAMINACJA ( deaminacja oksydacyjna )
odlaczenie grupy aminowej od aminokwasu przebiega w tym procesie dwu etapowo. Najpierw nastepuje utlenienie grupy aminowej do grupy iminowej, następnie spontaniczna chydroliza powstalego iminokwasu do ketokwasu .
(z ksera)
A. (transaminacja) reakcja utleniania grupy aminowej do iminowej może być katalizowana przez odpowiednie oksydazy L lud D aminokwasowe ,ktorych CoEnzymami są nukleotydy FLAWINOWE . (FMN)
B. w reakcji deaminacji (oksydacyjnej) mogą tez uczestniczyc swoiste DEHYDROGENAZY (najwazniejsza z nich jest Dehydrogenaza kwasu glutaminowego, która wspolpracuje z Co NAD+ [ czyli z Di Nukleotydem Nikotynamidoadeninowym lub NADP+, czyli fostoranem Di Nukleotydu Nikotynamidoadeninowego] )
Reakcje katalizowane przez oksydazy są energetycznie nie korzystne dlatego większość grup aminowych aminokwasow przenoszona jest najpierw na kwas alfa ketoglutarowy w procesie transaminacji co prowadzi do powstania kwasu glutaminowego, a ten z koleii ulega deaminacji oksydacyjnej do alfa ketoglutaranu i amoniaku.
CYKL MOCZNIKOWY (ornitynowy / maly cykl krebsa )
jest to proces cykliczny sluzacy do produkcji mocznika z dwuch czasteczek amoniaku (NH3) uwalnianego podczas deaminacji oksydacyjnej kwasu glutaminowego i kwasu asparaginowego . Grupy NH3 pochadza z wymienionych aminokwasow i lacza się z jedna czasteczka dwutlenku wega (CO2) przy zurzyciu 3 czasteczek ATP .
(wzor) enzym katalizujacy SYNTETAZA KARBAMOILO FOSFORANOWA
powstaje KARBAMOILOFOSFORAN
pierwsza reakcja cyklu w której powstaje Karbamoilofosforan zurzywa 2 czasteczki ATP , reakcje katalizuje Syntetaza Karbamoilofosforanowa która wystepuje przede wszystkim w watrobie.
Karbamoilofosforan reaguje z grupa aminowa ORNITYNY tworzac CYTRULINE
Cytrulina w dwu stopniowej reakcji przeksztalca się w ARGININE
potrzebana do tej reakcji grupa aminowa pochodzi z kwasu ASPARAGINOWEGO , kwas Asparaginowy przy udziale enzymu kondensujacego reaguje z cytrulina tworzac kwas ARGININO -BURSZTYNOWY
w reakcji tej zurzywa się jedna czasteczka ATP . Kwas argininobursztynowy następnie rozpada się na ARGININE i KWAS FUMAROWY . Arginina pod wplywem ARGINAZY hydrolizuje na mocznik i ornityne. W ten sposob cykl zostaje zamkniety. A ornityna może ponownie wejsc w reakcje z KARBAMOILOFOSFORANEM i zaczac ponowny cykl.
ROLA BIOLOGICZNA AMINOKWASOW.
Aminokwasy stanowia glowne zrodlo :
monomerow → z których zbudowane są polimery np. PEPTYDY , BIALKA, ENZYMY, HORMONY.
Aminodow → które są magazynem grup NH2
hormonow tkankowych → np. z aminokwasu histydyny po dekarboksylacji powstaje Histamina. Z 5-hydroksytryptofanu po dekarboksylacji powstaje serotonina i melatonina
neurohormony → z tyrozyny poprzez tyramine powstaje noradrenalina i adrenalina
jady trupie → a) putrycyna -powstaje po dekarboksylacji ornityny ; b) kadaweryna – powstaje po dekarboksylacji lizyny; c) agmatyna – powstaje z argininy
(pogrupowac amimnokwasy)