2) Koenzymy/ Kosubstarty i kofaktory + funkcje:

Wiele enzymów potrzebuje dodatkowych składników do uaktywnienia czy osiągnięcia pełnej aktywności. Takie niebiałkowe, dodatkowe składniki enzymów, nazywane są kofaktorami. Enzym bez swojego kofaktora to apoenzym, natomiast wraz z kofaktorem, katalitycznie aktywny enzym to holoenzym.

Kofaktory można podzielić na dwie szerokie grupy:

• grupy prostetyczne to kofaktory silnie, często kowalencyjnie, związane przez cały czas istnienia enzymu. Zwykle są to cząsteczki nieorganiczne i jony metali (np. kompleksy żelazo-siarkowe, jony cynku - Zn²⁺), ale także małe cząsteczki organiczne (np. flawiny i hem).

• koenzymy to małe, niebiałkowe cząsteczki organiczne, wiążące się z enzymami tylko na czas reakcji, i przenoszące grupy chemiczne pomiędzy poszczególnymi reakcjami. Koenzymy mogą być traktowane jako kosubstraty, ponieważ są wiązane i uwalniane z enzymów jak substraty i produkty oraz biorą bezpośredni udział w reakcji.

Niektóre źródła nazwę kofaktor przypisują cząsteczkom nieorganicznym, podczas gdy organicznie zwane są koenzymami;

z wikipedii, ale sprawdziłam dokładnie w `krótkich wykładach' i jest identycznie

• Pewne koenzymy, jak NAD⁺, są wiązane i uwalniane przez enzym w czasie jego cyklu katalitycznego i dlatego działają one właściwie jako kosubstraty.

• Wiele koenzymów jest pochodnymi prekursorów - witamin.

PRZYKŁADY I FUNKCJE:

1. Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NAD⁺) oraz fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego (NADP⁺) są koenzymami mającymi wspólną strukturę opartą na adeninie, 2 cząsteczkach rybozy powiązanych grupami fosforanowymi i pierścieniu nikotynoamidowym. NADP⁺ różni się od NAD⁺ dodatkową gr.fosforanową przyłączoną do jednej z cząsteczek rybozy.

• Oba te koenzymy pełnią jedną z podstawowych funkcji, jaką jest przenoszenie elektronów i udział w reakcjach oksydoredukcyjnych.

• NAD⁺ jest częściej używany w reakcjach katabolicznych (rozkład), NADP⁺ w reakcjach anabolicznych (biosynteza)

• Reaktywną częścią obu cząsteczek jest pierścień nikotynoamidowy, który może występować w formie albo zredukowanej, albo utlenionej, a w ten sposób działać w reakcji enzymatycznej jako akceptor lub donor elektronów: NAD⁺ + H⁺ +2e↔NADH

2. Dinukleotyd flawinoadeninowy (FAD) oraz mononukleotyd flawinowy (FMN) również są przenośnikami elektronów i mają podobną strukturę chemiczną. Oba te koenzymy zawierają jednostkę mononukleotydu flawinowego, która ma miejsce reaktywne.

• FAD ma dodatkową grupę cukrową i zasadę adeninową, powiększające jego strukturę.

• FAD oraz FMN reagują z 2 protonami oraz z 2 elektronami, oscylując między stanem utlenionym i zredukowanym: FAD + 2H⁺+2e^-↔FADH₂;

3) Enzymy fosforyzujące i defosforylujące - funkcja i jak działają:

Aktywność wielu enzymów jest zmieniana przez odwracalne tworzenie i rozrywanie wiązania kowalencyjnego między enzymem a małą grupą niebiałkową.

Najczęściej występującą modyfikacją jest dodawanie i usuwanie grupy fosforanowej, a więc odpowiednio fosforylacja i defosforylacja. Fosforylacja jest katalizowana przez kinazy białkowe, często używające ATP jako donora grupy fosforanowej, natomiast defosforylacja jest katalizowana przez fosfatazy białkowe.

Dodawanie i usuwanie grupy fosforanowej powoduje zmiany w trzeciorzędowej strukturze enzymu, co zmienia jego aktywność katalityczną.

Jedna klasa kinaz białkowych przenosi grupę fosforanową specyficznie na grupy hydroksylowe reszt Ser i Thr docelowego enzymu (kinazy białkowe serynowo/treoninowe, których przykładem jest kinaza białkowa zależna cAMP), natomiast druga klasa przenosi grupę fosforanową na grupę hydroksylową reszt Tyr (kinazy tyrozynowe).

Fosfatazy białkowe katalizują hydrolityczne usuwanie grup fosforanowych z białek regenerując nie zmodyfikowaną grupę hydroksylową aminokwasu i uwalniając P_i.

Ufosforylowana forma enzymu może być albo mniej, albo bardziej aktywna w porównaniu z jego formą zdefosforylowaną. Tak więc cykl fosforylacja/defosforylacja może być użyty jako szybki, odwracalny przełącznik włączający lub wyłączający szlak metaboliczny w zależności od potrzeb komórki. Np.fosforylaza glikogenowa, enzym działający podczas rozkładu glikogenu, jest aktywna w swej formie ufosforylowanej, a synteza glikogenowa, biorąca udział w syntezie glikogenu, jest najbardziej aktywna w swej formie nieufosforylowanej.

4)Funkcje polimerazy RNA:

Polimeraza RNA, RNAP - enzym wytwarzający nić RNA na matrycy DNA w procesie zwanym transkrypcją. Polimeraza porusza się wzdłuż nici DNA w kierunku 3' → 5', a nić RNA powstaje w kierunku 5' → 3' z szybkością 50-100 zasad na sekundę.

Polimeraza RNA wykorzystująca jako matrycę nić DNA to polimeraza RNA zależna od DNA. U wirusów i roślin występują też polimerazy RNA zależne od RNA, które wykorzystują jako matrycę nić RNA.

Polimerazy u Eukariota

• Polimerazy RNA zależne od DNA:

U eukariota występuje kilka jądrowych polimeraz RNA składających się z kilkunastu (12 do 17) podjednostek:

• Polimeraza RNA I (Pol I) syntetyzuje pre-rRNA 45S, z którego powstają 28S, 18S i 5.8S rRNA, wchodzące w skład rybosomu. Zlokalizowana jest w jąderku.

• Polimeraza RNA II (Pol II) syntetyzuje pre-mRNA i większość snRNA i małe jąderkowe RNA.

• Polimeraza RNA III (Pol III) syntetyzuje tRNA, 5S rRNA.

• Polimeraza RNA IV jest specyficzna dla roślin (bierze udział w tworzeniu siRNA zaangażowanych w zależną od RNA metylację DNA, wyciszanie transkrypcji i formowanie heterochromatyny

Jądrowe polimerazy RNA eukariota - w przeciwieństwie do polimerazy RNA bakterii - potrzebują do rozpoczęcia transkrypcji zestawu podstawowych czynników trankrypcyjnych (kompleks preinicjacyjny), ponieważ rozpoznają nie sekwencję promotora, ale kompleks kwas nukleinowy-białko.

Ponadto u eukariota istnieją polimerazy RNA specyficzne dla mitochodriów i chloroplastów.

Polimerazy mitochondrialne są kodowane przez genom jądrowy, charakteryzują się znaczną homologią do polimeraz bakteriofagów z rodziny T3/T7 i zbudowane są z jednej podjednostki. Alternatywny transkrypt genu kodującego ludzką polimerazę mitochondrialną daje jądrowo-specyficzną polimerazę RNA, która odpowiada za transkrypcję niektórych mRNA.

W chloroplastach roślin wyższych występują dwa rodzaje polimeraz. Polimeraza pierwszego rodzaju (PEP) jest homologiczna do polimeraz bakteryjnych, a jej podjednostki kodowane są przez genom chloroplastów (z wyjątkiem podjednostek sigma (σ), kodowanych przez genom jądrowy). Polimeraza drugiego rodzaju (NEP) jest homologiczna do polimeraz bakteriofagów, składa się z jednej podjednostki, i jest kodowana przez genom jądrowy.

• Polimerazy RNA zależne od RNA

U roślin występują też polimerazy RNA zależne od RNA, które biorą udział w odpowiedzi na infekcje wirusami i wiroidami, oraz w normalnych procesach rozwoju roślin, wykorzystując mechanizm interferencji RNA.

• Polimeraza poli(A)

U eukariota występuje też polimeraza poliA (PAP), która podczas obróbki posttranskrypcyjnej dobudowuje na końcu mRNA ogon poliA w procesie poliadenylacji.

Polimerazy u wirusów

Wiele wirusów posiada własne polimerazy RNA. Są wśród nich polimerazy RNA zależne od DNA i polimerazy RNA zależne od RNA. Polimeraza RNA bakteriofaga T7 składa się z jednej podjednostki i jest podobna do polimeraz mitochondrialnych i chloroplastowych. Charakteryzuje się też znaczną homologią do polimerazy DNA.

5)Składniki kompleksu inicjującego translację u prokariotów:

Translacja składa się z czterech faz:

• aktywacji

• inicjacji

• elongacji

• terminacji

Inicjacja translacji ma miejsce, kiedy mała podjednostka rybosomu przyłącza się do końca 5' mRNA. Do małej podjednostki przyłącza się duża podjednostka rybosomu. Na podjednostce 50s uaktywniają się dwa miejsca: P - miejsce peptydowe i A - miejsce akceptorowe. Pierwszy aminoacylo-tRNA ustawia się w miejscu P.

Translacja u prokariotów

U organizmów prokariotycznych inicjacja translacji wymaga małej i dużej podjednostki rybosomu, czynników inicjacji translacji, GTP jako źródła energii, oraz inicjatorowego aminoacylo-tRNA (ze związanym aminokwasem formylometioniną). Mała podjednostka rybosomu wiąże się z czynnikiem inicjacji translacji IF3. 16S rRNA z małej podjednostki rybosomu 30S rozpoznaje i wiąże komplementarną sekwencję Shine-Dalgarno w mRNA. Czynnik inicjacji translacji IF2 wiąże się z fMet-tRNA i pomaga mu związać się z małą podjednostką rybosomu. W rybosomie są trzy miejsca, w których może znajdować się tRNA: miejsce A, przez które wchodzi aminoacylo-tRNA (z wyjątkiem pierwszego aminoacylo-tRNA - fMet-tRNA, które wchodzi przez miejsce P), miejsce P, gdzie tworzy się peptydylo-tRNA, oraz miejsce E, przez które tRNA opuszcza rybosom po oddaniu aminokwasu. Aminoacylo-tRNA (fMet-tRNA) znajdujące się w miejscu P rybosomu rozpoznaje kodon inicjujący AUG. Inicjacja kończy się przyłączeniem dużej podjednostki rybosomu i uwolnieniem czynników inicjacji translacji.

Prokariotyczne czynniki inicjacji translacji

U prokariontów występują trzy czynniki inicjacji translacji: IF-1, IF-2 i IF-3. IF-1 wiąże się z małą podjednostką rybosomu (30S) i blokuje wiązanie się dużej podjednostki oraz wejście do rybosomu aminoacylo-tRNA. Związany z GTP IF-2 wiąże się z małą podjednostką rybosomu, a następnie z inicjatorowym tRNA (fMet-tRNA) i pomaga mu związać się z małą podjednostką rybosomu. IF-3 wiąże się z małą podjednostką rybosomu i umożliwia jej związanie się z mRNA. Związaniu się dużej podjednostki towarzyszy uwolnienie IF-2 i IF-3.

---