Zestaw nr 28:

  1. Łańcuch oddechowy-lokalizacja, funkcje, inhibitory.

  2. Metabolizm cysteiny.

  3. Różnorodność struktury i funkcji białek.

1.Łańcuch oddechowy- lokalizacja, funkcje, inhibitory.

Mitochondria zawierają zespół katalizatorów, znany jako łańcuch oddechowy. Zbiera on i przenosi równoważniki redukujące, skierowując je do ich końcowej reakcji z tlenem, w której powstaje H20. Cała użyteczna energia uwalniana podczas utleniania kwasów tłuszczowych i aminokwasów oraz niemal cała energia z utleniania węglowodanów staje się dostępna w obrębie mitochondriów w postaci równoważników redukujących (H+ lub e-).

Składniki łańcucha oddechowego są uporządkowane w kolejności wzrastających potencjałów redoks. H+ lub e- przepływają stopniowo przez łańcuch od składników bardziej elektroujemnych do bardziej elektrododatniego tlenu (różnica potencjałów między NADH i O2 wynosi 1,14V). Łancuch ten zawiera liczne nośniki redoks: dehydrogenazy współdziałające z NAD, flawoproteiny, cytochromy. Składniki łańcucha są zgrupowane w wewnętrznej błonie mitochondrialnej w 4 białkowo-lipidowe kompleksy, z których każdy zajmuje całą grubość błony:

(przejście dwóch e- powoduje wypompowanie 4H+ na cytoplazm. str. wewn. blony mitochondrialnej).

Inhibitory:

Hamują łańcuch w 3 miejscach:

Są to: barbiturany, antybiotyk pierycydyna A, rotenon (śr.owadobójczy)

2. Metabolizm cysteiny

Cysteina to aminokwas zawierający atom S w łańcuchu bocznym. Jest syntezowana z seryny. Ta ostatnia powstaje z 3-fosfoglicerynianu (zw. pośredniego w glikolizie). Przekształcenie Ser w Cys zachodzi przez zastąpienie atomu C w bocznym łańcuchu atomem siarki pochodzącym z Met. Ser kondensuje z homocysteiną (prekursorem metioniny) dając cystationinę. Reakcję katalizuje synteza cystationinowa, enzym PLP. Cystationina ulega nastepnie deaminacji i rozpada się z udziałem cystationazy ( γ-liazy cystationinowej) na cysteinę i α-ketomaślan.

Homocysteina + seryna ----------- cysteina + α-ketomaślan

Rys.28.12, rozdz.28 Biosynteza aa i hemu, Stryer

Cysteina (podobnie jak Ala i Ser) ulega przemianie do pirogronianu. Może to nastąpić na kilka sposobów, a jej atom S pojawia się jako H2S,SO3 2- lub SCN-.

W wyniku bezpośredniego utleniania cysteiny powstaje sufinian cysteiny- reakcję katalizuje dioksygenaza cysteinowa, wymagająca Fe2+ i NAD(P)H. Dalszy katabolizm cysteinosulfinianu obejmuje prawdopodobnie transaminację do β-sulfinylopirogronianu, a następnie konwersję w pirogronian i siarczyn, katalizowaną przez desulfinazę. Cysteina może ulec również transaminacji do 3-merkaptopirogronianu. Reakcję tą katalizują aminotransferazy cysteinowa, glutaminianowa lub asparaginianowa. Redukcja 3-merkaptopiropgronianu przez dehydrogenazę mleczanową tworzy 3-merkaptomleczan, występujący w moczu ludzkim w związku z cysteiną. Alternatywnie 3-merkaptopirogronian ulega desulfuracji (odsiarczaniu), tworząc pirogronian i H2S.

(Rys.32.8; 32.9; str.409, rozdz.32: Katabolizm aminokwasów, wyd.V, Harper )

3.Różnorodność struktury i funkcji białek

Rola białek:

Różnorodność funkcji białek jest spowodowana różnorodnością ich budowy ( różnią się ułożeniem aminokwasów, strukturą, reaktywnością chemiczną, grupami bocznymi).

Można wyróżnić 4 typy struktury białek :

-1-rzędowa ( pierwotna)-oznacza sekwencję aa w łańcuchu polipeptydowym

-2-rzędowa- przestrzenne ułożenie aa sąsiadujących ze sobą w sekwencji liniowej; obejmuje oprócz regularnie powtarzających się jednostek helisy α, harmonijki β i zwrotów β, nieregularne konformacje nazywane pętlami lub zwojami.

Helisa α-kształt cylindra; powstaje, gdy szkielet polipeptydowy skręca się równomiernie wokół każdego węgla α; charakteryzuje się najniższą energią i największą stabilnością (stabilizacja wynika z bardzo dużej ilości wiązań wodorowych i oddziaływań van der Waalsa)

Struktura β-różni się od helisy α stopniem upakowania (szkielet peptydowy jest niemal w pełni rozciągnięty ) i tym, że wiązania wodorowe tworzą się między sąsiednimi łańcuchami polipeptydowymi (w α helisie wiązania w obrębie jednego łańcucha).

-3-rzędowa- określa przestrzenne ułożenie łańcucha polipeptydowego, a więc powiązania przestrzenne i wzajemne ułożenie reszt aa oddalonych od siebie w sekwencji liniowej; struktury 2-rzędowe i naddrugorzedowe są organizowane w domeny-zbite jednostki połączone szkieletem polipeptydowym

-4-rzędowa- dotyczy białek zbudowanych z więcej niż jednego łańcucha ; umożliwia tworzenie bardzo dużych cząsteczek białkowych i dostarcza bialku większej różnorodności funkcjonalnej poprzez łączenie róznych aktywności w jedną całość.