Biochemia-zestaw 26
Lipoproteiny-budowa, metabolizm.
Regulacja glikolizy.
DNA jako materiał genetyczny.
1.Lipoproteiny- budowa, metabolizm.
Wyróżniamy 4 główne grupy lipoprotein:
Chylomikrony (CHM)- powstałe z wchłanianych w jelicie triacylogliceroli, transportujące TG pokarmowe do mięśni i tk, tłuszczowej i cholesterol (Ch) pokarmowy do wątroby.
Lipoproteiny o bardzo małej gęstości (VLDL)- pochodzące z wątroby, spełniające funkcje eksportera triacylogliceroli (TG),Ch i Fl z tego narządu do tkanek
Lipoproteiny o małej gęstości (LDL)-będące końcowym produktem metabolizmu VLDL;te same funkcje; powstają w wątrobie i osoczu krwi.
Lipoproteiny o dużej gęstości (HDL)- transportujące cholesterol endogenny z tkanek do wątroby i biorące udzial w metabolizmie VLDL i chylomikronów; powstają w wątrobie,osoczu krwi, enterocytach.
BUDOWA: Wszystkie lipoproteiny zbudowane są z triacylogliceroli, fosfolipidów, cholesterolu i niewielkiej ilości WKT. Różnią się między sobą proporcją poszczególnych składników. W budowie można wyróżnić dwie składowe:
rdzeń lipidowy (zawierający niepolarny triacyloglicerol i estry cholesterolu)
białkową część- apolipoproteinę- stanowiącą ok.70% HDL, a np. ok.1%CHM
Dokładne dane co do składu są w kserówkach z wykł. p.Tomaszewskiej-ja podam tylko głowne różnice:
CHM- ok.87% TG a tylko 6% CH i PL, bialka- kilka %
VLDL- 55%TG, CH i PL ok.20%,bialka- kilka %
LDL- 3%TG, CH 48%, PL 23%, bialka 22%
HDL- TG do 5%, bialka 40-55%
Metabolizm:
Lipaza lipoproteinowa- umiejscowiona na wewnętrznej str. śródbłonka naczyń; katalizuje pobieranie przez tkanki kwasów tłuszczowych z triacylogliceroli lipoprotein (CHM i VLDL).Hydroliza zachodzi, gdy lipoproteiny są przyłączone do enzymu na śródbłonku. Triacyloglicerol jest hydrolizowany stopniowo, poprzez diacyloglicerol do monoacyloglicerolu, który w końcu rozkłada się do glicerolu i WKT. Fosfolipidy i apoCII aktywują lipazę lipoproteinową. Również insulina zwiększa syntezę enzymu w tkance tłuszczowej. Wynikiem działania lipazy jest utrata ok.90% triacylogliceroli i apoC z CHM ( apoE pozostaje bo łączy się ona z remnatami).Remnaty CHM są wychwytywane przez wątrobę za pośrednictwem rec. swoistego dla apoE. Lipaza wątrobowa działa jako ligand lipoproteiny i uczestniczy w hydrolizie jej TG i Fl. Podobne zmiany następują w VLDL-przechodzą w IDL, a następnie w LDL, które są metabolizowane za pośrednictwem receptora dla LDL.
Receptor ten umiejscowiony jest w opłaszczonych wgłębieniach wyłożonych klatryną, wiąże apoE i apoB-100. Mechanizm działania polega na :
wiązaniu LDL
zamknięciu pęcherzyka i utworzeniu endosomu
transporcie endosomu w głąb cytoplazmy
spadku pH w endosomie (pompy protonowe)
dysocjacji kompleksu LDL-receptor
powrocie receptora do błony
dostarczeniu LDL do lizosomow i lipolizie
2. Regulacja glikolizy.
Glikoliza jest regulowana w 3 głównych miejscach (3 reakcje nieodwracalne):
glukoza glukozo-6-fosforan (enzym :heksokinaza/glukokinaza)
fruktozo-6-fosforan fruktozo-1,6-bisfosforan (fosfofruktokinaza)
fosfoenolopirogronian pirogronian (kinaza pirogronianowa)
Aktywność tych trzech enzymów jest regulowana przez odwracalne wiązanie czynników allosterycznych, modyfikację kowalencyjną, a także przez kontrolę transkrypcyjną.
Najważniejszym miejscem regulacji jest fosfofruktokinaza. Enzym ten w wątrobie jest hamowany przez wysoki poziom ATP, który zmniejsza powinowactwo enzymu do fruktozo-6-P. Duże c ATP zmienia kształt krzywej zależności szybkości reakcji od stężenia fruktozo-6-P z hiperbolicznego na sigmoidalny. Ten efekt allosteryczny jest wywoływany przez wiązanie się ATP do specyficznego miejsca regulatorowego oddalonego od miejsca katalitycznego. Hamujące działanie ATP znosi AMP. W momencie spadku stosunku ATP/AMP aktywność enzymu wzrasta.
Niskie pH hamuje glikolizę, zapobiegając nadmiernemu tworzeniu mleczanu i spadku pH krwi (kwasicy). Cytrynian hamuje fosfofruktokinazę (przez wzmocnienie efektu hamującego ATP). Jego duże c świadczy o tym, że składniki budulcowe są w dostatecznej ilości do syntez. W wątrobie fruktozo-2,6-bisfosforan (F-2,6-BP) aktywuje ten enzym przez zwiększenie jej powinowactwa do fruktozo-6-fosforanu i osłabienie hamującego wpływu ATP. F-2,6-BP jest aktywatorem allosterycznym, przesuwającym równowagę konformacyjną ze stanu T do R.
Heksokinaza jest hamowana przez glukozo-6-fosforan (G-6-P) Inhibicja fosfofruktokinazy również prowadzi do zahamowania heksokinazy. Inaczej rzecz się ma w wątrobie i trzustce, gdzie etap ten katalizuje glukokinaza- enzym ten nie jest hamowany przez G-6-P. Funkcją glukokinazy jest dostarczenie G-6-P do syntezy glikogenu w wątrobie. Wysoka stała Km zapewnia najpierw dostarczenie glukozy do mięśni i mózgu w potrzebie.
Kinaza pirogronianowa u ssaków występuja w formie kilku izoenzymów:
typ L w wątrobie
typ M w mięśniach i mózgu.
Obie formy wiążą kooperatywnie fosfoenolopirogronian. Fruktozo-1,6-bisfosforan aktywuje kinazę, a ATP i alanina hamują allosterycznie ten enzym. Aktywność katalityczna formy L jest regulowana przez odwracalną fosforylację (przy małym c glukozy we krwi glukagon wyzwala kaskadę cAMP, wywołując fosforylację kinazy pirogronianowej i tym samym zmniejszając jej aktywność). Fosforylację powoduje też wzrost poziomu jonów Ca2+ w cytoplazmie, wskutek wzrostu wydzielania wazopresyny. Te hormonalnie wyzwalane fosforylacje zpobiegają nadmiernemu zużyciu glukozy, w sytuacji gdy jest ona potrzebna w mózgu i mięśniach.
3.DNA jako materiał genetyczny
Nośnikiem informacji genetycznej są zasady zawarte w cząsteczkach DNA, podczas gdy reszty fosforanowe i cukrowe pełnią rolę strukturalną. DNA jest polimerem zbudowanym z deoksyrybonukleotydów. Każdy nukleotyd składa się z zasady azotowej, cukru (deoksyrybozy) oraz z jednej lub więcej grup fosforanowych. Pochodnymi puryny są w DNA adenina i guanina, a pirymidyny- tymina i cytozyna. Związek zasady azotowej z cukrem to nukleozyd ( łączą się wiązaniem N-glikozydowym o konfiguracji β). Ester nukleozydu i kw.fosforowego tworzy nukleotyd. Rdzeń DNA składa się z reszt deoksyrybozy połączonych resztami fosforanowymi (wiąz.fosfodiestrowe). Łańcuch DNA wykazuje polarność-jeden z końców ma grupę 5'-OH, drugi 3'-OH.
Model budowy DNA wg Watsona i Cricka (helisa B-DNA):
Dwa helikalne łańcuchy, biegnące w przeciwnych kierunkach, oplatają wspólną oś.
Zasady purynowe i pirymidynowe znajdują się wewnątrz, a fosforany i reszty deoksyrybozy- na zewnątrz helisy, płaszczyzny pierścieni cukrów są ułożone prostopadle względem zasad.
Średnica helisy 2nm ;odległość miedzy sąsiednimi zasadami 0.34nm; na całkowity skręt helisy przypada 10 nukleotydów.
Dwa łańcuchy łączą się ze sobą wiązaniami wodorowymi między zasadami tworzącymi komplementarne pary. Adenina zawsze tworzy podwojne wiąz. z tyminą, a guanina potrójne z cytozyną. Struktura podwójnej helisy jest także stabilizowana oddziaływaniami między zasadami jednej nici, które określa się mianem asocjacji warstwowej.
Ściśle określona sekwencja zasad niesie informację genetyczną.
Przepływ informacji genetycznej w normalnej komórce wygląda następująco :
DNAtranskrypcjaRNAtranslacjabiałko
Kod genetyczny jest współzależnością między sekwencją zasad w DNA a sekwencją aminokwasów w białku. Jeden aminokwas jest kodowany przez grupę trzech zasad (kodon).Kod genetyczny jest kodem nie nakładającym się, bezprzestankowym, zdegenerowanym, jednoznacznym i prawie uniwersalnym.