ZESTAW 41
Metabolizm bursztynylo-CoA
Fosfolipazy - występowanie, rola metaboliczna
DNA jako materiał genetyczny
Metabolizm bursztynylo-CoA :
(„Biochemia Harpera”, „Biochemia” Bańkowski)
Bezpośrednio bursztynylo-CoA powstaje w cyklu Krebsa z przemiany α-ketoglutaranu pod działaniem dekydrogenazy α-ketoglutaranowej.
Pośrednio bursztynylo-CoA powstaje takze z przemian propionylo-CoA (*) .
Propionylo-CoA poprzez przyłączneie CO2 (pod wpływem karboksylazy propoionylo-CoA) przekształca się w D-metylomalonylo-CoA, ten, pod działaniem racemazy metylomalonylo-CoA, w L-metylomalonylo-CoA, który pod działaniem mutazy metylomalonylo-CoA przekształcany jest w bursztynylo-CoA. Koenzymem karboksylazy jest biotyna, która ma zdolnośc wiązania CO2, a koenzymem mutazy jest witamina B12.
(*)Propoionylo-CoA powstaje głównie z:
- przemian aminokwasów: Ile, Val, Met
- z propoionianu pod działaniem syntetazy acylo-CoA
- β-oksydacji kw. tłuszczowych o nieparzystej ilości atomów węgla
- β-oksydacji α-metylopodstawionych kw. tłuszczowych
Bursztynylo-CoA uczestniczy w
syntezie porfiryn, a więc i hemu;
przemianach ciał ketonowych
glukoneogenezie (włączenie propionianu do glukoneogenezy);
metabolizmie aminokwasów: Ile, Met, Val
ad. 1)
Bursztynylo-CoA i glicyna uczestniczą w pierwszym etapie syntezy porfiryn. Pod wpływem syntazy δ-aminolewulinianowej powstaje α-amino-δ-ketoadypinian i δ-aminolewulinian, Dwie cząsteczki δ-aminolewulinianu ulegaja dehydratacji (dehydrataza δ-aminolewulinianowa) tworząc porfobilinogen. Kondensacja 4 cząsteczek porfobilinogenu daje uroporfirynogen. Reakcje katalizuje syntaza uroporfirynogenu.
Dalsze przemiany uroporfirynogenu biegną przez uroporfirynogen I, II i III. UroporfirynogenIII jest prekursorem hemu.
ad. 2)
CoA-tranferaza β-ketokwasowa przenosi CoA z bursztynylo-Coa na acetooctan z wytworzeniem bursztynianu i acetoacetylo-CoA, który pod działaniem tiolazy w obecnosci CoA-SH przekształaca się w dwie cząsteczki acetylo-CoA, które mogą utlenić sie do CO2 i H2O w cyklu kwasów trikarboksylowych lub włączyć się do innych przemian.
ad. 3)
Z propionianu powstaje propionylo-Coa, przekształcany w bursztynylo_coa. Ten, drogą cyklu kwasów trikarboksylowych jest przekształcany w szczawiooctan, wlączany do glukoneogenezy (szcawiooctan ulega przemianie do fosfoenolopirogronianu pod działaniem karboksykinazy fosfoenolopirogronianowej, w obecności GTP i z uwolnieniem CO2).
Fosfolipazy - występowanie, rola metaboliczna :
(„Biochemia Harpera”, „Biochemia” Bańkowski)
Fosfolipazy pozwalają na degradację i przemodelowanie glicerolofosfolipidów (fosfolipazy A1 i A2 moga odłączać reszty kwasów tłuszcowych a acylotransferazy mogą wbudowywać na ich miejsce inne reszty - rola m.in w procesie tworzenia składnika surfaktantu-dipalmitoiloglicerofosfocholiny). Wyróżnia się fosfolipazy A1, A2, B, C oraz D.
Fosfolipaza A2 (!!!)
- przez odłącznie reszty kwasu tłuszczowego w pozycji C2 przekształca glicerolofosfolipid w lizoglicerolofosfolipid. Jej działanie na najprostszy fosfolipid, jak kwas fosfatydowy, prowadzi do powstania kwasu lizofosfatydowego, któremu przypisuje się właściwości przekażnika sygnałów biologiocznych. Jest on uwalniany z różnych komórek, np. płytek krwi, i pobudza wzrost innych komórek przez interakcję z ich specyficznymi receptorami. Zjawisku temu przypisuje sie znaczenie w procesie gojenia się ran.
- w jadach węży, pszczół i skorpionów jest szczególnie aktywna wobec fosfolipidów erytrocytów. Zamienia je w lizoglicerofosfolipidy, co prowadzi do hemolizy.
- rola w naprawie fosfolipidów. Reszty kwasowe fosfolipidów są wrażliwe na działanie reaktywnych form tlenu, które przekształcają je w wodoronadtlenki. Fosfolipaza A2 rozpoznaje i odłącza zmieniony kwas tłuszczowy z fosfolipidów błonowych umożliwiając wbudowanie w to miejsce nieuszkodzonego kwasu tłuszczowego.
- wydzielana jako składnik soku trzustkowego (w postaci proenzymu). Katalizuje ona hydrolizę wiązania estrowego w pozycji 2 glicerolofosfolipidów z wytworzeniem wolnego kwasu tłuszczowego i lizofosfolipidu, który może zostać ponownie acylowany przez acylo-CoA w obecności acylotransferazy lub atakowany przez lizofosfolipazę, usuwającą pozostałą grupę 1-acylową i pozostawiającą glicerol połączony fosfodiestrowo z odpowiednią zasadą. Ten ostatni związek może być rozkładany przez odpowiednią hydrolazę z uwolnieniem glicerolo-3-fosforanu i zasady..
Aktywnośc fosfolipazy A2 zależna jest od jonów wapnia (podobnie jak trypsyna powodują jej aktywację).
- związana z powstawaniem prostaglandyn. Hamowanie fosfolipazy A2 przez glukokortykoidy, szczególnie hydrokortyzon, powoduje zmniejszone uwalnianie kwasu arachidonowego z fosfolipidów, co ogranicza powstawanie prostaglandyn!!! (efekt analogiczny do hamowania cyklooksygenazy przez NLPZ)
Fosfolipaza A1
działa na wiązanie estrowe w pozycji 1, podczas gdy fosfolipaza A2 atakuje wiązanie estrowe w pozycji 2 fosfolipidów. Występuje ona w płynie trzustkowym, w jadzie węża, w wielu typach komórek.
Fosfolipaza B
katalizuje hydrolizę obydwu grup acylowych.
Fosfolipaza C
atakuje wiązanie estrowe w pozycji 3, uwalniając 1,2-diacyloglicerol i ufosforylowaną zasadę. Jest to jedna z głównych toksyn wytwarzana przez bakterie (przez rozpuszczanie fosfolipidów błon komórkowych ułatwiają szerzenie się infekcji). Fosfolipaza C bierze także udział w wyzwalaniu reakcji związaniej z działaniem hormonów (jest generatorem wtórnych przekaźników!, uczestniczących w transmisji sygnałów z błony komórkowej do wnętrza komórki). Przez związanie hormonu (białkowego, peptydowego lub aminokwasowego) z receptorem dochodzi do aktywacji fosfolipazy C, która rozkład fofatydyloinozytolo-bisfosforan (PIP2) do Diacyloglicerolu (DAG) i inozytolotrifosforanu (IP3). Obydwa te produkty mają własciwości wtórnych przekaźników. Fosfolipaza C może również być aktywowana przez jeden z plazamlogenów cholinowych - czynnik aktywujący płytki krwi (PAF).
Fosfolipaza D
wystepuje głównie u roślin, a katalizuje odhydrolizowanie zasady aotowej od fosfolipidu. U ssaków jest zaangażowana w przekazywanie sygnałów.
DNA jako materiał genetyczny:
(„Biochemia ”Bańkowskiego, „Krótkie wykłady”)
W jądrze komórek eukariotycznych DNA wystepuje w postaci upakowanej - jest podzielony pomiędzy chromosomy. Każdy chromosom ma jedną liniową cząsteczkę DNA, połączoną z białkami zasadowymi, zwanymi histonami. Ponadto, komórki eukariotyczne zawieraja także DNA satelitarny: mitochondrialny lub plastydowy (chloroplasty u roślin).
W komórce prokariotycznej wystepuje na ogół w postaci jednej cząsteczki, zawartej w jednym chromosomie (jednak nie jest związany z białkami). DNA bakterii wystepuje często w postaci cząsteczek kolistych. Niektóre bakterie zawierają także pozachromosomalny, plazmidowy DNA.
Niezależnie od rodzaju komórki, przed podziałem komórkowym musi on zostać powielony w procesie replikacji, a następnie rozdzielony równomiernie do komórki macierzystej i potomnej, gdyż sekwencje występujące w DNA odpowiadają kolejności aminokwasów tworzących wszystkie białka organizmu - budulcowe, enzymatyczne i inne i to decyduje o funkcji DNA jako materiału genetycznego. Rolę DNA podkreśla fakt, że zmiana sekwencji nukleotydowej powoduje błędy w biosyntezie białek, zmiany właściwości genotypowych komórki, jej biotransformację nowotworową i inne.
DNA zawiera więc geny, czyli takie fragmenty, które determinują określone, dziedziczne cechy komórki, zwykle poprzez syntezę okreslonego białka. Wszystkie komórki organizmu jednego gatunku mają te same geny, lecz nie wszystkie z nich ulegają represji.
Geny komórki prokariotycznej dzielą sie na strukturalne, operatorowe i regulatorowe. Jeden gen strukturalny koduje syntezę jednego łańcucha polipeptydowego. Białka o strukturze podjednostkowej mogą (choć nie muszą) być kodowane przez dwa lub więcej genów strukturalnych. Geny kodujace biosyntezę białek enzymatycznych, uczestniczących w jednym procesie, np. rozkład laktozy, są zlokazlizowane obok siebie, a ich czynność jest koordynowana przez leżący w sąsiedztwie gen operatorowy. Gen operatorowy i kodowane przez niego geny strukturalne noszą nazwę operonu. Uczynnienie genu operatorowego pobudza funkcje genów strukturalnych. Zjawisko to nosi nazwę indukcji, a unieczynnienie genu operatorowego unieczynnia wszystkie geny strukturalne danego operonu. Jest to zjawisko represji. Indukcję i represję reguluje gen regulatorowy poprzez kodowane przez siebie białko zwane represorem. Związanie lub odłączenie represora przez gen operatorowy wywołuje represję lub derepresję (indukcję).
Z funkcją DNA jako materiału genetycznego związane jest także powstawanie białka (na drodze translacji, poprzedzonej transkrypcją ). W procesie translacji kolejność zasad w powstającym łańcuchu mRNA jest komplementarna do tych, wystepujących w nici DNA, która podlega transkrypcji. Tak więc skład nukleotydowy i sekwencja nukleptydowa mRNA jest sciśle zdeterminowana przez skład i sekwencję matrycowego DNA.
mRNA musi jednak ulec modyfikacjom posttranslacyjnym, m.in wycięciu intronów, a więc usunięciu sekwencji niekodujących, tak by ostatecznie mRNA miał charakter bezprzecinkowy (trójki nukleotydów kodujące poszczególne aminokwasy muszą występować bezpośrednio koło siebie). Tem proces jest zwany splicingiem.
Bez DNA nie mogłyby powstawać białka niezbędne do budowania organizmu oraz regulacji jego działania.
Cóz, temat jest dość obszerny. Zapewne można tu zagłębić się w przebieg replikacji, transkrypcji, translacji. Myślę, że można wspomnieć o upakowaniu DNA w chromosomach (mam na myśli rolę histonów, struktury typu solenoidu, domeny itd.).