Zestaw 58

Pytanie 1: Katabolizm aminokwasów niepolarnych

Największemu wrogowi nie życzę tego pytania i osobiście radzę nauczyć się wszystkiego idealnie dla pierwszych dwóch aminokwasów i liczyć na to, ze egzaminatorowi nie starczy cierpliwości na słuchanie wszystkiego i każe przejść do następnego pytania. Kostucha powiedziała, że u niej trzeba umieć wszystkie aminokwasy, więc hello!!!

Aminokwasy niepolarne: Amfiboliczne produkty pośrednie: Losy szkieletów węglowych

• Alanina pirogronian glikogen

• Izoleucyna acetylo-CoA glikogen i tłuszcze

• Leucyna acetylo-CoA, acetoacetylo-CoA tłuszcze

• Metionina bursztynylo-CoA glikogen

• Fenyloalanina fumaran glikogen i tłuszcze

• Prolina glutaminian glikogen

• Tryptofan acetylo-CoA, acetoacetylo-CoA glikogen i tłuszcze

• Walina bursztynylo-CoA glikogen

-codziennie 1-2% białek ulega degradacji, ale aż 75-80% uwolnionych aminokwasów ulega ponownemu użyciu w biosyntezie i tylko ok. 20% tworzy mocznik

-gdy do organizmu dostarczamy więcej białka niż potrzebujemy, jego nadmiar musimy jakoś zagospodarować. Najlepszym sposobem jest wykorzystanie ich jako materiał energetyczny poprzez odłączenie grupy aminowej i wykorzystanie reszt węglowych jako prekursorów intermediatów metabolicznych, które z kolei są prekursorami kwasów tłuszczowych, ciał ketonowych i glukozy

-bardzo ważną funkje pełnią w tym procesie koenzymy. Fosforan pirydoksalu tworzy ważne intermediaty (zasady Schiffa) umożliwiajace wymianę grupy aminowej na ketonową. Witamina B12 bierze aktywny udział w przekształcaniu szkieletów węglowych.

Etap 1: Transaminacja

(nie podlega jej tylko z amnikwasów niepolarnych prolina)

alanina (α-aminokwas) pirogronian (α-ketokwas)

+ +

α-ketoglutaran glutaminian

Za powyższą reakcję odpowiada aminotransferaza (tu alaninowa). Grupą prostetyczną jest pochodna pirydoksyny (wit. B6) tj. fosforan pirydoksalu, który w trakcie reakcji ulega chilowemu przekształceniu do fosforanu pirydoksaminy.

Fosforan pirydoksalu tworzy z transaminazą zasadę schiffa (tzw wewnętrzną aldoiminę), ktróa kondensuje z aminokwasem tworząc wolny enzym i kompleks fosforan pirydoksalu-aminokwas (tzw. zewnętrzna aldoimina). Następnie w wyniku kilku pośrednich etapów otrzymujemy fosforan pirydoksyminy i α-ketokwas. Jest to połowa reakcji transaminacji. Fosforan pirydoksaminy tworzy kompleks z aminotrnasferazą i w takiej postaci reaguje z iną cząsteczką α-ketokwasu w wyniku czego powstaje inny aminokwas i odnawia się komlpek enzym-fosforan pirydoksalu.

Konkretne reakcje (Harper rozdział 32)

Pytanie 2: Czynniki wpływające na aktywność enzymów.

Aktywność katalityczna enzymu zależy od ilości cząsteczek enzymu i ich sprawności katalitycznej.

• Szybkość syntezy i degradacji determinuje ilość enzymu. Synteza enzymu z amnikowasów i jedgo degradacja do aminokwasów są oddzielnymi procesami katalizowanymi przez zupełnie inne zestawy enzymów i dlatego działają one niezależnie od siebie i niezależnie wpływają na końcowe stężenie enzymu. Synteza enzymów może być uruchamiana w odpowiedzi na induktory (np. cytorchrom P-450), a także ulegać represji pod wpływem produktu końcowego katalizowanej reakcji. Enzymy, których stężenie jest niezależne od dodanego induktora nazywamy konstytutywnymi.

Zmiany sprawności katalitycznej są najszybszym sposobem regulacji ich aktywności. Zmiana szybkości syntezy/degradacji enzymu wymaga długiego okresu czasu (nawet wielu godzin), natomiast regulacja allosteryczna i modyfikacje kowalencyjne mogą zachodzić w kilka sekund lub nawet w ułamek sekundy.

• Enzymy regulacyjne odpowiedzialne za kluczowe miejsca w szlakach metabolicznych są modulowane przez małocząsteczkowe efektory allosteryczne, które zwykle nie są podobne ani do substratów ani do koenzymów danego enzymu. Jest to regulacja przez sprzężenie zwrotne.

1. inhibicja kompetycyjna (inhibior łączy się z enzymem blokując możliwość powstawania kompleksu enzym-substrat. Vmax nie zmienia się, a Km ulega zwiększeniu. Działanie inhibitora kompetycyjnego można znieść przez dodanie dużego nadmiaru substratu)

2. inhibicja niekompetycyjna (inhibitor i substrat łączą się jednocześnie z enzymem, ale inhibitor zmniejsza szubkość obrotów enzymu i spowalnia łączenie się z substratem i zajśćie reakcji. Nie można przezwyciężyc tej inhibicji przez zwiększenie stężenia substratu. Vmax zmniejsza się, a Km pozostaje stała)

3. inhibicja mieszana (inhibitor wpływa jednoczesnie na wiązanie substratu i liczbę obrotów enzymu)

Najlepiej poznanym enzymem allosterycznym jest karbamoilotransferaza asparaginianowa katalizująca pierwsza reakcję w szlaku syntezy pirymidyn. Enzym ten jest hamowany na zasadzie sprzężenia zwrotnego przez CTP (pirofosforan cytydyny). W obecności zwiażków rtęci enzym jest nadal aktywny katalitycznie, ale CTP nie ma już na niego żadnego wpływu. Taka obserwacja sugeruje, że CTP łączy się z innym miejscem enzymu niż substat jakim jest asparaginian.

• Modyfikacje kowalencyjne możemy zaliczyć do „bardziej inwazyjnych metod” regulacji aktywności enzymów.

• swoista, ograniczona proteoliza - modyfikacja nieodwracalna. Ten mechanizm jest szeroko wykorzystywany w aktywacji enzymów trawiennych, insuliny, czynników krzepnięcia krwi, gdyż zapotrzebowanie organizmu na te enzymy jest okresowe, a ponadto magazynowanie ich w formie pełni aktywnej mogłoby doprowadzić do samo strawienia. Chymotrypsynogen jest przekształcany w pełni aktywną chymotrypsynę alfa poprzez produkt pośredni chymotrypsynę pi. Dzięki temu może zostać utworzone aktywne miejsce katalityczne zbudowane z His, Asp, Ser.

• Fosforylacja - należy od jednej z opcji potranslacyjnej modyfikacji białka. Odpowiedzialna jest za nią kinaza, która przenosi grupę gamma-fosforanową z ATP na reszty hydroksylowe seryny, treoniny, lub tyrozyny. Fosfataza katalizuje odwrotny proces. Łatwość z jaką białka mogą ulegać fosforylacji-defosforylacji powoduje, że jest to najczęstsza metoda regulacji. Dzięki niej ufosforylowane białko zmienia swój sumaryczny ładunek (co zmienia jego możliwości przenikania przez błony plazmatyczne), oraz powoduje skłonność do tworzenia wiązań jonowych z resztami argininy. Ponad to fosforylacja zmienia właściwości funkcjonalne enzymu tylko w momencie fizjologicznego zapotrzebowania. Gdy takie zapotrzebowanie minie enzym jest od razu defosforylowany.

Kinazy i fosfatazy regulują zwykle fosforylację/defosforylację więcej niż jednego białka, dzięki czemu mogą koordynować całe szlaki metaboliczne. Ich aktywność może być uzależniona związania z wtórnym przekaźnikiem lub kowalencyjnej modyfikacji fosforylacja/defosforylacja.

Hormony wiążąc się ze soistymi dla siebie receptorami powierzchniowymi oraz przewodzenie impulsów nerwowych wywołuje syntezę specyficznych efektorów allosterycznych (tzw. przekaźników drugiego rodzaju) i dopiero te przekaźniki oddziałują na enzym modyfikując jego aktywność. Najlepiej poznanym przekaźniiem drugiego rzędu jest cAMP syntetyzowany z ATP przez cyklazę adenylanową po zadziałaniu adrenaliny. Impuls nerwowy dochodzący do błony w mięśniu otwiera kanały wapniowe powodując napływ wapnia do cytozolu, który wpływa na białka odpowiedzialne za skurcz mięśnia.

Pytanie 3: Kompleks dehydrogenazy pirogronianowej


Pirogronian + CoA + NAD+ aceytlo-CoA + CO2 + NADH

• Odpowiada za oksydacyjną dekarboksylację pirogronianu (z glikolizy) do acetylo-CoA który jest intermediatem wielu ważnych procesów metabolicznych.

• Jest to multimeryczny zespół trzech enzymów

• Kofaktorami katalitycznycmi (to te które uczestniczą e procesie, ale w sumarycznym równaniu nie uwzględnia się ich) są TPP (pirofosforn tiaminy), lipoamid i FAD


1 reakcja pirogronian + TPP hydroksyetylo-TPP + CO2

Jest to reakcja dekarboksylacji pirogronianiu katalizowana przez dehydrogenazę pirogronianową.


2 reakcja hydroksyetylo-TPP + lipoamid acetylolipoamid + karboanion TPP

W tym etapie grupa hydroksyetylowa jest utleniana do grupy acetylowej i jednocześnie przeniesiona na lipoamid. Ta reakcja jest także katalizowana przez pierwszy enzym kompleksu (czyli dehydorgenazę pirogronianową)


3 reakcja acetylolipoamid + CoA acetylo-CoA + dihydrolipoamid

Grupa acetylowa zostaje przeniesiona na CoA. Reakcje tą katalizuje acetylotransferaza dihydroliponianowa, drugi enzym multimerycznego kompleksu.


4 reakcja dihydrolipoamid + NAD+ lipoamid + NADH + H+

Utleniona forma lipoamidu jest regenerowana przez dehydrogenazę kwasu liponowego, trzeciego enzymu kompleksu. Dwa elektrony zostają przeniesione na FAD, a następnie na NAD+

• Zbudowany jest z 60 łańcuchów polipeptydowych, co czyni go większym od rybosomu.

• Łańcuchy polipeptydowe acetylotransferazy stanowią rdzeń kompleksu, który otoczają jednostki dehydrogenaz.

• Taka strukturalna integracja trzech enzymów umożliwia koordynację katalizowanych reakcji, co zwiększa szybkość reakcji i minimalizuje ryzyko reakcji ubocznych.

---