Biochemia
I BIAA
KA
Zajęcia I  Sprawdzian wejściowy
Zakres materiału
1. Aminokwasy  budowa (wzory strukturalne) i podział
a) w zależności od budowy łańcucha bocznego
b) aminokwasy polarne i niepolarne
c) aminokwasy egzo- i endogenne
d) aminokwasy gluko- i ketogenne
2. Własności fizyczne aminokwasów (równowagi protonowe, punkt izoelektryczny, izomeria). Tworzenie
wiązań peptydowych.
3. Peptydy  karnozyna, anseryna, glutation (wzory i rola)
4. Podstawowe grupy peptydów (hormony uwalniające podwzgórza, peptydy cykliczne tylnego płata przysadki,
peptydy przewodu pokarmowego, neuropeptydy)
5. Struktura i własności białek
a) kryteria klasyfikacji białek w zależności od składu aminokwasowego, kształtu cząsteczek, rozpuszczalności,
funkcji, własności fizycznych
b) konformacja białek, struktura I  rzędowa i wtórnorzędowe, rodzaje wiązań stabilizujących strukturę białek
c) wykrywanie białek (dehydratacja i denaturyzacja)
6. Enzymy
a) nazewnictwo i klasyfikacja enzymów
b) swoistość działania enzymów
c) funkcja i podział koenzymów
***
- 1 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Wzory strukturalne aminokwasów
Podział aminokwasów
A
ańcuchowe Pierścieniowe
Aromatyczne Heterocykliczne
Niepolarne
Obojętne Glicyna, alanina, metionina, Fenyloalanina Prolina, tryptofan
walina, leucyna, izoleucyna
Polarne
Obojętne
- OH Seryna, treonina Tyrozyna Hydroksyprolina
- NH2 Asparagina, glutamina
- SH Cysteina
Kwaśne Kw. asparaginowy,
kw. Glutaminowy
Zasadowe Arginina, lizyna Histydyna
Aminokwasy egzogenne Aminokwasy endogenne
Aminokwasy glukogenne
Fenyloalanina Glicyna
- ulegają rozkładowi do pirogronianu, bursztynyloCoA,
Izoleucyna Alanina
fumaranu i szczawiooctanu
Leucyna Prolina
- produkty pośrednie cyklu kwasu cytrynowego oraz
Metionina Seryna
pirogronian mogą być przekształcane w
Walina Tyrozyna
fosfoenelopirogronian, a ten w glukozÄ™.
Treonina Asparagina
Tryptofan Glutamina
Aminokwasy ketogenne
Lizyna Kw. asparaginowy
- ulegają rozkładowi do acetyloCoA lub
Kw. glutaminowy
Częściowo: arginina, histydyna Hydroksyprolina acetoacetyloCoA
- powstają z nich związki (ciała) ketonowe
- całkowicie ketogenne  Leucyna i lizyna
- 2 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
- częściowo ketogenne  izoleucyna, tryptofan, fenyloalanina i tyrozyna
Własności fizykochemiczne aminokwasów
Z uwagi na obecność w cząsteczce zarówno grupy kwasowej, jak i zasadowej, aminokwasy ulegają
wewnątrzcząsteczkowej reakcji kwas  zasada i występują głównie w formie jonu dipolowego albo
obojniaczego.
Jony obojniacze mają własności fizykochemiczne typowe dla soli:
- duży moment dipolowy
- dobrze rozpuszczalne w wodzie, NH4OH i innych rozpuszczalnikach polarnych
- słabo rozpuszczalne w niepolarnych rozpuszczalnikach (etanol, aceton)
Aminokwasy są amfoteryczne, mogą reagować jak kwasy lub zasady
- w roztworze kwaśnym przyłączają proton i stają się kationem
- w roztworze zasadowym oddajÄ… proton i stajÄ… siÄ™ anionem
- w pH = 4 ¸ð 9 mogÄ… wystÄ™pować jako kwasy lub zasady.
Po utworzeniu krzywej miareczkowania (zależność pH od cOH-) zauważamy:
pK1  stężenie kationów = stężenie jonu obojniaczego
pK2  stężenie anionów = stężenie jonu obojniaczego
Są one punktami przegięcia krzywej.
Punkt izoelektryczny  charakterystyczny dla każdego aminokwasu. Jest to taka wartość pH, dla której ładunek
cząsteczki = 0 i nie porusza się ona w polu elektrycznym. Inaczej  to wartość pH, przy której cała cząsteczka
znajduje się w postaci jonu obojniaczego. Odpowiada on arytmetycznej średniej między pK1 a pK2.
Izomeria
Aminokwasy występujące w białkach są cząsteczkami optycznie czynnymi (z wyjątkiem glicyny), gdyż mają
asymetryczny (chiralny) atom wÄ™gla að z tetraedrycznym uÅ‚ożeniem wokół niego czterech różnych
podstawników. Aminokwas i jego lustrzane odbicie to izomery L i D (enancjomery).
Gdy aminokwas ma więcej niż jeden asymetryczny atom węgla, podstawą do określania jego konfiguracji jest
konfiguracja przy atomie að wÄ™gla. Diastereoizomery oznaczamy przez D  allo lub L  allo.
Forma mezo  taka, w której para asymetrycznych atomów węgla stanowi ich odbicie lustrzane.
Pewne aminokwasy izolowane z białek są prawoskrętne (Ala, Ile, Gln), inne lewoskrętne (Thr, Leu, Phe)  (+) i
(-). Skręcalność właściwa zależy od pH. Aminokwasy jednokarboksylowe są najsilniej lewoskrętne w formie
izoelektrycznej.
Tworzenie wiązań peptydowych
Tworzeniu wiązań peptydowych towarzyszy
odÅ‚Ä…czenie 1 mola wody, powstajÄ…cego z grupy að -
aminowej jednego aminokwasu i grupy að -
karboksylowej drugiego aminokwasu.
W reakcji tej, stała równowagi przesunięta jest w
kierunku hydrolizy wiÄ…zania peptydowego. Aby
przeprowadzić biosyntezę wiązania peptydowego,
najpierw musi ulec aktywacji grupa karboksylowa.
Chemicznie można ją przekształcić w chlorek kwasowy. W przyrodzie aktywację zapoczątkowuje kondensacja z
ATP, tworzÄ…c aminoacyleadenylan.
- 3 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Karnozyna
- dipeptyd bð - alanylowy
- występuje w mięśniach szkieletowych człowieka
- biosynteza karnozyny z bð alaniny i histydyny jest katalizowana przez
syntetazÄ™ karnozynowÄ…
ATP + LHis + bð-Ala Ä…ð ADP + PPi + karnozyna
- niektóre zwierzęta (nie ludzie!) używają S  adenozylometioninę do
metylacji karnozyny
S-Adenozylomet. + karnozyna Ä…ð S-Adenozynohomocysteina + anseryna
- karnozyna hydrolizowana jest do LHis i bð-Ala przez dipeptyd zwiÄ…zany z cynkiem  dipeptydazÄ™
aminoacylohistydynowÄ… Ä…ð karbozynaza
- dziedziczne zaburzenie (brak karbozynazy)  uporczywa karbozynuria
Anseryna
- u ludzi pochodzi z pożywienia
- typowa dla mięśni odznaczających się szybką czynnością skurczową
(kończyny królika, mięśnie piersiowe ptaków).
- powstaje przez metylacjÄ™ karnozyny S - adenozylometioninÄ…
Glutation
- występuje u wszystkich zwierząt
- biosynteza:
ATP + glutaminian + cysteina Ä…ð gð - glutamylocysteina + PPi + ADP
gð - glutamylocysteina + glicyna + ATP Ä…ð glutation + ADP + PPi
- w komórce glutation występuje zazwyczaj w formie zredukowanej (więcej) i
utlenionej (CH2  S  S  CH2); przejście jednej formy w drugą uzależnione jest
od reduktazy glutationowej
- aktywator i inhibitor enzymów
- udział w tworzeniu mostków siarczkowych (wiązań dwusiarczkowych  S  S  )
- udział w procesach transportu przez błony
- z dysmutazÄ… ponadtlenkowÄ… i katalazÄ… chroni czerwone krwinki przed utlenieniem
- w formie zredukowanej  niezbędny do utrzymania prawidłowej budowy krwinek czerwonych.
Podstawowe grupy peptydów
Hormony uwalniające podwzgórza
Regulują czynność przedniego płata przysadki mózgowej. Uwalniają się do zakończeń podwzgórzowych
włókien nerwowych do przestrzeni okołowłośniczkowej układu podwzgórzowego, po czym przez łodygę dostają
się do przysadki za pośrednictwem krążenia wrotnego.
Hormon Hormon przysadki, na który działa Hormon wydzielany przez gruczoł
endokrynny
Kortykoliberyna (CRH) ACTH (LPH, MSH, endorfiny) Hydrokortyzon
Tyreoliberyna TSH (PRL) T3 i T4
Gonadoliberyna (GnRH  LHRH, LH, FSH Androgeny, estrogeny, progestyny
FSRH)
Somatoliberyna (GHRH, GRH) GH IGF 1, inne (IGF 2)
Peptydy cykliczne tylnego płata przysadki
ADH  wazopresyna
- hormon antydiuretyczny
- uwalnianie  wzrost molalności osocza, zachodzi dzięki
osmoreceptorom podwzgórza i baroreceptorom w sercu i innych
obszarach układu naczyniowego, a także przez stres i leki
(acetylocholina, nikotyna, morfina); hamują ją: spadek molalności
osocza, a także epinefryna i etanol
- 4 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
- komórki docelowe  komórk dystalnych kanalików krętych i zbiorczych nerki
- ADH zwiększa przepuszczalność komórek kanalikowych dla wody i umożliwia wyrównanie molalności moczu
w kanalikach z hiperosmolalnym płynem śródmiąższowym.
- dwa rodzaje receptorów: V1 i V2
- podobne działanie - kofeina
Oksytocyna
- sekrecja przez drażnienie brodawek sutkowych (głównie), także
rozdęcie pochwy i macicy; uwalniana również przez czynniki
uwalniające prolaktynę, a także przez estrogeny. Hamowana przez
progesteron.
- mechanizm działania - nieznany
- wywołuje skurcz śluzówki macicy (używany do zapoczątkowania porodu)
- obkurcza komórki nabÅ‚onkowo  mięśniowe otaczajÄ…ce pÄ™cherzyki sutkowe Ä…ð wytrysk mleka
- liczba receptorów wzrasta dzięki estrogenom, maleje przez progesteron
- prawdopodobnie wydzielana też w jajnikach.
Peptydy przewodu pokarmowego
Hormon Miejsce syntezy Działanie
Gastryna Wpust żołądka, dwunastnica Stymulacja sekrecji kwasu solnego i
pepsyny
Cholecystokinina (CCK) Dwunastnica, jelito czcze Stymulacja sekrecji amylazy
trzustkowej
Sekretyna Dwunastnica, jelito czcze Stymulacja sekrecji węglowodanów z
sokiem trzustkowym
Żołądkowy peptyd hamujący (GIP) Jelito cienkie Wzmaga sekrecję insuliny, indukowaną
bodz
cem glukozowym, hamuje
wydzielanie soku żołądkowego
Wazoaktywny peptyd jelitowy (VIP) Trzustka Rozkurcz m. gładkich, pobudza
wydzielanie węglowodanów z sokiem
trzustkowym
Motylina Jelito cienkie Zapoczątkowuje aktywność motoryczną
jelit między okresami trawiennymi
Somatostatyna Żołądek, dwunastnica, trzustka Liczne efekty hamujące
Polipeptyd trzustkowy (PP) Trzustka Hamuje wydzielanie białek i
węglowodanów trzustkowych
Enkefaliny Żołądek, dwunastnica, pęcherzyk Efekty opioidowopodobne
żółciowy
Substancja P Cały układ pokarmowy Niepewne
Immunoreaktywność Żołądek, dwunastnica Pobudza wydzielanie gastryny i CCK
bombezynopodobna (BLI)
Neurotensyna Jelito kręte Nieznane
Enteroglukagon Trzustka, jelito cienkie Nieznane
Neuropeptydy
Peptydy uczestniczące w przekazywaniu informacji w obrębie synaps. Pełnią rolę przede wszystkim
neuromediatorów. Neuromodulacja  wytworzenie połączeń synaptycznych między neuronami
peptydoergicznymi (syntetyzującymi neuropeptyd) a częścią presynaptyczną synapsy zawierającej klasyczny
transmiter chemiczny (np. noradrenalinę). Neuropeptydy uwalniane są z pęcherzyków synaptycznych w procesie
egzocytozy.
-enkefaliny
-substancja P
- cholecystokinina
-neurotensyna
-motylina
-somatostatyna
-peptydy opioidowe
-peptyd pochodny kalcytoninowego genu
-neuropeptyd Y
wazopresyna argininowa
tyreoliberyna
- 5 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Podział białek
Podział ze względu na funkcje:
- strukturalne
- enzymatyczne
- hormonalne
- receptorowe
- odpornościowe
- kurczliwe
- transportowe
- zapasowe
Struktura białek
Konformacja  przestrzenne ułożenie cząsteczek, którego zmiana nie wymaga zerwania wiązań kowalencyjnych.
O niej, przestrzennym ułożeniu łańcuchów w cząsteczce i wzajemnych oddziaływaniach podjednostek decydują
chemiczne właściwości i wymiary aminokwasów.
Struktura pierwszorzędowa
- wyznacza ją liczba, rodzaj i kolejność (sekwencja) reszt aminokwasowych w łańcuchu peptydowym
- utrwalana przez wiÄ…zania peptydowe
- pojęcie tożsame z kowalencyjną strukturą białka
- sekwencja aminokwasu to odzwierciedlenie zapisu informacji genetycznej zawartej w sekwencji nukleotydów
DNA
- wszelkie zmiany w tekście białkowym stanowią poważne niebezpieczeństwo
Struktura drugorzędowa = konformacja
- odnosi się do trójwymiarowej budowy architektonicznej białka, przestrzennego powiązania wszystkich atomów
z pozostałymi
- wzajemne przekonstruowanie konformerów polega nie na rozerwaniu wiązań kowalencyjnych, ale na
rozerwaniu i powtórnym utworzeniu sił niekowalencyjnych, stabilizujących
- swobodna rotacja głównego łańcucha pozwala na dużą liczbę możliwych konformacji białka, ale tylko
nieliczne majÄ… biologiczne znaczenie
Rodzaje wiązań stabilizujących konformację białka:
WiÄ…zanie wodorowe
- głównie z cząsteczkami wody, przez reszty aminokwasowe z polarnymi grupami R, występujące na
powierzchniach białek globularnych
- w pozostałych przypadkach mostki wodorowe tworzą się między resztami aminokwasowymi szkieletu
peptydowego
Oddziaływania hydrofobowe
- hydrofobowe interakcje angażują niepolarne grupy R reszt aminokwasowych wewnątrz cząsteczki
- napędzane entropią układu
- 6 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
- nagromadzenie niepolarnych reszt we wnÄ™trzu biaÅ‚ka zwiÄ™ksza ich liczbÄ™ na zewnÄ…trz Ä…ð maksymalnie sprzyja
tworzeniu wiÄ…zaÅ„ miÄ™dzy czÄ…steczkami wody warstwy powierzchniowej Ä…ð wzrost entropii
- niepolarne środowisko błon preferuje hydrofobowe powierzchniowe reszty aminokwasowe, których niepolarne
grupy R uczestniczą w hydrofobowych oddziaływaniach z alkilowymi łańcuchami bocznymi estrów kwasów
tłuszczowych lipidowej dwuwarstwy
Oddziaływania elektrostatyczne
- między przeciwstawnie naładowanymi grupami, jak aminowy i karboksylowy koniec łańcucha peptydowego i
grupy R polarnych reszt aminokwasowych
- wszystkie wyraz
nie naładowane grupy dążą do ułożenia się na powierzchni białka
- swoiste grupy polarne, pełniące istotne funkcje biologiczne, mogą występować w szczelinach penetrujących
wnętrze cząsteczki białkowej
- polarne aminokwasy mogą też brać udział w interakcjach jonowych, więc obecność soli (KCl) może obniżyć
oddziaływania między powierzchniowymi resztami aminokwasowymi
Siły van der Waalsa
- bardzo słabe, działają na krótkie odległości
- zawierają zarówno komponent przyciągający, jak i odpychający
- obejmują oddziaływania między indukowanymi dipolami, utworznymi przez chwilowe fluktuacje w
rozmieszczeniu elektronów wokół pobliskich atomów
- siła odpychania  gdy nałożą się orbitale elektronwe atomów
- odległość kontaktowa van der Waalsa  taka, w której siły przyciągania są maksymalne, a odpychania 
minimalne; jest sumą promieni van der Waalsa atomów.
Wiązania peptydowe ograniczają możliwe konformacje II  rzędowe. Rotacja osiągalna jest tylko w 2/3 wiązań
kowalencyjnych tworzących szkielet, ograniczana jest przez częściowo podwójny charakter wiązania, między C
karboksylowym a azotem að wiÄ…zania peptydowego. Swododna rotacja  tylko w wiÄ…zaniach Å‚Ä…czÄ…cych wÄ™giel að
(Cað) z wÄ™glem karbonylowym i atomem azotu. KÄ…t Cað - N Ä…ð fð, kÄ…t Cað - C - ... Ä…ð yð. Konformacja wszystkich
atomów głównego Å‚aÅ„cucha lub szkieletu jest w peÅ‚ni okreÅ›lona, kiedy zostanÄ… ustalone wartoÅ›ci kÄ…tów fð i yð.
Helisa að
Tworzona przez równomierne skrÄ™cenie szkieletu wokół każdego wÄ™gla að. Opisywana przez liczbÄ™ (n) reszt
aminokwasowych przypadających na skręt i liczbę (p)  skoku śruby. Helisy z aminokwasów chiralnych
wykazują chiralność (w białkach ssaków wyłącznie prawoskrętne!).
Kształt cylindra  łańcuch polipeptydu  część wewnętrzna, łańcuchy boczne aminokwasów  na zewnątrz.
Charakteryzuje siÄ™ korzystnymi wartoÅ›ciami fð i yð i ukÅ‚adem wiÄ…zaÅ„ wodorowych Ä…ð stabilność. OdnoÅ›ne
parametry: n=3,6, p=0,56 mm. Stabilizowana przez wiązania wodorowe i siły van der Waalsa. Jest konformacją
łańcucha o najniższej energii i najwyższej stabilności, formuje się spontanicznie. Donorem wodoru  atomy
azotu wiązania peptydowego, akceptorem  tlen karbonylowy reszty czwartej w liniowej kolejności w
pierwszorzędowym sensie strukturalnym. Odległość N  O wynosi 0,28 nm.
Formowaniu struktyry að sprzyjajÄ…: Glu, Met, Ala, Leu
Tworzenie struktury að uniemożliwiajÄ…: Pro, hydroksyPro, Gly
Helisy amfipatyczne  szczególny przypadek, aminokwasy hydrofilowe i hydrofobowe zmieniają się co każde 3
lub 4 reszty, wystÄ™pujÄ… tam, gdzie helisy að znajdujÄ… siÄ™ w kontakcie z polarnym lub niepolarnym Å›rodowiskiem.
Helisa bð
 PofaÅ‚dowana kartka , harmonijka. WÄ™gle að i zwiÄ…zane z nimi grupy R wystÄ™pujÄ… na przemian trochÄ™ powyżej i
trochÄ™ poniżej pÅ‚aszczyzny głównego Å‚aÅ„cucha. MajÄ… powtarzalne kÄ…ty fð i yð.
Szkielet bð jest w peÅ‚ni rozciÄ…gniÄ™ty. Polipeptydy uÅ‚ożone wzdÅ‚uż siebie stabilizowane sÄ… przez mostki wodorowe
między azotem wiązania peptydowego a tlenem karbonylowym z przyległych pasm (!). Angażowane są odcinki
5  10 aminokwasów z różnych regionów struktury pierwszorzędowej.
Struktury bð mogÄ… być:
- równoległe  pasma biegną w tym samym kierunku, wiązania wodorowe utrzymujące je są rozstawione
równomiernie, ale pochylają się pod kątem prostym, w poprzek między pasmami.
- antyrównoległe  pasma biegną w przeciwnych kierunkach, mostki wodorowe na przemian  wąsko i szeroko
rozstawione.
Prawie wszystkie struktury bð sÄ… prawoskrÄ™tne. TworzÄ… rdzenie biaÅ‚ek globularnych.
Zwroty (zakrÄ™ty) bð
- 7 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Są to zagięcia w przeciwną stronę, angażują cztery reszty związane mostkami wodorowymi w różny sposób.
Umożliwiają odwrócenie kierunku. Umożliwiają odwrócenie kierunku przebiegu, zwinięcie łańcucha w formę
kulistą (w białkach globularnych).
Struktura trzeciorzędowa
Są to przestrzenne powiązania między elementami struktury drugorzędowej. Opisuje wzajemne oddziaływania
między domenami, sposoby, dzięki którym fałdowanie białka może zbliżyć i połączyć aminokwasy bardzo
oddalone (w sensie struktury I  rzędowej), a także wiązania, które stabilizują tą konformację.
Domeny
Są to zbite jednostki połączone łańcuchem polipeptydowym, są one przestrzennie niezależne i spełniają subtelne
funkcje (np. wiązanie ligandów). Duże polipeptydy mają odrębne domeny. Poszczególne domeny białka mogą
mieć różne struktury trzeciorzędowe. Są odpowiedzialne za aktywność katalityczną białek (w ponad 1000 kinaz
białkowych są tylko 2 rodzaje domen katalitycznych). Receptory hormonów steroidowych posiadają trzy
domeny funkcjonalne: aktywacyjną, wiążącą DNA i wiążącą hormon.
WiÄ…zania elektrostatyczne:
- Å‚Ä…czÄ… przeciwstawnie naÅ‚adowane aminokwasowe grupy R i naÅ‚adowane grupy að reszt karboksylowych i
aminoterminalnych
- ogólnie  łączą reszty powierzchniowe
WiÄ…zania dwusiarczkowe
- powodują dodatkową stabilność (enzymów, białek strukturalnych)
- między resztami cysteinowymi w tym samym lub różnych łańcuchów polipeptydowych
Oddziaływania hydrofobowe
- Å‚Ä…czÄ… reszty wewnÄ…trzczÄ…steczkowe
- niepolarne łańcuchy boczne asocjują we wnętrzu białek globularnych
- wiÄ…zania te pojedynczo sÄ… bardzo sÅ‚abe, ale ich liczebność jest bardzo duża Ä…ð utrzymanie struktury biaÅ‚ka
Struktura czwartorzędowa
- w białkach zawierających dwa lub więcej połączonych łańcuchów polipeptydowych
- poszczególne łańcuchy  protomery lub podjednostki
- stabilizowana wiązaniami wodorowymi i elektrostatycznymi między sąsiadującymi resztami protomerów
- z 2 podjednostek  dimery, z 4 - tetramery
- homodimery  z identycznych podjednostek, heterodimery  z niepodobnych, z których każda para pełni
subtelne funkcje (jeden zestaw pełni funkcję katalityczną, inny  regulacyją lub rozpoznawania)
- przykład - hemoglobina
Denaturyzacja
- rozerwanie wiązań wodorowych, hydrofobowych i elektrostatycznych za pomocą: mocznika, SDS, słabych
stężeń H+ i OH-
- naruszają wszystkie poziomy budowy przestrzennej białka, oprócz struktury I  rzędowej i niszczą jego
aktywność biologiczną
- nieodwracalna
Dehydratacja (wysalanie białek)
- wytrącanie z roztworów białek rozpuszczalnych w wodzie
- używamy do tego procesu sole o dużych stężeniach  siarczany (Na2SO4, (NH4)2SO4, MgSO4)
- sole konkurujÄ…c z biaÅ‚kiem o czÄ…steczki wody, odbierajÄ… mu pÅ‚asz wodny Ä…ð zmniejszenie rozpuszczalnoÅ›ci i
wytrÄ…cenie
- ma charakter odwracalny
- stężenie soli potrzebnej do wysalania zależy od pH środowiska i własności białka, najłatwiej białko wysala się
w punkcie izoelektrycznym
Nazewnictwo i klasyfikacja enzymów
- 8 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Oksydoreduktazy Transferazy Hydrolazy - reakcje i katalizujÄ…ce je enzymy tworzÄ… 6 klas,
-dehydrogenazy -transaldolazy -esterazy
każda z nich  4 ¸ð 13 podklas
-oksydazy -transketolazy -glukozydazy
- nazwa enzymu składa się z 2 części: pierwsza
-reduktazy -acyl-, metyl-, glukozyl-, -peptydazy
(zakończona na  aza )  typ katalizowanej reakcji;
-peroksydazy fosforyl-, transferazy -fosfatazy
druga  określa substrat lub substraty
-katalazy -kinazy -fosfolipazy
- dodatkowa informacja  potrzebna do
-oksygenazy -fosfonukleazy -tiolazy
wyjaśnienia reakcji, może być w nawiasach
-hydroksylazy -deaminazy
-rybonukleazy - każdy enzym ma numer kodu (EC),
Ligazy Izomerazy Liazy charakteryzujący typ reakcji  klasę (1człon),
-syntetazy -racemazy -dekarboksylazy
podklasę (2 człon), pod-podklasę (3 człon) i nazwę
-karboksylazy -epimerazy -aldolazy
określonego enzymu (4 człon)
-mutazy (nie wszystkie) -syntazy
np. EC 2.7.1.1
Swoistość działania enzymów
Enzymy charakteryzuje duża specyficzność, zarówno pod względem katalizowanej reakcji chemicznej, jak i
wyboru związków biorących w niej udział (substratów). Jeden enzym katalizuje na ogół pojedynczą reakcję
chemiczną lub zestaw ściśle pokrewnych reakcji. Rzadko występują reakcje uboczne. Specyficzność enzymu
wobec substratu jest zwykle bardzo znaczna, a czasami absolutna.
Enzymy różnią się znacznie stopniem specyfczności wobec substratu:
- subtitloperoksydaza (u niektórych bakterii) nie wyróżnia bocznych łańcuchów aminokwasów, sąsiadujących z
hydrolizowanym wiÄ…zaniem peptydowym
- trypsyna  hydrolizuje tylko te wiÄ…zana po karboksylowej stronie reszty Lys lub Arg
- polimeraza DNA I  niezwykle precyzyjna w odczytywaniu instrukcji zakodowanych w matrycy DNA, w
przypadku błędu powtórnie odczytuje rosnący produkt i poprawia go.
Specyficzność wiązania substratu zależy od precyzyjnie określonego ułożenia atomów w miejscu aktywnym 
substrat musi mieć odpowiedni kształt, aby pasować do miejsca aktywnego. Zdeterminowana jest wiązaniami
wodorowymi.
Enzymy przyspieszają reakcje przez dostarczenie nowej drogi reakcji, w której stan przejściowy ma niższą
energię swobodną i jest bardziej dostępny niż w rekcji niekatalizowanej.
Funkcja i podział koenzymów
Koenzymy to termostabilne, małocząsteczkowe komponenty organiczne, wymagane do aktywności enzymów.
Większość łączy się z enzymami wiązaniami niekowalencyjnymi, wiązaniami kowalencyjnymi łączą się grupy
prostetyczne.
Enzymy wymagające koenzymów to:
- oksydoreduktazy
- transferazy
- izomerazy
- ligazy
Koenzym może być rozpatrywany jako drugi substrat. Zmiany
zachodzące w nim równoważą zmiany w substracie. Reakcja z
jego udziałem może mieć większe znaczenie fizjologiczne.
Koenzymy działają też jako czynniki przenoszące określone
grupy funkcyjne.
Klasyfikacja enzymów
Przenoszące grupy inne niż H+ Przenoszące H+ Inne grupy enzymów:
Fosforany cukrów NAD+, NADP+ -pochodne witamin grupy B (FAD, pirofosforan tiaminy,
CoASH FMN, FAD
fosforan pirydoksalu
Pirofosforan tiaminy Kwas liponowy
- pochodne monofosforany adenozyny (AMP)  NAD+ i
Fosforan pirydoksalu Koenzym Q
NADP+
Koenzymy folianowe
Biotyna
Koenzymy kobamidowe (B12)
Bibliografia
 Wybrane zagadnienia z chemii medycznej M. Iskra
 Wykłady z chemii medycznej A.P.  Stozlman
 Biochemia Harpera  R.K. Murray, D.K. Granner, P.A. Mayes, V.W. Rodwell
 Biochemia L. Stryer
- 9 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Zajęcia II  seminarium 1  Struktura i funkcja białek
Zakres materiału
1. Poziomy organizacji łańcucha peptydowego (opracowane)
a) struktury I, II, III i IV - rzędowe
b) pojęcie domeny
2. Budowa łańcucha polipeptydowego
a) struktura að - helisy
b) struktura bð - harmonijki
c) potrójna helisa kolagenu
3. Zależność pomiędzy sekwencją aminokwasów w białku i jego konformacją
4. Znaczenie biologiczne oraz zakres funkcji pełnionych przez białka
5. Białka osocza krwi
a) skład i procentowa zawartość poszczególnych frakcji białkowych
b) rola albumin w utrzymaniu ciśnienia onkotycznego oraz ich zdolność do wiązania różnych ligandów
c) funkcje transportowe globulin
d) rola haptoglobiny w ochronie organizmu przed utratą żelaza
e) udział transferyny i ceruloplazminy w metabolizmie żelaza i miedzi
f) właściwości immunoglobulin ludzkich
g) rola fibrynogenu w procesie krzepnięcia krwi
h) zaburzenia w składzie białek osocza, towarzyszące niektórym schorzeniom (hiperproteinemie i
dysproteinemie)
6. Trawienie białek w przewodzie pokarmowym
7. Degradacja białek wewnątrzkomórkowych  rola ubikwityny
8. Podstawowe procesy przemiany aminokwasów  deaminacja, transaminacja, dekarboksylacja
***
- 10 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Potrójna helisa kolagenu
Tropokolagen składa się z trzech, w przybliżeniu 1000  aminokwasowych łańcuchów polipeptydowych,
uorganizowanych jako lewoskrÄ™tnÄ… nie - að - helisÄ™, która ma 3 reszty na obrót. Trzy lewoskrÄ™tne helisy splatajÄ…
się, aby utworzyć prawoskrętną, potrójną helisę lub superzwój, stabilizowany przez wiązania wodorowe
uformowane miÄ™dzy pojedynczymi Å‚aÅ„cuchami polipeptydowymi (nie wewnÄ…trz, jak w helisie að!). UkÅ‚ad ten
jest wyjątkowo silny  opiera się rozwinięciu, ponieważ on i jego trzy polipeptydy skręcone są w przeciwnych
kierunkach (jak w stalowych linach). Wymiary: 1,5 nm x 300 nm.
Zależność między sekwencją aminokwasów w białku a jego konformacją
Formowaniu siÄ™ struktury að - helisy sprzyjajÄ… przede wszystkim: Glu, Met, Ala, Leu.
Do aminokwasów uniemożliwiajÄ…cych tworzenie siÄ™ struktury að - helisy ( Å‚amacze helisy ) i tworzÄ…cych
strukturÄ™ bð należą: Pro, hydroksyPro, Gli.
Aminokwasami destabilizujÄ…cymi helisÄ™ sÄ…:
- reszty kwasowe  Asp, Glu
- reszty zasadowe  Arg, Lys
[wg. Stryera]
Znajomość zależności między sekwencją aminokwasową białka a jego konformacją zawdzięczamy badaniom
rybonukleazy.
Reszty kwasu glutaminowego, alaniny i leucyny przyczyniajÄ… siÄ™ do tworzenia struktury að, a reszty waliny i
izoleucyny  sprzyjajÄ… powstawaniu struktur bð.
Glicyna, asparagina i prolina majÄ… tendencjÄ™ do tworzenia zwrotów bð.
Powody wykazywania przez aminokwasy określonych tendencji:
- rozgaÅ‚Ä™zienie przy wÄ™glu bð leucyny i izoleucyny destabilizujÄ… helisÄ™ að z powodu zawady przestrzennej, boczne
ich Å‚aÅ„cuchy hydrofobowe sprzyjajÄ… tworzeniu struktury bð (wystajÄ… tam poza pÅ‚aszczyznÄ™).
- seryna, kw. asparaginowy i asparagina  majÄ… tendencjÄ™ do rozbijania helisy að, ponieważ ich boczne Å‚aÅ„cuchy
zawierają grupy donorowe i akceptorowe wiązań wodorowych w bliskim sąsiedztwie łańchcha i konkurują o
zawarte w nim grupy CO i NH.
- zazwyczaj nie stwierdza się obencości proliny wewnątrz odcinków helikalnych (powody przestrzenne), ale
może występować na końcu N segmentu helikalnego
- glicyna może być Å‚atwo wbudowana w helisÄ™ að, ale z powodu różnorodnoÅ›ci konformacji nie sprzyja
tworzeniu struktur helikalnych
Przewidywania struktury na podstawie lokalnych sekwencji są trafne w 60%. Powód  kw. glutaminowy, który
ma tendencjÄ™ do tworzenia helisy að wystÄ™puje w niej tylko 2x częściej niż w bð.
Sekwencje aminokwasowe nie określają jednoznacznie struktury II  rzędowej. O ostatecznej konformacji
rozstrzyga otoczenie, w którym znajduje się dana sekwencja. W niektórych strukturach decydujące mogą być
oddziaływania trzeciorzędowe.
Znaczenie biologiczne oraz zakres funkcji pełnionych przez białka
Kataliza enzymatyczna
Prawie wszystkie reakcje enzymatyczne w układach żywych są katalizowane przez enzymy. Niektóre reakcje są
prostrze, inne bardziej skomplikowane. Na ogół zwiększają szybkość reakcji chemicznej ponad milion razy.
Prawie wszystkie enzymy są białkami  są więc odpowiedzialne za kierunek przemian w układach
biologicznych.
Transport i magazynowanie
Białka transportują wiele małych cząsteczek i jonów. Przykład  hemoglobina przenosząca tlen w krwinkach
czerwonych i mioglobina, przenosząca go w mięśniach. Żelazo przenoszone jest przez transferynę, a
magazynowane w wÄ…trobie z ferratynÄ….
Ruch uporzÄ…dkowany
Białka są głównym skłądnikiem mięśni, przesunięcie się dwu rodzajów włókien białkowych wywołuje skurcz.
Rezultatem działania białek kurczliwych jest przemieszczanie chromosomów podczas mitozy czy poruszanie się
plemników za pomocą wici.
- 11 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Funkcje mechaniczno  strukturalne
Dużą elastyczność mięśni i kości zapewnia kolagen
Wytwarzanie i przekazywanie impulsów nerwowych
Reakcja komórek nerwowych na specyficzne bodz
ce przebiega z udziałem białek receptorowych. Przykład 
rodopsyna  białko fotoreceptorowe, występujące w komórkach pręcikowych siatkówki. Cząsteczki receptorów,
wrażliwe np. na acetylocholinę, są odpowiedzialne za przenoszenie impulsów w synapsach.
Ochrona immunologiczna
Przeciwciała  białka o dużej swoistości, rozpoznające i łączące się z substancjami obcymi dla ustroju.
Rozróżniają to, co własne od tego, co jest obce dla organizmu.
Kontrola wzrostu i różnicowania
Kontrola odpowiedniej kolejności ekspresji informacji genetycznej jest zasadniczym warunkiem
uporządkowanego wzrostu i różnicowania komórek. W organizmach wyższych wzrost i różnicowanie kontrolują
białkowe czynniki wzrostu, np. czynnik wzrostu nerwów (NGF). Aktywność komórek regulują hormony, wiele z
nich jest białkami. Białka funkcjonują w komórce jako czynniki kontrolujące przepływ energii i materii.
Białka osocza krwi  skład i procentowa zawartość poszczególnych frakcji białkowych
Albuminy  55,1%
Globuliny  38,4%
- að1  5,3%
- að2  8,7%
- bð - 13,4%
- gð - 11%
Fibrynogen  6,5%
Rola albumin w utrzymaniu ciśnienia osmotycznego oraz ich zdolność do wiązania ligandów
Ze względu na małą masę i duże stężenie we krwi oraz zdolności do wiązania wody, odpowiadają za 75  80%
ciśnienia onkotycznego (koloidoosmotycznego) osocza. Dzięki temu ciśnieniu woda przefiltrowana przez ścianę
naczyń włosowatych do przestrzeni zewnątrzkomórkowych powraca do łożyska krwionośnego.
Analbuminemia  osocze bez albuminy, przyczynÄ… jest mutacja zaburzajÄ…ca splicing. Osoby takie cechujÄ… siÄ™
tylko umiarkowanego stopnia obrzękami, ponieważ brak albuminy kompensowany jest wzrostem stężenia
innych białek osocza.
Inną istotną funkcją albumin jest ich zdolność do wiązania ligandów: wolne kwasy tłuszczowe, wapń, pewne
hormony steroidowe, bilirubina oraz część tryptofanu obecnego w osoczu. Ponadto  duża rola w transporcie
miedzi w organizmie. Wiele leków  sulfonamidy, penicylina G, dikumarol, aspiryna  związanych jest z
albuminami.
Funkcje transportowe globulin
- globulina wiążąca glikosteroidy
- globuliny wiążące hormony płciowe
- globulina wiążąca hormony tarczycy
- mukoproteiny i glikoproteiny  połączenie globulin z węglowodanami
- globuliny, wiążące jony metali: transferytyna  żelazo, ceruloplazmina  miedz

Rola haptoglobiny w ochronie organizmu przed utratą żelaza
Wolna haptoglobina przechodzi przez kłębuszki nerkowe i dostaje się do cewek, gdzie ma skłonność do
wytrącania się. Około 10% hemoglobiny degradowanej każdego dnia uwalniane jest do krążenia
(pozakrwinkowa). 90% obecne jest w starych krwinkach czerwonych i katabolizowane są w komórkach układu
histiocytarnego.
Haptoglobina to osoczowa glikoprotena, która wiąże pozakrwinkową = wolną hemoglobinę w zwarty,
niekowalencyjny kompleks Hp-Hb. Ponieważ jest on zbyt duży, by przeniknąć przez kłębuszki nerkowe, cenne
atomy żelaza wiązane przez Hb nie są wydalane z organizmu. Czyli  HP zapobiega utracie wolnej Hb przez
nerki.
- 12 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Udział transferryny i ceruloplazminy w metabolizmie żelaza i miedzi
Transferryna
Odgrywa rolę w ustrojowej gospodarce żelazem, ponieważ transportuje je (2 mole Fe2+ na 1 mol transferryny) w
układzie krążenia do miejsc, gdzie jest ono potrzebne, m. inn. z jelia do szpiku i innych narządów. Wolne żelazo
jest toksyczne, lecz w powiązaniu z transferryną jego potencjalna toksyczność ulega zmniejszeniu. Na
powierzchni wielu komórek występują receptory dla transferryny, ta wiąże się ulegając internalizacji na zasadzie
endocytozy. W lizosomach następuje dysocjacja żelaza, ale transferryna nie ulega degradacji (!), tylko razem z
receptorami wraca na powierzchnię błony komórkowej i ulega oddzieleniu, przenika do osocza i pobiera kolejną
porcję żelaza.
Ceruloplazmina
Zawiera 90% miedzi zawartej w osoczu (stąd niebieskie zabarwienie). Jedna cząsteczka ceruloplazminy wiąże 6
atomów Cu2+. Wiązanie to jest bardzo mocne, co sprawia, że pierwiastek ten nie jest łatwo wymienialny. Resztę
miedzi łączy albumina, która łątwiej oddaje miedz
i ma przez to bardziej istotne znaczenie. Ceruloplazmina
wykazuje też własność oksydazową. Jej stężenie zmniejsza się w chorobach wątroby (np. choroba Wilsona) 
ponieważ tam jest wytwarzana.
Właściwości immunoglobulin ludzkich
Wszstkie immunoglobuliny składają się z 2 łańcuchów lekkich (L) i dwóch łańcuchów ciężkich (H) połączonych
w tetrametr przez mostki dwusiarczkowe. W każdym łańcuchu wyróżnić można swoiste domeny.
Połowa łańcucha lekkiego w kierunku końca karboksylowego  region stały (CL), połowa N  końcowa  region
zmienny (VL). ź ciężkiego fragmentu C  końcowego  region zmienny (VH), pozostałe 75% - region stały (CH1,
CH2, CH3). Część immunoglobuliny, która wiąże antygen, utworzona jest przez regiony zmienne obu łańcuchów
(VL i VH).
Domeny łańcuchów polipeptydowych tworzą regiony globularne w celu związania swoustych antygenów.
W wyniku trawienia papiną otrzymujemy: dwa fragmenty wiążące antygen (Fab) i fragment zdolny do
krystalizacji (Fc). Miejsce rozszczepienia  region zawiasowy (między CH2 i CH1).
IgG IgA IgM IgD IgE
Klasa łańcucha H
gð að mð dð eð
Podklasa łańcucha
gð 1, 2, 3, 4 að 1, 2 mð 1, 2
H
Typ łańcucha L
cð i lð cð i lð cð i lð cð i lð cð i lð
Skład
gð2L2 að2L2 lub (að2L2)5J3 dð2L2 eð2L2
czÄ…steczkowy
(að2L2)SCJ
Stała sedymentacji 1  7 7 19 7 - 8 8
Masa 150000 160000 900000 180000 190000
czÄ…steczkowa 400000
Ruchliwość
gð Szybka gð do bð Szybka gð do bð Szybka gð Szybka gð
elektroferetyczna
WiÄ…zanie + 0 ++++ 0 0
dopełniacza
Stężenie w 10000 2000 1200 30 0,5
surowicy
Penetracja przez + 0 0 0 0
łożysko
Aktywność ? 0 0 0 ++++
reaginowa
Liza + + +++ ? ?
antybakteryjna
Aktywność + +++ + ? ?
przeciwwirusowa
Rola fibrynogenu w procesie krzepnięcia krwi
Fibrynogen
I czynnik krzepnięcia  rozpuszczalna glikoproteina osocza, zbudowana z 3 różniących się między sobą
Å‚aÅ„cuchów polipeptydowych (Aað, Bbð, gð), poÅ‚Ä…czonych mostkami siarczkowymi. A
aÅ„cuchy Bbð i gð majÄ…
przyłączony do asparaginy kompleks oligosacharydowy.
Wytwarzany w wÄ…trobie.
- 13 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Regiony N  koÅ„cowe utrzymane w wzajemnym sÄ…siedztwie, C  koÅ„cowe znacznie oddalone Ä…ð wydÅ‚użony i
asymetryczny kształt.
Odcinki A i B przy N  koÅ„cowych Å‚aÅ„cuchach Aað i Bbð to fobrynopeptydy A i fibrynopeptydy B (FPA i FPB).
Mają one nadmiar łańcuchów ujemnych, mających wpływ na rozpuszczalność w osoczu i uniemożliwiających
agregację dzięki odpychaniu.
Trombina
Hydrolizuje wiÄ…zania Arg  Gli miÄ™dzy odcinkami að i bð Å‚aÅ„cuchów Aað i Bbð fibrynogenu i fibrynopeptydami.
WyzwalajÄ… siÄ™ monomery fibryny, majÄ…ce struktur.Ä™ podjednostkowÄ… (að, bð, gð), zachowujÄ…cej 98% reszt z
fibrynogenu. Usunięcie fibrynopeptydów odsłania miejsca wiążące, umożliwiające agregację monomerów w
skrzep. Zatrzymuje on w swoim obrębie płytki, erytrocyty i inne składniki tworzące białe i czerwone skrzepy.
Zaburzenia w składzie białek osocza, towarzyszące niektórym schorzeniom (hipoproteinemie i dysproteinemie)
Obrzęk
Powstaje, gdy stężenie białka w osoczu znacznie się zmniejsza (np. w ciężkim niedożywieniu), co wywołuje
zaburzenie rónowagi między ciśnieniem hydrostatycznym a onkotycznym. Płyn nie jest wciągany spowrotem do
łożyska naczyniowego, lecz gromadzi się w przestrzeni pozanaczyniowej.
Stężenie niektórych białek w osoczu zwiększa się podczas ostrych stanów zapalnych lub wtórnie w następstwie
pewnych rodzajów uszkodzeń tkanek. Są to tzw. białka ostrej fazy (reaktanty):
- białko C reaktywne (CRP)  aktywuje drogę klasyczną dopełniacza
- að1  antytrypsyna (AAT)  neutralizacja niektórych proteaz
- að2  makroglobulina (AMG)  j. w.
- haptoglobina
- kwaÅ›na að1 glikoproteina  transport progesteronu
- fibrynogen
Zwiększenie ich stężenia waha się od 50% do ponad 1000- krotnego w przypadku CRP.
Ucg stężenie jest rónież zazwyczaj zwiększone podczas przewlekłych procesów zapalnych oraz u chorych z
nowotworami złośliwymi.
Synteza białek ostrej fazy pobudzana jest przez IL-1 (głównie), IL-6.
Globuliny að2  zwiÄ™kszenie stężenia w cukrzycy, kolagenazach, zespoÅ‚ach nerczycowych, zapaleniu nerek,
nowotworach i marskości wątroby.
Globuliny bð1  zwiÄ™kszenie stężenia stwierdza siÄ™ w marskoÅ›ci wÄ…troby, żółtaczce mechanicznej, przewlekÅ‚ych
zapaleniach, hiperlipidemiach, miażdżycy.
Globuliny gð - zwiÄ™kszenie stężenia tylko jednej klasy Ig (monoklonalne) stwierdza siÄ™ w nowotworach, a
poliklonalne w odczynach zapalnych; niedobór Ig  zmniejszona odporność humoralna
Trawienie białek w przewodzie pokarmowym
Miejsce i bodziec wydzielania Enzym Sposób aktywacji i Substrat Produkty działania
optymalne wartości enzymu
działania
Żołądek  gruczoły, kom. Pepsyna A (dno) Konwersja pepsynogenu Białka Peptydy
główne okładzinowe wydzielają Pepsyna B (cz. do aktywnej pepsyny
sok żołądkowy pod wpływem odz
wiernikowa)
przez HCl (pH 1¸ð2)
bodz
ca odruchowego lub
gastryny
Trzustka  obecność kwasowej Trypsyna Konwersja trypsynogenu Białka, peptydy Polipeptydy,
treści żołdkowej w świetle do aktywnej trypsyny dipeptydy
dwunastnicy pobudza: przez enterokinazÄ™
1) wydzielanie sekretyny, co
jelitowÄ…, pH = 5,2¸ð6,0.
stymuluje wydzielanie soku
Autokatalityczna
trzustkowego
aktywacja przy pH=7,9
- 14 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
2) wydzielanie Chymotrypsyna Wydzielana jako Białka, peptydy Polipeptydy,
cholecystokininy, co stymuluje chymotrypsynogen, dipeptydy
sekrecję enzymów ulega konwersji do
trzustkowych aktywnej chymotrypsyny
przez trypsynÄ™, pH=8
Elastaza Wydzielona pod postacią Białka, peptydy Polipeptydy,
proelastazy, aktywacja dipeptydy
przez trypsynÄ™
Karboksypeptydyaza Wydzielana jako C  końcowe Niskocząsteczkowe
prokwrboksypeptydaza, polipeptydy peptydy, wolne
aktywowana przez aminokwasy
trypsynÄ™
Jelito cienkie  sok wytwarzany Aminopeptydaza N końcowe Niskocząsteczkowe
przez gruczoły Brunnera polipeptydy peptydy, wolne
dwunastnicy i gruczoły aminokwasy
Liberkuhna Dipeptydazy Dipeptydy Aminokwasy
Pepsyna hydrolizuje wiązania peptydowe między grupami aminokwasowymi  aminokwasu aromatycznego i
dowolnego innego oraz aminokwasem z grupÄ… C  karboksylowÄ… i dowolnym innym.
Chymotrypsyna  rozrywa wiązania po karboksylowej stronie aromatycznych łańcuchów bocznych (Tyr, Trp,
Phe) oraz dużych reszt hydrofobowych (Met)
Trypsyna  rozbija wiązanie peptydowe w obecności reszt zasadowych Lys lub Arg.
Karboksypeptydaza  odłącza wolny aminokwas od końca C.
Aminopeptydaza (w soku jelitowym)  działa na peptydy od końca N.
Degradacja białek wewnątrzkomórkowych  rola ubikwityny
Ubikwityna
Małocząsteczkowe białko występujące we wszystkich komórkach eukariotycznych,  wyznacza wiele
wewnątrzkomórkowych białek do degradacji. Jej struktura I  rzędowa  bardzo konserwatywna, tylko 3 reszty
aminokwasowe różnią ubikwitynę drożdży od ludzkiej.
Białka przeznaczone do degradacji na szlaku ubikwityny są  znakowane kilkoma cząsteczkami ubikwityny
(przyÅ‚Ä…czone w reakcjach Å‚Ä…czÄ…cych wiÄ…zanie - að - peptydowe miÄ™dzy koÅ„cem C  ubikwityny i grupÄ… eð -
aminową Lys w białku). To, czy białko zostanie zmodyfikowane przez ubikwitynę, zależy od rodzaju
aminokwasu na jego N  końcu: reakcja opóz
niana jest przez N  końcową resztę Met i Ser, a przyspieszana
przez resztÄ™ Asp i Arg.
Podstawowe procesy przemiany aminokwasów
Deaminacja oksydacyjna
Biochemiczna deaminacja u ssaków odbywa się z udziałem enzymów: oksydaz L  aminokwasu oraz
akceptorów wodoru  NAD+, FAD lub FMN.
W I etapie Ä…ð iminokwas, który ulega hydrolizie do ketokwasu i amoniaku.
Transaminacja
DecydujÄ…cy etap w biosyntezie aminokwasów biogennych. Grupy að - aminowe przenoszone sÄ… na að -
ketoglutaran, co twory glutaminian, a ten ulega deaminacji tworzÄ…c amoniak.
- 15 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Przeniesienie grup að - aminowych odbywa siÄ™ przy udziale aminotransferaz (transaminaz) oraz koenzymu 
fosforanu pirydoksalu. Grupa  NH2 może zostać przeniesiona na ketokwas z utworzeniem nowego aminokwasu
i nowego ketokwasu.
Transaminacji ulegają szczególnie łatwo: Asp, Glu.
Dekarboksylacja
Reakcja dekarboksylacji aminokwasów obojętnych i zasadowych prowadzi do powstania amin biogennych,
zgodnie z równaniami:
Katalizowana przez specyficzne dekarboksylazy z fosforanem pirydoksalu jako kofaktorem. Powstałe po
dekarboksylacji aminy biogenne pełnią wiele ważnych funkcji:
- tryptamina i serotonina (z Trp) regulują ciśnienie krwi,
- cysteamina (z Cys)  element koenzymu A
- propanolamina  element witaminy B12
- bð - alanina (z Asn)
- GABA (z Gln)
Bibliografia:
 Wybrane zagadnienia z chemii medycznej M. Iskra
 Biochemia Harpera  R.K. Murray, D.K. Granner, P.A. Mayes, V.W. Rodwell
 Biochemia L. Stryer
Przykładowe pytania z kolokwium:
Gr1.
1. Pepsyna  opisz na wzorze sposób działania
2. Trawienie wewnątrzkomórkowe
3. Dehydrogenaza glutaminianowa
4. að - helisa
5. Ceruloplazmina
Gr.2
1. Reakcja z oksydazÄ… N - aminokwasu
2. Reakcje białek osocza  opis funkcji
3. Wiązania wodorowe, siły Van der Waalsa, hodrofobowe
4. Kolagen
5. Przedstaw działanie chymotrypsyny
Gr.3
1. Zcharakteryzuj immunoglobuliny jako główną frakcję globulin osocza krwi.
2. Na podstawie wzorów aminokwasów zilustruj działanie dwóch endopeptydaz.
3. Zcharakteryzuj 2 białka osocza transportujące inne związki.
4. Na przykładzie wzorów  2 procesy kataboliczne, gdzie powstaje jon amonowy.
5. 2 struktury występujące w białkach globularnych.
- 16 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Zajęcia III  seminarium II   Hemoglobina
Zakres materiału
1. Hb jako białko allosteryczne
a) konformacja czÄ…steczki Hb  wiÄ…zania stabilizujÄ…ce strukturÄ™
b) struktura
c) hemoglobiny prawidłowe
2. Udział Hb w transporcie O2 i CO2
a) krzywa powinowactwa Hb i mioglobiny do tlenu
b) wpływ efektorów allosterycznych na powinowactwo hemoglobiny i mioglobiny do tlenu (2-3 BPG, CO2, pH,
efekty homo- i heterotropowe)
c) zmiany konformacyjne czÄ…steczki hemoglobiny towarzyszÄ…ce jej utlenowaniu
d)mechanizm transportu CO2 z tkanek do płuc. Rola dehydratazy węglanowej
3. Biosynteza hemu i jej regulacja.
4. Zaburzenia syntezy części białkowej Hb, Hb niebiałkowe (talsemie, HbS, HbM, HbC) oraz mechanizmy
leżące u podstaw hemoglobinopatii.
5. Katabolizm hemu i wydalanie produktów jego przemiany.
a) powstawanie bilirubiny
b) transport bilirubiny w osoczu
c) mechanizmy sprzęgania bilirubiny w wątrobie i wydzielanie bilirubiny sprzężonej do żółci
d) przemiany bilirubiny sprzężonej w jelicie
6. Krążenie jelitowo wątrobowe barwników żółciowych
***
- 17 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Konformacja czÄ…steczki hemoglobiny
Hemoglobina
Jest przykÅ‚adem biaÅ‚ka zbudowanego z dwóch par jednakowych polipeptydów  protomerów að i bð. Jest wiÄ™c
tetramerem. Podwójnie symetrycznÄ… strukturÄ™ hemoglobiny oznaczamy przez að2bð2. Stabilizowana głównie przez
oddziaływania hydrofobowe i hydrofilowe. Asocjacja łańcuchów następuje dzięki powstałym wiązaniom
wodorowym, jonowym i hydrofobowym, rzadziej disulfidowym.
Struktura
Kształt cząsteczki hemoglobiny jest zbliżony do kuli o średnicy 5,5nm. Cztery łańcuchy są upakowane w formę
czworościanu. Grupy hemowe są usytuowane pojedynczo w każdej podjednostce w fałdzie cząsteczki, blisko jej
powierzchni. Cztery miejsca wiązania tlenu są znacznie od siebie oddalone; odległość między dwoma najbliżej
poÅ‚ożonymi atomami żelaza wynosi 2,5 nm. Każdy Å‚aÅ„cuch að Å›ciÅ›le kontaktuje siÄ™ z obudwoma Å‚aÅ„cuchami bð,
natomiast oddziaływania między identycznymi podjednostkami są nieliczne.
Struktury przestrzenne Å‚aÅ„cuchów að i bð hemoglobiny sÄ… zaskakujÄ…co podobne do mioglobiny, mimo różnic w
sekwencjach aminokwasowych. W sekwencjach hemoglobin różnych gatunków, aminokwasy w 9-ciu pozycjach
sekwencji są w zasadzie niezmienne  jest to m. inn. kilka reszt położonych w strukturze przestrzennej blisko
hemu (proksymalna i dystalna histydyna). Zdecydowanie zachowawczy jest również niepolarny charakter
wnętrza każdej cząsteczki.
Podobne pod wzglÄ™dem dÅ‚ugoÅ›ci Å‚aÅ„cuchy að i bð HbA sÄ… kodowane przez różne geny i majÄ… odmiennÄ… strukturÄ™
pierwszorzędową.
Podobnie jak w mioglobinie, zarówno podjednostki að, jak i bð charakteryzuje obecność hydrofobowych reszt
aminokwasowych wewnÄ…trz czÄ…steczki (z wyjÄ…tkiem 2 grup His), a hydrofilowych na zewnÄ…trz czÄ…steczki.
Hemoglobiny prawidłowe
Patrz ­ð
Krzywa powinowactwa Hb i mioglobiny do tlenu
Mioglobina wykazuje większe powinowactwo do tlenu niż hemoglobina. P50  cząstkowe ciśnienie tlenu, dla
którego miejsca wiązania tlenu są obsadzone w 50% - dla mioglobiny = 1,33 hPa, dla Hb = 34,66 hPa.
Krzywa dysocjacji tlenu dla mioglobiny ma ksztaÅ‚t hiperboli, dla Hb  sigmoidalny (Ä…ð wiÄ…zania kooperatywne).
Wpływ efektorów allosterycznych na powinowactwo Hb i mioglobiny do O2
Siła wiązania tlenu z mioglobiną nie ulega zmianie w szerokim zakresie pH. Zasadniczego wpływu nie ma też
CO2. W wypadku Hb zwiększenie kwasowości powoduje większe uwalnianie tlenu, zmniejszenie  zmniejszy
powinowactwo Hb do tlenu. Zwiększenie stężenia CO2 (przy stałym pH) również powoduje zmniejszenie
powinowactwa do tlenu.
2, 3  BPG
W warunkach niedoboru tlenu w tkankach zwiększa się zawartość 2,3  bisfosforanu (BPG). Związek ten tworzy
siÄ™ z 1, 3  BPG Ä…ð produkt poÅ›redni glikolizy.
BPG wiąże się z hemoglobiną w stosunku: 1 cząsteczka BPG na tetrametryczną cząsteczkę hemoglobiny, a
miejscem wiązania jest przestrzeń między 4 podjednostkami w centrum cząsteczki Hb  ale tylko w postaci T 
gdy przestrzeÅ„ miÄ™dzy helisami Å‚aÅ„cuchów bð jest wystarczajÄ…co duża.
// postać T  nieutlenowana Hb!//
W wiązaniu tym biorą udział grupy O BPG oraz dodatnio naładowane reszty: Val NA1, Lys EF6 i His H21.
BPG stabilizuje postać T hemoglobiny  tworzenie wiązań poprzecznych i dostarczanie dodatkowych wiązań
poprzecznych Ä…ð zmniejszenie powinowactwa Hb do tlenu.
Efekty homo i heterotropowe (??)
- 18 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Efekt Bohra  zwiększenie stężenia protonów powoduje odłączenie tlenu, podczas gdy wzrost pO2 powoduje
odłączenie protonów. Obecność H+ w tkankach czynnych metaboilicznie powoduje uwolnienie O2 z utlenowanej
hemoglobiny, natomiast w pęcherzykach płucnych zwiększone stężenie O2 powoduje usunięcie H+ (i CO2).
Zmiany konformacyjne czÄ…steczki Hb, towarzyszÄ…ce jej utlenowaniu
Przyłączeniu O2 towarzyszy rozerwanie wiązań poprzecznych między końcami karboksylowymi wszystkich 4
podjednostek Ä…ð zmiany w drugo-, trzecio- i czwartorzÄ™dowej strukturze biaÅ‚ka. Jedna para czÄ…steczek að / bð
obraca się w stosunku do drugiej pary, w wyniku czego następuje zbliżenie podjednostek tetrameru i
zwiększenie powinowactwa hemów do tlenu.
Czwartorzędową strukturę częściowo utlenowanej hemglobiny określa się jako stan T (naprężony  taunt), a
całkowicie utlenowanej  R (rozluz
niony).
Podczas utlenowania hemoglobiny, atomy żelaza (leżące ok. 6 nm poza płaszczyzną hemów w nieutlenowanej
Hb) usuwają się w płaszczyznę hemów, pociągając za sobą histydynę proksymalną i połączone z nią reszty
aminokwasowe.
Mechanizm transportu CO2 do płuc, rola dehydratazy węglanowej.
Bezpośrednio po odłączeniu O2, cząsteczka Hb wiąże CO2 w ilości stanowiącej ok. 15% CO2 transportowanego
przez krew. CO2 wchodzi w reakcjÄ™ z koÅ„cowymi grupami að - aminowymi Hb, tworzÄ…c karbaminian (uwalniane
sÄ… H+).
Zmiana Å‚adunku N  koÅ„cowych grup umożliwia tworzenie wiÄ…zaÅ„ poprzecznych miÄ™dzy Å‚aÅ„cuchami að i bð (jak
w Hb nieutlenowanej).
W płucach następuje przyłączenie O2 i wydalanie CO2.
Z chwilą zaabsorbowania CO2 przez krew, dehydrataza węglanowa erytrocytów katalizuje utworzenie kwasu
węglowego, który dysocjuje do H+ i HCO3-. Buforem zabezpieczającym organizm przed szkodliwym wpływem
zwiększenia kwasowości jest m. inn. hemoglobina  odłączeniu 4 cząsteczek O2 z Hb towarzyszy przyłączenie
2H+. W pÅ‚ucach  zjawisko odwrotne Ä…ð uwolnienie H+ (spowodowane przyÅ‚Ä…czeniem O2), który Å‚Ä…czy siÄ™ z
HCO3- tworząc H2CO3, który pod wpływem dehydratazy węglanowej przekształca się w H2O i wydalany z
wydychanym powietrzem CO2.
Biosynteza hemu i jej regulacja
Synteza porfiryn
Produktami wyjściowymi są: sukcynylo  CoA ( z cyklu Krebsa w mitochondriach) oraz glicyna. Niezbędny jest
rónież PLP, który aktywuje glicynÄ™. Produktem kondensacji jest kwas að - amino bð - ketoadypinowy, który
natychmiast dekarboksylowany jest do kw. dð - aminolewulinowego (ALA).
ReakcjÄ™ tÄ… katalizuje syntaza ALA.
W cytozolu przy udziale syntazy porfobilinogenowej kondensujÄ… 2 czÄ…steczki ALA tworzÄ…c porfobilinogen
(PBG) i 2 czÄ…steczki H2O.
Syntaza PBG zawiera ZN, a hamowana jest przez Pb.
Liniowa kondensacja 4 cząsteczek PBG tworzy łańcuchowy tetrapirol  hydroksymetylenobilan, reakcja
katalizowana przez deaminazÄ™ PBG. W wyniku samorzutnej cyklizacji, hydroksymetylenobilan tworzy
uroporfirynogen I lub jest przekształcany pod wpływem syntazy uroporfirygenowej I i konwertazy
uroporfirynowej III do uroporfirynogenu III (prawie wyłącznie w warunkach fizjologicznych).
Uroporfirynogen III pod wpływem dekarboksylazy uroporfirynowej przechodzi w koproporfirynogen III
(dekarboskylacja grup kw. octowego do grup metylowych). Koproporfirynogen III pod wpływem oksydazy
koproporfirynowej (dekarboksylacja + utlenienie 2 łańcuchów kw. propionowego) tworzy protoporfirynogen.
Protoporfirynogen pod wpływem oksydazy protoporfirynowej (w mitochondriach) przechodzi w protoporfirynę.
U ssaków proces ten uwarunkowany jest obecnością tlenu cząsteczkowego. Końcowy etap  wbudowanie jonu
- 19 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Fe2+ do protoporfiryny w reakcji katalizowanej przez syntazÄ™ hemowÄ… (ferrechelatazÄ™) w mitochondriach, w
wyniku czego tworzy siÄ™ hem.
[RYCINA]
Regulacja
Kluczowym elementem regulujÄ…cym biosyntezÄ™ hemu jest syntaza ALA. Jest to enzym podlegajÄ…cy regulacji
(hem  przypuszczalnie przez cząsteczkę aporepresora  działo jako ujemny regulator jej syntezy!). Szybkość
syntezy syntazy ALA znacznie zwiększa się w nieobecności hemu, a maleje w jego obecności. Charakteryzuje ją
szybki obrót metaboliczny. Powstaje w wątrobie.
Leki zwiększające stężenie syntazy ALA w wątrobie, metabolizowane są przy udziale swoistej hemoproteiny 
cytochromu P-450. ZwiÄ™ksza on wykorzystanie hemu Ä…ð zmniejszenie wewnÄ…trzkomórkowego stężenia hemu, a
tym samym  depresjÄ™ syntazy ALA i przyspieszenie syntezy hemu.
Indukcja syntazy ALA w wątrobie pod wpływem leków zależy od wielu czynników. Szczeególnie podanie
glukozy czy hematyny (utleniona forma hemu) zapobiega depresji tego enzymu.
Zaburzenia
HbM
W hemoglobinie M Tyr zastępuje His F8. Przyczynie się to do stabilizacji żelaza hemowego w formie Fe3+, na
skutek tworzenia przez niego trwałego połączenia z anionem fenolanowym Tyr. Tworząc kompleks z jonem
żelazowym grupy hemowej, łańcuch boczny tyrozyny jest zjonizowany. Obecność żelaza hemu w formie
żelazowej powoduje methemoglobinemię.
Występowanie Fe3+ może być wynikiem jego utlenienia przez różne czynniki (sulfonamidy), dziedziczenia
(występowanie HbM) czy obniżonej aktywności reduktazy methemoglobinowej.
W przypadku wariantów HbM dotyczÄ…cych Å‚aÅ„cuchów að - zmniejszenie powinowactwa do tlenu i zniesienie
efektu Bohra. Natomiast w przypadku wariantów dotyczÄ…cych Å‚aÅ„cuchów bð efekt Bohra zostaje zachowany  nie
ulega zakłóceniu przejście R  T.
Mutacje, które sprzyjają tworzeniu się postaci R, charakteryzują się zwiększeniem powinowactwa do O2.
Dostarczanie wskutek tego zbyt małej ilości tlenu prowadzi do hipoksji, powodującej policytemię (zwiększenie
liczby erytrocytów).
Objaw u pacjentów  sinica.
HbS
W hemoglobinie S reszta waliny zastÄ™puje kwas glutaminowy bð-6 A2. Reszta A2 znajduje siÄ™ na powierzchni
czÄ…steczki, odpowiadajÄ…c za jej kontakty z wodÄ…. ZastÄ…pienie Glu niepolarnÄ… Val powoduje powstane na
powierzchni Å‚aÅ„cucha bð  lepkich miejsc , wystÄ™pujÄ…cych zarówno w Hb utlenowanej, jak i nie. Na Hb
nieutlenowanej (A, S) występują miejsca komplementarne do  lepkich miejsc .
OddziaÅ‚ywania te powodujÄ… polimeryzacjÄ™ nieutlenowanej HbS Ä…ð powstajÄ… dÅ‚ugie, wytrÄ…cajÄ…ce siÄ™ agregaty
zniekształcające erytrocyty (sierpowaty kształt), co doprowadza do lizy i innych następstw.
Proces ten mógłby być hamowany utrzymaniem HbS w postaci utlenowanej lub zmniejszeniem do minimum jej
stężenia w postaci nieutlenowanej.
Przyłączenie HbA do lepkich miejsc  uniemożliwienie wydłużania polimeru (HbA nie ma  lepkich miejsc !).
HbC
Forma hemoglobiny, występująca podobnie jak HbS w anemii sierpowatej. Objawy anemii spowodowanej HbC
sÄ… jednak Å‚agodniejsze.
Talsemie (niedokrwistości)
Główną ich przyczyną jest zaburzenie syntezy hemoglobiny (niedobór żelaza) lub zaburzenie erytropoezy
(niedobór kw. foliowego czy B12). Podstawą ich rozpoiznania jest oznaczanie stężenia hemoglobiny.
W talsemiach zmniejsza siÄ™ synteza Å‚aÅ„cuchów að (að - talsemie) lub bð (bð - talsemie).
Hemoglobinopatie
Mutacje genów kodujących aminokwasy nie uczestniczące bezpośrednio w wiązaniu hemu, zlokalizowane na
powierzchni cząsteczki globiny, nie powodują niepożądanych objawów klinicznych, w przeciwieństwie do
mutacii genów kodujących krytyczne dla funkcji hemoglobiny reszty (np. histydyna E7 czy F8).
Wyjątek  niedokrwistość sierpowata  wszystkie objawy są efektem mutacji prowadzącej do zastąpienia
pojedynczej reszty polarnej aminokwasem niepolarnym.
- 20 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Bilirubina
Powstawanie bilirubiny
Katabolizm hemu zachodzi we frakcji mikrosomalnej komórek przez złożony układ enzymatyczny  oksygenazę
hemową. Jej działanie zwykle poprzedza utlenienie żelaza w hemie do formy Fe3+. Indukowana jest ona pod
wpływem substratu i jest sprzężona z mikrosomalnym łańcuchem przenoszenia elektronów.
W obecnoÅ›ci NADPH hemina redukuje siÄ™ (z Fe3+ Ä…ð Fe2+), ale dziÄ™ki niemu do wiÄ…zania að - met miÄ™dzy I a II
pierścieniem pirolowym porfiryny przyłącza się grupa  OH, a przez to Fe2+ ponownie utlenia się do Fe3+.
W konsekwencji obecnoÅ›ci O2, uwalnia siÄ™ Fe3+ i CO, pierÅ›cieÅ„ pirolowy pÄ™ka i powstaje biliwerdyna IX - að.
U ssaków reduktaza biliwerdynowa redukuje mostek metinowy między III i IV pierścieniem pirolowym do
grupy metylenowej, tworzÄ…c bilirubinÄ™ IV.
[RYCINA]
Transport bilirubiny w osoczu
Bilirubina słabo rozpuszcza się w wodzie. Jej rozpuszczalność w osoczu zwiększa się dzięki niekowalencyjnemu
połączeniu z albuminą. Każda czsteczka albuminy zawiera 1 miejsce o małym powinowactwie i 1 o dużym. Na
1000 ml osocza ð 250 mg bilirubiny wiąże siÄ™ w miejscu dużego powinowactwa. Nadmiar bilirubiny Å‚Ä…czy siÄ™
tylko luz
no i przez to Å‚atwo ulega dyfuzji do tkanek.
Niektóre związki (antybiotyki, inne leki) wiążą się z albuminą w miejscu o wysokim powinowactwie do
bilirubiny Ä…ð konkurujÄ…c z niÄ….
Mechanizmy sprzęgania bilirubiny w wątrobie i jej wydzielanie do żółci
W wątrobie bilirubina odłącza się od albuminy i przy udziale nieswoistego układu przenoścnikowego przenika
przez powierzchnią naczyniową hepatocytu do wnętrza komórki.
W hepatocytach bilirubina przekształcana jest do formy polarnej, wydzielanej do żółci w wyniku przyłączenia
kwasu glukuronowego. W procesie tym (sprzęganiu) mogą uczestniczyć także inne polarne cząsteczki (np.
siarczany).
W wątrobie występują co najmniej 2 formy glukuronozylotransferazy, których substratem jest bilirubina.
ZnajdujÄ… siÄ™ one w SER, donorem glukuronianu jest UDP  glukuronid.
Produktem pośrednim jest monoglukuronid bilirubiny, przekształcony w diglukuronid i w tej postaci wydalany.
W stanach patologicznych  możliwość występowania monoglukuronidu.
Aktywność UDP  glukuronidazy może być indukowana przez leki.
Wydzielanie sprzężonej bilirubiny zachodzi wbrew gradientowi stężeń na zasadzie transportu aktywnego
(prawdopodobnie spełnia funkcję regulacyjną dla całego metabolizmu bilirubiny w wątrobie).
Transport indukowany jest przez te same leki co sprzÄ™ganie Ä…ð skoordynowana jednostka funkcjonalna.
W warunkach fizjologicznych praktyczne cała bilirubina wydzielana jest do żółci w postaci sprzężonej.
Przemiany bilirubiny sprzężonej w jelicie
W miarÄ™, jak sprzężona bilirubina dociera do jelita krÄ™tego i grubego, swoiste enzymy bakteryjne (bð -
glukuronidazy) usuwają kwas glukuronowy, a flora bakteryjna kału redkuje barwnik do bezbarwnych związków
tetrapirolowych  urobilinogenów. W normalnych warunkach utlenia się ona do urobilin i zostaje wydalona z
kałem (dlatego kał ciemnieje na powietrzu).
Krążenie jelitowo  wątrobiwe barwników żółciowych
W jelicie krętym oraz grubym pewna część urobilinogenów wchłania się i ponownie wydziela z wątroby.
W warunkach nieprawidłowych (nadmierna ilość barwników lub choroby wątroby) następuje wydzielanie
urobilinogenu rónież z moczem.
Bibliografia:
 Biochemia Harpera  R.K. Murray, D.K. Granner, P.A. Mayes, V.W. Rodwell
 Biochemia L. Stryer
- 21 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
IV TA
USZCZE
Zajęcia XIII  Sprawdzian wejściowy
Zakres materiału:
***
1. Składniki lipidów  wzory i nazewnictwo:
a) nasycone i nienasycone
Nasycone Nienasycone
Mrówkowy 1 Palmitooleinowy 16:1;9
wð7
Octowy 2 Oleinowy 18:1;9 cis
wð9
Propionowy 3 Elaidynowy 18:1;9 trans
wð9
Masłowy 4 Erukowy 22:1;13
wð9
Walerianowy 5 Nerwonowy 24:1;13
wð9
Kapronowy 6 Linolowy 18:2;9,12
wð6
Kaprylowy 8 18:3;6,9,12
Linolenowy -gð wð6
Kaprynowy 10 18:3;9,12,15
Linolenowy - að wð3
Laurynowy 12 Arachidonowy 20:4;5,8,11,14
wð6
Mirystynowy 14 Timnodonowy 20:5;5,8,11,14,17
wð3
Palmitynowy 16 Klupandonowy 22:5;7,10,13,16,19
wð3
Stearynowy 18 Cerwonowy 22:6;4,7,10,13,16,19
wð3
Arachidowy 20
Behenowy 22
Lignocerynowy 24
b) alkohole:
Glicerol
- inaczej  gliceryna; alkohol zawierajÄ…cy 3 grupy OH
- otrzymany przez hydrolizę tłuszczów lub fermentację skrobii
- Å›rodkowy wÄ™giel - bð, zewnÄ™trzne - að
- pochodne  nitrogliceryna, akroleina
Sfingol
- inaczej - sfingozyna
- aminoalkohol zawierający długi nienasycony łańcuch
węglowodorowy
Cholesterol
- prekursor kwasów żółciowych, hormonów kory
nadnerczy, hormonów płciowych, witaminy D,
glikozydów nasercowych, sistosteroli u roślin i
niektórych alkaloidów
- ważny składnik błon
c) inne związki wchodzące wskład lipidów złożonych
- 22 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
zasady azotowe
- cholina
-etanolamina
-seryna
- inozytol
C6H6(OH)5
kwas fosforowy
PO43- - występuje w fosfatydyloglicerydach (pochodne kwasu fosfatydowego, w którym fosforan jest
zestryfikowany z grupÄ…  OH odpowiedniego alkoholu)
- związek pośredni w syntezie triacylogliceroli oraz fosfoglicerydów
- w tkankach występuje w niewielkich ilościach
cukry  występują w glikolipidach i gangliozydach
- w gangliozydach łańcuch oligocukrowy zawiera co najmniej jeden cukier z funkcją kwasową, łączący się z
ceramidem (N-acetuloreuraminian, N-glikoliloneuraminian)
d) wiÄ…zania chemiczne w lipidach
nasycone kwasy tłuszczowe nie zawierają wiązań podwójnych (!)
- wiązania  CH2- między CH3- a -COOH
nienasycone kwasy tłuszczowe zawierają jedno (jednonienasycone) lub więcej (wielonienasycone) wiązań
podwójnych
- prostaglandyny  pierścień cyklopentanowy
- leukotrieny  pierścień cyklopentanowy przerwany atomem tlenu (pierścień oksanowy)
- większość naturalnie występujących nienasyconych kwasów tłuszczowych ma podwójne wiązanie  cis
np. kwas oleinowy wð9 18:1;9  ksztaÅ‚t  L
kwas arachidonowy  więcej podwójnych wiązań  cis (4)  kształt supła lub litery  U
forma  trans  jako produkt uboczny podczas wysycania kwasów tłuszczowych w procesie uwodornienia
( utwardzania ), także z tłuszczów spożywczych przeżuwaczy
np. kwas elaidynowy wð9 18:1;9  prosty
wiązanie estrowe  w trójglicerydach
2. Właściwości fizykochemiczne i podział lipidów
a) podział:
- 23 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Lipidy proste Lipidy złożone
Ä…ð tÅ‚uszcze wÅ‚aÅ›ciwe (estry kwasów tÅ‚uszczowych z Ä…ð fosfolipidy  zawierajÄ… oprócz kwasów
glicerolem), w stanie płynnym  oleje tłuszczowych i glicerolu resztę kwasu fosforowego,
Ä…ð woski (estry kwasów tÅ‚uszczowych z czÄ™sto zawierajÄ… zasadÄ™ azotowÄ… i inne podstawniki
długołańcuchowymi alkoholami mnohydroksylowymi) (glicerol, sfingozyna)
Ä…ð glikolipidy  zawierajÄ… kwas tÅ‚uszczowy,
sfingozynę i węglowodany
Ä…ð inne  sulfolipidy, aminolipidy, lipiproteiny
Prekursory i pochodne: kwasy tłuszczowe, glicerol, steroidy, alkohole inne niż glicerol i sterole, aldehydy
tłuszczowe, ciała ketonowe, węglowodory, witaminy rozpuszczalne w tłuszczach i hormony
b) właściwości
triacyloglicerole
- główna forma zapasowa kwasów tłuszczowych
- niemal wszystkie sÄ… mieszane
fosfolipidy
- główny składnik lipidowy błon
- kardiolipina  w błonach mitochondrialnych
- lecytyny  w błonach komórkowych
* cholina  udział w przekaz
nictwie nerwowym, zapas labilnych grup metylowych
* dipalmitoilolecytyna  zmniejsza napięcie powierzchniowe między fazą tkanki płucnej i fazą gazów
oddechowych (składnik surfaktantu)
-fosfatydyloinozytol  prekursor wtórnych przekaz
ników w błonach  fosfatydyloinozytolo  4  5  bisfosforan,
po pobudzeniu następuje hydroliza do DAG i inozytolo  trifosforanu
lizofosfolipidy
- produkty pośrednie w metabolizmie fosfoglicerydów
- plazminogeny  w mózgu i w mięśniach
- sfingomieliny  w układzie nerwowym
glikolipidy
- istotny składnik tkanki nerwowej (galaktozyloceramid) i błon komórkowych (glukozyloceramid  tkanki
pozamózgowe)
- gangliozydy  w komórkach, także nerwowych (dostarczają kwas N  acetyloneuraminowy)
- receptor dla toksyny cholery w jelicie cienkim
steroidy
-prekursory hormonów płciowych i kory nadnerczy, kwasów żółciowych, witaminy D, glikozydów
nasercowych, niektórych alkaloidów, sisteroli w roślinach
- konformacje   krzesełkowa i  łódeczkowa
- cholesterol  w tłuszczach zwierzęcych
- ergosterol  prekursor witaminy D
- koprosterol  w kale
- izoprenoidy  zawierajÄ… jednostkÄ™ izoprenowÄ…
* ubichinon  składnik łańcucha oddechowego
Cechy wspólne
- względna rozpuszczalność w wodzie (hydrofobowość), rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych
- w strukturze błon  najbardziej przydatne  te zawierające jedną lub więcej grup polarnych
3. Formy występowania tłuszczowców w materiale biologicznym
a) lipoproteiny wolne (w osoczu)
y
ródło Apoproteiny
Chylomikrony Jelito AI, AII, B-48, CI, CII, CIII, E
VLDL WÄ…troba i jelito B-100, CI, CII, CIII, E
IDL VLDL i chylomikrony B-100
LDL VLDL B-100
- 24 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
HDL2 WÄ…troba, jelito, VLDL
AI, AII, AIV, D, E, CI, CII, CIII
HDL3 Chylomikrony
WKT  albumina Tk. tłuszczowa
Budowa:
Apoproteiny  rodzaje:
AI i AII  HDL i chylomikrony
AIV  wydzielana z chylomikronów, przenoszona przez HDL
B-100  LDL, VLDL, IDL
B-48  chylomikrony
E, CI, CII, CIII  VLDL, HDL, chylomikrony
D  subfrakcja HDL
b) lipoproteiny strukturalne  wchodzą w skład błon komórkowych
4. Trawienie lipidów i wchłanianie prekursorów ich hydrolizy w przewodzie pokarmowym
Trawienie tÅ‚uszczów zachodzi dziÄ™ki enzymom lipolitycznym przewodu pokarmowego Ä…ð zmiana tÅ‚uszczu
nierozpuszczalnego w wodzie na produkty rozpuszczalne i łatwo przyswajalne. Potrzebne są też sole kwasów
żółciowych (emulgowanie tłuszczów i rozpuszczanie produktów lipolizy w fazie wodnej jelit) oraz
wodorowęglany (stwarzają odpowiednie pH).
1. Lipaza językowa  10%
- wydzielana przez gruczoły ślinowe
- hydrolizuje wiązanie estrowe I  rzędowe w pozycji sn-3, utworzone przez kwasy tłuszczowe
krótkołańcuchowe
2. Lipaza żołądkowa  tylko substrat rozpuszczony w wodzie (swoista)
- np. trawienie tłuszczu mleka we wczesnym okresie życia
3. Enzymy trzustki (ok. 22%, rozkładane całkowicie)
a) lipaza trzustkowa
- działa na powierzchni granicznej fazy wodnej i olejowej kropelek tłuszczowych
- jej działanie wymaga tego, by pokryć całą kropelkę tłuszczu; ponieważ jest to niemożliwe (krople pokryte
czynnikami emulgującymi)  musi istnieć kolipaza (trypsyna)
b) kolipaza  łączy się z lipazą, odsuwa czynniki emulgujące i pomaga lipazie. Optimum aktywności kompleksu
- 6 (samej lipazy  9), nie podlega inaktywacji przez enzymy proteolityczne.
Produkty trawienia lipazą  2 monoacyloglicerole, kwasy tłuszczowe i niewiele 1  monoacylogliceroli są
rozpuszczalne w wodzie, przez co mogą wejść do rąbka szczoteczkowego enterocytów.
c) fosfolipaza A2  nieczynna, pełna aktywność pod wpływem trypsyny i Ca2+m idszczepia kwas tłuszczowy w
pozycji 2 glicerolofosfolipidów;
- 25 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Dzięki jej działaniu powstają lizofosfolipidy, wchłaniane z miceli.
Enzymy trzustkowe atakują nierozpuszczalne w H2O estry cholesterolu i witamin rozpuszczalnych w tłuszczach.
Tylko wolny cholesterol może być włączony do miceli soli żółciowych i wchłonięty przez komórki nabłonka
jelitowego.
5. Żółć  skład i rola
a) skład:
97% - woda
3% - substancje stałe:
- sole żółciowe  0,7%
- barwniki żółciowe  0,2%
- kwasy tłuszczowe  0,15%
- cholesterol  0,06%
- fosfolipidy, elektrolity, enzymy (fosfataza alkaliczna)
Skład żółci zmienia się w czasie przechodzenia przez przewody i gromadzenia w pęcherzyku  wchłanianie
wody i elektrolitów, zagęszczanie.
Żółć jest izotoniczna z osoczem, osmolalność zmienia się nieco, wraz z szybkością wydzielania przez wątrobę i
stopnia zagęszczania.
Jest wydzieliną i wydaliną  składniki wydzielane przez wątrobę znajdują się obok usuwanych z organizmu.
- kwasy żółciowe
* ok. 50% substancji stałych
* wytwarzane z cholesterolu w hepatocytach
* rozpuszczanie cholesterolu, ułatwienie trawienia i wchłaniania tłuszczów i substancji rozpuszczalnych w
tłuszczach
* dodatni wpływ na enzymatyczną hydrolizę
* przez emulgację tłuszczów zwiększają ich powierzchnię kontaktu z lipazą
* aktywujÄ… enzymy soku trzustkowego
* uczestniczą w osiągnięciu optymalnego pH
* solubilizujÄ…c produkty zapobiegajÄ… zahamowaniu reakcji
* kwas cholowy i chenodeoskycholowy  pierwotne, sprzężone z glicyną i tauryną
* w przewodzie pokarmowym Ä…ð deoksycholowy i litocholowy  sÄ… to kwasy wtórne
* uczestniczą w krążeniu jelitowo  wątrobowym  90% zostaje wychwycone przez wątrobę i spowrotem wraca
do żółci
- barwniki żółciowe
* wydalanie niepotrzebnych / szkodliwych produktów przemiany hemoglobiny
* powstają w układzie siateczkowo  śródbłonkowym śledziony i wątroby
* zabarwienie daje bilirubina i znokomo  biliwerdyna, sprzężone z kwasem glukuronowym (mono-,
diglukuroniany, estry siarczanowe)
* w jelitach dzięki enzymom bakteryjnym powstaje urobilinogen, a ten przechodzi w stekobilinogen, a część
wchłaniana jest w jelitach i z krwi do moczu
- wolny i zmodyfikowany cholesterol
* wydzielany w procesie czynnym z wÄ…troby, gdzie syntetyzowany jest z aktywnego octanu
* zawartość w żółci zależy od zawartości i dynamiki wydzielania soli żółciowych (przenośnik)
* utrzymuje się dzięki rozpuszczalności w micelach soli żółciowych
- fosfolipidy
* około 20% zawartości tłuszczu w zółci, a w tym 96% - lecytyna
* dobrze rozpuszczalne w wodzie, żółci, treści jelitowej
* tworzą micele, ułatwiające rozpuszczanie hydrofobowych substancji
* nie podlegają krążeniu jelitowo - wątrobowemu
* pochodzą z hepatocytów, produkowane niezależnie od innych związków
- glikoproteiny
* pochodzenie  nie do końca poznane
- 26 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
* nadają lepkość, decydują o tworzeniu złogów
- enzymy
* grupa 1  fosfataza zasadowa, GGTP, LAP  znacznie większa aktywność w żółci niż w osoczu
* grupa 2  amylaza, fosfataza kwaśna, jednakowa aktywność w żółci i w osoczu
* grupa 3  AlAT, AspAT, aktywność w żółci mniejsza niż w osoczu
b) rola żółci:
- neutralizuje i alkalizuje kwaśną treść z żołądka
- wzmaga wydzielanie soku trzustkowego
- emulguje tłuszcze
- uczynnia lipazÄ™
- umożliwia wchłanianie kwasów tłuszczowych i witamin rozpuszczalnych w tłuszczach
- zwiększa toniczne napięcie i ruchy jelit
- zapobiega gniciu białek
- wraz z niÄ… wydalane sÄ… inne zwiÄ…zki (metabolity, toksyny, leki, barwniki i substancje nieorganiczne)
- 27 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Zajęcia XIV  Seminarium X
Zakres materiału:
A. Biosynteza kwasów tłuszczowych
1. Synteza nasyconych kwasów tłuszczowych (substraty, enzymy i kofaktory)
a) karboksylacja acetylo  CoA jako pierwszy i kontrolny etap w syntezie kwasów tłuszczowych
b) kompleks syntazy kwasów tłuszczowych oraz sekwencja reakcji katalizowanych przez ten kompleks
enzymatyczny
c) z
ródła acetylo  CoA i NADPH
d) wydłużanie łańcucha węglowego kwasu palmitynowego i innych kwasów tłuszczowych (elongacja)
2. Regulacja syntezy kwasów tłuszczowych
a) stan odżywienia, dostępność substratów i kofaktorów
b) regulacja aktywności kluczowych enzymów szlaku biosyntezy karboksylazy ecetylo  CoA, dehydrogenazy
pirogronianowej
c) regulacja hormonalna
B. Degradacja kwasów tłuszczowych
1. bð - oksydacja kwasów tÅ‚uszczowych nasyconych i nienasyconych
a) aktywacja kwasów tłuszczowych, synteza acetylo  CoA
b) transport kwasów tłuszczowych do mitochondrium, rola karnityny (enzymy i translokaza)
c) poszczególne etapy procesu bð - oksydacji
2. Ketogeneza
***
- 28 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
A. Biosynteza kwasów tłuszczowych
1.
a) karboksylacja acetylo-CoA
Wodorowęglan (HCO3-) jest potrzebny jako z
ródło CO2.
Biotyna  niezbędna do działania karboksylazy acetylo  CoA ( Enz ).
Karboksylaza ma zmienną liczbę podjednostek, w każdej zawarte są:
- biotyna
- karboksylaza biotyny
- białko nośnikowe karboksybiotyny
- transkarboksylaza
- allosteryczne miejsce regulatorowe
2 etapy reakcji:
1) karboksylacja biotyny (z udziałem ATP)
2) przeniesienie karboksylu na acetyloCoA Ä…ð malonyloCoA
b) kompleks syntazy kwasów tłuszczowych  wyróżniamy dwa typy:
1  u bakterii, roślin i niższych form
- poszczególne enzymy występują oddzielnie
- reszty acylowe występują w połączeniu z białkiem ACP
2  u drożdży, ptaków, ssaków
- ACP jest częścią kompleksu, zawiera kwas pantotenowy i przejmuje rolę CoA
- kompleks wieloenzymowy
- przez to bardziej wydajny i wolny od interferencji ze strony barier przepuszczalności
- wszystkie enzymy są syntetyzowane w sposób skoordynowany (koduje je pojedynczy gen)
- jest dimerem, u ssaków monomery są identyczne
- 29 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
- jedynie cały dimer jest aktywny  w aktywności uczestniczą grupy tiolowe
Wolny palmitynian musi być zaktywowany do acetyloCoA
- 30 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
c) z
ródła acetylo CoA i NADPH
- acetylo CoA jest wytwarzany z węglowodanów drogą wewnątrzmitochondrialnego utleniania pirogronianu
* nie przenika on swobodnie do macierzy pozamitochondrialnej, musi być skondensowany ze szczawiooctanem
do cytrynianu
* cytrynian przechodzi do cytoplazmy (dzięki transporterowi trikarboksylanów), gdzie pod wpływem CoA i
ATP rozszczepia siÄ™ do acetylo CoA i szczawiooctanu
- NAPH
* szlak pentozofosforanowy
* szczawiooctan w cytoplazmie pod wpływem enzymu jabłczanowego przechodzi w NADPH i jabłczan
* pozamitochondrialna dehydrogenaza izocytrynianowa
d) elongacja
- proces ten przekształca CoA  pochodne kwasów tłuszczwych w pochodne acylowe, mające o 2 atomy
węgla więcej, przy pomocy malonylo  CoA oraz NADPH.
- 31 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
2.
a) stan odżywienia
- główny czynnik kontrolujący szybkość lipogenezy
* jest wyższa u zwierzęcia, którego dieta zawiera dużo węglowodanów
* zmniejsza siÄ™ w warunkach:
Ä…ð ograniczonego dostarczania energetycznego pokarmu
Ä…ð diety bogatotÅ‚uszczowej
Ä…ð niedoboru insuliny
- odwrotna zależność między wątrobową lipogenezą a stężeniem WKT w surowicy
- tłuszcze w pożywieniu powodują zmniejszenie lipogenezy w wątrobie ( >10% - brak przekształcania
węglowodanów w tłuszcze)
- lipogeneza jest większa, gdy sacharoza zastąpi glukozę w pokarmie (fruktoza omija etap kontrolny glikolizy,
czyli fosfofruktokinazÄ™)
b) regulacja aktywności kluczowych enzymów
- karboksylaza Acetylo CoA
* enzym allosteryczny, aktywowana przez cytrynian (jego stężenie wzrasta w stanie odżywienia)
* hamowana przez cząsteczki acylo-CoA o długim łańcuchu węglowym (hamowanie zwrotne)
* acylo-CoA hamuje też transporter trójkarboksylanów (cytrynien nie wychodzi z mitochondriów do cytozolu)
- dehydrogenaza pirogronianowa
* acylo-CoA hamuje wymienny transporter ATP  ADP wewnÄ™trznej bÅ‚ony mitochondrialnej Ä…ð zwiÄ™kszenie
wewnÄ…trzmitochondrialnego ilorazu ATP/ ADP Ä…ð dezaktywacja dehydrogenazy
* utlenianie acylo-CoA Ä…ð zwiÄ™kszona ilość WKT, zwiÄ™kszenie Acetylo-CoA/CoA oraz NADH/NAD+ w mitochondriach
Ä…ð hamowanie dehydrogenazy
c) regulacja hormonalna
- insulina
* wzmaga transport glukozy do komórki i przez to zwiększa dostępność pirogronianu do syntezy kwasów
tłuszczowych, oraz glicerolo  3  P do estryfikacji nowo wytworzonych kwasów tłuszczowych
* aktywuje dehydrogenazę pirogronianową (w tkance tłuszczowej)
- 32 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
* aktywuje (przez defosforylacjÄ™) karboksylazÄ™ acetylo-CoA
* hamuje lipolizÄ™ w tkance tÅ‚uszczowej, zmniejszajÄ…c wewnÄ…trzkomórkowe stężenie cAMP Ä…ð zmniejszenie
stężenia WKT w osoczu i długołańcuchowego AcyloCoA
- glukagon i adrenalina
* hamujÄ… karboksylazÄ™ acetylo-CoA (a przez to lipogenezÄ™)
* dzięki zwiększeniu stężenia cAMP, wmożliwia kinazie cAMP zależnej fosforylację karboksylazy acetylo-
CoA, a przez to jej unieczynnienie.
B. Degradacja kwasów tłuszczowych
1.
a) aktywacja kwasów tłuszczowych
dzięki nieorganicznej pirofosfatazie reakcja zachodzi do końca
b) przenikanie przez błonę mitochondrialną
- długołańcuchowe kwasy tłuszczowe przenikają wewnętrzną błonę mitochondrialną jako pochodne karnityny
- palmitoilotransferaza karnitynowa I katalizuje przekształcenie długołańcuchowych acylo-CoA w
acylokarnitynÄ™
- acylokarnityna przechodzi przez wewnętrzną błonę mitochondrialną dzięki translokazie karnityna -
acylokarnityna
- po wniknięciu do mitochondrium reaguje z CoA przy udziale palmitoilotransferazy karnitynowej II. Powstaje
AcyloCoA, który ulega dalej bð - oksydacji.
c) bð - oksydacja kwasów tÅ‚uszczowych
- 33 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
- polega na kolejnym odszczepianiu i uwalnianiu Acetylo-CoA z czÄ…steczek acylo-CoA
- Å‚aÅ„cuch rozrywany jest miÄ™dzy atomami wÄ™gla að (2) i bð (3) Ä…ð stÄ…d bð - oksydacja
- przebieg reakcji
* po przejściu reszty acylowej przez błonę mitochondrialną wewnętrzną i ponownym odtworzeniu acylo-
CoA  oderwanie 2 atomów H z Cað i Cbð - reakcja katalizowana przez dehydrogenazÄ™ acylo-CoA Ä…ð Dð2 trans
enoilo-CoA (koenzym  FAD jako grupa prostetyczna)
* przyÅ‚Ä…czenie czÄ…steczki H2O  wysycenie podwójnego wiÄ…zania, dziÄ™ki hydratazie Dð-enoilo-CoA
*dalsze odwodorowanie na Cbð, dziÄ™ki dehydrogenazie L(+)S-hydroksyacylo-CoA (koenzym  NAD+)
Ä…ð 3-ketoacylo-CoA
* tiolaza rozrywa 3-ketoacylo-CoA w pozycji 2, 3 Ä…ð acetyloCoA i acyloCoA, posiadajÄ…cy o 2 atomy C
mniej, wchodzi on ponownie w szlak oksydacyjny
- w wyniku utleniania kwasu tłuszczowego o nieparzystej liczbie atomów C powstają cząsteczki acetyloCoA i
jedna cząsteczka propionylo  CoA (jedyny fragment kwasów tłuszczowych, który jest glukogenny)
- utlenianie kwasów tłuszczowych powoduje powstanie wielu cząsteczek ATP
* dla palmitynianu Ä…ð 8 moli acetylo-CoA, z których każdy dostarcza 12 moli ATP = 96 moli ATP
* na każdą z siedmiu pierwszych cząsteczek acetyloCoA, transport w łańcuchu oddechowym elektronów z
NADH i FADH2 daje 5 moli ATP = 35
* 96 + 35  2 mole ATP, potrzebne do aktywacji kwasu tłuszczowego = 129 moli ATP (6656 kJ)
- 34 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
- kwasy tłuszczowe o bardzo długich łańcuchach, rozkładane są w peroksysomach  oksydacja kończy się na
oktanoilo-CoA
* usuwane są w połączeniu z karnityną (oktanoilo  karnitynian, acetylo  karnitynian) a następnie dalej
utleniane w mitochondriach.
* skracany jest tam też boczny łańcuch cholesterolu w syntezie kwasów tłuszczowych
* zachodzi tam też synteza glikoproteidów eterowych, cholesterolu i dolicholi
- utlenianie nienasyconych kwasów tłuszczowych
* bð - oksydacja trwa aż do powstania Dð3-cis-acyloCoA lub Dð4-cis-acyloCoA (w zależnoÅ›ci od pozycji
wiązania podwójnego
* Dð3, dziÄ™ki izomerazie Dð3cis Ä…ð Dð2trans enoilo-CoA, przechodzi w Dð2 trans, a nastÄ™pnie oksydacja zachodzi
dalej
* Dð4 (z np. kwasu linolenowego), dziÄ™ki dehydrogenazie acylo-CoA tworzy Dð2trans Dð4cis-dienoiloCoA, a ten
pod wpÅ‚ywem reduktazy Dð2trans Dð4cis-dienoiloCoA w Dð3 trans, na ten dziaÅ‚a izomeraza i oksydacja zachodzi
dalej.
2. Ketogeneza
- Zachodzi, gdy natężenie utleniania kwasów tłuszczowych w wątrobie jest zbyt duże  wytwarza ona znaczne
iloÅ›ci acetooctanu i D(-)  3 hydroksymaÅ›lanu (bð), acetooctan ulega ciÄ…gÅ‚ej samoistnej dekarboksylacji do
acetonu
- Pod wpÅ‚ywem dehydrogenazy D (-) 3 hydroksymaÅ›lanowej, acetooctan i bð - hydroksymaÅ›lan wzajemnie w
siebie przechodzÄ…  kontrolowane jest to mitochondrialnym stosunkiem NAD+ do NADH  stanem redoksowym
- 35 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
- przepływ ciał ketonowych z wątroby do tkanek pozawątrobowych  rezultat aktywnego mechanizmu
enzymatycznego produkujÄ…cego je, oraz bardzo maÅ‚ej aktywnoÅ›ci enzymów zużytkujÄ…cych je (w wÄ…trobie) Ä…ð
odwrotna sytuacja w pozostałych tkankach
a) szlak ketogenezy
- 36 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
- szlak ketogenezy obejmuje kondensacjÄ™ acetoacetylo-CoA z jeszcze jednÄ… czÄ…steczkÄ… acetyloCoA, zachodzÄ…cÄ…
dziÄ™ki syntetazie HMG-CoA Ä…ð HMG-CoA
- dzięki obecności w mitochondriach liazy HMG-CoA, od HMG-CoA odszczepia się acetyloCoA z
pozostawieniem wolnego acetooctanu
- acetooctan jest w równowadze z bð-hydroksymaÅ›lanem, dziÄ™ki reakcji katalizowanej przez dehydrogenazÄ™ 3-
hydroksymaślanową.
b) transport ciał ketonowych do tkanek pozawątrobowych i ich spożytkowanie
- raz wytworzony acetooctan nie może być bezpośrednio reaktywowany w wątrobie (wyjątek  synteza
cholesterolu) Ä…ð powstawanie acetooctanu w wÄ…trobie przeważa nad jego utylizacjÄ…
- w tkankach pozawątrobowych, aktywacja acetooctanu do acetoacetylo-CoA przebiega z udziałem sukcynylo-
CoA i enzymu transferazy CoA, sukcynylo-CoA: acetooctan Ä…ð acetoacetylo-CoA + bursztynian
- acetoacetylo-CoA pod wpływem tiolazy rozkładany jest do acetylo-CoA, a ten dalej utleniany jest w cyklu
kwasu cytrynowego
- ciała ketonowe są utleniane w tkankach pozawątrobowych proporcjonalnie do ich stężenia we krwi
- ketonemia  spowodowana jest zwiększoną produkcją ciał ketonowych (a nie zmniejszoną utylizacją)
* utlenianie acetonu w tkankach zachodzi z trudnością  jest on w dużej mierze wydychany przez płuca
* ciężkość ketozy powinna być oceniana pomiarami ketonemii (nie ketonurii)
c) regulacja ketogenezy
- pierwotna  w tkance tłuszczowej
* ketoza nie wystąpi, jeżeli nie ma zwiększonego stężenia WKT krążących
* czynniki regulujące mobilizację WKT z tkanki tłuszczowej są ważne dla kontrolowania ketogenezy
- moment wniknięcia WKT do wątroby
* mogÄ… być estryfikowane do TAG i fosfolipidów lub ulec bð - oksydacji
* nie wiadomo, czy dostępność glicerolo-3-fosforanu, a przez to i jego prekursorów jest czynnikiem
ograniczającym szybkość estryfikacji i aktywność enzymów estryfikujących
* wnikanie długołańcuchowych reszt acylowych do mitochondrium reguluje aktywność
palmitoilotransferazy karnitynowej I, hamowanej przez malonylo-CoA (początkowy związek pośredni w
syntezie kwasów tłuszczowych, jego stężenie wzrasta w okresie sytości)
Gdy stężenie WKT wzrasta (okres głodzenia), karboksylaza acetyloCoA zostaje zahamowana bezpośrednio
przez acyloCoA i stężenie malonyloCoA zmniejsza się, odblokowując hamowanie palmitoilotransferazy
karnitynowej I (wiÄ™cej acyloCoA ulega bð-oksydacji). Proces ten jest wzmocniony w gÅ‚odzeniu przez
obniżenie wskaz
nika insulina/glukagon
- acetyloCoA, powstaÅ‚y w bð-oksydacji, może zostać utleniony w cyklu kwasu cytrynowego lub wchodzi w szlak
ketogenezy
* gdy stężenie WKT w surowicy wzrasta, wtedy proporcjonalnie więcej kwasów tłuszczowych zostanie
przekształconych w ciała ketonowe, a mniej ulegnie utlenieniu do CO2
- 37 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
* całkowita energia swobodna zgromadzona w postaci ATP w wyniku utleniania kwasów tłuszczowych
pozostaje stała
bð-oksydacja Ä…ð 129 moli ATP
acetooctan Ä…ð 33 mole ATP
bð - hydroksymaÅ›lan Ä…ð 21 moli ATP
- 38 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
Zajęcia XV  Seminarium XI
Zakres materiału:
- 39 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
A
1. Biosynteza TAG
- pod wpływem syntazy acylo-CoA kwasy tłuszczowe aktywowane są do acylo-CoA
- dwie czÄ…steczki acylo-CoA Å‚Ä…czÄ… siÄ™ z glicerolo-3-fosforanem tworzÄ…c fosfatydan (enzymy:
acylotransferaza glicerolo-3-fosforanowa, acylotransferaza 1-acyloglicerolo-3-fosforanowa)
- fosfatydan pod wpływem fosfohydrolazy fosfatydanowej przekształcany jest do DAG (1, 2)
- dzięki acylotransferazie diacyloglicerolowej, następna cząsteczka acylo-CoA zostaje zestryfikowana z
DAG, tworzÄ…c triacyloglicerol
- wiele tkanek (wątroba, serce, nerki, m. szkieletowe, płuca, gonady, mózg, tkanka tłuszczowa) ma
zdolność utleniania kwasów tłuszczowych o długim łańcuchu węglowym
- zużytkowanie glicerolu zależy od posiadania kinazy glicerolowej (w dużej ilości w wątrobie, nerkach,
jelicie, tkance tłuszczowej brunatnej, w gruczole sutkowym w okresie laktacji); aktywuje go ona do
glicerolo  3  fosforanu
- 40 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
- w tkankach, w których brak kinazy glicerolowej, lub ma ona niską aktywność (mięśnie, tkanka
tłuszczowa), glicerolo-3-fosforan pochodzi z dihydroksoacetonofosforanu (produkt glikolizy)  reakcja
katalizowana przez dehydrogenazÄ™ glicerolo  3  fosforanowÄ…
- w jelicie Ä…ð szlak monoacyloglicerolowy
- większość aktywności enzymów tego procesu występuje w ER, niektóre związane są z mitochondriami
(acylotransferaza glicerolo-3-fosforanowa), fosfohydrolaza fosfatydanowa  cytoplazma i częściowo
błony)
- dostępność kwasów tłuszczowych jako acylo-CoA
*  własna lipogeneza  głównie w wątrobie, tkance tłuszczowej, gruczole sutkowym (laktacja), mózgu,
nerkach, płucach
* pozakomórkowa  głównie tkanka tłuszczowa, enterocyty
- regulacja:
* dostępność substratów (glikoliza, kinaza glicerolowa)
* aktywność fosfohydrolazy fosfatydanowej
* aktywność acetylotransferazy glicerolo-3-fosforanowej (pobudzana przez defosforylację pod wpływem
insuliny)
2. Degradacja TAG
- lipaza językowa (ph = 2  7)
- lipaza żołądkowa (ph = 3  6)
* główny atak na wiązanie sn-3 estrów glicerolu
* szczególnie ważna w okresie noworodkowym
- lipaza trzustkowa (ph = 8)
* aktywowana przez sole kwasów żółciowych, fosfolipidy (fosfolipaza A2), kolipazę (kolipaza
zakotwicza lipazÄ™ trzustkowÄ… do substratu)
[rycina]
- zółć
* kwasy żółciowe:
a) pierwotne (cholowy, chenodeoksycholowy)
b) wtórne (deoksycholowy, litocholowy)
* cholesterol  wolny i jego estry
* fosfolipidy  głównie lecytyny
* glikoproteiny  mukopolisacharydy, mukoproteiny
* barwniki żółciowe  bilirubina, śladowe ilości biliwerdyny
* enzymy:
a) fosfataza zasadowa, GGTP, leucyloaminopeptydaza
b) fosfataza kwaśna, amylaza
c) AlAT, AspAT
* składniki nieorganiczne - elektrolity
*funkcja:
a) neutralizuje i alkalizuje kwaśną treść żołądka
b) wzmaga wydzielanie soku trzustkowego
c) emulguje tłuszcze
d) uczynnia lipazÄ™
e) kwasy żółciowe poprzez solubilizację usuwają produkty hydrolizy
f) sprzyja tworzeniu miceli, umożliwiając wchłanianie kwasów tłuszczowych oraz witamin
rozpuszczalnych w tłuszczach
g) zwiększa toniczne napięcie i ruchy jelit
h) wydalina  metobolity leków, toksyny, barwniki żółciowe, substancje nieorganiczne (Cu, Zn, Hg)
[rycina]
- 41 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
B
1. Biosynteza fosfoglicerydów
albo z fosfatydanu (np. fosfatydyloinozytol) albo z 1,2 DAG (fosfatydylocholina, fosfatydyloetanolamina).
Synteza fosfatydyloinozytolu
- CTP reaguje z inozytolem w reakcji katalizowanej przez 3-fosfatydylotransferazÄ™ CDP-DAG-inozytol,
tworzÄ…c fosfatydyloinozytol)
- Fosfatydyloinozytol ulega kolejnym fosforylacjom, przez co powstaje fosfatydyloinozytolo-4-fosforan
oraz fosfatydyloinozytolo-4, 5-bisfosforan; ten ostatni jest rozkładany w tkankach do DAG, oraz
inozytolo-trifosforanu (rola drugiego przekaz
nika)
[Rycina]
Synteza fosfatydylocholiny (lecytyny) i fosfatydyloetanolaminy (kefaliny)
- rozpoczyna siÄ™ powstaniem form  aktywnych
* najpierw  reakcja z ATP Ä…ð monofosforanowe pochodne
* potem  reakcja z CTP Ä…ð cholina lub CDP-etanolamina
- w formie  aktywnej reagujÄ… z 1, 2 DAG (enzym  cytydylotransferaza). Ufosforylowana zasada
przenoszona jest na 1, 2  DAG, z wytworzeniem fosfatydylocholiny lub fosfatydyloetanolaminy
- fosfatydyloetanolamina może w wÄ…trobie ulec przemianie w fosfatydylocholinÄ™ Ä…ð kolejne metylacje
reszty etanolaminowej z udziałem S-adenozynometioniny (dawca grup metylowych; grupa metylowa w
metioninie może pochodzić z metylo-H4-folianu)
[Rycina]
Synteza fosfatydyloseryny
Fosfatydyloseryna powstaje z fosfatydyloetanolaminy bezpośrednio w reakcji wymiany z seryną.
Z fosfatydylocholiny przez dekarboksylację powstaje na powrót fosfatydyloetanolamina.
[Rycina]
Synteza difosfatydogliceroli (kardiolipina)
PowstajÄ… z fosfatydoglicerolu, syntetyzowanego z CDP-DAG oraz glicerolo-3-fosforanu
[rycina]
Synteza plazmalogenów
- wyłącznie w peroksysomach
- prekursor części glicerolowej  dihydroksyacetonofosforan
- dihydroksyacetonofosforan Å‚Ä…czy siÄ™ z acetylo-CoA dajÄ…c 1-acylodihydroksyacetonofosforan
- następuje wymiana reszty acylowej na alkohol o długim łańcuchu węglowym 1-alkilodihydroksyacetono-
fosforan
- 1-alkilodihydroksyacetonofosforan w obecności NADPH przechodzi w 1-alkiloglicerolo-3-fosforan
- zachodzi dalsza acylacjaw pozycji 2 i powstaje 1-alkilo2-acyloglicerolo-3-fosforan
- 1-alkilo-2-acyloglicerolo-3-fosforan jest hydrolizowany, dajÄ…c wolnÄ… pochodnÄ… glicerolu
[rycina]
Plazmalogeny  powstajÄ… przez desaturacjÄ™ analogicznych pochodnych z fosfoetanolaminÄ….
2. Degradacja fosfolipidów
- każda część składowa ulega rozkładowi i resyntezie z różną prędkością
- spowodowane jest to obecnością enzymów
- 42 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
* fosfolipaza A2  hydroliza wiÄ…zania estrowego w pozycji 2 glicerofosfolipidów, Ä…ð wolny kwas
tłuszczowy i lizofosfolipid (może zostać ponownie acylowany)
* lizofosfolipaza (fosfolipaza B)  usuwa powstałą z lizofosfolipidu grupę 1-acylową, pozostawia
glicerol połączony wiązaniem fosfodiestrowym z odpowiednią zasadą. Lizofosfolipaza może być
rozkładana do glicerolo-3-fosforanu i zasady
* fosfolipaza A1  działa na wiązanie estrowe w pozycji 1
* fosfolipaza C  atakuje wiązanie w pozycji 3, dając 1, 2 - DAG i zasadę ufosforylowaną; główna
toksyna bakteryjna.
[rycina]
[rycina]
- lizolecytyna może powstać w reakcji zachodzącej dzięki acetylotransferazie lecytyna: cholesterol
(LCAT_ --) enzym syntetyzowany w wÄ…trobie, a obecny w osoczu
* katalizuje przeniesienie reszty kwasu tłuszczowego z pozycji 2 lecytyny na cholesterol, tworząc ester
cholesterolowy.
* jest odpowiedzialny za dużą ilość estrów cholesterolowych w lipoproteinach osocza.
[rycina]
3. Sfingolipidy
Biosynteza ceramidu (w ER)
- seryna po aktywacji z PLP reaguje z palmitoilo-CoA, tworzÄ…c 3-ketosfingeninÄ™
- w reakcji z NADPH, w/w zwiÄ…zek przechodzi w dihydrosfingozynÄ™
- dihydrosfingozyna Å‚Ä…czy siÄ™ z acylo-CoA tworzÄ…c dihydroceramid
- dihydroceramid w wyniku desaturacji tworzy ceramid
[rycina]
Sfingomieliny
Fosfolipidy, powstające głównie w AG, w reakcji ceramidu z fosfatydylocholiną, dając sfingomielinę i DAG
[rycina]
Glikosfingolipidy
Połączenie ceramidu z jedną lub wieloma resztami cukrowymi
Kwasy tłuszczowe C24:
- kwas lignocerynowy C23H47COOH (tworzony z acetylo-CoA)
- kwas cerebronowy  2  hydroksy pochodna kwasu lignocerynowego
- kwas nerwonowy  C23H45COOH  jednonienasycony, elongacja kwasu oleinowego (występuje
zwłaszcza w mózgu)
Galaktozyloceramid - główny składnik mieliny. Glukozyloceramid  glikosfingolipid tkanek pozamózgowych i
prekursor związków bardziej złożonych.
Sulfgalaktozyloceramid  powstaje w reakcji galaktozyloceramidu z 3-fosfoadenozyno-5-fosforano-siarczanem
PAPS.
[rycina]
2. Gangliozydy
Są tworzone z ceramidu przez kolejne przyłączanie zaktywowanych cukrów oraz kwasu sialowego  N 
acetyloneuraminowego,
Większość enzymów obecna jest w AG
[rycina]
3. Glikosfingolipidy
- składniki zewnętrznej warstwy błony komórkowej
- 43 -
www.stomka.prv.pl
Biochemia
- uczestniczą w kontakcie międzykomórkowym i komunikowaniu się, antygeny (Forsmana, układu ABO),
receptory toksyn bakteryjnych.
Sfingolipidozy
Odkładanie się sfingolipidów, prawidłowa synteza, zaburzona degradacja spowodowana niedoborem enzymu.
Jest to choroba lizosomalna.
Enzym Choroba
Gangliozydaza
GM1 - bð - galaktozydaza
Fukozydaza
að-fukozydoza
Heksoaminidaza A i B Choroba Tay  Sachsa
Choroba Fabryego
að- galaktozydaza
Laktozydaza ceramidowa Lipidaza laktoceramidowa
Arylosulfataza A Leukodystrofia metachromatyczna
Choroba Krabbego
bð-galaktozydaza
Choroba Gauchera
bð-glukozydaza
Sfingomielinaza Choroba Niemanna-Picka
Ceramidaza Choroba Farbera
- 44 -
www.stomka.prv.pl