CZĘŚĆ I

CZĘŚĆ II - WYKŁADY

Wykład I

WYKŁAD II

Metabolizm aminokwasów aromatycznych

1. Synteza tyrozyny z fenyloalaniny

hydroksylaza fenyloalaninowa

synteza fenyloketonów z fenyloalaniny

2. Przemiana tyrozyny w produkty końcowe

synteza hydroksyfenyloketonów z tyrozyny

hiperfenyloalaninemie

3. Przemiana tyrozyny w aminy katecholowe

synteza neuroprzekaźników (dopaminy i noradrenaliny)

podłoże mlekularne choroby Parkinsona

synteza adrenaliny

metabolity amin katecholowych

4. Przemiana tyrozyny w hormony tarczycy

transport jodków i jodowanie tyreoglobuliny (jodynazy)

synteza trijodotyroniny i tyroksyny

przemiana obwodowa tyroksyny (dejodynazy)

5. Przemiana tyrozyny w barwniki melaninowe

reakcje ograniczające wydajność syntezy

niedobór monooksygenazy tyrozynowej (bielactwo skórno - oczne)

6. Przemiana tryptofanu

hydroksylacja tryptofanu i deaminacja 5-hydroksytryptofanu

katabolizm tryptofanu (rola oksydazy aminowej i katechol - O - metylo

transferazy)

7. Synteza i właściwości biologiczne melatoniny (regulacja rytmu okołodobowego, hamowanie wydzielania gonadotropin i neuroprzekaźników)

Hiperfenyloalaninemie

Typ	Przypadek	Wada	Leczenie
I	Fenyloketonuria	Brak 4-monooksygenazy fenyloalaninowej	Dieta z małą zawartością fenyloalaniny
II	Uporczywa hiperfenyloalaninemia	Niedobór 4 - monooksygenazy fenyloalaninowej	Żadne, albo czasem leczenie dietetyczne
III	Przejściowa łagodna hiperfenyloalaninemia	Opóźnienie w dojrzewaniu 4 - monooksygenazy fenyloalaninowej	Jak w typie II
IV	Niedobór reduktazy dihydropterydynowej	Niedobór lub brak reduktazy dihydropterydynowej	Dopa, 5 - hydroksytryptofan, karbidopa
V	Anormalna funkcja dihydrobiopteryny	Wada w syntezie dihydrobiopteryny	Dopa, 5 - hydroksytryptofan, karbidopa
VI	Uporczywa hiperfenyloalaninemia i tyrozynemia	Katabolizm tyrozyny	Zmniejszone pobieranie fenyloalaniny
VII	Przejściowa neonatalna tyrozynemia	Zahamowanie dioksygenazy 4 - hydroksyfenylo- pirogronianowej	Witamina C
VIII	Dziedziczna tyrozynemia	Niedobór: 1.dioksygenazy 4 - hydroksyfenylo- pirogronianowej 2.cytoplazmatycznej amonotransferazy tyrozynowej 3.fumaryloacetoacetazy	Dieta z małą zawartością tyrozyny oraz wstrzykiwanie glutationu

WYKŁAD III

Hormon podwzgórzowy	Skrót	Hormon przysadki gruczołowej, na który działa hormon podwzgórzowy	Hormon wydzielany przez docelowy gruczoł endokrynny
kortykoliberyna	CRH	ACTH (LPH, MSH, endorfiny)	Hydrokortyzon
Tyreoliberyna	TRH	TSH (PRL)	T3 i T4
Gonadoliberyna	GnRH (LHRH, FSRH)	LH, FSH	Androgeny, estrogeny, progestyny
Somatoliberyna	GHRH, GRH	GH	IGF-I; inne
Somatostatyna	GHRIH, SHIH	GH (TSH, FSH, ACTH)	IGF-I; inne
Prolaktostatyna, dopamina i GAP	PRIH lub PIH	PRL	Neurohormony

Hormon	Struktura
TRH	(pyro)Glu-His-Pro-NH2
Somatostatyna	┌−─S─────────────────S──────┐ Ala-Gly-Cys-Lys-Asn-Phe-Phe-Trp-Lys-Thr-Phe-Thr-Ser-Cys-NH2
GnRH	(pyro)Glu-His-Trp-Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-Gly-NH2
PRIH	Peptyd związany z GnRH (GAP)
Owcza kortykoliberyna	Ser-Gln-Glu-Pro-Pro-Ile-Ser-Leu-Asp-Leu-Thr-Phe-His-Leu-Leu-Arg-Glu-Val-Leu-Glu-Met-Thr-Lys-Ala-Asp-Gkb-Leu-Ala-Gln-Gln-Ala-His-Ser-Asp-Arg-Lys-Leu-Leu-Asp-Ile-Ala-NH2
Ludzka somatoliberyna	Tyr-Ala-Asp-Ala-Ile-Phe-Thr-Asn-Ser-Tyr-Arg-Lys-Val-Leu-Gly-Gln-Leu-Ser-Ala-Arg-Lys-Leu-Gln-Asp-Ile-Met-Ser-Arg-Gln-Gln-Gly-Glu-Ser-Asn-Gln-Glu-Arg-Gly-Ala-Arg-Ala-Arg-Leu-NH2

WYKŁAD IV

Koenzymy

1. Przenoszące protony i elektrony

1. Koenzymy pirydynowe

2. Koenzymy flawinowe

3. Koenzymy hematynowe

4. Kwas foliowy

5. Ubichinion

6. Kwas liponowy

2. Przenoszące grupy chemiczne

1. Pirofosforan tiaminy

2. Kwas liponowy

3. Koenzym A

4. Koenzymy nukleotydowe

5. Fosforan pirydoksalu

6. Biotyna

7. Tetrahydrofolian

8. Koenzymy korynoidowe

Enzym	Rola
Karboksylaza pirogronianowa	Katalizuje pierwszą reakcję w szlaku metabolicznym przekształcającym prekursory trójwęglowe w glukozę (glukogenogeneza)
Karboksylaza acetylo-CoA	Dostarcza reszty octanowe do syntezy kwasów tłuszczowych katalizując powstawanie malonylo - CoA
Karboksylaza propionylo-CoA	Przekształca propionian do bursztynianu, który następnie wchodzi do cyklu kwasu cytrynowego
Karboksylaza -metylokortylo-CoA	Katabolizm leucyny i pewnych związków izoprenoidowych

WYKŁAD V

The biochemical Properties of Eucariotic Polymerases
		δ			γ
Mass (kd)
Native	>250	170	256	36 - 38	160 - 300
Catalytic core	165 - 180	125	215	36 - 38	125
Other subunits	70, 50, 60	48	55	None	35,47
Location	Nucleus	Nucleus	Nucleus	Nucleus	Mitochondria
Associated functions
3'5' exonuclease	No	Yes	Yes	No	Yes
Primase	Yes	No	No	No	No
Properties
Proccesivity	Low	High	High	Low	High
Fidelity	High	High	High	Low	High
Replication	Yes	Yes	Yes	No	Yes
Repair	No	?	Yes	Yes	No

Properties of the DNA Polymerases of E. coli
Property	Pol I	Pol II	Pol III (Core)
Mass (kD)	103	90	130, 27.5, 8.6
Molecules/cell	400	?	40
Turnover number	600	30	1200
Structural gene	PolA	PolB	DnaE ( submit) DnaQ ( submit) HolE (θ submit)
Polymerization 5'3'	Yes	Yes	Yes
Exonuclease 3'5'	Yes	Yes	Yes
Exonuclease 5'3'	Yes	No	No

The Subunits of E. coli DNA Polymerase III Holoenzyme
Subunit	Mass (kD)	Structural Gene	Function
	130	polC (dnaE)	Polymerase
	27.5	dnaQQ	3'-exonuclease
θ	8.6	holE	,  assembly?
	71	dnaX	Assembly of holoenzyme on DNA
	41	dnaN	Sliding clamp, processivity
γ	47.5	dnaX (%)	Part of the γ complex
δ	39	holA	Part of the γ complex
δ'	37	holB	Part of the γ complex
χ	17	holC	Part of the γ complex
ψ	15	HolD	Part of the γ complex

WYKŁAD VI

Rodzaje uszkodzeń DNA

1. Zmiana 1 zasady

1. Depurynacja

2. Deaminacja cytozyny do uracylu

3. Deaminacja adeniny do hipoksantyny

4. Alkilacja zasady

5. Insercja lub delecja nukleotydu

6. Inkorporacja analogu zasady

2. Zmiana 2 zasad

1. Powstanie dimeru tymina - tymina indukowane promieniowaniem nadfioletowym

2. Wiązanie poprzeczne dwufunkcyjnym czynnikiem alkilującym

3. Pęknięcie łańcucha

1. Promieniowanie jonizujące

2. Rozpad wiązań fosfodiestrowych pod wpływem radioaktywności

4. Wiązania poprzeczne

1. Między zasadami tego samego pasma lub pasm przeciwległych

2. Między DNA i cząsteczkami białka (np. histony)

Mechanizmy naprawy DNA

Mechanizm	Problem	Rozwiązanie
Naprawa niesparowanych zasad (naprawa typu „mismatch”)	Błędy kopiowania (niesparowane pętle z 1 lub 2-5 zasad)	Przecięcie pasma oznaczone miejscem metylacji, strawienie egzonukleazą i zastąpienie
Naprzawa przez wycięcie zasady	Samorzutne, chemiczne lub poradiacyjne uszkodzenia pojedynczej zasady	Usunięcie zasady przez N-glikozylazę, usunięcie cząsteczki cukru, zastąpienie
Naprawa przez wycięcie nukleotydu	Samrzutne, chemiczne lub poradiacyjne uszkodzenie segmentu DNA	Usunięcie oligomeru o długości ok. 30 nukleotydów i zastąpienie

Naprawa DNA

Cząsteczki DNA mogą ulegać uszkodzeniu wskutek czynników fizycznych (promieniowania ultrafioletowego, promieniowania jonizującego) i związków chemicznych.

Uszkodzenia te polegają na zamianie zasad, lub ich utracie w całości lub w części (usunięcie grupy NH₂), rozerwaniu wiązań fosfodiestrowych, utracie jednego lub więcej nukleotydów, dodaniu jednego lub więcej nukleotydów, wiązaniu kowalencyjnym poszczególnych nici i innych.

Jednak większość powstałych uszkodzeń zostaje naprawiona dzięki temu, że informacja genetyczna przechowywana jest na obydwu niciach DNA i błąd, znajdujący się na jednej nici DNA może zostać naprawiony dzięki temu, że druga nić zawiera prawidłową informację.

Usuwanie uszkodzeń DNA zapewniają systemy naprawcze.

Jednakże gdy procesy naprawy DNA zawodzą, dochodzi do powstawania mutacji, które mogą lokalizować się w DNA genomowym lub mitochondrialnnym. Jeżeli mutacja znajduje się w komórkach płciowych, mogą one zostać przekazane potomstwu. Gdy dotyczą one komórek somatycznych (mutacje somatyczne) mogą wywołać zmiany lokalne niekiedy usposabiające do nowotworzenia.

Najczęśtszym typem mutacji jest substytucja (tranzycja, transwersja). Rzadziej występują delecje oraz insercje jednego lub więcej nukleotydów.

Tranzycje mogą zachodzić spontanicznie dzięki istnieniu form tautomerycznych każdej z czterech zasad azotowych, występujących w DNA. Częstość występowania tych form jest duża i wynosi dla każdej z zasad: 10⁴.

Grupa -NH₂ może ulegać tautomeryzacji do grupy =NH (iminotautomer), a grupa -C=O do formy enolowej =C-OH (enolotautomer).

Powstające przejściowo spontaniczne tautomery mogą tworzyć pary zasad odmienne od klasycznych. Np. iminotautomer A^* może tworzyć parę z C.

Jeżeli ten błąd nie zostanie naprawiony, może nastąpić wbudowanie do wydłużanej nici C w miejsce T i powstaje mutacja. W następnym cyklu replikacji A^* może przejść w formę prawidłową A, dla której zasadą komplementarną jest T, lecz wbudowana do drugiej nici C tworzyć będzie parę z G. Tak więc jedna z cząsteczek potomnych będzie zawierać parę G≡C w miejscu gdzie druga cząsteczka zawiera parę A=T

WYKŁAD VII

Application of recombinant DNA technology in medicine

1. Obtaining fragments of DNA or copies of genes

- restriction enzymes

- restriction fragments

- DNA fragments produced by reverse transcription (RT)

- screening of the DNA libraries (genomic or cDNA)

2. Techniques for identifying DNA sequences

- Southern blot

- Northen blot

- DNA sequencing

3. Techniques for amplifying DNA sequences

- cloning the restriction fragments in bacteria

- amplification of DNA fragments by polymerase chain reaction (PCR)

4. Use of recombinant DNA techniques for diagnosis

- DNA polymorphism (RFLP)

- detection of mutations by restriction analysis

- detection of mutations by allele-specyfic probe (dot blot and slot blot)

- detection of mutations by PCR

- identification of individuals (DNA fingerprinting)

5. Use of recombinant DNA techniques for prevention of treatment

- production of vaccines

- production of hormones

- production of human proteins in transgenic animals

WYKŁAD VIII

pirogronian + CoA + NAD⁺ acetylo-CoA + CO₂ + NADH

Enzym	Symbol	Liczba łańcuchów	Grupa prostetyczna	Katalizowana reakcja
Składnik o aktywności dehydrogenazy pirogronianowej	E1	24	TPP	Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu
Acetylotransferaza dihydroliponianowa	E2	24	Lipamid	Przeniesienie grupy acetylowej na CoA
Dehydrogenaza dihydroliponianowa	E3	12	FAD	Regeneracja utlenionej formy lipoamidu

WYKŁAD IX

WYKŁAD X

WYKŁAD XIV

Sekwencje regulatorowe DNA rozpoznawane przez niektóre receptory wewnątrzkomórkowe

Receptor	Skrót nazwy sekwencji regulatorowej	Sekwencja rozpoznawana
Glukokortykoidów (G)	GRE	GGTACAnnnTGTTCT
Mineralokortykoidów (M)	MRE	GGTACAnnnTGTTCT
Progesteronu (P)	PRE	GGTACAnnnTGTTCT
Androgenów (A)	ARE	GGTACAnnnTGTTCT
Estrogenów (E)	ERE	AGGTCAnnnTGACTT
1,25-dihydroksy wit.D3 (VD)	VDRE	TCAGGTCA...TGACCTGA
Kwasy retinowego (RA)	RARE	TCAGGTCA...TGACCTGA
Hormonów tarczycy (T)	TRE	TCAGGTCA...TGACCTGA
Glukokortykoidów (G)	NGRE	ATYACn…TGATCW
RE oznacza sekwencję regulatorową DNA (ang. response element). Litery A, G, C, T oznaczają nukleotydy adenylowy, guanylowy, cytydylowy i tymidylowy, Y - pirymidynowy, W - adenylowy lub tymidylowy, n - dowolny nukleotyd w łańcuchu DNA. Kropki oznaczają: 0, 3, 4, 6 lub 12 nukleotydowe przerywniki, nGRE - sekwencja warynkującaodpowiedź negatywną na glikokortykoidy (ang. negative glucocorticoid response element)

Wykłady i materiały z biochemii

- 1 -

www.stomka.prv.pl

---