REAKCJE SALVAGE PURYN
Są to reakcje rezerwowe, pozwalające na konwersję puryn, rybonukleozydów i deoksyrybonukleozydów puryn do mononukleotydów. Wymagają znacznie mniejszego nakładu energii niż synteza de novo.
Reakcje te są szczególnie ważne w tkankach, które nie mają zdolności do syntezy puryn na drodze de novo, np. w tkance mózgowej – niskie stężenie amidotransferazy glutamylo – PRPP; w erytrocytach i limfocytach, które nie mogą zsyntetyzować 5-fosforybozyloaminy.
Wyróżniamy 2 mechanizmy reakcji Salvage:
fosforybozylacja wolnej puryny przez PRPP -> tworzy się 5’-mononukleotyd purynowy
katalizator: fosforybozylotransferaza adeninowa (adenina-> AMP)
fosforybozylotransferaza hipoksantynowo – guaninowa
(hipoksantyna -> IMP lub guanina -> GMP)
Reakcja: Pu + PR-PP -> PuRP + PPi
Ilościowo najważniejsza
Bezpośrednia fosforylacja rybonukleozydu purynowego przez ATP
Katalizator: kinazy (adenozyna-> AMP; deoksyadenozyna-> dAMP)
Reakcja: PuR + ATP -> PuR-P + ADP
2. SYNTEZA DEOKSYRYBONUKLEOTYDÓW
- powstają z rybonukleotydów
- ryboza w rybonukleotydach ulega redukcji -> powstaje deoksyryboza
Redukcja ta zachodzi na etapie nukleotydu difosforanowego. Reduktor – NADPH+H+
Enzym – reduktaza rybonukleotydowa (ma 3 postacie, u człowieka występuje reduktaza rybonukleotydowa klasy I – rNDP-reduktaza)
(N – symbol mnogości przekształcanych substratów, czyli rybonukleotydów difosforanowych)
rNDP reduktaza katalizuje reakcje przekształcania:
ADP-> dADP
GDP-> dGDP
CDP-> dCDP
UDP-> dUDP
Reduktazy II klasy – niektóre bakterie i pierwotniaki
Reduktazy III klasy – beztlenowce
II i III klasy katalizują redukcję rybozy w nukloetydach trifosforanowych
- dTMP (deoksytymidynomonofosforan) powstaje z dUDP/dCDP
dCDP – hydroliza, odłącza się Pi -> dCMP – deaminaza dCMP, odłączenie grupy aminowej NH3 -> cytozyna przechodzi w uracyl, a dCMP w dUMP
dUDP – fosforylacj, grupa Pi z ATP -> dUTP – odłączenie pirofosforanu -> dUMP
dUMP -> zawarty w nim uracyl jest metylowany, syntaza tymidylanowa przekształca równocześnie metyleno-THF w DHF -> uracyl przekształca się w tyminę (metylouracyl), a dUMP -> dTMP
3. Żółtaczka hemolityczna -dodatkowe badania: stężenie żelaza w osoczu, stężenie haptoglobiny, bilirubina wolna w osoczu, urobilinogen w moczu, sterkobilinogen w kale
4. CZYNNIKI WYWOŁUJĄCE PORFIRIE WTÓRNE
Ołów - poprzez wiązanie się z grupami tiolowymi –SH, hamuje aktywność enzymów syntezy porfiryn, które zawierają taką grupę w swojej strukturze. Są to: dehydrogenaza ALA, dekarboksylaza uroporfirynogenowa i ferrochelataza. W wyniku działania Pb dochodzi do porfirii wtórnej – porfirii nabytej toksycznej a prócz ołowiu może być ona wywołana również solami innych metali ciężkich, zażyciem gryzeofulwiny i sedormidu. Obraz kliniczny jest taki sam, jak w porfirii skórnej późnej, czyli występuje fotodermatoza, hepatomegalia, hipertrichoza (zwłaszcza na czole, przedramionach i w okolicy kostek) i nadmierna pigmentacja skóry wystawionej na działanie promieni słonecznych.
5. FOSFORYLACJA SUBSTRATOWA
Jest to proces mniej wydajny energetycznie niż fosforylacja oksydacyjna , zachodzi w przemianach nie wymagających tlenu i prowadzi do powstania ATP.
Reakcja chemiczna która ma miejsce, gdy reszta fosforanowa zostanie przeniesiona ze związku ufosforylowanego- substratu bezpośrednio np na ADP przez enzymy, najczęściej z grupy kinaz. Ten sposób wytwarzania ATP nie wymaga udziału tlenu i zachodzi np. w glikolizie lub cyklu Krebsa. Ten sposób wytwarzania ATP jest ewolucyjnie starszy, jednak ilość związków, które mogą ulec reakcji fosforylacji substratowe jest ograniczona. Fosforylacja ta pozwala np. mięśniom szkieletowym sprawnie funkcjonować przy wysiłku w deficycie tlenowym. Jest to łączenie przy udziale energii, która wydziela się w wyniku reorganizacji wewnętrznej związku organicznego, której poziom energetyczny spada.:
a) glikoliza (zysk energetyczny 4 cząsteczki ATP)
1,3DPG przekształcany jest w 3PG
fosfoenolopirogronian -> pirogronian
b)cykl Krebsa
sukcynylo-CoA -> bursztynian
6. ROZPRZĘGANIE FOSFORYLACJI OKSYDACYJNEJ
Fosforylacja oksydacyjna:
Transport elektronów przez łańcuch oddechowy to proces energetycznie korzystny – NADH to dawca elektronów, a tlen cząsteczkowy to biorca. Jednak przepływ elektronów z NADH na tlen nie prowadzi bezpośrednio do syntezy ATP. Teoria chemiosmotyczna jest najbardziej popularną teorią tłumaczącą ten proces.
Wg teorii kompleks I, II i IV pełnią funkcję pompy protonowej.
Przeniesienie 1 pary elektronów z NADH na atom tlenu = przeniesienie 3 par protonów do przestrzeni transbłonowej mitochondrium
↓
tworzy się gradient elektryczny i gradient pH (po 2 stronach wewnętrznej błony mitochondrialnej – na zewnątrz błony pH jest NIŻSZE niż w środku).
Energia pochodząca z gradientu napędza syntezę ATP za pośrednictwem kompleksu enzymatycznego syntazy ATP.
Elektrony wracają do wnętrza mitochondrium przez kanał w czasteczce syntazy ATP-> powstaje energia do wytworzenia wiązania między ADP i Pi -> następuje rozładowanie gradientu elektrycznego i pH po 2 stronach wewn.bł.mit.
Mechanizm syntezy ATP powiązany jest z:
- istnieniem nierozpuszczalnych struktur białkowo-lipidowych;
- obecnością protonów na zewnątrz wewn.bł. mitochondrium;
- asymetrią rozmieszczenia elementów łańcucha oddechowego
Oligomycyna -> wiąże się z syntazą ATP, zamyka kanał protonowy-> niemożliwe jest rozładowanie gradientu pH i elektrycznego, STOP transportu elektronów -> pompa protonowa nie może ciągle transportować e- wbrew gradientowi, który ciągle rośnie.
Rozprzęganie łańcucha oddechowego:
Zahamowanie fosforylacji przy zachowaniu transportu elektronów przez łańcuch oddechowy.
Możliwe do wykonania przez substancje, które zwiększają przepuszczalność wewn.bł.mit. dla protonów:
słabe kwasy aromatyczne – np. 2,4-dinitrofenol, właściwości lipofilowe, łatwo wbudowuje się w strukturę lipidową wewn.bł.mit.
↓
możliwy jest transport protonów zgodnie z gradientem ich stężeń
↓
natychmiast rozładowuje się gradient po obydwu stronach wewn. błony mit.; transport e- zachodzi prawidłowo, ale nie powstaje gradient protonów
↓
Energia uwalniania przez transport e- rozprasza się w postaci ciepła
Inne związki wywołujące w/w efekty: dikumarol, wysokie stężenia tyroksyny, duże dawki salicylanów, np. aspiryny.
Skutki rozprzęgania:
- substraty energetyczne utleniają się, ale nie powstaje ATP
- coraz większe zużycie ATP i brak jego odtwarzania= ↓ilość ATP, ↑ilość ADP;
↓stosunek ATP/ADP -> sygnał do nasilenia utleniania substratów energetycznych, ale nie powstają nowe ATP, a energia rozpraszana jest w postaci ciepła
Wrodzone defekty fosforylacji oksydacyjnej – efekty mutacji, głównie w obrębie DNA mitochondrium. Najbardziej podatne tkanki to te o dużym zapotrzebowaniu na energię: OUN, mięsień sercowy, mięsnie szkieletowe, wątroba i nerki.