NUKLEOTYDY

1. Adenina 2.Guanina 3. Cytozyna 4.Tymina 5. Uracyl

Pochodne adeniny

8-okso-adenina fapy-adenina

Funkcje nukleotydów:

• Przekazywanie informacji o budowie białek

• Podstawowy składnik kwasów nukleinowych (DNA i RNA) nośnik inf. Genetycznych

• Składnik koenzymów : NAD⁺, FAD i CoA

• Równoważnik energetyczny : związek wysokoenergetyczny : ATP

• Regulator przemian materii (pośrednik działania hormonów) : cAMP, GMP, GTP

• Udział w biosyntezach (np. UTP – biosynteza glikogenu)

ATP ( adenozynotrifosforan) – organiczny związek chemiczny, nukleotyd adeninowy zbudowany z grupy trifosforanowej przyłączonej w pozycji 5' cząsteczki adenozyny. Odgrywa ważną rolę w biologii komórki, jako wielofunkcyjny koenzym i molekularna jednostka w wewnątrzkomórkowym transporcie energiStanowi nośnik energii chemicznej używanej w metabolizmie komórki. Powstaje jako magazyn energii w procesach fotosyntezy i oddychania komórkowego. Zużywają go liczne enzymy, a zgromadzona w nim energia służy do przeprowadzania różnorodnych procesów, jak biosyntezy, ruchu i podziału komórki. Człowiek każdego dnia przekształca ilość ATP porównywalną
z masą swego ciała. ATP potrzebne jest do skurczu mięśniowego i potencjału błonowego.

PRZEMIANY BEZTLENOWE ATP

• fosfokreatyna + ADP → kreatyna + ATP

• Glukoza + 2 ADP + 2P → 2 kwas mlekowy + 2 ATP

PRZEMIANY TLENOWE ATP

• Glukoza + 6 O₂ + 36 ADP + 36 P → 6 CO₂ +6 H₂O + 36 ATP

• kwas tłuszczowy (C₁₆) + 23 O₂ +129 ADP +129 P → 16 CO₂ +16 H₂O + 129 ATP

cAMP, cykliczny AMP lub 3',5'-cykliczny adenozynomonofosforan – organiczny związek chemiczny
z grupy nukleotydów, fosforanowa pochodna adenozyny (cykliczny diester). Bierze udział w wielu reakcjach biochemicznych jako element transdukcji sygnału. Tworzy się przez cyklizację ATP.

Funkcje cAMP:

• Zwiększa przepuszczalność błon komórkowych

• Jest informatorem drugiego rzędu pośredniczącym w działaniu wielu hormonów (np.: noradrenaliny, glukagonu)

• Powoduje przemieszczanie w komórce jonów Na⁺ i K⁺

• Jest kluczowym związkiem integrującym regulację rozpadu i syntezy glikogenu.

• Przyspiesza przemiany w cyklu kwasów trikarboksylowych, wzmaga utlenianie komórkowe i syntezę ATP.

• Stymuluje wzrost ruchliwości plemników

• Wpływa na przemianę lipidów.

• Zwiększa glikogenezę wątrobową i jest sygnałem głodu.

Dinukleotyd flawinoadeninowy, FAD – organiczny związek chemiczny złożony z mononukleotydu flawinowego (FMN) (pochodnej ryboflawiny) i kwasu adenozynomonofosforowego (AMP), koenzym oksydoreduktaz, pełniący funkcję przenośnika elektronów i protonów (kationów wodorowych). Przenosi dwa protony i dwa elektrony, w efekcie czego utleniona forma FAD przechodzi odwracalnie w formę zredukowaną FADH₂.

FAD + 2H⁺ + 2E FADH₂

Flawina Rybitol Fosforan Fosforan Ryboza Adenina

Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy – organiczny związek chemiczny, nukleotyd pełniący istotną rolę
w procesach oddychania komórkowego. Różne pochodne tego związku są akceptorami elektronów
i protonów w procesach utleniania komórkowego. Pełnią też rolę koenzymów oksydoreduktaz.

Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy nie występuje w zasadzie w organizmach żywych w stanie wolnym, lecz występuje w postaci jonów (NAD⁺ i NADP⁺) oraz w formie zredukowanej (NADH i NADPH).

• NAD⁺ – forma utleniona dinukleotydu

• NADP⁺ – kation fosforanowy dinukleotydu

• NADH – forma zredukowana NAD⁺

• NADPH – forma zredukowana NADP⁺

Amid kwasu nikotynowego

Ryboza Fosforan Fosforan Ryboza Adenina

HORMONY

Podział hormonów ze względu na budowę chemiczną :

• Pochodne aminokwasów – noradrenalina, adrenalina

• Białkowe – zbudowane z aminokwasów : hormony tropowe

• Peptydowe – zbudowane z małej liczby aminokwasów : wazopresyna, oksytocyna

• Sterydowe – pochodne – hormony płciowe, hormony kory nadnerczy (np. : estrogeny, testosteron)

• Pochodne kwasów wielonienasyconych (kwasu arachidonowego) : prosta glandyny, leukotrieny, Prosta cyliny

Hormony ze względu na lokalizację cAMP - znaczeni w działaniu wybranych hormonów :

• Aktywuje swoiste kinazy białkowe, które działają stymulująco na poszczególne enzymy i białka.

Aktywacja kinaz odbywa się poprzez łącznie cAMP z ich częścią regulatorową. Kinazy te następnie stymulują enzymy i białka regulatorowe w chromatynie jądrowej, powodując ich ufosforylowanie. Przykładem może być proces glikolizy i tlenowe przemiany ufosforylowanych monoz, zachodzące dzięki przekształcaniu się glukozy w glukozo-6-fosforan spowodowanym glikokinazą. Aktywne kinazy niezależne od cAMP odgrywają kluczową rolę w powstawaniu odpowiedzi komórkowej.

• Jest informatorem drugiego rzędu pośredniczącym w działaniu wielu hormonów (Np: noradrenaliny, glukagonu):

Układy umiejscowione w błonie komórkowej i uczestniczące w przeniesieniu informacji z jej zewnętrznej strony do wnętrza komórki określa się jako układy transdukcji. Mechanizm funkcjonowania systemu transdukcji obrazuje hipoteza tzw. drugiego (wtórnego) przekaźnika (cAMP), zgodnie z którą w działaniu hormonu na komórkę można wyróżnić cztery etapy: rozpoznanie informacji, przeniesienie jej, transmisja i odpowiedź. Hormon (H)- pierwszy przekaźnik wiąże się z receptorem na zewnętrznej stronie błony komórkowej. Pod wpływem kompleksu hormon-akceptor następuje zmiana konformacyjna w białku sprzęgającym G tak, że jest ono zdolne do oksydacji sektora występującego po wewnętrznej stronie plazmolemy. Gdy efektorem jest cyklaza adenylanowa (CA) prowadzi to do zwiększenia przepuszczalności cAMP pełniącego rolę drugiego przekaźnika. Związek ten powoduje przekształcenie nieaktywnej kinazy białkowej (kn) w jej aktywna postać (Ka). Następnie kinaza ta przez fosforylację aktywuje kolejny enzym (en i Ea – odpowiednio nieaktywna i aktywna postać enzymu), co wywołuje ciąg następnych reakcji związanych
z wystąpieniem ostatecznej odpowiedzi komórkowej.

• Jest kluczowym związkiem integrującym regulację rozpadu i syntezy glikogenu.

Zwiększony poziom cAMP uruchamia serię reakcji, które powodują aktywację fosforylazy,
a równocześnie hamują działanie syntezy glikogenowej. Aktywacja fosforylazy polega na fosforyzowaniu specyficznych reszt seryny. Fosforylaza w mięśniu jest aktywowana przez adrenalinę za pośrednictwem cAMP. Zwiększenie poziomu cAMP aktywuje następnie kinazę białek zależną od cAMP, która katalizuje, z udziałem ATP, fosforylację nieaktywnej kinazy b fosforylazy do aktywnej kinazy a fosforylazy. Z kolei kinaza a w wyniku kolejnej fosforylacji aktywuje fosforylazę b do fosforylazy alfa. Wykazano również że aktywność fosforylazy a tym samym nasilenie glikogenolizy
w mięśniach są zsynchronizowane z przejściowym wzrostem stężenia Ca²⁺ w cytoplazmie oraz ze skurczem mięśni. Rozpad glikogenu w mięśniach zwiększa się kilkaset razy bezpośrednio po rozpoczęciu jego skurczu. Obserwuje się wówczas uwolnienie jonów wapnia, które powodują szybka aktywację kinazy fosforylazy.

• Wpływa na przemianę lipidów.

Hormony powodujące wyraźne przyspieszenie liolizy, (np. aminy katecholowe, adrenalina, noradrenalina), czynią to przez pobudzenie aktywności cyklazy adenylanowej, enzymu przekształcającego ATP w cAMP. Mechanizm ten jest analogiczny do warunkującego stymulację hormonalną glikogenolizy. cAMP przez stymulację kinazy białek przekształca nieaktywną, wrażliwą na hormon, lipazę triacyloglicerolową w jej formę aktywną. Tak wiec stężenie liolizy jest głównie kontrolowane przez ilość cAMP w tkance. Procesy, które powodują rozkład tego nukleotydu lub chronią go przed rozkładem, wywierają wpływ na lipolizę. cAMP jest przekształcany w 5’-AMP przez fosfodiestrazę cyklicznego 3’5’-nukleotydu. Aktywność tego enzymu jest hamowana przez pochodne ksantyny, takie jak kofeina
i teofilina. Wiadomo, że picie kawy lub podawanie kofeiny powoduje u ludzi wyraźny i długotrwały wzrost stężenia WKT w osoczu krwi.

• Zwiększa glikogenezę wątrobową i jest sygnałem głodu.

W przypadku niedoboru glukozy glukagon symuluje syntezę cAMP. Adrenalina i glukagon hamują glikolizę
a pobudzają glukogenezę w wątrobie. Gdy zwiększa się ilość cAMP, zwiększa się glukogeneza wątrobowa. Glukoza zmniejsza stężenie cAMP. cAMP w wielu indukowanych operonach może stymulować inicjację transkrypcji i służyć jako sygnał głodu np. u bakterii i ssaków.

Sprzężenie zwrotne w regulacji wydzielania hormonów – oś podwzgórza – przysadka – gruczoł wydzielniczy

Wydzielanie hormonów tropowych z przysadki oparte jest na zasadzie sprzężenia zwrotnego. Hormony uwalniane przez przysadkę powodują uwalnianie innych hormonów z narządów podległych. Wzrastającą ilość wydzielanych hormonów przez gruczoły podległe wywołuje zahamowanie wydzielania hormonów w przysadce mózgowej. Zatrzymywanie działania gruczołu produkującego poprzez gromadzenie się produktów nazywane jest sprzężeniem zwrotnym ujemnym. Jeśli gromadzące się produkty pobudzają tkankę produkująca to jest to sprzężenie zwrotne dodatnie.

W związku z udziałem podwzgórza w regulacji wydzielania hormonów zjawisko sprzężenia zwrotnego podzielono na zewnętrzne i wewnętrzne. Sprzężenie zwrotne wewnętrzne określają zależności : podwzgórze → przysadka → podwzgórze. Natomiast w sprzężeniu zwrotnym zewnętrznym regulacją hormonalna przebiega w sposób następujący : podwzgórze → przysadka → gruczoły podległe → podwzgórze.

• Hormony wydzielane przez podwzgórze i ich wpływ na hormony przysadkowe.

Foliberyna ( FSH-RH ) - stymuluje wydzielanie folitropiny ( FSH )

Luliberyna ( LH-RH ) - stymuluje wydzielanie lutropiny ( LH )

Gonadoliberyna ( LH/FSH-RH ) - stymuluje wydzielanie gonadotropiny kosmówkowej ( hCG )

Kortykoliberyna ( CRH ) - stymuluje wydzielanie kortykotropiny ( ACTH )

Gonadoliberyna ( LH/FSH-RH ) - stymuluje wydzielanie tyreotropiny ( TSH )

Melanoliberyna ( MRH ) - stymuluje wydzielanie melanotropiny ( MSH )

Prolaktoliberyna ( PRH ) - stymuluje wydzielanie prolaktyny ( PRL )

Somatoliberyna ( SRH ) - stymuluje wydzielanie somatotropiny ( STH )

Somatostatyna ( SIH ) - hamuje wydzielanie somatotropiny ( STH )

Prolaktostatyna ( PIH ) - hamuje wydzielanie prolaktyny ( PRL )

Melanostatyna ( MIH ) - hamuje wydzielanie melanotropiny ( MSH )

• Hormony przysadki mózgowej :

Somatotropina ( GH ) , czyli hormon wzrostu. Opowiada ona z a procesy wzrostowe organizmu. Aktywuje ona syntezę białek, hydrolityczny rozkład tłuszczów,

Lipotropina ( LPH ) - hormon lipotropowy. Aktywuje procesy rozkładu tłuszczy ( lipolizę ) do glicerolu i kwasów tłuszczowych , powodując wzrost ich stężenia w osoczu krwi.

Melanotropina ( MSH ) - hormon melanotropowy. Powoduje wzrost syntezy melaniny- barwnika występującego
w skórze powodując tym samym wzrost jej pigmentacji.

• Hormony wydzielane z płata nerwowego przysadki :

Wazopresyna ( ADH )- hormon antydiuretyczny. Jest to hormon odpowiedzialny za oszczędna gospodarkę wodną
w organizmie. Powoduje on zwrotna resorpcję wody w kanalikach zbiorczych i nerkowych , dzięki czemu zapobiega nadmiernemu uwalnianiu wody z organizmu.

Oksytocyna ( OT ) - wywołuje skurcze mięśniówki macicy ułatwiając tym samym poród oraz transport plemników do jajowodów w czasie stosunku płciowego. Odpowiedzialna jest również za obkurczanie przewodów mlecznych wywołując tym samym wydzielanie mleka z gruczołów mlecznych w czasie laktacji.

• Hormony tarczycy.

Tarczyca wydziela dwa ważne hormony : trójjodotyroninę ( T3 ) oraz tyroksynę ( T4 ) , które zwiększają metabolizm całego organizmu. Hormony te pobudzają syntezę somatotropiny , produkcję białek oraz obniżają stężenie cholesterolu w osoczu krwi. Wydzielanie zbyt małej ilości hormonów przez tarczycę powoduje u dzieci kretynizm u których obserwuje się zahamowanie wzrostu, niedorozwój fizyczny i psychiczny. Objawem niedoboru hormonów tarczycowych u dorosłych jest osłabienie, obniżone ciśnienie krwi, spowolnienie tempa skurczu serca, senność , otyłość oraz nadmierne gromadzenie się śluzu pod skórą ,czyli obrzęk śluzowaty.

Nadmierne wydzielanie tych hormonów związane jest z nadczynnością tarczycy , co jest przyczyną choroby Basedowa. Choroba ta objawia się zwiększonym tempem metabolizmu, czego wynikiem jest podwyższona temperatura ciała, pocenie się , zwiększona pobudliwość, przyśpieszenie akcji serca oraz zwiększenie ciśnienia krwi. Wraz ze wzrostem metabolizmu wzrasta czynność układu oddechowego przyśpieszenie oddechu. U osób cierpiących na nadczynność tarczycy obserwuje się spadek masy ciała. W ramach leczenia tego schorzenia podaje się substancje hamujące syntezę tych hormonów lub wycina się część gruczołu tarczycowego.

Klacytonina – powoduje obniżenie stężenia wapnia w osoczu krwi, poprzez pobieranie jonów wapniowych do tkanki kostnej.

• Hormony przytarczyc.

Parathormon ( PTH )- pobudza on wydzielanie jonów wapniowych z tkanki kostnej do krwi, oraz obniża zwrotną resorpcję jonów fosforanowych w nerkach , w związku z czym obniżony zostaje ich poziom we krwi. Niedobór parathormonu wywołuje tężyczkę. Zbyt duża produkcja parathormonu przez przytarczyce jest przyczyną odwapnienia kości, przez co stają się one kruche i podatne na złamania.

• Hormony trzustki :

Glukagon- wytwarzany przez komórki alfa powoduje rozkład glikogenu do glukozy oraz wzmaga procesy glukogenezy ( produkcji glukozy ) czego efektem jest podwyższenie poziomu tego cukru we krwi.

Insulina- wytwarzana w komórkach beta zatrzymuje procesy glukogenezy, stymuluje przekształcanie glukozy
w glikogen ( w wątrobie ). Insulina obniża zawartość cukru w osoczu jak również pobudza syntezę tłuszczów i białek. Objawem niedoboru insuliny jest cukrzyca ( hiperglikemia ) . która może być przyczyna śpiączki i kwasicy. Nadmiar insuliny wywołuje hipoglikemię i wstrząs hipoglikemiczny.

Somatostatyna- produkowana w komórkach delta , wstrzymuje syntezę glukagonu i insuliny.

• Hormony kory nadnerczy.

Kortyzol ( kortykosteron ) - wpływa na metabolizm białek ograniczając ich syntezę oraz aktywując przekształcanie ich w cukry ( glukoneogeneza ). Kortyzol wpływa również na obniżenie odporności organizmu.

Aldosteron - zwiększa zwrotną resorpcje jonów sodowych w nerkach , natomiast zmniejsza odzyskiwanie jonów potasowych.

Skutkiem niedoboru aldosteronu jest choroba Addisona, której przyczyną jest obniżenie stężenia sodu a podwyższenie stężenia jonów potasu we krwi. Wynikiem tego jest osłabienie, chudnięcie, obniżenie ciśnienia krwi.

Nadmiar aldosteronu wywołuje chorobę Cushinga, której objawami jest podwyższenie ciśnienia krwi, otyłość i osteoporoza.

Androgeny- odpowiadają za wytworzenie się drugorzędnych cech płciowych u mężczyzn. Nadmiar tych hormonów u dziewcząt powoduje maskulinizację.

• Hormony rdzenia nadnerczy:

Adrenalina ( epinefryna )- nazywana jest hormonem stresu ponieważ uwalniana jest w sytuacjach wymagających zwiększonej pobudliwości ruchowej i umysłowej. Adrenalina podwyższa ciśnienie krwi, wywołuje rozszerzenie źrenic, zwiększenie metabolizmu tłuszczów i zwiększenie poziomu cukru we krwi. Przygotowuje ona organizm do wysiłku fizycznego, dlatego wywołuje również przyśpieszenie oddechu.

Noradrenalina- podtrzymuje efekty działania adrenaliny .

• Hormony wytwarzane w jądrach.

Testosteron- produkowany w komórkach Leidiga , odpowiedzialny jest za prawidłowy rozwój narządów rozrodczych męskich. Testosteron warunkuje wykształcanie się męskiej sylwetki, obniżenie głosu , pojawienie się owłosienia na twarzy, klatce piersiowej i w okolicy genitaliów.

• Hormony jajnikowe:

Estrogeny - syntetyzowane są przez komórki warstwy ziarnistej pęcherzyka Graafa, nalezą do nich : estradiol, estriol oraz estron.

Estrogeny kontrolują prawidłowy rozwój narządów rodnych , wywołują zmiany w śluzówce macicy w początkowych dniach cyklu owulacyjnego, odpowiedzialne są za popęd płciowy kobiet oraz wykształcenie się kobiecej sylwetki ( wąskiej talii, szerokich bioder i wzrost piersi ).

• Hormony ciałka żółtego:

Progesteron- wywołuje zmiany w śluzówce macicy, mające na celu przygotowanie jej do przyjęcia zapłodnionego jajeczka. Progesteron wydzielany jest w dużej ilości w czasie ciąży, ponieważ odpowiedzialny jest za jej podtrzymanie i prawidłowy przebieg.

Relaksyna- wydzielana w czasie porodu wywołuje rozluźnienie mięśniówki macicy oraz spojenia łonowego.

Gonadotropina kosmówkowa ( hCG) - warunkuje powstanie ciążowego ciałka żółtego, które w pierwszych etapach ciąży jest miejscem produkcji progesteronu.

CUKRY

1. Trawienie węglowodanów – cukrów

Trawienie węglowodanów, zwłaszcza skrobi rozpoczyna się w jamie ustnej pod wpływem zawartego w ślinie enzymu – αamylazy. Optimum działania amylazy ślinowej występuje przy pH 6,0 – 7,0. Polisacharydowy łańcuch skrobii hydrolizuje do cząsteczek maltozy, maltotriozy, dekstryn. Trawienie w jamie ustnej trwa bardzo krótko, gdyż pokarm szybko przechodzi do żołądka. Środowisko kwaśne unieczynnia amylazę ślinową. W żołądku zachodzi tylko częściowa hydroliza dwucukrów – sacharozy i maltozy. Dalsze trawienie węglowodanów odbywa się w jelicie cienkim. W dwunastnicy trawienie węglowodanów zachodzi przy udziale α – amylazy wytwarzanej przez trzustkę. Jej działanie polega na hydrolizie węglowodanów do dekstryn i dwucukrów

1. Wchłanianie

Węglowodany wchłaniają się w postaci monosacharydów, heksoz i pentoz w dwunastnicy i w jelicie czczym. Większość monosacharydów, a zwłaszcza glukoza i galaktoza, jest wchłaniana na zasadzie transportu aktywnego i wymagana jest do tego procesu energia ATP, odpowiedni przenośnik jonów Na⁺. Niektóre z monosacharydów, do których należy fruktoza i mannoza, dostają się do krwi dzięki dyfuzji prostej. Jednorazowe spożycie dużej ilości bisacharydów powoduje ich wchłanianie bez uprzedniej hydrolizy do monosacharydów.

1. Przebieg glikolizy

Fosforylacja glukozy i powstanie glukozo-6-fosforanu. Przekształcenie glukozo-6-fosforanu we fruktozo-6-fosforan przy pomocy izomerazy glukozo-6-fosforanowej, z zastrzeżeniem, że przemianie tej ulega tylko anomer α glukozo-6-fosforanu. Fosforylacja fruktozo-6-fosforanu przez ATP i przy pomocy enzymu fosfofruktokinazy I (PKF), powstaje fruktozo-1,6-bisfosforanu oraz ADP. Rozszczepienie przez aldolazę fruktozo-1,6-bisfosforanu na dwie fosfotriozy - aldehyd 3-fosfoglicerynowy oraz fosfodihydroksyaceton. Przekształcenie fosfodihydroksyacetonu w aldehyd 3-fosfoglicerynowy przez izomerazę triozofosforanową. Przekształcenie aldehydu 3-fosfoglicerynowego w 1,3-bisfosfoglicerynian (1,3-BPG) z użyciem fosforanu nieorganicznego, NAD⁺ i enzymu dehydrogenazy aldehydu 3-fosfoglicerynowego Przeniesienie grupy fosforanowej z 1,3-BPG do ADP i utworzenie ATP (fosforylacja substratowa) oraz 3-fosfoglicerynianu. Przekształcenie 3-fosfoglicerynianu w 2-fosfoglicerynian przez fosfogliceromutazę. Odwodnienie 2-fosfoglicerynianu i powstanie fosfoenolopirogronianu Przeniesienie grupy fosforanowej z PEP na ADP i powstanie ATP oraz pirogronianu.

1. Glikoliza zachodząca w warunkach tlenowych

W warunkach tlenowych pirogronian, otrzymany w wyniku glikolizy pobierany jest przez mitochondria, w których po przekształceniu do acetylo-CoA, zostaje utleniony do dwutlenku węgla w cyklu Krebsa. Powstałe w glikolizie równoważniki redukujące są przenoszone zaś z NADH+H⁺ do wnętrza mitochondriów.

1. Glikoliza zachodząca w warunkach beztlenowych

Jeśli przeważają warunki beztlenowe, uniemożliwiona staje się reoksydacja NADH w łańcuchu oddechowym przez przeniesienie równoważników redukujących na tlen. Pirogronian ulega redukcji przez NADH do mleczanu w reakcji katalizowanej przez dehydrogenazę mleczanową.

1. Glikogen, skrobia zwierzęca (C6H10O5)n - polisacharyd (węglowodany) zbudowany z reszt glukozy połączonych wiązaniem α-glikozydowym. Glikogen jest cukrem zapasowym, magazynowanym w wątrobie i mięśniach szkieletowych na drodze procesu glukogenezy lub glikoneogenezy. Pod wpływem adrenaliny glikogen oddziela pojedyncze cząsteczki glukozy (gliokogenoliza), które przedostają się z wątroby do krwi i następnie do tkanek, gdzie stanowią źródło energii.