1. Transkrypcja i zmiany potranskrypcyjne. 

Transkrypcja – w genetyce proces syntezy RNA na matrycy DNA przez różne polimerazy RNA, czyli przepisywanie informacji zawartej w DNA na RNA.

Matryca jest odczytywana w kierunku 3' → 5', a nowa cząsteczka RNA powstaje w kierunku 5' → 3'. Transkrypcji podlega odcinek DNA od promotora do terminatora. Nazywamy go jednostką transkrypcji.

Podczas transkrypcji polimeraza RNA buduje cząsteczkę RNA łącząc zgodnie z zasadą komplementarności pojedyncze rybonukleotydy według kodu matrycowej nici DNA.

proces	Etap	Ważniejsze enzymy
Replikacja	rozplatanie podwójnej nici DNA (wpierw odwinięcie jej z nukleosomów) — jest nić wiodąca i opóźniona	helikaza, topoizomeraza I i II
	przyłączenie starterów (krótkie odcinki RNA) do opóź­nionej nici DNA co 1000–2000 (100–200) par zasad	prymaza lub polimeraza DNA α
	dodawanie nukleotydów do starterów (kierunek 5´ → 3´ na obu niciach: wiodącej i opóźnionej), sprawdzanie poprawności replikacji i ewentualna korekta błędów	polimeraza DNA III (dimer) lub osobne poli­me­razy DNA ( δ i ε) na każdej z nici
	usunięcie starterów i wypełnienie luk po nich	polimeraza DNA I
	łączenie z sobą odcinków nici opóźnionej	ligaza DNA
	dodanie wielu kopii określonej sekwencji na końcu liniowego DNA (tzn. w telomerze chromosomu)	telomeraza
Przemiany  poreplika­cyjne	metylacja zasad azotowych w specyficznych miejscach (co pozwala m.in. odróżnić własny DNA od obcego)	metylotransferaza
	wytwarzanie odpowiedniej struktury (np. nukleosomy)	?
Transkrypcja	odszukanie sekwencji promotorowej i rozplecenie nici	polimeraza RNA lubpolimerazy RNA I, II i III (oddzielne dla różnych rodzajów RNA) i dodatkowe czynniki białkowe
	odszukanie pozycji startowej w DNA
	przesuwanie się wzdłuż nici DNA, synteza nici RNA
	dotarcie do sekwencji terminatorowej i zakończenie syntezy łańcucha RNA, oddzielenie RNA od DNA
Przemiany potranskryp­cyjne (dojrzewanie RNA)	zabezpieczanie końca 5´ specjalnym nukleotydem^b	guanylilotransferaza
	usuwanie końcowych nukleotydów i cięcie nici RNA	RNazy: endo- i egzonukleazy
	dodanie ok. 250 reszt adenozynowych do końca 3´^c	polimeraza poli(A) (PAP)
	wycinanie intronów i łączenie egzonów (tzw. splicing)	kompleksy białek i snRNA
	modyfikacja zasad lub reszt cukrowych (np. metylacja)	metylotransferaza
	redagowanie RNA: zmiana pojedynczych zasad	deaminazy
Translacja	wiązanie aminokwasów z odpowiednimi tRNA	syntetazy aminoacylo-tRNA
	związanie rybosomu z mRNA (blisko kodonu START) oraz inicjatorowym tRNA (zawiera resztę metioniny)	składniki rybosomu, czyn­niki białkowe IF1–IF3
	przyłączenie kolejnego amino­acylo-­tRNA do rybosomu	różne czynniki białkowe
	dołączenie aminokwasu do powstającego polipeptydu	peptydylotransferaza
	przesunięcie peptydylo-tRNA i mRNA (o 1 kodon)	translokaza
	uwolnienie polipeptydu i mRNA (na kodonie STOP)	m.in. peptydylotransferaza
Przemiany  potrans­lacyjne  (dojrzewanie białka)	tworzenie mostków dwusiarczkowych	różne enzymy
	rozcinanie łańcuchów polipeptydowych	peptydazy
	odcinanie aminokwasów końcowych	amino- i karboksypeptydazy
	odcinanie peptydów sygnałowych	peptydaza sygnałowa
	zwijanie białka do określonej konformacji	chaperony (czaperony)^d
	gliko­zylacja, hydroksylacja, acetylacja, fosforylacja	różne enzymy

2. Szlak pentozo- fosforanowy i jego rola. 

PRZEBIEG SZLAKU

W przebiegu szlaku pentozofosforanowego można wyróżnić dwie fazy. Pierwsza - faza oksydacyjna, podczas której powstaje NADPH oraz druga - faza nieoksydacyjna podczas której powstają pentozy oraz cukry o 3, 4 i 7 atomach węgla .

Faza oksydacyjna

Podczas tej fazy glukozo-6-fosforan zostaje przekształcony w rybulozo-5-fosforan . Jednocześnie dwie cząsteczki NADP+ zostają zredukowanie do NADPH +H⁺.

Faza nieoksydacyjna

Podczas tej fazy rybulozo-5-fosforan zostaje przekształcony w rybozo-5-fosforan lub ulega wieloetapowym przekształceniom w metabolity glikolizy .

Reakcje tego etapu są odwracalne. Jeśli zapotrzebowanie w komórce na NADPH jest większe niż na rybozo-5-fosforan, zostaje on przekształcony we fruktozo-6-fosforan i aldehyd 3-fosfoglicerynowy, które są metabolitami glikolizy, zgodnie przedstawionymi reakcjami. Jeśli natomiast zapotrzebowanie na rybozo-5-fosforan jest znacznie większe niż na NADPH, transketolaza i transaldolaza przekształcają fruktozo-6-fosforan i aldehyd 3-fosfoglicerynowy, pobrane z glikolizy, w rybozo-5-fosforan.

FUNKCJE W METABOLIZMIE

Szlak pentozofosforanowy spełnia kilka funkcji w metabolizmie komórek:

1. Rybulozo-5-fosforan jest zażywany do syntezy nukleotydów budujących RNA oraz jest prekursorem deoksyrobozy wchodzącej w skład nukleotydów budujących DNA

2. NADPH służy jako reduktor w wielu reakcjach biosyntezy zachodzących w cytozolu. Bierze udział w syntezie steroidów w komórkach nadnerczy, jąder i jajników oraz w syntezie kwasów tłuszczowych w komórkach wątroby, tkance tłuszczowej i gruczołach mlecznych.

3. W krwinkach czerwonych nie posiadających mitochondriów jest jedynym sposobem na wytworzenie siły redukcyjnej w postaci NADPH niezbędnej do redukowania glutationu i ochrony komórki przez stresem oksydacyjnym.

4. W komórkach roślinnych erytrozo-4-fosforan bierze udział w syntezie aminokwasów aromatycznych, lignin, związków fenolowych i flawonoidów.

5. W warunkach wysokiego zapotrzebowania na siłę redukcyjną (NADPH) i ATP zwiększa produkcję metabolitów glikolizy zwieszając wydajność tego procesu

3. Cholesterol i jego pochodne, synteza cholesterolu, przemiany cholesterolu, witamina D2 i D3.

Cholesterol – organiczny związek chemiczny, lipid z grupy steroidów zaliczany także do alkoholi. Jego pochodne występują w błonie każdej komórki zwierzęcej, działając na nią stabilizująco i decydując o wielu jej własnościach. Jest także prekursorem licznych ważnych steroidów takich jak kwasy żółciowe czy hormony steroidowe.

Potocznie cholesterolem nazywa się obecne w osoczu krwi pokrewne substancje lipidowe – lipoproteiny, w skład których między innymi wchodzi też cholesterol.

Cholesterol jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania organizmu i pochodzi zarówno ze źródeł pokarmowych jak i biosyntezy de novo.

Stanowi on substrat do syntezy wielu ważnych biologicznie czynnych cząsteczek:

• hormony płciowe,

• kortykosterydy,

• witamina D3 i jej metabolity,

• glikozydy nasercowe

• sitosterole,

• niektóre alkaloidy

• kwasy żółciowe.

W organizmie człowieka cholesterol występuje w tkankach i w osoczu krwi z grupą 3β-hydroksylową wolną lub zestryfikowaną długołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi. Ogólna ilość cholesterolu w organizmie przeciętnego człowieka jest oceniana na ok. 140 g

Synteza cholesterolu

Synteza następuje we wszystkich komórkach z wyjątkiem RBC. Jest to dość skomplikowana kaskada rekcji enzymatycznych, składająca się z około trzydziestu kroków. W syntezie cholesterolu można wymienić trzy główne etapy:

1.Powstanie 3- hydroksyl-3-metyloglutarylo-CoA(3-HMG-CoA) z acetylo-Co i acetoacetylo-CoA i jego redukcja do mewalonianu oraz fosforylacja mewalonianu i przekształcenie do pirofosforanu 3-izopentylu

2.Tworzenie skwalenu z sześciu cząsteczek pirofosforanu 3-izopentylu

3.Cyklizacja skwalenu (przez epoksyd skwalenu) do lanosteronu i jego przejście do cholesterolu

Rysunek 2. Synteza cholesterolu. Źródło: Artykuł "Cellular cholesterol trafficking and compartmentalization" Elina Ikonen

Witamina D

Rola w organizmie: witamina D pełni istotną funkcję w regulowaniu przemiany wapnia i fosforu (wzmaga ich wchłanianie z jelit, oraz hamuje ilość wapnia wydalanego z organizmu) oraz przy tworzeniu kości. Pośrednio wpływa na prawidłowe przewodzenie nerwowe oraz prawidłową pracę serca.

Źródło witaminy: syntetyzowana jest przez organizm pod wpływem światła słonecznego, oprócz tego występuje w: mleku i jego przetworach, tranie, sardynkach, makrelach, śledziach, łososiu, tuńczyku, żółtku jaj, wątrobie.

Skutki niedoboru: krzywica, wypadanie zębów, powiększenie stawów kolanowych, kostek i dłoni, osłabienie mięśni.

Pochodne cholesterolu

Pochodne cholesterolu budują każdą komórkę w naszym ciele, a szczególnie tkankę nerwową i wątrobę. Związek ten jest niezbędny dla prawidłowego funkcjonowania organizmu, bierze udział w wielu procesach biochemicznych. Przede wszystkim umożliwia syntezę witaminy D w naszym organizmie i jest konieczny do budowy hormonów sterydowych, zwłaszcza płciowych (np.: testosteron, estrogeny i progesteron) oraz kortyzolu, czyli hormonu stresu, dla którego jest prekursorem. Kiedy się denerwujemy hormon ten jest uwalniany do krwi aby jak najszybciej zlikwidować psychologiczne i fizyczne objawmy stresu. Niezmiernie istotną rolą cholesterolu jest jego wpływ na prawidłowe funkcjonowanie mózgu i układu nerwowego, ponieważ buduje komórki nerwowe oraz synapsy (czyli miejsca, na których zachodzi przekazywanie impulsów z komórki do komórki). Jest on składnikiem żółci (biorącej udział w trawieniu tłuszczów), powoduje to, że zostaje w dużej mierze zużyty przez układ trawienny, co obniża jego poziom.

Pochodnymi cholesterolu SA m.in. hormony steroidowe:

Hormony steroidowe, hormony sterydowe – grupa hormonów o różnorodnych funkcjach biologicznych, których cechą wspólną jest szkielet steroidowy. Hormony steroidowe są małocząsteczkowymi związkami chemicznymi, które bez trudu przenikają przez błonę komórkową i dla których receptory znajdują się w jądrze komórek, na które oddziałują.

Do hormonów steroidowych zalicza się także witaminę D, która jako jedyna spośród tego rodzaju hormonów nie zawiera układu steroidowego (jej prekursorami są jednak steroidy).

Za syntezę hormonów steroidowych w komórce odpowiada gładkie retikulum endoplazmatyczne.

Istnieje kilkadziesiąt różnych hormonów steroidowych, które spełniają najrozmaitsze funkcje regulacyjne w organizmach zwierząt i organizmie człowieka. Do najbardziej znanych należą hormony płciowe męskie (androgeny), takie jak np. testosteron i żeńskie (estrogeny i gestageny), m.in. estradiol i progesteron. Są one syntezowane w jądrach lub jajnikach oraz nadnerczach.

Inne znane hormony steroidowe to:

• kortykosteroidy - powstające w korze nadnerczy, (m.in. kortyzon - który kontroluje przemianę białek w cukry oraz aldosteron, który reguluje metabolizm jonów sodu i potasu

• ekdyzon - hormon produkowany przez owady, który stymuluje ich przepoczwarzanie się.

• Testosteron

• Estrogeny –estradiol

Produkcja poszczególnych hormonów steroidowych znajduje się pod kontrolą specyficznych hormonów nadrzędnych:

• aldosteron ← angiotensyna II/III

• hormony płciowe ← LH/FSH

• kortyzol, DHEA ← ACTH

Przemiany cholesterolu (? Nic innego nigdzie nie znalazłam , nie wiem czy o to chodziło..)

Cholesterol z awiera 4 połączone pierścienie węglowe z dołączonym rozgałęzionym łańcuchem węglowym, jedno wiązanie podwójne i jedną grupę –OH, która nadaje mu chemiczną przynależność alkoholi. Stąd też końcówka w nazwie –ol. Sumaryczny wzór tej cząsteczki to C₂₇H₄₅OH. Jakie obserwacje można jeszcze poczynić patrząc na nią? Pierścienie nadają tej cząsteczce nieco sztywny charakter. Oprócz jednego tlenu brak jest innych atomów czy grup chemicznych, co nadaje jej właściwości fizyczne zbliżone do węglowodorów i tłuszczów. Cząsteczka dobrze rozpuszcza się w tłuszczach, nie rozpuszcza się natomiast w wodzie. Stosunek ilości węgla do wodoru wynosi 1:1.7. Oznacza to, że wodoru jest w niej mniej niż w kwasach tłuszczowych i wielu innych związkach organicznych, gdzie wynosi on ok. 1:2. Doktor Jan Kwaśniewski mówi o cholesterolu „śmietnik węglowy”. Widzimy, że jest to prawda. Cząsteczka zawiera relatywnie więcej węgla niż pozostałe związki chemiczne w naszym organizmie. Nie jest to może duża różnica, ale wystarczająco istotna, by przesuwać równowagę ciągów reakcji chemicznych w kierunku jego syntezy, jeśli spożywamy nadmiar węgla w stosunku do wodoru (czyli węglowodany).

Synteza tego związku w naszym organizmie jest dość złożonym procesem i nie będę jej tu w całości przytaczał, podzielę ją na kilka etapów:

I. 3 CH₃-CO-CoA + H₂O → C₆H₉O₄-CoA (HMG-CoA) + 2 CoA

3 cząsteczki acetylo-CoA, czyli tzw. aktywnego octanu, łączą się w tzw. HMG-CoA

II. HMG-CoA + 2 NADPH₂ → C₆H₁₂O₄ (mewalonian) + 2 NADP + CoA

Na tę reakcję chciałbym zwrócić uwagę, gdyż jest to ważny punkt regulacyjny szybkości szlaku syntezy cholesterolu. Aktywność enzymu katalizującego tę reakcję, zwanego reduktazą HMG-CoA decyduje w głównej mierze o szybkości całego szlaku syntezy. Enzym ten jest hamowany przez cholesterol – produkt końcowy szlaku, przez mewalonian – produkt bezpośredni reakcji, przez kwasy żółciowe – powstające z cholesterolu, no i wreszcie przez tzw. statyny, czyli leki hamujące syntezę cholesterolu. Również głodzenie zmniejsza aktywność tego enzymu. Aktywność enzymu wzrasta natomiast pod wpływem insuliny, której ilość jest bezpośrednio zależna od ilości zjedzonych węglowodanów i w mniejszym stopniu – białek.

III. C₆H₁₂O₄ + 3 ATP → C₅H₉O-PP + 3 ADP + P + CO₂

Powstający pirofosforan dimetyloallilu ma możliwość przy pomocy osobnego szlaku metabolicznego przekształcić się z powrotem do HMG-CoA. W wątrobie, w stanie sytości jest to zaledwie 5% jego ilości. W stanie głodu nawet 33%. W warunkach niedożywienia synteza cholesterolu jest więc przyhamowywana.

IV. 6 C₅H₉O-PP + NADPH₂ → C₃₀H₅₀ (skwalen) + 6 PP + NADP

6 cząsteczek kondensuje do stosunkowo prostego węglowodoru nienasyconego – skwalenu

V. C₃₀H₅₀ + 6 O₂ + 5 NADPH₂ + 2 NAD → C₂₇H₄₅OH (cholesterol) + 3 CO₂ + 5 NADP + 5 H₂O + 2 NADH₂

Następuje tutaj kondensacja skwalenu w układ pierścieni. Utlenienie 3 węgli. Ilość potrzebnego tlenu, NADPH₂ oraz powstającego NADH₂ nie jest pewna, gdyż reakcje te zostały przedstawione w Biochemii Harpera w sposób dość ogólny. Dokładny przebieg tych reakcji nie jest prawdopodobnie na razie do końca znany.

  Sumaryczny uproszczony zapis wszystkich tych reakcji można przedstawić następująco:¹

18 CH₃-CO-CoA (acetylo-CoA) + 18 NADPH₂ + 18 ATP + 6 O₂ + 2NAD + H₂O

→ 1 cholesterol + 9 CO₂ + 18 NADP + 18ADP + 18 CoA + 6 P + 6 PP + 2 NADH₂

 Jakie wnioski płyną z tych reakcji? Przede wszystkim taki, że do syntezy cholesterolu używane są te same związki chemiczne, co do syntezy kwasów tłuszczowych: acetylo-CoA jako dawca węgla oraz NADPH₂ jako dawca wodoru.

4. Replikacja i reguły replikacji, gdzie zachodzi ten proces, cel, jakie towarzyszą jej enzymy. 

REPLIKACJA

Proces replikacji prowadzi do powstania dwóch cząsteczek potomnych z jednej cząsteczki macierzystej DNA. Najpierw podwójna nić DNA macierzystego zostaje rozdzielona, a następnie do każdej z dwóch nici zostaje dobudowana nić potomna, komplementarna do nici DNA. W procesie tym substratami są trifosforany nukleozydów, natomiast enzymy, które kontrolują przebieg tego procesu to polimerazy DNA. Replikacja należy do procesów anabolicznych, a więc jest do jego zajścia niezbędna energia, której dostarczają trifosforany nukleozydów. W komórkach eukariotycznych replikacja zachodzi w jądrze, mitochondriach i plastydach, czyli wszędzie tam gdzie znajduje się materiał genetyczny. W komórkach prokariotycznych replikacji ulega genofor i plazmidy.

Pierwszy etap replikacji to rozpoznanie przez odpowiednie białka enzymatyczne – polimerazy DNA, ściśle określonej sekwencji nukleotydów w DNA, tzw. miejsca inicjacji replikacji (ang. origin, w skrócie ori). Następnie w miejscu ori następuje rozerwanie lokalnych wiązań wodorowych między parami zasad dwóch nici DNA. Jest to możliwe dzięki aktywności specjalnego enzymu – helikazy. Powstaje tzw. oczko replikacyjne lub bąbel replikacyjny. Bąbel powiększa się, w ten sposób, że z obu stron miejsca ori powstają tzw. widełki replikacyjne, które przesuwają się w dwóch przeciwnych kierunkach od miejsca inicjacji. Przesuwa się polimeraza DNA, tym samym odczytując kolejne zasady azotowe w DNA macierzystym, prowadzi syntezę nici komplementarnych. Odczytując kolejne zasady i syntetyzując kolejne nukleotydy, polimeraza DNA korzysta ze źródła nukleotydów i energii, jakimi są trifosforany nukleozydów. Kiedy polimeraza odczytuje cytozynę korzysta z dGTP, gdy guaninę – dCTP, kiedy tyminę – dATP, natomiast, kiedy adeninę dTTP. Od każdej cząsteczki trifosforanów zostają odłączone dwie reszty kwasy fosforowego, (defosforylacja), czemu towarzyszy uwolnienie energii, dzięki której ogromne koszty energetyczne procesu replikacji zostają zaspokojone.

Polimeraza DNA syntetyzuje komplementarne nici DNA jedynie w kierunku 5’-3’. Nić nowo powstające jest ZAWSZE antyrównoległa do nici macierzystej. Przez to jedna z nici syntetyzowanych w replikacji powstaje w sposób ciągły i jest to nić prowadząca, natomiast druga jest syntetyzowana w nieciągły sposób, we fragmentach, które nazywają się fragmenty Okazaki (od nazwiska badaczu tego procesu). Nić ta nazywana jest nicią opóźnioną. Fragmenty Okazaki są następnie łączone w całość, przez specjalne enzymy – ligazy. Synteza nici opóźnionej prowadzona jest odwrotnie do ruchu widełek replikacyjnych, natomiast nić prowadząca powstaje zgodnie z tym kierunkiem. Oczko replikacyjne stopniowo rozszerza się z obu stron od miejsca inicjacji, stąd replikacja zachodzi w dwóch kierunkach jednocześnie. Gdy widełki replikacyjne docierają do obu końców syntetyzowanej nici, następuje zakończenie procesu. Wynikiem replikacji są dwie potomne nici DNA, identyczne jak nić macierzysta. Każda nowa nić jest złożona w połowie z nici należącej do cząsteczki DNA macierzystej, a w połowie z nici nowo dobudowanej przez polimerazę DNA. Zatem każda nowo powstała nić posiada połowę nici starej, dlatego taki rodzaj replikacji nazywa się semikonserwatywną lub półzachowawczą.

DNA komórek prokariotycznych oraz mitochondrium i plastydów posiadają tylko jedno miejsce inicjacji replikacji, podczas gdy liniowy DNA jądrowy zawiera kilka miejsc ori. Proces zaczyna się we wszystkich miejscach jednocześni, przez co powstaje kilka widełek replikacyjnych. Dlatego proces replikacji u Eucaryota jest znacznie sprawniejszy i szybszy. Jest to niezwykle ważne, ponieważ cząsteczki DNA jądrowego są znacznie dłuższe od prokariotycznego, mitochondrialnego i plastydowego. DNA prokariotyczne jest koliście zwiniętą cząsteczką, dlatego replikacja zachodzi jednocześnie w obu kierunkach od miejsca ori, a kończy się, gdy spotkają się dwa widełki replikacyjne biegnące w przeciwnych kierunkach. W trakcie replikacji może dojść do błędów. Nukleotydy mogą zostać nieprawidłowo dopasowane do nowo powstałej nici przez polimerazę DNA. Są to jednak błędy bardzo rzadkie, a komórka zaopatrzona jest w czujne i precyzyjne mechanizmy naprawy tego rodzaju błędów.Schemat replikacji cyklicznej i dwukierunkowej w komórkach prokariotycznych Jeśli błędnie wstawiony nukleotyd zostanie utrwalony przy kolejnej replikacji dochodzi do powstania trwałych zmian w DNA – mutacji punktowej.

5. Cykl mocznikowy. 

Cykl mocznikowy

Cykl mocznikowy (ornitynowy, mocznikowy cykl Krebsa) – cykl metaboliczny trzech aminokwasów: ornityny, cytruliny i argininy prowadzący do powstania mocznika.

Mocznik tworzy się z amoniaku i dwutlenku węgla oraz asparaginianu w reakcjach cyklu mocznikowego. Grupy aminowe mocznika pochodzą z asparaginianu. Wszystkie reakcje cyklu mocznikowego zachodzą w wątrobie, przy czym synteza karbamoilofosforanu i cytruliny odbywa się w mitochondrium a synteza arginylobursztynianu i uwalnianie mocznika odbywa się w cytozolu.

Bilans energetyczny syntezy mocznika: proces kosztowny energetycznie, ponieważ wytworzenie jednej cząsteczki mocznika wymaga wkładu energetycznego 3 moli ATP: 2 mole do syntezy karbamoilofosforanu (2 cząsteczki ATP przekształcają się do 2 cząsteczek ADP) i mol do syntezy arginilobursztynianu (ATP przekształca się w AMP). Cykl jest niezbędny w celu usuwania toksycznego amoniaku.

Endogenny dwutlenek węgla zużywany do syntezy karbamoilofosforanu pochodzi głównie z cyklu pentozofosforanowego lub innych reakcji dekarboksylacji.

Cykl mocznikowy może łączyć się z cyklem Krebsa poprzez fumaran, który powstaje przy przekształceniu arginylobursztynianu do argininy.

1) Rozpoczyna się on od połączenia wolnych jonów NH₄⁺ i HCO₃^- w wyniku, czego powstajekarbamoilofosforan.

2) Grupa karbamoilowa karbamoilofosforanu, ze względu na obecność wiązania bezwodnikowego, charakteryzuje się wysokim potencjałem przenoszenia. W reakcji katalizowanej przez karbamoilotransferazę ornitynową jest ona przenoszona na ornitynę, co prowadzi do powstaniacytruliny

3) Cytrulina jest transportowana do cytoplazmy, gdzie ulega kondensacji z asparaginianem, który jest donorem drugiej grupy aminowej włączanej do mocznika.

4) Liaza argininobursztynianowa rozszczepia cząsteczkę argininobursztynianu do argininy i fumaranu. W ten sposób łańcuch węglowy asparaginianu zostaje zachowany w postaci fumaranu.

5) Ostatecznie argininę hydrolizuje arginaza w wyniku, czego powstaje mocznik i ornityna. Ornityna jest następnie transportowana z powrotem do mitochondrium gdzie rozpoczyna się kolejny cykl. Mocznik powstały w wyniku cyklu mocznikowego jest wydalany. Człowiek w ciągu roku wydala około 10 kg mocznika.

6. Przemiany pośrednie aminokwasów: 
a) tryptofanu + jakie hormony powstają z jego przemian, gdzie wytwarzana jest melatonina 

Przemiany tryptofanu
organiczny związek chemiczny z grupy aminokwasów biogennych...Jest obojętny elektrycznie, należy do aminokwasów niezbędnych (nie może być syntetyzowany we organizmie człowieka oraz musi być dostarczany z pożywieniem)...Zdolność do ich syntezy mają niektóre rośliny oraz bakterie.

Przemiany tryptofanu są źródłem istotnych związków, m.in. melatoniny, tryptaminy, serotoniny (w organizmie zachodzi przemiana Trp → 5-hydroksytryptofan → serotonina), niacyny i roślinnych hormonów wzrostu (auksyn).

melatonina - (5-metoksy-N-acetylotryptamina) – pochodna tryptofanu, hormon syntetyzowany w pinealocytach szyszynki, mający odpowiadać za regulację dobowego cyklu snu i czuwania oraz 'zegara biologicznego' (rytm pór roku). Produktem wyjściowym do produkcji melatoniny jest tryptofan

b) aromatycznych ( fenyloalaniny i tyrozyny) 

c) siarkowych ( metioniny i cysteiny). 
Różnica między cysteiną i cystyną. Narysować wzór glicyny. 

Cysteina a cystyna
Cysteina (skrót: Cys) – organiczny związek chemiczny z grupy endogennych aminokwasów kodowanych, wchodzi w skład wielu bialek( grupę aminokwasów siarkowych) Cystyna - aminokwas powstały w wyniku połączenia dwóch cząsteczek cysteiny poprzez wiązanie disiarczkowe. . Utleniona cysteina przechodzi w cystyne.

7. Mutacje punktowe, systemy naprawy DNA. 

Mutacja punktowa – rodzaj mutacji polegający na zmianie pojedynczego nukleotydu w DNA lub RNA.
Mutacje punktowe mogą powstawać w wyniku substytucji, delecji(pominięcia) lub insercji (addycji) pojedynczego nukleotydy. Do substytucji naleza - Tranzycja to zastąpienie puryny inną puryną, lub pirymidyny inną pirymidyną. Transwersja to zastąpienie puryny pirymidyną lub pirymidyny puryną.

Systemy napraw DNA
Etapy naprawy DNA:
1. Rozpoznanie
2. Usunięcie,
3. Zastąpienie, ominięcie
4. Ligacja.
Procesy naprawy DNA:
a) System naprawy bezpośredniej – naprawa pęknięć (powstających np. pod wpływem promieniowania jonizującego) przez ligazę DNA; rewersja uszkodzenia np. alkilowanych zasad azotowych, fotoproduktów pirymidynowych.
b) Naprawa z wycinaniem zasad – usunięcie uszkodzonej zasady, wycięcie fragmentu wokół powstałego miejsca AP – ponowna synteza z udziałem polimerazy DNA.
c) Naprawa z wycinaniem nukleotydów – dotyczy fotoproduktów, uszkodzeń wewnątrz i międzyniciowych, zaburzających konformację DNA. Fragment 1-niciowego DNA z uszkodzonym nukleotydem zostaje wycięty i zastąpiony nowym DNA. Naprawa ta usuwa uszkodzenia DNA od chemicznych lub fizycznych czynników.
d) Naprawa błędnie sparowanych zasad – odbywa się poprzez wycinanie błędnie dopasowanych podczas replikacji par zasad.
e) Naprawa rekombinacyjna – 2-niciowych pęknięć w DNA.. proces wymiany materiału genetycznego, w wyniku którego powstają nowe genotypy.

8. Glikoliza tlenowa. 
Glikoliza tlenowa
Glikoliza jest pierwszym etapem oddychania komórkowego, w czasie którego jedna cząsteczka glukozy jest przekształcana w dwie kwasu pirogronowego. Glikoliza stanowi ciąg reakcji biochemicznych zachodzących wcytoplazmie, bez udziału tlenu.
Proces ten podzielony jest na dwa etapy.
I) W pierwszym dochodzi do ufosforylowania glukozy lub innego cukru będącego substratem glikolizy, np. fruktozy, sacharozy, glikogenu, skrobi. Do procesu tego zużywany jest ATP a produktem reakcji jest aldehyd 3-fosfoglicerynowy.

II) W drugim etapie , wyniku reakcji redukcji i utleniania powstaje kwas pirogronowy. W reakcji tej bierze udział dinukleotyd nikotynamidoadeninowy ( NAD+ ) a powstała energia kumulowana jest w cząsteczkach ATP.

Powstający w czasie glikolizy kwas pirogronowy bierze udział w procesach oddychania . Niezbędny jest w tak zwanym cyklu kwasów trikarboksylowych ( cykl Krebsa ). Przemiany te zachodzą w warunkach tlenowych.

*A szeroko rozpisane będzie tak:
• Fosforylacja glukozy (kosztem ATP) – powstaje glukozo-6-fosforan, który zostaje izomeryzowany (przekształcony) do fruktozo-6-fosforanu.
• Fosforylacja fruktozo-6-fosforanu przy udziale ATP do fruktozo-1,6-bifosoforanu
• Fruktozo-1,6-bifosoforan zostaje rozkładany na dwie cząsteczki trójwęglowe: aldehyd 3-fosfoglicerynowy i fosfodihydroksyaceton, który zostaje przekształcony (izomeryzowany) do aldehydu-3-fosfolglicerynowego. W ten sposób powstają 2 cząsteczki aldehydu 3-fosfolglicerynowego
• Aldehyd 3-fosfoglicerynowy zostaje przekształcony w 1,3-bifosfoglicerynian (kwas 1,3-bifosfoglicerynowy). W czasie tej reakcji dochodzi do dehydrogenacji (odwodorowania) z udziałem NAD+, oraz przyłączenie nieorganicznej reszty fosforanowej do kwasu.
• Fosforylacja substratowa – przeniesienie grupy fosforanowej z 1,3-bifosfoglicerynianu do ADP. Powstaje ATP oraz 3-fosfoglicerynian.
• Przekształcenie 3-fosfoglicerynianu do 2-fosfoglicerynianu
• Odwodnienie 2- fosfoglicerynianu do 2-fosfoenolopirogronianu
• Fosforylacja substratowa – przeniesienie grupy fosforanowej 2-fosfoenolopirogronianu do ADP. Powstaje ATP oraz pirogronian (kwas pirogronowy)

11. Translacja i zmiany potranslacyjne. 

Translacja – w biologii molekularnej, proces syntezy łańcucha polipeptydowego białek na matrycy mRNA. W jego wyniku dochodzi do ostatecznego przetłumaczenia informacji genetycznej zawartej pierwotnie w kodzie genetycznym DNA na konkretną strukturę białka, zależną od uszeregowania aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym.

Powstawanie łańcucha polipeptydowego sterowane jest przez sekwencję mRNA. Translacja odbywa się w cytoplazmie lub na błonach siateczki śródplazmatycznej szorstkiej. Proces ten jest katalizowany przez rybosom obejmujący podjednostkami przesuwającą się nić mRNA.

Translacja składa się z czterech faz:

-aktywacji

-inicjacji

-elongacji

-terminacji

W aktywacji właściwy aminokwas jest dołączany do właściwego tRNA za pomocą wiązania estrowego, powstałego przez reakcję grupy karboksylowej aminokwasu i grupy OH przy końcu 3' tRNA. Taki zespół określa się mianem aminoacylo-tRNA.

Inicjacja translacji ma miejsce, kiedy mała podjednostka rybosomu przyłącza się do końca 5' mRNA. Do małej podjednostki przyłącza się duża podjednostka rybosomu. Na podjednostce 50s uaktywniają się dwa miejsca: P - miejsce peptydowe i A - miejsce akceptorowe. Pierwszy aminoacylo-tRNA ustawia się w miejscu P.

Elongacja ma miejsce, kiedy następny aminoacylo-tRNA przyłącza się do rybosomu w miejscu A. Następnie proces translacji zachodzi na zasadzie komplementarności kodonu mRNA z antykodonem na tRNA. Rybosom i tRNA są tak ukształtowane, aby dwa aminokwasy, przyłączone do tRNA zajmujące w rybosomie miejsca A i P znajdowały się blisko siebie. Dzięki temu zachodzi reakcja między grupą aminową i karboksylową - dwa aminokwasy łączą się. Ten proces - tworzenie wiązań peptydowych jest katalizowany przez peptydylotransferazę - rybozym (rRNA) wchodzący w skład rybosomu. Po syntezie, tRNA szybko zwalnia miejsce P i wraca do cytoplazmy, z kolei aminoacylo-tRNA ulega przesunięciu z miejsca A na miejsce P. Proces ten nazywamy translokacją. Jednocześnie przesuwa się także mRNA. Wielkość tego przesunięcia wynosi zawsze trzy nukleotydy. Na miejsce A nasuwa się nowy aminoacylo-tRNA zawierający antykodon odpowiadający kolejnemu kodonowi na mRNA. Proces elongacji powtarza się aż do napotkania przez podjednostkę mniejszą rybosomu w miejscu A kodonu stop (UAA, UAG lub UGA). Tych trójek kodonowych, w normalnych warunkach, nie koduje żaden tRNA.

W tym momencie następuje terminacja translacji. Łańcuch polipeptydowy zostaje uwolniony do cytoplazmy, tRNA zostaje oddzielone od mRNA, a rybosom rozpada się na podjednostki, które mogą zostać ponownie wykorzystane do inicjacji translacji kolejnego mRNA.

12. Betaoksydacja kwasów tłuszczowych

β-oksydacja (β-oksydacja Knoopa) – szereg reakcji przekształcenia kwasów tłuszczowych w acetylokoenzym A (acetylo-CoA) w przypadku kwasów tłuszczowych o parzystej liczbie węgli oraz acetylo-CoA i propionylo-CoA, gdy liczba atomów węgla jest nieparzysta.

Przebieg

Proces β-oksydacji zachodzi w macierzy mitochondrialnej u eukariotów i w cytozolu u prokariotów. Transport przez błonę wewnętrzną mitochondrium poprzedzony jest aktywacją kwasu tłuszczowego, polegającą na utworzeniu przez niego wiązania tioestrowego z CoA i powstaniem acylo-CoA. Transport cząsteczek acylo-CoA zawierających łańcuchy mające do 10 atomów węgla zachodzi bezpośrednio przez błonę mitochondrialną. Cząsteczki o dłuższych łańcuchach przechodzą przez wewnętrzną błonę mitochondrium po sprzężeniu z cząsteczką karnityny. Bierze w tym udział acylotransferaza karnitynowa I znajdująca się na zewnętrznej powierzchni wewnętrznej błony oraz acylotransferaza karnitynowa II umiejscowiona na wewnętrznej powierzchni błony (od strony matriks).

Reakcje β-oksydacji polegają na takich przemianach by rozczepić "dłuższy" acylo-CoA na acetylo-CoA i acylo-CoA "krótszy", po czym rozpocząć proces od początku, aż do momentu gdy powstają dwie cząteczki acetylo-CoA w przypadku kwasów tłuszczowych o parzystej liczbie węgli lub propionylo-CoA i acetylo-CoA w przypadku kwasów o nieparzystej liczbie węgli. β-oksydacja obejmuje następujące reakcje, zachodzące cyklicznie:

1.Utlenienie (za pomocą dehydrogenazy acylo-CoA) acylo-CoA do trans-Δ2-enoilo-CoA z wytworzeniem FADH2.

2.Uwodnienie trans-Δ2-enoilo-CoA do 3-hydroksyacylo-CoA za pomocą enzymu hydrataza enoilo-CoA.

3.Utlenienie 3-hydroksyacylo-CoA do 3-ketoacylo-CoA za pomocą dehydrogenazy hydroksyacylo-CoA i z wytworzeniem NADH.

4.Tioliza 3-ketoacylo-CoA przez drugą cząsteczkę CoA i wytworzenie acylo-CoA skróconego o dwa atomy węgla oraz acetylo-CoA. Katalizatorem w tej reakcji jest β-ketotiolaza. Cząsteczka acylo-CoA następnie ponownie ulega reakcjom 1-4

Jeśli kwas tłuszczowy miał parzystą liczbę atomów węgla, to pod koniec ostatniego cyklu acylo-CoA ma 4 atomy węgla i jest rozszczepiany na 2 cząsteczki acetylo-CoA. W przypadku kwasów o nieparzystej liczbie węgla, acylo-CoA zawiera 5 atomów węgla i rozszczepia się na trzywęglowy propionylo-CoA oraz dwuwęglowy acetylo-CoA. U kręgowców propionylo-CoA przekształcany jest poprzez metylomalonylo-CoA do bursztynylo-CoA, który może zostać włączony do cyklu kwasów trikarboksylowych Krebsa (w innych organizmach propionylo-CoA może być np. katabolizowany do octanu)[1].

U roślin powstały acetylo-CoA wchodzi w cykl glioksalowy, w wyniku którego zostaje przekształcony w szczawiooctan.

β-oksydacja nienasyconych kwasów tłuszczowych

β-oksydacja nienasyconych kwasów tłuszczowych angażuje dodatkowe enzymy, nieuczestniczące w β-oksydacji nasyconych kwasów tłuszczowych. Jeśli kwas tłuszczowy posiada wiązania podwójne przy nieparzystych atomach węgla, β-oksydacja zachodzi tak samo, jak w przypadku kwasów nasyconych do momentu pojawienia się w trzecim cyklu cis-Δ3-enoilo-CoA. Związek ten zostaje wtedy przekształcony przy udziale izomerazy w trans-Δ2-enoilo-CoA, który ulega dalszym reakcjom. W przypadku kwasów wielonienasyconych, mających wiązania podwójne przy parzystych atomach węgla, na jednym z etapów β-oksydacji powstaje 2,4-dienoilowy związek pośredni, który jest przekształcany przez reduktazę 2,4-dienoilo-CoA w cis-Δ3-enoilo-CoA, który następnie zostaje przekształcony przez izomerazę w formę trans.

Znaczenie

β-oksydacja jest procesem dostarczającym:

1. równoważników redukcyjnych (po cząsteczce FADH2 i NADH na każdy "obrót cyklu") służących w łańcuchu oddechowym wytworzeniu ATP,

2. acetylo-CoA do cyklu Krebsa służącemu wytworzeniu ATP,

3. w wątrobie substratów do syntezy ciał ketonowych, zwłaszcza w przypadku zaburzeń (cukrzyca) gospodarki cukrami (szczawiooctan, metabolit pośredni cyklu Krebsa, powstaje z jednego z intermediantów glikolizy).

13. Glukoneogeneza. 

Glukoneogeneza – enzymatyczny proces przekształcania niecukrowcowych prekursorów, np. aminokwasów, glicerolu czy mleczanu w glukozę. Resynteza glukozy następuje głównie w hepatocytach(Komorka wątrobowa) i w mniejszym stopniu w komórkach nerek, a głównym punktem wejścia substratów do tego szlaku jest pirogronian. Szybkość zachodzenia procesu jest zwiększana podczas wysiłku fizycznego i głodu. W wyniku glukoneogenezy wydzielają się duże ilości energii.

Niecukrowcowe substraty przekształcane są najpierw w pirogronian lub wchodzą do szlaku na etapie późniejszych intermediatów(chodzi o stany przejściowe), takich jak fosfodihydroksyaceton lub szczawiooctan, w który pirogronian jest przekształcany w reakcji karboksylacji zachodzącej w mitochondriach, kosztem jednej cząsteczki ATP.

Ostatnim krokiem glukoneogenezy jest z reguły wytworzenie glukozo-6-fosforanu z fruktozo-6-fosforanu przez izomerazę fosfoglukozy. Wolna glukoza nie jest tworzona od razu, gdyż wydyfundowałaby z komórki. Fosforyloglukoza jest hydrolizowana do glukozy przez enzym znajdujący się w membranie retikulum endoplazmatycznego. Stamtąd glukoza jest wysyłana do cytozolu.

Szybkość procesu zależy w głównej mierze od 1,6-bisfosfatazy fruktozy. Większość czynników wpływających na aktywność szlaku glukoneogenezy to substancje powodujące inhibicję wykorzystywanych w nim enzymów, jednak zarówno acetylo-CoA jak i cytrynian działają na nie aktywująco (pierwszy na karboksylazę pirogronianu, drugi na bisfosfatazę fruktozy).

Zjawisko syntetyzowania glukozy z mleczanów nosi nazwę cyklu Corich.

14. Różnice pomiędzy nukleozydem a nukleotydem, rodzaje zasad azotowych

Nukleotydy - jednostki monomeryczne, czyli cegiełki, z których są zbudowane kwasy nukleinowe. Wchodzą w skład wielu koenzymów, służą jako donory grup fosforytowych (np. ATP lub GTP), cukrów (np. cukrów z UDP lub GDP), lipidów (np. CDPacyloglicerol)

Puryny i pirymidyny są związkami heterocyklicznymi, zawierającymi azot. Są to związki pierścieniowe (cykliczne), które oprócz atomów węgla zawierają także inne atomy (heteroatomy).

Puryny:

• Adenina – łączy się z tyminą i uracylem

• Guanina – łączy się z cytozyną

Są to zasady azotowe dwupierścieniowe.

Pirymidyny:

1. Cytozyna – łączy się z guaniną

2. Tymina (DNA) – łączy się z adeniną Uracyl (RNA) – łączy się z adeniną

Są to zasady azotowe jednopierścieniowe.

Nukleozydy są pochodnymi puryn i pirymidyn; zawierają cząsteczkę cukru związaną z atomem azotu

W rybonukleozydach cukrem jest D-ryboza, natomiast w deoksyrybonukleotydach jest nim

2-deoksy-D-ryboza. Cząsteczka cukru jest połączona z heterocykliczną zasadą wiązaniem beta-N-glikozydowym, prawie zawsze z atomem N-l pirymidyny lub N-9 puryny.

Nukleotyd zbudowany jest z deoksyrybozy (cukier), zasady azotowej i grupy fosforanowej.

Nukleozyd zbudowany jest z zasady azotowej połączonej z cukrem.

!!! Różnicą jest brak grupy fosforanowej w budowie nukleozydu !!!

15. Cykl Krebsa i jego istota, ile razy zachodzi dekarboksylacja i dehydrogenacja. 

Cykl kwasu cytrynowego przebiega w macierzy (matrix) mitochondrialnej eukariontów i w cytoplazmie prokariontów. Substratem cyklu jest acetylokoenzym A, który zostaje ostatecznie utleniony do dwóch cząsteczek dwutlenku węgla.  Redukują się 3 cząsteczki NAD i jedna FAD, powstaje też cząsteczka ATP lub GTP. Sumaryczny zysk energetyczny cyklu to 12wiązań wysokoenergetycznych z jednej cząsteczki acetylo-CoA.

Cykl Krebsa jest głównym centrum metabolizmu komórki. Podstawową funkcją tego cyklu jest odbieranie wysokoenergetycznych elektronów z substratów energetycznych. Służą one do syntezy NADH i FADH2, które zostają wykorzystane następnie w procesie fosforylacji oksydacyjnej. Sensem istnienia tego cyklu jest także dostarczenie komórce różnych cząsteczek, będących zarówno zapasowym paliwem, jak również budulcem do syntezy wielu związków, np. aminokwasów, zasad nukleotydowych i cholesterolu. Jest to końcowy szlak utleniania nie tylko glukozy, ale także aminokwasów, kwasów tłuszczowych. Cykl Krebsa jest przede wszystkim jednym z etapów powstawania energii w postaci ATP. Istotą cyklu jest to, że jednostka dwuwęglowa, czyli acetylokoenzym A (acetylo-CoA) łączy się z jednostką czterowęglową (kwas szczawiooctowy) dając związek sześciowęglowy (kwas cytrynowy), który ulega dwukrotnie dekarboksylacji i czterokrotnie odwodorowaniu i w rezultacie przekształca w kwas szczawiooctowy, dzięki czemu może nastąpić kolejny obrót cyklu.

Kiedy nie zachodzi cykl Krebsa np. w mięśniach, pirogronian zamieniany jest w kwas mlekowy, który zakwasza cytoplazmę i to powoduje ból mięśni – zakwasy.

DEHYDROGENACJA – zachodzi 4 razy

DEKARBOKSYLACJA – zachodzi 2 razy

Rys. Cykl Krebsa

16. Fosforylacja oksydacyjna i substratowa, przykłady, wyjaśnić różnice. 

 Fosforylacja substratowa zachodzi głównie w cytoplazmie, jest wynikiem oddychania beztlenowego –glikolizy. Zachodzi także w mitochondriach podczas cyklu Krebsa. Polega ona na aktywacji związku chemicznego poprzez przekazanie mu wysokoenergetycznego wiązania z grupą fosforanową:

SUBSTRAT WYSOKOENERGETYCZNY + ADP + P_i  SUBSTRAT NISKOENERGETYCZNY + ATP.

Fosforylacja ta pozwala, np. mięśniom szkieletowym funkcjonować sprawnie podczas dużego wysiłku fizycznego przy niedostatecznym dopływie tlenu.

Przykład: Powstanie GTP/ATP z bursztynylo-CoA

Fosforylacja oksydacyjna zachodzi u wszystkich organizmów tlenowych w mitochondriach lub u bakterii w mezosomach i jest końcowym etapem oddychania tlenowego; do syntezy ATP wykorzystywana jest energia elektronów i protonów; ostatecznym akceptorem elektronów przenoszonych przez układ przenośników elektronów jest tlen atmosferyczny:

ADP + P_i + ZREDUKOWANY PRZENOŚNIK WODORU (NADH + H⁺ ) + 0₂ ATP + UTLENIONY PRZENOŚNIK WODORU (NAD) + H₂ O.

Fosforylacja oksydacyjna jest ważnym procesem metabolicznym, jednak jej zachodzenie prowadzi do powstawania reaktywnych form tlenu, takich jak nadtlenek wodoru oraz wolnych rodników, niszczących komórki, a w efekcie powodujących choroby i prawdopodobnie przyspieszających starzenie się. Enzymy przeprowadzające ten szlak metaboliczny są wrażliwe na wiele leków i trucizn, takich jak cyjanek.

Przykład: synteza ATP przez przenoszenie reszty fosforowej z bogatego w energie pośrednika na ADP.

Różnice:

• fosforylacje te różnią sie źródłem, z którego pochodzi energia używana do syntezy ATP. W przypadku fosforylacji substratowej źródłem tej energii są zmiany wewnątrz substratu a w przypadku oksydacyjnej energia wydziela sie w czasie transportu wodorów na tlen

• fosforylacja oksydacyjna wymaga tlenu a substratowa nie

• fosforylacja oksydacyjna jest młodsza ewolucyjnie i najbardziej produktywna (powstaje wiecej ATP)

17. Rozwinąć skrót UTP, jego rola. 

UTP – trifosforan urydyny, urydyno-5-trifosforan -  rybonukleotyd pirymidynowy pełniący funkcję przenośnika energii w komórce. Pełni on podobne funkcje do adenozynotrifosforanu (ATP), tj. bierze udział w reakcjach fosforylacji, a także dostarcza energię w procesie transkrypcji oraz translacji. Podobnie jak ATP, urydynotrifosforan zawiera dwa wysokoenergetyczne wiązania fosforanowe.

19. Acetylokoenzym A, budowa, wzór, funkcje, koenzym A. 

Acetylokoenzym A, acetylo-CoA, aktywny octan, reszta kwasu octowego połączona wysokoenergetycznym wiązaniem tioestrowym z koenzymem A . Wzór sumaryczny: CH₃CO˜SCoA. Ma wysoki potencjał acetylacji (reakcja przyłączenia grupy acetylowej do różnych cząsteczek, np. podstawienie atomu wodoru w grupie wodorotlenowej –OH, aminowej –NH₂, sulfhydrylowej –SH przez acetyl. Szczególny przypadek acylacji. Cząsteczkami acetylującymi są: kwas octowy i jego bezwodnik oraz chlorek acetylu. Aktywne grupy acetylowe przenosi koenzym A, który ma wysoki potencjał acetylacji). Powstaje w przemianach katabolicznych kwasów tłuszczowych, cukrów i pewnych aminokwasów. Jest substratem cyklu Krebsa i syntez wielu związków (m.in. kwasów tłuszczowych, steroidów, ciał ketonowych).

Koenzym A (w skrócie CoA, czasem CoA∼SH w celu uwidocznienia niepodstawionej grupy tiolowej) - organiczny związek chemiczny powstający w organizmie z adenozynotrifosforanu,  pantotenianu  oraz  cysteaminy, służący jako przenośnik grup acylowych.

Rys. Koenzym A

18. Aktywne peptydy/ oligopeptydy

Peptydy powstają w wyniku połączenia wiązaniem peptydowym (amidowym) dwóch lub więcej aminokwasów. Synteza peptydu biegnie tylko w jednym kierunku.

Reakcja kondensacji między grupą -karboksylową jednego aminokwasu, a grupą -aminową drugiego dostarcza dipeptydu, w którym oba aminokwasy połączone są wiązaniem peptydowym. Dipeptyd zawiera wolną grupę -aminową i -karboksylową, dlatego może reagować z grupą aminową kolejnego aminokwasu, tworząc nowe wiązanie peptydowe i przekształcając się w tripeptyd. Tripeptyd nadal zawiera wolną grupę -aminową i -karboksylową i może być dalej wydłużany

o kolejne reszty aminokwasowe. Długie proste łańcuchy utworzone z reszt aminokwasowych połączonych wiązaniami peptydowymi mogą być oligopeptydami, gdy zawierają do 25 reszt aminokwasowych, lub polipeptydami, gdy zawierają ich ponad 25. Polipeptydy są białkami, gdy mają w swym składzie 100 lub więcej reszt aminokwasowych i których masa cząsteczkowa jest 10 000 Da lub wyższa. Zgodnie z przyjętą konwencją, w każdym zapisie łańcuchów peptydowych wolną grupę aminową umieszcza się po lewej stronie, wolną grupę karboksylową po prawej, natomiast łącznik między resztami aminokwasowymi oznacza wiązanie peptydowe. Równowaga reakcji kondensacji aminokwasów jest silnie przesunięta w kierunku odwrotnym, dlatego aby nastąpiła synteza wiązań peptydowych wymagana jest znaczna ilość energii swobodnej oraz obecność aktywnych form aminokwasów. Aktywnymi formami aminokwasów, podczas biosyntezy polipeptydów

w organizmie, są aminoacylo-tRNA. Większość peptydów występująca w organizmach wyższych powstaje w wyniku kontrolowanego proteolitycznego rozszczepienia dłuższych polipeptydów, które zostały zsyntetyzowane zgodnie z informacją zakodowaną w DNA. Niektóre di- i tripeptydy mogą powstawać w wyniku bezpośrednich połączeń aktywnych pochodnych kwasowych, tak jak to ma miejsce, np. podczas syntezy glutationu (aktywowane ATP: grupa -karboksylowa glutaminianu i grupa karboksylowa cysteiny). W wyniku bezpośrednich połączeń aminokwasowych powstają u bakterii antybiotyki peptydowe zawierające od 2 do 15 lub więcej reszt aminokwasowych.

Oligopeptydy biologicznie aktywne

Ważnymi biologicznie dipeptydami są karnozyna, homokarnozyna i anseryna.

Karnozyna, czyli Nα-(-alanylo)histydyna, w znacznych ilościach występuje w mięśniach szkieletowych wyższych kręgowców i człowieka. Wzmaga aktywność ATP-azy miozynowej oraz chelatuje jony Cu+2 i pobudza pobieranie związków miedzi.

Homokarnozyna, czyli (Nα-(4-aminobutyrylo)histydyna, jest dipeptydem ośrodkowego układu nerwowego, występującym w tkance mózgowej, którego funkcja nie jest znana.

Anseryna, czyli π-metylokarnozyna Nα-(3-aminopropionylo)-π-metylohistydyna), występuje w mięśniach szkieletowych wyższych kręgowców, które odznaczająsię szybką czynnością skurczową, np. mięśnie kończyn królika lub mięśnie piersiowe ptaków. Anseryny brak w mięśniach człowieka. U niższych kręgowców, np. u ryb kostnoszkieletowych występuje ona w znacznych ilościach, w porównaniu ze śladową ilością karnozyny.

Biologicznie aktywnym tripeptydem jest tyreoliberyna, czyli pobudzający czynnik produkowany przez podwzgórze. Tyreoliberyna (piroglutamylohistydyloprolinamid) pobudza uwalnianie tyreotropiny przez przedni płat przysadki.

Tripeptydem pełniącym rolę biologicznego układu redoks jest glutation, czyli -glutamylocysteinyloglicyna. W komórkach znajduje się w dużych ilościach, rzędu , gdzie występuje w dwóch formach, utlenionej i zredukowanej, stanowiąc bufor hydrosulfidowy. Formy zredukowanej zazwyczaj jest około 500 razy więcej niż utlenionej. Glutation pełni rolę odtruwającą, ponieważ jest przeciwutleniaczem, który reaguje z nadtlenkiem wodoru i nadtlenkami organicznymi, unieszkodliwiając te uboczne i toksyczne produkty metabolizmu.

20. Związek między przemianą węglowodorów a przemianą tłuszczy. Czy insulina wpływa na przebieg lipazy ? Czy z tłuszczu może powstać cukier ? Co stanowi źródło energii dla mięśni poprzecznie prążkowanych szkieletowych.

• Związek między przemianą węglowodorów a przemianą tłuszczy:

Węglowodany trafiają do organizmu w postaci krochmalu, błonnika, cukru, ale tylko jednocukry posiadają zdolność bezpośredniego wchłaniania, dlatego wszystkie dostające się do przewodu pokarmowego węglowodany, najpierw muszą zostać rozszczepione do postaci jednocukrów i dopiero wtedy zostają wchłonięte. Wszystkie pozostałe, niewykorzystane węglowodany zamieniają się w tłuszcz, który przechowywany jest w magazynach tłuszczu. W wypadku wyczerpania zapasów glikogenu i braku węglowodanów w pokarmie, tłuszcze te mogą być wykorzystane jako źródło energii.

• Wpływ insuliny na przebieg lipazy:

Insulina pobudza syntezę tkanki tłuszczowej aktywując enzym zwany lipazą lipoproteinową i hamując czynność enzymu zwanego lipazą hormono-wrażliwą, która mobilizuje tkankę tłuszczową.

Niski poziom insuliny aktywuje enzym zwany lipaza trójglicerydową, odpowiedzialny za rozkład materiałów zapasowych i przenoszenie kwasów tłuszczowych do krwiobiegu, gdzie mogą zostać przetransportowane do komórek i tam wykorzystane.

• Czy z tłuszczu może powstać cukier:

Nie, ale z cukru tłuszcz tak.

• Źródło energii dla mięśni poprzecznie prążkowanych:

1. Włókna wolnokurczące - zawierają wiele mitochondriów i duże stężenie mioglobiny (stąd zwane są też czerwonymi), co jest istotne, gdyż energię do skurczu czerpią z procesów tlenowych.

2. Włókna szybkokurczące się (białe) - zawierają mniejsze stężenie mioglobiny, biorąc pod uwagę główne źródła energii z jakich korzystają, wyróżnia się wśród nich:

*włókna typu IIA - glikolityczno-tlenowe, wykorzystujące energię wytworzoną w procesie glikolizy w cytoplazmie oraz w procesie fosforylacji oksydacyjnej w mitochondriach

*włókna typu IIB - glikolityczne, korzystające głównie z energii wytworzonej podczas glikolizy - liczba mitochondriów jest w nich mniejsza.

23. NNKT.

Jednonienasycone – monoenowe kwasy tłuszczowe

Ogólny wzór: CH₃ −  (CH₂)_x −  CH = CH −  (CH₂)_y −  COOH

Gdzie: x, y – mają zazwyczaj wartość 7

KWAS OLEINOWY CH_3-(CH₂)_7-CH=CH-(CH₂)_7-COOH

Jego symboliczny zapis wzoru zapisuje się: C_{18 : 1 (9c)} co oznacza, że jest to KT osiemnasto węglowy, z jednym wiązaniem podwójnym przy 9 atomie węgla liczonym od grupy –COOH w konfiguracji cis. Naturalnie kwas ten występuje w tłuszczach  z których jest ekstrahowany i wykorzystywany w przemyśle tekstylnym.

Poprzez katalityczne uwodornienie kwas oleinowy przechodzi w kwas stearynowy (C₁₇H₃₅COOH). Reakcja ta nazywana jest „utwardzaniem tłuszczu” oraz blokuje wchłanianie cholesterolu pokarmowego, zmniejsza lepkość krwi, wpływa na obniżenie ciśnienia krwi. Kwas wakcenowy, wykazuje działanie przeciwmiażdżycowe i antynowotworowe.

Właściwości:

-ciemnieje w powietrzu,

-odbarwia wodę bromową i KMnO₄,

-reaguje z wodorotlenkami,

NAZWY I SYMBOLE KWASÓW JEDNONIENASYCONYCH
Symbol nr
16:1
18:1
22:1

polienowych (C 18:2, 18:3, 20:4, 20:5, 22:6). Znaczenie biologiczne NNKT

Wielonienasycone – polienowe KT

Ogólny wzór: CH₃ −  (CH₂)_x −  (CH = CH −  CH₂)_y − (CH₂)_z −  COOH

x – przyjmuje wartość 1,4,7 lub 10

y – przyjmuje wartości od 1 do 6

z – wartość zmienna

Polienowe KT zawierają najczęściej od 2 do 6 podwójnych wiązań w konfiguracji cis (typu etylenowego), gdzie każda para wiązań podwójnych przedzielona jest jedną grupą metylenową.

− ( CH = CH − CH₂ −  CH = CH )−

Przykłady KT:

Liczba wiązań podwójnych	Nazwa KT	Przykład anionu kwasowego
2	dienowy	linolan
3	trienowy	linolenian
4	tetraenowy	arachidonian
5	pentaenowy	ikozapentaenian
6	heksaenowy	klupanodonian

Niektóre kwasy tłuszczowe wielonienasycone pełnią ważne funkcje w organizmie ludzkim. Związki o znaczeniu biologicznym objęto nazwą NIEZBĘDNE NIENASYCONE KWASY TLUSZCZOWE (NNKT) i podzielono je na szeregi n-9, n-6 i n-3 uwarunkowane położeniem podwójnego wiązania w stosunku do grupy metylowej. KT z tej grupy i związki, które powstają w wyniku ich przemian:

-Powodują obniżenie poziomu cholesterolu

-Ułatwiają przepływ krwi przez naczynia krwionośne

-Zapobiegają powstawaniu zakrzepów naczyniowych

-Są źródłem różnych hormonów tkankowych

Przykłady NNKT:

Liczba atomów węgla	Szereg kwasowy	Nazwa KT	Występowanie
		Systematyczna	zwyczajowa
18	n-6	All cis-9,12-oktadekadienowy	Linolowy
18	n-3	Aa cis-9,12,15-oktadekatrienowy	α-linolenowy
18	n-6	All cis-6,9,12-oktadekatrienowy	Ɣ-linolenowy
20	n-6	All cis-5,8,11,14-ik	Arachidynowy
22	n-3	All cis-4,7,10,13,16,19-dokozaheksaenowy	Klupanodonowy

Kwas arachidowy jest prekursorem prostaglandyn, prostacyklin, tromboksanów i leukotrienów czyli hormonów regulujących stany zapalne organizmu i przepływ krwi do poszczególnych organów oraz stymulujących przekazywanie impulsów nerwowych przez synapsy. Związki te pełnią funkcje cząsteczek informacyjnych i lokalnych hormonów tkankowych.

24. Przemiany tłuszczów, synteza kwasów tłuszczowych, zysk energetyczny z rozkładu tłuszczów,. 

1. Przemiany tłuszczów

Tłuszcze wędrują wraz z krwią w postaci chylomikronów i jako materiał zapasowy mogą dostać się wprost do tkanki tłuszczowej. Część tłuszczów trafiająca do wątroby ulega różnym przemianom: zostają również przekształcone do fosfolipidów (składnika błon komórkowych) lub do cholesterolu. Mogą też zostać utlenione i zużyte jako materiał energetyczny. W trakcie przemian tłuszcze utleniane są w cyklu Krepsa do dwutlenku węgla, wody i energii. Przemiany te mogą być zapoczątkowane tylko w obecności węglowodanów. Nadmiar tłuszczu jest odkładany w formie tłuszczu zapasowego.

1. Synteza kwasów tłuszczowych

-Synteza nienasyconych kwasów tłuszczowych:

U eukariotów tworzenie wiązań podwójnych w cząsteczkach acylo-CoA zachodzi dzięki enzymom zawartym w siateczce śródplazmatycznej gładkiej. Reakcja wygląda następująco: nasycony acylo-CoA + NADH + H⁺ + O₂ → jednonienasycony acylo-CoA + NAD⁺ + 2 H₂O Aby wytworzyć kwas wielonienasycony, reakcja ta musi zostać powtórzona.

U ssaków nie występują enzymy katalizujące reakcje tworzenia wiązań podwójnych przy atomie węgla dalszym niż C-9, dlatego nie są one zdolne do syntezy kwasu linolowego ani linolenowego. Kwas arachidonowy może być tworzony z kwasu linolowego, wyjątkiem jest rodzina kotów, u których taka przemiana jest niemożliwa ze względu na brak odpowiedniego układu enzymatycznego.

-Synteza nasyconych kwasów tłuszczowych o nieparzystej liczbie atomów węgla:

W biosyntezie nasyconych kwasów tłuszczowych o nieparzystej liczbie atomów węgla zamiast malonylo-ACP występuje propionylo-ACP.

-Synteza nasyconych kwasów tłuszczowych o parzystej liczbie atomów węgla:

Pierwszym etapem syntezy jest karboksylacja acetylo-CoA do malonylo-CoA, katalizowana przez karboksylazę acetylo-CoA. Następnie acetylo-CoA łączy się z białkowym nośnikiem grup acylowych (ACP), w wyniku czego powstaje acetylo-ACP, a z malonylo-CoA powstaje malonylo-ACP.

Następnym etapem są cykle elongacji, które można podzielić na 4 fazy (kondensacja, redukcja, odwodnienie, redukcja). Pierwszy z cykli wygląda następująco:

-Kondensacja 2-węglowego acetylo-ACP i 3-węglowego malonylo-ACP do 4-węglowego acetoacetylo-ACP. Podczas tej reakcji zostaje odłączony jeden ACP oraz CO₂. Enzym katalizujący ten etap to enzym kondensujący acylomalonylo-ACP

-Redukcja acetoacetylo-ACP do D-3-hydroksybutyrylo-ACP, podczas której wykorzystywana jest jedna cząsteczka NADPH. Enzym - reduktaza beta-ketoacylo-ACP

-Odwodnienie D-3-hydroksybutyrylo-ACP do krotonylo-ACP. Enzym- dehydrataza 3-hydroksyacylo-ACP

-Redukcja krotonylo-ACP do butyrylo-ACP, podczas której zostaje wykorzystana kolejna cząsteczka NADPH. Enzym: reduktaza enoilo-ACP

W następnym obrocie cyklu kondensacji ulega 4-węglowy butyrylo-ACP i malonylo-ACP, w wyniku czego powstaje związek 6-węglowy. Cykle zachodzą, aż do powstania 16-węglowego palmitoilo-ACP, który nie może być dalej wydłużany i pod wpływem enzymu tioesteraza ulega hydrolizie do palmitynianu i ACP.

Podczas elongacji kwasów tłuszczowych zawierających więcej niż 16 atomów węgla, wydłużany kwas tłuszczowy związany jest z CoA, a nie z ACP.

1. Zsyk energetyczny po rozkładzie tłuszczów:

Tłuszcze proste- rozkład dostarcza cząsteczki ATP- enzymy mitochondrialne budujące tzw. łańcuch oddechowy utleniają NADH i FADH

25. Funkcje białek, opisać dwie dokładniej. 

Białka mają następujące funkcje:

1. Enzymatyczne

   • Są katalizatorami wielu procesów biochemicznych

   • Np. lipaza, amylaza, trypsyna

2. Strukturalne

   • odpowiedzialne za mechaniczna stabilność narządów i tkanek (np. kolagen)

   • zalicza się do nich histony pełniące kluczową rolę w upakowaniu DNA w chromatynie

3. transportujące

   • odpowiedzialne za transport rożnych substancji np.

     • hemoglobina - transportuje CO₂

     • białka osocza - transportują hormony

     • transferyna - przenosi żelazo

4. regulacyjne

   • np. niektóre hormony(somatotropina , insulina) , receptory uczestniczące w percepcji rożnych cząsteczek sygnałowych

5. odpornościowe

   • białka układu immunologicznego chroniące organizmy przed czynnikami chorobotwórczymi i ksenobiotykami (substancjami obcymi dla organizmu)

6. motoryczne

   • uczestniczą w procesach związanych z ruchem np.

     • aktyna

     • miozyna

     • kinezyna (funkcjonuje w przemieszczaniu organelli w komórce)

7. zapasowe

   • owoalbumina - w białku jaja stanowi źródło aminokwasów dla rozwijającego się zarodka

   • ferrytyna - wiąże żelazo w wątrobie

   • kazeina - jest białkiem zapasowym mleka

26. Rodzaje i funkcje kwasów rybonukleinowych.

-Oprócz DNA w komórkach występuje kilka rodzajów RNA związanych z realizacją informacji genetycznej. Informacja o każdym RNA zapisana jest w odpowiednim genie. Geny tRNA i rRNA ulegają tylko transkrypcji.
- Wszystkie cząsteczki RNA są polinukleotydami i mają znacznie mniejsze masy cząsteczkowe niż DNA. Pod względem chemicznym różnią się od DNA:

*jedną zasadą azotową, zamiast tyminy zawierają uracyl,

*cukrem, którym w RNA jest ryboza.

- Jednostkami budulcowymi RNA są: cztery rybonukleotydy: AMP, GMP, CMP i UMP.
– Cząsteczki RNA zbudowane są z pojedynczych nici polinukleotydowych, które mogą tworzyć dwuniciowe fragmenty (podwójna helisa).

- tRNA zwany transportującym RNA:

* występuje z reguły w cytoplazmie podstawowej, ma najmniejszą masę cząsteczkową; składa się z około 75–94 nukleotydów,

* struktura drugorzędowa przypomina kształtem liść koniczyny, struktura trzeciorzędowa ma kształt odwróconej litery L,

* łańcuch tRNA tworzy cztery pętle; jedna z pętli zawiera trzy zasady stanowiące antykodon, który rozpoznaje odpowiedni kodon na mRNA, a ramię akceptorowe (aminokwasowe) na końcu C3' zawiera zawsze sekwencję CCA, która bezpośrednio wiąże aminokwas. 

– Funkcja tRNA polega na wiązaniu i przenoszeniu aminokwasów (jako aminoacylo-tRNA) do miejsca syntezy białek rybosomów.
- Każdy aminokwas ma własny, specyficzny tRNA.

- mRNA zwany matrycowym lub informacyjnym RNA:

*masę cząsteczkową zróżnicowaną zależnie od liczby przenoszonych informacji
*sekwencja nukleotydów w mRNA stanowi zakodowaną informację o pierwszorzędowej strukturze konkretnego białka,
*przenosi do miejsc syntezy białka informację o kolejności aminokwasów w białku,
*bakteryjny mRNA ulega translacji jeszcze w trakcie syntezy,

*eukariotyczny mRNA przed translacją ulega modyfikacjom i przekształceniom jeszcze w jądrze; modyfikacja jądrowego RNA (hnRNA – heterogenny RNA) polega na dołączeniu:

-do końca 5' łańcucha mRNA tzw. czapeczki guanylowej, która umożliwia połączenie się mRNA z rybosomem,

-do końca 3' nukleotydów adeninowych – poli A,

-składaniu genów (wycinanie intronów i łączenie eksonów
Wymienione zmiany chronią mRNA przed degradacją.

- rRNA zwany rybosomalnym RNA:
*stanowi składnik rybosomów (50–60%) w połączeniu z określonymi białkami,
*niektóre białka rybosomalne „zakotwiczają” mRNA; inne są enzymami biorącymi udział w biosyntezie białek.

- Rybosomy składają się z dwóch podjednostek, które łączą się ze sobą po zainicjowaniu syntezy białek. Zwykle większe ich zespoły biorą udział w syntezie wielu białek równocześnie.
- Każdy z rodzajów RNA występuje w wielu formach:

*3-4 rodzaje rRNA,
*ok. 60 rodzajów tRNA
*tysiące rodzajów mRNA.

Porównanie DNA i RNA

27. Degradacja azotu- cykl mocznikowy i zasady azotowe. 

Cykl mocznikowy-  cykl metaboliczny (Szlak metaboliczny) trzech aminokwasów: ornityny, cytruliny i argininy prowadzący do powstania mocznika.

Przebieg cyklu:

Cykl przebiega w mitochondriach (gdzie sprzężony jest z cyklem Krebsa przez łańcuch oddechowy i ATP oraz fumaran i asparaginian) i cytoplazmie komórek wątroby (hepatocytów) i wymaga dostarczenia energii w postaci 3 cząsteczek ATP (2 cząsteczki do syntezy karbamoilofosforanu, 1 do syntezy argininobursztynianu), a jego głównym produktem końcowym jest mocznik. Ogólnie sumarycznie cykl można zapisać jako:

NH₃ + CO₂ + asparaginian + 2H₂O + 3ATP → mocznik + fumaran + 2ADP + 2P_i + AMP + PP_i

Do cyklu wprowadzany jest karbamoilofosforan powstały z amoniaku i dwutlenku węgla. Karbamoilotransferaza ornitynowa  katalizuje reakcje przeniesienia grupy karbamoilowej z karbamoilofosforanu na ornitynę w wyniku czego powstaje cytrulina. Syntetaza argininobursztynianowa katalizuje reakcje powstania argininobursztynianu. Liaza argininobursztynianowa katalizuje reakcje powstania argininy i fumaranu. Arginaza katalizuje reakcje powstania ornityny i mocznika

Dalszy transport azotu:

Mocznik z krwią wędruje do nerek, gdzie jest filtrowany i wydalany. Tak więc nadmiar azotu z aminokwasów jest usuwany przez cykl ornitynowy. Inaczej przedstawia się rozkład nadwyżki zasad azotowych. W komórkach człowieka puryny przekształcane są w kwas moczowy, pirymidyny natomiast są rozkładane do mniejszych cząsteczek, które następnie są włączane do szlaków podstawowych.

Zasady azotowe – związki chemiczne, które posiadają w swoim składzie azot i jednocześnie wykazują własności zasadowe.

Do zasad azotowych zalicza się m.in.:

-amoniak i jego pochodne

-aminy

-iminy

Szczególne znaczenie biologiczne mają zasady azotowe nukleotydów, które stanowią podstawowy budulec DNA i RNA, przy pomocy którego jest kodowana informacja genetyczna we wszystkich organizmach żywych.

28. Czym żywią się plemniki ? 

Plemnik, spermatozoid – gameta męska, haploidalna komórka rozrodcza wytwarzana przez gonadę osobnika płci męskiej służąca do rozmnażania płciowego. Plemniki występują zarówno u zwierząt, jak i u roślin, choć różnią się budową. U zwierząt plemnik jest zwykle ruchliwy, o długości zależnej od gatunku: od 40, u waleni, do 250 mikrometrów u niektórych chrząszczy (u człowieka długości ok. 50–60µm).

Biochemiczny skład główki plemnika

Główka plemnika to w 96% nukleoproteina, składająca się głównie z DNA i białek zasadowych. Zawartość DNA w plemnikach odpowiada połowie zawartości w komórkach somatycznych. Najlepiej poznanymi białkami zasadowymi są protaminy występujące w plemnikach ryb. Zastosowanie detergentów wiążących grupy SH pozwoliło izolować białka zasadowe plemników ssaków. Zasadowe keratynopodobnebiałka histonowe plemników buhaja składają się z 47 reszt aminokwasowych z alaniną jako N-końcowym oraz glutaminą jako C-końcowym aminokwasem.

Funkcja białek zasadowych:

-udział w powstaniu linii opływowej plemnika podczas zagęszczenia chromatyny w procesie dojrzewania plemników

-ochronna i stabilizująca genom

-inhibicja ekspresji genów.

Powyższą funkcję białka zasadowe uzyskują po okresie dojrzewania plemników w najądrzach.

20. Jaki cykl przeprowadza końcowe przemiany białek, tłuszczy, cukrów? Z czym zaziębia się cykl Krebsa? Jaki enzym łączy glikolizę z glukoneogenezę? W jakiej formie występują białka w organizmie (oprócz glicyny) ? W glikolizie powstają…? Do jakiej grupy należy kwas pirogronowy?

Jaki cykl przeprowadza końcowe przemiany białek, tłuszczy i cukrów?

Cykl kwasu cytrynowego jest końcowym szlakiem utleniania węglowodanów, lipidów oraz białek.

Ich wspólny metabolit końcowy - acetylo-CoA reaguje ze szczawiooctanem, tworząc cytrynian. W serii reakcji odwodomienia i dekarboksylacji cytrynian jest degradowany, co powoduje redukcję koenzymów i uwolnienie dwóch cząsteczek C02 oraz regenerację szczawiooctanu.

Z czym zaziębia się cykl Krebsa?

Cykl kwasu cytrynowego jest procesem amfibolicznym, ponieważ oprócz tego, że bierze udział w utlenianiu, dostarcza węglowych szkieletów dla glukoneogenezy, syntezy kwasów tłuszczowych i przemian aminokwasów.

Jaki enzym łączy glikolizę i glukoneogenezę?

Fosfofruktokinaza (?)

W jakiej formie występują biała w organizmie (oprócz glicyny)?

Białka występują w formie chiralnej (jest to spowodowane obecnością w cząsteczkach aminokwasów centr chiralnych)

W glikolizie powstają?

Podczas wysiłku fizycznego pod wpływem adrenaliny i jonów Ca2+ w mięśniach zachodzi glikogenoliza (sukcesywne odłączanie z glikogenu glukozy w postaci glukozo-1-fosforanu) – glukozo-1-P zostaje przekształcony w glukozo-6-P (aktywna glukoza) i ulega rozpadowi w procesie glikolizy. glikoliza jest ciągiem reakcji rozpadu glukozy do kw pirogronowego zachodzi w cytoplazmie i jej celem jest dostarczenie ATP energii. – Z jednej cząsteczki glukozy powstaje: 2 cząsteczki kw. Pirogronowego, 2 NADH2, 2 ATP (jeśli glukoza pochodzi z krwi) lub 3 ATP (jeśli glukoza pochodzi z glikogenu mięśniowego) – w warunkach beztlenowych kw pirogronowy jest przekształcany w kw mlekowy. Reakcja ta ma na celu regenerację NAD, co pozwala na kontynuację glikolizy i syntezę ATP mimo braku tlenu. – Rozpad glukozy do kw mlekowego nazywamy glikolizą beztlenową (jest gł źródłem energii w wysiłkach krótkotrwałych o dużej intensywności trwających 10s-2min) – w warunkach tlenowych kw pirogronowy przechodzi do mitochondrium gdzie jest utleniany.

do jakiej grupy należy kwas pirogronowy ?

do grupy α-ketokwasów

30. Rzędowość- struktury białek. 

1. Pierwszorzędowa: jest najtrwalsza, gdyż dopiero działania kwasów lub enzymów może spowodować hydrolizę wiązania peptydowego; struktura to sekwencja aminokwasów w białku - sąsiadujące ze sobą w łańcuchu aminokwasy są połączone wiązaniami peptydowymi utworzonymi przez grupę karboksylową jednego aminokwasu i grupę aminową drugiego aminokwasu

2. Drugorzędowa: struktura białek warunkowana jest wiązaniami wodorowymi, które tworzą się między grupami pochodzącymi z różnych wiązań peptydowych

• α helisa – kształt cylindra; występujące w białkach helisa α jest prawoskrętna; stabilizują ją wiązania wodorowe pomiędzy grupami NH i CO głównego łańcucha, grupa CO każdego aminokwasu wiąże się wiązaniem wodorowym z grupą NH aminokwasu, zajmującego w sekwencji linowej pozycję wysuniętą do przodu o 4 reszty aminokwasowe, w rezultacie wszystkie grupy NH i CO łańcucha głównego łączą się wiązaniami wodorowymi

• β harmonijka – w odróżnieniu od ciasnego upakowania łańcucha polipeptydowego w helisie α, w harmonijce β jest on prawie całkowicie rozciągnięty, tworząc strukturę płaksą; odległości sąsiednich aminokwasów wzdłuż jednej osi cząsteczki są ponad 2 razy dłuższe niż w helisie; w β harmonijce występują wiązania wodorowe pomiędzy grupami CO i NH, należącymi do odrębnych łańcuchów polipeptydowych; znaczny udział stwierdzono w fibroinie jedwabiu

• helisa kolagenu – warunkuje dużą elastyczność kolagenu, który jest głównym składnikiem skóry, kości czy ścięgien; charakteryzuje ją regularność rozmieszczenia aminokwasów, w każdym z jego α-łańcuchów. Łańcuchy te składają się z regularnych triad aminokwasów: Glicyna-X-Y, gdzie X i Y to inne aminokwasy. Regularność ta powoduje, że łańcuchy α mają tendencję do przyjmowania ściśle określonej konformacji, na skutek oddziaływań między sobą. Trzy cząsteczki kolagenu skręcają się spontanicznie w podjednostki zwane tropokolagenem (ma strukturę potrójnej, ściśle upakowanej helisy); Wiązania kowalencyjne i wodorowe tworzone przez hydroksylizynę i hydroksyprolinę odgrywają kluczową rolę w stabilizowaniu helisy kolagenu, a także mają silny wpływ na ostateczny kształt włókien zbudowanych z kolagenu, przykład występowania - β-keratyna włosów, jedwabiu

1. Struktura trzeciorzędowa: struktura to przestrzenne ułożenie łańcucha polipeptydowego o II-rzędowej strukturze; budowę takiej makrocząsteczki białka stabilizują wiązania tworzące się między bocznymi resztami aminokwasowymi: wiązania wodorowe, jonowe, mostki dwusiarczkowe oraz siły Van der Waalsa; struktura II- i III-rzędowa powstają samorzutnie; możemy je podzielić na:

- globularne, o kształcie cząsteczki zbliżonym do kulki, taką strukturę ma większość białek, przede wszystkim te, które są enzymami

- fibrylarne, czyli włókniste, występują rzadziej i są białkami budulcowymi

1. Struktura czwartorzędowa: struktura ta opisuje wzajemne ułożenie łańcuchów polipeptydowych; jest to asocjacja podjednostek jakimi są makrocząsteczki białka o III-rzędowej strukturze w większe agregaty; podjednostki są połączone między sobą mostkami dwusiarczkowymi lub wiązaniami słabymi (wodorowe, jonowe, hydrofobowe); przykładem białka o IV-rzędowej strukturze jest hemoglobina

---

1. 31. Wolne rodniki. 

   Wolne rodniki

   Wolny rodnik to nic innego jak niesparowany atom. Każdy atom tlenu ma na swojej ostatniej orbicie parzystą liczbę elektronów. Zdarza się jednak, że jeden elektron gdzieś się zgubi (np. w procesie przemiany tlenu w mitochondriach) i w atomie pojawia się “wyrwa”. Traci on wtedy równowagę i zaczyna gwałtownie poszukiwać brakującego ogniwa. Szuka go w najbliższym otoczeniu i robi to szybko. Gdy tylko na swej drodze napotka prawidłowy atom, atakuje go, by odebrać mu potrzebny elektron. W ten sposób staje się posiadaczem parzystej liczby elektronów na ostatniej orbicie, ale napadnięty przez niego i ograbiony z jednego elektronu atom sam staje się wolnym rodnikiem “z wyrwą do zatkania”. Wyrusza więc na łów. Tak koło się zamyka.
   Wolny rodnik tlenowy szuka pary dla swojego samotnego elektronu w atomach dowolnych substancji. Nie musi to być atom tlenu, zadowoli się także np. atomem białka. Takie grasowanie wolnych rodników w komórkach ciała stopniowo niszczy ich strukturę (np. uszkadza błony komórkowe, DNA), przyspiesza ich śmierć, a w konsekwencji rujnuje nam zdrowie.

   Działanie w organizmie:

   wolne rodniki to atomy cząsteczki lub jony posiadające na zewnętrznej orbicie pojedynczy, niesparowany elektron. Dążąc do przyłączenia lub oddania elektronu wykazują dużą aktywność chemiczną utleniając każdy związek z którym mają kontakt. Obiektem ataków wolnych rodników w organizmie człowieka są głównie związki posiadające w cząsteczkach wiązania podwójne jak: białka, DNA lub nienasycone kwasy tłuszczowe wchodzące w skład błon komórkowych, polisacharydy, lipidy (cholesterol) znajdujący się w krwi.
   
   Podczas utleniania lipidów powstają wolne rodniki lipidowe (nadtlenki lipidowe) wyzwalające niszczącą reakcję łańcuchową. Wolne rodniki powstają w organizmie w wyniku reakcji metabolicznych a zwłaszcza w procesie spalania wielonienasyconych kwasów tłuszczowych. Mogą również pochodzić z zewnątrz ze skażonego powietrza, dymu z papierosów, występują w zjonizowanym powietrzu, wysoko przetworzonej lub zepsutej żywności, lekach itp. Wolne rodniki tworzą się w wielu produktach spożywczych jak: wyroby cukiernicze o długich terminach przydatności do spożycia, produkty mięsne i roślinne. Dotyczy to szczególnie tłuszczów zawierających wielonienasycone kwasy tłuszczowe, które bardzo łatwo ulegają utlenieniu. Najwięcej tych kwasów zawiera olej kukurydziany i słonecznikowy a najmniej oliwa z oliwek i olej lniany. W produktach smażonych lub długo przechowywanych, tłuszcze ulegają szybkiemu utlenieniu i pokarmy te zawierają bardzo dużo wolnych rodników. Spożycie takich pokarmów jak chipsy, frytki, krakersy, ciastka, ciasto do pizzy, sosy sałatkowe itp. jest w Polsce powszechne, zwłaszcza wśród młodzieży i staje się niebezpiecznym dla zdrowia przyzwyczajeniem żywieniowym.
   
   W każdej komórce ciała w reakcjach chemicznych uczestniczą cząsteczki tlenu z których pewna część nie ulega pełnej redukcji. Wytwarzają się wtedy wolne rodniki tlenu np. rodnik hydroksylowy OH^●. Powstaje on w wyniku reakcji nadtlenku wodoru (H₂O₂) z jonami miedzi(I) lub żelaza(II). W wyniku uszkodzenia błony komórkowej komórka nie jest wstanie pełnić swych właściwych funkcji metabolicznych, uszkodzenia kodu genetycznego prowadzą do powstawania nowotworów, zaburzeń czynnościowych układu krążenia, mózgu i innych narządów. Utleniając cholesterol LDL powodują zmiany miażdżycowe w naczyniach krwionośnych nawet u osób młodych żyjących w warunkach skażonego środowiska i odżywiających się niewłaściwie. Uważa się że jest to jedna z głównych przyczyn procesu starzenia się organizmu.
   
   Wolne rodniki spełniają również ważne funkcje korzystne. Są używane przez ciała odpornościowe do niszczenia bakterii chorobotwórczych i utleniają substancje toksyczne. Makrofagi – komórki żerne układu odpornościowego – wytwarzają wolne rodniki i z ich pomocą niszczą niepożądane mikroorganizmy. Nasze organizmy wykształciły funkcje obronne przeciwko wolnym rodnikom. W komórkach wytwarzany jest glutation, który chroni je przed ich niszczącym działaniem. Z wiekiem ilość glutationu jaką organizm może wytwarzać ulega zmniejszeniu i organizm staje się coraz bardziej bezbronny. Dlatego ważne jest spożywanie pokarmów zawierających, przeciwutleniacze czyli antyoksydanty pokarmowe.

   
   32. Hemoglobina, budowa i funkcje. 

   Hemoglobina – budowa i funkcje

   Mioglobina i hemoglobina są białkami przenoszącymi tlen u kręgowców. Mioglobina służy jako magazyn tlenu i ułatwia jego transport w mięśniach, natomiast hemoglobina jest przenośnikiem tlenu we krwi.
   Oba białka zawierają w swojej budowie grupę niebiałkową (prostetyczną) zwaną hemem.
   Funkcją hemu w hemoglobinie i mioglobinie jest odwracalne wiązanie tlenu cząsteczkowego, nadaje on im również czerwone zabarwienie.

   HEM

   Hem jest cyklicznym tetrapirolem. Składa się z 4 pierścieni pirolowych połączonych mostkami a -metinowymi, a w pozycji b znajdują się grupy metylowe, winylowe i propanionowe. 

   W centrum tego układu znajduje się atom żelaza, jest on powiązany z czterema atomami azotu. Pirolowe atomy azotu wiażą jon żelaza w pozycji ekwatorialnej, udostępniając dwie pozycje aksjalne dla innych ligandów. Atom żelaza może tworzyć dodatkowe dwa wiązania- każde po jednej płaszczyźnie hemu. Miejsca te określa się jako piąta i szóstą pozycję koordynacyjną. Atom żelaza występuje formie jonu (Fe²⁺ lub Fe³⁺), jednak tylko hemoglobina (tzw. ferrohemoglobina) w której atom żelaza występuje na drugim stopniu utlenienia, jest zdolna do wiązania tlenu! Utlenienie żelaza wiąże się z utratą aktywności biologicznej. Funkcje hemu zależą od jego otoczenia polipeptydowego, gdyż ta sama grupa hemowa występuje w innych białkach gdzie pełni zupełnie odmienną funkcje np. w cytochromach jest ona odpowiedzialna za przenoszenie elektronów w łańcuchach oddechowych, a jej funkcja ich funkcja biologiczna wynika właśnie z utlenienia i redukcji atomu żelaza. Natomiast w katalazach i peroksydazach, katalizuje przemianę nadtlenku wodoru w wodę i tlen

   MIOGLOBINA-budowa

   Białko to ma postać pojedyńczego łańcucha polipeptydowego, który składa się ze 153 reszt aminokwasowych. Mioglobina jest silnie upakowaną w przybliżeniu kulistą cząsteczką, jej łańcuch złożony jest z 8 prawoskrętnych a heliksów-każdy z nich zawiera około 7-20 aminokwasów. Poczynając od końca N odcinki helikalne oznacza się kolejno literami od A do H, fragmenty międzyhelikalne literami dwóch odcinków, które one łączą np. AB jeżeli łączy on fragment A i B. Dodatkowo występują jeszcze dwa rejony niekelikalne-dwie reszty aminokwasowe od strony końca N i pięć od strony końca C.

   Wewnętrzna część cząsteczki mioglobiny składa się niemal wyłącznie z reszt aminokwasów niepolarnych (np.leucyna, walina, metionina). Natomiast reszty aminokwasowe zawierające zarówno grupę polarną jak i niepolarną (tyrozyna, treonina i tryptofan) są skierowane swoją częścią niepolarną do wnętrza cząsteczki. Zewnętrzna część cząsteczki zbudowana jest z polarnych jak i niepolarnych reszt aminokwasowych. Grupa hemowa znajduje się w zagłębieniu cząsteczki mioglobiny, między heliksem E i F. Polarne, priopanionowe łańcuchy boczne hemu skierowane są na zewnątrz cząsteczki (w fizjologicznym ph grupy kwasu są zjonizowane) natomiast pozostała część hemu znajduje się we wnętrzu cząsteczki gdzie za wyjątkiem histydyny F8 i histydyny E7 otaczają ją reszty niepolarne. Histydyna F8 wiąże się bezpośrednio z atomem żelaza -zajmuje ona piątą pozycję koordynacyjna żelaza (histydyna proksymalna). Natomiast miejsce wiązania tlenu znajduje się po drugiej stronie płaszczyzny hemu, w szóstej pozycji koordynacyjnej. W jej pobliżu leży druga reszta histydyny (E7) zwana dystynalną -która nie wiąże się z grupą hemową.

   Wiązanie tlenku węgla i rola histydyny dystynalnej

   Tlenek wegla jest trucizną ponieważ łącząc się z nieutlenowaną mioglobiną lub hemoglobiną hamuje transport tlenu. Tlenek węgla zawarty w tych dwóch białkach wykazuje o ok. 220 razy większe powinowactwo do tlenku węgla niż do tlenu . Z wyizolowanymi cząsteczkami tlenku węgla hem tworzy kompleksy w których Fe, C i O są ustawione w linii prostej. Natomiast w przypadku mioglobiny na skutek obecności histydyny E7 następuje zawada przestrzenna i CO wiąże się pod kątem z Fe -powoduje to osłabienie oddziaływania tlenku węgla z hemem. Ma to duże znaczenie, ponieważ tlenek węgla jest wytwarzany endogennie ( w obrębie komórek) w wyniku rozpadu hemu.
   

   HEMOGLOBINA

   Hemoglobina jest tetramerem czyli składa się z czterech łańcuchów peptydowych (ściśle z dwóch par identycznych łańcuchów) z których każdy zawiera jedną grupę hemową czyli jedno miejsce wiązania tlenu (jedna cząsteczka hemoglobiny wiąże 4 cząsteczki tlenu).
   Istnieją różne typy hemoglobin -np. hemoglobina A, która występuje u ludzi dorosłych składa się z dwóch łańcuchów a (posiada on 141 reszt aminokwasowych) i b (146 reszt aminokwasowych) -różnią się one między sobą strukturą pierwszorzędową. U dorosłego człowieka występuje również hemoglobina A2 ok. 2% składu całej hemoglobiny) -różni się tym, że zamiast łańcuchów b posiada łańcuchy. Zarodek i płód mają inną hemoglobinę. Hemoglobina F (podstawowa hemoglobina podczas ostatnich 6 miesięcy życia płodowego) ,ma strukturę: a₂g₂.
   Kształt cząsteczki hemoglobiny zbliżony jest do kuli -cztery łańcuchy upakowane są w formę czworościanu -grupy hemowe są usytuowane pojedyńczo w każdej podjednostce, w zagłębieniach na ich powierzchni. Cztery miejsca wiązania tlenu są znacznie od siebie oddalone.Każdy łańcuch  alfa kontaktuje się z obydwoma łańcuchami beta, natomiast oddziaływania między dwoma łańcuchami a lub dwoma łańcuchamib są nieliczne.
   Struktura przestrzenna łańcuchów alfa i beta jest bardzo podobna do struktury przestrzennej mioglobiny. Każdy z łańcuchów hemoglobiny również zawiera osiem helikalnych łańcuchów, których struktura pokrywa się ze strukturą odcinków występujących w cząsteczce mioglobiny. Pomimo podobieństwa w pofałdowaniu głównych łańcuchów, sekwencje aminokwasów wykazują liczne różnice-w zasadzie zgodne są tylko niektóre. Jak widać różne sekwencje aminokwasów mogą określać różne struktury przestrzenne. Ponadto skomplikowane pofałdowanie łańcucha polipeptydowego występującego zarówno w mioglobinie jaki i hemoglobinie jest podstawowym modelem przenośnika tlenu. Stwarza ono odpowiednie środowisko dla grupy hemowej , co umożliwia odwracalne wiązanie tlenu.

   Oddziaływania allosteryczne

   W przypadku obu białek występuje ten sam wzorzec struktury -jednak forma tetrameru powoduje, że hemoglobina ma nowe właściwości! Te nowe cechy to oddziaływania allosteryczne -czyli oddziaływania między przestrzenie oddalonymi miejscami w tej samej cząsteczce. 

   Mioglobina jako magazyn tlenu, hemoglobina jako jego przenośnik.

   Na podstawie krzywej zależności stopnia wysycenia hemoglobiny i mioglobiny tlenem od jego stężenia (wyrażonego jego ciśnieniem parcjalnym). 
   Dla mioglobiny krzywa ta ma kształt hiberboli . W naczyniach włosowatych płuc gdzie znajduje się duże stężenie tlenu mioglobina w tych warunkach mogłaby skutecznie wiązać tlen -jednak występuje ona w żyłach i mięśniach gdzie stężenie tlenu jest mniejsze i wynosi odpowiednio 40 i 20 mm Hg . Mimo to mioglobina nie oddaje znacznej części związanego tlenu (duży stopień wysycenia) nawet, przy 20 mm Hg)-dopiero przy 5 mmHg w warunkach niedoboru tlenu (wysiłek fizyczny) mioglobina uwalnia związany tlen -który w mitochondriach mięśni wykorzystywany jest do biosyntezy ATP. Natomiast w przypadku hemoglobiny (przebieg krzywej sigmoidalny). Krew opuszczająca płuca gdzie panuje duże stężenie tlenu jest nim w dużym stopniu nasycona (krew utlenowana), natomiast w miarę zmniejszania się stężenia tlenu zmniejsza się też wysycenie hemoglobiny tlenem -przy 40 mmHg (włosowate czynne komórki mięśniowe) wysycenie hemoglobiny tlenem jest małe (oddawanie tlenu-hemoglobina nieutlenowana). Widzimy zatem, że mioglobina wykazuje większe powinowactwo do tlenu niż hemoglobina i dlatego, mioglobina jest odpowiedzialna za magazynowanie tlenu, a hemoglobina za jego transport.

   Kooperatywne wiązanie atomów tlenu

   Tetrametryczna budowa hemoglobiny pozwala na większą wydajność dostarczania tlenu niż gdybyśmy mieli do czynienia z pojedynczym, niezależnym łańcuchem-bowiem struktura ta sprawia, że związanie tlenu z jednym hemem umożliwia związanie cząsteczki tlenu z drugim hemem znajdującym się w tej samej cząsteczce i na odwrót, uwolnienie jednej grupy hemowej ułatwia uwalnianie tlenu z pozostałych grup hemowych. Taka zależność nie występuje w przypadku mioglobiny -zatem wiązanie przez nią tlenu jest niekooperatywne.

   Efekt Bohra

   Po uwolnieniu tlenu w tkankach hemoglobina bierze udział w transporcie dwutlenku węgla z tkanek do płuc, skąd jest usuwany podczas wydychania. Hemoglobina m.in. pełni również rolę układu buforowego organizmu. Wiąże ona protony (0,5 protona na jedną cząsteczkę tlenu ) co ułatwia utrzymanie stałego pH w tkankach aktywnych metabolicznie czyli mięśniach.
   Obecność większych ilości dwutlenku węgla i protonów w naczyniach włosowatych (mięśniach) sprzyja uwalnianiu tlenu z utlenowanej hemoglobiny (proces dostarczania tlenu do tkanek), natomiast duże stężenie tlenu w naczyniach włosowatych pęcherzyków płucnych powoduje usunięcie protonów i dwutlenku węgla z hemoglobiny ( usuwanie dwutlenku węgla na zewnątrz organizmu -wydech ). Mioglobina -jest nieczuła na zmiany pH i obecność dwutlenku węgla.
   
   Protony-mechanizm

   Uwolnienie tlenu zwiększa powinowactwo pewnych miejsc w cząsteczce hemoglobiny do protonów -muszą być to grupy o pK około 7 , których otoczenie w nieutlenowanej hemoglobinie jest bardziej "ujemne" niż w hemoglobinie utlenowanej. Reszty te to: reszty histydyny 146 łańcucha beta i 122 łańcucha alfa oraz grupa alfa-aminowa łańcucha alfa.
   Np.w utlenowanej hemoglobinie histydyna 146 ma swobodę rotacji, natomiast w nieutlenowanej hemoglobinie jej pierścień imidazolowy oddziałuje z ujemnie naładowaną resztą asparginianu 94 (znajduje się on w odcinku niehelikalnym FG tego samego łąńcucha beta). Bliskie sąsiedztwo ujemnie naładowanej grupy zwiększa wartość pK histydyny zwiększając zarazem jej powinowactwo do protonów.
   
   Transport dwutlenku węgla

   W metabolizmie tlenowym na jedną cząsteczkę tlenu przypada około 0,8 cząsteczki utworzonego dwutlenku węgla. Większa część powstałego dwutlenku węgla transportowana jest w postaci wodorowęglanu, który powstaje w erytrocytach w wyniku działania anhydrazy węglanowej. Wiele protonów powstałych w tej reakcji wiąże się z nieutlenowana hemoglobiną co stanowi część efektu Bohra. Pozostały dwutlenek węgla przenoszony jest przez grupy ?-aminowe hemoglobiny, które są zdolne do odwracalnego wiązania dwutlenku węgla w postaci karbaminianu.
   

   Zmniejszanie powinowactwa hemoglobiny do tlenu przez BPG

   Hemoglobina wewnątrz krwinki czerwonej wykazuje mniejsze powinowactwo do tlenu niż w wolnym roztworze ( w takich warunkach jej powinowactwo do tlenu jest takie same jak w mioglobinie)

    zatem wszystko wskazuje na obecność jakiejś trzeciej substancji. Występujący w krwinkach czerwonych 2,3-bisfosfoglicerynian zmniejsza powinowactwo hemoglobiny do tlenu (występuje on w erytrocytach w stężeniu odpowiadającym hemoglobinie). BMG zmniejsza powinowactwo nieutlenowanej hemoglobiny na skutek wiązania się z nią -natomiast utlenowana hemoglobina nie wiąże BMG. Jeden mol BMG wiąże się z hemoglobiną w stosunku 1:1. Wnika on do środkowej przestrzeni cząsteczki , gdzie wszystkie cztery podjednostki znajdują się blisko siebie. Cząsteczka w fizjologicznym pH ma prawie cztery ładunki ujemne i w tej środkowej przestrzeni cząsteczki hemoglobiny wiąże się ona z dodatnio naładowanymi grupami łańcuchów beta, które są zwrócone do wnętrza środkowej przestrzeni cząsteczki hemoglobiny . BPG stabilizuje strukturę czwartorzędowej nieutlenowanej hemoglobiny przez sieciowanie łańcuchów beta wiązaniamipoprzecznymi.
   Podczas utlenowania środkowa przestrzeń cząsteczki hemoglobiny zmniejsza się, co wyklucza wiązanie cząsteczki BPG (zwęża się luka między heliksami H łańcuchów beta i zwieksza się odległość między grupami alfa-aminowymi.

   Proces wiązania tlenu

   W wyniku utlenowania hemoglobiny jej struktura czwartorzędowa ulega zmianie czyli hemoglobina nieutlenowana różni się strukturą od hemoglobiny nieutlenowanej. W utlenowanej hemoglobinie reszty aminokwasów na końcach C wszystkich czterech łańcuchów mają prawie całkowitą swobodę rotacji. W nieutlenowanej hemoglobinie reszty na końcach C są pozbawione tej możliwości gdyż grupy karboksylowe i łąńcuchy boczne aminokwasów na końcach C tworzą wiązania jonowe, które krępują tetrametr-stąd cząsteczka nieutlenowanej hemoglobiny jest bardziej napięta i skrępowana niż hemoglobiny utlenowanej i zwana jest ona formą T (taut, tense-napięta), natomiast struktura utlenowanej hemoglobiny -formą R (relaxed-rozluźniona).
   Forma T jest stabilizowana przez:

   -tworzone wiązania jonowe przez reszty aminokwasowe na końcach C

   -wiązania jonowe tworzone w wyniku wiązania dwutlenku węgla w formie karbinianu

   -wiązania poprzeczne powstałe w wyniku wiązania BPG
   Forma ta wykazuje mniejsze powinowactwo do tlenu!!!

   Mechanizm utlenowania

   W nieutlenowanej hemoglobinie atom żelaza jest wysunięty o około 0,04 nm z płaszczyzny pierścienia porfiryny w stronę histydyny proksymalnej, tw ten sposób, że grupa hemowa jest uwypuklona w tym samym kierunku. Podczas utlenowania atom żelaza, tworząc silne wiązanie z tlenem, wsuwa się w pierścień porfiryny, a hem staje się bardziej płaski. Wsuwając się w pierścień porfiryny atom żelaza pociąga za sobą histydynę proksymalną. Zmiana położenia histydyny F8 powoduje przesunięcie heliksy F i odcinków niehelikalnych EF i FG . Te zmiany konformacyjne są z kolei przekazywane do rejonu oddziaływań między podjednostkami wskutek czego dochodzi do zerwania między łańcuchowych wiązań jonowych czyli przejście białka w formę R. Zostają zerwane wiązania karbinianowe (przesunięcie równowagi w lewo),wiązania poprzeczne tworzone przez BPG oraz wiązania jonowe tworzone przez reszty aminokwasowe końców C.
   Zmiana strukturalna w obrębie jednej podjednostki wywołuje zmiany strukturalne w rejonach oddziaływań między podjednostkami. Informacja o związaniu tlenu przez jedną grupę hemową jest w ten sposób przenoszona do fragmentów cząsteczki, znajdujących się w dużej odległości od miejsca wiązania !!!
   
   Model sekwencyjny
   Każda podjednostka może występować tylko w dwóch formach -R i T. Przejście konformacyjne podjednostki z formy T do R wywołane jest związaniem liganda przez tą jednostkę . Zmiana konformacyjna wprowadzona wiązaniem liganda do jednej podjednostki powoduje zwiększenie powinowactwa wiązania ligandu przez inne podjednostki. Podjednostka w formie R ma większe powinowactwo do liganda niż podjednostka w formie T sąsiadująca z podjednostką T.
   
   Model jednoprzejściowy
   Białko może występować w jednej z dwu konformacji -R i T. Wszystkie podjednostki tego białka muszą występować w jednej w formie T lub muszą wszystkie występować w formie R. Forma T wykazuje małe powinowactwo do substratu, forma R -duże. Wiązanie każdego liganda zwiększa prawdopodobieństwo, że wszystkie podjednostki danej cząsteczki są w formie R. Przejście allosteryczne jest jednoprzejściowe, ponieważ zachodzi jednocześnie we wszystkich podjednostkach.

   
   33. Klasyfikacja enzymów, przykłady + omówić. 
   34. Cykl kwasu cytrynowego. 
   35. Struktura DNA.

   

   Struktura chemiczna DNA. Wiązania wodorowe są zaznaczone linią przerywaną.

   Kwas deoksyrybonukleinowy (dawn. kwas dezoksyrybonukleinowy; akronim: 

   DNA– wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny należący do kwasów nukleinowych. U eukariontów zlokalizowany jest przede wszystkim w jądrach komórek, u prokariontów bezpośrednio w cytoplazmie, natomiast u wirusów w kapsydach. Pełni rolę nośnika informacji genetycznej organizmów żywych.

   Skład i budowa

   DNA jest liniowym, nierozgałęzionym biopolimerem, którego monomerami są deoksyrybonukleotydy. Ich cząsteczki zbudowane są z: pięciowęglowego cukru deoksyrybozy, którego grupa hydroksylowa znajdująca się przy ostatnim atomie węgla (5') jest zestryfikowana resztą fosforanową, a pierwszy atom węgla (1') połączony jest wiązaniem N-glikozydowym z jedną z czterech zasad azotowych, dwóch purynowych: adeniną (Ade lub A) i guaniną (Gua lub G) oraz dwóch pirymidynowych: cytozyną (Cyt lub C) i tyminą (Thy lub T). Zasady te łącznie z deoksyrybozą tworzą deoksynukleozydy, odpowiednio dA, dG, dC i T.

   Powszechnie spotykaną modyfikacją DNA jest występowanie 5-metylocytozyny (m⁵C) w wyniku metylacji cytozyny. W DNA niektórych wirusów, np. bakteriofagów PBS2, zamiast tyminy występuje uracyl, (Ura), tworząc nukleozyd 2'-deoksyurydynę (dU)^[5]. 2'-Deoksyurydyna powstaje też w wyniku deaminacji Cyt do Ura.

   W skład cząsteczki DNA zwykle wchodzą dwa łańcuchy (DNA dwuniciowy - dsDNA), które biegną antyrównolegle (tzn. koniec 5' jednej nici leży naprzeciw końca 3' drugiej nici). Łańcuchy zwijają się wokół wspólnej osi i tworzą tzw. prawoskrętną (A-DNA lub B-DNA) lub rzadziej lewoskrętną (Z-DNA) podwójną helisę. Reszty cukrowe i fosforanowe, połączone ze sobą wiązaniem 5'-3' fosfodiestrowym, znajdują się na zewnątrz helisy, natomiast zasady skierowane są do wnętrza i tworzą komplementarne pary zasad połączone według schematu:

   A⋯T

   G⋯C

   Zasady połączone są wiązaniami wodorowymi oraz oddziaływaniami hydrofobowymi (warstwowymi)

   DNA - budowa chemiczna, wiązania, heliks, konformacje

   DNA ma postać heliksu (inaczej "podwójnej helisy"). Zbudowane jest z deoksyrybonukleotydów. W skład pojedynczego deoksyrybonukletydu wchodzą: - zasada azotowa: adenina lub guanina (dwupierścieniowa puryna), cytozyna lub tymina (jednopierścieniowa pirymidyna) - 2-deoksyryboza (pentoza), - reszta fosforanowa. 
   
   Zasada azotowa połączona jest z pierścieniem pentozowym cukru wiązaniem N-glikozydowym. Natomiast deoksyrybonukletydy połączone są ze sobą wiązaniami fosfodiestrowymi. Wiązanie te występuje pomiędzy atomem 5’ węgla w reszcie cukrowej jednego deoksyrybonukleotydu, a atomem 3’ reszty cukrowej drugiego. 
   
   Deoksyryboza jest pochodną rybozy, w której grupa hydroksylowa połączona z węglem 2' zastąpiona jest grupą wodorową. Grupa fosforanowa składa się z jednej, dwóch lub trzech reszt fosforanowych związanych z atomem 5' reszty cukrowej. Nukleozydem nazywamy cząsteczkę, która składa sie jedynie z zasady azotowej i pentozy. 
   
   Pełne nazwy chemiczne czterech nukleotydów: - 2'-deoksyadenozyno-5'-trifosforan: dATP - 2'-deoksycytydyno-5'-trifosforan: dCTP - 2'-deoksyguanozyno-5'-trifosforan: dGTP - 2'-deoksytymidyno-5'-trifosforan: dTTP 

   Skąd się wziął heliks?
   Zasady azotowe są nierozpuszczalne w wodzie o obojętnym pH, w przeciwieństwie do deoksyrybozy, która rozpuszcza się dobrze. W związku z tym cząsteczki DNA tworzą strukturę wewnątrz której znajdują się elementy nierozpuszczalne w wodzie, a na zewnątrz elementy rozpuszczalne (cukier i reszta fosforanowa). W warunkach fizjologicznych DNA ma postać regularnego heliksu. Podwójną helisę tworzą dwa polinukleotydy skierowane w przeciwnych kierunkach i razem zwinięte. 
   
   Odziaływania w obrębie heliksu: - wiązania wodorowe pomiędzy adenina i tyminą lub pomiędzy cytozyną i guaniną. Warto zauważyć, że w warunkach fizjologicznych tylko puryna i pirymidyna tworzą pary, - oddziaływania hydrofobowe między zasadami. 
   
   Opisana helisa to forma B, w komórce DNA występuje głównie w tej formie. Wiadomo jednak, że helisa jest na swój sposób elastyczna i może przyjmować różne kształty. Najważniejsze zmiany konformacji powoduje rotacja wokół wiązania β-N-glikozydowego oraz obrót wokół wiązania między atomami węgla 3' i 4' reszty cukrowej. Poza helisą typu B rozróżniamy również helisy: A, B', C, C', C'', D, E, T. Warto wiedzieć, że wszystkie te formy DNA są prawoskrętne. Znana jest jednak również forma lewoskrętna - jest to helisa Z. 
   
   Na powierzchnii helisy B rozróżniamy dwa rowki: większy i mniejszy. Również helisa A posiada rowki, mają one nieco inne wymiary niż w przypadku formy B. Forma Z charakteryzuje sie obecnością tylko jednego rowka. 
   
   Na dnie rowka białka wiążące DNA rozpoznają sekwencję nukleotydową DNA, ponieważ "wystają tam" grupy chemiczne zasad azotowych. Zmiany konformacji w obrębie DNA mogą zatem byc mechanizmem regulującym ekspresję genów..

   
   36. Pochodne kwasu arachidonowego. 
   37. Mocznik, wzór i funkcje. 

   Mocznik wzór i funkcje

   Mocznik (karbamid, E927b), CO(NH₂)₂ – organiczny związek chemiczny, diamid kwasu węglowego. W wyniku kondensacji podczas ogrzewania tworzy biuret.

   

   Występowanie

   Jest to końcowy produkt przemiany białek i innych związków azotowych w organizmach zwierząt ureotelicznych, powstaje w cyklu ornitynowym. Jest wydalany z moczem, a w niewielkich ilościach z potem. Jego stężenie w osoczu wynosi 2,5–6,4 mmol/dm³

   Otrzymywanie

   Związek ten został po raz pierwszy otrzymany syntetycznie przez Friedricha Wöhlera w 1828 r. Był to pierwszy związek organiczny otrzymany z całkowicie nieorganicznych substratów w wyniku ogrzewania cyjanianu amonu:

   

   czym dowiedziono niesłuszność teorii "siły życiowej", rzekomo niezbędnej do syntezy związków produkowanych przez żywe organizmy.

   W przemyśle mocznik jest otrzymywany w bezpośredniej reakcji dwutlenku węgla z amoniakiem, przebiegającej w autoklawach podciśnieniem 100–200 atm, w temperaturze 160–200 °C:

   CO₂ + 2NH₃ → CO(NH₂)₂ + H₂O

   Biotechnologiczne wytwarzanie kalcytu

   Mocznik jest metabolizowany przez bakterie glebowe Sporosarcina pasteurii (zwana też Bacillus pasteurii; podobny metabolizm wykazujeS porosarcina ureae) zawierające wysoce aktywny enzym ureazę, katalizujący reakcję:

   CO(NH₂)₂ + H₂O → CO₂ + 2NH₃

   W obecności jonów wapnia Ca²⁺ prowadzi to do wytrącania się kalcytu (tzw. wytrącanie kalcytu indukowane bakteryjnie):

   Ca²⁺ + H₂O + CO₂ → CaCO₃↓ + 2H⁺

   Proces ten wykorzystać można do poprawienia właściwości gleby^[11], a także do produkcji cegieł niewymagających wypalania. W technologii opracowanej przez Ginger Krieg Dosier z American University of Sharjah (Zjednoczone Emiraty Arabskie), cegły wytwarzane są przez nanoszenie cienkich warstw piasku, mocznika, chlorku wapnia i bakterii, a po zakończeniu wiązania mogą uzyskać twardość porównywalną ze zwykłymi cegłami.

   Właściwości

   Tworzy bezbarwne kryształy w formie długich i bezbarwnych igieł bez zapachu o temperaturze topnienia ok. 133 °C, przy dalszym ogrzewaniu ulega rozkładowi przed osiągnięciem temperatury wrzenia. Jest higroskopijny, łatwo rozpuszczalny w wodzie.

   Mocznik we krwi jest parametrem umożliwiającym ocenę funkcji nerek. Związek ten jest końcowym produktem rozkładu białek i wytwarzany jest głównie w wątrobie. Stężenie mocznika w surowicy zależy od wielu czynników, dlatego też diagnoza choroby powinna być postawiona po oznaczeniu również innych wskaźników, np. stężenie kreatyniny czy amoniaku. Wysoki poziom mocznika może wskazywać na dietę wysokobiałkową lub na zbyt duży rozpad białek. Niski poziom mocznika zaś wynika z uszkodzenia wątroby lub świadczy o tym, że w organizmie występuje niedobór białek.

    Od czego zależy stężenie mocznika we krwi?

   Normy stężenia mocznika we krwi to 2,5 - 6,4 mmol/l lub 15 - 39 mg/dl. Mocznik w postaci azotu mocznika posiada inne normy. Wartość referencyjna dla azotu mocznika to 7 - 18 mg/dl. Mocznik to jeden z końcowych, głównych produktów przemiany białkowej. Wraz z wiekiem zwiększa się jego poziom we krwi.
   
   Ilość mocznika to suma produkcji (zachodzącej wyłącznie w wątrobie) i nerkowego wydalania. U osób starszych stężenie mocznika we krwi jest większe. Azot mocznika jest oznaczony jako BUN.
   
   Wysoki mocznik we krwi to oznaka upośledzonej czynności wydalania nerek. O podwyższonym stężeniu mocznika decyduje dieta bogata w białko, zbytni katabolizm białek w ustroju (zachodzący pod wpływem gorączki, posocznicy), krwawienie do przewodu pokarmowego, niewydolność nerek, niewydolność pozanerkowa (zwężenie moczowodów).
   
   Niskie stężenie mocznika we krwi może być spowodowane współistnieniem takich schorzeń, jak poliuria (wzmożone wydzielanie moczu ponad 2000 ml/dobę) czy niedobór białek. Obniżony poziom mocznika wynika także z uszkodzenia wątroby. W takim wypadku nie będzie syntetyzowany mocznik, a wzrośnie stężenie amoniaku.↩