Biosynteza białka

DNA jest nośnikiem, informacji genetycznych przenoszonych za pośrednictwem mRNA do rybosomów gdzie służy do zapisu kolejności połączonych przy budowie białka aminokwasów.

Współzależność zapisu w kolejnych fragmentach mRNA i kolejność aminokwasów w wykonanym łańcuchu polipeptydowymjest określany jako alfabet genów lub kod genetyczny.

Kod genetyczny jest ciągły, system jego działania jest jednak jest wyposażony w znaki przystankowe tzn. zawiera informację o rozpoczęciu i zakończeniu syntezy łańcucha polipeptydowego. Mechanizm inicjowania syntezy białka wiąże się z pojawieniem na początku zapisów kodonu AUG kodującego MET lub kodującego VAL. Związkami przerywającymi syntezę białka są kodony pomocnicze kończące VAA, VAG. Składniki komórki: DNA, mRNA, RNA, aminokwasy i rybosomy współdziałające w złożonym procesie wytwarzania polipeptydowych łańcuchów. Jest on nazwany translacją gdyż odbywa się tłumaczenia informacji zawartych w genomie w postaci sekwencji aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym. Synteza białka jest trójfazowa:

inicjacja- pojawienie się w mRNA kodonu AUE lub GUE

Elongacja- przyłączenie tRNA pasującego do kononu niosącego aktywny aminokwasnastępny w łańcychu polipeptydowym:

- wytwarzanie wiązania peptydowego

-translacja peptydów tRNA z rybosomu

- przemieszczenie mRNA o jeden kodon do przodu w celu umieszczenia nowego kodonu

terminacja

-przetwarzanie translacji(pojawienie się kodonów kończących UAA, UAG, UGA)

-uwolnienie łańcucha polipeptydowego z rybosomu

-wytworzenie struktóry wtórnej białka

FOTOSYNTEZA

Jest procesem w którym organizm zawierający aparat fotosyntetyczny (rośliny wyższe glony) zmieniają absorbowaną energię świetlną w chemiczną. energia chemiczna służy do pokrycia zapotrzebowania w endoergicznym procesie syntezy związków organicznych z prostych substancji CO2 i H2O

Substancje wyjściowe CO2 i H2O procesu fotosyntezy mają niski potencjał chemiczny natomiast wytworzone z nich podczas kolejnych przemian sacharydy odznaczają się dużym zasobem energii swobodnej zgodnie z reakcją sumaryczną:

6CO2 + 6H2O-C6H12O6+6O2

ΔG0=2872kJ

fotosynteza jest procesem odwrotnym do spalania glukozy. Jest więc źródłem energii chemicznej użytkowanej do prowadzenia procesów życiowych prawie wszystkich żywych istot. Absorbcja światła jest podstawą wszystkich procesów fotochemicznych zachodzących z udziałem organizmów żywych. Światło jest strumieniem cząstek zwanych fotonami, które niosą określoną energię.

Chemizm fotosyntezy

Złożony pod względem mechanizmu proces fotosyntezy obejmuje reakcje wymagające udziału światła która jest absorbcją energii kwantu świetlnego przez chlorofile A i B oraz dalsze reakcje mające przebieg bez udziału światła. W związku z tym całą przemianę podzielono na etapy:

-fosforylacje fotosyntetyczne w wyniku których następuje wytworzenia ATP z udziałem ADP i fosforanu nieorganicznego obejmuje 2 mechanizmy:

-ff niecykliczna w której w której synteza ATP jest związana z wytworzeniem równoważnika redukcyjnego(NADPH)

-ff cykliczna która włącza się przy niedoborze ATP

-przyłączenie CO2 i jego redukcja do przemiana do sacharydów

-regeneracje pierwotnego receptora CO2 czyli 1,5-biofosforanu rebulozy.

MAGAZYNOWANIE I ZUŻYTKOWANIE ENERGII W UKŁADACH BIOLOGICZNYCH

Wszystkie reakcje biochemiczne zachodzące w komórce powodują:

*określone zmiany chemiczne

*odpowiednie efekty energetyczne(związane ze zmianą potencjału chemicznego substancji reagujących)

wyróżnia się 2 rodzaje reakcji:

-egzoergiczne przebiegające spontanicznie ze zmniejszeniem sumarycznego potencjału chemicznego w układzie a więc z wydzieleniem energii.

-endoergiczne w których występuje zwiększenie sumarycznego potencjału chemicznego układu tzn. dostarczenie energii z poza układu.

Energia procesów egzoergicznych jest użytkowana do:

-umożliwienia przebiegu procesów anabolicznych czyli syntezy metabolicznie wyższych substancji

-realizacji wielu bardziej ogólnych funkcj

Zależy od specjalizacji w komórkach odbywa się taki proces

-skurcz mięśni

-transport substancji przez błonę komórkową

-utrzymanie potencjału elektrycznego

-wydzielenie ciepła

dlatego aby zachować równowagę w środowisku komórki muszą wykonywać określoną pracę, która jest związana z nakładem energii. Zgodnie z pierwszą zasadą dynamiki energia wydzielona w reakcji nie ulega zmianie lecz zostaje wykorzystana w obrębie danego układu lub przemieszczona w innej formie na zewnątrz.

ENERGIA I JEJ FORMY

Energia występuje w różnych formach:

energia cieplna, świetlna, mechaniczna

w życiu komórki najważniejsza jest energia chemiczna reakcje egzoergiczne napędzają reakcje endoergiczne przez dostarczenie energii. Znane są substancje pośredniczące w przekazywaniu energii zwane makroergicznymi z których udziałem dokonuje się w komórce magazynowanie energii z niektórych procesów typowo egzoergicznych oraz jej przeliczanie na procesy endoergiczne. Przy udziale tych związków następuje więc ścisłe powiązanie procesów anabolicznych i katabolicznych zwane sprzężeniem energetycznym

związki makroergiczne

do związków tych należą takie substancje które przy rozkładzie hydrolitycznym pojedynczej reakcji wydzielają szczególnie dużo energii. Tak wysoki potencjał chemiczny wynika ze szczególnie nietrwałego układu elektronów wokół określonego wiązania dlatego właściwość ta dotyczy zawartych w tych cząsteczkach wiązań bogatych w energię lub makroergiczne. Związki makroergiczne tworzą się w wyniku przężenia z silnie egzoergicznymi reakcjami dostarczającymi jednorazowo porcję energii wystarczającej na jej pokrycie. Związek makroergiczny obok dostarczenia energii endoergicznym procesom biochemicznychsą używane w procesach czysto fizjologicznych takich jak:

-ruch

-wzrost

-wydzielanie

-przewodzenie

metabolicznie czynne związki makroergiczne zawierają w większości resztę lub reszty fosforanowe. Hydrolityczne odłączanie tylnej reszty jest związane z wydzieleniem dużej ilości energii. Wydzielenie podczas elektrolizy, którego uzyskuje się przez ilość energii swobodnej Δ6 przewyższającego 25kJ/mol. Jest oznaczona nie kreską(-) lecz wężykiem(~). Wśród związków makroergicznych są wyróżnione grupy różniące się charakterem wiązania przy hydrolizie u którego obserwowany jest znaczny spadek energii swobodnej.są to wiązania:

-bezwodnikowe fosforanowo-fosforanowe

-bezwodnikowe karboksylo-fosforanowe

-guanidyno-fosforanowe

związki fosforanowo-fosforanowe. Do związków wykazujących znaczny spadek energii swobodnej przy hydrolizie wiązania bezwodnikowego fos-fos należą do fosforanu i nukleozydutrójfosforanu.

Kwas difosforanowy i jego sole nieorganiczne i organiczne mogą być używane za najprostsze związki makroergiczne. Ponieważ przyjęto reszty fosforanowe oznaczamy uproszczonym symbolem P(lub ~P), to kwas difosforanowy można zapisać w postaci: P~P. hydroliza tego wiązania powoduje spadek energii swobodnej wynoszącej 25kJ/mol.

Nukleozydotrifosforany- są związkami makroergicznymi najbardziejuniwersalnymi o największym znaczeniu w przemianie materii. Najbardziej uniwersalnym związkiem tego rodzaju jest ATP. Dodatkowym czynnikiem warunkującym wysoką energię wiązania jest oznaczona różnica trwałości ATP produktów jego hydrolizy adenozynotrójfosforanu i fosforanu nieorganicznego

R-P~P~PP->R-P~PP ->R-P

ATP 305Kj ADP 25Kj

R-adenozyna

Zasadniczym elementem bogatym w energię jest w tym związku układ reszt fosforanowych w których ujawnia się ujemny charakter atomów tlenu. Oraz cząsteczkowy dodatni ładunek atomu fodforu. ATP zawiera w cząsteczce 2 wiązania makroergiczne między końcowymi resztami fosforanowymi których kolejne odłączenie wyzwala odpowiednio 30,5 i ok. 25 kJ.

W wielu reakcjach cząsteczkowych więc jako związki energodajne

-urydynotrifosforau UTP zawiera zamiast adeniny uracyl

-cytydynotrójfosforan CTP zwiera cytozynę

-guanozynotrifosforan GTP zawiera guaninę

wymienione nukleozydotrifosforany pozostają ze sobą w równowadze tzn. mogą międzysobą przenosić trzecią resztę fosforanową bez zmian energetycznych

ATP+GDP<->ADP+GTP

---