BIOCHEMIA
Wykład 6
Regulacja ekspresji genów - poziom I
Biosynteza białka enzymu - włączona lub wyłączona
Chymotrypsyna jest aktywowana proteolizą.
Enzymatycznie wydzielana jako proenzymy - forma nieaktywna.
Chymotrypsynogen jest syntezowany w trzustce i wydzielany do światła jelita cienkiego (nieaktywny), w którym znajduje się trypsyna, która wycina jednostki ( 2 aminokwasy - R15-116). Ze względu na mostki siarczkowe utrzymuje się struktura białka. Po działaniu trypsyny powstaje Chymotrypsyna π , która ma zdolność autokatalizy. Dwie jej cząsteczki ( Jedna - enzym, Druga - substrat) biorą udział w kolejnym wycięciu kolejnych 2 aminokwasów - T147-N148) i wtedy powstaje Chymotrypsyna aktywna.
Proteoliza ograniczona - z wielkiego białka wycinane są TYLKO specyficzne odcinki.
Inhibicja allosteryczna - W centrum allosterycznym przyłączane są związki o charakterze efektorów, powodują zmiany w kształcie centrum aktywnego. Wynikiem tego mogą być dwojakie działania - inhibicja bądź aktywacja.
II mechanizm:
Sprzężenie zwrotne: zw. A -(enzym1)-> zw. B -(enzym2)-> zw.C -(enzym3)-> …. ( jest to tzw. Ścieżka metaboliczna) W pewnym momencie produkt staje się inhibitorem, dla kolejnego związku. Przy pewnym stężeniu produkt ostatniej rekacji reaguje z enzymem grupy 1 i ją blokuje, lub drastycznie zwalnia.
KLASYFIKACJA ENZYMÓW
6 klas głównych ( x1 od 1 do 6 - zmienność na tej pozycji ; x2 - x4 od 1 do 99)
(EC. x1, x2, x3, x4)
Każda aktywność enzymu może być scharakteryzowana przez 6 głównych klas.
Nr enzymu ( szereg liczb) -> E.C.
EC.
1 - OKSYDOREDUKTAZY ( przenoszenie protonów i elektronów + tlen)
2 - TRANSFERAZY ( przenoszenie grup - reszt)
3 - HYDROLAZY ( reakcje hydrolizy)
4 - LIAZY ( rozpad wiązań chemicznych bez udziału wody)
5 - LIGAZY/SYNTETAZY ( wytwarzanie nowych wiązań udziałem ATP)
6 - IZOMERAZY ( przegrupowanie wewnątrz komówkowe)
Z wyjątkiem grupy 3 ( białka proste) są to enzymy zbudowane z białek złożonych. Wymagają współpracy koenzymu/gr. Prostetycznej (niebiałkowej).
KOENZYMY OKSYDOREDUKTAZ
Przyłączają się do centrum aktywnego enzymów klasy 1 ( przyłączają się luźno)
Nukleotydy NIKOTYNOAMINOADENINOWE (NAD+, NADP+) - współdziałają z dehydrogenazami (podklasa oksydoreduktaz). Reagują bezpośrednio z uwodorowanymi związkami:
x-H2 + NAD+ x + NADH + H+
NADP+ - funkcja równoważnika redukcyjnego ( jako NAPDH jest donorem wodoru)
Na `ringu' fenolowym zachodzi przyjmowanie protonów i oddawanie elektronów. ( zmiana postaci `ringu' na chinonową)
Nukleotydy FLAWINOWE (FAD - dinukleotyd flawinowy; FMN - mononukleotyd flawinowy). Zbudowany z układu izoaloksazylu - 3 skondensowanych pierścieni, do których przyłączona jest cząsteczka rybozy -> ryboflawina ( bez grup fosforowych). Współpracują z dehydrogenazami flawinowymi, reduktazami i oksydazami.
x-H2 + NAD+ X + NADH + H+
y-H2 + FAD y + FADH2 ( zredukowana postać)
substraty odwodornione -> utlenione i przenoszony H+ na dinukleotydy.
- Reduktazy/oksydoreduktazy ( 2 funkcje enzymów flawinowych). Są to enzymy, które odbierają wodór ze zredukowanych NADH, same się redukując.
NADH + H+ +FAD NAD+(utleniony) + FADH2
- Oksydazy np. oksydaza glukozowa ( jest syntezowana w kom. Mikroorganizmów, powstaje z reszty laktozowej(niestabilna) i FADH2, a H przekazuje na ten atom i powstaje FAD i H2O2 .
β-D-glukoza + O2 + FAD kwas D-glukonowy + H2O2 (rozkładany przez katalazę i peroksydazę)
glukoza + O2 -(oksydaza glukozowa)-> glukonolakton + H2O2
glukonolakton + H2O kwas D-glukonowy
H2O2 -(katalaza, peroksydaza)-> H2O + ½ O2
Glukoza + O2 kw. glukozowy (układ tych enzymów + katalizatory)
Zastosowanie enzymów glu-kat :
glukoniany szeregu metali - najbardziej przyswajalna forma tych minerałów (przemysł farmaceutyczny)
reakcje Maillarda - eliminowane przez enzymy - usunięcie glukozy
soki wchodzą w reakcje z O2 (gdy chcemy odtlenić środowisko w którym jest glukoza)
Gdy usuwamy katalazę i dodajemy peroksydazę:
H2O2 + (ODA)red -(peroksydaza)-> H2O + (ODA)utl
(ODA)utl - wchodzi w reakcję(barwną) z β-D-glukozą. Reakcja używana w biosensorach - urządzenia do szybkiej analizy glukozy (diabetycy)
UBICHINON (koenzym Q)
Akceptor H+ w łańcuchu przenoszenia. Gr. Prostetyczna silnie związana z białkiem Zbudowany z pierścienia chinowego, podstawników i ogona. Rdzeń chinonowy + boczny łańcuch IZOPENTENOLOWY.
FADH2 + CoQ utl FAD + CoQ red
CoQ red - przejmuje protony I elektrony na pierścien chinonowy.
Charakterystyczny związek dla łańcucha oddechowego ( mitochondria) ostatni etap spalania substancji.
PLASTOCHINON - analog ubichinonu, występuje tylko w chloroplastach ,przenoszenie protonów i elektronów w procesie fotosyntezy. Tylko rośliny go posiadają.
CoQ red + 2cyt b (Fe3+) CoQ utl + 2H+ + 2cyt b (Fe2+)
Protony się kumulują - impulsowe przenoszenie przez błony mitochondriów - synteza ATP, bądź ciepła.
Cytochrom b ( grupa prostetyczna hemu) - żelazo przyjmuje/oddaje elektrony.
KWAS LIPONOWY - grupa prostetyczna enzymów, bierze udział w procesach oksydacyjnej dekarboskylazy ( skrócenie łańcucha o 1 atom C i utlenienie go do CO2).
W formie zredukowanej COOH - tworzy wiązanie peptydowe z grupą epsilon-aminową lizyny ( nie jest koenzymem)
Grupy SH - czynią związek podatny na tworzenie mostka disiarczkowego wewnątrz cząsteczek.
KOENZYMY PROSTETYCZNE transferaz, liaz, izomeraz i ligaz.
ATP - koenzym transferaz ( donor ostatniej reszty fosforowej - kinaza ADP; difosfokinazaATP + 2 reszty kw. fosforowego)
AMP przenoszone jest (aminoacylowa reszta) powstaje aminoacylo-AMP produkt difosforanowa ; przeniesienie reszty adenozynowej synteza S-adenozyno-metioniny.
Metionina + ATP adenozynometionina + p + p~ (hydroliza do p)
SAM - donor grup metylowych.
CoASH - współdziała z enzymami przenoszącymi gr acylowe
Kwas Foliowy CoF ( reszta ptercilowa + kw. p-aminobenzoesowy + kw. glutaminowy). Po uwodorowaniu przy G tworzy się kwas tetrafoliowy -> Co w reakcjiach przenoszenia reszt 1-węglowych, przenoszone do azotu o nr 10)
THF + ATP + HCOOH N10- formyloCo-THF + ADP + P
Kwas foliowy przenosi reszty metylowe, hydroksylowe i C=NH.
Biotyna ( pierścień imidazowy + pierścień tiofenowi + reszta kwasu walerianowego) grupa prostetyczna karboksylaz zależnych od ATP. Np. karboksylazy pirogronianowej i karboksylazy CoA.
Biotyna (konieczna do reakcji karboksylacji/ dekarboksylacji) - enzym karboksybiotyna - enzym
Tiamina ( reszta pirynudyny + n tiazolu) pirofosforan tiaminy. Koenzym enzymów kat. Reakcje kondensacji.
Witamina B6 ( fosforanu: pirydoksyny, pirydoksaminy, pirydoksalu)
Fosforan pirydoksaminy fosforan pirydoksalu
Bierze udział podczas racemizacji/transaminacji/dekarboksylacji aminokwasów.
Wit C - przeciwutleniacz, zapobiega: peroksydacji lipidów, przemianie azotanów do nitrozoamin, utlenianiu jonów Fe2+) Nieznana funkcja Co.
Kw. askorbinowy (-2H)kw. dehydroaskorbinowy
Konieczna w procesie hydroksylacji proliny (biosynteza białek kolagenowych)
Wit B12 kobalamina, aktywna w procesie izomeracji kw. dikarboksylowych, przekształcenie rybonuklo- cośtam (niestety Pan przeskoczył na inny slajd)
Wit A - Retinol, retinal, kw. Retinowy. Retinal - gr. Prostetyczna rodopsyny (białka kom. Siatkówki, kwant świetlny powoduje fotoizomeracjie 11-cis-retinalu do transretinalu) Posiada sprzężone układy wiązań podwójnych + układ pirydynowy.
Wit D3 - cholekalcyferol, budowa sterolowa. Ważny w homeostazie wapnia.
Skóra : światło + 7-dehydrocholesterol cholekalcyferol D3
Wątroba: cholekalcyferol 25-hydroksycholekalcyferol
Nerki: 25-hydroksycholekalcyferol 1,2-dihydroksycholekalcyferol (kalcytriol)
Kalcytriol - podwyższa stężenie Ca2+ w osoczu; pobudza resorpcję Ca i P przez kości i absorbcję Ca2+ z diety w jelicie.
Witamina E - α-tokoferol(właściwości przeciwutleniające) - występuje w olejach. Silny i efektywny przeciwutleniacz.
Witamina C + glutation redukują ult. Formę α-tokoferol do pierwotnej zredukowanej postaci.
D3 + glutation potrzebne dla osób po bajpasach.