BIOCHEMIA 31.05

SKURCZ MIĘŚNIA: ETAPY

1. Impuls nerwowy (elektryczny zamieniany na chemiczny) dociera do sarkolemmy

2. Uwolnienie acetylocholiny

3. Acetylocholina ( związek sygnałowy) zmienia przepuszczalność jonową sarkolemmy

4. Acetylocholina jest hydrolizowana przez esterazę choinową ( interferencja z C. botulinum, curare-zatrute strzały, jad żmiji)

5. Zmiana potencjału przemieszcza się do wnętrza włókna przez tabule T

6. Depolaryzacja retikulum sarkoplazmatycznego i uwolnienie wapnia

7. Gwałtowny wzrost stężenia Ca²⁺ z 0,1uM do 10 mM

8. Wiązanie Ca²⁺ przez troponinę Tn-C, uwolnienie miejsc wiązania miozyny w aktynie

9. Tworzenie kompleksu aktomiozyny i skurcz mięśnia

10. Retikulum sarkoplazmatyczne wiąże wapń

Tropomiozyna przykrywa miejsca łączenia miozyny w podjednostkach G-aktyny.

Do podjednostki troponiny C (Tn-C) przyłącza się wapń. Następuje zmiana konformacji troponiny powodująca odkształcenie tropomiozyny i odsłonięcie miejsc łączenia miozyny w cząsteczkach G-aktyny.

PRZEMIANY ATP:

W stanie spoczynku miozyna występuje w konformacji aktywnej (M*) gotowej do skurczu. Aktywacja miozyny:

M + ATP M* + ADP + Pi(naciąganie spustu)

Gdy połączenie jest możliwe (stężenie Ca²⁺ ) głowa miozyny tworzy z aktyną kompleks aktomiozyny

M* + A M*A

M*A MA (skurcz, pociąganie za spust)

Pi i ADP są uwalniane z głowy miozyny

Przyłączenie ATP do głowy miozyny, które usuwa głowę miozyny z aktyny, kompleks aktomiozyny się rozpada.

ŹRÓDŁA ATP

-ZASADNICZE: fosforylacja oksydacyjna

-REAKCJA LOHMANA, kinaza kreatynowa

PCr + ADP ↔Cr + ATP

-REAKCJA ADENYLOWA: kinaza adenylowa (miokinaza)

ADP + ADP ATP + AMP (reakcja nieodwracalna, wykorzystanie ADP)

INNE BIAŁKA:

-Mleka ( kazeiny: α_SI, α_SII, β, (γ), κ

Kazeiny to fosfoproteidy zawierające od kilkunastu do kilkudziesięciu reszt kwasu fosforawego (κ-kazeina zawiera najmniej), są dobrym źródlem fosfory,

Tworzą micele kazeinowe

- κ-kazeina znajduje się na obwodzie miceli, jest frakcją niewrażliwą na wapń dzięki czemu nie następuje destabilizacja miceli.

Micele sąsiadują z roztworem( serum mlekowym)

Ser- skrzep białek mleka ( zasadniczo kazeiny)

Ser uzyskujemy metodami:

-wysalania kazein ( zakwaszenie do pH=4,8), tworzy się osad(twaróg),stosuja się bakterie kwasu mlekowego wykorzystujące laktozę

Różnica serwatek serów twarogowych i podpuszczkowych:

-wartość pH

-zawartość Ca

-zawartość laktozy

-Działania CHYMOZYNY na micele, działając na cząsteczki κ-kazeiny wycinając glukomakropeptyd, κ-kazeina przestaje być odporna na wapń

κ-kazeina +n H₂O makropeptyd + p- κ-kazeina

p- κ-kazeina + Ca kazeinian wapnia

α_SI, α_SII, β-kazeina + Ca kazeinian wapnia

-Białka roślin oleistych

-soji, rzepaku, słonecznika, nasion bawełny, lnu, gorczycy.

Metody wyznaczania:

-chemiczne

-fizyczne.

Białka ubogie w lizynę, metioninę

Podstawowe komponenty mieszanek paszowych dla zwierząt

-jaja

Białka jaja:

-białko skorupy

-białko żółtka (wyższe stężenie białka), fozwityna- źródło łatwo przyswajalnego fosforu

-białko białka ( stanowi wzorzec białka o optymalnym składzie aminokwasowym)

ENZYMY

Istota katalizy i biokatalizy:

-Katalizator (enzym) zabezpiecza powierzchnię dla reakcji

-Powierzchnia ta stabilizuje stan przejściowy

-Umożliwia wytworzenie produktu

Enzym nie tylko rozpoznaje substrat, lecz także stymuluje tworzenie stanu przejściowego.

Energia konieczna do wytworzenia stanu przejściowego jest niższa w centrum aktywnym, bo:

(1) Stabilizuje st. prz.

(2) Usuwa wodę

(3) Ukierunkowuje grupy

(4) Współdziałanie koenzym

Podstawy kinetyki enzymu

Teoria stanu ustalonego

E+S ES E + P

W stanie ustalonym tworzenie i rozpad kompleksu enzym-substrat (stan przejściowy) odbywa się z tą samą wydajnością.

W stanie ustalonym stężenie ES jest stałe.

Usuwanie wody w centrum aktywnym umożliwia tworzenie stabilnych wiązań jonowych.

Centrum aktywne stabilizuje stan przejściowy.

Katalizator obniża barierę energetyczną reakcji czego efektem jest dramatyczny wzrost szybkości reakcji ( 1x10¹³ razy)

Szybkość reakcji niekatalizowanej: 1x10^-8 mol/sek

Szybkość reakcji katalizowanej: 1x10⁵ mol/sek

Czynniki wpływające na aktywność enzymu:

-FIZYKO-CHEMICZNE:

-temperatura

-pH

-siła jonowa ( stężenie soli)

-czas

-KINETYCZNE

-stężenie enzymu

-stężenie substratu

-efektory: koenzymy, grupy prostetyczne, kofaktory

-regulatory allosteryczne

KINEMATYKA REAKCJI ENZYMATYCZNYCH

Założenia:

1. E + S ES E + P

2. V= dP/dt= -ds/dt

3. V=f( T, pH,t, [E], [S])

4. [S] >> [E]=const : V=a[E]

5. Równanie Michaelisa-Menten V= Vmax[S]/ Km +[S]

6. 1/V = Km/Vmax (1/[S]) + 1/Vmax : linearyzacja Lineweaver'a-Burka

Wpływ temperatury:

Reguła Vant'Hoffa: Wzrost temperatury: rośnie prawdopodobieństwo zderzeń, wzrost o 10C podwaja szybkość.

Wysokie temperatury powodują rozrywanie wiązań i niszczenie struktury centrum aktywnego

Znaczenie K_m I V_max

-K_m:

-[S] przy którym szybkość reakcji osiąga połowę maksymalnej

-Im większe Km tym mniejsze powinowactwo do substratu

V0= Vmax[S]/Km+[S] jeśli V0= Vmax/2 Vmax/2 = Vmax[S]/Km+[S] Km+[S]=2[S] Km=[S]

(stosując różne substraty -różne powinowactwo Km)

-V_max:

-Liczba obrotów (Turnover number)

Liczba cząsteczek substratu przekształcona do produktu w jednostce czasu przez 1 cząsteczkę enzymu (przy maksymalnej szybkości reakcji)

Km: HEKSOKINAZA

Glukoza + ATP Gle-6-P + ADP

Powinowactwo heksokinazy do glukozy (Km=8uM i mannozy(Km=5uM) jest podobne, w stosunku do allozy(Km=8000uM) jest dużo niższe.

Heksokinaza wrażliwa jest na pozycję hydroksylu przy 3 atomu węgla.

KATALIZA ENZYMATYCZNA:

-Tworzenie kompleksu: enzym-substrat:teoria klucza i zamka

-Teoria wzbudzonego dopasowania Koshlanda

---