Opracowanie zagadnień na kolokwium, na wykłady

ODDYCHANIE TLENOWE

1. Etapy oddychania tlenowego:

Wyróżniamy 4 etapy oddychania tlenowego:

• Glikoliza

Glikoliza wytwarza energię (metabolizm beztlenowy glukozy). Jest to łańcuch reakcji przekształcenia glukozy w pirogronian z jednoczesnym wytwarzaniem ATP, który jest podobny we wszystkich organizmach i wszystkich rodzajach komórek.

C6H12O6 + 2 NAD* + 2ADP → 2C3H3O3 + NADH + 2H* + 2H2O + 2ATP

W organizmach tlenowych glikoliza jest wstępnym etapem cyklu Krebsa i łańcucha transportu elektronów, uwalniających większość energii zawartych w komórkach.

• Tworzenie acetylo-CoA

Pirogronian jako końcowy produkt glikolizy przechodzi do mitochondrium, gdzie ulega dekarboksylacji oksydacyjnej. Najpierw następuje odłączenie grupy karboksylowej, w postaci CO2, potem dwuwęglowy fragment jest utleniany, uwolnione są przekazywane do NAD*. Ostatecznie utleniony dwuwęglowy fragment, czyli grupa acetylowa przyłącza się do koenzymu A. Tak powstaje Acetylo-CoA, który powstaje nie tylko z kwasu pirogronowego, wytwarzanego podsczas glikolizy, ale także jest produktem B-oksydacji kwasów tłuszczowych oraz reakcji rozkładu niektórych aminokwasów.

• Cykl Krebsa

Cykl przypomina rondo komunikacyjne. Jest to biochemiczne centrum komunikacji, służące zarówno jako miejsce utleniania węglowych substratów energetycznych, zazwyczaj w postaci acetylo-CoA, jak i źródło prekursorów dla biosyntez.

Cykl Krebsa polega na utlenianiu cząsteczki Acetylo-CoA do 2 cząsteczek Co2. Wytwarza się także energia, która jest magazynowana w wysokoenergetycznych wiązaniach cząsteczek ATP, uwolnione atomy wodoru są przenoszone przez koenzymy NAD i FAD na enzymy łańcucha oddechowego. Cykl Krebsa jest pośrednim etapem katabolizmu wielu związków chemicznych utlenianych w komórce. W cyklu Krebsa są utleniane produkty rozkładu cukrów, białek i lipidów.

• Transport i fozforylacja chemiosmotyczna

Zgodnie z modelem chemiosmotycznym łańcuch transportu elektronów, działa jak pompa protonowa. Akceptory elektronów znajdujące się w błonie mitochondrium, zgrupowane są w trzy główne kompleksy. W I umiejscowiony jest FMN, który utlenia NADH. II kompleks to kompleks cytochromów i innych dodatkowych akceptorów elektronów. III kompleks zawiera cytochromy a, koenzym Q i cytochrom c, które są ruchomymi przenośnikami przenoszącymi elektrony między kompleksami. Błona wewnętrzna zapobiega dyfuzji zwrotnej. Mogą one przenikać jedynie przez kanały w syntezie ATP. Przepływ elektronów przez syntezę ATP powoduje syntezę ATP.

Transport elektronów można porównać do strumienia wody (elektronów), który tworzy trzystopniową kaskadę. W układzie transportu elektronów są trzy miejsca, w których zachodzi synteza ATP. Spływ elektronów kończy się w zbiorniku na dole kaskady, gdzie łączą się one z protonami i tlenem, w wyniku czego powstaje woda. Przenoszenie elektronów z NADH na tlen jest procesem wysoko energetycznym. Gdyby cała energia została uwolniona od razu, to większość rozproszyłaby się w postaci ciepła. Natomiast jeśli uwalniana jest ona powoli, stopniowo wykorzystywana jest do transportu protonów w poprzek wewnętrznej błony mitochondrium.

ZYSK ENERGETYCZNY Z CAŁKOWITEGO UTLENIANIA

1 CZĄSTECZKI GLUKOWY WYNOSI 36 CZĄSTECZEK ATP.

2. DEFINICJA GLIKOLIZY

Glikoliza to ciąg reakcji zachodzących w cytoplazmie prokariontów i eukariontów. Rola glikolizy polega na dostarczeniu energii (albo bezpośrednio, albo przez substraty dla cyklu kwasu cytrynowego i fosforylacji oksydacyjnej) oraz wytwarzaniu intermediatów dla szlaków biosyntetycznych. Jest to proces przekształcenia cząsteczki glukozy w cząsteczkę pirogronianu z wytworzeniem energii w postaci ATP.

3. WYMIEŃ 2 CUKRY TRÓJWĘGLOWE POWSTAJĄCE Z FRUKTOZO-6-FOSPORANU. Który z nich ulega dalszym przemianom w glikolizie. Jaki związek powstaje w wyniku tej przemiany?

Są to cukry: aldehyd 3-fosfoglicerynowy i fosfodihydroksyaceton

Cząsteczką, która nadaje się do dalszych przemian glikolizy jest aldehyd 3-fosfoglicerynowy.

W wyniku tej przemiany powstaje pirogronian.

1. DEFINICJA GLUKONEOGENEZY

Glukoneogeneza to proces, w którym zachodzi synteza glukozy z prekursorów nie będących cukrami, ma duże znaczenie dla podtrzymania zawartości glukozy we krwi podczas głodowania lub wysiłku fizycznego. Glukoneogeneza zachodzi głównie w wątrobie, a w mniejszym stopniu w nerkach.

2. JAKIE SĄ LOSY POWSTAŁEGO W GLIKOLIZIE PIROGRONIANU?

Pirogrogian może być przekształcony w etanol- w procesie fermentacji alkoholowej, która jest przeprowadzana przez drożdże i inne mikroorganizmy w warunkach beztlenowych.

Może być także przekształcony w mleczan- w warunkach tlenowych w wielu mikroorganizmach oraz w komórkach organizmów wyższych w przypadku niedoboru tlenu np. w aktywnie kurczącym się mięśniu.

Może służyć jako punkt wejścia do cyklu kwasy cytrynowego.

3. W JAKI SPOSÓB POWSTAJE ACETYLO-CoA?

Sumarycznie proces powstawania acetylo-CoA można przedstawić następująco:

NAD* → NADH

(C3) pirogronian + Koenzym A ---------------> (C2) acetylo- CoA + CO2

(odwołanie do pkt.1- proces ten zachodzi w mitochondriach)

7. WYMIEŃ ZWIĄZKI POWSTAJĄCE W CYKLU KREBSA. W JAKICH DALSZYCH PRZEMIANACH ONE UCZESTNICZĄ?

Są to: szczawiooctan, cytrynian, izocytrynian, alfa-ketoglutaran, bursztynylo-CoA, bursztynian, fumaran, jabłczan.

Związki te uczestniczą w przemianach: asparaginianu w inne aminokwasy, puryny i pirymidyny; kwasów tłuszczowych i steroli; glutaminianu w inne aminokwasy i puryny; porfiryny, hemu i chlorofilu.

8. W JAKI SPOSÓB ODBYWA SIĘ TRANSPORT ELEKTRONÓW?

(odwołanie do pkt.1)

9. WYMIEŃ KOMPLEKSY (jakie związki tworzą poszczególne kompleksy), KTÓRE UCZESTNICZĄ W PRZENOSZENIU ELEKTRONÓW?

- FMN, który utlenia NADH,

- kompleks to kompleks cytochromów i innych dodatkowych akceptorów elektronów

- kompleks zawiera cytochromy a, koenzym Q i cytochrom c, które są ruchomymi przenośnikami przenoszącymi elektrony między kompleksami

10. ROLA SYNTETAZY ATP

Syntaza ATP, syntetaza ATP - enzym katalizujący reakcję wytwarzania związku wysokoenergetycznego - ATP z ADP i fosforanu nieorganicznego Pi. Energia niezbędna do syntezy pochodzi z gradientu elektrochemicznego i przekształcana jest w energię wiązań chemicznych podczas transportu protonów przez syntazę ATP.

11. ZYSK ENERGETYCZNY Z 1 CZĄSTECZKI GLUKOZY W ŁAŃCUCHU ODDECHOWYM.

Z jednej cząsteczki glukozy w procesie oddychania powstaje 36 ATP. Te cząsteczki wykorzystywane są we wszystkich reakcjach wymagających energii, czyli np. do aktywnego transportu przez błony, skurczu mięśni, etc. Zwykle organizm produkuje tyle ATP aby zaspokoić zapotrzebowanie energetyczne w każdej komórce.

Najważniejszym w procesie oddychania tlenowego jest uwolnienie energii, która jest bezpośrednio wychwytywana i magazynowana w formie energii chemicznej w wiązaniach wysokoenergetycznych ATP (adenozynotrójfosforanu), reszta energii rozpraszana jest w postaci energii cieplnej.

12. PODAJ DEFINICJE PROCESÓW: GLIKOGENEZA I GLIKOGENOLIZA.

Glikogeneza- proces syntezy glikogenu, cukrowego materiału zapasowego, odbywający się w komórce, polegający na kondensacji cząsteczek glukozy.

Glikogenoliza- proces uwalniania glukozy do krwi, polegający na uzyskaniu jej z rozkładu zgromadzonego w wątrobie glikogenu, zachodzący przy niskim stężeniu cukru we krwi, uruchamiany przez hormon o nazwie glukagon.

FOTOSYNTEZA, TŁUSZCZE, ROZKŁAD KWASÓW TŁUSZCZOWYCH

1.W JAKICH ORGANIZMACH ZACHODZI FOTOSYNTEZA? PODAJ DEFINICJĘ FOTOSYNTEZY I RÓWNANIE OGÓLNE.

Fotosynteza to proces zachodzący w glonach, bakteriach fotosyntetyzujących, sinicach i roślinach zielonych.

Fotosynteza- to proces wykorzystujący energię słoneczną do syntezy węglowodanów z CO2 i H2O. Zadaniem procesu fotosyntezy jest wychwytywanie energii świetlnej i wykorzystanie jej do napędzania syntezy węglowodanów z CO2 i H2o, za pośrednictwem fotosyntezy dochodzi do powstania związków odżywczych (glukoza).

światło

6 CO2 + 12 H2O -------------------> C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Fotony wzbudzają liczne cząsteczki chlorofilu znajdującego się w fotosyntezie, a energia wzbudzenia zostaje przeniesiona do cząsteczki chlorofilu umieszczonej w centrum reakcji.

2. WYMIEŃ FAZY FOTOSYNTEZY, JAKIE JEST ICH ZADANIE?

Wyróżniamy dwie fazy procesu fotosyntezy:

- faza świetlna (jasna)- w reakcji świetlnej energia światła napędza syntezę NADPH i ATP.

- faza ciemna- w reakcji ciemnej (reakcja wiązania węgla) NADPH i ATP są zużywane do syntezy węglowodanów z CO2 i H2O.

Ich rolą jest wytwarzanie związków pokarmowych- węglowodanów, które dostarczają organizmowi energii niezbędnej do życia.

3. W JAKICH ORGANELLACH KOMÓRKOWYCH ZACHODZI FOTOSYNTEZA?

Proces fotosyntezy zachodzi w chloroplastach: reakcja świetlna przebiega w błonie tylakoidów, a ciemna w stromie. U bakterii fotosyntetycznych zachodzi w błonach komórkowych lub w miejscach inwaginacji tej błony (chromatofory).

CHLOROPLASTY- mają błonę zewnętrzną i wewnętrzną, występuje w nich wewnętrzny system błonowy tworzący pęcherzyki tylakoidowe, w których jest zielony barwnik- chlorofil oraz enzymy, co razem ułatwia wychwytywanie energii świetlnej i zamiany jej w energię chemiczną w formie ATP. . Tylakoidy ułożone są w stosy i tworzą grana. Wnętrze chloroplastu wypełnia stroma, otaczająca tylakoidy. Stroma jest miejscem wiązania CO2, czyli wbudowywania go w związki organiczne.

4. W JAKI SPOSÓB FOTOSYSTEM WYCHWYTUJE ENERGIĘ ŚWIETLNĄ?

Fotosystem wychwytuje energię świetlną dzięki barwnikom towarzyszącym, przenośnikom energii, chlorofilowi, który absorbuje światło czerwone i niebieskie, chloroplastom, w których ułożone są barwniki fotosyntetyzujące.

5. OPISZ CYKLICZNĄ I NIECYKLICZNĄ FOSFORYLACJĘ FOTOSYNTETYCZNĄ.

Fosforylacja cykliczna- w momencie, kiedy cząsteczki barwnika w fotosystemie I pochłoną światło, energia zostanie przeniesiona do chlorofilu a, a następnie do pierwszego akceptora elektronów. Elektrony z kolei są przenoszone za pośrednictwem akceptorów elektronów z powrotem na chlorofil a, który znajduje się w centrum reakcji. W miarę przesuwania się elektronów wzdłuż łańcucha transportu uwalnia się energia, która zostaje wykorzystana do syntezy ATP.

W procesie tym bierze udział tylko fotosystem I- nie dochodzi do fotolizy, nie uwalnia się tlen i nie tworzy się NADPH.

Fosforylacja niecykliczna- fotosystem II pochłaniając fotony przechodzi w stan wzbudzenia, a elektrony są przenoszone wzdłuż akceptorów elektronów i zostają przekazane fotosystemowi I, a ostatecznie NADP+.

Fotosystem II warunkuje rozkład H2O i uwalnianie cząsteczkowego tlenu.

6. WYMIEŃ KOLEJNE ZWIĄZKI POWSTAJĄCE W CYKLU CELVINA.

Są to: rubisco, 3-fosfoglicerynian, 1,3-bisfosfoglicerynian, aldehyd 3-fosfoglicerynowy, fruktozo-6-fosforan, rubisco.

7. PORÓWNANIE ODDYCHANIA TLENOWEGO I FOTOSYNTEZY.

(odwołanie do prezentacji)

Porównanie oddychania i fotosyntezy

Porównywane cechy	Fotosynteza	Oddychanie
występowanie	rośliny zielone zawierające chlorofil	każdy żywy organizm
miejsce przebiegu	chloroplasty	cytoplazma, mitochondria
czas trwania	tylko w dzień	w dzień i w nocy
substraty	związki nieorganiczne: woda H2O, dwutlenek węgla CO2	związki organiczne, głównie węglowodany i tłuszcze
produkty końcowe	związki organiczne, np.: węglowodany, białka, tłuszcze oraz tlen	związki nieorganiczne: dwutlenek węgla - CO2, woda - H2O
energia	pobierana z zewnątrz i gromadzona w związkach organicznych	energia wiązań chemicznych zamienia się w energię cieplną, mechaniczną lub inną

8. JAK DZIAŁA POMPA PROTONOWA.

Pompa protonowa jest strukturą odpowiadającą za przemieszczanie jonów wodorowych (protonów). Występuje ona w całym ustroju człowieka w tym w żołądku gdzie zlokalizowana jest w tzw. komórkach okładzinowych. Działająca w nich pompa protonowa powoduje przemieszczenie jonów wodorowych do wnętrza żołądka co prowadzi do zwiększenia ilości kwasu solnego w żołądku a tym samym kwaśności soku żołądkowego. Pracę tej pompy blokują związki określane jako inhibitory pompy protonowej.

9. WZORY SUMARYCZNE WSKAZANYCH KWASÓW TŁUSZCZOWYCH.

Kwasy tłuszczowe nasycone:

Kwas masłowy- C3H7COOH

Kwas palmitynowy- C15H31COOH

Kwas stearynowy- C17H35COOH

Kwasy tłuszczowe nienasycone:

Kwas oleinowy- C17H33COOH

Kwas linolowy- C17H31COOH

10. CZYM RÓŻNIĄ SIĘ NASYCONE I NIENASYCONE KWASY TŁUSZCZOWE.

Nasycone kwasy tłuszczowe to kwasy tłuszczowe nie zawierające podwójnych wiązań w cząsteczce. W warunkach normalnych są zwykle białymi ciałami stałymi. Kwasy zawierające w łańcuchu więcej niż 10 atomów węgla są nierozpuszczalne w wodzie i są nielotne.

Nienasycone kwasy tłuszczowe są to kwasy tłuszczowe zawierające wiązania podwójne. Są one z reguły bezbarwnymi cieczami. W większości z nich wszystkie wiązania podwójne są w pozycji cis, a po każdym wiązaniu podwójnym następuje 3n (gdzie n = 1, 2, 3...) atomów węgla. W przypadku nienasyconych kwasów tłuszczowych nie wystarcza notacja n:m, należy też wskazać położenie wiązań podwójnych.

11. NNKT- niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe, ICH ROLA I ZNACZENIE.

kwasami niezbędnymi - grupa kwasów tłuszczowych, które nie mogą być syntetyzowane w organizmie zwierzęcym i muszą być dostarczane w pożywieniu, w przeciwieństwie do kwasów endogennych. Żywienie pokarmami ubogimi w niezbędne kwasy tłuszczowe może doprowadzić do zaburzeń chorobowych.

Wśród nienasyconych kwasów tłuszczowych wyróżnia się grupę wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, które zawierają więcej niż jedno wiązanie podwójne węgiel-węgiel w łańcuchu węglowodorowym reszty kwasowej. Są one niezbędnym elementem diety człowieka (stanowią grupę tzw. witamin F), gdyż są potrzebne do tworzenia ważnych związków, np. prostaglandyn.

Ważniejsze niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe u człowieka to:

• kwas linolowy

• kwas linolenowy

• kwas arachidonowy

Z tych kwasów tłuszczowych organizm ludzki może zsyntezować inne potrzebne mu kwasy tłuszczowe. Niedobór NNKT:

• może powodować choroby skóry (łupież)

• powoduje zatrzymanie wody w organizmie

• w czasie ciąży może doprowadzić do niedorozwoju płodu.

Rola NNKT:

1. Niezbędne dla procesu wzrostu tkanek
2. Składnik budulcowy komórek (błon komórkowych)
3. Konieczne dla prawidłowego transportu tłuszczów (głównie cholesterolu) we krwi
4. Obniżają poziom cholesterolu we krwi
5. Zapobiegają powstawaniu zakrzepów naczyń krwionośnych (hamują agregację płytek krwi)
6. Biorą udział w syntezie hormonów tkankowych przeciwdziałających powstawaniu chorób układu krążenia (np. prostaglandyn, prostacyklin, lipoksynyn, leukotrien)
7. Przeciwdziałają łuszczeniu się skóry
8. Zapobiegają nadciśnieniu tętniczemu krwi
9. Zwiększają siłę skurczu mięśnia sercowego przez zwiększenie przepływu krwi przez naczynia wieńcowe serca.

12. POSZCZEGÓLNE ETAPY B-OKSYDACJI KWASÓW TŁUSZCZOWYCH. GDZIE ZACHODZI TEN PROCES I JAKIE JEST JEGO ZNACZENIE?

1). Utlenienie acetylo-CoA do enoilo-CoA, zawierającego w łańcuchu kwasu tłuszczowego wiązanie podwójne trans, czemu towarzyszy powstanie FADH2 (dehydrogeneza acylo-CoA)

2). Uwodnienie trans-enoilo-CoA do 3-hyrdoksyacylo-CoA (hydrataza enoilo-CoA)

3). Utlenienie 3-hydroksyacylo-CoA, czemu towarzyszy powstanie NADH (dehydrogeneza hydroksyacylo-CoA)

4). Rozszczepienie lub tioliza 3-ketoacylo-CoA przez drugą cząsteczkę CoA, prowadzące do powstania acetylo-CoA i acylo-CoA, skróconego o dwa atomy węgla (B-ketotiolaza).

B-oksydacja kwasów tłuszczowych zachodzi we wszystkich tkankach poza tkanką nerwową i erytrocytami, lokalizacja procesu- mitochondrium.

Jego rola polega na syntezie ATP w warunkach tlenowych.

13. CIAŁA KETONOWE- u człowieka głównym miejscem produkcji i wydzielania do krwi ciał ketonowych jest wątroba. Mogą być wykorzystywane przez mózg, serce i mięśnie jako materiał energetyczny, ale w prawidłowych warunkach, głównym wykorzystywanym materiałem jest glukoza.

W pewnych warunkach metabolicznych dochodzi do zwiększenia produkcji ciał ketonowych, najczęściej zachodzi to w cukrzycy przy znacznym niedoborze insuliny i może prowadzić do ketonemii i kwasicy ketonowej- ketozy, a w zaawansowanych przypadkach ketonowej śpiączki cukrzycowej. Inne przypadki to: głodzenie, nadużywanie alkoholu.

14. NAPISZ REAKCJĘ POWSTAWANIA TŁUSZCZU PROSTEGO.

15. NAPISZ REAKCJĘ ZMYDLANIA TŁUSZCZU PROSTEGO.

16. MYDŁA- czyli sole sodowe lub potasowe wyższych kwasów tłuszczowych (palmitynowego, stearynowego i oleinowego), otrzymuje się najczęściej w wyniku zasadowej hydrolizy estrów (tzw. zmydlania tłuszczów). Produktem ogrzewania tłuszczów w roztworach wodorotlenków sodu lub potasu, oprócz mydeł jest także gliceryna.

MYDŁA SODOWE- białe, twarde, stosuje się je do produkcji twardych mydeł toaletowych lub mydeł do prania.

MYDŁA POTASOWE- miękkie, szare, maziste i nieco lepiej rozpuszczalne w H2O niż mydła sodowe. Używa się ich do kremów do golenia, mydeł w płynie, szamponów.

17. WOSKI- estry kwasów tłuszczowych i jednowartościowych wyższych alkoholi lub alkoholi z grupy steroli, np. cetylowy, cerylowy, mirycylowy i melisylowy.

Przykłady wosków, to: wosk pszczeli (wydzielany przez pszczoły w procesie trawienia), wosk wełny owczej (lanolina, używana w kosmetyce do produkcji maści leczniczych, wchłania duże ilości H2O i jest dobrze absorbowana przez skórę, woski roślinne (pokrywające cienką warstwę tkanki, chroniąc je przed wysychaniem, olbrot (wosk z czaszki wieloryba; używany w kosmetyce oraz do wyrobu świec, past do podłóg.

18. WZÓR CHOLESTEROLU, POZYTYWNE I NEGATYWNE ZNACZENIE.

Wyróżniamy dwa rodzaje cholesterolu: LDL- „zły cholesterol” i HDL- „dobry cholesterol”.

Ten zły powoduje podwyższenie cholesterolu we krwi, odkładanie się tkanki tłuszczowej w ścianach naczyń krwionośnych, zwężanie światła tętnic, tworzenie zatorów i w rezultacie prowadzi to do miażdżycy, występuje ryzyko chorób serca. Aby temu zapobiec należy ograniczyć w diecie spożywanie takich pokarmów jak: frytki, chipsy, hamburgery, masło itp.

Ten dobry cholesterol powoduje obniżenie całkowitego poziomu cholesterolu we krwi, hamuje rozwój miażdżycy naczyń, zbiera też zbędny cholesterol i przenosi go do wątroby, skąd jest wydalany, może też usuwać cholesterol zalegający w naczyniach, czyli cofać miażdżycę.

PRZEMIANY AZOTU

1. CYKL OBIEGU AZOTU

Cyklem azotu określamy przemieszczanie się azotu w łańcuchu pokarmowym, od prostych związków nieorganicznych, głównie amoniaku, do złożonych związków organicznych.

NITRYFIKACJA- proces stanowiący ważne ogniwo w cyklu krążenia azotu, zachodzi dzięki bakteriom nitryfikacyjnym, wzbogacającym glebę w związku azotu o nielotny, charakterze
(azotany), które stanowią naturalny nawóz. Bakterie te mają za zadanie utlenianie soli amonowych do azotynów i utlenianie azotyn do azotanów.

DENITRYFIKACJA- proces biochemiczny, w którym niektóre bakterie denitryfikacyjne redukują azotany do azotu cząsteczkowego. Bakterie te są beztlenowcami, redukują one azotany najpierw do azotynów, potem do tlenków azotu, a ostatecznie do azotu cząsteczkowego. Każdy z tych etapów jest katalizowany przez określony enzym.

AMONIFIKACJA- proces chemiczny polegający na przemianie azotu zawartego w związkach organicznych do soli amonowych lub amoniaku. Amonifikacja nie potrzebuje udziału tlenu i może zachodzić zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych. Warunkiem amonifikacji jest obecność wystarczającej ilości azotu organicznego oraz odpowiednich mikroorganizmów mogących przeprowadzić ten proces.

NITROGENAZA- enzym katalizujący redukcję azotu atmosferycznego do jonu amonowego (NH4+) w procesie wiązania azotu przez bakterie nazywane diazotrofami, np. Rhizobium. Nitrogenaza jest bardzo wrażliwa na tlen, który nieodwracalnie hamuje jej aktywność.

2. W JAKI SPOSÓB AZOT JEST ASYMILOWANY PRZEZ ROŚLINY?

Wszystkie organizmy włączają amoniak w dwóch głównych reakcjach katalizowanych przez dehydrogenazę glutaminianową oraz syntetazę glutaminową, z utworzeniem aminokwasów, odpowiednio: glutaminianu i glutaminy. Azot aminowy w GLUTAMINIANIE i azot amidowy w GLUTAMINIE- są one następnie używane do kolejnych reakcji biostyntetycznych, prowadzących do utworzenia innych związków.

3. ROLA CYKLU KREBSA W POWSTAWANIU AMINOKWASÓW.

Cykl Krebsa stanowi główne źródło energii wykorzystywanej do syntezy ATP, ale także powstają w nim prekursory dla wielu szlaków biosyntez białek, czyli aminokwasów, np. acetylo-koenzym-A, bursztynylo-koenzym-A. Dzięki temu cyklowi następuje synteza nukleotydów purynowych i pirymidynowych z L-ketoglutaranu i szczawiooctanu.

4. ROZKŁAD AMINOKWASÓW

DEAMINACJA- reakcja chemiczna polegająca na eliminacji z cząsteczki związku chemicznego grupy aminowej (-NH2), najczęściej z wydzieleniem amoniaku.

TRANSAMINACJA- reakcja chemiczna przeniesienia grupy aminowej z aminokwasu na jeden z 3 ketokwasów, w wyniku czego powstaje nowy aminokwas i nowy ketokwas. Proces ten jest katalizowany przez transaminazy (aminofransferazy).

AspAT i AlAT- enzymy narządowo niespecyficzny\e indykatorowe, biorące udział w przemianie białek. Należą do transferaz przenoszących grupy aminowe z aminokwasów na L-ketokwasy.

Wzrost ich aktywności powoduje zawał mięśnia sercowego, choroby wątroby, uszkodzenie mięśni szkieletowych.

DEAMINACJA OKSYDACYJNA- glutaminian powstający w transaminacji ulega oksydacyjnej deaminacji przez dehydrogenazę glutaminową z utworzeniem amoniaku. Enzym ten może działać zarówno z NAD+ jak i NADP+, jego aktywność jest regulowana allosterycznie- inhibitorami allosterycznymi są ATP i GTP, a aktywatorami: GDP i ADP.

5. ORGANIZMY UREOTELICZNE- zwierzęta, które w wyniku procesów metabolizmu białek i aminokwasów wydalają azot w postaci mocznika syntetyzowanego w wątrobie w cyklu mocznikowym, są to głównie ryby chrzęstnoszkieletowe, dorosłe płazy oraz ssaki.

ORGANIZMY URYKOTELICZNE- zwierzęta wydalające głównie kwas moczowy jako produkt przemian azotowych, białe kryształy tego kwasu są słabo rozpuszczalne w H2O, w związku z tym zwierzęta te nie tracą dużych ilości wody na rozcieńczanie; są to ptaki i niektóre gady.

ORGANIZMY AMONOTELICZNE- zwierzęta, które wydalają azot w postaci silnie toksycznego amoniaku jako produkt przemian azotowych; są to bezkręgowce wodne, krokodyle, larwy płazów, ryby chrzęstnoszkieletowe.

6. DNA MOCZANOWA- inaczej jest to podagra lub artretyzm, jest to przewlekła choroba polegająca na zaburzeniach metabolizmu kwasu moczowego powstającego z puryn. Potwierdzeniem dny jest wykrycie kryształków kwasu moczowego w płynie stawowym lub materiale pobranym z guzków w tkankach miękkich. W przypadkach wątpliwych rozstrzygająca jest próba biologiczna kolchicyną, która jest swoistym lekiem w ostrych napadach dny.

Przyczyną powstawania są choroby cywilizacyjne, niezdrowy styl życia, nadprodukcja kwasu moczowego oraz nieprawidłowa dieta. Efektem może być białaczka lub np. niedokrwistość hemolityczna.

7. CYKL MOCZNIKOWY

W cyklu mocznikowym amoniak łączy się najpierw z CO2 i powstaje karbamoilofosforan. Związek ten łączy się następnie z ornityną tworząc cytrulinę (enzym kabamoilotransferaza ornitynowa) . Cytrulina kondensuje z asparaginianem (enzym syntetaza argininobursztynianowa), źródłem drugiego atomu azotu w moczniku i tworzy się argininobursztynian. Związek ten rozszczepia się na argininę i fumaran (za pośrednictwem enzymu liazy argininobursztynianowej). Po hydrolizie argininy powstaje mocznik (za pośrednictwem enzymu arginazy) i zostaje zregenerowana ornityna. Pierwsze dwie reakcje zachodzą w mitochondriach komórek wątroby, a pozostałe trzy w cytozolu.

8. POWIĄZANIE CYKLU MOCZNIKOWEGO Z CYKLEM KREBSA

Synteza fumaranu przez enzym liazę argininobursztynianową łączy cykl mocznikowy z cyklem Krebsa. Fumaran jest metabolitem pośrednim cyklu Krebsa, w którym po uwodnieniu tworzy jabłczan, utleniany dalej do szczawiooctanu. Szczawiooctan może dalej ulegać innym przemianom, takim jak: transaminacja do asparaginianu, kondensacja z acetylo-CoA do cytrynianu, glukoneogenezy, przekształceniu w pirogronian.

9. AMINOKWASY GLUKOGENNE- są te, które mogą być substratami w szlaku

glukoneogenezy, odpowiedzialnym za syntezę glukozy z niecukrowych prekursorów.

Należą do nich glicyna, alanina, walina, seryna, cysteina, metionina, treonina,

asparaginian, glutaminian, histydyna, arginina i prolina.

AMINOKWASY KETOGENNE- to te, których przemiany dostarczają b-ketokwas -

acetooctan, który jest prekursorem ciał ketonowych. Spontaniczna dekarboksylacja

acetooctanu dostarcza aceton, natomiast redukcja acetooctanu przekształca go w 3-

-hydroksymaślan. Ketogennymi aminokwasami są fenyloalanina, tyrozyna, leucyna,

izoleucyna, lizyna i tryptofan.

1. FENYLOKETONURIA- wrodzona, uwarunkowana genetycznie choroba polegająca na gromadzeniu się w organizmie i toksycznym wpływie aminokwasu- fenyloalaniny. U podłoża tej choroby leży mutacja genu odpowiedzialnego za aktywność enzymu hydroksylazy fenyloalaninowej, który bierze udział w metabolizmie fenyloalaniny.

---