BIOKEMIJA Flashcards
1
Q
Što su proteini?
A
- makromolekule građene od aminokiselina
- obavljaju razne funkcije (enzimi, receptori, hormoni, strukturni proteini, veza sa drugim molekulama)
2
Q
Što su aminokiseline?
A
- građevne jedinice proteina
- 20 protogenih AK, sve su L i apsolutne konfiguracije S
- sadrže asimetrični ugljikov atom na koji je vezana amino skupina, karbonilna skupina, vodik i bočni ogranak R (po njemu se AK međusobno razlikuju)
- AMFOTERNE MOLEKULE (ponašaju se i kao kiseline i kao baze) i ZWITTER ION (neto naboj AK je 0)
PEPTIDNA VEZA
- međusobno se povezuju peptidnom vezom koja ima karakteristike parcijalno dvostruke veze (1,32 A -> duža od dvostruke, kraća od jednostruke, nema rotacije oko peptidne veze)
- nastaje između karboksilne skupine prve i amino skupine druge aminokiseline
- usmjerena je (nije isto prolil-alanin i alanil-prolin)
- 6 atoma leži u istoj ravnini i čini ravninu peptidne veze (C,CO,NH,C)
- nema rotacije oko peptidne veze pa imamo cis ili trans izomere (uglavnom trans zbog manjih steričkih smetnji, iznimka je prolin)
3
Q
Što su torzijski kutevi?
A
- iako nema rotacije oko peptidne veze, moguće su rotacije čitavih ravnina peptidne veze
- C-Calfa je kut PSI
- N-Calfa je kut FI
- ako se torzijski kutevi ponavljaju znači da je uspostavljena sekundarna struktura proteina
4
Q
Opiši strukturiranje proteina.
A
PRIMARNA STRUKTURA
- slijed AK povezan peptidnom vezom
- definira sve ostale strukture
SEKUNDARNA STRUKTURA
- definira prostorni raspored međusobno bliskih AK u polipeptidnom lancu
- alfa uzvojsnica, beta nabrana ploča, kolagenska uzvojnica, beta-okreti, omega omče
- učvršćena vodikovim vezama
TERCIJARNA STRUKTURA
- definira prostorni odnos međusobno udaljenih AK u polipeptidnom lancu
- učvršćena kovalentnim i nekovalentnim interakcijama
KVARTERNA STRUKTURA
- neki proteini je imaju, neki ne -> imaju je oni proteini koji se sastoje od više polipeptidnih lanaca
5
Q
Opiši alfa uzvojnicu i beta-nabranu ploču.
A
ALFA UZVOJNICA
- sekundarna struktura
- L ili D (češća zbog manjih steričkih smetnji)
- oblik valjka -> okosnica čini strukturu valjka, unutrašnjost je ispunjena atomima okosnice, a bočni ogranci strše prema van
- 3,6 AK po okretu, AK su rotirane za 100°, udaljenost između AK ostataka iznosi 1,5 A, a osni pomak je 5,4 A
- vodikove veze nastaju između N i N+4 AK
BETA NABRANA PLOČA
- okosnica je gotovo potpuno istegnuta
- razmak između AK ostataka je 3,5 A
- paralelna, antiparalelna (stabilnija jer su vodikove veze pravilnije) i miješana
6
Q
Navedi prekidače alfa uzvojnice i beta nabrane ploče.
A
ALFA UZVOJNICA
- glicin, prolina
BETA NABRANA PLOČA
- prolin, asparagin, glutamat
7
Q
Kako je stabilizirana 3° struktura proteina?
A
NEKOVALENTNE INTERAKCIJE
- vodikove veze
- hidrofobne interakcije
- ionske/elektrostatke interakcije
- van der Waalsove interakcije
KOVALENTNE INTERAKCIJE
- disulfidni mostovi -> nastaju između cisteinskih ostataka
8
Q
Što je patentni leucinski zatvarač?
A
- mnogi proteini imaju strukturu patentnog leucinskog zatvarača
- 2 alfa uzvojnice omotaju se jedna oko druge i dobije se usukana uzvojnica
- gornji dio tih polipeptidnih lanaca učvršćen je hidrofobnim interakcijama između bočnih ogranka leucina (leucin je svaka 7. AK)
- donji dio polipeptidnih lanaca čine brojne bazične AK što mu omogućuje vezanje na DNA koja je negativno nabijena (fosfatne skupine)
9
Q
Opiši pokus s ribonukleazom.
A
- Anfinsen je proveo pokus s ribonukleazom s ciljem da istraži hoće li se protein opet strukturirat nakon što se naruši njegova struktura nekim agensom
- ribonukleaza je enzim koji se sastoji od 1 polipeptidnog lanca, 124 AK i ima 8 Cys ostataka koji se mogu povezati na 105 različitih načina, a samo jedan pokazuje enzimsku aktivnost
- Anfinsen je narušio strukturu ribonukleaze (očuvana samo 1°) 8M ureom i beta-merkaptoetanolom
- 8M urea služi kao blago denaturirajuće stredstvo, kida vodikove veze, a beta-merkaptoetanol reducira Cys i tako kida disulfidne mostove
- nakon što je dijalizom uklonjena urea i B-MEOH ribonukleaza je započela strukturiranje i poprimila strukturu koja ne iskazuje enzimsku aktivnost -> dodatkom B-MEOH u tragovima nastavilo se kidanje i ponovno uspostavljanje disulfidnih mostova sve dok nije uspostavljena nativna struktura -> najniža energija
ZAKLJUČAK -> u primarnoj strukturi pohranjene se upute za 2°, 3° i 4° strukturu
10
Q
Što su prioni?
A
- prioni su mali proteini koje nalazimo duž živčanog sustava, a funkcija im nije u potpunosti poznata
- imaju strukturu alfa-uzvojnice, no pod djelovanjem mutacija ili u kontaktu s patološkim prionima, prioni prelaze u eta-nabrane ploče koje se onda talože duž živčanog sustava, tvore aglomerate i gube svoju funkciju
11
Q
Što su enzimi?
A
- po strukturi proteini (+katalitičke molekule RNA)
- biokatalizatori, ubrzavaju sve kemijske reakcije u organizmu i osiguravaju da se one odviju u realnom vremenu
- velika katalitička moć
- urzavaju kemijske reakcije tako da smanjuju energiju prijelaznog stanja (stabiliziraju ga)
12
Q
Što je karboanhidraza, a što proteolitički enzimi?
A
KARBOANHIDRAZA
- enzim koji katalizira reakciju CO2 i H20 pri čemu nastaje H2CO3 koji se raspada na HCO3- i H+
- bitan jer se većina CO2 prenosi do pluća otopljena u krvi, a to omogućuje karbanhidraza
- bez nje reakcija bi se odvijala 116 dana, a ovako traje 1s
PROTEOLITIČKI ENZIMI
- enzimi koji kidaju peptidnu vezu
- egzopeptidaze i endopeptidaze
- neki kidaju bilo koju peptidnu vezu (papain), a neki samo određene (tripsin - na N strani R ili L)
13
Q
Opiši aktivnost enzima, spontanost i funkcioniranje enzima.
A
- enzim se sastoji od proteinskog dijela koji samostalno nije aktivan (apoenzim) pa mu je potreban kofaktor -> nastaje holoenzim
- enzim djeluje tako da katalizira samo energetski povoljne rakcije (egzergone, promjena G energije je manje od 0)
- enzimi ne mijenjaju položaj ravnoteže već samo smanjuju E barijeru, tj. energiju prijelaznog stanja što onda olakšava nastajanje kompleksa ES
- prvi korak u katalizi je nastajanje ES kompleksa
14
Q
Usporedi enzimsku i kemijsku analizu.
A
ENZIMSKA
- fiziološki pH i T
- brza
- specifična
- mogućnost regulacije
KEMIJSKA
- drastični uvjeti
- brza
- nije selektivna
- ne može se regulirati
15
Q
Opiši modele enzima.
A
MODEL KLJUČ-BRAVA
- supstrat je komplementaran veznom mjestu enzima
MODEL INDUCIRANE PRILAGODBE
- supstrat nije komplementaran veznom mjestu enzima, približavanjem supstrata enzimu, enzim prilagođava svoj oblik supstratu
16
Q
Koje su vrste enzimske katalize?
A
KATALIZA ENERGIJOM VEZANJA
- između E i S nastaje velik broj slabih veza
KATALIZA PRIBLIŽAVANJEM
- u aktivnom mjestu dolazi do priližavanja 2 S koji u konačnici daju P
KATALIZA IONOM METALA
- metalni ion olakšava nastajanje nukleofila i tako ubrzava reakciju
KOVALENTNA KATALIZA
- reaktivne skupine u aktivnom mjestu stvaraju priremene kovalentne veze sa supstratom
OPĆA KISELO-BAZNA KATALIZA
- reaktivne skupine u aktivnom mjetsu stvaraju vodikove veze sa supstratom
17
Q
Opiši Michaelis-Mentenovu kinetiku.
A
- MM kinetika opisuje ponašanje enzima koji se sastoje od 1 polipeptidnog lanca -> njihovo ponašsanje odgovara hiperboli u v-konc. supstrata grafu
- Km je koncentracija S pri kojoj je početna brzina reakcije jednaka 1/2 maksimalne brzine reakcije
(+jednadžbe i grafovi na 13 str. skripte)
18
Q
Opiši razgradnju alkohola.
A
- uneseni etanol razgrađuje se u jetri putem alkohol dehidrogenaze do acetaldehida
- nastali acetaldehid razgrađuje se pomoću acetaldehid dehidrogenaze do acetata
CITOPLAZMATSKA ACETALDEHID DEHIDROGENAZA
- izoenzim
- veći Km, manji afinitet za acetaldehid -> razgrađuje se pri većim koncentracijama, dolazi do mučnine i crvenila (osjetljivost na alkohol)
MITOHONDRIJSKA ACETALDEHID DEHIDROGENAZA
- izoenzim
- manji Km, veći afinitet za acetaldehid -> razgrađuje acetaldehid i pri nižim koncentracijama
- ako nije funkcionalna razvija se osjetljivost na alkohol
19
Q
Kako je regulirana enzimska aktivnost?
A
BROJA ENZIMA
- transkripcija
AKTIVNOSTI ENZIMA
- dostupnosti supstrata
- pH
- ionskoj jakosti
- prisutnost inhibitora i aktivatora
- T
- zimogeni
- kovelentne modifikacije
- inhibicija povratnom spregom
20
Q
Što su alosterički enzimi?
A
- enzimi koji se sastoje od više podjedinica (svaka podjedinica ima svoje aktivno mjesto pa mogu vezat više supstrata)
- ne slijede MM kinetiku (opisuje ih sigmoidalna krivulja)
- podjedinice se mogu naći u T (tense, mali afinitet prema S) ili R (relaxed, veliki afinitet prema S) stanju
SEKVENCIJSKI MODEL
- vezanjem S na neku podjedinicu, samo ta podjedinica prelazi iz T u R stanje
USKLAĐENI MODEL
- vezanjem S na neku podjedinicu, čitav enzim prelazi iz T u R stanje, sve podjedinice
21
Q
Što su izoenzimi?
A
- enzimi koji kataliziraju istu kemijsku reakciju, ali u različitim odjeljcima ili stanicama
- sastoje se od istih podjedinica, ali često se radi o različitoj kombinaciji tih podjedinica
- omogućava seektivnu regulaciju istih reakcija u različitim tkivima ili odjeljcima
22
Q
Inhibicija enzimske aktivnosti.
A
IREVERZIBILNA INHIBICIJA
- inhibitor uništava vezno mjesto na E ili se čvrstim kovalentnim vezama veže na njega
- acetilkolin-esteraza i karamati/organofosforni spojevi/diizopropilfosforofluorat
REVERZIBILNA INHIBICIJA
- inhibitor ne uništava aktivno mjesto enzima
- kompeticijska, nekompeticijska i akompeticijska
23
Q
Opiši kompeticijsku inhibiciju.
A
- I i S su sličnog izgleda pa se natječu za isto vezno mjesto
- može se nadvaladat povećanjem koncentracije S
- Km je smanjena, a Vm ostaje ista
- sucinat i malonat
(+grafovi na 16. str skrpte)
24
Q
Opiši nekompeticijsku inhibiciju.
A
- E i S nisu slični po izgledu, ne vežu se na isto mjesto na E
- samo kompleks ES može dati produkt (ne ESI ili EI)
- imamo isti afinitet E prema S, no manje funkcionalnih E koji mogu dati produkt
- Km ostaje ista, Vm je upola manja
(+ grafovi na 16. str skripte)
25
Kako izražavamo enzimsku aktivnost?
KATAL
- količina enzima potrebna da 1 mol S prevede u P u 1 sekundi
IU (internacionalna jedinica)
- količina enzima u 1 L potrebna da 1 mikro mol S prevede u P u 1 minuti
PROMETNI BROJ
- broj S koji neki E prevede u P u jedinici vremena (E mora biti zasićen S)
26
Koje su skupine enzima?
OKSIDO-REDUKTAZE
- kataliziraju oksido-redukcijske reakcije
HIDROLAZE
- kataliziraju cijepanje veza uz prisutnost H20
TRANSFERAZE
- kataliziraju reakcije prijenosa skupine
IZOMERAZE
- kataliziraju reakcije izomeraze (aldoze u ketoze i obrnuto)
LIGAZE
- kataliziraju reakciju spajanja 2 S uz utrošak ATP-a
LIAZE
- kataliziraju reakcije dodatka ili skidanja skupine uz nastanak dvostruke veze
27
Što su kofaktori?
- nužni su za aktivnost enzima ( apoenzim + kofaktor = holoenzim )
- dijelimo ih na metalne ione i koenzime, a koenzimi se dijele na prostetske skupine i koenzime
PROSTETSKA SKUPINA
- čvršće vezana na E, u enzimskoj reakciji prelazi iz oblika1 u oblik2 pa se enzimskom reakcijom na istom enzimu vraća opet u oblik1
KOENZIM
- slabije vezan na E, u enzimskoj reakciji prelazi iz oblika1 u oblik2, otpušta se s E i veže na drugi pa se potom E reakcijom na drugom E vraća natrag u oblik1
28
Što su citokromi?
- prostetske skupine citokrom-oksidaza/reduktaza u respiratornom lancu
- citokromi se sastoje od protoporfirina IX u čijem se središtu nalazi Fe2+ ili Cu+
- razlikujemo citokrom a, 13, b, c, c1
29
Što je ATP?
- adenozin-trifosfat
- koenzim
- energetski bogat spoj, velika energija hidrolize fosfatnih skupina -> više energije se oslobodi pucenjem anhidridne nego esterske veze
- energija se oslobađa jer pucanjem anhidridne veze dolazi do povećanja entropije, produkt je rezontno stabiliziran i smanjena su odbijanja fosfatnih skupina u repu ATP-a
30
Što je THF?
- tetrahidrofolat
- koenzim transferaza
- donor jedne ugljikove jedinice koja može biti u bilo kojem obliku osim u obliku CO2
- bitno kod sinteze purina, pirimidina, glicina i metabolizma AK
31
Što je koenzim A?
- koenzim
- funkcionira kao prenositelj jedne acetilne/acilne skupine koja se veže preko tiolne skupine i nastaju tioesteri
- acetilCoA sudjeluje u metabolizmu UH, beta oksidacijii masnih kiselina, iosintezi lipida
32
Usporedi mioglobin i hemoglobin.
MIOGLOBIN
- gloularni protein
- jedan polipeptidni lanac, sadrži hem
- pohranjuje kisik u skeletnim i srčanim mišićima
HEMOGLOBIN
- globularni protein
- 4 polipeptidna lanca, sadrži hem
- prenosi kisik kroz organizam
33
Opiši hemoglobin -> vrste Hb, kvarterna struktura, hem
VRSTE HB S OBZIROM NA PODJEDINICE
- HbA1 -> 2alfa i 2 beta podjedinice
- HbA2 -> 2alfa i 2 delta podjedinice
- HBF -> fetalni Hb, 2 alfa i 2 gama podjedinice
- embrijski Hb
VRSTE HB S OBZIROM NA Fe I VEZANU KOMPONENTU
- deoksihemoglobin -> Fe2+ /
- oksihemoglobin -> Fe2+ O2
- karbaminohemoglobin -> Fe2+ CO2
- karboksihemoglobin -> Fe2+ CO
- ferihemoglobin/methemoglobin -> Fe3+ H2O
KVARTERNA STRUKTURA
- Hb se sastoji od 4 polipeptidna lanca, 2 alfa i 2 beta podjedinice koje su organizirane u A1B1 i A2B2 dimere
HEM
- prostetska skupina Hb
- svaka podjedinica sadrži 1 hem
- ima strukturu protoporfirina IX (4 pirolna prstena povezana metinskim mostovima, 4 metilna, 2 vinilne i 2 propionatne skupine) sa Fe2+ u središtu
34
Koja je uloga Fe2+ i His?
ŽELJEZO
- Fe2+ je heksakoordinirano što znači da ima 6 veznih mjesta -> 4 zauzeta N iz pirolnih prstenova, 1 proksimalni His, a jedan veže O2
PROKSIMALNI HISTIDIN
- F8
- vezan je na Fe2+
- nakon što se na Fe2+ veže O2 dolazi do preraspodjele elektrona Fe2+ i on postaje sad manji atom pa ulazi u ravninu protoporfirina IX
- taj pomak Fe2+ prenosi se preko proksimalnog His na čitavu podjedinicu što će za posljedicu imati zakretanje A1B1 dimera za 15° i olakšat vezanje sljedećih molekula O2 na druge podjedinice Hb
DISTALNI HISTIDIN
- E7
- nije vezan na Fe2+, ali se nalazi u bliznini mjesta vezanja O2 na Fe2+
- kada se O2 veže na Fe2+ razlikujemo 2 rezonantna stanja -> Fe2+ i O2 i Fe3+ i superoksidni anion
- uloga distalnog histidina je spriječavanje otpuštanja superoksidnog aniona, tj. osiguravanje otpuštanja O2 sa Fe2+
35
Opiši zasićenost Hb kisikom, isporuku kisika i P50%.
- P50 je parcijalni tlak kisika pri kojem je 50% Hb/Mb zasićeno kisikom (1 mmHg za Mb i 26 mmHg za Hb)
- kisik se veže na Hb u plućima gdje je pO2 najveći, a otpušta u perifernim tkivima gdje je PO2 najmanji (otpušta se onoliko kisika koliko iznosi razlika zasićenosti Hb kisikom pri pO2 u plućima i perifernom tkivu)
- zasićenost Hb u ovisnosti o O2 opisuje sigmoidalna krivulja
36
Objasni vezanje kisika na Hb i Mb.
- vezanje kisika na Hb je koopoerativan proces jer se Hb sastoji od više podjedinica
- kisik se veže na Hb u plućima gdje je pO2 najveći, a otpušta u perifernim tkivima gdje je PO2 najmanji
- vezanje prve molekule kisika na Hb zahtjeva naviše energije jer se treba pokidati najviše veza
- nakon što se prva molekula kisika veže na Hb, Fe2+ dolazi u ravninu s protoporfirinskim prstenom i ta promjena se prenosi na čitav a1b1 dimer preko proksimalnog histidina i taj a1b1 dimer se zakreće za 15° što će olakšat vezanje svim drugim molekulama kisika
- vezanje kisika na Hb opisujemo SEKVENCIJSKIM I USLKAĐENIM MODELOM (samostalno ni jedan ne opisuje dobro)
37
Što sve i kako utječe na isporuku kisika?
FIZIČKA AKTIVNOST
- kod povećane fizičke aktivnosti veća je potreba tkiva za kisikom pa se smanjuje afinitet Hb za kisik (isporučit će se više kisika)
BOHROV EFEKT
- govori o utjecaju CO2 i H+ na isporuku kisika (CO2 i H+ mogu povećat kiselost unutar stanice)
- što je veći pCO2 to je manji afinitet Hb za kisikom
- što je više H+ iona to je manji afinitet Hb za kisikom
- kako su H+ i CO2 nepoželjni produkti metabolizma, organizam ih se želi riješiti -> Hys i Cys ostaci i terminalna N skupina su najbolji donori skupina koje sudjeluju u Bohrovom efektu
2,3-BPG
- smanjuje afinitet Hb prema kisiku
- ima 5 negativnih naboja, veže se na beta podjedinicu Hb (lizin, histidin, terminalna amino skupina)
38
Tko su dobri donori skupina u Bohrovom efektu?
- Hys (veže H+)
- Cys (veže H+)
- terminalne N skupine (tu se veže CO2)
39
Na koji slijed se veže 2,3-BPG?
- Lys, Hys, terminalna amino skupina
40
Kako se CO2 uklanja iz organizma?
- Hb djelomično uklanja CO2 (20%) tako da se on veže za terminalne N skupine (karbaminohemoglobin)
- većina CO2 prenosi se otopljena u krvi
1. CO2 nastane u stanici kao produkt metabolizma
2. CO2 odlazi u krvi i ulazi u eritrocite
3. karboanhidraza prevodi CO2 do ugljične kiseline, a potom do HCO3- i H+ (veže se na Hb)
4. HCO3- izlazi u krv, a ulazi Cl-
5. nakon što krv dođe do pluća, HCO3- ulazi, a Cl- izlazi van iz eritrocita
6. nastaje CO2 i H2O
7. CO2 izlazi iz eritrocita u krv i odlazi u pluća
41
Što je 2,3-BPG?
- 2,3-bisfosfoglicerat
- ima 5 negativnih naboja
- veže se na beta-podjedinicu Hb (Lys, Hys, terminalne N-skupine) i smanjuje afinitet Hb za O2
- svojim vezanjem na Hb ukrućuje strukturu Hb sve dok pO2 nije dovoljni velika da se pokidaju veze Hb s 2,3-BPG-om
42
Objasni klinički značaj 2,3-BPG-a.
- kod hipoksije i povišene nadmorske visine sintetizira se više 2,3-BPG-a čime se smanjuje afinitet Hb prema O2 kako bi se što više O2 isporučilo tkivima
- fetalni Hb nema beta-podjedinice što znači da ne može vezati 2,3-BPG pa ima veći afinitet za O2 od majke što mu omogućuje da "krade" O2 iz krvotoka majke
43
Opiši vezanje CO na hem.
- CO ima veliki afinitet vezanja na hem, no kada se hem nalazi unutar Hb ta vrijednost je puno manja
- distalni His ga prisiljava da se veže koso što oslabljuje vezanje hema s CO
- vezanjem CO na Hb nastaje karboksiHb koji ne može otpustiti kisik u tkiva
44
Utjecaj čimbenika na krivulju zasićenja Hb kisikom.
DESNO (smanjuju afinitet)
- povećana T
- 2,3-BPH
- pad pH
- pCO2
LIJEVO (povećavaju afinitet)
- CO
- HbF
45
Koje su značajke glikoziliranog Hb?
- Hb može biti glikoliziran (najčešće glukoza)
- najpoznatiji je HbA1c
- kod dijabetičara se osim GUK mjeri i udio glikoliziranog Hb čija normalna vrijednost iznosi do 7%
46
Što je srpasta anemija?
- patološko stanje karakterizirano promjenom oblika eritrocita
- eritrociti gube bikonkavni oblik i poprimaju oblik srpa (tvore vlakna, mogu začepit manje krvne žile)
-nastaju uslijed točkaste mutacije pri čemu je Glu6 zamjenjen Val6 u beta-lancu
- pruža zaštitu od malarije
47
Što je kolagen?
- vlaknasti protein zastupljen kod svih sisavaca (23-35%)
- tvori netopljiva vlakna otporna na istezanje
- najzastupljeniji protein u ljudi (kosa, koža, stijenke krvnih žila, pluća, zubi, nokti, tetive)
- sudjeluje u organizaciji i migraciji tkiva u razvoju te ima strukturnu ulogu u zrelom tkivu
48
Opiši građu kolagena.
- osnovna građevna jedinica je tropokolagen kojeg čine 3 alfa lanca lijeve ruke koji se omataju jedan oko drugog i čine superuzvojnicu desne ruke
- tropokolagen ima strukturu štapa; dug je 300 nm (1000 AK)
- unutrašnjost uzvojnice je jako zbijena pa je Gly jedina AK koja je dovoljno mala da bude usmjerena u unutrašnjost
49
Opiši AK sastav kolagena.
- Gly je svaka 3. aminokiselina
- Pro
- Hyp (4-OH, rijetko 3-OH)
- Hyl (specifičan isključivo za kolagen, 5-OH)
- najčešći slijed je Gly, Pro, Hyp
50
Opiši povezivanje i stabilizaciju tropokolagena.
- tropokolagen je štapičaste strukture pa je unutrašnjost jako zbijena i jedina AK koja može biti usmjerena u unutrašnjost je glicin
- alfa lanci su povezani vodikovim vezama između amino-skupine glicina (donor) i karboksilne skupine drugog glicina
- tropokolagen je dodatno stabiliziran vodikovim vezama koje stvaraju Hyp i Hyl s vodom
- tropokolagen je stabiliziran i piridazolnim prstenovima koji se odbijaju
51
Navedi razlike alfa-lanca i alfa-uzvojnice.
ALFA-LANAC
- lijevi
- 3,3 AK po okretu
- osni pomak 3 A
- vodikove veze između različitih lanaca
ALFA-UZVOJNICA
- desna
- 3,6 AK po okretu
- osni pomak 1,5 A
- vodikove veze unutar istog lanca
52
Objasni i napiši reakciju hidroksilacije prolina.
- postranslacijska modifikacija
- prolin se hidroksilira na C-4 samo ako se na N-terminalnoj strani nalazi Gly (nekad C-3, drugi enzim)
- prolil hidroksilaza (deoksigenaza), za aktivnost potrebno Fe2+ kojeg aktivira O2 pri čemu se Fe2+ oksidira, a reducens ga vraća natrag do Fe2+
- analogna reakcija za hidroksilaciju lizina
prolin + O2 + alfa-ketoglutarat -> hidroksiprolin + CO2 + sukcinat
(+ jednadžba skripta 28. str)
53
Što je askorbat?
- askorbinska kiselina (vitamin C) je antioksidans i reducens
- nedostatak askorbata dovodi do nedostatne hidroksilacije prolina što onemogućuje glikozilaciju i stvaranje unakrsnih veza što dovodi do razvoja skorbuta ( kolagen se denaturira na temperaturi tijela -> pucanje krvnih žila)
54
Što je hidroksilizin?
- specifičan za kolagen
- na hidroksilizinske ostatke vezani su šećeri (galaktoza, glukoza)
- vezanje UH na kolagen (prije nastanka uzvojnice kataliziraju galaktozil/glukozil-transferaze
- različiti tipovi kolagena imaju različit broj šećera vezan na sebe
55
Tm i Ts
Tm
- temperatura mekšanja
- vezano uz tropokolagen
- temperatura pri kojoj tropokolagen gubi 1/2 svoje uzvojite strukture
Ts
- temperatura skupljanja
- vezano uz kolagen
- što je udio Hyp i Hyl veći to su Tm i Ts veći
56
Objani sintezu kolagena.
- sinteza kolagena započinje u fibroblastima
- transkripcija i translacija
- hidroksilacija i glikozilacija
- dobiveni protropokolagen (topljiv) izlazi iz fibroblasta u ISM, protropokolagen na N-terminalnom kraju ima disulfidne mostove između istih lanaca, a na C-terminalnom kraju između istih i RAZLIČITIH lanaca (namatanje protropokolagena počinje sa C prema N terminalnom kraju)
- uklanjanje slobodnih dijelova lanca na N i C terminalnom kraju pomoću PROKOLAGEN PEPTIDAZA
- dobiveni tropokolagen se slaže jedan na drugog tako da je pomaknut za 1/4 u odnosu na prethodni
- stvaraju se unakrsne veze i nastaje zrelo kolagensko vlakno
57
Što su unakrsne veze?
- čine kolagen i elastin netopljivima
- unakrsne veze mogu nastat unutar istih ili različitih molekula
- nastaju između glave jedne i repa druge molekule
- vežni su lizinski ostatci i alizini (aldehidni derivivati Lys)
- lizil-oksidaza (Cu2+) od 2 lizinska ostatka tvori 2 alizina koja podljhežu aldolnoj kondenzaciji i tvore aldolnu vezu (unakrsna veza)
- na aldolnu vezu može se vezati His i Hyl
(skripta 30.str)
58
Kako se kolagen razgrađuje?
- kolagen se razgrađuje kolagenazama prisutnim u ISM
- kolagenaze razgrađuju kolagen na manje fragmente koji se potom razgrađuju do AK
59
Što je elastin?
- vlaknasti protein koji se može značajno istezati
- nalazimo ga u vezivnom tkivu, stijenkama krvnih žila, tetivama, ligamentima
- to je netopljiv polimer tropoelastina, sadrži puno unakrsnih veza (aldolna, lizinorleucin, dezmozin) važne za povratak elastina na početnu veličinu i oblik nakon istezanja
- tropoelastin je topljiva preteča elastina koja se izlučuje iz stanice u ISM i tvori elastične mreže
60
Opiši AK sastav elastina.
- elastin sadrži puno glicina, prolina i nepolarnih alifatskih aminokiselina
- sadrži malo Hyp i polarnih AK
- KAAK i KAAAK
61
Što je lizinorleucin?
- vrsta unakrsne veze koja nastaje iz 1 lizinskog ostatka i 1 alizina
- kolagen i elastin
(skripta str.30)
62
Što je dezmozin?
- nastaje iz 3 aLys i 1 Lys ostatka
63
Što je izvanstanični matriks?
- prostor koji se nalazi oko stanica i povezuje stanica u tkiva
- sastoji se od različitih vlaknastih proteina koji su uronjeni u polisaharidni gel
- najobilniji je u vezivnom tkivu
- bitan je za migraciju, proliferaciju i diferencijaciju stanica, potporu...
64
Kako dijelimo vezivno tkivo?
NERAZVIJENO
- pupkovina, embrij
PRAVO
- gusto (tetive, ligamenti)
- rahlo (ispunjava šupljine)
SPECIJALIZIRANO
- krv, limfa, masno tkivo
65
Što je bazalna lamina?
- tanka struktura koja se nalazi ispod sloja epitelnih stanica i odvaja epitelne stanice od klasičnog vezivnog tkiva (fibroblasta)
- obavija mišiće, periferne živce, masne stanice, u bubregu djeluje kao selektivan filter
66
Usporedi proteoglikane i glikoproteine.
PROTEOGLIKANI
- sadrže sržni protein
- UH čine i do 95%
- UH su dugi i nerazgranati lanci GAG-a
GLIKOPROTEINI
- UH do 60%
- UH su razgranati i kratki oligosaharidi
67
Što su glikozaminoglikani?
GLIKOZAMINOGLIKANI
- čine ih ponavljajuće jedinice disaharida
- aminošećer (N-acetilglukozamin/N-acetilgalaktozamin)
- uronska kiselina (D-glukuronska/D-iduronska kiselina)
- modificiraju se dodatkom sulfatnih skupina
- negativno su nabijeni (hidroksilne i sulfatne skupine) pa navlače + naboj i stvara se osmotski pritisak koji navlači vodu
68
Kako dijelimo glikozaminoglikane?
KONDROITIN-SULFAT
- D-glukuronska kiselina i N-acetilgalaktozamin
HEPARAN-SULFAT
- D-glukuronska kiselina i N-acetilglukozamin
KERATAN-SULFAT
- D-galaktoza i N-acetilglukozamin
69
Što je hijaluronan?
- hijaluronska kiselina
- razlikuje se od drugih GAG
- ne veže se na sržni protein
- malo negativnog naboja (1 karboksilna skupina po disaharidnoj jedinici, nema sulfatnih skupina)
- na tisuće šećernih monomera
- sinteza uz staničnu membranu
70
Objasni sintezu proteoglikana.
1. HRAPAVI ER
- translacija sržnog proteina
- sinteza N-vezanog oligosaharidnog prekusora (Asn-X-Ser/Thr)
2. GOLGIJEV APARAT
- modifikacija N-vezanih oligosaharida i sinteza O-vezanih oligosaharida
- sinteza i modifikacija GAG-a (C-5-epimeraza, N-sulfotransferaza, O-sulfotransferaza)
71
Objasni sintezu lanca GAG-a.
- imamo sržni protein koji ima Ser na koji se dodaje 1 ksiloza i 2 galaktoza kao UDP-šećer (aktivirani šećerni derivat) i formira se vezno područje
- nakon formiranja veznog područja dodaje se N-acetilgalaktoza/glukoza i D-glukuronska kiselina i onda se taj korak ponavlja sve dok se ne sintetizira čitav GAG
- modifikacije su moguće po završetku sinteze (dodatak sulfatnih skupina pomoću PAPS-a i pretvorba glukuronske u iduronsku kisleinu)
72
Što je PAPS?
- pomoću njega dodajemo sulfatne skupine na GAG
- 3-fosfoadenozil-5-fosfosulfat
73
Kako se naziva enzim koji pretvara glukuronsku u iduronsku kiselinu?
- C5-epimeraza
74
Kako se proteoglikani razgrađuju?
- proteoglikani se razgrađuju u prelizosomskom i lizosomskom odjeljku
- proteaze razgrađuju sržni protein, otpuštaju se pojedinačni lanci GAG vezani na peptide, otpušteni lanci GAG kidaju se endoglikozidazama na fragmente
- endoglikozidazama se ti fragmenti kidaju na još manje fragmente
- u lizosomima se ti fragmenti razgrađuju do šećernih jedinica i sulfata (egzoglikozidaze, sulfataze, deacetilaze)
75
Kako dijelimo proteoglikane?
UKLOPLJENI U MATRIKS
- hijalektani (agrekan)
- modularni PG koji se ne vežu na hijaluronan
- mali PG bogati leucinskim ostatcima
- ostali
VEZANI NA STANIČNU MEMBRANU
- sidekani
- glipikani
- ostali
76
Koja je uloga proteoglikana?
- reguliraju aktivnost proteina
- vežu protein i imobiliziraju ga (smanjuju se opseg djelovanja)
- sterički lokiraju aktivnost proteina
- rezervoar proteina
- zaštita od proteolitičke razgradnje mijenja se konformacija proteina ili dolazi do nakupljanja proteina -> olakšava vezanje na receptore (npr. faktor rasta fibrinogena se može vezati an svoje receptore tek nakon što se veže na proteoglikane i promijeni svoju konformaciju)
77
Što je fibronektin?
- adhezivni glikoprotein
- sastoji se od 2 lanca povezana s 2 disulfidna mosta na C terminalnom kraju
- imaju 6 domena (svaka za vezanje s drugom komponentom ISM) -> domena za kolagen, fibirn, RGD slijed
- RGD slijed (arginin-glicin-glutamat/aspartat) se veže na integrine -> N krajevi se razvuku i tvore se kao tračnice (bitno za zacjeljivanje rana)
78
Što je laminin?
- glikoprotein, glavna sastavnica bazalne lamine
- sastoji se od 3 lanca koji tvore oblik asmetričnog križa, povezani disulfidnim mostovima
- 25% čine UH jedinice (N-vezana galaktoza)
79
Kako se povezuju komponente IZM?
KOLAGEN
- kolagen
- nidogen
- perlekan
- laminin
LAMININ
- laminin
- kolagen
- nidogen
- perlekan
PERLEKAN
- perlekan
- kolagen
- laminin
NIDOGEN
- kolagen
- laminin
80
Što su integrini?
- transmemranski receptori na koje se vežu komponente ISM
- sastoje se od 2 lanca povezana nekovalentnim interakcijama
- razlikuju se od klasničnih receptora jer imaju mali afinitet za ligand, a ima ih jako puno što im omogućuje lako kidanje i ponovno formiranje veza
- unutarnji dio služi za vezanje sa citoskeletom, a vanjski dio služi za vezanje liganda i dvovalentnih metala (Mn, Mg i mikro Ca -> Ca djeluje inhibicijski za vezanje novih liganada i potiče otpuštanje postojećih liganada)
81
Opiši aktivaciju integrina.
OUTSIDE IN AKTIVACIJA
- vezanjem liganda na integrin dolazi do odašiljanja signala u unutrašnjost stanice
INSIDE OUT AKTIVACIJA/INHIIBICIJA
- uz integrin se nalazi i klasični receptor na koji se veže ligand
- vezanjem liganda na klasični receptor dolazi do promijene unutarnjeg dijela klasičnog liganda (fosforilacija, promjena konformacije) što se prenosi i na unutrašnji dio integrina preko kojeg se onda signal prenosi kroz čitav integrin
- vanjski dio integrina mijenja svoju konformaciju i tako otežava ili olakšava vezanje liganada
82
Što su matriksini i kako ih dijelimo?
- komponente matriksa razgražuju se proteazama, a matriksini su metaloproteinaze matriksa; proteolitički enzimi ovisni o Zn2+
- glavna funkcija im je razgradnja komponenti ISM (ali i drugih komponenti, prisutni su izvan i unutar stanice)
- u kralježaka imamo 6 skupina MMP-a:
1. kolagenaze
2. želatinate
3. stromelizini
4. matrilizini
5. membranski
6. ostali
83
Opiši aktivaciju i strukturu MMP-ova.
- MMP-ovi su građeni od 4 domene (prve 2 imaju svi):
1. proteolitička domena - sadrži motiv Cys prekidača, u koordinaciji sa Zn
2. katalitička domena - sadrži 3 His koja su u koordinacji sa Zn
3. zglobno područje
4. hemopeksinska domena
- da bi se MMP akivirao potrebno je ukloniti signalni slijed i prodomenu
- neaktivna MMP aktivira se proteolitički (MMP, serinska proteaza) -> uklanja se i prodomena pa se taj MMP ne može više inaktivirat
- neaktivna MMP aktivira se neproteolitički (alosterički, ROS, SDS) -> prodomena se samo odvoji tako da Cys nije više u koordinaciji sa Zn2+, ali je još uvijek vezana na MMP (autolizom se pro domena može ukloniti)
84
Objasni regulaciju MMP-ova.
- u tkivima nemamo puno MMP-ova; oni se sintetiziraju i izlučuju po potrebi
- regulirani su transkripcijom, poluživotom mRNA, inhibitorima, lokacijom, izlučivanje, zimogeni
ljudski alfa-makroglobulin
- endogeni inhibitor
- sastoji se od 4 podjedinice
- nalazi se u plazmi
- opći inhibitor endopeptidaza
TIMP (tkivni inhibitor metaloproteinaza)
- selektivni inhibitor za MMP
- sadrži N i C domenu -> N domena se nabire i veže na aktivno mjesto MMP-ova i tako ih inhibira
85
Što je glukoza?
- glukoza je UH koji ujedno predstavlja i glavni izvor energije za većinu stanica
- normalna koncentracija glukoze u krvi iznosi 4,4-6,4 mM
- glukoza koju unosimo u organizam ide glikolizom do piruvata koji ovisno o uvjetima ide prema daljnjim produktima
-> aerobno -> CO2, H20, 36 ATP
-> anaerobno -> laktat, 2ATP
-> fermentacija -> etanol
86
Opiši kretanje glukoze.
- UH koje unosimo u organizam se razgrađuju do glukoze koja se potom u crijevima apsorbira zajedno s Na+ putem Na-glukoza prijenosnika
- iz crijeva glukoza putem GLUT-2 prijenosnika odlazi u krv
- u organizmu imamo 12 GLUT prijenosnika i ssvaki se sastoji od 12 segmenata
GLUT 1
- sve stanice (manje na jetri i skeletnim mišićima)
- mali Km (veliki afinitet za glukozu)
- bazalni unos glukoze
- nije ovisan o inzulinu
GLUT 2
- stanice jetre, bubrega, tankog crijeva i B-stanice gušterače
- veliki Km (mali afinitet za glukozu)
- nije ovisan o inzulinu, ali B-stanice gušterače luče inzulin pri povećanoj koncentraciji glukoze u krvi
GLUT 3
- sve stanice, najviše mozak
- bazalni unos glukoze
- mali Km
- nije ovisan o inzulinu
GLUT 4
- srčani i skeletni mišići, masne stanice
- unos ovisan o inzulinu -> GLUT4 prijenosnici se nalazu u vezikulama unutar stanica; nakon što se inzulin veže na inzulinske receptore, vezikula s GLUT4 se spaja s membranom i sada se glukoza može pohraniti u stanice
GLUT 5
- testisi, bubreg, crijeva, spermiji
- prijenosnik fruktoze
87
Što je fosforilacija na razini supstrata?
- supstrat sudjeluje u reakciji kataliziranoj enzimom u kojoj nastaje ATP ili GTP
88
Što su izomeraze?
- enzimi koji kataliziraju pretvorbu aldoza u ketoze i obrnuto
89
Što su mutaze?
- enzimi koji kataliziraju prijenos skupina unutar molekule
90
Opiši glikolizu.
- svi enzimi glikolize nalaze se u citosolu pa se tamo i glikoliza odvija
- bitno je da su svi međuprodukti fosforilirani kako nebi mogli napustit stanicu
- glikoliza se sastoji od 10 reakcija, a može završit piruvatom (aerobno) ili laktatom (anaerobno)
91
Napiši I skupinu reakcija glikolize.
1. HEKSOKINAZA
glukoza -> glukoza-6-fosfat
2. FOSFOGLUKOIZOMERAZA
glukoza-6-fosfat -> fruktoza-6-fosfat
3. FFK1
fruktoza-6-fosfat -> fruktoza-1,6-bisfosfat
92
Napiši II skupinu reakcija glikolize.
4. ALDOLAZA
fruktoza-1,6-bisfosfat -> dihidroksiacetonfosfat + gliceraldehid-3-fosfat
5. TRIOZA FOSFAT IZOMERAZA
dihidroksiacetonfosfat -> gliceraldehid-3-fosfat
93
Napiši reakcije III skupine glikolize.
6. GLICERALDEHID-3-FOSFAT DEHIDROGENAZA
gliceraldehid-3-fosfat -> 1,3-bisfosfoglicerat
7. FOSFOGLICERAT KINAZA
1,3-bisfosfoglicerat -> 3-fosfoglicerat
8. FOSFOGLICERAT MUTAZA
3-fosfoglicerat -> 2-fosfoglicerat
9. ENOLAZA
2-fosfoglicerat -> PEP
10. piruvat kinaza
PEP -> piruvat
94
Što je supstrat kinaza?
- supstrat kinaza je ATP povezan sa dvovalentnim kationom (Mg2+, Mn2+)
95
Nabroji redom enzime u glikolizi.
1. heksokinaza
2. fosfogluko izomeraza
3. FFK1
4. aldolaza
5. trioza-fosfat izomeraza
6. gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaza
7. fosfoglicerat kinaza
8. fosfoglicerat mutaza
9. enolaza
10. piruvat kinaza
96
Objasni promet ATP-a u glikolizi.
- ATP heksokinaza
- ATP FFK1
+2 ATP fosfoglicerat kinaza
+2 ATP piruvat kinaza
- glikolizom dobijemo 2 molekule ATP-a
97
Opiši mehanizam reakcije katalizirane fosfoglicerat mutazom.
- fosfoglicerat mutaza je enzim koji u svom aktivnom mjestu ima His ostatak
- ako je enzim aktivan taj His ostatak ima vezanu fosfatnu skupinu
- 3-fosfoglicerat ulazi u aktivno mjesto fosfoglicerat mutaze i nastaje kompleks ES
- enzim predaje fosfatnu skupinu 2C atomu supstrata i nastaje 2,3-bisfosfoglicerat
- nastali 2,3-bisfosfoglicerat predaje fosfatnu skupinu s položaja 3 natrag His ostatku kako bi enzim ostao aktivan, a 2-fosfoglicerat se otpusti
- može se otpustit i 2,3-PBG pa se javljaju problemi jer sada imamo nefosforiliran (neaktivan enzim i glikoliza se ne može odvijati)
- kako bi se to spriječilo, u svakoj stanici se sintetizira malo 2,3-BPG kako mi se mogao vezat na takav enzim i ponovno ga aktivirat
98
Koja je povezanost 2,3-BPG i eritrocita?
- u eritrocitima 25% glukoze odlazi na 2,3-BPG (smanjuje afinitet Hb prema kisiku, omogućuje otpuštanje veće količine kisika u tkiva)
1,3-BISFOSFOGLICERAT
- prelazi u 2,3-BPG uz enzim bisfosfoglicerat mutazu (izoenzim)
3-FOSFOGLICERAT
- 2,3-BPG uz 2,3-BPG fosfatazu prelazi u 3-FG (izoenzim)
2-FOSFOGLICERAT
-2,3-BPG uz MIP fosfatazu prelazi u 2-FG
(+skripta 37.str)
99
MIP fosfataza i FFK1 u ovisnost o pH.
- pH ima suprotan učinak na MIP fosfatazu i FFK1
- MIP fosfataza (2,3-BPG -> 2-PG)
- FFK1 (F-1-P U F-1,6-BP)
ACIDOZA
- FFK1 je inhibirana
- MIP fosfataza je aktivna
ALKALOZA
- FFK1 je aktivna
- MIP fosfataza je inhibirana (stvara se više 2,3-BPG)
100
Kako glasi ukupna reakcija glikolize?
glukoza + 2ATP + 2NAD+ + 2P -> 2piruvat + 4ATP + 2NADH + 2H+ + 2H20
101
Objasni regeneraciju NAD+.
- NAD+ (niacin) je koenzim gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaze i moramo ga na neki način regenerirati
FERMENTACIJA DO ALKOHOLA
- niži organizmi (kvasci)
- anaerobna glikoliza
- piruvat-acetaldehid-etanol
- za prvu reakciju je bitan TPP (tiamin, B1, prostetska skupina)
FERMENTACIJA DO LAKTATA
- niži i viši organizmi (i kod ljudi)
- u stanicama koje uopće nemaju mitohondrije ili ih imaju jako malo (eritrociti, tkiva oka, leukociti)
- anaerobna glikoliza
- piruvat-laktat
OKSIDACIJA PIRUVATA DO CO2
- najbolji način regeneracije NAD+
- aerobna glikoliza
(skripta 38. str)
102
Što je glicerol-3-fosfat prijenosni sustav?
- ako se NAD+ regenerira oksidacijom piruvata potrebno je taj NADH uvesti u matriks mitohondrija (vanjska membrana je propusna, unutarnja nije)
- glicerol-3-fosfat jedan je od 2 prijenosna sustava i on se odvija u skeletnim mišićima
NADHc + H+c + FADm -> NAD+c + FADH2m
103
Što je malat-aspartat prijenosni sustav?
- ako se NAD+ regenerira oksidacijom piruvata, potrebno je taj NADH na neki način uvesti u matriks mitohondirja (vanjska membrana je propusna, unutarnja nije)
- malat-aspartat prijenosni sustav jedan je od 2 prijenosna sustava i on se odvija u jetri
NADHc + H+c + NAD+m -> NAD+c +NADHm + H+m
104
Koja su mjesta regulacije glikolize i koja je njihova funkcija?
- glikoliza mora biti regulirana jer ne želimo da se stvaraju ATP i biosintetske preteče kada to nije potrebno
- razlikujemo alosteričku, kovalentnu i transkripcijsku kontrolu
- regulirana je na onim mjestima glikolize gdje imamo ireverzibilne reakcije
1. HEKSOKINAZA
2. FFK1
3. PIRUVAT KINAZA
105
Usporedi heksokinazu i glukokinazu.
HEKSOKINAZA
- enzim koji katalizira 1. reakciju glikolize
- prati MM kinetiku (hiperbola)
- inhibiran je glukozom-6-fosfat
- mali Km (veliki afinitet za glukozu)
GLUKOKINAZA
- enzim koji katalizira istu reakciju kao i heksokinaza, ali u jetri B-stanicama gušterače
- mali afinitet za gukozu
- nije inhibiran fiziološkom koncentracijom glukoze-6-fosfat
- iako je monomer ne slijedi MM kinetiku (sigmoidalna krivulja)
106
Kako je regulirana glukokinaza?
REGULACIJSKI PROTEIN GLUKOKINAZE
- nalazi se u inaktivnom obliku u jezgri stanice jetre te može vezati glukokinazu u inaktivan kompleks
- > glukoza i fruktoza-1-fosfat potiču otpuštanje GK iz kompleksa
-> fruktoza-6-fosfat potiče vezanje glukoze u inaktivan kompleks
- GK je inducibilan protein što znači da pri povišenim koncentracijama GUK dolazi do sinteze inzulina i potiče se transkripcija gena za GK, raste koncentracija GK u jetri, a smanjuje se koncentracija GUK
107
FFK-1
- glavno mjesto regulacije glikolize jer katalizira reakciju specifičnu za glikolizu
- inhibicija FFK1 dovodi do povećanja fruktoze-6-fosfat i inhiicije heksokinaze
ALOSTERIČKA INHIBICIJA
- ATP
- citrat
- H+ (u mišićima)
+ AMP
+ fruktoza-2,6-bisfosfat
108
Zašto imamo 2 fosfofruktokinaze?
FFK1
- katalizira 3. reakciju glikolize; pretvorbu fruktoze-6-fosfat u fruktozu-1,6-bisfosfat
FFK2
- bifunkcionalni enzim (kinaza i fosfataza)
- njezinim djelovanjem nastaje fruktoza-2,6-bisfosfat
- FFK2 (fruktoza-6-fosfat -> fruktoza-2,6-bisfosfat)
- F-2,6-BPaza (fruktoza-2,6-bisfosfat -> fruktoza-6-fosfat)
(+skripta 39. str)
109
Opiši piruvat kinazu.
- enzim koji katalizira reakciju u kojoj PEP relazi u piruvat
ALOSTERIČKA REGULACIJA
- acetil-CoA
- ATP
- alanin
+ fruktoza-1,6-bisfosfat
KOVALENTNA MODIFIKACIJA
- L tip piruvat kinaze koji se nalazi u jetri podložan je kovalentnoj modifikacji -> fosforilacijom se PK inaktivira
- PK je inducibilan enzim što znači da povećana GUK potiče lučenje inzulina i transkripciju gena za PK, raste koncentracija PK, a pada GUK
110
Što je hemolitička anemija?
- glani izvor energije za eritrocite je glukoza i zreli eritrociti su potpuno ovisni o glukozi
- kod deficita PK eritrociti ne mogu razgraditi PEP do piruvata i tako dobiti energiju što dovodi do njegova raspadanja
- deficit PK dovodi i do nakupljanja svih međuprodukata glikolize, uključujući i 2,3-BPG koji smanjuje afinitet Hb za glukozom
111
Što je glukoneogeneza?
- velikim dijelom obrat glikolize, razlika je u ireverzibilnim reakcijama glikolize
- glukoneogenezom se glukoza sintetizira de novo; iz neugljikohidratnih preteča
- bitna je za održavanje normoglikemije (unesena hrana održava razinu glukoze nekoliko sati, glikogen do 1 dan, a nakon toga nastupa glukoneogeneza)
- odvija se u jetri, kori bubrega i epitelnim stanicama tankog crijeva
- ulazne točke za glukoneogenezu su -> piruvat, oksaloacetat i dihidrogenaceton fosfat
112
Napiši reakcije glukoneogeneze.
1. PIRUVAT KARBOKSILAZA
piruvat -> oksaloacetat
2. PIRUVAT KARBOKSIKINAZA
oksaloacetat -> PEP
3. ENOLAZA
PEP -> 2-fosfoglicerat
4. FOSFOGLICERAT MUTAZA
2-fosfoglicerat -> 3-fosfoglicerat
5. FOSFOGLICERAT KINAZA
3-fosfoglicerat -> 2,3-bisfosfoglicerat
6. GLICERALDEHID-3-FOSFAT DEHIDROGENAZA
2,3- bisfosfoglicerat -> gliceraldehid-3-fosfat
7. TRIOZA FOSFAT IZOMERAZA
gliceraldehid-3-fosfat -> dihidroksiaceton fosfat
8. ALDOLAZA
gliceraldehid-3-fosfat -> fruktoza-1,6-bisfosfat
9. FRUKTOZA-1,6-BISFOSFATAZA
fruktoza-1,6-bisfosfat -> fruktoza-6-fosfat
10. FOSFOGLUKOIZOMERAZA
fruktoza-6-fosfat -> glukoza-6-fosfat
11. GLUKOZA-6-FOSFATAZA
- glukoza-6-fosfat -> glukoza
(str.41 skripta)
113
Koje su ulazne točke za glukoneogenezu?
PIRUVAT
- neke AK, laktat
OKSALOACETAT
- neke AK, propionil CoA
DIHIDROKSIACETON FOSFAT
- fruktoza, glicerol
114
Što je piruvat karboksilaza?
- enzim koji katalizira 1. reakciju GNG (piruvat->oksaloacetat)
- ima prostetsku skupinu biotin
- karboksilaze prenose 1 C jedinicu u obliku CO2 na supstrat, potrebna im je energija u vidu ATP-a
- odvija se u matriksu mitohondrija
1. H2O + CO2 +ATP -> HOCO2-PO32- + ADP
2. HOCO2-PO32- + biotin enzim -> CO2-biotin enzim + Pi
3. CO2-biotin enzim + piruvat -> oksaloacetat + biotin enzim
115
Što je biotin?
- prostetska skupina karboksilaza
116
Što je fosfoenolpiruvat karboksikinaza?
- enzim koji katalizira 2. reakciju GNG (oksaloacetat -> PEP)
- fosforilacija na razini supstrata; koristi se GTP
- odvija se u mitohondriju ili citosolu
117
Gdje se odvija GNG?
- prva reakcija GNG odvija se u matriksu mitohondrija (piruvat-karboksilaza)
- druga reakcija GNG može se odvijati i u matriksu i u citosolu (PEP-karboksikinaza)
- nastali oksaloacetat potrebno je na neki način prevesti u citosol jer je unutarnja membrana nepropusna (propusna je za alfa-ketoglutarat, malat i PEP)
1. OKSALOACETAT -> MALAT -> OKSALOACETAT
- NADH ovisna malat dehidrogenaza
- NAD+ ovisna malat dehidrogenaza (doivamo NADH)
- koristimo ga neovisno o tome što je izvor za GNG jer ovdje dobivamo NADH potreban za GNG
2. OKSALOACETAT -> ALFA-KETOGLUTARAT -> OKSALOACETAT
- aspartat-aminotransferaza
- aspartat-aminotransferaza
- koristimo samo ako je izvor za GNG laktat (tamo smo dobili NADH pa ga ne moramo više stvarat)
3. OKSALOACETAT -> PEP
-> PEP karboksikinaza (GTP)
-> samo ako je izvor za GNG laktat (tamo smo dobili NADH pa ga ne moramo više stvarat)
118
Fosfataze u GNG.
- fosfataze su enzimi koji kataliziraju cijepanje fosfatne skupine uz prisustvo vode (hidrolaze)
- fruktoza-1,6-fosfataza
- glukoza-6-fosfataza
119
Opiši glukoza-6-fosfatazu.
- enzim GNG koji se nalazi u jetri, kori bubrega i epitelnim stanicama tankog crijeva
- nalazi se na membrani ER s unutarnje strane + SP, T1,T2,T3
- glukoza se unosi u ER putem T1, a potom u reakciji s molekulom vode kataliziranoj G-6-Pazom odlazi na glukozu i Pi
- glukoza se vraća natrag u citosol T3 prijenosnikom, a Pi T2 prijenosnikom
- SP je stabilizirajući protein, važan za aktivnost i stabilizaciju G-6-Paze, veže Ca2+
120
Objasni promet energije u GNG.
- GNG je energetski zahtjevan proces (6 ATP-a)
- 2ATP piruvat karboksilaza
-2 GTP piruvat karoksikinaza
-2 ATP fosfoglicerat kinaza
(+2Pi fosfataze)
121
Što je laktat?
- laktat je produkt anaerobne glikolize koja se odvija u stanicama s malo ili bez mitohondrija (eritrociti, leukociti, tkiva oka) i u skeletnim mišićima kada je brzina glikolize veća od CLK
CORIJEV CIKLUS
- nastali laktat iz skeletnih mišića kotransportom s H+ odlazi u krv i putuje do jetre gdje se odvija GNG i nastaje nova molekula glukoze koja može poslužiti kao izvor energije
- Corijev ciklus nije energetski povoljan, ali je bolje utrošiti malo više energije nego da tkiva ostanu ez primarnog izvora energije
122
Aminokiseline kao izvor za GNG.
- sve aminokiseline osim Leu i Lys mogu poslužiti kao izvor za GNG, a ulaze na mjestu piruvata ili oksaloacetata
- aminokiseline nastaju razgradnjom hrane ili razgradnjom skeletnih mišića
123
Glicerol kao izvor za GNG.
- glicerol nastaje razgradnjom triglicerida
- mjesto ulazu u GNG mu je dihidroksiaceton fosfat
1. GLICEROL KINAZA
- glicerol -> glicerol-3-fosfat
- troši se ATP
2. GLICEROL-3-FOSFAT DEHIDROGENAZA
- glicerol-3-fosfat -> dihidroksiaceton fosfat
- troši se NAD+
124
Propionil CoA kao izvor za GNG.
- nastaje razgradnjom MK s neparnim brojem C-atoma, kolesterola, Val i Ile
- mjesto ulaska je oksaloacetat
125
Regulacija G i GNG
FFK1
- citrat, H+ (mišići), ATP
+ fruktoza-2,6-bisfosfat, AMP
PIRUVAT KINAZA
- ATP, alanin, acetil CoA
+ fruktoza-1,6-bisfosfat
FRUKTOZA-1,6-ISFOSFATAZA
+ citrat, ATP
- fruktoza-2,6-bisfosfat
PEP KARBOKSIKINAZA
- ADP
PIRUVAT KARBOKSILAZA
- ADP
+ acetil-CoA
126
O čemu ovisi intrenzitet GNG?
1. DOSTUPNOST SUPSTRATA
2. HORMONI
- inzulin
- glukagon
3. ALOSTERIČKA REGULACIJA
- F-1,6-BPaza (-F-2,6-BP, AMP; +citrat, ATP)
- PEP karboksikinaza (-ADP)
- piruvat karboksilaza (-ADP,+acetil-CoA)
127
Što je fruktoza?
- monosaharid koji se unosi u tijelo hranom u obliku monosaharida (med, voće, zaslađivači) ili disaharida (saharoza)
- saharoza se razgrađuje saharazom do D-fruktoze i D-glukoze
128
Kako se fruktoza razgrađuje?
- fruktoza koju unesemo u organizam u skeletnim mišićima, masnom tkivu i u većini drugih tkiva odlazi heksokinazom do fruktoze-6-fosfat koja odlazi dalje u glikolizu
- u jetri, bubrezima i tankom crijevu imamo fruktokinazu koja fruktozu pretvara u fruktozu 1-fosfat koja može ići dalje u glikolizu (zaobilazi se regulacijsko mjesto FFK1) ili GNG
129
Što su aldolaze?
ALDOLAZA A
- u gotovo svim tkivima
- katalizira reakciju glikolize
- supstrat je fruktoza-1,6-bisfosfat
ALDOLAZA B
- jetra, bubrezi i tanko crijevo
- supstrat je fruktoza-1,6-bisfosfat i fruktoza-1-fosfat
ALDOLAZA C
- u mozgu
- supstrat je fruktoza-1,6-bisfosfat
130
Napiši reakcije metabolizma fruktoze u mišićima.
HEKSOKINAZA
fruktoza -> fruktoza-6-fosfat -> glikoliza
131
Napiši reakcije metabolizma fruktoze u jetri.
FRUKTOKINAZA
fruktoza -> fruktoza-1-fosfat
ALDOLAZA B
fruktoza-1-fosfat -> dihidroksiacetonfosfat + gliceraldehid
TRIOZA KINAZA
gliceraldehid -> gliceraldehid-3-fosfat
TRIOZA-FOSFAT IZOMERAZA
dihidroksiacetonfosfat -> gliceraldehid-3-fosfat
ALKOHOL DEHIDROGENAZA
gliceraldehid -> glicerol
GLICEROL KINAZA
glicerol -> glicerol-3-fosfat
GLICEROL-3-FOSFAT DEHIDROGENAZA
glicerol-3-fosfat -> gliceraldehid-3-fosfat
132
Što je esencijalna fruktozurija?
- poremećaj metabolizma fruktoze kod koje imamo deficijent fruktokinaze
- fruktoza se ne može prevesti u fruktozu-1-fosfat pa se brzo gubi iz organizma mokraćom
- nije ozbiljan problem
133
Deficit aldolaze B.
- fruktokinaza pretvara fruktozu u fruktoza-1-fosfat koja se sad ne može dalje razgraditi
- dolazi do nakupljanja fruktoza-1-fosfat koja je ujedno i alosterički aktivator glukokinaze pa se potiče i glikoliza
- imamo smanjenu koncentraciju anorganskog P, ne možemo proizvodit ATP
- kako se glikoliza pojačano odvija, dolazi do acidoze jetrenih stanica, a kako nemamo energije da bi pokrenuli ionske pumpe dolazi do lize hepatocita i jetrene ciroze
134
Što je sorbitolni put?
- spermiji koriste fruktozu kao izvor energije, a fruktoza se stvara u sjemenim mjehurićima sorbitolnim putem pa potom GLU5 prijenosnicima odlazi u spermu
- spermiji sadrže mitohondrije pa tu glukozu mogu oksidirati skroz do CO2
- fruktoza će nastati iz glukoze
ALDOZA REDUKTAZA
- koristi NADP+
glukoza -> sorbitol
SORBITOL DEHIDROGENAZA
- koristi NADH
sorbitol -> fruktoza
135
Što je sorbitol dehidrogenaza?
- sorbitol dehidrogenaza je enzim koji katalizira reakciju sorbitol -> fruktoza
- nemaju sva tkiva sorbitol-dehidrogenazu (leća i mrežnica oka, burezi, periferni živci)
- kod povećane gdje se posljedično nakuplja sorbitol zog čega dolazi do promjene osmotskog pritiska, voda se skuplja u stanicama i dolazi do naticanja stanica
- dolazi do razvoja katarakte, periferne neuropatije i mikrovaskularnih problema
136
Opiši metabolizam glukoze u leći oka.
- metabolizam UH u leći oka uglavnom otpada na glikolizu, put pentoza fosfata i nešto malo na CLK
- u leći oka nema sorbitol dehidrogenaza što znači da se sorbitol ne može razgraditi
- aldoza reduktaza je enzim koji katalizira pretvorbu glukoze u sorbitol (za aktivnost je potreban NADPH)
- aldoza reduktaza ima niski afinitet prema glukozi pa se problemi javljaju tek pri povećanoj koncentraciji GUK -> nastaje sorbitol koji se nakuplja u oku -> katarakta
137
Što je galaktoza?
- monosaharid, epimer glukoze na C-4
- mliječni šećer, dolazi u mlijeku i mliječnim proizvodima -> laktoza
- laktoza se razgrađuje laktazom do (D-galaktoze i D-glukoze)
- sastavni dio proteoglikana i glikoproteina
138
Opiši metabolizam galaktoze.
- galaktoza koju unosimo u organizam prevodi se do glukoze-6-fosfat koja potom odlazi u glikolizu
GALAKTOKINAZA
galaktoza -> galaktoza-1-fosfat
GALAKTOZA-1-FOSFAT URIDIL TRANSFERAZA
galaktoza-1-fosfat + UDP-glukoza -> glukoza-1-fosfat + UDP-galaktoza
FOSFOGLUKO MUTAZA
glukoza-1-fosfat -> glukoza-6-fosfat
UDP-GALAKTOZA-4-EPIMERAZA
UDP-galaktoza -> UDP-glukoza
139
Reakcija epimerizacije galaktoze.
- enzim UDP-galaktoza-4-epimeraza
1. NAD+
- UDP-galaktoza -> keto skupina na C-4
2. NADH
- keto skupina na C-4 -> UDP glukoza
140
Što su galaktozemije?
- poremećaji metabolizma galaktoze (galaktoza-1-fosfat uridil transferaza, galaktokinaza)
DEFICIT GALAKTOKINAZE
- poremećen je enzim galaktokinaza
- galaktoza se nakuplja u tkivima i krvi pa se pod djelovanjem aldoza reduktaze prevodi u galaktitol
KLASIČNE GALAKTOZEMIJE
- poremećen je enzim galaktoza-1-fosfat uridil transferaza
- redukcija galaktoze u galaktitol
- katarakta, mentalna zaostalost, povraćanje, ciroza jetre, nefunkcionalnost jajnika
141
Kako se sintetizira laktoza?
LAKTOZA SINTAZA
- bifunkcionalan enzim
- galaktozil transferaza katalizira prijenos UDP-galaktoze na N-acetilglukozamin tijekom sinteze proteoglikana
- alfa-laktoalbumin nastaje pod utjecajem prolaktina u mliječnim žlijezdama i povećava afinitet galaktozil-transferaze prema glukozi kako bi nastala laktoza
142
Što je manoza?
- monosaharid, malo ga ima u hrani
- epimer glukoze na C2
- nema veliku ulogu kao izvor energije, ali je bitan kao gradivni element (glikoproteini, glikolipidi)
HEKSOKINAZA/MANOKINAZA
manoza -> manoza-6-fosfat
FOSFOMANOZA IZOMERAZA
manoza-6-fosfat -> fruktoza-6-fosfat
