Zestaw dużego biochemika - zagadnienia na egzamin z biochemii.docx

Zestaw dużego biochemika – zagadnienia na egzamin z biochemii by Klaudiusz M.

1. Ogólny schemat katabolizmu i anabolizmu. Fazy katabolizmu

Metabolizm – ogół procesów fizycznych i chemicznych związanych z wytwarzaniem energii poprzez pobieranie substancji z zewnątrz, przekształcenie, rozpad, częściowe przyswojenie i wydalanie substancji zbędnych.
Wykorzystanie energii:

-Ciepło.

-Praca (ruch i skurcz mięśni, transport).

-Magazynowanie (w wiązaniach chemicznych, np. ATP).

Kierunki zmian metabolicznych:

-Anabolizm (synteza):
-6CO2 + 6H2O + ENERGIA światłoà chlorofil C6H12O6 + 6O2
-reakcja endoenergetyczna,

-Katabolizm (rozkład):
-C6H12O6 + 6O2 à 6CO2 + 6H2O + ENERGIA
-reakcja egzoenergetyczna.

Bilans energetyczny:

-Zysk: katabolizm (rozkład związków złożonych), substancje zapasowe (glikogen itp.).

-Strata: transport, wzrost i regeneracja tkanek, przewodzenie impulsów nerwowych, ruch, skurcz.

Entalpia (H) określa zawartość ciepła w organizmie: H = E + PV,

gdzie E to energia wewnętrzna, a PV to iloczyn ciśnienia i objętości.

Entropia (S) jest miarą nieuporządkowania, bezładu molekularnego układu. Im większy jest stopień nieuporządkowania, tym większa jest wartość entropii.

Energia swobodna (G) określa, jaką pracę może wykonać układ.

Zmiany tych wartości, co zapisuje się jako ΔH, ΔS, ΔG tworzą następującą zależność: ΔG = ΔH – TΔS

W warunkach standardowych trzy wyżej wymienione parametry zapisuje się następująco: ΔH0‘, ΔS0’, ΔG0

W reakcji: A + B ↔ C + D

Zmianę energii swobodnej (ΔG) możemy obliczyć ze wzoru:  ΔG = ΔG˚ + RT ln([C][D]/[A][B]).

W stanie równowagi, kiedy szybkość przebiegającej w prawo jest równa szybkości reakcji przebiegającej w lewo nie ma zmiany energii swobodnej ΔG = 0, także [C] [D] / [A][B] równa się Keq reakcji.

Jeśli wartość G0’ jest znana, rzeczywistą zmianę energii swobodnej można obliczyć przez podstawienie wartości temperatury oraz stężeń substratów i produktów w równaniu (1).

ΔG jest miarą spontaniczności reakcji.
-Reakcja egzoenergetyczna. Jeśli zmiana energii swobodnej jest mniejsza od zera (ΔG < 0) reakcja może zajść spontanicznie z uwolnieniem energii.

-Reakcja endoenergetyczna. Jeśli zmiana energii wewnętrznej jest większa od zera (ΔG > 0) reakcja nie może zajść spontanicznie chyba, że zostanie dostarczona energia spoza układu, która umożliwi zapoczątkowanie rekcji.

-Reakcje skojarzone. Reakcje termodynamicznie niekorzystne mogą być przeprowadzane przez sprzężenie z reakcjami termodynamicznie korzystnymi.

Związki makroergiczne są syntezowane w organizmach w toku procesów katabolizmu związków chemicznych.

Energia wiązań chemicznych:

-utlenienie substratów ® tioestry, nukleozydotrifosforany, karboksylo-fosforanowe związki makroergiczne ® synteza ATP;

-utlenienie substratów ® NADH+, NADPH+, FADH2 ® pompa protonowa® synteza ATP.

Nukleozydotrifosforany:

Adenozynotrifosforan (ATP) – ilość wyprodukowanej i rozłożonej w przeciągu 24 godzin jest w przybliżeniu równa masie ciała.

Guanozynotrifoforan (GTP) dostarcza energii do procesów syntezy białek. Jest również modulatorem struktury przestrzennej białka.

Cytdynotrifosforan (CTP) jest dawcą energii w procesach syntezy lipidów.

Urydynotrifosforan (UTP) jest wykorzystywany w procesach syntezy polisacharydów.

Bilans energetyczny:

-Tioestry (acetylo-CoA -31 kJ/mol).

-Nukleozydofosforany (ATP -30kJ/mol, PEP -62 kJ/mol, 1,3-difosforoglicerol -50 kJ/mol)

-Karboksy-fosforany (fosfokreatyna -43 kJ/mol)

Struktura koenzymu A:

1+2: Adenozinodifosforan

3+4: Kwas pantotenowy: kwas pantoinowy (kwas dihydroksydimetylo-butanowy) + b-alanina

5: β- tioetanoloamina

3+4+5: Pantethein

Tioestry – mają większą energię swobodną (DG) niż estry tlenowe, dlatego że wykazują zwiększoną stabilizację rezonansu elektronowego (wspólne O-C-O orbitali)

Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy (NAD) oraz fosfodinukletyd nikotynamidoadeninowy (NADP+):

Energia kumulowana pod postacią NADH wykorzystywana jest głównie w procesie syntezy ATP.

NADPH służy jako źródło energii w reakcjach biosyntezy połączonych z redukcją, w których stopień utlenienia prekursorów jest wyższy niż produktów                                                                      Fazy katabolizmy

Dinukleotyd flawinoadeninowy (FAD) oraz mononukleotyd flawinowy (FMN):

FMN w swej budowie różni się od FAD tym, że do pierścienia izoalokazyno-wego ma przyłączony tylko fosforan, rybitolu.

NAD+, NADP+, FMN oraz FAD są kofaktorami wielu dehydrogenaz biorących udział w reakcjach oksydacji cząsteczek związków, z których jest pozyskiwana energia.

2. Trawienia białka, tłuszczu, węglowodanów

Soki trawienne – są wydzieliną licznych gruczołów przewodu pokarmowego.
W ich skład poza wodą wchodzą enzymy, elektrolity i różne składniki organiczne oraz nieorganiczne. Przewód pokarmowy wydziela w ciągu doby ok. 8-10 l soku

Wyróżniamy gruczoły trawienne przyścienne - gruczoły o mikroskopijnych wymiarach, znajdujące się w ścianach przewodu pokarmowego: gruczoły żołądkowe wydzielające sok żołądkowy, gruczoły dwunastnicze (Brunnera) wydzielające sok dwunastniczy i gruczoły jelitowe (sok jelitowy).

Do gruczołów trawiennych zalicza się także gruczoły trawienne pozaścienne, których wydzieliny dostają się do światła przewodu pokarmowego przez kanały wyprowadzające - są to trzy pary ślinianek w jamie ustnej oraz wątroba i trzustka.

Trawienie białek:

Sok żołądkowy denaturuje białka. Pepsyna rozszczepia wiązania peptydowe w białkach między aminokwasami aromatycznymi, lub aromatycznym i dwukarboksylowym. Pepsynogen przechodzi w pepsyn przy pH poniżej 4, odszczepiając inhibitor.

W jelicie są:

Endopeptydazy - trypsyna, chemotrypsyna, elastaza – odpowiedzialne za katalizę rozpadu specyficznych wiązań peptydowych.

Egzopeptydazy – odpowiedzialne za usuwanie końcowych aminokwasów. Mogą one „ścinac” albo aminokwas N-końcowy - aminopeptydazy, lub C-koncowy – karboksypeptydazy łańcucha polipeptydowego.
Trypsynogen jest aktywowany przez hormon zwany enterokinazą, który jest wydzielany przez blonę śluzową komorek wyścielających jelitę. Dodatkowo trypsyna jest aktywowana autokatalitycznie. Aminokwasy wchłaniają się przez błonę śluzową jelita na zasadzie kotransportu z Na+ (aktywny transport wtórny).

Trawienie tłuszczów:

Główna funkcja chylimilronów – transport paliwa (trójglicerydów) z jelita do mięśni i nerek, serca, mózgu i innych narządów. Czas życia ok. 0,5-1 godziny. Po przekazaniu zapasu trójglicerydu do tkanek, cząstka chylomikronu zmniejsza swój rozmiar ponad 2-krotnie i nazywa się wtedy remnantem chylomikronu (remnant - pozostałość po czymś). Remnanty chylomikronów są w całości wychwytywane przez wątrobę.

Chylomikrony – transportują główne triacyloglicerole egzogenne

-VLDL - lipoproteiny o bardzo małej gęstości (very low density lipoproteins – VLDL) - przenośniki triacylglicerole endogennych, zsyntetyzowanych w wątrobie.

-LDL - lipoproteiny o małej gęstości (low density lipoproteins – LDL) przenośniki cholesterolu i jego estrów dla komórek w cellu ich regeneracji. LDL pobierane są przez komórki docelowe na drodze endozytozy kierowanej receptorami. Receptor LDL to znajdujące się na powierzchni komórek docelowych, które specyficznie wiąże się z białkiem apoB-100 z powłoki LDL. Odkładają cząsteczki cholesterolu we włóknach mięśni gładkich ścian tętnic.

-IDL - lipoproteiny o pośredniej gęstości (intermediate density lipoproteins – IDL) – przenośniki triacylgliceroli (większa ilość niż w HDL i mniejsza niż w VLDL) i estrów cholesterolu

-HDL - lipoproteiny o dużej gęstości (high density lipoproteins – HDL) odpowiedzialne za transport zwrotny cholesterolu z tkanek obwodowych do wątroby.

A-I, A-II, C, E, B100 – apoproteiny – składniki białkowe lipoprotein z przewagą domen hydrofobowych o silnym powinowactwie do lipidów. Działaja jako aktywatory lub inhibitory enzymów lipolytycznych