Biochemia 1

Długość fali UV i światła widzialnego

100-400nm

400-780nm

Co to absorbancja

Miara zmiany natężenia światła po przejściu przez ośrodek absorbujący

Prawo Lamberta-Beera

Absorbancja = log (natężenie światła przed / natężenie światła po przejściu przez roztwór) = molowy współczynnik absorbancji x grubość warstwy pochłaniającej [1cm] x stężenie molowe związku

Co to widmo absorpcyjne

Zależność absorbancji od długości fali światła

Co to chromofory

Związki organiczne posiadające wiązania wielokrotne

Pochłaniają kwanty energii odpowiadające promieniowaniu w zakresie widzialnym → dają barwy

Co to Ponceau S

Barwnik do detekcji białek

Łatwo odwracalne barwienie (wodą)

Oranż metylowy kolory

Kwas ❤

Obojętne 🧡

Zasada 💛

Równanie Hendersona-Hasselbacha

pH = pKa + log (stężenie zasady / kwasu)

Pojemność buforowa wzór

ß = ilość moli mocnego kwasu lub zasady dodanego do 1L buforu / zmiana pH

Wartości równowagi kwasowo-zasadowej

• pH 7,35– 7,45

• pCO2 35 – 45 mmHg (powyżej 45 - niewydolność oddechowa całkowita)

• HCO3 22 – 26 mmol/l

• BE (nadmiar zasad) -2 – +2 mmol/l

• pO2 80 – 100 mmHg (poniżej 60 - niewydolność oddechowa)

Wzór na pH w RKZ

pH = 6,1 + log(stężenie HCO3- / 0,03 pCO2)

Jak rozpoznać zaburzenie RKZ

Rodzaje niewydolności oddechowej

Co to homeostaza

stan stałości środowiska wewnętrznego pomimo zmieniającego się otoczenia (stan stacjonarny)

Ile % wody w organizmie

60-65%

Płyny ustrojowe

W jakich organach najwięcej wody

1. Krew

2. Nerki

3. Serce

Zaburzenia gospodarki wodno-elektrolitowej

Kształt cząsteczki wody

Kątowa 104,5*

Hydroliza reakcje

ATP → ADP + fosforan

Estry fosforanowe → alkohol + fosforan

Estry kwasów karboksylowych → kwas karboksylowy + alkohol

Fosforan acylu → kwas karboksylowy + fosforan

Trigliceryd —lipaza→ glicerol (alkohol) + 3 kwasy tłuszczowe

Ciśnienie osmotyczne można policzyć ze wzoru van’t Hoffa

ciśnienie osmotyczne = współczynnik van’t Hoffa x stężenie molalne roztworu x stała gazowa (8,31) x temperatura w Kelvinach (+273)

$\pi$ = i x c x R x T

i w roztworach rozcieńczonych: tyle na ile moli jonów dysocjuje substancja np. cukier - 1, NaCl - 2, Na2SO4 - 3

Ilo osmolowe jest osocze krwi

0,3

Co to osmol

ilość moli jonów po dysocjacji x stężenie

i x c

np. 0,01M NaCl → 0,02 Osm/L

Osmolalność całkowita

= 2 x [Na+] + [glukoza] + [mocznik] w mmolach/L

Luka osmotyczna

Różnica między zmierzoną osmolalnością osocza, a obliczoną ze wzoru. Normalnie max 10. Powyżej 15 źle → są substancje osmotycznie czynne w osoczu (etanol, metanol, izopropanol, glikol etylenowy, glikol propylenowy, aceton)

Osmolalność efektywna surowicy

bez mocznika, bo on swobodnie przenika przez błony komórkowe

= 2 x [Na+] + [glukoza]

Płyny izoosmotyczne względem osocza krwi

• 0,9% NaCl - 0,155M - sól fizjologiczna

• 5% glukoza - 0,28M - hipotoniczny krystaloid

• Mleczan (octan) Ringera - przy sepsie i oparzeniach

Równowaga Donnana

Iloczyn stężenia jonów z jednej strony błony półprzepuszczalnej = z drugiej

Konsekwencje równowagi Donnana

• skład elektrolitów osocza inny niż przestrzeni śródmiąższowej

• Stężenie H+ w erytrocytach wyższe (pH=7,19) niż w osoczu (pH=7,4)

• Ułatwione wchłanianie anionowej formy leków z jelita do osocza

Ciśnienie onkotyczne

Ciśnienie osmotyczne wywołane obecnością koloidalnych białek osocza (albuminy)

Utrzymuje ono wodę w naczyniach krwionośnych

Jak nie ma albumin → woda ucieka z naczyń → obrzęki

Ciśnienie hydrostatyczne (wywierane na ściany naczynia przez krew) i onkotyczne w kapilarach

Bufory fizjologiczne

• w osoczu: wodorowęglanowy, fosforanowy i białczanowy

• w erytrocytach: wodorowęglanowy, hemoglobinowy i fosforanowy

• w płynie śródmąższowym: jak w osoczu

• wewnątrzkomórkowe: białka i fosforany

Rola organizmu w utrzymaniu stałego pH

• Płuca: wymiana gazowa

• Erytrocyty: transportują CO2 → wodorowęglan

• Nerki: wydalanie kwasów nielotnych i reabsorbcja 90% wodorowęglanu (proksymalne kanaliki nerkowe zawierają anhydrazę węglanową)

Jak pozbyć się H+

• wbudować w wodę: fosforylacja oksydacyjna lub do kwasu węglowego H2O * CO2

• wydalić przez nerki

Formy transportu CO2

• HCO3- 78%

• karbamino Hb 13%

• rozpuszczony CO2 9%

Co katalizuje reakcje uwodnienia i odwodnienia H2CO3

Anhydraza węglanowa z Zn2+

H+ wygenerowane przez CO2 są buforowane w erytrocytach przez

• Hb histydyny 50%

• efekt Bohra 40%

• inne 10%

Z czego wynika zdolność buforująca hemoglobiny

Z obecności jonizujących grup:

• 4 $\alpha$ amino grup N-terminalnych aminokwasów

• imidazolowych grup bocznych His

Co to efekt Bohra

Wpływ jonów H+ na oddawanie tlenu przez hemoglobinę

Pobieranie CO2 z komórek

Oddawanie CO2 w płucach

Gradienty ciśnień parcjalnych determinują dyfuzję gazów przez barierę płuca/krew

Jak zmiana pH krwi wpływa na metabolizm

Zmiana konformacji białek → zmiana aktywności enzymów

Prawidłowe parametry osocza

pH wewnątrzkomórkowe

• erytrocyty: 7,2

• większość komórek: 7,0

• mięsień szkieletowy: nawet 6,0.

Równanie Hendersona-Hasselbalcha:

pH = pKa + log [sprzężona zasada] / [sprzężony kwas]

Bufory organizmu

Bufory wewnątrzkomórkowe: białka, fosforany i wymiana potasu

H+ z osocza wchodzi do komórek na miejsce K+

wzrost H+ w osoczu → wzrost K+ w osoczu

spadek H+ w osoczu→ spadek K+ w osoczu

Nerki a H+

• proksymalne kanaliki nerkowe zawierają anhydrazę węglanową - resorpcja wodorowęglanów

• dystalne kanaliki nerkowe - wydalanie H+ z moczem wymieniając je na Na+

Zaburzenia RKZ

Kompensacja RKZ

Wzór na stan równowagi dynamicznej

K = [substancja końcowa] / [substancja poczatkowa]

(stężenia w stanie równowagi)

Od czego zależy czas ustalenia STANU równowagi

• temperatura

• stężenie i rodzaj substancji

• dyfuzja

• KATALIZATOR

Od czego zależy STAŁA równowagi

• temperatura

• ciśnienie

Wzór na prawo działania mas Guldberga i Waage

Co to hydratacja

Oddziaływania w roztworach wodnych

Co to solwatacja

Oddziaływania w pozostałych rozpuszczalnikach

Obliczanie stężania H+ słabych kwasów

Rozpuszczalność

dla Ag2CrO4: Ksp = (2S)² x S = 4S³

dla AgCl: Ksp = S x S = S²

Aminokwasy z niepolarnymi łańcuchami bocznymi

niepolarne = lipofilowe = hydrofobowe

Wyjątkowość proliny

• ma 5-członowy pierścień

• drugorzędowa grupa aminowa (pierścień z azotem grupy alfa-aminowej)

• „iminokwas”

• tworzy włókienkowatą strukturę kolagenu

Aminokwasy z polarnymi łańcuchami bocznymi bez ładunku

• Seryna, treonina i tyrozyna: grupa -OH (do wiązania wodorowego lub miejsce przyłączenia grup fosforanowych)

Kinaza - przyłączenie grupy fosforanowej, fosfataza - usunięcie grupy fosforanowej

• Asparagina i glutamina: łańcuchy boczne z grupą karbonylową i amidową (obie do wiązania wodorowego)

• Cysteina: grupa -SH/sulfhydrylowa/tiolowa do mostków disiarczkowych/disulfidowych -S-S- (dwie cysteiny tak połączone =cystyna)

Grupa amidowa asparaginy i hydroksylowa seryny lub treoniny → miejsce przyłączenia łańcuchów oligosacharydowych w glikoproteinach

Aminokwasy z kwasowymi łańcuchami bocznymi

Aminokwasy z zasadowymi łańcuchami bocznymi

Histydyna może mieć grupę boczną uprotonowaną lub obojętna w zależności od pH (7,35-7,45) przez dopełni rolę buforująca w hemoglobinie

Zmiany form jonowych aminokwasów

pH=2 dla grupy -COOH

pH=9 dla grupy -NH3+

Jaka forma aminokwasów w białkach syntetyzowanych przez człowieka

L

Czy wiązania peptydowe są odporne na działanie czynników denaturujących białko

Tak

Jak nazywamy peptydy

Od N-końca do C-końca

Powyżej 50 aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi to

Polipeptyd/białko

Cechy wiązania peptydowego

• ma charakter wiązania podróżnego (jest krótsze niż pojedyncze)

• planarne

• sztywne (zapobiega rotacji)

• grupy -C=H i -N-H są polarne i tworzą wiązania wodorowe

Enzymy hydrolizujące wiązanie peptydowe

Peptydazy i proteazy

(egzopeptydazy trawią na końcach białek)

Co ile skręt alfa-helisy

3,6 reszta aminokwasowych

Prolina a alfa-helisa

Przeszkadza w jej tworzeniu, bo ma sztywną drugorzędową grupę aminową

Co robi prolina w beta-harmonijce

Powoduje zwrot łańcucha o 180*

Ile aminokwasów na zgięcie beta-harmonijki

4 (wiązanie wodorowe między pierwszą u ostatnią resztą aminokwasową zgięcia)

Co robi wiązanie disiarczkowe

• stabilizuje strukturę 3D białka

• zapobiega denaturacji w środowisku pozakomórkowym m

Co robi białkowa izomeraza disiarczkowa

Rozszczepia i odtwarza wiązania disiarczkowe podczas fałdowania

Białka opiekuńcze / chaperony

• wyspecjalizowane białka, które ułatwiają proces fałdowania

• towarzyszy temu hydroliza ATP

• „białka szoku termicznego” HSP

• Hsp70: wiąże hydrofobowe regiony rozciągniętego białka, przez co utrzymują je w postaci niesfałdowanej, aż do zakończenia jego syntezy

• Hsp60 mitochondrialne: tworzy „klatkę” z dwóch nałożonych pierścieni, białko do środka, zakleszcza się przez oddziaływania hydrofobowe, ulega pofałdowaniu i jest uwalniane

Choroby związane z gromadzeniem amyloidu

Amyloidy (nierozpuszczalne, włókniste agregaty białkowe)

amyloid ß → osadza się w miąższu mózgu i naczyniach krwionośnych → rozwój chorób neurodegeneracyjnych (Alzheimer)

kumulacja neurofibrylarnych splotów wewnątrz neuronów → nieprawidłowa forma białka tau → blokuje prawidłowe białko → nieprawidłowa struktura mikrotubularna → choroba neurodegeneracyjna (Parkinson)

Choroby prionowe (białkowych cząstek infekcyjnych)

Zakaźne encefalopatie gąbczaste:

• ludzie: Creutzfeldta-Jakoba)

• owce: scrapie

• bydło: gąbczasta encefalopatia bydła/choroba szalonych krów

Białko prionowe jest odporne na działanie czynników proteolitycznych i ma tendencję do tworzenia nierozpuszczalnych agregatów włókien (jak amyloid)

alfa-helisa → beta-harmonijka daje formę zakaźną

Konformacja natywna białka

Funkcjonalna, w pełni pofałdowana stuktura

Co robi denaturacja z białkiem

Rozwala wiązania wodorowe, jonowe (mostki solne), oddziaływania hydrofobowe i mostki disiarczkowe, ale NIE PEPTYDOWE

Funkcje biologiczne białek

• transportowe: hemoglobina, albumina, kanały (wiążą się z czymś)

• enzymatyczna: biokatalizatory

• receptorowe

• sygnałowe: cytokiny, czynniki wzrostu

• strukturalne: aktyna, mikrofilamenty, mikrotubule, kolagen, keratyna

• motoryczne: miozyna, kinetyka, białka wici

• magazynujące: mioglobina

• krzepnięcie

• odpornościowa: przeciwciała

• regulatorowa: hormony, enzymy

Jaka jest zwykle konfiguracja wiązania peptydowego w białku

Trans, bo jest najbardziej korzystna energetycznie

Co to chromatografia

Metoda rozdziału mieszanin, przez różnice w powinowactwie do niemieszających się faz (stacjonarnej i ruchomej=solwent), co skutkuje różnicami w szybkości wędrowania składników analizowanej mieszaniny i formowanie się oddzielnych frakcji

Czynnik wizualizacyjny w chromatografii bibułowej do wykrycia i identyfikacji aminokwasów

Izatyna

Chromatografia cienkowarstwowa co wykorzystuje

Żel krzemionkowy lub tlenek glinu

pK łańcucha bocznego histydyny

6

Co hydrolizuje wiązania peptydowe między grupami karboksylowymi lizyny i argininy

Trypsyna

Jakie aminokwasy z hemoglobinie

łańcuch ß hemoglobiny A: kwas glutaminowy w pozycji 6

łańcuch ß hemoglobiny S: walona w pozycji 6

Promieniowanie w jakim zakresie pochłaniają ugrupowania peptydowe

Dalekie UV (180-230nm)

Promieniowanie w jakim zakresie pochłaniają reszty kwasów aromatycznych

260-300nm

Widma absorpcyjne hemoglobiny

• 180-280nm

• przez hem (układ porfirynowy) → pasmo Soreta: 415-420nm

• różne stopnie utlenienia żelaza (deoksy-Hb, oksy-Hb, met-Hb - Fe3+) i ligandów: 500-600nm

Widmo absorpcyjne hemoglobiny

450-650nm

Struktura białek

• globularnych: sferyczne, alfa-helisa, beta-harmonijka i struktury nieregularne

• włókienkowe: dominuje jeden typ struktury drugorzędowej

Jak podajemy kolejność aminokwasów w białku

N-koniec → C-koniec

Białka o strukturze domenowej

• z nadrodziny immunoglobulin

• jeden łańcuch zwija się w dwie domeny

Elementy białka złożonego

Glikoproteiny

• element cukrowcowy przyłączony kowalencyjnie do polipeptydu (np. do reszty asparaginianu, seryny, treoniny)

• głównie białka wydzielnicze i te na powierzchni komórek

Rola cukrowca:

• zwiększenie rozpuszczalności białka

• zróżnicowanie antygenowe (na powierzchni komórek)

• właściwa rola biologiczna (struktura)

• kierowanie białek do przestrzeni subkomórkowych

Ligand

• cząsteczka odwracalnie związana z białkiem

• kluczowe dla funkcji

• wiązany ze specyficznym miejscem (miejsce wiążące ligand)

• często przyłączeniu towarzyszy zmiana konformacji białka