METABOLIZM I UTLENIANIE KOMÓRKOWE

wykład 1

jaki enzym odpowiada za wzajemne przemiany ATP, ADP i AMP?

miokinaza

jakie związki posiadają w swojej budowie wysokoenergetyczne wiązania?

• nukleotydy inne niż ATP np GTP

• estry tiolowe CoA

• inne związki mające grupy fosforanowe np. fosfoenolopirogronian, fosfokreatyna

czym jest fosforylacja substratowa?

jest to przekazywanie grup fosforanowych cząsteczce ADP lub AMP przez fosfageny

jest to jeden ze sposobów wytwarzania ATP z pominięciem mitochondrialnego łańcucha oddechowego

czym są fosfageny?

są to cząsteczki o wyższym potencjale przenoszenia grup fosforanowych dzięki czemu mogą przenosić je na ADP

podaj przykłady fosforylacji substratowej

GLIKOLIZA - przemiana 1,3-bisfosfoglicerynianu w 3-fosfoglicerynian przez kinazę fosfoglicerynianową, przemiana fosfoenilopirogroniamu w pirogronian przez kinazę pirogronianową

CYKL KREBSA - przemiana bursztynylo-CoA w bursztynian przez syntetazę bursztynyloCoA

czym jest fosforylacja oksydacyjna?

jest to synteza ATP z ADP i fosforu nieorganicznego zasilana gradientem protonowym powstającym w wyniku przepływu elektronów ze zredukowanych przenośników NADH i FADH2

ma miejsce w łańcuchu oddechowym na wewnętrznej błonie mitochondrium

jakie są różnice między fosforylacją substratową a oksydacyjną?

skąd pochodzą cząsteczki NADH i FADH2 utleniane w łańcuchu oddechowym?

z glikolizy, cyklu Krebsa i utleniania kwasów tłuszczowych

jak nazywa się pierwszy kompleks łańcucha oddechowego?

dehydrogenaza NADH

jak nazywa się drugi kompleks łańcucha oddechowego?

dehydrogenaza bursztynianowa

jak nazywa się trzeci kompleks łańcucha oddechowego?

kompleks cytochromów bc1

jak nazywa się czwarty kompleks łańcucha oddechowego?

oksydaza cytochromowa

jak działa dehydrogenaza NADH?

jest to kompleks I

• wiąże NADH i utlenia go do NAD+ odbierając 2 elektrony i 2 jony H+

• elektrony przenoszone są na centra żelazo-siarkowe

• żelazo redukowane jest z Fe3+ do Fe2+

• elektrony przechodzą dalej do ubichinonu (CoQ)

• ubichinon przyjmuje 2e i 2H+ i staje się ubichinolem (CoQH2)

jak działa reduktaza cytochromowa?

czyli kompleks III składający się z cytochromów b, c1 oraz białka Fe-S

• ubichinol oddaje na III kompleks 2e i 2H+ i staje się znów ubichinonem

• w grupie hemowej zawartej w cytochromach żelazo ulega redukcji z Fe3+ do Fe2+ (tak samo jak w I)

jak działa oksydaza cytochromowa?

czyli kompleks VI zawierający dwa cytochromy a i a3

• elektron jest dobierany przez cytochrom c czyli peryferyczne białko połączone z kompleksem bc1

• cytochrom c łączy się z oksydazą cytochromową i przekazuje elektron

• to powoduje utlenienie żelaza w grupie hemowej z Fe2+ do Fe3+ (do pierwotnej postaci)

• cytochrom a jest połączony z jonami miedzi które oscylują między Cu2+ a Cu+

• cytochrom a1 jest połączony z jonami żelaza które oscylują między Fe2+ a Fe3+

co dzieje się z elektronami i H+ za kompleksem VI?

są one przenoszone na ostateczny akceptor czyli O2, z wytworzeniem cząsteczek H2O czyli wody metabolicznej

skąd pochodzi energia która jest siłą napędową syntazy ATP?

pochodzi ona z gradientu protonowego wytworzonego przez pompy protonowe, czyli każdy z kopleksów I, III i VI, które z kolei czerpią energię z transportu elektronów z NADH

jak działa dehydrogenaza bursztynianowa?

czyli specyficzny kompleks II, który nie jest pompą protonową

• jest tak naprawdę enzymem cyklu Krebsa

• koenzymem jest FAD, który ulga redukcji do FADH2 podczas przemiany bursztynianu w fumaran

• FADH2 w kompleksie II ulega utlenieniu z powrotem do FAD, a uwolnione w ten sposób 2 elektrony przechodzą do centrów Fe-S a następnie do ubichinonu

• uwalniane są też 2 H+

• jest to boczna droga doprowadzania tych elementów do łańcucha oddechowego, dlatego na kompleksie III i VI znajdują się po 4 elektrony i H+

jak działa syntaza ATP?

nazywana czasami kompleksem V

• napędzają ją H+, które przepływają przez nią zgodnie z gradientem do macierzy mitochondrialnej

• ta siła to suma gradientu chemicznego H+ i potencjału błonowego (czyli potencjału ładunków utworzonych w poprzek błony)

jak działają czynniki sprzęgające łańcuch oddechowy?

powodują, że elektrony nie przepływają jeśli równocześnie nie zachodzi synteza ATP

np. obecność tlenu, NADH I FADH, ADP i fosforanu nieorganicznego

wpływ stężenia ATP na aktywność syntazy ATP

duże stężenie ATP zahamowuje transport elektronów → gromadzi się NADH i FADH bo przestają się utleniać w łańcuchu oddechowym → powstaje nadmiar cytrynianu → zahamowuje się glikoliza i cykl Krebsa

jak działają czynniki rozprzęgające łańcuch oddechowy?

hamują syntezę ATP, ale nie zakłócają transportu elektronów i zużycia tlenu

są to małe cząstki lipofilne (jonofory) które przenoszą H+ z powrotem do macierzy mitochondrialnej uniemożliwiając utrzymanie gradientu oniecznego do napędzania syntazy ATP

jak działa terogeneza bezdrżeniowa?

jest to wytwarzanie ciepła przez mechanizm rozprzęgający, ma duże znaczenie w tkance tłuszczowej brunatnej

termogenina umożliwia przepływ H+ z pominięciem syntazy ATP, dzięki czemu powstaje ciepło a nie ATP

reakcje anaboliczne

prowadzą do powstania złożonych produktów z prostych substratów, są to procesy rozbieżne i endoergiczne

reakcje kataboliczne

degradują, czyli rozkładają złożone substraty na proste produkty, są to procesy zbieżne i egzoergiczne

jakie są typy kontroli reakcji metabolicznych?

• interakcje allosteryczne czyli z udziałem enzymów

• odwracalne modyfikacje kowalencyjne

• zmiany ilości enzymów

• kompartmentacja

na czym polegają interakcje allosteryczne?

jest to forma w której cząsteczka regulatorowa (czyli aktywator lub inhibitor) wiąże się z enzymem w innym miejscu niż centrum aktywne, zwanym centrum allosterycznym

kontrolują reakcje nieodwracalne

przykłady reakcji allosterycznych

reakcja przemiany fruktozo-6-fosforanu w fruktozo-1,6-bisfosforan przy udziale fosfofruktokinazy

hamują ją duże stężenia ATP i cytrynianu

brak aktywności ten enzymu powoduje kumulowanie się glukozo-6-fosforanu co hamuje heksokinazę

jakie są przykłady modyfikacji kowalencyjnej?

• fosforylacja

• adenylacja białek - przyłączanie reszty AMP

• karboksymetylacja