biokemija

V kakšnih oblikah je dušik v naravi?

-anorganski dušik (nitrati, nitriti, hiponitriti, dušik, amoniak)
-organski dušik (aminokisline, proteini, purini, pirimidini, biogeni amini)

Na kakšne načine se fiksira atmosferski dušik?

-z nitrogenazo (dušik fiksirajoče bakterije in arheje)
-redukcija N2 v NH4+

Zakaj je glutamat pomemben v biosintezah aminokislin?

Večino dušika za sintezo AK dobimo s transaminacijo preko glutamata.

Kateri sesalski encimi lahko vključijo NH3 v organske molekule?

-glutamin sintetaza
-glutamat dehidrogenaza
-karbamoil fosfat sintetaza I

Katero reakcijo katalizira glutamin sintetaza?

glutamat → γ-glutamil fosfat → glutamin

Kako je glutamin sintetaza uravnavana?

-alosterično (Gly, Ala, His, Trp, CTP, AMP, karbamoilfosfat, glukozamin-6-fosfat)
-kovalentno (aktivnorecist se zmanjša z adenilacijo podenot)

Katere so vloge glutamina?

-transport NH3 v jetra
-biosintetske reakcije
-sepsa (hranilo za celice imunskega odziva)
-stradanje (gorivo za GIT in ledvice)
-metabolna acidoza (glavno gorivo za ledvice)

Katero reakcijo katalizira glutaminaza?

Pretvorbo glutamin → glutamat

Zakaj je glutamin pomemben za ledvice?

Predstavlja glavno gorivo v primeru acidoze in eno glavnih med stradanjem

Katero reakcijo katalizira glutamat dehidrogenaza?

glutamat ⇆ α-ketoglutarat + NH4+

Kako se pri človeku glutamat sintetizira iz α-ketoglutarata?

-s transaminacijo (+PLP) ali
-z glutamat dehidrogenazo

Katero reakcijo katalizira karbamoil fosfat sintetaza I (CPS-I)?

NH4+ + HCO3- → karbamoilfosfat

Katero reakcijo katalizira karbamoil fosfat sintetaza II (CPS-II)?

glutamin + HCO3- + 2ATP → karbamoilfosfat + glutamat

Katero reakcijo katalizira aspartat transkarbamoilaza?

aspartat + karbamoilfosfat → karbamoilaspartat

Kaj so esencialne aminokisline?

-tiste, ki jih telo ne more sintetizirati
-zaužiti jih moramo s hrano, da vzdružjemo dušikovo ravnotežje

Kaj so neesencialne aminokisline?

-človek jih lahko sintetizira iz drugih metabolitov

Katere so neesencialne aminokisline?

-alanin
-asparagin
-aspartat
-glutamat
-serin

Katere so pogojno esencialne aminokisline?

-arginin
-cistein
-glicin
-prolin
-tirozin

Katere so esencialne aminokisline?

-histidin
-izolevcin
-levcin
-lizin
-metionin
-fenilalanin
-treonin
-triptofan
-valin

Katero reakcijo katalizira alanin transaminaza (ALT)?

piruvat + glutamat ⇆ alanin + α-ketoglutarat

Katero reakcijo katalizira aspartat transaminaza (AST)?

oksaloacetat + glutamat ⇆ aspartat + α-ketoglutarat

Kaj je vloga aminokislin?

-večina (80 %) se uporabi za biosintezo proteinov
-cca. 14 % se porabi za pridobivanje energije
-cca. 6 % se porabi za biosintezo bioloških molekul, ki vsebujejo dušik

Kaj je značilno za metabolizem v eritrocitih?

nimajo mitohondrijev, metabolizem omejen na encime v citoplazmi (anaerobna glikoliza)

Za kaj se v eritrocitih uporablja ATP?

-transport ionov preko membrane
-začetne reakcije glikolize
-fosforilacije membranskih proteinov...

Za kaj se v eritrocitih uporablja NADH?

-regeneracija methemoglobina (z NADH-citokrom b5 methemoglobin reduktazo)
-pretvorba piruvata v laktat

2,3-bisfosfoglicerat v eritrocitih

-nastane v bisfosfogliceratnem obvozu
-je modulator afinitete hemoglobina za kisik

Katera metabolna pot je najpomembnejši vir NADPH za regenereacijo glutationa v eritrocitih?

pentozefosfatna pot

Iz česa nastane serin?

3-fosfoglicerat → 3-fosfohidroksipiruvat → 3-fosfoserin → serin

Iz česa nastane glicin?

Predvsem iz serina, v manjši meri tudi iz treonina

Iz česa nastane cistein?

Iz homocisteina (ki nastane iz SAM)

Iz česa nastane tirozin?

Iz fenilalanina (esencialna AK)

Kako se AK prenašajo po krvi?

-proste
-vezane na albumin

Katerih AK je v serumu največ?

-glicin
-alanin
-glutamin

Kje je glavno mesto nadzora metabolizma AK?

jetra (razen BCAA - metabolizem v mišicah)

Za katere snovi so AK izhodne spojine?

za tiste, ki vsebujejo dušik:
-porfirini (hem)
-purini, pirimidini
-kreatin
-glutation
-biogeni amini
-karnitin
-poliamini
-NO
-kateholamini
-ščitnični hormoni

Kako je zgrajen hem?

iz porfirinskega obroča z vezanim železom:
-4 pirolovi obroči, povezani z metilenskimi mostički
-Fe2+
-stranske verige (metilna, propionilna, vinilna)

Kako si sledijo stranske verig v hemu?

M-V-M-V-M-P-P-M

Iz česa nastane hem?

-glicin
-sukcinil-CoA

Kaj so porfirije?

-Motnje v sintezi hema (npr. zaradi prisotnosti svinca, ki inhibiria δ-ALA dehidratazo in ferokelatazo → kopičenje δ-ALA in protoporfirina IX)
-kažejo se kot fotosenzitivnost in nevropsihiatrične motnje

Kako nastane bilirubin?

-hem
↓ hem oksigenaza
-biliverdin
↓ biliverdin reduktaza
-bilirubin

Kateri so vzroki za hiperbilirubinemije?

-povečana produkcija bilirubina
-zmanjšan privzem bilirubina v jetrne celice
-motnje v konjugaciji bilirubina
-motnje v izločanju konjugiranega bilirubina

Kako poteka sinteza ščitničnih hormonov?

1. sinteza tiroglobulina v GER tirocitov
2. transport joda iz krvi v tirocite z NIS in v koloid s pendrinom
3. oksidacija jodida in jodinacija Tyr ostankov na Tgb
4. pinocitoza in razgradnja Tgb, sprostitev T3 in T4

Kako se jod transportira preko tirocitov?

-z natrij-jodovim simporterjem (NIS) na bazolateralni membrani
-s pendrinom na apikalni membrani

Tiroidna peroksidaza

-nahaja se na apikalni membrani tirocitov (folikularne tiroidne celice)
-katalizira oksidacijo I- v I+ (jodidni ion) v prisotnosti H2O2
-veže I+ na Tyr ostanek na Tgb

Kako poteka spojitev jodiniranih tirozinov na Tgb?

monojodotirozin + dijodotirozin → T3

dijodotirozin + dijodotirozin → T4

Kako v tkivih poteče dejodinacija T4?

-v jetrih in drugih celicah
-43 % po deaktivacijski poti (5-dejodinacija, nastane reverse T3 (rT3))
-35 % po aktivacijski poti (5'-dejodinacija, nastane T3)

Kako se shranjujejo ščitnični hormoni?

V koloidnem sloju na Tgb

Na kakšen receptor se veže TSH?

na GPCR (TSHR)

Kako se ščitnični hormoni transportirajo v plazmi?

-vezani na albumin
-s prenašalnimi proteini (70 %)
-prosti (0,03 % T4 in 0,3 % T3)

Kateri so učinki ščitničnih hormonov v tarčnih tkivih?

-pospešen metabolizem
-podoben učinek kot β-adrenergična stimulacija (pospešen srčni utrip, delovanje GIT)
-aktivacija CŽS
-demineralizacija kosti
-diferenciacija celic...

Kako je zgrajen receptor za tiroidne hormone?

-je jedrni receptor
-heterodimer iz receptorja za tiroidne hormone in RXR
-vezan na HRE in korepresorje s HDAC domeno

Kaj sledi vezavi T3 na receptor?

-sprememba konformacije
-vezava koaktivatorjev s HAT domeno
-iniciacija transkripcije

Kakšen nevrotransmiter je glutamat in kako se sintetizira v nevronih?

-ekscitatorni
-iz α-ketoglutarata s transaminacijo
-iz α-ketoglutarata z glutamat dehidrogenazo
-iz glutamina z glutaminazo

GABA

-inhibitorni nevrotransmiter
-zmanjšana sinteza povezana z epileptičnimi krči
-nastane z dekarboksilacijo glutamata z GAD (kofaktor PLP)
-prizvem v celicah glie

Kako deluje GABA obvoz?

V celicah glie iz GABE nastane glutamat, ki se pretvori v glutamin, ta se iz celic glie prenese v nevrone, kjer se pretvori nazaj v glutamat.

Sinteza in inaktivacija acetilholina

-nastane iz acetil-CoA in holina s holin-acetiltransferazo
-inaktivira ga acetilholinesteraza (razgradnja na acetat in holin)

Kako deluje nikotin-acetilholinski receptor?

Na vsako od dveh α-podenot se veže molekula AcH, kar povzroči konformacijsko spremembo in difuzijo Na+ v celico ter K+ iz celice

Kakšni so učinki histamina?

Mediacija alergijskega odziva:
-pljuča: bronhospazem
-možgani: ekscitatorni nevrotransmiter
-želodec: stimulira izločanje HCl

Kako nastane histamin?

Iz histidina s histidin dekarboksilazo (PLP)

Kako se histamin deaktivira?

možgani (astrociti):
-metilacija s histamin-metil transferazo
-monoamin oksidaza B (MAO-B)

perferna tkiva:
-diamin oksidaza

Aspartat kot nevrotransmiter

-ekscitatorni
-sinteza iz oksaloacetata s transaminacijo
-ne prehaja BBB

Glicin kot nevrotransmiter

-inhibitorni nevrotransmiter v hrbtenjači
-sinteza de novo iz serina s serin hidroksi-metiltransferazo

Kako nastane NO?

Iz arginina z NO sintazo

Kakšno funkcijo ima NO v makrofagih?

Je citotoksičen za mikrobe in tumorske celice

Kakšno funkcijo ima NO v živčevju, endoteliju in trombocitih?

-relaksacija gladkih mišic
-vazodilatacija
-nevrotransmiter

Mehanizem vazodilatacije z NO

-NO vstopi v gladko mišično celico
-aktivira gvanilat ciklazo
-nastane cGMP, ki povzroči relaksacijo GM celice in vazodilatacijo

Sinteza DOPE

-hidroksilacija tirozina s tirozin hidroksilazo
-kofaktor tetrahidrobiopterin (BH4)
-hitrost omejujoča stopnja v sintezo kateholaminov

Sinteza dopamina

-dekarboksilacije DOPE z DOPA dekarboksilazo
-kofaktor PLP

Sinteza noradrenalina

-hidroksilacija dopamina z dopamin hidroksilazo
-kofaktor Cu2+
-aksorbat: donor e-

Kako se kateholamini shranjujejo v veziklih?

-antiport dopamina in H+ z vezikularnim monoaminskim transporterjem VMAT2
-gradient H+ ustvari vezikularna ATPaza

Kako se kateholamini sproščajo iz veziklov?

-sprememba akcijskega potenciala in vdor Ca2+
-fuzija veziklov z membrano in sprostitev vsebine

Sinteza adrenalina

-pretežno v kromafinih celicah nadledvičnice, tudi nekaterih nevronih
-metilacija noradrenalina
-donor metilne skupine je SAM

Kakšni so učinki vezave adrenalina ob vezavi na α2 receptor v primerjavi z β1?

-vezava na α2: zmanjšana produkcija cAMP
-vezava na β1: povečana produkcija cAMP

Kako se kateholamini odstranijo iz krvnega obtoka?

1. privzem v živčni končič
2. razgradnja
-monoamin oksidaza (MAO-A/MAO-B)
-katehol-o-metiltransferaza (COMT)

Kako se sintetizira melanin?

-v melanocitih iz tirozina
-encim tirozin hidroksilaza (tirozinaza)

Kakšni so učinki serotonina?

-krčenje gladkih mišic arteriol in bronhijev
-CŽS: vpliva na apetit, spanec, kognitivne funkcije

Kako poteka sinteza serotonina?

- triptofan
↓ triptofan hidroksilaza (BH4)
- 5 hidroksitriptofan
↓ DOPA dekarboksilaza (PLP)
- serotonin

Kako se serotonin razgradi?

Z monoaminoksidazo-A

Kako in kje nastane melatonin?

iz serotonina v češeriki (uravnavanje cirkadianega ritma)

Kako poteka sinteza glutationa?

- glutamat + cistein
↓ γ-glutamil-cistein sintetaza
- γ glutamil-cistein
+ glicin
↓ glutation sintetaza
- glutation (GSH)

Katere so funkcije glutationa?

-konjugacija zdravil (katalizira jo glutation transferaza)
-obramba pred ROS (antioksidant)
-transport AK preko membrane
-del peptidolevkotrienov
-sinteza dNTP

Katero reakcijo katalizira glutation peroksidaza?

-prenos elektronov z dveh molekul glutationa (GSH) na H2O2, pri čemer nastaneta voda in glutation disulfid (GSSG)
-vsebuje selenocistein

Katero reakcijo katalizira glutation reduktaza?

-redukcijo oksidiranega glutationa (GSSG) nazaj v reducirano sulfhidrilno obliko (GSH)
-vsebuje FAD
-katalizira prenos e- iz NADPH na disulfidno vez GSSG

γ -glutamilni cikel

-v ledvicah in intestinalnih celicah
-γ-glutamil-transpeptidaza: doda AK gutamatu iz glutationa
-γ-glutamil-ciklotransferaza: hidrolizira glutamil-AK
-5-oksoprolinaza: sinteza glutamata iz 5-oksiprolina

Sinteza kreatina

1. ledvice:
-prenos gvanidinijeve skupine iz arginina na glicin z amidinotransferazo
-nastane gvanidinoacetat
2. jetra
-gvanidinoacetat se z metiltransferazo metilira v kreatin
-donor metilne skupine je SAM

Kako nastane kreatinin?

1-2 % kreatin-P spontano ciklizira v kreatinin (neencimsko)

Viri karnitina

1. prehrana (rdeče meso)
2. sinteza
- ledvice, jetra, možgani
- iz trimetil-lizina

Kaj je vloga karnitina?

Prenos aktiviranih dolgoverižnih maščobnih kislin preko notranje mitohondrijske membrane (pri beta-oksidaciji)

Po katerih poteh nastanejo nukleotidi?

1. s sintezo de novo, izhodne spojine so AK
2. z uporabo baz, sproščenih ob razgradnji nukleotidov (reciklažna pot)

Koraki de novo sinteze purinov

1. sinteza 5-fosforibozil-1-pirofosfata (PRPP)
2. sinteza inozin monofosfata (IMP)
3. sinteza adenozin monofosfata (AMP) in gvanozin monofosfsata (GMP)
4. fosforilacija AMP in GMP

Purinska nukleozidna fosforilaza

-encim reciklažne poti nukleotidov
-fosforoliza n-glikozidne vezi med bazo in sladkorjem
-gvanozin/inozin → riboza-1-fosfat + gvanin/hipoksantin

Katere reakcije katalizirata adenozin in AMP deaminaza?

-adenozin deaminaza: adenozin → inozin
-AMP deaminaza: AMP → IMP

Katero reakcijo katalizira fosforibozil transferaza?

Prenos riboze-5-P iz PRPP na prosto bazo
-specifična za adenin (APRT) in hipoksantin/gvanin (HGPRT)

Kako poteka sinteza karbamoilaspartata?

-sinteza karbamoilfosfata iz Gln, ATP in CO2
-sinteza karbamoilaspartata z vezavo asppartata na karbamoil-fosfat

Pot vitamina 9 (folne kisline) iz hrane do jeter

-predhodnik encima FH4
-v enterocitih se absorbira v monoglutamatni obliki, nato se pretvori v N5-metil-FH4
-prenos v jetra, rekonjugacija v poliglutamat, shranjevanje

Kako iz folata nastane FH4?

folat → FH2 → FH4
-donor e- je NADPH
-oba koraka katalizira dihidrofolat reduktaza (reverzibilni reakciji, preferenčno v smeri redukcije)

Metotreksat

-antifolat
-analog FH2
-inhibira dihidrofolat reduktazo

5-fluorouracil

-antimetabolit
-analog dUMP
-ireverzibilnno inhibira timidilat sintazo

Azaserin

-antagonist glutamina
-analog glutamina
-inhibira glutamin amidotransferazo (sintezo purinov)

Kaj povzroči pomanjkanje folata?

-megaloblastno anemijo
-prenatalno: okvare nevralne cevi (npr. spina bifida)