Bioķīmijas 2. kolokvijs

Kas ir glikolīze?

Enzīmu katalizētu, secīgu reakciju kopums, kuru laikā glikoze tiek pārvērsta piruvātā (nedisociētā forma – pirovīnogskābe)

Kāda ir glikolīzes nozīmība?

Glikolīzes laikā atbrīvotā enerģija tiek izmantota ATF un NADH+H+ sintēzei.

Kur notiek glikolīze?

Jebkurā cilvēka organisma šūnas (īpaši smadzenēs un muskuļos) citosolā

Nosauc glikolīzes kopējo vienādojumu

Glikoze + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi → 2Piruvāts + 2(NADH + H⁺) + 2ATP + 2H₂O

Kādas ir atšķirības starp heksokināzi un glikokināzi?

Heksokināzei ir vairākas izoformas (I, II, III, IV). Glikokināze = Heksokināze IV

Glikokināze ir atrodama aknās. Tai ir daudzreiz zemāka glikozes afinitāte, salīdzinot ar citiem izoenzīmiem. Tā nodrošina glikozes uzkrāšanu, veidojot glikogēnu.

Kāds ir pirmais glikolīzes solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: Glikozes fosforilēšana

Substrāts: Glikoze

Produkts: Glikozes 6-fosfāts

Enzīms: Heksokināze

Citas īpatnības: Neatgrieziniska, ātrumu ierobežojoša, eksergoniska/eksotermiska reakcija. Izmanto ATP un Mg²⁺. Enzīma aktīvā centra pielāgošanās «pasargā» ATF no ūdens iedarbības, tādējādi ieslogot glikozi šūnā, samazinot iekšūnas nefosforilātēs glikozes koncentrāciju, nodrošinot tālāku glikozes uzņemšanu šūnā

Kāds ir otrais glikolīzes solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: Fosfoheksozes izomerizācija

Substrāts: Glikozes 6-fosfāts

Produkts: Fruktozes 6-fosfāts

Enzīms: Fosfoheksozes izomerāze

Citas īpatnības: Izmanto Mg²⁺. Endotermiska/endergoniska reakcija (nenotiek spontāni). Atvieglo nākamo soļu veikšanu

Kāds ir trešais glikolīzes solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: Fruktozes 6-fosfāta fosforilēšana

Substrāts: Fruktozes 6-fosfāts

Produkts: Fruktozes 1,6-bifosfāts

Enzīms: Fosfofruktokināze-1 (FFK-1)

Citas īpatnības: Neatgrieziniska, eksergoniska reakcija. Pirmais “saistošais solis“. Aktivatori: ↑ [AMF, ADF, Ribulozes-5-fosfāts - netieši]. Inhibitori: ↑ [ATF; FEP;CITRĀTS]. Izmanto ATP un Mg²⁺. Tālāka glikozes aktivācija, nodrošina 1 fosfātu grupu katram 3C veidotajam cukuram pēc glikolīzes 4. soļa

Kāds ir ceturtais glikolīzes solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: F-1,6-bF šķelšana

Substrāts: Fruktozes 1,6-bifosfāts (F-1,6-bF)

Produkts: Dihidroksiacetonfosfāts (nepieciešams glicerīna sintēzei) un Gliceraldehīda 3-fosfāts

Enzīms: Aldolāze

Citas īpatnības: Endergoniska un termodinamiski neizdevīga/atgriezeniska. Produkta GA3F koncentrācija ir zema, lai reakcijas līdzsvars būtu novirzīts uz labo pusi

Kāds ir piektais glikolīzes solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: Triozes fosfāta izomerizācija

Substrāts: Dihidroksiacetonfosfāts

Produkts: Gliceraldehīda 3-fosfāts

Enzīms: Triozes fosfāta izomerāze

Citas īpatnības: Sniedz iespēju glikolīzei turpināties kā vienam bioķīmiskajam ceļam. Termodinamiski neizdevīga/atgriezeniska. Produkta GA3F koncentrācija ir zema, lai reakcijas līdzsvars būtu novirzīts uz labo pusi

Kāds ir sestais glikolīzes solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: GA3F oksidācija

Substrāts: Gliceraldehīda 3-fosfāts un Neorganiskais fosfāts (HPO₃^2-)

Produkts: 1,3-Bifosfoglicerāts

Enzīms: Gliceraldehīda 3-fosfāta dehidrogenāze

Citas īpatnības:Izmanto NAD⁺ (ierobežots daudzums šūnā – nepieciešama reoksidācija!). Endergoniska atgriezeniska reakcija, ko inhibē smagie metāli. Pirmais solis glikolizē, kurā tiek veidota enerģija

Kāds ir septītais glikolīzes solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: ATF veidošana

Substrāts: 1,3-Bifosfoglicerāts un ADF

Produkts: 3-Fosfoglicerāts un ATF

Enzīms: Fosfoglicerāta kināze

Citas īpatnības: Substrāta-līmeņa fosforilācija, kā rezultātā veidojas ATF. 1,3-bifosfoglicerāts ir savienojums ar augstu enerģiju - var «ziedot» fosfāta grupu ADF, lai veidotu ATF. Termodinamiski ļoti izdevīga/atgriezeniska eksergoniska reakcija - Ir atgriezeniska, jo cieši saistīta ar GA3FDH katalizēto reakciju (6. solis). Izmanto Mg²⁺

Kāds ir astotais glikolīzes solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: Fosfāta pārnese (izomerizācija)

Substrāts: 3-fosfoglicerāts

Produkts: 2-fosfoglicerāts

Enzīms: Fosfoglicerāta mutāze

Citas īpatnības: Termodinamiski neizdevīga/atgriezeniska - FGK nodrošina augstu reaģentu koncentrāciju, lai reakcijas līdzsvars būtu novirzīts pa labi. Izmanto Mg²⁺

Kāds ir devītais glikolīzes solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: 2-PD Dehidratācija par FEP

Substrāts: 2-Fosfoglicerāts

Produkts: Fosfoenolpiruvāts (FEP)

Enzīms: Enolāze

Citas īpatnības: 2-Fosfoglicerāts nav pietiekami labs fosfāta donors, lai veidotu ATF Termodinamiski mazliet neizdevīga/atgriezeniska - produkta koncentrācija tiek turēta zema, lai reakcijas līdzsvars būtu nodrošināts pa labi. Izdala ūdeni. Reakciju inhibē fluorīds.

Kāds ir desmitais glikolīzes solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: ATF veidošana ar Piruvāta kināzi

Substrāts: Fosfoenolpiruvāts un ADF

Produkts: Piruvāts un ATF

Enzīms: Piruvāta kināze

Citas īpatnības: Eksergoniska reakcija. Izmanto Mg²⁺ un K⁺ aktivitātes nodrošināšanai. Aktivatori: ↑ [FEP; FRUKTOZES 1,6 Bifosfāts]. InhibitoriI: ↑ [ATF;Acetil-KoA; Alanīns] Fosfāta grupas pārnese no FEP veido piruvāta enola formu, kas tiek tautomerizēta par ketonu. Termodinamiski ļoti izdevīga/neatgriezeniska.

Cik reizes notiek glikolīzes enerģijas sintēzes posms?

2

Kur (kādā solī) notiek ogļhidrātu un lipīdu metabolisma krustošanās?

Glikolīzes ceturtajā solī tiek sintezēts dihidroksiacetonfosfāts, kas ir nepieciešams glicerīna sintēzei.

Kas var tikt sintezēts no diviem piruvātiem pēc glikolīzes?

Anaerobos apstākļos raugos un baktērijās: 2 Etanols + 2CO₂

Anaerobos apstākļos muskuļšūnās, eritrocītos, mikroorganismos: 2 Laktāts

Aerobos apstākļos izmantojot divas CO₂ molekulas: Acetil-KoA un pēc Krebsa cikla 4CO₂ + 4H₂O

Kā notiek anaerobā glikolīze? Nosauc substrātu, produktu, enzīmu.

Alternatīvs nosaukums: Pienskābes fermentācija

Substrāts: Piruvāts

Produkts: Laktāts

Enzīms: Laktāta dehidrogenāze

Citas īpatnības: Izmanto NADH + H⁺. Atgrieziniska reakcija

Kāpēc eritrocītos notiek tikai anaerobā glikolīze?

Vienīgais enenrģijas avots sarkanajām asins šūnām (eritrocītiem), jo tiem trūkst kodols, kodola DNS, lielākā daļa organellu, ieskaitot endoplazmatisko tīklu un mitohondrijus

Kāpēc vēža šūnās notiek anaeroba glikolīze?

Audzēja šūnas bieži aug ātrāk nekā kapilāri (angioģenēze ir laikietilpīgāka), kā rezultātā notiek anaerobā vielmaiņa

Kā laktāts ietekmē vēža attīstību?

Palielināta glikozes uzņemšana un laktāta uzkrāšanās pat normoksiskos apstākļos (Varburga efekts) ir izplatīta vēža šūnu iezīme

• Laktāta izraisīta vēža šūnu proteināžu aktivācija atvieglo metastāžu izplatīšanos

• Laktāts veicina «izvairīšanos» no imūnās reakcijas

• Laktāta izraisīta vaskulārā-endoteliālā augšanas faktora (VEGF) sekrēcija izraisa jaunu asinsvadu veidošanos

• Augsta laktāta koncentrācija korelē ar radiorezistenci

Kāda ir nozīme glikolīzes regulācijai?

Glikozes plūsmu glikolīzē regulē, lai:

● Uzturētu gandrīz nemainīgu ATF līmeni

● Nodrošinātu pietiekamu glikolītisko starpproduktu novirzi biosintēzei

Ar ko tiek panākta glikolīzes ātruma korekcijas (glikolīzes regulācija)?

Nepieciešamās glikolīzes ātruma korekcijas tiek panāktas savstarpēji mijiedarbojoties:

● ATF patēriņam

● NADH+H+ reģenerācijai

● Heksokināzes, PFK1 un piruvāta kināzes allostēriskajai regulācijai

● Galveno metabolītu koncentrācijas svārstības no sekundes uz sekundi, kas atspoguļo līdzsvaru starp ATF ražošanu un patēriņu šūnā

● Nepieciešamība novirzīt glikolītiskos starpproduktus biosintēzei

Mazliet plašākā laika skalā:

● Hormonālā regulācija (insulīns, glikagons, epinefrīns)

● Glikolītisko enzīmu gēnu ekspresija

Kas ir šī viela?

Glikoze

Kas ir šī viela?

Glikozes 6-fosfāts

Kas ir šī viela?

Fruktozes 6-fosfāts

Kas ir šī viela?

Fruktozes 1,6-bifosfāts

Kas ir šī viela?

Dihidroksiacetonfosfāts

Kas ir šī viela?

Gliceraldehīda 3-fosfāts

Kas ir šī viela?

1,3-Bifosfoglicerāts

Kas ir šī viela?

3-Fosfoglicerāts

Kas ir šī viela?

2-Fosfoglicerāts

Kas ir šī viela?

Fosfoenolpiruvāts

Kas ir šī viela?

Piruvāts (ketona forma)

Kas ir piruvāta oksidatīva dekarboksilēšana? Kas to veic? Kur tā notiek? Kāda ir tas nozīme?

Piruvāta pārvēršana par acetil-KoA. To veic piruvāta dehidrogenāzes komplekss (PDK). Tā notiek jebkuras šūnas mitohondriju matriksā. Piruvāts ir toksisks mitohondrijiem, tāpēc tas ir jāparvērš.

Kā notiek piruvāta oksidatīva dekarboksilēšana? Nosauc arī enzīmus

1. Enzīms - Piruvāta dehidrogenāze

• 1. Solis: Piruvāta dekarboksilēšana par aldehīdu

• 2. Solis: Hidroksietil grupas oksidācija par acetātu ‒ Elektroni reducē lipoamīdu un veido tioesteri

2. Enzīms - Dihidrolipoiltransacetilāze

• 3. Solis: Acetil-KoA (1. produkts) veidošana

3. Enzīms - Dihidrolipoildehidrogenāze

• 4. Solis: Lipoamīda reoksidēšana

• 5. Solis: Oksidētā FAD kofaktora reģenerācija ‒ veidojot NADH+H+ (2. produkts)

Kas aktivē piruvāta dehidrogenāzes kompleksu?

Insulīns

Kādi kofaktori ir piruvāta dehidrogenāzes kompleksam?

Piruvāta dehidrogenāze - TPP (B1 vitamīns)

Dihidrolipoiltransacetilāze - KoA (B5 vitamīns), lipoāts

Dihidrolipoildehidrogenāze - FAD (B2) un NAD (B3)

Nosauc piruvāta dehidrogenāzes kompleksa allostēriskus aktivatorus un inhibitorus.

Inhibitori: ATP, acetil-KoA, NADH, taukskābes

Aktivatori: AMP, KoA, NAD⁺, Ca²⁺

Kur notiek citronskābes cikls?

Mitohondriju matriksā

Kāda ir citronskābes cikla nozīme?

Galvenais metabolās enerģijas avots, kas ir kopīgs visu uzturvielu (ogļhidrātu, lipīdu un proteīnu) pilnīgai oksidēšanai. Tas arī ir būtisks katablosima process: tas veido GTF un reducējošos kofaktorus, kas veido ATF

Kāds ir pirmais citronskābes cikla solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: C-C saites veidošana Acetil-KoA un oksaloacetāta kondensācijas reakcijā

Substrāts: Acetil-KoA, oksaloacetāts (un ūdens)

Produkts: Citrāts (un KoA-SH)

Enzīms: Citrāta sintāze

Citas īpatnības: Eksergoniska reakcija. Ātrumu ierobežojošais, neatgrieziniskais un ļoti izdevīgs solis. Enzīms izmaina konformāciju oksaloacetāta saistīšanas laika, lai tioestera saite Acetil-KoA netiktu hidrolizēta priekšlaicīgi. Aktivatori: [ADF]. Inhibitori: [ATF; sukcinil-KoA; citrāts; NADH]

Kāds ir otrais citronskābes cikla solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: Izomēra veidošana ar Dehidratāciju/Rehidratāciju

Substrāts: Citrāts

Starpprodukts: cis-Akonitāts

Produkts: Izocitrāts

Enzīms: Akonitāze

Citas īpatnības: Endergoniska reakcija. Reakcijas līdzsvars šūnā ir novirzīts «pa labi», jo izocitrātam ir zemāka koncentrācija.

Kāds ir trešais citronskābes cikla solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: Oksidatīvā dekarboksilēšana: Izocitrāta dehidrogenāze

Substrāts: Izocitrāts

Starpprodukts: Oksalosukcināts

Produkts: α-ketoglutarāts

Enzīms: Izocitrāta dehidrogenāze

Citas īpatnības: Neatgrieziniskais un ļoti izdevīgs solis. Izoenzīmi ir NAD⁺ (mitohondriālie) un NADP⁺ (citosoliskie un mitohondriālie) specifiski. Aktivatori: [ADF]. Inhibitori: [ATF; Ca²⁺]

Kāds ir ceturtais citronskābes cikla solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: Noslēdzošā oksidatīvā dekarboksilēšana: α-Ketoglutarāta dehidrogenāze

Substrāts: α-ketoglutarāts

Produkts: Sukcinil-KoA un CO₂

Enzīms: α-Ketoglutarāta dehidrogenāze

Citas īpatnības: Eksergoniska reakcija. Šajā brīdī veikta visu glikozē esošo oglekļa atomu oksidēšana. Sukcinil-KoA ir vēl viena enerģijas bagāta tioestera saite. Neatgrieziniskais un ļoti izdevīgs solis. Izmantotajam enzīmam ir līdzīgi kompleksi ar līdzīgu mehānismu, bet atšķirīgo aktivo centru, atbilstošu substrāta izmēram. Aktivatori: [Ca²⁺]. Inhibitori: [Sukcinil-KoA; NADH ]

Kāds ir piektais citronskābes cikla solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: Substrāta līmeņa fosforilēšana: Sukcinil-KoA sintetāze

Substrāts: Sukcinil-KoA

Produkts: Sukcināts

Enzīms: Sukcinil-KoA sintetāze

Citas īpatnības: Eksergoniska reakcija. Izmanto GDP, izšķeļ Coa-SH. Mazliet termodinamiski izdevīga, atgrieziniska.

Kāds ir sukcinil-KoA sintetāzes darbības mehānisms?

Kāds ir sestais citronskābes cikla solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: Oksidēšana: Sukcināta dehidrogenāze

Substrāts: Sukcināts

Produkts: Fumarāts

Enzīms: Sukcināta dehidrogenāze (flavoproteīns)

Citas īpatnības: Reducē FAD

Kāds ir septītais citronskābes cikla solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: Hidratācija pie dubultsaites: Fumarāze

Substrāts: Fumarāts

Produkts: L-Malāts

Enzīms: Fumarāze

Citas īpatnības: Rodas karbanjona pārejas stāvoklis. Mazliet termodinamiski izdevīga/atgriezeniska, eksergoniska reakcija.

Kāds ir astotais citronskābes cikla solis, tā substrāts, produkts, katalizējošais enzīms un citas īpatnības?

Nosaukums: Spirta oksidēšana par ketonu un oksaloacetāta reģenerācija: Malāta dehidrogenāze

Substrāts: L-Malāts

Produkts: Oksaloacetāts

Enzīms: Malāta dehidrogenāze

Citas īpatnības: Endergoniska, ļoti NEizdevīga/atgrieziniska reakcija. Oksaloacetāta ir ļoti zema, pateicoties citrāta sintāzei.

Kāds ir citronskābes cikla kopējais vienādojums?

Acetil-KoA + 3NAD⁺ + FAD + GDF + Pi + 2H₂O → 2CO₂ + 3NADH + 3H⁺ + FADH₂ + GTF + CoASH

Kādi ir galvenie citronskābes cikla regulācijas mehānismi?

Regulācija notiek termodinamiski ļoti izdevīgajos un neatgriezeniskajos soļos

Galvenie regulācijas mehānismi:

● Substrāta pieejamība - aktivācija

● Produktu uzkrāšanās - inhibīcija

● Kopējo cikla produktu ietekme (NADH+H+ un ATF)

● Jebkurš regulatorais solis ciklā var kļūt par ātrumu ierobežojošo soli konkrētos apstākļos

Kas ir šī viela?

Acetil-KoA

Kas ir šī viela?

Oksaloacetāts

Kas ir šī viela?

Citrāts

Kas ir šī viela?

Izocitrāts

Kas ir šī viela?

α-ketoglutarāts

Kas ir šī viela?

Sukcinil-KoA

Kas ir šī viela?

Sukcināts

Kas ir šī viela?

Fumarāts

Kas ir šī viela?

Malāts

Kāda ir hemiosmozes teorijas būtība?

ADF + Pi → ATF ir termodinamiski neizdevīga reakcija

ADF fosforilēšanai nepieciešamo enerģiju nodrošina protonu plūsma pa elektroķīmisko gradientu.

Elektronu transportēšanas rezultātā atbrīvotā enerģija tiek izmantota protonu transportēšanai pret elektroķīmisko gradientu.

ĪSUMĀ: Elektronu transports izveido protonu dzinējspēku. Protonu dzinējspēka enerģija virza ATF sintēzi.

No kā sastāv ETĶ red-oks centri?

Red-Oks centri sastāv no:

• Flavīna mononukleotīda (FMN) vai flavīna adenīna dinukleotīda (FAD)

• Hidrofoba kvinona: ubikvinons (Koenzīms Q vai Q)

• Dzelzi saturošiem proteīniem: citohromi un dzelzs-sēra proteīni

Cik elektronus var uzņemt un nodot FMN un FAD?

Vienu vai divus

Cik elektronus var uzņemt un nodot ubikvinons (Q)?

Vienu vai divus

Cik elektronus var uzņemt un nodot citohromi?

Vienu

Cik elektronus var uzņemt un nodot dzelzs-sēra centri?

Vienu

Kā sauc pirmo ETĶ kompleksu?

NADH dehidrogenāze

Kāds ir NADH dehidrogenāzes darbības princips?

Eksergoniska pārnese:

NADH + H⁺ + Q → NAD⁺ + QH₂

NADH atdod FMN divus elektronus. Tie pa vienam pārvietojas pa dzelzs-sēra centriem, pievienojas pie Q un aiziet tālāk.

Endergoniska sūknēšana: Pārvieto 4 protonus (H⁺) no matricas uz starpmembrānu telpu.

NADH + Q + 5H⁺_(N) = NAD⁺ + QH₂ + 4H⁺_(P)

Nodrošina protonu gradientu starp membrānām. Matrica kļūst negatīva (N), starpmembrānu telpa – pozitīva (P).

Kā sauc otro ETĶ kompleksu?

Sukcināta dehidrogenāze

Ko dara sukcināta dehidrogenāze?

Sukcināta dehidrogenāze ir viens enzīms ar divām lomām:

• pārvērš sukcinātu par fumarātu citronskābes ciklā;

• piesaista un nodod elektronus elektronu transporta ķēdē.

FAD pieņem divus elektronus no sukcināta, tad tie pa vienam tiek nodoti caur Fe-S centriem ubikvinonam

Kā sauc trešo ETĶ kompleksu?

Citohroma c reduktāze

Ko dara citohroma c reduktāze?

Izmanto 2 elektronus no QH₂, lai reducētu divus citohromus.

Struktūrā ir Fe-S centri, citohroms b un citohroms c

Ubikvinolu oksidācija Q ciklā ļauj pārvietot četrus protonus starpmembrānu telpā.

Kas notiek citohroma c reduktāzes Q ciklā?

Kā sauc ceturto ETĶ kompleksu?

Citohroma oksidāze

Ko dara citohroma oksidāze?

Pārnes elektronus no citohroma c uz molekulāro skābekli, reducējot to par ūdeni (H2O).

• Patēriņš: uz katriem 4 elektroniem, kas izplūst cauri, no matricas N puses tiek paņemti 4H+ .

• Sūknēšana: 2 protoni tiek iesūknēti starpmembrānu telpā P pusē

Kāda ir ETĶ kopreakcija? Hint: ir divas

Komplekss I → Komplekss III → Komplekss IV

1NADH + 11H⁺_{(N puse)} + ½O₂ → NAD⁺ + 10H⁺ _{(P puse)} + H₂O

Komplekss II → Komplekss III → Komplekss IV

FADH₂ + 6H⁺_{(N puse)} + ½O₂ → FAD + 6H⁺_{(P puse)} + H₂O

Cik daudz ATF iegūst no viena NAD?

2,5

Cik daudz ATF iegūst no viena FAD?

1,5

No kā sastāv ATF sintāze?

Satur divas funkcionālās vienības:

F1 - šķīstošs komplekss matriksā, kas individuāli katalizē ATF hidrolīzi. Sastāv no sešām daļām, kas grupētas trīs pāros (αβ dimēros). Dimēri var atrasties trīs dažādās konformācijās:

• Atvērta: tukša, gaida substrātu piesaisti.

• Vaļīga/brīva: saista ADF un neorganisko fosfātu

• Cieša: izveido ATF un cieši to notur.

F0 - membrānas komplekss-transportē protonus no starpmembrānas telpas uz matriksu, izkliedējot protonu gradientu - enerģija, kas pārnesta uz F1 , lai katalizētu ADF fosforilēšanu.

Kā strādā ATF sintāze?

Trīs protonu translokācija nodrošina viena ATF sintēzi.

1. Protoni plūst caur enzīmu kompleksu, liekot tā daļai (F0 apakšvienībai un γ asij) rotēt.

2. Rotācija maina visu trīs αβ pāru konformāciju.

3. Konformācijas izmaiņas vienā no trim pāriem veicina ADF un Pi kondensāciju par ATF.

Papildu ceturtā protona translokācija uz katru ATF molekulu ir nepieciešama, lai nodrošinātu substrātu transportēšanu mitohondrijā un produktu transportēšanu no tiem.

Kā notiek oksidatīvās fosforilācijas/ETĶ regulācija?

Galvenokārt regulē substrāta pieejamība

• NADH un ADF/ Pi

F1 inhibitors:

• novērš ATF hidrolīzi zema skābekļa līmeņa laikā

• darbojas tikai pie zemāka pH līmeņa, kas rodas elektronu transportēšanas apstāšanās laikā (t.i., ar zemu skābekļa daudzumu)

ETĶ inhibīcija rada NADH uzkrāšanos.

• izraisa atgriezeniskās saites inhibīcijas kaskādi līdz PFK1 glikolīzē

Kā atjūdzēji ietekmē ETĶ?

Tie var atjūgt ATF sintēzi no ETĶ, lai ģenerētu siltumu ķīmiskās enerģijas vietā.

Piemērs - termogenīns jeb atjūdzējproteīns-1 (UCP-1). Tas atrodas zīdaiņu brūnajos taukaudos, nodrošinot termoregulāciju, liekot viņu mitohondrijiem ģenerēt siltumu, jo tie (zīdaiņi) nevar trīcēt, lai ģenerētu siltumu. Pieaugušajiem arī ir UCP-1, taču daudz mazākā daudzumā. Vēl tas ir ziemā gulējušajiem dzīvniekiem.

Kas ir brīvie radikāļi?

• Brīvie radikāļi ir molekulas ar vienu vai vairākiem nesapārotiem elektroniem ārējā orbitālē.

• Daudzus radikāļus rada skābeklis un tie tiek saukti par reaktīvajiem skābekļa savienojumiem (ROS).

Kāpēc oksidatīvais stress ir kaitīgs?

Brīvie radikāļī var izraisīt:

• ķēdes reakciju nepiesātinātās taukskābēs. Rodas lipīdu radikāļi → malondialdehīds (MDA);

• aminoskābju sānu ķēžu oksidēšanos;

• DNS bojājumus (bojā guanīnu) → var rasties letālas mutācijas → mutācijas vēlāk var izlabot MutM un MutY, MutT attīra nukleotīdu fonu.

Kā rodas ROS?

ROS var rasties:

• elektronu noplūdes no ETĶ dēļ

• oksidāžu dēļ (tās pārnes elektronus uz O₂ → var veidoties O₂^-

• Citohroma P₄₅₀ dēļ

Superoksīda dismutāze neitralizē superoksīdu, izmantojot divus protonus → veidojas H₂O₂. No H₂O₂ var rasties •OH, kas ir īpaši bistams, jo ir ļoti reaģētspējīgs un atšķirībā no citiem ROS, to nevar neitralizēt ar enzīmiem.

Kā organisms aizsargās no ūdeņraža peroksīda?

H2O2 neitralizēs katalāze un peroksidāzes:

• Katalāze šūnā atrodama peroksisomās, satur Fe

2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

• GSH peroksidāze – parasti citoplazmā, satur Se. Nepieciešami ūdeņraža donori. Glutations ir būtisks peroksidāzes substrāts

XH₂ + H₂O₂ → 2H₂O + X

Kāda ir vitamīnu loma aizsardzībā pret oksidatīvo stresu?

E vitamīna sistēma pasargā lipīdus: E vitamīns → C vitamīns → Glutations → NADPH.

1. E vitamīns (tokoferols) ir hidrofobs un sargā membrānu nepiesātinātās taukskābes no oksidācijas.

2. C vitamīns (askorbīnskābe) reducē (atjauno) oksidēto E vitamīnu, nodrošinot tā atkārtotu izmantošanu.

3. Glutations (GSH) reducē dehidroaskorbātu, atgriežot to aktīvajā askorbīnskābes formā.

4. NADPH ir galējais elektronu akceptors, to izmanto glutationa reduktāze, lai uzturētu sistēmu

Vitamīns A un β-karotīns veido stabīlus starpproduktus no lipīdu peroksila radikāļiem. Darbojas kā papildsistēma citiem lipofīlajiem antioksidantiem, piem., E vitamīnam.

Bioflavonoīdi piesaista brīvos radikāļus un metālu jonus. Pasargā askorbīnskābi (C vitamīnu) no oksidēšanas.

Kā Krebsa cikls savienojas ar citiem metabolajiem ceļiem?

Ja trūkst starpproduktu Krebsa ciklam, tos var papildināt no biosintētiskiem metaboliskajiem ceļiem un otrādi.

Kāda ir glikoneoģenēzes nozīme?

Rast glikozi no molekulām, kas nav ogļhidrāti starp maltītēm, gavēnī vai pēc fiz slodzes, kad glikogēna rezervju nepietiek organisma apgādei.

Kur notiek glikoneoģenēze?

Pārsvarā aknās, nedaudz arī nieru garozā un enterocītos.

Nosauc pirmo atšķirīgo neoglikoģenēzes soli

Nosaukums: Oksaloacetāta sintēze

Substrāts: Bikarbonāts un piruvāts

Produkts: Oksaloacetāts

Enzīms: Piruvāta karboksilāze

Citas īpatnības: Izmanto biotinu (B7) un ATP. Nepieciešams piruvāta transports mitohondrijā vai to iegūst mitohondrijā transaminējot alanīnu. Piruvāta karboksilāzei nepieciešams Acetil-KoA kā pozitīvs efektors.

Nosauc otro atšķirīgo neoglikoģenēzes soli

Nosaukums: Fosfoenolpiruvāta (FEP) veidošana

Substrāts: Oksaloacetāts un GTP

Produkts: Fosfoenolpiruvāts

Enzīms: FEP karboksikināze

Citas īpatnības: Izšķeļ GDP un CO₂

Nosauc trešo atšķirīgo neoglikoģenēzes soli

Nosaukums: idk fruktozes defosfotēšana or something

Substrāts: Fruktozes 1,6-bifosfāts

Produkts: Fruktozes 6-fosfāts

Enzīms: Fruktozes bifosfatāze-1

Citas īpatnības: Neveido ATF. Izmanto ūdens molekulu, lai atšķeltu fosfātgrupu. Vajag magnija jonu

Kas ir pēdējais glikoneoģenēzes solis?

Nepieciešams defosforilēt glikozes 6-fosfātu, lai tas varētu tikt ārā no šūnas un uz asinīm

Kas ir Kori cikls?

Kori cikls ir metabolais ceļš, kurā muskuļos izveidotais laktāts tiek transportēts uz aknām, kur tas tiek pārvērsts par glikozi, kura tiek transportēta uz muskuļiem un atkal metabolizēta līdz laktātam.

Kāds ir normāls asiņu pH, un pie kāda iestājas acidoze un alkaloze?

Normā: 7.35 – 7.45

Acidoze: < 7.35

Alkaloze: > 7.45

Kāda ir bikarbonāta bufersistēmas nozīme organismā? Kā tā strādā?

Bikarbonāta bufersistēma novērš acidozi/alkalozi. Tas tiek panākts nierēm nodrošinājot sistēmu ar HCO₃^-, kad tās no ogļskābes izšķeļ protonus, kas aiziet uz urīnu, bet HCO₃^- iet uz asinīm vai pretēji tas tiek reabsorbēts, atkarībā no gadījuma.

Kopēji sistēma izskatās šādi:

CO₂ + H₂O ⇆ H₂CO₃ ⇆ H⁺ + HCO₃^-

Kas var izraisīt acidozi/alkalozi? Kādi ir simptomi?

Smaga acidoze izraisa:

● Pastiprinātu, dziļu elpošanu

● Sliktu dūšu, vemšanu un caureju

● Vispārēju muskuļu vājumu

● Galvassāpes, miegainību

Smaga alkaloze izraisa:

● Apjukumu

● Muskuļu raustīšanos

● Reiboni