ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΤΗ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ

Transcript

1 ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΣΤΗ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ Τι είναι η Βιοχηµεία Η επιστήµη που µελετά τη χηµική σύσταση και τις χηµικές αλληλεπιδράσεις στους ζωντανούς οργανισµούς Νόµοι θερµοδυναµικής Νόµος 1 ος : Διατήρηση της ενέργειας ΔΕ=Q-W ΔΕ<0, αυθόρµητη, απόδοση ενέργειας στο περιβάλλον ΔΕ>0, µη αυθόρµητη, απαίτηση-απορρόφηση ενέργειας Νόµος 2 ος : Η εντροπία (αταξία) στο σύνολον αυξάνεται ΔG= ΔE-ΤΔS ΔG=ελεύθερη ενέργεια, Τ=απόλυτη θερµοκρασία, ΔS= εντροπία Ζωντανό σύστηµα (Smolin) Οργάνωση πέρα από το σηµείο ισορροπίας Πρόγραµµα αποθηκεµένο µε µορφή συµβόλων Αναπαραγωγή του εαυτού του Ζωντανό σύστηµα (Eigen) Είναι µια δυναµική κατάσταση της ύλης που είναι οργανωµένη Κοινά σηµεία: οργάνωση, πληροφορία, µη ισορροπία, αναπαραγωγή, εξέλιξη Κοινός χηµικός νόµος: Α+Β -> Γ+Δ, σταθερά ισορροπίας Κ= [Γ].[Δ]/[Α].[Β] και ΔGo=RTlnK Κοινή χηµική σύσταση (Η, O, C, N) Ίδιοι χηµικοί δεσµοί ( οµοιοπολικοί, ιοντικοί, υδρογόνου, υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις, δυνάµεις Van der Waals) ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ 2.1 Δοµικά στοιχεία πρωτεϊνών Αµινοξέα: Υπάρχουν 20 αµινοξέα, διαφέρουν µόνο ως προς την πλευρική αλυσίδα R. Αναγνωρίζονται σε ph=7, ως προς την πολικότητα (πολικά-µη πολικά), το φορτίο (θετικά-αρνητικάουδέτερα) και τη χηµική συµπεριφορά (όξινα-βασικά ή αλκαλικά) Κάθε αµινοξύ σε κάποιο ph είναι ουδέτερο = ισοηλεκτρικό σηµείο (pi) Λεπτοµέρειες: προλίνη= το µόνο κυκλικό αµινοξύ Τρυπτοφάνη, τυροσίνη= απορροφούν στα 280nm Φαινυλανανίνη = απορροφά λίγο στα 260nm ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 1

2 2.2 Διαµόρφωση πρωτεϊνών Πρωτοταγής δοµή: αµινοτελικό-αλληλουχία αµινοξέων-καρβοξυτελικό Πεπτιδικός δεσµός: οµοιοπολικός µεταξύ της καρβοξυλοµάδας ενός αµινοξέως και της αµινοµάδας του εποµένου. Είναι κατά 40% διπλός δεσµός και δεν περιστρέφεται Δευτεροταγής δοµή: ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 2

3 η θέση στο επίπεδο µιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Συµµετέχουν δεσµοί υδρογόνου: µεταξύ Η και Ο ή Ν α-έλικα: δεσµοί Η µεταξύ 1 ου και 4 ου αµινοξέως µε κατεύθυνση τον βασικό άξονα και τις οµάδες R κάθετα. Κάθε στροφή 3.7 αµινοξέα. Η προλίνη ακυρώνει την έλικα β-πτυχωτό φύλλο: παρουσία αµινοξέων µε µικρές R αλυσίδες, δεσµοί Η µεταξύ ίδιας ή γειτονικών αλυσίδων, κάθετοι στον βασικό άξονα. Τυχαία διαµόρφωση: συνδέουν περιοχές α-έλικας και β-πτυχωτού Τριτοταγής δοµή: Δεσµοί που διαµορφώνουν στον χώρο τη δοµή των πεπτιδικών αλυσίδων Οµοιοπολικοί (δισουλφιδικοί), ιοντικοί, υδρογόνου, υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις, δυνάµεις Van der Waals Τεταρτοταγής δοµή: Δεσµοί που διαµορφώνουν στο χώρο τη δοµή των πρωτεϊνικών συµπλόκων Οµοιοπολικοί (δισουλφιδικοί), ιοντικοί, υδρογόνου, υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις, δυνάµεις Van der Waals 2.3 Είδη πρωτεϊνών: Δοµικές: κολλαγόνο, ελαστίνη, κερατίνη Λειτουργικές: Μεταφέρουσες/ανοσοπρωτείνες/ρυθµιστικές Κινητικές (µυοσίνη, ακτίνη, δυνείνη, κινεσίνη) Συνοδοί Αποθηκευτικές (µυοσφαιρίνη, φερριτίνη) Καταλυτικές ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 3

4 2.4 Ένζυµα Τα ένζυµα είναι πρωτείνες (εκτός των ριβοζύµων, νουκλεικής φύσης) που καταλύουν αντιδράσεις σε ζωντανά συστήµατα. Οι προσδέτες των ενζύµων είναι τα υποστρώµατα E+S ->ES->E+P V=Vmax.[S]/Km +[S] Km=σταθερά Michaelis Km=[E].[S]/[ES] Km=[S] Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα των αντιδράσεων 1. ph 2. Θερµοκρασία 3. Συγκέντρωση S 4. Συγκέντρωση του Ε 5. Παρεµποδιστές-ενεργοποιητές Κατάταξη των ενζύµων Οξειδοαναγωγάσες Τρανσφεράσες Υδρολάσες Λυάσες Ισοµεράσες Λιγάσες 2.5 Σχέση δοµής-λειτουργίας Κάθε πρωτείνη έχει µια σταθερή δοµή που σχετίζεται µε τη λειτουργία της. Αλλαγή της δοµής από τροποποιητές (αλλοστερικό φαινόµενο) οδηγεί στην αλλαγή λειτουργίας είτε θετικά (ενεργοποίηση) είτε αρνητικά (αδρανοποίηση) ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 4

5 ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟΥΣ ΖΩΝΤΑΝΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ Αξιοποίηση-αποθήκευση ενέργειας: Ηλεκτροµαγνητική ηλιακή ακτινοβολία Οµοιοπολικοί δεσµοί χηµικών ενώσεων e - υψηλού δυναµικού (τροφές) -> ενώσεις µικρότερης ενέργειας-> νερό e - χαµηλού δυναµικού (Η2Ο) µε την ηλιακή ακτιν -> e - υψηλού δυναµικού 3.1 Πηγές ενέργειας ΟΞΕΙΔΩΣΗ: απώλεια e - ΑΝΑΓΩΓΗ: κέρδος e - Στους φωτότροφους: µε ενέργεια από ήλιο, οξειδώνεται το νερό και τα Η + πάνε στο συνένζυµο NADP Στους ετερότροφους: οξείδωση τροφών µε αποδέκτη e - το µοριακό Ο Μέρος της ενέργειας από την οξείδωση αποθηκεύεται σε ΑΤΡ ADP + Pi -> ATP + H2O (DG 0 =30.5 KJ/mol) H ελεύθερη ενέργεια DG 0 για υδρόλυση των παρακάτω µορίων είναι: Φωσφορική γλυκερίνη = -9.2 Φωσφοενολπυροσταφυλικό = 61.9 AMP = ADP = ATP = Η τροφή των ετερότροφων οργανισµών περιλαµβάνει κυρίως: υδατάνθρακες, λίπη και πρωτεΐνες Κοινή µεταβολική οδός για αερο-αναεροβιους Υδατάνθρακες Λίπη -> CH3-CO- -> κύκλος τρικαρβονικών οξέων -> CO2 + [Η] Πρωτεΐνες ακετυλοµάδες [Η] + ADP -> ΑΤΡ +Η2Ο+ ενέργεια 3.2 Κύκλος Krebs/κύκλος τρικαρβονικών οξέων/κύκλος κιτρικού οξέως Οι αντιδράσεις γίνονται στο εσωτερικό του µιτοχονδρίου CH3-CO-S-CoA +2H2O +3NAD + + FAD + GDP + Pi -- 2CO2 +3NADH + 3H + + FADH2 + HS-CoA + GTP Τα συνένζυµα αναγεννώνται «Αιµοραγία» του κύκλου Krebs ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 5

6 a- κετογλουταρικό -> σύνθεση αµινοξέων (γλουταµίνη, προλίνη) Οξαλοξικό -> αµινοξέα (ασπαραγίνη κλπ), γλυκόζη Ηλεκτρυλο-CoA -> πορφυρινικού δακτυλίου Αναπληρωµατικές αντιδράσεις Γλυκόζη-> πυροσταφυλικό-> οξαλοξικό, µηλικό Ο κύκλος του γλυοξυλικού οξέως Παράκαµψη των αντιδράσεων Krebs που οδηγούν σε CO2 Συµβαίνει σε προκαρυότες/φυτά/µονοκύτταρους ευκαρυότες Σύνθεση: υδατανθράκων, αµινοξέων, πορφυρινών κλπ Ισοκιτρικό-> ηλεκτρικό οξύ-> γλυοξυλικό-> µηλικό οξύ-> οξαλοξικό ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 6

7 3.3 Η αναπνευστική αλυσίδα Η αναγέννηση (οξείδωση) των συνενζύµων NADH και FADH2 του Krebs, γίνεται από 4 πρωτεϊνικά σύµπλοκα (Ι, ΙΙ, ΙΙΙ, ΙV) στην εσωτερική µεµβράνη των µιτοχονδρίων NADH +H + +1/2 O2 -> NAD + + H2O (-220 KJ/mol) 40% αποθηκεύεται σε ATP µέσω οξειδωτικής φωσφορυλίωσης Αναγωγή του µοριακού οξυγόνου σε Η2Ο: Ο2 + 4e - +4H + -> 2Η2Ο αναπνευστική αλυσίδα- αλυσίδα µεταφοράς ηλεκτρονίων Άλλα συστήµατα µεταφοράς ηλεκτρονίων Στις µεµβράνες του ενδοπλασµατικού δικτύου υπάρχουν οι οξειδάσες µικτής λειτουργίας που υδροξυλιώνουν υποστρώµατα Μερική αναγωγή Ο2 Όταν το Ο2 δεν ανάγεται προς νερό, είναι επικίνδυνο για DNA κλπ και γι αυτό υπάρχουν ένζυµα (δισµουτάση υπεροξειδίου) που καταλύει την αντίδραση: 2Ο Η + -> Η2Ο2 + Ο2 και καταλάσες που καταλύουν την Η2Ο2 -> 2Η2Ο + Ο2 ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 7

8 3.4 Οξειδωτική φωσφορυλίωση Για κάθε 4 Η + που απελευθερώνονται λόγω της λειτουργίας της αναπνευστικής αλυσίδας συντίθεται 1 ΑΤΡ Κάθε οξείδωση 1 NADH δίνει 10 Η + (ανάµεσα στις µιτ. µεµβράνες), δηλαδή 2.5 ΑΤΡ Κάθε οξείδωση 1 ηλεκτρικό οξύ/αναγέννηση FAD δίνει 6 Η +, δηλαδή 1.5 ΑΤΡ Κάθε απελευθέρωση 1 ηλεκτρικό οξύ δίνει 1 ΑΤΡ (GTP) Συµπέρασµα: από 3 NADH και 1 FADH2 που δηµιουργούνται στον Krebs και µετά οξειδώνονται στην αναπνευστική αλυσίδα συντίθενται 9 µόρια ΑΤΡ συν 1 GTP. Άρα κάθε κύκλος Krebs που οξειδώνει 1 mol ακετυλοµάδων παράγει 10 molς ΑΤΡ (300 kj σε δεσµούς υψηλής ενέργειας) Κύκλος Krebs, αναπνευστική αλυσίδα, οξειδωτική φωσφορυλίωση: µεταφορά ηλεκτρονίων από ενώσεις υψηλής σε ενώσεις χαµηλής ενεργειακής στάθµης. Φωτοσύνθεση: µεταφορά ηλεκτρονίων από ενώσεις χαµηλής (Η2Ο) σε ενώσεις υψηλής (NADΡH) ενεργειακής στάθµης. 3.5 Φωτοσύνθεση Αφαίρεση ηλεκτρονίων από το Η2Ο και προσθήκη στο NADΡ + µε τη βοήθεια της ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας του ήλιου στις φωτοσυνθετικές µονάδες των θηλακοειδών των χλωροπλαστών. Η χλωροφύλλη δρα σαν οξειδωτικός και αναγωγικός παράγοντας Τα ηλεκτρόνια από το νερό µέσω πλαστοκινόνης, συµπλόκου κυτοχρώµατος bf, πλαστοκυανίνης και φερρεδοξίνης στο NADΡ + το οποίο ανάγουν σε NADΡΗ Φωτοφωσφορυλίωση: είναι η φωσφορυλίωση του ΑDP σε ATP που είναι συζευγµένη µε τον φωτοσυνθετικό µηχανισµό µεταφοράς ηλεκτρονίων (φωτεινές αντιδράσεις) 3.6 Χηµειωσµωτικό φαινόµενο: σε άθικτα µιτοχόνδρια δηµιουργείται κλίση πρωτονίων και πρωτονιο-κινητική δύναµη Είναι υπεύθυνο για οξειδωτική φωσφορυλίωσηφωτοφωσφορυλίωση Εσωτερική µιτοχονδριακή µεµβράνη Παραγωγή πρωτονίων = εξωτ. πλευρά (θετικό φορτίο) Κατανάλωση πρωτονίων= εσωτ. πλευρά (αρνητικό φορτίο) Ήλιος -> e - χαµ. ενέρ. (Η2Ο) -> e - υψ. ενέρ. (NADΡ + ) -> αναπνευστική αλυσίδα -> e - χαµ. ενέρ. (Η2Ο) ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 8

9 ΚΑΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ ΛΙΠΩΝ ΚΑΙ ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ Μεταβολισµός (καταβoλισµός-αναβολισµός) 4.1 Καταβολισµός υδατανθράκων Υδατάνθρακες: µονο-δι-πολυσακχαρίτες εξοζών Εξόζες: γλυκόζη-φρουκτόζη-γαλακτόζη ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 9

10 ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 10

11 Δισακχαρίτες: σουκρόζη (γλυκόζη-φρουκτόζη) ζάχαρη λακτόζη (γλυκόζη-γαλακτόζη) γάλα ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 11

12 Πολυσακχαρίτες: άµυλο (γλυκόζη) [ αµυλόζη= α(1->4), αµυλοπηκτίνη= α(1->4, 1- >6) κυτταρίνη: γλυκόζη, β(1->4) γλυκογόνο: γλυκόζη α(1->4) και α(1->6) Οµοπολυσακχαρίτες (όχι τροφές) Φρουκτόζη (ινσουλίνη), Ν-ακετυλογλυκοζαµίνη (χιτίνη) Ένζυµα: αµυλάσες: (σάλιο, πάγκρεας) υδρολύουν α(1->4) Κυτταρινάσες (ένζυµα µικροοργ. στο γαστρεντ. ζώων): β(1->4) Ετεροπολυσακχαρίτες (δοµικό ρόλο) Δερµατάνες, υαλουρονικό οξύ Αποικοδόµηση εξωκυττάριων πολυσακχαριτών µε υδρόλυση Αποικοδόµηση των πολυσακχ. των τροφών υδρολυτικά Παγκρεατική αµυλάση: αµυλόζη-> γλυκόζη+ µαλτόζη Γλυκοσιδάση (τοίχωµα εντέρου): µαλτόζη-ισοµαλτόζη-σουκρόζηλακτόζη Φωσφορολυτική διάσπαση ενδοκυττάριων πολυσακχαριτών Πολυσακχ ν + Ρi -> πολυσακχ ν-1 + γλυκόζη-1-ρ Την αντίδραση καταλύουν φωσφορυλάσες α(1->4) ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 12

13 Γλυκογονόλυση:η ενδοκυττάρια φωσφορυλιτική αποικοδόµηση του γλυκογόνου Καταβολισµός γλυκόζης Εξωγενής γλυκόζη :µπαίνει στο κύτταρο µε µεταφορείς ή µε Να + Φωσφορυλιώνεται στην θέση 6, από εξοκινάση (µυς εγκέφαλος) και γλυκοκινάση (ήπαρ) Ενδογενής γλυκόζη: από 1-Ρ σε 6-Ρ από την φωσφογλυκοµουτάση Γλυκολυτική (γλυκόλυση) όδός: γλυκόζη -> 2 πυροσταφυλικά Γλυκόζη-6-Ρ -> πυροσταφυλικό οξύ Λειτουργεί σε όλα τα έµβια όντα/ στο κυτταρόπλασµα Είναι αναερόβιος µηχανισµός (απουσία οξυγόνου) 1 µόριο γλυκόζης δίνει 2 πυροσταφυλικά (κέρδος 2 ΑΤΡ) Δηµιουργούνται 2 ΝΑDH που πρέπει να οξειδωθούν, αλλά η οξείδωση γίνεται στην αναπν. αλυσίδα/µιτοχόνδριο, και άρα για παραγωγή ΑΤΡ χρειάζεται τρόπος οξείδωσης του ΝΑDH Πυροσταφυλικό + ΝΑDH + Η + -> γαλακτικό οξύ + ΝΑD + html/map ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 13

14 Αναερόβιος µεταβολισµός γλυκόζης: µετατροπή γλυκόζης σε γαλακτικό Αλκοολική ζύµωση: αναγέννηση του ΝΑD + µέσω µετατροπής του πυροσταφυλικού-> ακεταλδεύδη + ΝΑDH + Η + -> αιθανόλη + ΝΑD + Η οδός των φωσφορικών πεντοζών: γλυκόζη->3 CO2 + 1 πυροσταφυλικό *Αρχίζει από γλυκόζη-6-ρ * παραγωγή ΝΑDΡH για αναγωγικές αντιδράσεις *παραγωγή πεντοζών (D-ριβόζης) για σύνθεση νουκλεικών οξέων Πυροσταφυλικό -> ακετυλοµάδες στο CoA/οξαλοξικό/µηλικό/γαλακτικό/αιθανόλη/αλανίνη ΕΝΕΡΓΕΙΑ Οξείδωση γλυκόζης -> CO2 +Η2Ο (2.867 kj/mol) +2 ΑΤΡ Γλυκολυτική οδός: οξείδωση 2 ΝΑDH δίνει 3-5 ΑΤΡ Αναγωγή 2 ΝΑD + δίνει 5 ΑΤΡ Κύκλος Krebs δίνει 20 ΑΤΡ Σύνολον αερόβιου µεταβολισµού γλυκόζης: ΑΤΡ Σύνολον αναερόβιου µεταβολισµού γλυκόζης: 2 ΑΤΡ Φαινόµενο Pasteur Φυτά= άµυλον -> γλυκόζη-6-ρ -> (γλυκολυτική οδός) πυροσταφυλικό Ζώα=γλυκογόνο -> # -> # 4.1 Καταβολισµός λιπιδίων Είδη λιπιδίων 1. Λιπαρά οξέα (άρτιος αριθµός C) και τριγλυκερίδια 2. Φωσφολιπίδια (φωσφατιδικό-φωσφογλυκερίδιασφιγκοµυελίνες) 3. Γλυκολιπίδια 4. Αλειφατικές αλκοόλες 5. Παράγωγα ισοπρενίου (στεροειδή [χοληστερόλη]-τερπένιακαροτένια) 6. Λιποπρωτείνες (VLDL, LDL και HDL, σε σχέση µε την πυκνότητα) Αποικοδόµηση σύνθετων λιπιδίων ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 14

15 Αποικοδόµηση των σύνθετων λιπιδίων γίνεται υδρολυτικά Τριγλυκερίδια από λιπάσες Φωσφογλυκερίδια από φωσφολιπάσες Σφιγκοµυελίνες από σφιγκοµυελινάσες Υδρόλυση λιπών οδηγεί σε γλυκερόλη Η γλυκερόλη φωσφορυλιώνεται από ΑΤΡ και οδηγεί σε φωσφογλυκερίδια Η γλυκερόλη οξειδώνεται σε φωσφορική διυδροξυακετόνη (γλυκολυτική οδός) β- οξείδωση: οξείδωση του β-ατόµου C του λιπαρού οξέως *Τα λιπαρά οξέα γίνονται ακυλοπαράγωγα του συνένζυµου Α στο κυτταρόπλασµα, αλλά δεν περνάν στο µιτοχόνδριο. * Η ακυλοµάδα µεταφέρεται στην καρνιτίνη (πρωτεΐνη) και το σύµπλοκο περνά την µιτοχονδριακή µεµβράνη * Η ακυλοµάδα µεταφέρεται πάλι στο συνένζυµο Α β-οξείδωση (λιπαρό οξύ) -> (ακετυλοµάδες) 4ΑΤΡ Ακετυλοµάδα -> CΟ2 + Η2Ο + 10ΑΤΡ Παλµιτικό οξύ (16 C) θα χρειαστεί 7 κύκλους β-οξείδωσης: Παλµιτικό -> 7 κύκλοι β-οξείδωσης + 8 ακετυλοµάδες Παλµιτικό -> 7Χ4= 28ΑΤΡ + 8Χ10= 80ΑΤΡ σύνολον= (ενεργοποίηση του λιπαρού)= 106ΑΤΡ (α- οξείδωση: ελατώνεται κατά 1 C το λιπαρό οξύ) Μεταβολισµός χοληστερόλης Χοληστερόλη -> χολικά οξέα -> αποβολή µέσω χολής σαν χολικά άλατα 4.3 Καταβολισµός πρωτεϊνών (υδρολυτικά) Πρωτεινάσες (γαστρεντερικό): Πρωτεΐνες -> πεπτίδια Πεπτιδάσες : αµινοπεπτιδάσες και καρβοξυπεπτιδάσες (τοίχωµα εντέρου): πεπτίδια -> αµινοξέα Ενδοκυττάρια αποικοδόµηση πρωτεϊνών: Στα λυσοσωµάτια από καθεψίνες Στο κυτταρόπλασµα από το σύστηµα της ουβικιτίνης (76αα) Καταβολισµός αµινοξέων (1 ο βήµα: απαµίνωση αµινοξέων) Κύρια πηγή Ν για σύνθεση ουρίας 1. Τρανσαµίνωση (τρανσαµινάση): αµινοξύ + κετογλουταρικό -> κετοξύ + γλουταµινικό και ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 15

16 γλουταµινικό + ΝΑD + + Η2Ο -> κετογλουταρικό + ΝΑDΗ + Η + + ΝΗ3 2. Απάλειψη αµµωνίας (οξειδάσες των L-αµινοξέων (αερόβιοι οργανισµοί), φλαβινοπρωτείνες) Μεταβολισµός αµµωνίας Είναι τοξική και αποβάλλεται Κύκλος της ουρίας (στα µιτοχόνδρια και στο κυτταρόπλασµα από κιτρουλίνη) Σύνθεση της αργινίνης Αργινίνη (υδρόλυση) -> ουρία Αµµωνιοτελικοί-ουρικοτελικοί-ουριοτελικοί (άνθρωπος) Μεταβολισµός του ανθρακικού σκελετού των αµινοξέων Κατάταξη αµινοξέων σχετικά µε τον µεταβολισµό Γλυκογενετικά: σε πυροσταφυλικό-οξαλοξικό και γλυκόζη (αλανίνη, σερίνη, γλουταµινικό, ασπαραγινικό κλπ) Κετογενετικά: σε ακετυλο-coa (λευκίνη, λυσίνη) Γλυκο- και κετο-γενετικά (φαινυλανανίνη, τυροσίνη) ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 16

17 ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗ ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ ΛΙΠΙΔΙΩΝ ΚΑΙ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ 5.1 ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗ ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ Τα φυτά συνθέτουν υδατάνθρακες και τα ζώα επίσης όταν απουσιάζουν από τη τροφή Γλυκονεογενεση: Παραγωγή γλυκόζης µε αντιστροφή της γλυκολυτικής οδού, παραλλάζοντας 2 µη αµφίδροµα βήµατά της (1 η :πυροσταφυλικό ->φωσφοενολπυροσταφυλικό και 2 η : 1,6 διφωσφορικήφρουκτόζη ->6Ρ, φρουκτόζη (φωσφατάση της 1,6 διφωσφορικής φρουκτόζης) ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 17

18 γλυκόλυση: απαίτηση για ενέργεια (ΑΤΡ) γλυκονεογένεση: αποθέµατα ενέργειας (ΑΤΡ) Κάθε ένωση που µετατρέπεται σε οποιοδήποτε ενδιάµεσο προϊόν του κύκλου Krebs και γλυκόλυτικής οδού, µπορεί να µετατραπεί σε γλυκόζη Εκτός των ακετυλοµάδων που δίνουν CO2 στον Krebs εκτός και ακολουθήσουν τον κύκλο γλυοξυλικού οξέως. Φωτεινή αντίδραση φωτοσύνθεσης: παραγωγή ATP και NADP + Σκοτεινή αντίδραση φωτοσύνθεσης: καθήλωση CO2 σε οργανική ένωση αντιδρώντας µε πεντόζη/αναγωγή του 3-φωσφογλυκερινικού οξέως σε αλδεύδη/αναγέννηση πεντόζης Κέρδος: από 6 CO2-> 2 τριόζες-> γλυκόζη ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 18

19 Εικόνα: κύκλος του Calvin Μετατροπή της γλυκόζης σε γαλακτόζη και δισακχαρίτες Γλυκόζη από Calvin στα φυτά Φρουκτόζη από γλυκονεογένεση από µη φωτοσυνθετικούς ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 19

20 Η γλυκόζη µετατρέπεται σε ένα σακχαρονουκλεοτίδιο και µετά µε επιµερίωση δίνει γαλακτόζη και µαζί µετά λακτόζη, καθώς και σουκρόζη µε φρουκτόζη-6-ρ. Η γλυκόζη αποθηκεύεται στα φυτά σαν άµυλο (ADP-γλυκόζη + άµυλο ν -> άµυλο ν+1 +ADP) και στα ζώα σαν γλυκογόνο (UDP-γλυκόζη + γλυκογόνο ν -> γλυκογόνο ν+1 +UDP) 5.2 ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗ ΛΙΠΙΔΙΩΝ Το ακετυλοcoa αποτελεί την πρόδροµη ένωση για τη σύνθεση λιπαρών σε όλους τους οργανισµούς. Όµως το ακετυλοcoa παράγεται σε µιτοχόνδρια από πυροσταφυλικό ή από β-οξείδωση λιπαρών, ενώ η σύνθεση λιπαρών γίνεται στο κυτταρόπλασµα. Η απάντηση: το κιτρικό βγαίνει στο κυτταρόπλασµα από το µιτοχόνδριο µε ειδικό µηχανισµό µεταφοράς και εκεί δίνει ξανά οξαλοξικό και ακετυλο-coa Για τη σύνθεση λιπαρών απαιτείται παρουσία διττανθρακικών και τότε το ακετυλο-coa δίνει µηλονυλο-coa µε ενσωµάτωση ενός CO2.Ακολουθεί κύκλος αντιδράσεων που καταλύονται από το ένζυµο συνθάση τύπου Ι και σε κάθε κύκλο ενσωµατώνονται 2 άτοµα C ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 20

21 µέχρι τη σύνθεση του παλµιτικού οξέως (16 C) µετά από 7 κύκλους. Παραγωγή λιπαρών µε >16 C γίνεται από το παλµιτικό µε προσθήκη 2 ατόµων C. Μετά το C9 στα θηλαστικά δεν δηµιουργούνται διπλοί δεσµοί (απαραίτητη η πρόσληψη από τροφές). Δότης των Η κατά τις αναγωγικές αντιδράσεις είναι το NADPH µε πηγή του τον κύκλο των φωσφορικών πεντοζών Βιοσύνθεση τριγλυκεριδίων Λιπαρά δεν κυκλοφορούν στον οργανισµό, αλλά µετατρέπονται σε τριγλυκερίδια ξεκινώντας από Ρ-γλυκερόλη και τον εστέρα της µε δύο λιπαρά που δίνουν φωσφατιδικό οξύ και µετά εστεροποιείται και µε 3 ο λιπαρό. Απεριόριστη αποθήκευση τριγλυκεριδίων στον λιπώδη ιστό των ζώων Βιοσύνθεση φωσφογλυκεριδίων Συστατικά των µεµβρανών που συντίθενται από φωσφατιδικό και µια αζωτούχα ένωση (νουκλεοτίδιο, CTP) Βιοσύνθεση χοληστερόλης: Πρώτη ύλη είναι κάθε ένωση που µετατρέπεται σε ακετυλο-coa ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 21

22 5.3 ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ Ο κύκλος του γλυοξυλικού οξέως Παράκαµψη των αντιδράσεων Krebs που οδηγούν σε CO2 Συµβαίνει σε προκαρυότες/φυτά/µονοκύτταρους ευκαρυότες Σύνθεση: υδατανθράκων, αµινοξέων, πορφυρινών κλπ Κατάταξη αµινοξέων σχετικά µε τον µεταβολισµό Γλυκογενετικά: σε πυροσταφυλικό-οξαλοξικό και γλυκόζη (αλανίνη, σερίνη, γλουταµινικό, ασπαραγινικό κλπ) Κετογενετικά: σε ακετυλο-coa (λευκίνη, λυσίνη) Γλυκο- και κετο-γενετικά (φαινυλανανίνη, τυροσίνη) Τα αµινοξέα εισέρχονται στα κύτταρα µε πολλά συστήµατα µεταφοράς αµινοξέων ανεξάρτητων και σε συνδιασµό µε τη µεταφορά Νa + Καθήλωση του Ν και σύνθεση του σκελετού C Καθήλωση του Ν Πηγές: ατµοσφαιρικό Ν2 και νιτρικά (ΝΟ3 - ), συµµετοχή µολυβδαίνιου Αναγωγή του Ν σε ΝΗ3 γίνεται σε φυτά και µικροοργανισµούς όχι σε ζώα Ν2 + e _ + 16 ΑΤΡ +Η2Ο -> αζωτογονάση-> ΝΗ3 +Η + ADP Δότης ηλεκτρονίων είναι το NADH Αναγωγή των ΝΟ3 σε ΝΗ3 ΝΟ3 + NADH + H -> αναγωγάση νιτρικών -> NO2 + NAD + + H2O NO2 -> NO -> NH2OH -> NH3 Ενσωµάτωση ΝΗ3 σε οργανικές ενώσεις. 1. Σύνθεση φωσφορικού καρβαµιδίου 2. Σύνθεση γλουταµινικού οξέως 3. Σύνθεση γλουταµίνης Προέλευση του σκελετού C Απαραίτητα (δεν µπορεί να τα συνθέσει) και µη απαραίτητα Φυτά και µοκροοργανισµοί συνθέτουν όλα τα αµινοξέα, ο άνθρωπος 12 και άρα απαραίτητα για πρόσληψη από τροφές είναι 8. Ο σκελετός C όλων των αµινοξέων προέρχεται από προϊόντα της γλυκολυτικής οδού ή του κύκλου Krebs. Οι φυτικές πρωτεΐνες έχουν µικρή περιεκτικότητα σε απαραίτητα αµινοξέα σε σχέση µε ζωικές πρωτεΐνες. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 22

23 Εικόνα: Αµινοξέα-Krebs-γλυκόλυση Σηµαντικά παράγωγα αµινοξέων Γλουταθειόνη: τριπεπτίδιο, γλουταµινικό-κυστείνη-γλυκίνη µε αντιοξειδωτική δράση (ανάγει Η2Ο2 κλπ). Αναγεννάται µε ειδικό ένζυµο και NADPH σαν δότη ηλεκτρονίων. Στα ερυθρά αιµοσφαίρια παίζει σηµαντικό ρόλο και το ΝΑDPH παράγεται από τον κύκλο των πεντοζών. Βιογενείς αµίνες: παράγωγα αποκαρβοξυλίωσης αµινοξέων, όπως ισταµίνη, σεροτονίνη, χολίνη, ακετυλοχολίνη (νευροδιαβιβαστής). Ορµόνες: είναι παράγωγα αµινοξέων, όπως από τυροσίνη-> αδρεναλίνη και θυροξίνη, και από τρυπτοφάνη -> µελατονίνη. Κρεατίνη: Παράγωγο της αργινίνης και γλυκίνης ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 23

24 Οξείδιο του Ν: Παράγωγο της αργινίνης (σηµαντικό µήνυµα µεταβολισµού) Πυρολικός δακτύλιος: Συµµετοχή της γλυκίνης στη σύνθεση του πορφυρινικού δακτύλιου της αίµης και της χλωροφύλλης. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 24

25 ΝΟΥΚΛΕΙΚΑ ΟΞΕΑ 6.1 Είδη νουκλεικών οξέων DNA (πλασµίδιο 3χ103 bp, βακτήριο 3χ106 bp, ανθρώπου 3χ109 bp) RNA (ριβοσωµικό, µεταφορικό, αγγελιοφόρο, ετερογενές, µικρό πυρηνικό) Συστατικά Εικόνα: δεοξυριβονουκλεοτίδιο, ριβονουκλεοτίδιο 6.2 Δοµές DNA RNA Εικόνα διπλή έλικα ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 25

26 ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 26

27 Εικόνα νουκλεοσώµατος-χρωµατίνης ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 27

28 6.3 Βιοσύνθεση συστατικών νουκλεικών οξέων Φωσφορικά από τροφή Πεντόζες από τον κύκλο φωσφορικών πεντοζών Βιοσύνθεση πυριµιδινών Φωσφορικό καρβαµίδιο + ασπαραγινικό -> οροτικό + φωσφορική ριβόζη -> ουριδυλικό Εικόνα Βιοσύνθεση πουρινών 5-Ρ ριβόζη + ΑΤΡ -> Ριβόζη 5-Ρ-1-ΡΡ + L-γλουταµίνη (πηγή Ν) Εικόνα Βιοσύνθεση δι- και τριφωσφορικών εστέρων νουκλεοζιτών Βιοσύνθεση δεοξυριβονουκλεοτιδίων Αναγωγή ριβόζης στη θέση 2 στο επίπεδο των δι-φωσφορικών νουκλεοζιτών (Η από θειορεδοξίνη, αναγέννηση µε δότη Η από NADPH2) 6.4 Βιοσύνθεση DNA Ιδιότητες Πολυµεράσης DNA: 1. Χρησιµοποιούν σαν υπόστρωµα 5 τριφωσφορικούς εστέρες των δεοξυ-νουκλεοζιτών (dntps) 2. Απαιτούν τη παρουσία εκµαγείου, δηµιουργούν ένα πιστό αντίγραφο. 3. Η σύνθεση του DNA γίνεται µε ηµισυντηρητικό µηχανισµό (κάθε δίκλωνο έχει ένα παλιό κι ένα καινούργιο κλώνο). 4. Απαίτηση εκκινητή (DNA, RNA). 5. Κατεύθυνση βιοσύνθεσης του DNA είναι 5 -> 3 6. Η βιοσύνθεση του DNA γίνεται από περισσότερες πολυµεράσες Η πορεία της αντιγραφής του DNA Παράγοντες: πριµάση, pol I, pol III, λιγάση ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 28

29 Εικόνα αντιγραφής του DNA ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 29

30 Βιοσύνθεση DNA µε εκµαγείο RNA: ρετροϊοί, αντίστροφη τρανσκριπτάση. 6.5 Επιδιόρθωση DNA Επειδή συµβαίνουν κάθε λεπτό σε κάθε µόριο DNA χιλιάδες βλάβες, χωρίς τους επιδιορθωτικούς µηχανισµούς (αποτελούνται από 150 και πάνω πρωτεΐνες-ένζυµα) θα ήταν αδύνατη η συνέχιση της ζωής στον έµβιο κόσµο. 1. Λάθη κατά την αντιγραφή 2. Απώλεια πουρινών-πυριµιδινών 3. Απώλεια αµινοµάδας των βάσεων 4. Υπεριώδης και ιονίζουσα ακτινοβολία 5. Ελεύθερες ρίζες, καρκινογόνα ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 30

31 6.6 Βιοσύνθεση RNA Ιδιότητες Πολυµεράσης ΡNA: 1. Χρήση σαν υπόστρωµα 5 τριφωσφορικών εστέρων των νουκλεοζιτών (NTPs). 2. Χρησιµοποιούν εκµαγείο DNA 3. Η κατεύθυνση σύνθεσης είναι 5 -> 3 4. Ο µηχανισµός σύνθεσης του RNA ς είναι συντηρητικός 5. Οι πολυµεράσες RNA δεν χρειάζονται εκκινητή για να δράσουν ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 31

32 Μεταγραφή της πληροφορίας από DNA σε mrna 1. Ο αντινοηµατικός κλώνος χρησιµοποιείται σαν εκµαγείο 2. Παράγεται πρόδροµο mrna 3. Υφίσταται 3 αλλαγές: προσθήκη µιας µεθυλιωµένης γουανίνης-αφαίρεση αλληλουχιών εσονίων-προσθήκη µιας ουράς από αδενίνες. 6.6 Καταβολισµός των νουκλεικών οξέων Υδρολυτική αποικοδόµηση: εξωνουκλεάσες και ενδονουκλεάσες (δεοξυριβονουκλεάσες/ριβονουκλεάσες) Πουρίνες: η αδενίνη και γουανίνη γίνονται υποξανθίνη/ξανθίνη και ουρικό και αλλαντοίνη και σε ασπόνδυλα NH3 και CO2 Πυριµιδίνες: η κυτοσίνη γίνεται ουρακίλη και αυτή τελικά σε β- αλανίνη και NH3 και CO2. Η θυµίνη γίνεται β-αµινοισοβουτυρικό. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 32

33 7.1 Γενετικός κώδικας ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 33

34 Εικόνα γενετικού κώδικα Χαρακτηριστικά γενετικού κώδικα 1. Είναι εκφυλισµένος 2. Συνώνυµα είναι τα κωδικόνια που ορίζουν το ίδιο αµινοξύ. 3. Κωδικόνια συνώνυµα µπορεί να δίνουν και δοµικά συγγενή αµινοξέα. 4. Ο αριθµός των κωδικονίων για κάθε αµινοξύ είναι ανάλογος της συχνότητας που απαντάται στις πρωτεΐνες. 5. Ο γενετικός κώδικας είναι συνεχής και όχι επικαλυπτόµενος. Μετα-µεταφραστικές τροποποιήσεις πρωτεϊνών 1. Υδρόλυση τµηµάτων 2. Φωσφορυλίωση, γλυκοσυλίωση, ακυλίωση, υδροξυλίωση αµινοξέων 3. Δισουλφιδικοί δεσµοί ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 34

35 Βιοσύνθεση των πρωτεϊνών Δευτεροταγής-τριτοταγής δοµή πρωτεινών ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 35

36 Εικόνα δοµών πρωτεΐνης Ενδοκυττάρια εντόπιση πρωτεϊνών 1. Σήµα έκκρισης 2. Σήµατοδοτικό πεπτίδιο (µιτοχόνδρια) 3. Συµµετοχή συνοδού πρωτεΐνης ΑΝΟΡΓΑΝΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ-ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ Το νερό στα ζωντανά συστήµατα 1. Υψηλά σηµεία τήξης και ζέσεως 2. Πυκνότερο από πάγο 3. Δίπολο/δεσµοί υδρογόνου 4. Διάλυση κάθε πολικής ένωσης 5. Υδρόφιλες/υδρόφοβες 6. Σταθεροποιεί δευτε-τρι-τεταρτοταγείς δοµές 7. Υδρολάσες/λυάσες έχουν υπόστρωµα Η2Ο 8. Συµµετέχει στη φωτοσύνθεση Ανόργανα ιόντα 1. Ασβέστιο 1κιλό 2. Να, Κ, Ρ 100 γραµ 3. Μέταλλα (χαλκός ψευδάργυρος κλπ) ελάχιστη ποσότητα ιχνοστοιχεία Μετακίνηση ιόντων Διαφορές στις συγκεντρώσεις ενδο- και εξωκυττάρια ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 36

37 Na + : 10 mm και 142 mm (κύριο εξωκυττάριο κατιόν) K + : 100 mm και 5 mm Ca 2+ : 0.1 mm και 2.8 mm Αντλίες ιόντων (προς µεγαλύτερης συγκέντρωσης) Η πρωτείνη-αντλία δεσµεύει το ιόν από την πλευρά της µεµβράνης µε την µικρότερη συγκ. Και το απελευθερώνει στην πλευρά της µεµβράνης µε την µεγαλύτερη συγκ. Αλλάζοντας διαµόρφωση µετα από φωσφορυλίωση µε βοήθεια του ΑΤΡ. Αντλία Na/K : για κάθε 1 ΑΤΡ που υδρολύεται µπαίνουν 2 ιόντα Κ και βγαίνουν 3 ιόντα Να. Εικόνα αντλίας Να/Κ Κανάλια ιόντων (προς µικρότερης συγκέντρωσης) Συνεργάζονται µε αντλίες ιόντων Μεταφορείς ιόντων Διαµεµβρανικές πρωτεΐνες είναι µεταφορείς ιόντων. Μαζί µεταφέρουν και ενώσεις (υδατάνθρακες, αµινοξέα), προς την ίδια κατεύθυνση (συµµεταφορά) ή αντίθετη (αντιµεταφορά). Ιονοφορείς (µη πρωτεϊνικής φύσης) Αντιβιοτικά που αυξάνουν τη διαπερατότητα µιτοχονδριακών µεµβρανών. Υπάρχουν κινητοί και δηµιουργοί καναλιών Κατιόντα-Ανιόντα Κατιόντα Να, Κ και Ca Σίδηρος-φερριτίνη-σιδηροφιλίνη Zn, Cu, Hg-µεταλλοθειονείνη ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 37

38 Χλωριόντα- φθοριούχα-φωσφορικά-διττανθρακικά Η σχέση όξινου/δισόξινου φωσφορικού ρυθµίζει το ενδοκυττάριο ph Η σχέση όξινου/δισόξινου ανθρακικού ρυθµίζει το εξωκυττάριο ph 8.3 Βιταµίνες Μικρά οργανικά µόρια που προσλαµβάνουµε (θηλαστικά) από τροφές και λειτουργούν σαν συνένζυµα και αναγεννιούνται Υδατοδιαλυτές: Συµπλέγµατος Β, βιταµίνη C (ασκορβικό οξύαντιοξειδωτική) Λιποδιαλυτές: Βιταµίνες A (ρετινάλη, σύµπλοκο µε ροδοψίνη), D, E (τοκοφερόλη-αντιοξειδωτική), K (πήξη αίµατος) Ο ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ ΣΕ ΜΟΡΙΑΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ 9.1 Ρυθµιστικά µόρια ΟΡΜΟΝΕΣ (σε ζώα και φυτά) Παράγονται από ενδοκρινείς αδένες (υπόφυση, θυροειδής, επινεφρίδια, όρχεις, ωοθήκες κλπ) Πεπτιδορµόνες: αποτελούνται από αα και παράγονται στον εγκέφαλο (υπόφυση-υποθάλαµος). H υπόφυση παράγει ορµόνες που διεγείρουν άλλους ενδοκρινείς αδένες. Θυροτροπίνη διεγείρει τον θυροειδή να παράγει θυροξίνη Κορτικοτροπίνη δρά στα επινεφρίδια και παράγουν στεροειδείς ορµόνες Ινσουλίνη-γλυκαγόνο παράγονται από το πάγκρεας. Ορµόνες-παράγωγα αµινοξέων: Είναι παράγωγα αµινοξέων (οι παρακάτω είναι τυροσίνης) Αδρεναλίνη ή επινεφρίνη παράγεται στον µυελό των επινεφριδίων Θυροξίνη παράγεται από τον θυροειδή Ορµόνες-παράγωγα λιπαρών οξέων: Προσταγλανδίνες (ρόλος στην φλεγµονή) παράγωγα του αραχιδονικού οξέως Στεροειδείς ορµόνες (µε πρόδροµη την 1-χοληστερόλη) Κορτικοστεροειδή παράγονται από επινεφρίδια Ανδρογόνα-τεστοστερόνη παράγονται από όρχεις Προγεστερόνη-οιστρογόνα (οιστραδιόλη) παράγονται από ωοθήκες. ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΤΕΣ Νευροδιαβιβαστές περιλαµβάνουν: ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 38

39 αµινοξέα (γλυκίνη γλουταµινικό οξύ κλπ) αποκαρβοξυλιωµένα παράγωγα αµινοξέων (ακετυλοχολίνη, σεροτονίνη, ντοπαµίνη κλπ) νοραδρεναλίνη έχει πρόδροµη την τυροσίνη πεπτίδια (αγγειοτενσίνη, εγκεφαλίνες, ενδορφίνες κλπ) το οξείδιο του αζώτου ΝΟ σαν ενεργοποιητής της γουανυλικής κυκλάσης. ΑΥΞΗΤΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ Οι αυξητικοί παράγοντες είναι πολυπεπτίδια, διεγείρουν αναβολικές διαδικασίες και ρυθµίζουν την έκφραση γονιδίων σε µεταγραφικό- µεταφραστικό επίπεδο. Επιδερµικός αυξητικός παράγοντας EGF Αυξητικός παράγοντας των αιµοπεταλίων PDGF Αυξητικoί παράγοντες που µοιάζουν στην ινσουλίνη IGF I, II ΚΥΤΟΚΙΝΕΣ Οι κυττοκίνες είναι δύο οικογένειες πρωτεϊνών: Ιντερφερόνες δρουν εναντίον ιών-πρωτοζώων, ρυθµιστές της ανοσίας, της ανάπτυξης και ενεργοποιητές πολλών γονιδίων. Ιντερλευκίνες δρουν σε ανοσολογικές και φλεγµονώδεις αντιδράσεις 9.2 Μοριακοί µηχανισµοί µεταφοράς µηνυµάτων Υποδοχείς είναι πρωτεΐνες (διαλυτές ή µεµβρανικές) που αναγνωρίζονται από ένα ερέθισµα, υφίστανται αλλοστερική µετάπτωση και ενεργοποιούν άλλα µόρια στο εσωτερικό των κυττάρων ή µετατρέπεται σε κανάλι ιόντων. Μεµβρανικοί υποδοχείς 1. Οδηγούν στη παραγωγή δευτερογενών µηνυµάτων Δευτερογενή µηνύµατα είναι: camp: είναι ενεργοποιητής µιας οικογένειας κινασών που φωσφορυλιώνουν πρωτεΐνες και τις ενεργοποιούν. cgmp: συµµετέχει στη διαδικασία οπτικής διέγερσης Διακυλογλυκερόλη ενεργοποιεί κινάση 1,4,5 τριφωσφορική ινοσιτόλη : ανοίγει κανάλια Ca 2+, ρυθµίζει την συγκέντρωση του ενδοκυττάριου ασβεστίου Ca Υποδοχείς που ρυθµίζουν τη λειτουργία καναλιών ιόντων Μεµβρανικοί υποδοχείς που δέχονται ερέθισµα και ανοίγουνκλείνουν τα κανάλια K + και Ca 2+. Υποδοχέας-κανάλι ιόντων ή ένζυµο και πρωτεΐνη G ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 39

40 3. Υποδοχείς µεµβρανών που λειτουργούν σαν κανάλια ιόντων Υποδοχέας του γλουταµινικού είναι το κανάλι Να + Κ + 4. Υποδοχείς µεµβρανών µε δράση κινάσης πρωτεϊνών (ινσουλίνη, αυξητικοί παράγοντες, γλυκόζη, ιόντα) Έχουν την ιδιότητα κινάσης πρωτεϊνών που φωσφορυλιώνουν τον εαυτό τους και άλλες πρωτεΐνες στην τυροσίνη. Οι υποδοχείς αυτοί επηρεάζουν πολλές σηµαντικές διεργασίες: σύνθεση DNA, RNA πρωτεϊνών Διαλυτοί υποδοχείς Είναι οι υποδοχείς που αναγνωρίζουν κυρίως θυροειδείς ορµόνες και τη θυροξίνη στο κυτταρόπλασµα και µετά το σύµπλοκο περνά στον πυρήνα όπου ρυθµίζει την έκφραση γονιδίων. Το Ca 2+ ως δεύτερο µήνυµα Η συγκέντρωση του Ca 2+ εξω- και ενδο-κυττάρια είναι 10-3 και 10-7 Και αναπτύχθηκαν αντλία, κανάλι και αντιµεταφορέας ασβεστίου/νατρίου Συστήµατα µεταφοράς Ca 2+ υπάρχουν και στα οργανίδια. Ρόλος του ενδοκυττάριου ασβεστίου είναι ενεργοποίηση ενζύµων άµεσα ή µε συµπλοκοποίηση µε καλµοδουλίνη στο κυτταρόπλασµα (κινάσες, πρωτεάσες κλπ) και τροπονίνη C στις µυικές ίνες. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ 40