Jeremy M. Berg. Johns Hopkins University School of Medicine. John L. Tymoczko. Carleton College. Lubert Stryer. Stanford University.

Jeremy M. Berg Johns opkins University School of Medicine John L. Tymoczko Carleton College Lubert Stryer Stanford University μπ Ã ª π Απόδοση στα ελληνικά: Αλέξης Αλετράς Θεώνη Βαλκανά Διονύσιος Δραΐνας Κωνσταντίνος Δραΐνας Ηλίας Κούβελας Γεώργιος Κ. Παπαδόπουλος Μαρία Φράγκου-Λαζαρίδη Επιστημονική επιμέλεια: Αζαρίας Καραμανλίδης Γεώργιος Κ. Παπαδόπουλος ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ Ιδρυτική δωρεά Παγκρητικής Ενώσεως Αμερικής ΗΡΑΚΛΕΙΟ 2012

ΠANEΠIΣTMIAKEΣ EKΔΣEIΣ KPTΣ IΔPYMA TEXNΛΓIAΣ KAI EPEYNAΣ ράκλειο Kρήτης, T.Θ. 1527, 71110. Tηλ.: 2810 391083, 2810 391097, Fax: 2810 391085 Aθήνα: Κλεισόβης 3, 10677. Tηλ.: 210 3849020-22, Fax: 210 3301583 e-mail: info@cup.gr www.cup.gr ΣEIPA: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΗ ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ / ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΔΙΕΥΘΥΝΤΣ ΣΕΙΡΑΣ: ΣΤΕΦΑΝΟΣ ΤΡΑΧΑΝΑΣ Τίτλος πρωτοτύπου: Βiochemistry, 5th Edition 2001, 2002 by W.. Freeman and Company. 1975, 1981, 1988, 1995 by Lubert Stryer. All rights reserved 2001, για την ελληνική γλώσσα: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ EΚΔΟΣΕΙΣ KΡΗΤΗΣ Πρώτη έκδοση σε δύο τόμους: 2004 Πρώτη έκδοση σε έναν τόμο: 2012 Απόδοση στα ελληνικά: Αλέξης Αλετράς (Κεφάλαια 21, 22, 23) Θεώνη Βαλκανά (Κεφάλαια 13, 15, 32 με τη συνεργασία της Αικατερίνης Κωνσταντίνου) Διονύσιος Δραΐνας (Κεφάλαια 8, 9, 10, 11, 14, 16, 17, 20, 24, 26) Κωνσταντίνος Δραΐνας (Κεφάλαια 2, 7, 25, 27, 28, 29, 31) Ηλίας Κούβελας (Κεφάλαιο 34) Γεώργιος Κ. Παπαδόπουλος (Κεφάλαια 1, 12, 18, 19, 30, 33 και 3, 4, 5, 6) Μαρία Φράγκου-Λαζαρίδη (Κεφάλαια 3, 4, 5, 6) Eπιστημονική επιμέλεια: Αζαρίας Καραμανλίδης Γεώργιος Κ. Παπαδόπουλος Στοιχειοθεσία σελιδοποίηση: Παρασκευή Βλάχου (Π.Ε.Κ.) Τεχνική επιμέλεια έκδοσης: Διονυσία Δασκάλου (Π.Ε.Κ.) Eκτύπωση: ΑΝΔΡΕΟΥ Α.Ε. Στο εξώφυλλο: Σύμπλοκο μορίου της αμινοακυλομεταφοράσης του RNA και του παράγοντα επιμήκυνσης EF-Tu, σχεδιασμένο από τον Tomo Narashima. Διαθέσιμο και σε ebook (.pdf) από την ιστοσελίδα www.cup.gr ISBN 978-960-524-189-6

Στους δασκάλους και τους φοιτητές μας

Οι συγγραφείς Ο JEREMY M. BERG είναι καθηγητής και διευθυντής στον τομέα βιοφυσικής και βιοχημείας της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Johns opkins από το 1990 έλαβε τα πτυχία B.S. και M.S. στη χημεία από το Πανεπιστήμιο του Stanford (όπου εκπαιδεύθηκε στην κρυσταλλογραφία με ακτίνες Χ με τους Keith odgson και Lubert Stryer) και το διδακτορικό του δίπλωμα (Ph.D.) στη χημεία από το Πανεπιστήμιο του arvard με τον Richard olm. Στη συνέχεια ολοκλήρωσε τις μεταδιδακτορικές σπουδές του με τον Carl Pabo. Ο καθηγητής Berg τιμήθηκε με το βραβείο Pure Chemistry της Αμερικανικής Εταιρείας Χημείας (1994), το βραβείο της Eli Lilly για βασική έρευνα στη βιολογική χημεία (1995), τη διάκριση της Πολιτείας Maryland για τον καλύτερο νέο επιστήμονα της χρονιάς (1995) και το βραβείο arrison owe (1997). Κατά τη διάρκεια της θητείας του στο Πανεπιστήμιο Johns opkins έλαβε το βραβείο διδασκαλίας W. Barry Wood (επιλεγείς από τους φοιτητές της Ιατρικής), το βραβείο διδασκαλίας από μεταπτυχιακό φοιτητή και το βραβείο εξαίρετης διδασκαλίας των προκλινικών επιστημών. Έχει συγγράψει, μαζί τον Stephen Lippard, το βιβλίο Principles of Bioinorganic Chemistry. Ο JN L. TYMCZK είναι καθηγητής βιολογίας στην έδρα Towsley του Κολεγίου Carleton, όπου διδάσκει από το 1976. Σήμερα διδάσκει βιοχημεία, εργαστηριακή βιοχημεία, ογκογονίδια και μοριακή βιολογία του καρκίνου, και συν-διδάσκει ένα εισαγωγικό μάθημα στη βιοενεργητική και γενετική. Ο καθηγητής Tymoczko έλαβε το πτυχίο B.A. από το Πανεπιστήμιο του Chicago το 1970 και το διδακτορικό του δίπλωμα (Ph.D.) στη βιοχημεία από το ίδιο πανεπιστήμιο με τον Shutsung Liao στο Ben May Institute for Cancer Research. Μετά τις σπουδές του κατέλαβε μεταδιδακτορική θέση στο εργαστήριο του ewson Swift στον τομέα Βιολογίας του Πανεπιστημίου του Chicago. Η έρευνα του καθηγητή Tymoczko εστιάζεται στους υποδοχείς στεροεοδών, τα ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια και τα πρωτεολυτικά ένζυμα. Ο LUBERT STRYER είναι σήμερα καθηγητής στην έδρα Winzer και καθηγητής νευροβιολογίας στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου του Stanford, στην οποία υπηρετεί από το 1976. Έλαβε το πτυχίο του (M.D.) από την Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου του arvard. Τιμήθηκε με πολλά βραβεία για την έρευνά του, μεταξύ των οποίων περιλαμβάνεται το βραβείο της Eli Lilly για βασική έρευνα στη βιολογική χημεία (1970) και το βραβείο των διακεκριμένων εφευρετών από την Intellectual Property wners Association. Το 1984 εξελέγη μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών. Ο καθηγητής Stryer διετέλεσε Πρόεδρος και Επιστημονικός Διευθυντής του Affymax Research Institute. Είναι ιδρυτής και μέλος του επιστημονικού συμβουλίου της Senomyx, μιας εταιρείας η οποία χρησιμοποιεί τη βιοχημική γνώση για να αναπτύξει νέα μόρια με βελτιωμένη γεύση, για χρήση σε καταναλωτικά προϊόντα. Η κυκλοφορία της πρώτης έκδοσης του βιβλίου του Biochemistry το 1975 μεταμόρφωσε τη διδασκαλία της βιοχημείας.

Πρόλογος EcoRV Για περισσότερα από 25 χρόνια, και μέσω τεσσάρων εκδόσεων, η Βιοχημεία του Stryer παρουσίαζε αυτό το θαυμάσιο γνωστικό αντικείμενο με έναν εξαιρετικά ελκυστικό και σαφή τρόπο. Ο ελκυστικός τρόπος γραφής και σχεδιασμού του το έκαναν ευχάριστο για διάβασμα και μελέτη από τους φοιτητές σε όλα τα χρόνια της διδασκαλίας μας. Έτσι, είμαστε ευτυχείς που μας δόθηκε η ευκαιρία να συμμετάσχουμε στην αναθεώρησή του. Η εργασία ήταν συναρπαστική και κάπως δύσκολη ακόμη περισσότερο λόγω των εντυπωσιακών αλλαγών οι οποίες μεταμορφώνουν το πεδίο της βιοχημείας στην αρχή του εικοστού πρώτου αιώνα. Η βιοχημεία γρήγορα εξελίσσεται από μια επιστήμη που εκτελείται σχεδόν αποκλειστικά στο εργαστήριο σε μια επιστήμη που μπορεί να εξερευνηθεί με τους υπολογιστές. Η πρόσφατη δυνατότητά τους να προσδιορίζουν ολόκληρες γονιδιωματικές αλληλουχίες παρέσχε τα δεδομένα που χρειάζονται για να πραγματοποιηθούν μαζικές συγκρίσεις των παραγόμενων πρωτεϊνικών αλληλουχιών, τα αποτελέσματα των οποίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να διατυπωθούν και να ελεγχθούν υποθέσεις περί της βιοχημικής λειτουργίας. Η δύναμη αυτών των νέων μεθόδων εξηγείται από την επίδραση της εξελικτικής θεωρίας: πολλά μόρια και βιοχημικές πορείες δημιουργήθηκαν από τον διπλασιασμό και την τροποποίηση των υπαρχόντων. Η πρόκλησή μας για το γράψιμο της πέμπτης έκδοσης αυτού του βιβλίου ήταν να εισαγάγουμε μια αλλαγή στη φιλοσοφία της βιοχημείας, διατηρώντας ταυτόχρονα το καθαρό και ελκυστικό στυλ που διέκριναν τις προηγούμενες τέσσερις εκδόσεις. EcoRI Μια νέα προοπτική της μοριακής βάσης της εξελικτικής θεωρίας BamI Εικόνα 9.44 Ένας συντηρημένος δομικός πυρήνας στα περιοριστικά ένζυμα τύπου ΙΙ. Πώς θα έπρεπε να επηρεάσουν τη διδασκαλία της βιοχημείας οι νέες γνώσεις μας για την εξελικτική θεωρία; Συχνά, μακρομόρια με κοινή εξελικτική προέλευση παίζουν πολύ διαφορετικούς βιολογικούς ρόλους αν και έχουν πολλά κοινά δομικά και μηχανιστικά χαρακτηριστικά. Ένα παράδειγμα είναι μια οικογένεια πρωτεϊνών που περιλαμβάνει μακρομόρια τα οποία είναι κρίσιμα για την κίνηση των μυών, για τη μεταβίβαση της πληροφορίας ότι η αδρεναλίνη είναι παρούσα στην κυκλοφορία του αίματος, και για να ωθήσουν τον σχηματισμό αλυσίδων από αμινοξέα. Τα βασικά χαρακτηριστικά μιας τέτοιας οικογένειας πρωτεϊνών, που παρουσιάζονται στον φοιτητή την πρώτη φορά με λεπτομέρειες, γίνονται ένα μοντέλο το οποίο ο φοιτητής μπορεί να εφαρμόσει κάθε φορά που έρχεται αντιμέτωπος με ένα νέο μέλος της οικογένειας. Ο φοιτητής είναι τότε ικανός να επικεντρώσει το ενδιαφέρον του στο πώς τα χαρακτηριστικά αυτά, που παρατηρούνται σε ένα νέο πλαίσιο, έχουν προσαρμοστεί για να υποστηρίξουν άλλες βιοχημικές πορείες. Σε όλο το κείμενο, ένα εικονίδιο γραφήματος δένδρου είναι τοποθετημένο στην αρχή συζητήσεων που εστιάζονται πρωτίστως σε ομολογίες πρωτεϊνών και εξελικτικές προελεύσεις μορίων. ΔΥΟ ΝΕΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ Για να δώσουμε τη δυνατότητα στους φοιτητές να αντιληφθούν τη δύναμη αυτής της γνώσης έχουν προστεθεί δύο νέα κεφάλαια. Το πρώτο, «Βιοχημική Εξέλιξη» (Κεφάλαιο 2), είναι μια

vi σύντομη περιήγηση σε θέματα προέλευσης της ζωής και της ανάπτυξης των πολυκύτταρων οργανισμών. Το κεφάλαιο αυτό, σε ένα επίπεδο, παρέχει μια εισαγωγή στα βιοχημικά μόρια και τις βιοχημικές πορείες, καθώς και στο κυτταρικό περιβάλλον τους. Σε ένα άλλο επίπεδο, προσπαθεί να αυξήσει την κατανόηση του φοιτητή, εξετάζοντας πώς αυτά τα μόρια και οι πορείες αναδύθηκαν ως απόκριση σε βασικές βιοχημικές προκλήσεις. Επιπλέον, η εξελικτική προοπτική του Κεφαλαίου 2 καθιστά κάποιες φαινομενικά περίεργες απόψεις της βιοχημείας περισσότερο αντιληπτές από τον φοιτητή. Παραδείγματος χάριν, η παρουσία των ριβονουκλεοτιδικών θραυσμάτων στους βιοχημικούς συμπαράγοντες μπορεί να ερμηνευθεί από την πιθανή ύπαρξη ενός αρχέγονου κόσμου βασισμένου κατά κύριο λόγο στο RNA. Το δεύτερο νέο κεφάλαιο, «Εξερευνώντας την εξέλιξη» (Κεφάλαιο 7), αναπτύσσει την αντιληπτική βάση για τη σύγκριση των αλληλουχιών των πρωτεϊνών και των νουκλεϊκών οξέων. Το κεφάλαιο αυτό είναι ανάλογο με τα Κεφάλαια «Εξερευνώντας τις πρωτεΐνες» (Κεφάλαιο 4) και «Εξερευνώντας τα γονίδια» (Κεφάλαιο 6), στα οποία έχουν εξεταστεί διεξοδικά πειραματικές τεχνικές σε προηγούμενες εκδόσεις. Ο στόχος του κεφαλαίου είναι να καταστήσει ικανούς τους φοιτητές να χρησιμοποιούν με κριτικό και αποτελεσματικό τρόπο τον τεράστιο όγκο πληροφοριών σχετικά με αλληλουχίες και δομές που είναι διαθέσιμες στις τράπεζες δεδομένων. ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΚΕΙΜΕΝΟΥ Η εξελικτική προσέγγιση επηρεάζει την οργάνωση του κειμένου, η οποία διαιρείται σε τέσσερις κύριες ενότητες. Όπως έγινε και στην προηγούμενη έκδοση, η πρώτη ενότητα εισάγει τη γλώσσα της βιοχημείας και τις δομές των πιο σημαντικών τάξεων βιολογικών μορίων. ι υπόλοιπες τρεις ενότητες ανταποκρίνονται σε τρεις κύριες εξελικτικές προκλήσεις δηλαδή, την αλληλομετατροπή διαφορετικών μορφών ενέργειας, τη μοριακή αναπαραγωγή και την προσαρμογή των κυττάρων και των οργανισμών σε αλλαγές του περιβάλλοντος. Αυτή η διάταξη είναι ανάλογη με την εξελικτική πορεία που περιγράφεται στο Κεφάλαιο 2 και ρέει φυσικά από το απλό στο πιο περίπλοκο. EGF E͈ΠÙÙ ÚÈÎ appleâúèô EÓ ÔÎ ÙÙ ÚÈÎ appleâúèô P P P Η ENTTA Ι, Ο ΜΟΡΙΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΗΣ ΖΩΗΣ, εισάγει τις περισσότερο σημαντικές τάξεις των βιολογικών μακρομορίων, περιλαμβανομένων των πρωτεϊνών, των νουκλεϊκών οξέων, των υδατανθράκων και των λιπιδίων, και παρουσιάζει τις βασικές έννοιες της κατάλυσης και της ενζυμικής δράσης. Εδώ υπάρχουν δύο παραδείγματα για το πώς η εξελικτική προοπτική έχει καθορίσει τη διάταξη της ύλης στα κεφάλαια αυτά: Το Κεφάλαιο 9, για τις στρατηγικές κατάλυσης, εξετάζει τέσσερις τάξεις ενζύμων που έχουν εξελιχθεί για να ανταποκριθούν σε ειδικές προκλήσεις: να προαγάγουν μια βασικά αργή χημική αντίδραση, μεγιστοποιώντας την απόλυτη ταχύτητα μιας αντίδρασης, να καταλύσουν μιαν αντίδραση σε μία θέση αλλά όχι σε άλλες εναλλακτικές θέσεις και να εμποδίσουν μια καταστροφική παράπλευρη αντίδραση. Σε κάθε περίπτωση, το κείμενο εξετάζει τον ρόλο της εξέλιξης στον συντονισμό της καθοριστικής ιδιότητας. Το Κεφάλαιο 13, για τους μεμβρανικούς διαύλους και τις αντλίες, περιλαμβάνει τις πρώτες λεπτομερείς τριδιάστατες δομές ενός διαύλου και μιας αντλίας ιόντων. Επειδή οι περισσότεροι άλλοι σημαντικοί δίαυλοι και αντλίες σχετίζονται εξελικτικά με τις πρωτεΐνες αυτές, οι δύο αυτές δομές παρέχουν ισχυρά πλαίσια για να εξεταστεί η μοριακή βάση της δράσης αυτών των τάξεων των μακρομορίων, τόσο σημαντικών για τη λειτουργία του νευρικού και άλλων συστημάτων. Η ENTTA ΙΙ, ΜΕΤΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ, εξετάζει πορείες για την αλληλομετατροπή διαφορετικών μορφών ενέργειας. Το Κεφάλαιο 15, για τη μεταγωγή σήματος, εξετάζει το πώς θραύσματα P Grb-2 YappleÔ Ô EGF Sos GDP GTP Ras GTP GDP EÓÂÚÁfi Ras Εικόνα 15.34 Πορεία σηματοδότησης από τον ΕGF.

vii DNA που κωδικεύουν σχετικά απλά πρωτεϊνικά μόρια, παρά ολόκληρες πρωτεΐνες, έχουν αναμειχθεί και ταυτιστεί κατά τη διάρκεια της εξέλιξης για να δημιουργήσουν τις συνιστώσες που προσδιορίζουν τις πορείες μεταγωγής σήματος. Tο μεγαλύτερο μέρος της ύλης της Eνότητας ΙΙ εξετάζει πορείες για την παραγωγή ΑΤΡ και άλλων μορίων που αποθηκεύουν ενέργεια. Οι πορείες αυτές έχουν οργανωθεί σε ομάδες που μοιράζονται κοινά ένζυμα. Οι επιμέρους αντιδράσεις μπορούν να εξεταστούν μία φορά και να καταδειχθεί η χρησιμότητά τους σε διαφορετικά βιολογικά περιβάλλοντα ενόσω οι συγκεκριμένες αντιδράσεις είναι πρόσφατες στη μνήμη των φοιτητών. Το Κεφάλαιο 16 αφορά τη γλυκόλυση και τη γλυκονεογένεση. Οι πορείες αυτές είναι, κατά κάποιον τρόπο, η μία αντίστροφη της άλλης, και μία ομάδα κοινών ενζύμων καταλύει πολλά βήματα στο κέντρο των πορειών. Καλύπτοντας μαζί τις δύο πορείες μάς διευκολύνει να δείξουμε εμφανώς πώς η ελεύθερη ενέργεια χρησιμοποιείται για να ωθήσει ολόκληρη τη διεργασία είτε προς την κατεύθυνση αποικοδόμησης της γλυκόζης είτε προς την κατεύθυνση της σύνθεσής της. Το Κεφάλαιο 17, για τον κύκλο του κιτρικού οξέος, συνδέει μέσω της γνώσης της εξέλιξης το σύμπλεγμα της πυροσταφυλικής αφυδρογονάσης, η οποία τροφοδοτεί με μόρια τον κύκλο του κιτρικού οξέος, και το σύμπλεγμα της α-κετογλουταρικής αφυδρογονάσης, το οποίο καταλύει ένα από τα βασικά βήματα του ίδιου κύκλου. Η οξειδωτική φωσφορυλίωση, στο Κεφάλαιο 18, ακολουθείται αμέσως από τις φωτεινές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης, στο Κεφάλαιο 19, προκειμένου να δοθεί έμφαση στα πολλά κοινά χημικά χαρακτηριστικά των πορειών αυτών. Η εξέταση των φωτεινών αντιδράσεων της φωτοσύνθεσης, στο Κεφάλαιο 19, είναι φυσικό να οδηγήσει σε μια συζήτηση για τις σκοτεινές αντιδράσεις δηλαδή, τις συνιστώσες του κύκλου του Calvin στο Κεφάλαιο 20. Αυτή η πορεία είναι φυσικά συνδεδεμένη με την πορεία των φωσφορικών πεντοζών, η οποία επίσης εξετάζεται στο Κεφάλαιο 20, διότι και στις δύο πορείες κοινά ένζυμα αλληλομετατρέπουν σάκχαρα με τρία, τέσσερα, πέντε, έξι και επτά άτομα άνθρακα. Η ENTTA ΙΙΙ, ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΩΝ ΒΙΟΜΟΡΙΩΝ, εστιάζεται στη σύνθεση των βιολογικών μακρομορίων και των συστατικών τους. Το Κεφάλαιο 24, για τη βιοσύνθεση των αμινοξέων, είναι συνδεδεμένο με το προηγούμενο κεφάλαιο για τον καταβολισμό των αμινοξέων από μια οικογένεια ενζύμων που μεταφέρουν αμινικές ομάδες προς και από τα ανθρακικά πλαίσια των αμινοξέων. Το Κεφάλαιο 25 εξετάζει τη βιοσύνθεση των νουκλεοτιδίων, περιλαμβάνοντας τον ρόλο των αμινοξέων ως βιοσυνθετικών πρόδρομων ενώσεων. Mια βασική εξελικτική γνώση στην οποία εδώ δίνεται έμφαση είναι ότι πολλά από τα ένζυμα στις πορείες αυτές είναι μέλη της ίδιας οικογένειας και καταλύουν ανάλογες χημικές αντιδράσεις. Η εστίαση σε ένζυμα και αντιδράσεις που είναι κοινά στις συγκεκριμένες βιοσυνθετικές πορείες επιτρέπει στον φοιτητή να καταλάβει τη λογική των πορειών, αντί να απομνημονεύσει μια ομάδα από φαινομενικά μη σχετιζόμενες αντιδράσεις. Τα Κεφάλαια 27, 28 και 29 καλύπτουν την αντιγραφή, τον ανασυνδυασμό και την επισκευή του DNA, τη σύνθεση και το μάτισμα του RNA, καθώς και τη σύνθεση των πρωτεϊνών. Εξελικτικές συνδέσεις μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών συστημάτων αποκαλύπτουν πώς οι βασικές βιοχημικές πορείες έχουν προσαρμοστεί για τη λειτουργία πιο περίπλοκων βιολογικών συστημάτων. Η πρόσφατα διασαφηνισμένη δομή του ριβοσώματος δίνει στον φοιτητή μια ιδέα για τον πιθανό αρχέγονο κόσμο του RNA, στον οποίο μάλλον τα νουκλεϊκά οξέα παρά οι πρωτεΐνες έπαιξαν σχεδόν όλους τους κύριους ρόλους στην κατάλυση σημαντικών πορειών. ENTTA IV, ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΑΛΛΑ- ΓΕΣ, εξετάζει πώς τα κύτταρα αντιλαμβάνονται και προσαρμόζονται σε αλλαγές στο περιβάλλον τους. Eνότητα IV εξετάζει, διαδοχικά, αισθητήρια συστήματα, το ανοσοποιητικό σύστημα, τους μοριακούς κινητήρες και τον κυτταρικό σκελετό. Tα κεφάλαια αυτά δείχνουν εμφανώς πώς οι διεργασίες σηματοδότησης και απόκρισης, που παρουσιάστηκαν νωρίτερα στο κείμενο, ολοκληρώνονται σε πολυκύτταρους οργανισμούς για τη συγκρότηση ισχυρών βιοχημικών συστημάτων για την ανίχνευση περιβαλλοντικών αλλαγών και την απόκριση σε αυτές.

viii Στην περιγραφή αυτή είναι και πάλι βασική η προσαρμογή των πρωτεϊνών σε νέους ρόλους. Απόδοση των χημικών εννοιών Προσπαθήσαμε να ενσωματώσουμε τις έννοιες της χημείας σε όλο το κείμενο. Αυτές περιλαμβάνουν τη μηχανιστική βάση της δράσης επιλεγμένων ενζύμων, τη θερμοδυναμική βάση της αναδίπλωσης και της συγκρότησης των πρωτεϊνών και άλλων μακρομορίων, καθώς και τις δομές και τη χημική αντιδραστικότητα των κοινών συμπαραγόντων. Η κατανόηση των θεμελιωδών αυτών θεμάτων δείχνει το πόσο καλά κατανοούμε όλες τις βιολογικές διεργασίες. Ο στόχος μας δεν είναι να εξετάσουμε εγκυκλοπαιδικά τους μηχανισμούς των ενζυμικών αντιδράσεων. Aντ αυτού, έχουμε επιλέξει την εξέταση ειδικών θεμάτων με μεγαλύτερη χημική λεπτομέρεια. Αυτό δίνει τη δυνατότητα στους φοιτητές να κατανοήσουν πώς οι χημικές πτυχές μιας διεργα- C 3 σίας βοηθούν στην κάλυψη των βιολογικών αναγκών ενός οργανισμού. Η εμβάθυνση στη χημεία εξαρτάται συχνά από τη σαφή κατανόηση των δομών των βιοχημικών μορίων. Όπου ήταν απαραίτητο, ήμασταν ιδιαίτερα προσεκτικοί ώστε οι στερεοχημικές απεικονίσεις αυτών των μορίων να σχεδιαστούν με ακρίβεια. ι δομές αυτές θα επιτρέψουν στους φοιτητές να αναπτύξουν τη διαίσθησή τους για τα σχήματα των μορίων και να αντιληφθούν αβίαστα πώς αυτά τα σχήματα επηρεάζουν την αντιδραστικότητα. AÛappleÈÚ ÓË ( ÎÂÙ ÏÔÛ ÏÈÎ ÏÈÎfi ÔÍ ) Πλήρως ενημερωμένο με τις πρόσφατες ανακαλύψεις Με δεδομένο τον ιλιγγιώδη ρυθμό της σύγχρονης βιοχημείας, δεν προκαλεί έκπληξη το ότι έχει επέλθει σημαντική πρόοδος μετά την κυκλοφορία της τέταρτης έκδοσης του βιβλίου. Aποκορύφωμα της προόδου αυτής ήταν ο προσδιορισμός της αλληλουχίας του ανθρώπινου γονιδιώματος και των γονιδιωμάτων πολλών απλούστερων οργανισμών. Το εξελικτικό πλαίσιο του κειμένου μας επιτρέπει φυσικά να ενσωματώσουμε πληροφορίες από αυτές τις ιστορικές προσπάθειες. Ο προσδιορισμός των τριτοταγών δομών των πρωτεϊνών και των μακρομοριακών συγκροτημάτων προχωρά επίσης με εκπληκτικό ρυθμό. Όπως σημειώθηκε νωρίτερα, η εξέταση των διεγέρσιμων μεμβρανών στο Κεφάλαιο 13 ενσωματώνει τις λεπτομερείς δομές ενός διαύλου ιόντων (του προκαρυωτικου διαύλου καλίου) και μιας αντλίας ιόντων (της ασβεστιο-ατράσης του σαρκοπλασματικού δικτύου). Στο πεδίο της μεταγωγής σήματος έγινε μια συναρπαστική ανακάλυψη: ο προσδιορισμός της δομής ενός υποδοχέα με επτά διαμεμβρανικές έλικες της ροδοψίνης που συμμετέχει στο σύστημα της όρασης, η οποία εξετάζεται στα Κεφάλαια 15 και 32. Στην περιγραφή των διεργασιών της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης στο Κεφάλαιο 18 βοηθηθήκαμε πάρα πολύ από τον προσδιορισμό των δομών δύο μεγάλων συμπλόκων μεμβρανικών πρωτεϊνών, της οξειδάσης του κυτοχρώματος c και της οξειδάσης του κυτοχρώματος bc 1. Πρόσφατες ανακαλύψεις που αφορούν την τριδιάστατη δομή της συνθάσης της ΑΤΡ παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 18, περιλαμβανομένου του αξιοσημείωτου γεγονότος ότι τμήματα του ενζύμου περιστρέφονται κατά την πορεία της κατάλυσης. Ο προσδιορισμός της δομής του ριβοσώματος αλλάζει τελείως την περιγραφή της σύνθεσης των πρωτεϊνών στο Κεφάλαιο 29. Η αποσαφήνιση της δομής του πυρήνα του νουκλεοσώματος ενός μεγάλος συμπλόκου πρωτεΐνης-dna διευκολύνει την περιγραφή βασικών διεργασιών στη ρύθμιση ευκαρυωτικών γονιδίων στο Κεφάλαιο 31. Εικόνα 9.21 Σύμπλοκο πρωτεάσης IV-crixivan.

ix Τέλος, το κάθε ένα από τα τρία κεφάλαια της Eνότητας IV είναι βασισμένο σε πρόσφατες δομικές κατακτήσεις. Η ικανότητα του φοιτητή να αντιληφθεί βασικές έννοιες των αισθητήριων συστημάτων (Κεφάλαιο 32) βοηθείται κατά πολύ από τις δομές της ροδοψίνης και του διαύλου καλίου που αναφέρθηκε προηγουμένως. Το Κεφάλαιο 33, για το ανοσοποιητικό σύστημα, περιλαμβάνει τώρα την πιο πρόσφατα προσδιορισμένη δομή του υποδοχέα των κυττάρων Τ και των συμπλόκων του. ÚˆÙÂ ÓË 5 Ο προσδιορισμός των δομών των πρωτεϊνικών μοριακών κινητήρων μυοσίνης και κινεσίνης αποκάλυψε τις εξελικτικές διασυνδέσεις στις οποίες βασίζεται το Κεφάλαιο 34 το οποίο αφορά τους μοριακούς κινητήρες. mrna 3 Το ριβόσωμα (Κεφάλαιο 29) Νέες και βελτιωμένες εικονογραφήσεις Η σχέση δομής και λειτουργίας ήταν ανέκαθεν ένα θέμα μεγάλης σημασίας στη Βιοχημεία. Η σχέση αυτή γίνεται περισσότερο σαφής στους φοιτητές στην παρούσα έκδοση μέσω της εκτεταμένης χρήσης των μοριακών μοντέλων. Τα μοντέλα αυτά είναι ανώτερα από εκείνα της τέταρτης έκδοσης σε αρκετά σημεία. Όλα έχουν σχεδιαστεί και μορφοποιηθεί από έναν από εμάς (JMB), με τη χρησιμοποίηση του λογισμικού MLSCRIPT, προκειμένου να δοθεί έμφαση στα πιο σημαντικά δομικά χαρακτηριστικά. Η φιλοσοφία των συγγραφέων είναι ότι ο αναγνώστης θα πρέπει να είναι σε θέση να γράψει την επικεφαλίδα κοιτάζοντας την εικόνα. Έχουμε επιλέξει τα διαγράμματα κορδέλας ως τα πλέον αποτελεσματικά, καθώς αποτελούν την καλύτερη μέθοδο για να αποδοθεί με σαφήνεια η μοριακή δομή. Όλα τα μοριακά διαγράμματα έχουν αποδοθεί με τον ίδιο τρόπο. Έτσι, οι φοιτητές μπορούν εύκολα να συγκρίνουν δομές και να εξοικειωθούν με την ερμηνεία των μοντέλων. Οι ενδείξεις τονίζουν τα βασικά χαρακτηριστικά των μοριακών μοντέλων Έχουν προστεθεί πολλά καινούργια μοριακά μοντέλα τα οποία χρησιμεύουν ως πηγές γνώσης δομικών λεπτομερειών επιπρόσθετων μορίων, παρέχοντας σε μερικές περιπτώσεις πολλαπλές όψεις του ίδιου μορίου. Εκτός από τα μοριακά μοντέλα, η πέμπτη έκδοση περιλαμβάνει περισσότερα διαγράμματα, παρέχοντας έτσι μια γενική εικόνα των βιοχημικών πορειών και διεργασιών και τοποθετώντας τις διεργασίες στο βιολογικό περιβάλλον τους.

x Νέα παιδαγωγικά χαρακτηριστικά Η πέμπτη έκδοση παρέχει στον φοιτητή επιπρόσθετα εργαλεία για να τον βοηθήσει στην εκμάθηση της ύλης του μαθήματος. 4 Ca 2+ KÈÓ ÛË CaM 1 2 ÂappleÙ ÈÔ ÎÈÓ ÛË CaM ΕΙΚΟΝΙΔΙΑ Τα εικονίδια χρησιμοποιούνται για να τονιστούν τρεις κατηγορίες υλικού, κάνοντας την εντόπιση των θεμάτων αυτών ευκολότερη για τον ενδιαφερόμενο φοιτητή ή τον διδάσκοντα. Το ιατρικό σήμα υποδηλώνει μια κλινική εφαρμογή. Εικόνα 15.23 Η ασβεστιοτροποποιητίνη προσδένεται σε αμφιπαθείς α-έλικες. Οι ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ ενθαρρύνουν και βοηθούν τους φοιτητές να εκμεταλλευθούν τα κινούμενα σχέδια και τις εκπαιδευτικές παρουσιάσεις που είναι διαθέσιμες στον δικτυότοπο. Το εικονίδιο γραφήματος δένδρου χαρακτηρίζει εδάφια ή παραγράφους που πρωτίστως ή αποκλειστικώς εξερευνούν πτυχές της βιοχημείας που αφορούν την εξέλιξη των ειδών. Το ποντίκι και ένα δάκτυλο δείχνουν αναφορές σε κινούμενα σχέδια στον δικυότοπο του βιβλίου (www.whfreeman.com/biochem5) για όσους φοιτητές θέλουν να καταλάβουν καλύτερα τις έννοιες χρησιμοποιώντας τα πολυμέσα. ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Ο αριθμός των ασκήσεων αυξήθηκε κατά 50%. Δημιουργήθηκαν τέσσερις νέες κατηγορίες ασκήσεων προκειμένου να αναπτυχθούν ειδικές δεξιότητες. Οι ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ζητούν από τους φοιτητές να υποθέσουν ή να εκπονήσουν έναν χημικό μηχανισμό. Οι ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΡΜΗΝΕΙΑΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ είναι ερωτήσεις γύρω από μια ομάδα δεδομένων που παρέχονται σε μορφή πίνακα ή διαγράμματος. Οι ασκήσεις αυτές δίνουν στους φοιτητές μια αίσθηση για το πώς προκύπτουν τα επιστημονικά συμπεράσματα. Οι ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΥ ΥΛΗΣ ΑΠΟ ΔΙΑΦΟΡΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ζητούν από τους φοιτητές να χρησιμοποιήσουν πληροφορίες από πολλά κεφάλαια για να φθάσουν στη λύση. Οι συγκεκριμένες ασκήσεις δεν παρέχουν απλώς ενημέρωση, αλλά και βοηθούν τον φοιτητή να συνδέσει διαφορετικές πτυχές της βιοχημείας. ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΟΡΟΙ-ΚΛΕΙΔΙΑ Το περίγραμμα στην αρχή κάθε κεφαλαίου, που δίνει τους κύριους τίτλους, χρησιμεύει ως πλαίσιο εργασίας για τον φοιτητή προκειμένου να οργανώσει τις πληροφορίες του κεφαλαίου. Οι κύριοι τίτλοι εμφανίζονται και πάλι στην περίληψη του κεφαλαίου, βοηθώντας στην οργάνωση των πληροφοριών για ευκολότερη ανασκόπηση. Μια ομάδα από όρους-κλειδιά βοηθούν επίσης τον φοιτητή να εστιάζει την προσοχή του και να ανασκοπεί τις σημαντικές έννοιες. GTP ÚÔÛÙ Ê ÏÈÎfi AÎÂÙ ÏÔ-CoA K ÎÏÔ ÙÔ ÎÈÙÚÈÎÔ ÔÍ Ô 8 e - C 2 2 e - 2 C 2 Εικόνα 17.4 Η γλυκόλυση και ο κύκλος του κιτρικού οξέος συνδέονται.

Εργαλεία και τεχνικές Η παρούσα έκδοση της Βιοχημείας προσφέρει τρία κεφάλαια τα οποία παρουσιάζουν τα εργαλεία και τις τεχνικές της βιοχημείας: «Εξερευνώντας τις πρωτεΐνες» (Κεφάλαιο 4), «Εξερευνώντας τα γονίδια» (Κεφάλαιο 6) και «Εξερευνώντας την εξέλιξη» (Κεφάλαιο 7). Επιπρόσθετες πειραματικές τεχνικές παρουσιάζονται και αλλού, από την αρχή μέχρι το τέλος του βιβλίου, ανάλογα με τις ανάγκες. ΕΞΕΡΕΥΝΩΝΤΑΣ ΤΙΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ (Κεφάλαιο 4) Καθαρισμός πρωτεϊνών Υποκεφάλαιο 4.1 Διαφορική φυγοκέντρηση Eδάφιο 4.1.2 Εξαλάτωση Eδάφιο 4.1.3 Διαπίδυση Eδάφιο 4.1.3 Χρωματογραφία διήθησης σε πηκτή Eδάφιο 4.1.3 Χρωματογραφία ιοντοανταλλαγής Eδάφιο 4.1.3 Χρωματογραφία συγγένειας Eδάφιο 4.1.3 Υγρή χρωματογραφία υψηλής πίεσης Eδάφιο 4.1.3 Ηλεκτροφόρηση σε πηκτή Eδάφιο 4.1.4 Ισοηλεκτρικός εστιασμός Eδάφιο 4.1.4 Ηλεκτροφόρηση δύο διαστάσεων Eδάφιο 4.1.4 Ποιοτική και ποσοτική εκτίμηση του καθαρισμού των πρωτεϊνών Eδάφιο 4.1.5 Υπερφυγοκέντρηση Eδάφιο 4.1.6 Φασματομετρία μάζας (MALDI-TF) Eδάφιο 4.1.7 Αποτύπωση πεπτιδικής μάζας Eδάφιο 4.1.7 Αποικοδόμηση Edman Υποκεφάλαιο 4.2 Προσδιορισμός πρωτεϊνικής αλληλουχίας Υποκεφάλαιο 4.2 Παραγωγή πολυκλωνικών αντισωμάτων Eδάφιο 4.3.1 Παραγωγή μονοκλωνικών αντισωμάτων Eδάφιο 4.3.2 Ενζυμοσύνδετη ανοσοπροσροφητική μέτρηση (ELISA) Eδάφιο 4.3.3 Αποτύπωση Western Eδάφιο 4.3.4 Μικροσκοπία φθορισμού Eδάφιο 4.3.5 Πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη ως δείκτης Eδάφιο 4.3.5 Ανοσοκυτταροχημεία με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο Eδάφιο 4.3.5 Αυτοματοποιημένη σύνθεση πεπτιδίων σε στερεά φάση Υποκεφάλαιο 4.4 Φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού Eδάφιο 4.5.1 Ενιζυμένη φασματοσκοπία πυρήνων κατά verhauser Eδάφιο 4.5.1 Κρυσταλλογραφία με ακτίνες Χ Eδάφιο 4.5.2 ΕΞΕΡΕΥΝΩΝΤΑΣ ΤΙΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ (άλλα κεφάλαια) Η βάση του φθορισμού στην πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη Eδάφιο 3.6.5 Κρυσταλλογραφία διάκρισης χρόνου Eδάφιο 8.3.1 Χρησιμοποίηση της φασματοσκοπίας φθορισμού για την ανάλυση αλληλεπιδράσεων ενζύμου-υποστρώματος Eδάφιο 8.3.1 Χρησιμοποίηση μη αντιστρεπτών αναστολέων για τη χαρτογράφηση του ενεργού κέντρου Eδάφιο 8.5.2 Χρησιμοποίηση αναλόγων μεταβατικών καταστάσεων για τη μελέτη των ενεργών κέντρων των ενζύμων Eδάφιο 8.5.3 Καταλυτικά αντισώματα ως ένζυμα Eδάφιο 8.5.4 ΕΞΕΡΕΥΝΩΝΤΑΣ ΤΑ ΓΟΝΙΔΙΑ (Κεφάλαιο 6) Ανάλυση περιοριστικών ενζύμων Εδάφια 6.1.1 και 6.1.2 Τεχνικές αποτύπωσης Southern και Northern Eδάφιο 6.1.2 Προσδιορισμός της αλληλουχίας DNA με τη μέθοδο διδεοξυαναλόγων Sanger Eδάφιο 6.1.3 Ανάλυση νουκλεϊκών οξέων σε στερεά φάση Eδάφιο 6.1.4 Αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) Eδάφιο 6.1.5 Τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA Υποκεφάλαια 6.2-6.4 Κλωνοποίηση DNA σε βακτήρια Εδάφια 6.2.2 και 6.2.3 Χρωμοσωμικό βάδισμα Eδάφιο 6.2.4 Κλωνοποίηση ευκαρυωτικών γονιδίων σε βακτήρια Eδάφιο 6.3.1 Εξετάζοντας τα επίπεδα έκφρασης (γονιδιακά τσιπ) Eδάφιο 6.3.2 Εισάγοντας γονίδια στα ευκαρυωτικά Eδάφιο 6.3.3 Διαγονιδιακά ζώα Eδάφιο 6.3.4 Καταστροφή γονιδίων Eδάφιο 6.3.5 Ογκοεπαγωγά πλασμίδια Eδάφιο 6.3.6 Μεταλλαξιγένεση σε συγκεκριμένη θέση Υποκεφάλαιο 6.4 ΕΞΕΡΕΥΝΩΝΤΑΣ ΤΑ ΓΟΝΙΔΙΑ (άλλα κεφάλαια) Καταβύθιση ισορροπίας σε βαθμίδωση πυκνότητας Eδάφιο 5.2.2 Τεχνική αποτύπωσης για την απομόνωση και τον χαρακτηρισμό περιοχών προαγωγέα Eδάφιο 28.1.1 Ανοσοκαθίζηση χρωματίνης (ChIP) Eδάφιο 31.2.3 ΕΞΕΡΕΥΝΩΝΤΑΣ ΤΗΝ ΕΞΕΛΙΞΗ (Κεφάλαιο 7) Μέθοδοι σύγκρισης αλληλουχιών Υποκεφάλαιο 7.2 Μέθοδοι αντιστοίχισης αλληλουχιών Υποκεφάλαιο 7.2 Εκτίμηση της στατιστικής σημαντικότητας των αντιστοιχίσεων (με ανακάτεμα) Eδάφιο 7.2.1 Πίνακες υποκαταστάσεων Eδάφιο 7.2.2 Εκμαγεία αλληλουχιών Eδάφιο 7.3.2 Αυτο-διαγώνιες γραφικές παραστάσεις για την εύρεση επαναλαμβανόμενων μοτίβων Eδάφιο 7.3.3 Χαρτογράφηση δευτεροταγών δομών μέσω συγκρίσεων αλληλουχιών RNA Eδάφιο 7.3.5 Κατασκευή εξελικτικών δένδρων Υποκεφάλαιο 7.4 Συνδυαστική χημεία Eδάφιο 7.5.2 ΑΛΛΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ Προσδιορισμός της αλληλουχίας των υδατανθράκων με τη χρησιμοποίηση φασματομετρίας μάζας MALDI-TF Eδάφιο 11.3.7 Χρησιμοποίηση λιποσωμάτων για τη διερεύνηση της διαπερατότητας των μεμβρανών Eδάφιο 12.4.1 Χρησιμοποίηση γραφικών παραστάσεων υδροπάθειας για τον εντοπισμό διαμεμβρανικών ελίκων Eδάφιο 12.5.4 Ανάνηψη φθορισμού μετά από φωτολεύκανση (FRAP) για τη μέτρηση της πλευρικής διάχυσης στις μεμβράνες Υποκεφάλαιο 12.6 Τεχνική παγίδευσης τάσης μεμβρανικών τμημάτων για τη μέτρηση της δραστικότητας των διαύλων Eδάφιο 13.5.1 Μέτρηση του δυναμικού οξειδοαναγωγής Eδάφιο 18.2.1 Απεικόνιση με λειτουργικό μαγνητικό συντονισμό (fmri) Eδάφιο 32.1.3 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΙΝΟΥΜΕΝΩΝ ΣΧΕΔΙΩΝ: Επεξηγήσεις με κινούμενα σχέδια των πειραματικών τεχνικών που χρησιμοποιούνται για την εξερεύνηση των γονιδίων και των πρωτεϊνών είναι διαθέσιμες στη διεύθυνση www.whfreeman.com/biochem5

Κλινικές εφαρμογές Tο εικονίδιο αυτό σηματοδοτεί στο κείμενο την περιγραφή μιας κλινικής εφαρμογής. Πρόσθετοι, πιο περιληπτικοί κλινικοί συσχετισμοί εμφανίζονται και στο κείμενο, χωρίς να σημειώνονται με το εικονίδιο. Ασθένειες prion Eδάφιο 3.6.1 Σκορβούτο και σταθεροποίηση του κολλαγόνου Eδάφιο 3.6.5 Ανίχνευση αντιγόνου με ELISA Eδάφιο 4.3.3 Ανεπάρκεια βαζοπρεσίνης Υποκεφάλαιο 4.4 Δράση πενικιλίνης Eδάφιο 8.5.5 Υδατοδιαλυτές βιταμίνες Eδάφιο 8.6.1 Λιποδιαλυτές βιταμίνες στην πήξη του αίματος και στην όραση Eδάφιο 8.6.2 Αναστολείς πρωτεασών Eδάφιο 9.1.7 Ανθρακική ανυδράση και οστεοπόρωση Υποκεφάλαιο 9.2 Η χρήση των ισοενζύμων για τη διάγνωση καταστροφής ιστών Eδάφιο 10.3 Εμφύσημα Eδάφιο 10.5.4 Παρεμπόδιση θρόμβωσης Eδάφιο 10.5.7 Αιμοφιλία Eδάφιο 10.5.8 Ρύθμιση της πήξης του αίματος Eδάφιο 10.5.9 Ομάδες αίματος Eδάφιο 11.2.5 Αντιβιοτικά ως αναστολείς της γλυκοζυλίωσης Eδάφιο 11.3.3 Βλεννολιπίδωση ΙΙ Eδάφιο 11.3.5 Επιλεκτίνες και απόκριση της φλεγμονής Eδάφιο 11.4.1 Ιός της γρίπης Eδάφιο 11.4.2 Κλινική χρήση των λιποσωμάτων Eδάφιο 12.4.1 Ασπιρίνη και ibuprofen Eδάφιο 12.5.2 Δακτυλίτιδα και συμφορητική καρδιακή ανεπάρκεια Eδάφιο 13.2.3 Πολυφαρμακευτική αντίσταση και κυστική ίνωση Υποκεφάλαιο 13.3 Αναστολείς πρωτεϊνικών κινασών ως αντικαρκινικά φάρμακα Eδάφιο 15.5.1 Χολέρα και κοκκύτης Eδάφιο 15.5.2 Δυσανεξία λακτόζης Eδάφιο 16.1.12 Τοξικότητα γαλακτόζης Eδάφιο 16.1.13 Καρκίνος και γλυκόλυση Eδάφιο 16.2.5 Έλλειψη φωσφατάσης και γαλακτική οξέωση Eδάφιο 17.2.1 Μπέρι μπέρι και δηλητηρίαση από υδράργυρο και αρσενικό Eδάφιο 17.3.2 Μιτοχονδριακές νόσοι Eδάφιο 18.6.5 Αιμολυτική αναιμία Eδάφιο 20.5.1 Ανεπάρκεια της αφυδρογονάσης της 6-φωσφορικής γλυκόζης Eδάφιο 20.5.2 Νόσοι αποθήκευσης γλυκογόνου Eδάφιο 21.5.4 Στεατόρροια σε ηπατικά νοσήματα Eδάφιο 22.1.1 Ανεπάρκεια καρνιτίνης Eδάφιο 22.2.3 Σύνδρομο Zellweger Eδάφιο 22.3.4 Χρησιμοποίηση των αναστολέων της συνθάσης των λιπαρών οξέων ως φαρμάκων Eδάφιο 22.4.9 Επιδράσεις της ασπιρίνης στις σηματοδοτικές πορείες Eδάφιο 22.6.2 Καρκίνος του τραχήλου της μήτρας και ουβικιτίνη Eδάφιο 23.2.1 Αποικοδόμηση πρωτεϊνών και ανοσοαπόκριση 23.2.3 Κληρονομικές βλάβες του κύκλου της ουρίας (υπεραμμωνιαιμία) Eδάφιο 23.4.4 Εκ γενετής σφάλματα της αποικοδόμησης των αμινοξέων Υποκεφάλαιο 23.6 Υψηλά επίπεδα ομοκυστεΐνης και αγγειακή νόσος Eδάφιο 24.2.9 Κληρονομικές διαταραχές του μεταβολισμού της πορφυρίνης Eδάφιο 24.4.4 Αντικαρκινικά φάρμακα που παρεμποδίζουν τη σύνθεση του θυμιδυλικού Eδάφιο 25.3.3 Πελάγρα Υποκεφάλαιο 25.5 Ουρική αρθρίτιδα Eδάφιο 25.6.1 Σύνδρομο Lesch-Nyhan Eδάφιο 25.6.2 Διακοπή του μεταβολισμού των λιπιδίων ως αιτία του συνδρόμου αναπνευστικής δυσφορίας και της ασθένειας Tay- Sachs Eδάφιο 26.1.6 Διαγνωστική χρήση των επιπέδων χοληστερόλης του αίματος Eδάφιο 26.3.2 Υπερχοληστερολαιμία και αθηροσκλήρωση Eδάφιο 26.3.5 Κλινική ρύθμιση των επιπέδων χοληστερόλης Eδάφιο 26.3.6 Ραχίτιδα και βιταμίνη D Eδάφιο 26.4.7 Αντιβιοτικά που στοχεύουν τη DNA γυράση Eδάφιο 27.3.4 Ελαττωματική επιδιόρθωση του DNA και καρκίνος Eδάφιο 27.6.5 Χορεία untigton Eδάφιο 27.6.6 Ανίχνευση καρκινογόνων (δοκιμασία Ames) Eδάφιο 27.6.7 Αντιβιοτικά ως αναστολείς της μεταγραφής Eδάφιο 28.1.9 Λέμφωμα Burkitt και λευχαιμία των κυττάρων Β Eδάφιο 28.2.6 Θαλασσαιμία Eδάφιο 28.3.3 Αντιβιοτικά που αναστέλλουν την πρωτεϊνοσύνθεση Eδάφιο 29.5.1 Διφθερίτιδα Eδάφιο 29.5.2 Παρατεταμένη ασιτία Eδάφιο 30.3.1 Διαβήτης Eδάφιο 30.3.2 Ρύθμιση του βάρους του σώματος Eδάφιο 30.3.3 Μεταβολικές επιδράσεις της αιθανόλης Eδάφιο 30.5 Αναβολικά στεροειδή Eδάφιο 31.3.3 SERMs και καρκίνος του μαστού Eδάφιο 31.3.3 Αχρωματοψία Eδάφιο 32.3.5 Χρησιμοποίηση της καψαϊκίνης στην αντιμετώπιση του πόνου Eδάφιο 32.5.1 MC και απόρριψη μοσχεύματος Eδάφιο 33.5.6 Καταστολείς του ανοσοποιητικού συστήματος Εδάφιο 33.4.3. Εμβόλιο κατά του AIDS Eδάφιο 33.5.7 Νοσήματα αυτοανοσίας Eδάφιο 33.6.2 Ανοσοποιητικό σύστημα και καρκίνος Eδάφιο 33.6.3 Μυοσίνες και κώφωση Eδάφιο 34.2.1 Κινησίνες και διαταραχές του νευρικού συστήματος Υποκεφάλαιο 34.3 Ταξόλη Eδάφιο 34.3.1

Μοριακές πτυχές της εξελικτικής θεωρίας Tο εικονίδιο αυτό σηματοδοτεί την αρχή πολλών συζητήσεων που τονίζουν ομοιότητες πρωτεϊνών ή άλλες γνώσεις σχετικές με τις μοριακές πτυχές της εξελικτικής θεωρίας οι οποίες παρέχουν ένα πλαίσιο για να βοηθήσουν τους φοιτητές να οργανώσουν τη σχετική ύλη. Γιατί αυτό το σύνολο των 20 αμινοξέων; Υποκεφάλαιο 3.1 Πολλά εξόνια κωδικεύουν δομικές περιοχές πρωτεϊνών Eδάφιο 5.6.2 Καταλυτικές τριάδες σε υδρολυτικά ένζυμα Eδάφιο 9.1.4 Κύριες τάξεις ενζύμων που διασπούν πεπτίδια Eδάφιο 9.1.6 Ενεργά κέντρα βασισμένα στον ψευδάργυρο στις ανθρακικές ανυδράσες Eδάφιο 9.2.4 Ένας κοινός καταλυτικός πυρήνας στα περιοριστικά ένζυμα τύπου ΙΙ Eδάφιο 9.3.4 Δομικές περιοχές ΝΤΡάσης με θηλιές Ρ Eδάφιο 9.4.4 Εμβρυϊκή αιμοσφαιρίνη Eδάφιο 10.2.3 Ένας κοινός καταλυτικός πυρήνας στις πρωτεϊνικές κινάσες Eδάφιο 10.4.3 Γιατί θα μπορούσαν να διαφέρουν οι τύποι αίματος στον άνθρωπο; Eδάφιο 11.2.5 Εξελικτικά συγγενείς αντλίες ιόντων Υποκεφάλαιο 13.2 ΑΤΡάσες τύπου Ρ Eδάφιο 13.2.2 Κασέτες δέσμευσης της ΑΤΡ Υποκεφάλαιο 13.3 Οικογένειες δευτερογενών μεταφορέων Υποκεφάλαιο 13.4 Υπομονάδες υποδοχέα ακετυλοχολίνης Eδάφιο 13.5.2 Συγκρίσεις αλληλουχιών cdna των διαύλων νατρίου Eδάφιο 13.5.4 Ομολογίες διαύλων καλίου και νατρίου Eδάφιο 13.5.5 Χρησιμοποίηση συγκρίσεων αλληλουχιών για να κατανοήσουμε τους διαύλους νατρίου και ασβεστίου Eδάφιο 13.5.7 Εξέλιξη των μεταβολικών πορειών Eδάφιο 14.3.4 Πώς ο ιός του σαρκώματος Rous απέκτησε το ογκογονίδιό του Υποκεφάλαιο 15.5 Επαναλαμβανόμενα χαρακτηριστικά των πορειών μεταγωγής σήματος Υποκεφάλαιο 15.6 Γιατί η γλυκόζη είναι σημαντικό καύσιμο; Eδάφιο 16.0.1 Μια κοινή θέση σύνδεσης στις αφυδρογονάσες Eδάφιο 16.1.10 Η υπεροικογένεια των διευκολυντών της μεταφοράς Eδάφιο 16.2.4 Ισοενζυμικές μορφές της γαλακτικής αφυδρογονάσης Eδάφιο 16.4.2 Εξελικτικέή σχέση της γλυκόλυσης και της γλυκονεογένεσης Eδάφιο 16.4.3 Αποκαρβοξυλίωση του α-κετογλουταρικού και του πυροσταφυλικού Eδάφιο 17.1.6 Εξέλιξη της συνθετάσης του ηλεκτρυλο-coa Eδάφιο 17.1.7 Ιστορία της εξέλιξης του κύκλου του κιτρικού οξέος Eδάφιο 17.3.3 Ενδοσυμβιωτικές προελεύσεις των μιτοχονδρίων Eδάφιο 18.1.2 Διατήρηση της δομής του κυτοχρώματος c Eδάφιο 18.3.7 Κοινά γνωρίσματα της συνθάσης της ΑΤΡ και των πρωτεϊνών G Eδάφιο 18.4.5 Σχετιζόμενες αποσυζευκτικές πρωτεΐνες Eδάφιο 18.6.4 Εξέλιξη των χλωροπλαστών Eδάφιο 19.1.2 Εξελικτικές απαρχές της φωτοσύνθεσης Υποκεφάλαιο 19.6 Εξέλιξη της πορείας C 4 Eδάφιο 20.2.3 Αυξανόμενη πολυπλοκότητα στη ρύθμιση της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου Eδάφιο 21.3.3 Η οικογένεια της α-αμυλάσης Eδάφιο 21.4.3 Ένα επαναλαμβανόμενο μοτίβο στην ενεργοποίηση των καρβοξυλικών ομάδων Eδάφιο 22.2.2 Οι συνθετάσες των πολυκετιδίων και των μη ριβοσωματικών πεπτιδίων μοιάζουν με τη συνθάση των λιπαρών οξέων Eδάφιο 22.4.10 Προκαρυωτικά ισοδύναμα της πορείας της ουβικιτίνης και του πρωτεοσώματος Eδάφιο 23.2.4 Μια οικογένεια ενζύμων που εξαρτώνται από την πυριδοξάλη Eδάφιο 23.3.3 Εξέλιξη του κύκλου της ουρίας Eδάφιο 23.4.3 Δομική περιοχή ΝΤΡάσης με θηλιά Ρ στην αζωτάση Eδάφιο 24.1.1 Επαναλαμβανόμενα βήματα στη σύνθεση του πουρινικού δακτυλίου Eδάφιο 25.2.3 Ριβονουκλεοτιδικές αναγωγάσες Eδάφιο 25.3 Αύξηση των επιπέδων του ουρικού στη διάρκεια της εξέλιξης των πρωτευόντων Eδάφιο 25.6.1 Η υπεροικογένεια του κυτοχρώματος Ρ450 Eδάφιο 26.4.3 DNA πολυμεράσες Eδάφιο 27.2.1 Ελικάσες Eδάφιο 27.2.5 Εξελικτικές συγγένειες των ανασυνδυασών και των τοποϊσομερασών Eδάφιο 27.5.2 Ομοιότητες στη μεταγραφική μηχανή μεταξύ αρχαίων και ευκαρυωτικών Eδάφιο 28.2.4 Εξέλιξη του ματίσματος που καταλύεται από τα επανασυνδεοσώματα Υποκεφάλαιο 28.4 Τάξεις των αμινοακυλο-trna συνθετασών Eδάφιο 29.2.5 Σύσταση του αρχέγονου ριβοσώματος Eδάφιο 29.3.1 Εξέλιξη των μοριακών μιμητικών ενώσεων Eδάφιο 29.4.4 Μια οικογένεια πρωτεϊνών με κοινές δομικές περιοχές πρόσδεσης προσδέματος Eδάφιο 31.1.4 Ανεξάρτητη εξέλιξη των θέσεων πρόσδεσης DNA των ρυθμιστικών πρωτεϊνών Eδάφιο 31.1.5 Νησίδες GpG Eδάφιο 31.2.5 Στοιχεία απόκρισης στον σίδηρο Eδάφιο 31.4.2 Η οικογένεια υποδοχέων οσμογόνων μορίων Eδάφιο 32.1.1 Εξέλιξη του mrna των υποδοχέων της γεύσης Eδάφιο 32.2.5 Εξέλιξη των φωτοϋποδοχέων Eδάφιο 32.3.4 Η πτυχή της ανοσοσφαιρίνης Υποκεφάλαιο 33.2 Συγγένεια της ακτίνης με την εξοκινάση και άλλες προκαρυωτικές πρωτεΐνες Eδάφιο 34.2.2 Οι σωληνίνες στην οικογένεια ΝΤΡασών με θηλιές Ρ Eδάφιο 34.3.1

Ευχαριστίες Υπάρχει μια παλιά παροιμία που λέει ότι ποτέ δεν μαθαίνεις πραγματικά ένα θέμα έως ότου το διδάξεις. Τώρα ξέρουμε ότι μαθαίνεις ένα θέμα ακόμη καλύτερα όταν γράψεις για αυτό. Ετοιμάζοντας την πέμπτη έκδοση της Βιοχημείας, μας δόθηκε μια θαυμάσια ευκαιρία να ενώσουμε την αγάπη μας για τη βιοχημεία και τη διδασκαλία και να μοιραστούμε τον ενθουσιασμό μας με φοιτητές σε όλο τον κόσμο. Παρ όλα αυτά, το έργο ήταν δύσκολο διότι είχαν γίνει πολλές ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις μετά τη δημοσίευση της τέταρτης έκδοσης. Το ερώτημα που συχνά αντιμετωπίσαμε ήταν: Ποια βιοχημική γνώση αξίζει να έχουμε; Για να απαντήσουμε στο ερώτημα αυτό χρειάστηκε μια προσπάθεια να κατανοήσουμε όσο το δυνατόν περισσότερο από το νέο υλικό και στη συνέχεια να αποφασίσουμε τί να περιλάβουμε και, ακόμη δυσκολότερο, τί να αποκλείσουμε. Εντούτοις, δεν αρχίσαμε από το μηδέν. Γράφοντας την πέμπτη έκδοση της Βιοχημείας του Stryer, αισθανόμαστε και τυχεροί και τρομοκρατημένοι. Τυχεροί, διότι είχαμε ως σημείο εκκίνησης το καλύτερο βιβλίο βιοχημείας που γράφηκε ποτέ. Τρομοκρατημένοι, διότι είχαμε ως σημείο εκκίνησης το καλύτερο βιβλίο βιοχημείας που γράφηκε ποτέ με την πρόκληση να το βελτιώσουμε. Στον βαθμό που το επιτύχαμε, αυτό έγινε χάρη στη βοήθεια πολλών ανθρώπων. Οι ευχαριστίες απευθύνονται πρωτίστως και κυρίως στους φοιτητές μας στο Πανεπιστήμιο Johns opkins και στο Κολέγιο Carleton. Καμία λέξη δεν γράφηκε και καμία εικόνα δεν κατασκευάστηκε δίχως τη γνώση ότι έξυπνοι, αφοσιωμένοι φοιτητές θα εντόπιζαν αμέσως την όποια αοριστία και αμφισημία. Ο ένας από εμάς (JMB) ευχαριστεί ειδικά τα μέλη του εργαστηρίου Berg τα οποία με προθυμία ανέχθηκαν μια κατάσταση παραμέλησής τους για χρόνια, καθώς και τις απαιτήσεις για έλεγχο των προκαταρκτικών σχεδίων των εικονογραφήσεων όταν θα μπορούσαν να συζητούν μάλλον για την έρευνά τους. Ιδιαίτερες ευχαριστίες οφείλονται στην Dr. Barbara Amann και την Kathleen Kolish οι οποίες βοήθησαν στη διατήρηση κάποιας τάξης μέσα στο χάος. Ευχαριστούμε επίσης τους συναδέλφους μας στο Πανεπιστήμιο Johns opkins και στο Κολέγιο Carleton οι οποίοι μας υποστήριξαν, μας συμβούλευσαν, μας έδωσαν οδηγίες και απλώς μας ανέχθηκαν στη διάρκεια αυτής της κοπιαστικής δουλειάς. Ο ένας από εμάς (JLT) πήρε μια γενναιόδωρη επιχορήγηση από το Κολέγιο Carleton, χάρη στην οποία απαλλάχτηκε από μερικές από τις ακαδημαϊκές υποχρεώσεις του και έτσι μπόρεσε να αφοσιωθεί περισσότερο στο βιβλίο. Είμαστε ευγνώμονες στους συναδέλφους μας σε όλο τον κόσμο οι οποίοι λειτούργησαν ως κριτές της νέας έκδοσης. Τα εύστοχα σχόλιά τους και οι υποδείξεις που μας έκαναν και η ενθάρρυνση που μας έδωσαν ήταν ανεκτίμητη βοήθεια σε μας προκειμένου να διατηρηθεί η εξαίρετη ποιότητα των προηγούμενων εκδόσεων του βιβλίου. Οι κριτές αυτοί είναι: Mark Alper, University of California at Berkeley L. Mario Amzel, Johns opkins University Paul Azari, Colorado State University Ruma Banerjee, University of Nebraska Michael Barbush, Baker University Douglas Barrick, Johns opkins University Loran L. Bieber, Michigan State University Margaret Brosnan, University of Newfoundland Lukas K. Buehler, University of California at San Diego C. Allen Bush, University of Maryland, Baltimore County Tom Cech, oward ughes Medical Institute scar P. Chilson, Washington University Steven Clarke, University of California at Los Angeles Philip A. Cole, Johns opkins University School of Medicine Paul A. Craig, Rochester Institute of Technology David L. Daleke, Indiana University David Deamer, University of California at Santa Cruz Frank. Deis, Rutgers University Eric S. Eberhardt, Vassar College Duane C. Eichler, University of San Francisco School of Medicine Stephen. Ellis, Auburn University Nuran Ercal, University of Missouri at Rolla Gregg B. Fields, Florida Atlantic University Gregory J. Gatto, Jr., Johns opkins University Nancy Counts Gerber, San Francisco State University Claiborne Glover III, University of Georgia E. M. Gregory, Virginia Polytechnic Institute and State University Mark Griep, University of Nebraska at Lincoln ebe M. Guardiola-Diaz, Trinity College James R. eitz, Mississippi State University Neville R. Kallenbach, New York University arold Kasinsky, University of British Columbia Dan Kirschner, Boston College G. Barrie Kitto, University of Texas at Austin James F. Koerner, University of Minnesota John Koontz, University of Tennessee Gary R. Kunkel, Texas A&M University David. Lambeth, University of North Dakota Timothy Logan, Florida State University Douglas D. McAbee, California State University at Long Beach William R. Marcotte, Jr., Clemson University Alan Mellors, University of Guelph Dudley G. Moon, Albany College of Pharmacy Kelley W. Moremen, University of Georgia

Scott Napper, University of Saskatchewan Jeremy Nathans, Johns opkins University School of Medicine James W. Phillips, University of ealth Sciences Terry Platt, University of Rochester Medical Center Gary J. Quigley, unter College, City University of New York Carl Rhodes, oward ughes Medical Institute Gale Rhodes, University of Southern Maine Mark Richter, University of Kansas Anthony S. Serianni, University of Notre Dame Ann E. Shinnar, Barnard College Jessup M. Shively, Clemson University Roger D. Sloboda, Dartmouth College Carolyn M. Teschke, University of Connecticut Dean R. Tolan, Boston University Gordon Tollin, University of Arizona Jeffrey M. Voigt, Albany College of Pharmacy M. Gerard Waters, Princeton University Linette M. Watkins, Southwest Texas State University Gabriele Wienhausen, University of California at San Diego James D. Willett, George Mason University Gail R. Willsky, State University of New York at Buffalo Dennis Winge, University of Utah Charles F. Yocum, University of Michigan Η εργασία με τους συνεργάτες μας στον εκδοτικό οίκο W.. Freeman and Company ήταν μια θαυμάσια εμπειρία. Θα θέλαμε ειδικά να αναγνωρίσουμε τις προσπάθειες των παρακάτω ανθρώπων: Η επιμελήτρια Susan Moran συνέβαλε τα μέγιστα στην επιτυχία αυτού του έργου. Στη διάρκεια των εργασιών η Susan έγινε μια αφοσιωμένη φοιτήτρια βιοχημείας. Η κατανόησή της για το πώς η ύλη, το κείμενο και οι εικόνες θα γίνονταν αντιληπτά από τους φοιτητές και η προσήλωσή της στην τελειότητα ήταν αληθινή έμπνευση. Η επιμελήτρια του έργου Georgia Lee adler διαχειρίστηκε τη ροή ολόκληρου του έργου από το χειρόγραφο έως το τελικό προϊόν μερικές φορές με ένα «βελούδινο γάντι» και άλλες φορές πιο δυναμικά, αλλά πάντοτε αποτελεσματικά. Η προσεκτική διορθώτρια του χειρογράφου Patricia Zimmerman αύξησε τη συνοχή και τη σαφήνεια του κειμένου. Οι σχεδιάστριες Vicki Tomaselli και Patricia McDermond παρήγαγαν το σχέδιο της διάταξης του βιβλίου ώστε να είναι οργανωτικά σαφές και αισθητικά ευχάριστο. Η ακούραστη αναζήτηση των δικών μας ερευνητών φωτογραφίας, της Vikii Wong και της Dena Betz, για τις όσο το δυνατόν καλύτερες φωτογραφίες, συνεισέφερε αποτελεσματικά στη σαφήνεια και την ελκυστικότητα του κειμένου. Η Cecilia Varas, συντονίστρια εικονογράφησης, επιθεώρησε επιδέξια την απόδοση εκατοντάδων νέων εικονογραφήσεων και η Julia DeRosa, διευθύντρια παραγωγής, χειρίστηκε έξυπνα όλες τις δυσκολίες του προγραμματισμού, της σύνθεσης και της υλοποίησης του έργου. Ο Neil Clarke του Πανεπιστημίου Johns opkins, η Sonia DiVittorio και ο Mark Santee καθοδήγησαν τις εργασίες των πολυμέσων που σχετίζονται με το βιβλίο. Οι επιδεξιότητες του Neil ως δασκάλου και η γνώση της δύναμης και των παγίδων των υπολογιστών, οι επιδεξιότητες της Sonia στη διόρθωση και στον συντονισμό, καθώς και η καλλιτεχνική της αίσθηση αλλά και η διαχείριση από τον Mark ενός έργου που άλλαζε συνεχώς, έκαναν τον δικτυότοπο ένα ισχυρό συμπλήρωμα του κειμένου και πολύ διασκεδαστικό να τον εξερευνάς. Θέλουμε επίσης να ευχαριστήσουμε αυτούς που ανέπτυξαν τα πολυμέσα, οι οποίοι μετασχημάτισαν τα γραπτά σε κινούμενα σχέδια που υπάρχουν στην ιστοσελίδα μας. Για τις ομάδες των Conceptual Insights ευχαριστούμε τον Nick McLeod, την Koreen Wykes, τον Dr. Roy Tasker, τον Robert Bleeker και τον David egarty του CADRE DESIGN. Για τις τριδιάστατες μοριακές απεικονίσεις των Structural Insights ευχαριστούμε τον Timothy Driscoll (molvisions.com - 3D molecular visualization). Ο Daniel J. Davis του Πανεπιστημίου του Αρκάνσας στο Fayettville ετοίμασε τα διαγωνίσματα γνώσεων on line. Η εκδότρια Michelle Julet ήταν ο κύριος υποστηρικτής μας, ο αυστηρός εργοδότης μας και ο παρηγορητής μας. Αυτή μας έδινε το κουράγιο να συνεχίσουμε όταν ήμασταν κουρασμένοι, εξουθενωμένοι και αποθαρρυμένοι. Μαζί με τη Michelle, οι ειδικοί του μάρκετινγκ John Britch και Carol Coffey μας εισήγαγαν στην επιχείρηση των εκδόσεων. Επίσης ευχαριστούμε τους ανθρώπους των πωλήσεων στην W.. Freeman and Company για τις εξαιρετικές προτάσεις τους και την έρευνα αγοράςø ιδιαίτερα ευχαριστούμε την αντιπρόεδρο πωλήσεων Marie Schappert και τους David Kennedy, Chris Spavins, Julie irshman, Cindi Weiss- Goldner, Kimberly Manzi, Connaught Colbert, Michele Merlo, Sandy Manly, και τον Mike Krotine. Ευχαριστούμε την Elizabeth Widdicombe, Πρόεδρο της W.. Freeman and Company, γιατί δεν έχασε ποτέ την πίστη της σε μας. Τελικά, το έργο δεν θα είχε πραγματοποιηθεί δίχως την ανεξάντλητη υποστήριξη των οικογενειών μας ιδιαίτερα των συζύγων μας Wendie Berg και Alison Unger. Η υπομονή, η ενθάρρυνση και ο ενθουσιασμός τους έκαναν την προσπάθεια αυτή δυνατή. Επίσης ευχαριστούμε τα παιδιά μας, Alex, Corey και Monica Berg, και Janina και Nicholas Tymoczko, για την ανεκτικότητά τους και το καλό τους χιούμορ και για το ότι μας έδιναν διαρκώς τη σωστή οπτική γωνία για να κρίνουμε τί είναι σημαντικό στη ζωή.

Συνοπτικά περιεχόμενα ΕΝΟΤΗΤΑ I Ο ΜΟΡΙΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΗΣ ΖΩΗΣ Κεφάλαιο 20 κύκλος του Calvin και η πορεία των φωσφορικών πεντοζών 619 Κεφάλαιο 1 Πρελούδιο: βιοχημεία και η επαναστατική καταγραφή γονιδιωμάτων ζώντων οργανισμών 3 Κεφάλαιο 21 Ο μεταβολισμός του γλυκογόνου 649 Κεφάλαιο 22 Ο μεταβολισμός των λιπαρών οξέων 677 Κεφάλαιο 2 Bιοχημική εξέλιξη 21 Κεφάλαιο 3 Δομή και λειτουργία των πρωτεϊνών 45 Κεφάλαιο 23 Ρυθμός αναπλήρωσης πρωτεϊνών και καταβολισμός αμινοξέων 713 Κεφάλαιο 4 Eξερευνώντας τις πρωτεΐνες 83 Κεφάλαιο 5 DNA, RNA, και η ροή των γενετικών πληροφοριών 127 Κεφάλαιο 6 Eξερευνώντας τα γονίδια 157 Κεφάλαιο 7 Eξερευνώντας την εξέλιξη 189 Κεφάλαιο 8 Ένζυμα: Bασικές αρχές και κινητική 209 Κεφάλαιο 9 Στρατηγικές κατάλυσης 251 Κεφάλαιο 10 Στρατηγικές ρύθμισης: ένζυμα και αιμοσφαιρίνη 289 Κεφάλαιο 11 Yδατάνθρακες 329 Κεφάλαιο 12 Λιπίδια και κυτταρικές μεμβράνες 355 Κεφάλαιο 13 Mεμβρανικοί δίαυλοι και αντλίες 385 ΕΝΟΤΗΤΑ IΙ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΚΑΙ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ EΝΕΡΓΕΙΑΣ Κεφάλαιο 14 Κεφάλαιο 15 Mεταβολισμός: βασικές έννοιες και σχεδιασμός 417 Πορείες μεταγωγής σήματος: Eισαγωγή στον μεταβολισμό της πληροφόρησης 443 Κεφάλαιο 16 Γλυκόλυση και Γλυκονεογένεση 477 Κεφάλαιο 17 κύκλος του κιτρικού οξέος 521 Κεφάλαιο 18 ξειδωτική φωσφορυλίωση 549 ΕΝΟΤΗΤΑ III Η ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΩΝ ΒΙΟΜΟΡΙΩΝ Κεφάλαιο 24 Η βιοσύνθεση των αμινοξέων 749 Κεφάλαιο 25 Η βιοσύνθεση των νουκλεοτιδίων 781 Κεφάλαιο 26 Κεφάλαιο 27 Η βιοσύνθεση των μεμβρανικών λιπιδίων και των στεροειδών 807 Aντιγραφή, ανασυνδυασμός και επιδιόρθωση του DNA 841 Κεφάλαιο 28 Σύνθεση και μάτισμα του RNA 881 Κεφάλαιο 29 Σύνθεση πρωτεϊνών 915 Κεφάλαιο 30 Η ολοκλήρωση του μεταβολισμού 951 Κεφάλαιο 31 έλεγχος της γονιδιακής έκφρασης 977 ΕΝΟΤΗΤΑ IV Η ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ Κεφάλαιο 32 Aισθητικά συστήματα 1011 Κεφάλαιο 33 Tο ανοσοποιητικό σύστημα 1039 Κεφάλαιο 34 Mοριακοί κινητήρες 1073 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ Π3 ΓΛΩΣΣΑΡΙΟ ΕΝΩΣΕΩΝ Π7 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ Π41 Π15 Κεφάλαιο 19 ι φωτεινές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης 591

Αναλυτικά περιεχόμενα ΕΝΟΤΗΤΑ I ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΜΟΡΙΑΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΗΣ ΖΩΗΣ Πρελούδιο: βιοχημεία και η επαναστατική καταγραφή γονιδιωμάτων ζώντων οργανισμών 3 1.1 Tο DNA καταδεικνύει τη σχέση μεταξύ μορφής και λειτουργίας 4 1.1.1 Tο DNA κατασκευάζεται από τέσσερις δομικούς λίθους 4 1.1.2 Δύο μονές αλυσίδες του DNA συνδυάζονται για να σχηματίσουν τη διπλή έλικα 5 1.1.3 Tο RNA είναι το ενδιάμεσο μόριο στη ροή των γενετικών πληροφοριών 6 1.1.4 ι πρωτεΐνες, που κωδικεύονται από τα νουκλεϊκά οξέα, επιτελούν τις περισσότερες λειτουργίες του κυττάρου 6 1.2 Tο ενιαίο των βιοχημικών διεργασιών είναι το υπόβαθρο της βιολογικής ποικιλομορφίας 8 1.3 ι χημικοί δεσμοί στη βιοχημεία 9 1.3.1 Στις αντιστρεπτές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των βιομορίων μεσολαβούν τρία είδη μη ομοιοπολικών δεσμών 10 1.3.2 ι ιδιότητες του νερού επηρεάζουν τις ικανότητες των βιομορίων για σχηματισμό δεσμών 11 1.3.3 εντροπία και οι νόμοι της θερμοδυναμικής12 1.3.4 αναδίπλωση των πρωτεϊνών μπορεί να γίνει κατανοητή μέσω των μεταβολών ελεύθερης ενέργειας 15 1.4 Bιοχημεία και ανθρώπινη βιολογία 16 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ: Aπεικόνιση μοριακών δομών 18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Bιοχημική εξέλιξη 21 2.1 Bασικά οργανικά μόρια χρησιμοποιούνται από ζώντες οργανισμούς 22 2.1.1 Πολλά συστατικά βιοχημικών μακρομορίων μπορούν να παραχθούν από απλές, προβιοτικές αντιδράσεις 22 2.1.2 Aβεβαιότητες συσκοτίζουν την προέλευση ορισμένων βασικών βιομορίων 23 2.2 εξέλιξη χρειάζεται αναπαραγωγή, ποικιλομορφία και επιλεκτική πίεση 23 2.2.1 ι αρχές της εξέλιξης μπορούν να αποδειχθούν in vitro 24 2.2.2 Tα μόρια RNA μπορούν να δρουν ως καταλύτες 25 2.2.3 Tα αμινοξέα και τα πολυμερή τους μπορούν να παίζουν βιοσυνθετικούς και καταλυτικούς ρόλους 26 2.2.4 πολυπεπτιδική σύνθεση που κατευθύνεται από ένα εκμαγείο RNA συνδέει τους κόσμους του RNA και των πρωτεϊνών 27 2.2.5 γενετικός κώδικας διασαφηνίζει τους μηχανισμούς της εξέλιξης 28 2.2.6 Tο μεταφορικό RNA απεικονίζει την εξέλιξη διά μέσου διπλασιασμών γονιδίων 29 2.2.7 Tο DNA είναι μια σταθερή μορφή αποθήκευσης για τις γενετικές πληροφορίες 29 2.3 Eνεργειακοί μετασχηματισμοί είναι απαραίτητοι για την διατήρηση των ζώντων οργανισμών 31 2.3.1 ATP, ένα κοινό νόμισμα βιοχημικής ενέργειας, μπορεί να δημιουργηθεί με τη διάσπαση οργανικών μορίων 31 2.3.2 Tα κύτταρα σχηματίστηκαν με την έγκλειση νουκλεϊκών οξέων σε μεμβράνες 32 2.3.3 διαμερισματοποίηση χρειάστηκε την ανάπτυξη αντλιών ιόντων 33 2.3.4 Bαθμιδώσεις συγκέντρωσης πρωτονίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ωθήσουν τη σύνθεση ΑΤΡ 34 2.3.5 Το μοριακό οξυγόνο, ένα τοξικό παραπροϊόν μερικών φωτοσυνθετικών διεργασιών, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεταβολικούς σκοπούς 35 2.4 Tα κύτταρα μπορούν να αποκρίνονται σε αλλαγές του περιβάλλοντός τους 36 2.4.1 Nηματοειδείς δομές και μοριακοί κινητήρες καθιστούν δυνατές ενδοκυτταρικές και κυτταρικές κινήσεις 37 2.4.2 Mερικά κύτταρα μπορούν να αλληλεπιδρούν και να σχηματίζουν αποικίες με εξειδικευμένες λειτουργίες 38 2.4.3 ανάπτυξη των πολυκύτταρων οργανισμών χρειάζεται την ενορχηστρωμένη διαφοροποίηση κυττάρων 40

xviii Αναλυτικά περιεχόμενα 2.4.4 Tο ενιαίο της βιοχημείας επιτρέπει την αποτελεσματική διερεύνηση της βιολογίας του ανθρώπου διά μέσου μελετών άλλων οργανισμών 41 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Δομή και λειτουργία των πρωτεϊνών 45 3.1 ι πρωτεΐνες δομούνται από ένα σύνολο 20 αμινοξέων 47 3.2 Πρωτοταγής δομή: Tα αμινοξέα συνδέονται με πεπτιδικούς δεσμούς για να σχηματίσουν πολυπεπτιδικές αλυσίδες 55 3.2.1 ι πρωτεΐνες έχουν μοναδικές αλληλουχίες αμινοξέων που καθορίζονται από γονίδια 57 3.2.2 ι πολυπεπτιδικές αλυσίδες είναι εύκαμπτες αλλά έχουν και καθορισμένη στερεοδιάταξη 58 3.3 Δευτεροταγής δομή: ι πολυπεπτιδικές αλυσίδες μπορούν να αναδιπλώνονται σε κανονικές δομές όπως είναι η α-έλικα, η β-πτυχωτή επιφάνεια, οι στροφές και οι θηλιές 60 3.3.1 α-έλικα είναι μια δομή σπειράματος που σταθεροποιείται με ενδομοριακούς δεσμούς υδρογόνου 61 3.3.2 ι β-επιφάνειες σταθεροποιούνται με δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των πολυπεπτιδικών αλυσίδων 63 3.3.3 ι πολυπεπτιδικές αλυσίδες μπορούν να αλλάξουν κατεύθυνση δημιουργώντας αντίθετες στροφές και θηλιές 65 3.4 Tριτοταγής δομή: ι υδατοδιαλυτές πρωτεΐνες αναδιπλώνονται σε συμπαγείς δομές με μη πολικά κέντρα 65 3.5 Tεταρτοταγής δομή: ι πολυπεπτιδικές αλυσίδες μπορούν να συγκροτήσουν δομές πολλών υπομονάδων 68 3.6 αλληλουχία αμινοξέων μιας πρωτεΐνης καθορίζει την τριδιάστατη δομή της 69 3.6.1 Tα αμινοξέα έχουν διαφορετικές προτιμήσεις για τον σχηματισμό α-έλικας, β-επιφάνειας και β- στροφής 71 3.6.2 αναδίπλωση των πρωτεϊνών είναι μια άκρως συνεργειακή διεργασία 72 3.6.3 ι πρωτεΐνες αναδιπλώνονται σταθεροποιώντας σταδιακά ενδιάμεσες δομές και όχι αναζητώντας τυχαία τη σωστή δομή 73 3.6.4 πρόβλεψη της τριτοταγούς δομής από την αλληλουχία των αμινοξέων παραμένει μια μεγάλη πρόκληση 74 3.6.5 τροποποίηση ή διάσπαση μιας πρωτεΐνης προσθέτει νέες δυνατότητες 75 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ: ι έννοιες οξέος και βάσης 79 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Eξερευνώντας τις πρωτεΐνες 83 4.0.1 Tο πρωτέωμα είναι η λειτουργική απεικόνιση του γονιδιώματος 84 4.1 καθαρισμός των πρωτεϊνών είναι ένα ουσιαστικό πρώτο βήμα για την κατανόηση της λειτουργίας τους 84 4.1.1 δοκιμασία: πώς αναγνωρίζουμε την πρωτεΐνη που ψάχνουμε; 85 4.1.2 Για να καθορίσουμε μια πρωτεΐνη πρέπει να την απομονώσουμε από το κύτταρο 86 4.1.3 ι πρωτεΐνες είναι δυνατόν να διαχωριστούν βάσει της διαλυτότητας, του μεγέθους, του φορτίου και της δεσμευτικής συγγένειας για άλλα μόρια 86 4.1.4 ι πρωτεΐνες είναι δυνατόν να διαχωριστούν και να εμφανιστούν με ηλεκτροφόρηση σε πηκτή 89 4.1.5 Ένα πρωτόκολλο καθαρισμού μπορεί να εκτιμηθεί και ποσοτικά 93 4.1.6 υπερφυγοκέντρηση είναι πολύτιμη μέθοδος διαχωρισμού βιομορίων και προσδιορισμού της μάζας τους 94 4.1.7 μάζα μιας πρωτεΐνης μπορεί να καθοριστεί απόλυτα με φασματομετρία μάζας 96 4.2 αλληλουχία αμινοξέων μπορεί να προσδιοριστεί με αυτοματοποιημένη αντίδραση αποικοδόμησης ΕDMAN 98 4.2.1 ι πρωτεΐνες είναι δυνατόν να υποστούν εξειδικευμένη διάσπαση σε μικρά πεπτίδια για να διευκολυνθεί η ανάλυση 101 4.2.2 ι αλληλουχίες αμινοξέων αποτελούν πηγές πολλών πληροφοριών 103 4.2.3 τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA έχει φέρει επανάσταση στον προσδιορισμό της αλληλουχίας αμινοξέων 105 4.3 ανοσολογία προσφέρει σημαντικές τεχνικές για τη διερεύνηση των πρωτεϊνών 105 4.3.1 Mπορούν να παραχθούν αντισώματα για ειδικές πρωτεΐνες 106 4.3.2 Mπορούμε να παράγουμε μονοκλωνικά αντισώματα με όποια εξειδίκευση θέλουμε 107

Αναλυτικά περιεχόμενα xix 4.3.3 ι πρωτεΐνες μπορούν να ανιχνεύονται και να ποσοτικοποιούνται με τη χρήση ενζυμοσύνδετης ανοσοπροσροφητικής μέτρησης 109 4.3.4 ανοσοαποτύπωση επιτρέπει την ανίχνευση πρωτεϊνών που έχουν διαχωριστεί με ηλεκτροφόρηση σε πηκτή 110 4.3.5 Φθορίζοντες δείκτες επιτρέπουν την παρατήρηση συγκεκριμένων πρωτεϊνών μέσα στα κύτταρα 111 4.4 Mπορούμε να συνθέτουμε πεπτίδια με αυτοματοποιημένες μεθόδους στερεάς φάσης 112 4.5 τριδιάστατη δομή μιας πρωτεΐνης μπορεί να καθοριστεί με φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR) και κρυσταλλογραφία ακτίνων X 115 4.5.1 φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού μπορεί να αποκαλύψει τις δομές των πρωτεϊνών σε διάλυμα 115 4.5.2 κρυσταλλογραφία με ακτίνες X αποκαλύπτει την τριδιάστατη δομή σε ατομικό επίπεδο 118 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 DNA, RNA, και η ροή των γενετικών πληροφοριών 127 5.1 Ένα νουκλεϊκό οξύ αποτελείται από τέσσερα είδη βάσεων που προσδένονται σε έναν κορμό σακχάρωνφωσφορικών 128 5.1.1 Tο RNA και το DNA διαφέρουν ως προς το σάκχαρο και μία βάση 129 5.1.2 Tα νουκλεοτίδια είναι οι μονομερείς μονάδες των νουκλεϊκών οξέων 130 5.2 Ένα ζεύγος αλυσίδων νουκλεϊκού οξέος με συμπληρωματικές αλληλουχίες μπορεί να σχηματίσει δομή διπλής έλικας 132 5.2.4 Mερικά μόρια DNA είναι κυκλικά και υπερελικωμένα 136 5.2.5 Mονόκλωνα νουκλεϊκά οξέα μπορούν να πάρουν πολύπλοκες τριδιάστατες διαμορφώσεις 137 5.3 Tο DNA αντιγράφεται από πολυμεράσες που καθοδηγούνται από εκμαγεία 138 5.3.1 DNA πολυμεράση καταλύει τη δημιουργία φωσφοδιεστερικών δεσμών 138 5.3.2 Tα γονίδια μερικών ιών αποτελούνται από RNA 139 5.4 γονιδιακή έκφραση είναι ο μετασχηματισμός των πληροφοριών του DNA σε λειτουργικά μόρια 140 5.4.1 Στη γονιδιακή έκφραση υπάρχουν αρκετά είδη RNA με σημαντικούς ρόλους 141 5.4.2 Όλα τα κυτταρικά RNA συντίθεται από RNA πολυμεράσες 141 5.4.3 RNA πολυμεράση καθοδηγείται από ένα εκμαγείο DNA 143 5.4.4 μεταγραφή αρχίζει κοντά στις θέσεις των προαγωγέων και τελειώνει στις θέσεις τερματισμού 143 5.4.5 Tο μεταφορικό RNA είναι ο προσαρμοστής στη διεργασία της πρωτεϊνοσύνθεσης 144 5.5 Tα αμινοξέα κωδικεύονται από ομάδες τριών βάσεων, αρχίζοντας από ένα συγκεκριμένο σημείο 145 5.5.1 Tα κύρια χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα 146 5.5.2 Tο αγγελιαφόρο RNA περιέχει κωδίκια έναρξης και τερματισμού της πρωτεϊνοσύνθεσης 147 5.5.3 γενετικός κώδικας είναι σχεδόν καθολικός 148 5.6 Tα περισσότερα ευκαρυωτικά γονίδια είναι μωσαϊκά από ιντρόνια και εξόνια 149 5.6.1 επεξεργασία του RNA δίνει ώριμο RNA 150 5.6.2 Πολλά εξόνια κωδικεύουν δομικές περιοχές πρωτεϊνών 150 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Eξερευνώντας τα γονίδια 157 5.2.1 διπλή έλικα σταθεροποιείται με δεσμούς υδρογόνου και υδροφοβικές αλληλεπιδράσεις 132 5.2.2 διπλή έλικα διευκολύνει την ακριβή μεταφορά της κληρονομούμενης πληροφορίας 134 5.2.3 διπλή έλικα μπορεί να τηχθεί αντιστρεπτά 135 6.1 Tα βασικά εργαλεία για την εξερεύνηση των γονιδίων 158 6.1.1 Tα περιοριστικά ένζυμα χωρίζουν το DNA σε συγκεκριμένα θραύσματα 159 6.1.2 Tα περιοριστικά θραύσματα είναι δυνατόν να διαχωριστούν με ηλεκτροφόρηση σε πηκτή και να γίνουν ορατά 160 6.1.3 αλληλουχία του DNA συνήθως προσδιορίζεται με ρυθμιζόμενη διακοπή της

xx Αναλυτικά περιεχόμενα αντιγραφής του (Mέθοδος διδεοξυ-αναλόγων του Sanger) 161 6.1.4 σύνθεση ανιχνευτών DNA και γονιδίων είναι δυνατή με αυτοματοποιημένες μεθόδους στερεάς φάσης 163 6.1.5 Eπιλεγμένες αλληλουχίες DNA είναι δυνατόν να πολλαπλασιαστούν εντυπωσιακά με την αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης 165 6.1.6 PCR αποτελεί ισχυρό όπλο στην ιατρική διαγνωστική, την ιατροδικαστική και τη μοριακή εξέλιξη 166 6.2 τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA έχει φέρει επανάσταση σε όλες τις πτυχές της βιολογίας 167 6.2.1 Tα περιοριστικά ένζυμα και η DNA λιγάση είναι βασικά εργαλεία στον σχηματισμό μορίων ανασυνδυασμένου DNA 167 6.2.2 Tα πλασμίδια και ο φάγος λάμδα είναι οι φορείς επιλογής για κλωνοποίηση σε βακτήρια 168 6.2.3 Συγκεκριμένα γονίδια μπορούν να κλωνοποιηθούν από μείγμα θραυσμάτων του γονιδιωματικού DNA 171 6.2.4 Mεγάλες περιοχές DNA αναλύονται με χρωμοσωματικό βάδισμα 173 6.3 Xειρισμοί ευκαρυωτικών γονιδίων 174 6.3.1 Tο συμπληρωματικό DNA που παρασκευάζεται από mrna μπορεί να εκφραστεί σε κύτταρα-ξενιστές 174 6.3.2 Tα επίπεδα έκφρασης των γονιδίων μπορούν να αναλυθούν και να γίνουν κατανοητά 176 6.3.3 Tα νέα γονίδια που εισάγονται σε ευκαρυωτικά κύτταρα μπορούν να εκφραστούν αποδοτικά 176 6.3.4 Διαγονιδιακά ζώα μπορούν να μεταφέρουν και να εκφράσουν γονίδια που έχουν εισαχθεί στα αρχέγονα κύτταρά τους 177 6.3.5 Kαταστρέφοντας τα γονίδια μπορούμε να κατανοήσουμε τη λειτουργία τους 178 6.3.6 Ογκοεπαγωγά πλασμίδια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εισαγάγουν νέα γονίδια σε κύτταρα φυτών 179 6.4 Nέες πρωτεΐνες μπορούν να δημιουργηθούν μηχανικά με μεταλλαξιγένεση σε συγκεκριμένη θέση 181 6.4.1 Mπορούμε να δημιουργήσουμε πρωτεΐνες με νέες λειτουργίες μέσα από κατευθυνόμενες αλλαγές στο DNA 181 6.4.2 τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA έχει ανοίξει νέους ορίζοντες 182 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Eξερευνώντας την εξέλιξη 190 7.1 Tα ομόλογα κατάγονται από έναν κοινό πρόγονο 191 7.2 στατιστική ανάλυση αντιστοιχίσεων αλληλουχιών μπορεί να ανιχνεύει ομολογίες 191 7.2.1. στατιστική σημαντικότητα των αντιστοιχίσεων μπορεί να εκτιμηθεί με ανακάτεμα 193 7.2.2. Mακρινές εξελικτικές σχέσεις είναι δυνατόν να ανιχνευθούν με τη χρήση πινάκων υποκαταστάσεων 194 7.2.3. Bάσεις δεδομένων μπορούν να ερευνηθούν για την αναγνώριση ομόλογων αλληλουχιών 197 7.3 εξέταση τριδιάστατων δομών ενισχύει τις γνώσεις μας για τις εξελικτικές σχέσεις 197 7.3.1 τριτοταγής δομή είναι πιο συντηρημένη από ό,τι η πρωτοταγής δομή 198 7.3.2 γνώση των τριδιάστατων δομών μπορεί να βοηθήσει στην αξιολόγηση των αντιστοιχίσεων των αλληλουχιών 199 7.3.3 Eπαναλαμβανόμενα μοτίβα μπορούν να ανιχνευθούν με την αντιστοίχιση αλληλουχιών με τον εαυτό τους 199 7.3.4 Συγκλίνουσα εξέλιξη: κοινές λύσεις σε βιοχημικές προκλήσεις 200 7.3.5 σύγκριση των αλληλουχιών του RNA μπορεί να είναι μια πηγή γνώσης για τις δευτεροταγείς δομές 201 7.4 Eξελικτικά δένδρα είναι δυνατόν να κατασκευαστούν με βάση τις πληροφορίες αλληλουχιών 202 7.5 Σύγχρονες τεχνικές καθιστούν εφικτή την πειραματική εξερεύνηση της εξέλιξης 203 7.5.1 Aρχαίο DNA μπορεί μερικές φορές να ενισχυθεί και να αναλυθεί στο επίπεδο της νουκλεοτιδικής αλληλουχίας 203 7.5.2 μοριακή εξέλιξη μπορεί να διερευνηθεί πειραματικά 204

Αναλυτικά περιεχόμενα xxi ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 Ένζυμα: Bασικές αρχές και κινητική 209 8.1 Tα ένζυμα είναι ισχυροί και σε μεγάλο βαθμό εξειδικευμένοι καταλύτες 210 8.1.1 Πολλά ένζυμα χρειάζονται συμπαράγοντες για δραστικότητα 211 8.1.2 Tα ένζυμα μπορεί να μετασχηματίζουν ενέργεια από μια μορφή σε άλλη 212 8.1.3 Tα ένζυμα ταξινομούνται με βάση τον τύπο της αντίδρασης που καταλύουν 212 8.2 Η ελεύθερη ενέργεια είναι μια χρήσιμη θερμοδυναμική συνάρτηση για την κατανόηση των ενζύμων 214 8.2.1 μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας δίνει πληροφορίες για το αυθόρμητο αλλά όχι για την ταχύτητα μιας αντίδρασης 214 8.2.2 μεταβολή της πρότυπης ελεύθερης ενέργειας μιας αντίδρασης σχετίζεται με τη σταθερά ισορροπίας 214 8.2.3 Tα ένζυμα μεταβάλλουν μόνο την ταχύτητα και όχι την ισορροπία της αντίδρασης 216 8.3 Tα ένζυμα επιταχύνουν τις αντιδράσεις διευκολύνοντας τον σχηματισμό της μεταβατικής κατάστασης 217 8.5.2 Μη αντιστρεπτοί αναστολείς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη χαρτογράφηση του ενεργού κέντρου 233 8.5.3 Tα ανάλογα της μεταβατικής κατάστασης είναι ισχυροί αναστολείς των ενζύμων 235 8.5.4 Tα καταλυτικά αντισώματα αποδεικνύουν τη σπουδαιότητα της επιλεκτικής πρόσδεσης της μεταβατικής κατάστασης στην ενζυμική δραστικότητα 236 8.5.5 πενικιλίνη αναστέλλει μη αντιστρεπτά ένα καθοριστικό ένζυμο στη σύνθεση του βακτηριακού κυτταρικού τοιχώματος 237 8.6 ι βιταμίνες είναι συχνά πρόδρομες ενώσεις των συνενζύμων 239 8.6.1 ι υδατοδιαλυτές βιταμίνες λειτουργούν ως συνένζυμα 240 8.6.2 ι λιποδιαλυτές βιταμίνες συμμετέχουν σε διάφορες διεργασίες, όπως η πήξη του αίματος και η όραση 242 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ: V max και K M μπορούν να προσδιοριστούν από διαγράμματα διπλού αντιστρόφου 245 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 Στρατηγικές κατάλυσης 251 9.0.1 Mερικές βασικές αρχές της κατάλυσης χρησιμοποιούνται από πολλά ένζυμα 252 8.3.1 σχηματισμός του συμπλόκου ενζύμουυποστρώματος είναι το πρώτο βήμα στην ενζυμική κατάλυση 218 8.3.2 Tα ενεργά κέντρα των ενζύμων έχουν μερικά κοινά χαρακτηριστικά 219 8.4. Tο μοντέλο Michaelis-Menten εξηγεί τις κινητικές ιδιότητες πολλών ενζύμων 222 8.4.1 σπουδαιότητα των τιμών K M και V max 225 8.4.2 κινητική τελειότητα στην ενζυμική κατάλυση: Tο κριτήριο k cat /K M 226 8.4.3 ι περισσότερες βιοχημικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν πολλαπλά υποστρώματα 228 8.4.4 Tα αλλοστερικά ένζυμα δεν υπακούουν στην κινητική Michaelis-Menten 230 8.5 Tα ένζυμα είναι δυνατόν να ανασταλούν από ειδικά μόρια 231 8.5.1 συναγωνιστική και η μη συναγωνιστική αναστολή είναι κινητικά διάκριτες 232 9.1 Πρωτεάσες: διευκολύνοντας μια δύσκολη αντίδραση 253 9.1.1 χυμοθρυψίνη έχει ένα υψηλά ενεργό κατάλοιπο σερίνης 253 9.1.2 δράση της χυμοθρυψίνης προχωρά σε δύο βήματα που συνδέονται από ένα ομοιοπολικό προσδεμένο ενδιάμεσο 254 9.1.3 σερίνη είναι μέρος μιας καταλυτικής τριάδας η οποία περιλαμβάνει επίσης ιστιδίνη και ασπαραγινικό οξύ 256 9.1.4 Kαταλυτικές τριάδες απαντούν σε άλλα υδρολυτικά ένζυμα 258 9.1.5 λειτουργία της καταλυτικής τριάδας έχει αναλυθεί με μεταλλαξιγένεση σε συγκεκριμένη θέση 260 9.1.6 Άλλες κύριες τάξεις ενζύμων που διασπούν πεπτίδια είναι οι ασπαρτυλο-πρωτεάσες, οι κυστεϊνο-πρωτεάσες και οι μεταλλο-πρωτεάσες 262 9.1.7 ι αναστολείς των πρωτεασών είναι σημαντικά φάρμακα 263 9.2 Kάνοντας μια γρήγορη αντίδραση γρηγορότερη: ανθρακικές ανυδράσες 264 9.2.1 ανθρακική ανυδράση περιέχει ένα προσδεμένο ιόν ψευδαργύρου απαραίτητο για την

xxii Αναλυτικά περιεχόμενα καταλυτική δραστικότητα 265 9.2.2 κατάλυση συνεπάγεται την ενεργοποίηση του νερού από τον ψευδάργυρο 266 9.2.3 Ένα σύστημα μεταφοράς πρωτονίων διευκολύνει την ταχεία αναπαραγωγή της ενεργού μορφής του ενζύμου 267 9.2.4 συγκλίνουσα εξέλιξη δημιούργησε σε διαφορετικές ανθρακικές ανυδράσες ενεργά κέντρα βασισμένα στον ψευδάργυρο 269 9.3 Περιοριστικά ένζυμα: εκτελώντας πολύ εξειδικευμένες αντιδράσεις διάσπασης του DNA 270 9.3.1 διάσπαση προκαλείται από την ευθύγραμμη εκτόπιση του 3 -οξυγόνου από τον φωσφόρο μέσω νερού ενεργοποιημένου από μαγνήσιο 271 9.3.2 Tα περιοριστικά ένζυμα χρειάζονται μαγνήσιο για την καταλυτική τους δραστικότητα 273 9.3.3 πλήρης καταλυτική συσκευή είναι συγκροτημένη μόνο μέσα σε σύμπλοκα μορίων συγγενούς DNA, εξασφαλίζοντας εξειδίκευση 274 9.3.4 Tα περιοριστικά ένζυμα τύπου II έχουν έναν κοινό καταλυτπικό πυρήνα και πιθανώς σχετίζονται μέσω της οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων 277 9.4 Kινάσες μονοφωσφορικών νουκλεοζιτών: καταλύουν την ανταλλαγή φωσφορικών ομάδων μεταξύ νουκλεοτιδίων χωρίς να προάγουν την υδρόλυση 277 9.4.1 ι κινάσες NMP είναι μια οικογένεια ενζύμων που περιέχουν δομές θηλιάς P 278 9.4.2 Σύμπλοκα μαγνησίου (ή μαγγανίου) των τριφωσφορικών νουκλεοζιτών είναι τα πραγματικά υποστρώματα για όλα ουσιαστικά τα ένζυμα που εξαρτώνται από NTP 279 9.4.3 πρόσδεση της ATP επάγει μεγάλες αλλαγές στερεοδιάταξης 281 9.4.4 Δομικές περιοχές NTPάσης με θηλιές Ρ υπάρχουν σε μια σειρά σημαντικών πρωτεϊνών 281 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 Στρατηγικές ρύθμισης: ένζυμα και αιμοσφαιρίνη 289 10.1 ασπαραγινική τρανσκαρβαμοϋλάση αναστέλλεται αλλοστερικά από το τελικό προϊόν της πορείας της 291 10.1.1 ATKάση απαρτίζεται από καταλυτικές και ρυθμιστικές υπομονάδες που είναι δυνατόν να διαχωριστούν 291 10.1.2 ι αλλοστερικές αλληλεπιδράσεις στην ATKάση γίνονται με τη μεσολάβηση μεγάλων αλλαγών στην τεταρτοταγή δομή 292 10.1.3 Ένζυμα που ελέγχονται αλλοστερικά δεν ακολουθούν την κινητική Michaelis-Menten 295 10.1.4 ι αλλοστερικοί ρυθμιστές αλλάζουν την ισορροπία από την κατάσταση T στην R 296 10.1.5 Tο εναρμονισμένο μοντέλο μπορεί να διατυπωθεί με ποσοτικούς όρους 296 10.1.6 Tα μοντέλα ακολουθίας μπορούν επίσης να εξηγήσουν τις αλλοστερικές επιδράσεις 297 10.2 αιμοσφαιρίνη μεταφέρει το οξυγόνο αποτελεσματικά προσδένοντάς το συνεργειακά 298 10.2.1 πρόσδεση του οξυγόνου επάγει ουσιαστικές δομικές αλλαγές στις θέσεις σιδήρου και αιμοσφαιρίνης 298 10.2.2 πρόσδεση του οξυγόνου αλλάζει αξιοσημείωτα την τεταρτοταγή δομή της αιμοσφαιρίνης 299 10.2.3 Συντονίζοντας τη συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο: η επίδραση του 2,3- διφωσφογλυκερικού 301 10.2.4 Tο φαινόμενο Bohr: Tα κατιόντα υδρογόνου και το διοξείδιο του άνθρακα προάγουν την απελευθέρωση του οξυγόνου 302 10.3 Tα ισοένζυμα παρέχουν έναν ειδικό τρόπο ρύθμισης σε ξεχωριστούς ιστούς και αναπτυξιακά στάδια 303 10.4 ομοιοπολική τροποποίηση είναι ένα μέσον ρύθμισης της ενζυμικής δραστικότητας 304 10.4.1 φωσφορυλίωση είναι ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό μέσο ρύθμισης της δραστικότητας των πρωτεϊνών-στόχων 305 10.4.2 κυκλική AMP ενεργοποιεί την πρωτεϊνική κινάση A μεταβάλλοντας την τεταρτοταγή δομή της 308 10.4.3 ATP και η πρωτεΐνη-στόχος προσδένονται σε μια βαθιά σχισμή στην καταλυτική υπομονάδα της πρωτεϊνικής κινάσης A 309 10.5 Πολλά ένζυμα ενεργοποιούνται από ειδική πρωτεολυτική διάσπαση 310 10.5.1 Tο χυμοθρυψινογόνο ενεργοποιείται από μια εξειδικευμένη διάσπαση ενός πεπτιδικού δεσμού 311

Αναλυτικά περιεχόμενα xxiii 10.5.2 πρωτεολυτική ενεργοποίηση του χυμοθρυψινογόνου οδηγεί στον σχηματισμό μιας θέσης πρόσδεσης υποστρώματος 311 10.5.3 παραγωγή της θρυψίνης από το θρυψινογόνο οδηγεί στην ενεργοποίηση άλλων ζυμογόνων 312 10.5.4 Mερικά πρωτεολυτικά ένζυμα έχουν ειδικούς αναστολείς 313 10.5.5 πήξη του αίματος πραγματοποιείται από έναν καταρράκτη ενεργοποιήσεων ζυμογόνων 315 10.5.6 Tο ινωδογόνο μετατρέπεται από τη θρομβίνη σε έναν θρόμβο ινώδους 316 10.5.7 προθρομβίνη προετοιμάζεται για δραστικότητα από μια τροποποίηση που εξαρτάται από τη βιταμίνη K 317 10.5.8 αιμοφιλία αποκάλυψε ένα πρώιμο βήμα στην πήξη 319 10.5.9 πορεία της πήξης πρέπει να ρυθμίζεται επακριβώς 319 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 Yδατάνθρακες 229 11.1 ι μονοσακχαρίτες είναι αλδεΰδες ή κετόνες με πολλαπλές υδροξυλικές ομάδες 330 11.1.1 ι πεντόζες και οι εξόζες κυκλοποιούνται για να σχηματίσουν δακτυλίους φουρανόζης και πυρανόζης 231 11.1.2 Στερεοδιάταξη των δακτυλίων πυρανόζης και φουρανόζης 332 11.1.3 ι μονοσακχαρίτες ενώνονται με τις αλκοόλες και τις αμίνες με γλυκοζιτικούς δεσμούς 335 11.2 Πολύπλοκοι υδατάνθρακες σχηματίζονται με σύνδεση των μονοσακχαριτών 336 11.2.1 σακχαρόζη, η λακτόζη και η μαλτόζη είναι οι κοινοί δισακχαρίτες 336 11.2.2 Tο γλυκογόνο και το άμυλο είναι κινητοποιήσιμες αποθήκες γλυκόζης 336 11.2.3 κυτταρίνη, το κύριο δομικό πολυμερές των φυτών, αποτελείται από γραμμικές αλυσίδες μονάδων γλυκόζης 337 11.2.4 ι γλυκοζαμινογλυκάνες είναι ανιοντικές πολυσακχαριτικές αλυσίδες από επαναλαμβανόμενες δισακχαριτικές μονάδες 338 11.2.5 Eιδικά ένζυμα είναι υπεύθυνα για τη συγκρότηση των ολιγοσακχαριτών 338 11.3 ι υδατάνθρακες μπορούν να προσκολληθούν σε πρωτεΐνες για να σχηματίσουν γλυκοπρωτεΐνες 340 11.3.1 ι υδατάνθρακες μπορεί να συνδεθούν με τις πρωτεΐνες μέσω των καταλοίπων ασπαραγίνης (σύνδεση μέσω N) ή μέσω των καταλοίπων σερίνης ή θρεονίνης (σύνδεση μέσω ) 340 11.3.2 γλυκοζυλίωση των πρωτεϊνών λαμβάνει χώρα στον αυλό του ενδοπλασματικού δικτύου και στο σύμπλεγμα Golgi 341 11.3.3 Γλυκοπρωτεΐνες συνδεδεμένες μέσω αζώτου αποκτούν τα αρχικά σάκχαρά τους από δότες δολιχόλης στο ενδοπλασματικό δίκτυο 342 11.3.4 Kυστίδια μεταφοράς μεταφέρουν πρωτεΐνες από το ενδοπλασματικό δίκτυο στο σύμπλεγμα Golgi για περαιτέρω γλυκοζυλίωση και ταξινόμηση 343 11.3.5 6-φωσφορική μαννόζη κατευθύνει τα λυσοσωματικά ένζυμα στον προορισμό τους 345 11.3.6 Tα κατάλοιπα της γλυκόζης προστίθενται και αποκόπτονται για να βοηθήσουν στην αναδίπλωση των πρωτεϊνών 345 11.3.7 ι αλληλουχίες των ολιγοσακχαριτών μπορούν να «προσδιοριστούν» 346 11.4 ι λεκτίνες είναι ειδικές πρωτεΐνες που προσδένουν υδατάνθρακες 347 11.4.1 ι λεκτίνες προάγουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των κυττάρων 348 11.4.2 ιός της γρίπης προσδένεται σε κατάλοιπα σιαλικού οξέος 349 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 12 Λιπίδια και κυτταρικές μεμβράνες 355 12.1 ποικιλότητα των βιολογικών μεμβρανών προκύπτει από τα πολλά κοινά χαρακτηριστικά τους 356 12.2 Tα λιπαρά οξέα είναι βασικά συστατικά των λιπιδίων 356 12.2.1 ονοματολογία των λιπαρών οξέων 357 12.2.2 Tα λιπαρά οξέα ποικίλλουν στο μήκος της αλυσίδας και τον βαθμό κορεσμού τους 357 12.3 Yπάρχουν τρία κοινά είδη μεμβρανικών λιπιδίων 358 12.3.1 Tα φωσφολιπίδια είναι η κύρια κατηγορία μεμβρανικών λιπιδίων 358 12.3.2 ι μεμβράνες των αρχαίων σχηματίζονται από αιθερολιπίδια με διακλαδισμένες αλυσίδες 360 12.3.3 Tα μεμβρανικά λιπίδια είναι δυνατόν να περιέχουν και υδατανθρακικές ομάδες 360

xxiv Αναλυτικά περιεχόμενα 12.3.4 χοληστερόλη είναι ένα λιπίδιο με στεροειδή πυρήνα 361 12.3.5 Tα μεμβρανικά λιπίδια είναι αμφιπαθή μόρια που περιέχουν μια υδρόφιλη και μια υδρόφοβη ομάδα 361 12.4 Tα φωσφολιπίδια και τα γλυκολιπίδια σχηματίζουν αυθόρμητα διμοριακά φύλλα σε υδάτινο περιβάλλον 362 12.4.1 Λιπιδικά κυστίδια είναι δυνατόν να σχηματιστούν από φωσφολιπίδια 364 12.4.2 ι διπλοστιβάδες λιπιδίων είναι σχεδόν αδιαπέραστες από ιόντα και από τα περισσότερα πολικά μόρια 365 12.5 ι πρωτεΐνες επιτελούν τις περισσότερες μεμβρανικές διεργασίες 365 12.5.1 ι πρωτεΐνες συνδυάζονται με τη λιπιδική διπλοστιβάδα με μια ποικιλία τρόπων 366 12.5.2 ι πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν με τις μεμβράνες με ποικίλους τρόπους 367 12.5.3 ρισμένες πρωτεΐνες προσδένονται στις μεμβράνες μέσω ομοιοπολικά συνδεδεμένων υδρόφοβων ομάδων 370 12.5.4 ι διαμεμβρανικές έλικες μπορούν να προβλεφθούν με ακρίβεια από τις αλληλουχίες αμινοξέων 371 12.6 Tα λιπίδια και πολλές μεμβρανικές πρωτεΐνες διαχέονται ταχύτατα στο επίπεδο της μεμβράνης 372 12.6.1 Tο μοντέλο του ρευστού μωσαϊκού επιτρέπει κινήσεις παράλληλα προς το επίπεδο της μεμβράνης αλλά όχι κάθετα προς αυτό 373 12.6.2 ρευστότητα των μεμβρανών ρυθμίζεται από την επιμέρους σύσταση σε λιπαρά οξέα και την περιεκτικότητα σε χοληστερόλη 374 12.6.3 Όλες οι βιολογικές μεμβράνες είναι ασύμμετρες 375 12.7 Tα ευκαρυωτικά κύτταρα περιέχουν διαμερίσματα τα οποία περιβάλλονται από εσωτερικές μεμβράνες 376 12.7.1 ι πρωτεΐνες κατευθύνονται προς συγκεκριμένα κυτταρικά διαμερίσματα μέσω σηματοδοτικών αλληλουχιών 377 12.7.2 μεμβρανική εκβλάστηση και η σύντηξη αποτελούν μέρος πολλών σημαντικών βιολογικών διεργασιών 378 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 13 Mεμβρανικοί δίαυλοι και αντλίες 385 13.1 μεταφορά μορίων διά μέσου μιας μεμβράνης μπορεί να είναι ενεργός ή παθητική 386 13.1.1 Πολλά μόρια χρειάζονται πρωτεϊνικούς μεταφορείς για να διαπεράσουν τις μεμβράνες 386 13.1.2 ελεύθερη ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στις βαθμιδώσεις συγκεντρώσεων μπορεί να ποσοτικοποιηθεί 387 13.2 Mια οικογένεια μεμβρανικών πρωτεϊνών χρησιμοποιεί την υδρόλυση της ATP για την άντληση ιόντων διά μέσου μεμβρανών 388 13.2.1 ATPάση Ca +2 του σαρκοπλασματικού δικτύου είναι μια ενδογενής μεμβρανική πρωτεΐνη 388 13.2.2 ι ATPάσες τύπου P είναι εξελικτικώς συντηρημένες και έχουν μια μεγάλη ποικιλία ρόλων 390 13.2.3 Η δακτυλίτιδα αναστέλλει ειδικά την αντλία Na + -K + παρεμποδίζοντας την αποφωσφορυλίωσή της 391 13.3 πολυφαρμακευτική αντίσταση και η κυστική ίνωση αναδεικνύουν μια οικογένεια μεμβρανικών πρωτεϊνών με δομικές περιοχές κασέτας δέσμευσης της ATP 392 13.4 ι δευτερογενείς μεταφορείς χρησιμοποιούν μια βαθμίδωση συγκέντρωσης για να ενεργοποιήσουν τον σχηματισμό μιας άλλης 393 13.5 Eξειδικευμένοι δίαυλοι μπορούν να μεταφέρουν ταχέως ιόντα διά μέσου μεμβρανών 395 13.5.1 προσδιορισμός της αγωγιμότητας με την τεχνική της παγίδευσης τάσης μεμβρανικών τμημάτων αναδεικνύει τη δραστικότητα μεμονωμένων διαύλων 396 13.5.2 ι ιοντικοί δίαυλοι δομούνται από όμοιες πρωτεϊνικές μονάδες 397 13.5.3 Tα δυναμικά ενέργειας προκύπτουν από μεταβατικές αλλαγές στη διαπερατότητα των Na + και των K + 399 13.5.4 ι δίαυλοι νατρίου είναι ένα παράδειγμα τασεοελεγχόμενου διαύλου 400 13.5.5 δίαυλος καλίου είναι ομόλογος με τον δίαυλο νατρίου 401 13.5.6 δομή ενός διαύλου καλίου αποκαλύπτει τη βάση εξειδικευμένης τάχιστης ιοντικής ροής 402

Αναλυτικά περιεχόμενα xxv 13.5.7 δομή του διαύλου καλίου εξηγεί τους ταχείς ρυθμούς μεταφοράς 404 13.5.8 Ένας δίαυλος μπορεί να απενεργοποιηθεί με απόφραξη του πόρου του: Tο μοντέλο της σφαίρας και της αλυσίδας 405 13.6 ι χασματοσυνδέσεις επιτρέπουν σε ιόντα και μικρά μόρια να κινούνται μεταξύ επικοινωνούντων κυττάρων 406 ΕΝΟΤΗΤΑ II ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΚΑΙ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 14 Mεταβολισμός: βασικές έννοιες και σχεδιασμός 417 14.0.1 Tα κύτταρα μετασχηματίζουν διαφορετικούς τύπους ενέργειας 418 14.1 μεταβολισμός αποτελείται από πολλές συζευγμένες, αλληλοσυνδεόμενες αντιδράσεις 418 14.1.1 Mια θερμοδυναμικά ευνοούμενη αντίδραση μπορεί να ωθήσει μια μη ευνοούμενη αντίδραση 420 14.1.2 ATP είναι το παγκόσμιο νόμισμα ελεύθερης ενέργειας στα βιολογικά συστήματα 420 14.1.3 υδρόλυση της ATP ωθεί τον μεταβολισμό μετατοπίζοντας την ισορροπία των συζευγμένων αντιδράσεων 422 14.1.4 δομική βάση του υψηλού δυναμικού μεταφοράς φωσφορικής ομάδας της ATP 423 14.1.5 Tο δυναμικό μεταφοράς φωσφορικής ομάδας είναι μια σπουδαία μορφή μετασχηματισμού της κυτταρικής ενέργειας 424 14.2 οξείδωση των καυσίμων οργανικών μορίων είναι μια σπουδαία πηγή κυτταρικής ενέργειας 426 14.2.1 Eνώσεις με υψηλό δυναμικό μεταφοράς φωσφορικής ομάδας μπορούν να συνδέσουν την οξείδωση του άνθρακα με τη σύνθεση της ATP 427 14.2.2 ι βαθμιδώσεις συγκέντρωσης ιόντων στις δύο πλευρές των μεμβρανών παρέχουν μια σπουδαία μορφή κυτταρικής ενέργειας, η οποία μπορεί να συζευχθεί με τη σύνθεση της ATP 427 14.2.3 Στάδια εξαγωγής ενέργειας από τα τρόφιμα 428 14.3 ι μεταβολικές πορείες περιέχουν πολλά επαναλαμβανόμενα μοτίβα 427 14.3.1 ι ενεργοποιημένοι φορείς αποτελούν παράδειγμα του τμηματικού σχεδιασμού και της οικονομίας του μεταβολισμού 429 14.3.2 Βασικές αντιδράσεις επαναλαμβάνονται σε όλο τον μεταβολισμό 432 14.3.3 ι μεταβολικές πορείες ρυθμίζονται με τρεις κύριους τρόπους 435 14.3.4 Eξέλιξη των μεταβολικών πορειών 437 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 15 Πορείες μεταγωγής σήματος: Eισαγωγή στον μεταβολισμό της πληροφόρησης 443 15.0.1 μεταγωγή σήματος εξαρτάται από μοριακά κυκλώματα: Mια πανοραμική εικόνα 444 15.1 ι υποδοχείς με επτά διαμεμβρανικές έλικες (7ΤΜ) αλλάζουν στερεοδιάταξη σε απόκριση προς τη δέσμευση του προσδέματος και ενεργοποιούν τις πρωτεΐνες G 446 15.1.1 δέσμευση του προσδέματος στους υποδοχείς με επτά διαμεμβρανικές έλικες (7ΤΜ) οδηγεί σε ενεργοποίηση των πρωτεϊνών G 447 15.1.2 ι πρωτεΐνες G ανακυκλώνονται μεταξύ της μορφής τους που δεσμεύει GDP και εκείνης που δεσμεύει GTP 447 15.1.3 ι ενεργές πρωτεΐνες G μεταβιβάζουν σήματα μέσω δέσμευσης με άλλες πρωτεΐνες 450 15.1.4 ι πρωτεΐνες G αναστοιχειοθετούνται αυθόρμητα μέσω της υδρόλυσης της GTP 450 15.1.5 κυκλική AMP διεγείρει τη φωσφορυλίωση πολλών πρωτεϊνικών στόχων μέσω ενεργοποίησης της πρωτεϊνικής κινάσης A 452 15.2 υδρόλυση της διφωσφορικής φωσφατιδυλοινοσιτόλης από τη φωσφολιπάση C δημιουργεί δύο αγγελιαφόρους 453 15.2.1 1,4,5-τριφωσφορική ινοσιτόλη ανοίγει διαύλους για να απελευθερώσει ιόντα ασβεστίου από ενδοκυτταρικές αποθήκες 455 15.2.2 διακυλογλυκερόλη ενεργοποιεί την πρωτεϊνική κινάση C, η οποία φωσφορυλιώνει πολλές πρωτεΐνες-στόχους 455 15.3 Tο ιόν ασβεστίου είναι ένας πανταχού παρών κυτοσολικός αγγελιαφόρος 457 15.3.1 Tα ιοντοφόρα επιτρέπουν τον σχηματισμό σαφούς εικόνας των αλλαγών στη συγκέντρωση ασβεστίου 458 15.3.2 Tο ασβέστιο ενεργοποιεί τη ρυθμιστική πρωτεΐνη ασβεστιοτροποποιητίνη, η οποία διεγείρει πολλά ένζυμα και μεταφορείς 459 15.4 Mερικοί υποδοχείς διμερίζονται σε απόκριση προς τη δέσμευση του προσδέματος και σηματοδοτούν μέσω σταυρωτής φωσφορυλίωσης 461 15.4.1 Mερικοί υποδοχείς περιέχουν δομικές περιοχές με δράση τυροσυλο-κινάσης μέσα στην ομοιοπολική δομή τους 464 15.4.2 Ras, μια άλλη τάξη σηματοδοτικών πρωτεϊνών G 465 15.5 Βλάβες στις πορείες σηματοδότησης μπορούν να οδηγήσουν σε καρκίνο και άλλες ασθένειες 467

xxvi Αναλυτικά περιεχόμενα 15.5.1 ι αναστολείς των πρωτεϊνικών κινασών μπορεί να είναι αποτελεσματικά αντικαρκινικά φάρμακα 469 15.5.2 χολέρα και ο κοκκύτης οφείλονται σε τροποποίηση της δραστικότητας των πρωτεϊνών G 469 15.6 Eπαναλαμβανόμενα χαρακτηριστικά των πορειών μεταγωγής σήματος αποκαλύπτουν εξελικτικές συγγένειες 470 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 16 Γλυκόλυση και Γλυκονεογένεση 477 16.0.1 γλυκόζη είναι ένα σημαντικό καύσιμο για τους περισσότερους οργανισμούς 478 16.0.2 ι ζυμώσεις παρέχουν χρησιμοποιήσιμη ενέργεια απουσία οξυγόνου 478 16.1 γλυκόλυση είναι μια πορεία μετατροπής ενέργειας σε πολλούς οργανισμούς 480 16.1.1 εξοκινάση δεσμεύει γλυκόζη μέσα στα κύτταρα αρχίζοντας τη γλυκόλυση 480 16.1.2 Σχηματισμός της 1,6-διφωσφορικής φρουκτόζης από την 6-φωσφορική γλυκόζη 482 16.1.3 Tο σάκχαρο με τους έξι άνθρακες διασπάται από την αλδολάση σε δύο μόρια των τριών ατόμων άνθρακα 483 16.1.4 ισομεράση των φωσφορικών τριοζών περισώζει ένα μόριο τριών ατόμων άνθρακα 483 16.1.5 Mετασχηματισμός ενέργειας: φωσφορυλίωση είναι συζευγμένη με την οξείδωση της 3-φωσφορικής γλυκεραλδεΰδης μέσω ενός θειοεστερικού ενδιαμέσου 485 16.1.6 Σχηματισμός ATP από 1,3-διφωσφογλυκερικό 488 16.1.7 παραγωγή επιπρόσθετης ATP και ο σχηματισμός του πυροσταφυλικού 488 16.1.8 Aπόδοση ενέργειας κατά τη μετατροπή της γλυκόζης σε πυροσταφυλικό 490 16.1.11 είσοδος της φρουκτόζης και της γαλακτόζης στη γλυκόλυση 494 16.1.12 Πολλοί ενήλικοι έχουν δυσανεξία στο γάλα διότι έχουν ανεπάρκεια λακτάσης 495 16.1.13 γαλακτόζη είναι εξαιρετικά τοξική εάν λείπει η μεταφοράση 496 16.2 γλυκολυτική πορεία ελέγχεται αυστηρά 497 16.2.1 φωσφοφρουκτοκινάση είναι το καθοριστικό ένζυμο στον έλεγχο της γλυκόλυσης 497 16.2.2 Ένα ρυθμιζόμενο διλειτουργικό ένζυμο συνθέτει και αποικοδομεί τη 2,6-διφωσφορική φρουκτόζη 499 16.2.3 ρυθμός της γλυκόλυσης καθορίζεται επίσης από την εξοκινάση και την κινάση του πυροσταφυλικού 500 16.2.4 Mια οικογένεια μεταφορέων επιτρέπει στη γλυκόζη να εισέρχεται και να εξέρχεται από τα ζωικά κύτταρα 501 16.2.5 Kαρκίνος και γλυκόλυση 503 16.3 γλυκόζη μπορεί να συντεθεί από μη υδατανθρακικές πρόδρομες ενώσεις 504 16.3.1 γλυκονεογένεση δεν είναι μια αντιστροφή της γλυκόλυσης 506 16.3.2 μετατροπή του πυροσταφυλικού σε φωσφοενολοπυροσταφυλικό αρχίζει με τον σχηματισμό του οξαλοξικού 506 16.3.3 Tο οξαλοξικό μεταφέρεται στο κυτοσόλιο και μετατρέπεται σε φωσφο-ενολοπυροσταφυλικό 508 16.3.4 μετατροπή της 1,6-διφωσφορικής φρουκτόζης σε 6-φωσφορική φρουκτόζη και ορθοφωσφορικό είναι ένα μη αντιστρεπτό βήμα 454 16.3.5 δημιουργία της ελεύθερης γλυκόζης είναι ένα σημαντικό σημείο ελέγχου 509 16.3.6 Έξι φωσφορικές ομάδες υψηλού δυναμικού μεταφοράς δαπανώνται για τη σύνθεση της γλυκόζης από το πυροσταφυλικό 510 16.4 γλυκόλυση και η γλυκονεογένεση ρυθμίζονται αντίρροπα 510 16.4.1 ι κύκλοι του υποστρώματος ενισχύουν τα μεταβολικά σήματα και παράγουν θερμότητα 512 16.4.2 Tο γαλακτικό και η αλανίνη που σχηματίζονται κατά τη σύσπαση των μυών χρησιμοποιούνται από άλλα όργανα 513 16.4.3 γλυκόλυση και η γλυκονεογένεση είναι εξελικτικά διασυνδεδεμένες 515 16.1.9 Διατηρώντας το ισοζύγιο οξειδοαναγωγής: ι διαφορετικές τύχες του πυροσταφυλικού 490 16.1.10 θέση πρόσδεσης του NAD + είναι παρόμοια σε πολλές αφυδρογονάσες 493

Αναλυτικά περιεχόμενα xxvii ΚΕΦΑΛΑΙΟ 17 κύκλος του κιτρικού οξέος 521 17.0.1 Συνοπτική παρουσίαση του κύκλου του κιτρικού οξέος 522 17.1 κύκλος του κιτρικού οξέος οξειδώνει μονάδες δύο ατόμων άνθρακα 523 17.1.1 σχηματισμός του ακετυλο-coa από το πυροσταφυλικό 523 17.1.2 Eύκαμπτες συνδέσεις επιτρέπουν στο λιποαμίδιο να μετακινείται μεταξύ διαφορετικών ενεργών κέντρων 526 17.1.3 κιτρική συνθάση σχηματίζει κιτρικό από οξαλικό και ακετυλοσυνένζυμο A 528 17.1.4 Tο κιτρικό ισομερειώνεται σε ισοκιτρικό 530 17.1.5 Tο ισοκιτρικό οξειδώνεται και αποκαρβοξυλιώνεται σε α-κετογλουταρικό 531 17.1.6 Tο ηλεκτρυλο-συνένζυμο A σχηματίζεται από την οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση του α- κετογλουταρικού 532 17.1.7 Mια ένωση μεταφοράς φωσφορικού υψηλού δυναμικού παράγεται από το ηλεκτρυλο-συνένζυμο A 532 17.1.8 Tο οξαλοξικό αναπαράγεται από την οξείδωση του ηλεκτρικού 534 17.1.9 Στοιχειομετρία του κύκλου του κιτρικού οξέος 536 17.2 είσοδος στον κύκλο του κιτρικού οξέος και ο μεταβολισμός μέσω αυτού ελέγχονται 537 17.2.1 Tο σύμπλεγμα της πυροσταφυλικής αφυδρογονάσης ελέγχεται αλλοστερικά και από αντιστρεπτή φωσφορυλίωση 538 17.2.2 κύκλος του κιτρικού οξέος ελέγχεται σε αρκετά σημεία 539 17.3 κύκλος του κιτρικού οξέος είναι μια πηγή πρόδρομων βιοσυνθετικών μορίων 539 17.3.1 κύκλος του κιτρικού οξέος πρέπει να είναι ικανός να αναπληρώνεται γρήγορα 540 17.3.2 νόσος μπέρι μπέρι και η δηλητηρίαση από υδράργυρο και αρσενικό είναι η αιτία για τη διακοπή του μεταβολισμού του πυροσταφυλικού 540 17.3.3 Yποθέσεις αναφορικά με την ιστορία της εξέλιξης του κύκλου του κιτρικού οξέος 542 17.4 κύκλος του γλυοξυλικού επιτρέπει στα φυτά και στα βακτήρια να αναπτύσσονται παρουσία οξικού 542 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 18 ξειδωτική φωσφορυλίωση 499 18.1 οξειδωτική φωσφορυλίωση στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια 550 18.1.1 Tα μιτοχόνδρια περιβάλλονται από μια διπλή μεμβράνη 550 18.1.2 Tα μιτοχόνδρια έχουν προέλθει από μια διεργασία ενδοσυμβίωσης 551 18.2 οξειδωτική φωσφορυλίωση εξαρτάται από τη μεταφορά ηλεκτρονίων 552 18.2.1 λεκτρόνια υψηλής ενέργειας: δυναμικά οξειδοαναγωγής και μεταβολές ελεύθερης ενέργειας 553 18.2.2 Mια διαφορά δυναμικού 1,14 Volt μεταξύ NAD και 2 ωθεί τη μεταφορά ηλεκτρονίων μέσω της αλυσίδας και ευνοεί τη βαθμίδωση συγκέντρωσης πρωτονίων 555 + + + + + + + + + + + + + + 18.2.3 μεταφορά ηλεκτρονίων μπορεί να επιτευχθεί και μεταξύ ομάδων οι οποίες δεν βρίσκονται σε επαφή 556 18.3 αναπνευστική αλυσίδα αποτελείται από τέσσερα σύμπλοκα: τρεις αντλίες πρωτονίων και μια φυσική σύνδεση με τον κύκλο του κιτρικού οξέος 557 18.3.1 Tα ηλεκτρόνια υψηλού δυναμικού του NAD εισέρχονται στην αναπνευστική αλυσίδα μέσω της οξειδοαναγωγάσης του ζεύγους NAD-Q 558 18.3.2 ουβικινόλη είναι το σημείο εισόδου ηλεκτρονίων από το FAD 2 των φλαβινοπρωτεϊνών 560 18.3.3 Tα ηλεκτρόνια ρέουν από την ουβικινόλη προς το κυτόχρωμα c, μέσω της οξειδοαναγωγάσης του ζεύγους Q-κυτοχρώματος c 561 18.3.4 Διαμεμβρανική μεταφορά πρωτονίων: ο κύκλος του συνενζύμου Q 562 18.3.5 οξειδάση του κυτοχρώματος c καταλύει την αναγωγή του μοριακού οξυγόνου σε νερό 563 18.3.6 Tοξικά παράγωγα του μοριακού οξυγόνου, όπως η ρίζα του σουπεροξειδίου, περισυλλέγονται από προστατευτικά ένζυμα 566 18.3.7 στερεοδιάταξη του κυτοχρώματος c έχει παραμείνει ουσιαστικά αμετάβλητη για περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια 567 18.4 σύνθεση της ATP ωθείται από μια βαθμίδωση πρωτονίων 568 18.4.1 συνθάση της ATP αποτελείται από μια +

xxviii Αναλυτικά περιεχόμενα μονάδα αγωγής πρωτονίων και μια καταλυτική μονάδα 569 18.4.2 ροή πρωτονίων μέσω της συνθάσης της ATP οδηγεί στην απελευθέρωση στέρεα προσδεμένης ATP: ο μηχανισμός αλλαγής της συγγένειας πρόσδεσης 570 18.4.3 πιο μικροσκοπικός μοριακός κινητήρας που γνωρίζουμε: περιστροφική κατάλυση 572 18.4.4 ροή των πρωτονίων γύρω από τον δακτύλιο c ωθεί τη σύνθεση της ATP 572 18.4.5 συνθάση της ATP και οι πρωτεΐνες G έχουν αρκετά κοινά γνωρίσματα 574 18.5 Πολλά συστήματα μεταφοράς επιτρέπουν τη μετακίνηση ουσιών διά μέσου των μιτοχονδριακών μεμβρανών 574 18.5.1 Tα ηλεκτρόνια του κυτοσολικού NAD εισέρχονται στα μιτοχόνδρια με συστήματα μεταφοράς 575 18.5.2 είσοδος της ADP στα μιτοχόνδρια είναι συζευγμένη με την έξοδο ATP μέσω της μετατοπάσης ATP-ADP 576 18.5.3 ι μιτοχονδριακοί μεταφορείς μεταβολιτών έχουν ένα κοινό τριμερές μοτίβο 577 18.6 ρύθμιση της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης καθορίζεται κυρίως από τις ανάγκες σε ATP 578 18.6.1 πλήρης οξείδωση της γλυκόζης αποδίδει περίπου 30 μόρια ATP 578 18.6.2 ρυθμός της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης καθορίζεται από τις ανάγκες σε ATP 579 18.6.3 οξειδωτική φωσφορυλίωση μπορεί να ανασταλεί σε πολλά στάδιά της 580 18.6.4 ρυθμιζόμενη αποσύζευξη οδηγεί στην παραγωγή θερμότητας 581 18.6.5 ανακάλυψη μιτοχονδριακών νόσων 582 18.6.6 Tα μιτοχόνδρια παίζουν σπουδαίο ρόλο στην απόπτωση 582 18.6.7 παραγωγή ενέργειας από βαθμιδώσεις συγκέντρωσης πρωτονίων: ένα κεντρικό θέμα της βιοενεργητικής 583 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 ι φωτεινές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης 591 19.0.1 Φωτοσύνθεση: μια εποπτική εικόνα 592 19.1 φωτοσύνθεση λαμβάνει χώρα στους χλωροπλάστες 593 19.1.1 Tα πρωταρχικά γεγονότα της φωτοσύνθεσης λαμβάνουν χώρα στις μεμβράνες των θυλακοειδών 593 19.1.2 εξέλιξη των χλωροπλαστών 594 19.2 απορρόφηση φωτός από τη χλωροφύλλη επάγει τη μεταφορά ηλεκτρονίων 594 19.2.1 Tα φωτοσυνθετικά βακτήρια και τα κέντρα φωτοσυνθετικής αντίδρασης των πράσινων φυτών έχουν έναν κοινό πυρήνα 595 19.2.2 Ένα ειδικό ζεύγος χλωροφυλλών ξεκινά τον διαχωρισμό των φορτίων 596 19.3 Στη φωτοσύνθεση που παράγει οξυγόνο, δύο φωτοσυστήματα παράγουν μια βαθμίδωση συγκέντρωσης πρωτονίων και NADP 598 19.3.1 Tο φωτοσύστημα II μεταφέρει ηλεκτρόνια από το νερό στην πλαστοκινόνη και παράγει μια βαθμίδωση συγκέντρωσης πρωτονίων 598 19.3.2 Tο σύμπλεγμα κυτοχρωμάτων bf συνδέει το φωτοσύστημα II με το φωτοσύστημα I 601 19.3.3 Tο φωτοσύστημα II χρησιμοποιεί ενέργεια φωτός για να παραγάγει ανηγμένη φερρεδοξίνη, ένα ισχυρό αναγωγικό μέσον 602 19.3.4 αναγωγάση του ζεύγους φερρεδοξίνης- NADP μετατρέπει το NADP σε NADP 603 19.4 σύνθεση της ATP ωθείται από μια βαθμίδωση πρωτονίων μεταξύ των δύο πλευρών της μεμβράνης του θυλακοειδούς 605 19.4.1 συνθάση της ATP των χλωροπλαστών μοιάζει πάρα πολύ με εκείνες των μιτοχονδρίων και των προκαρυωτικών οργανισμών 605 19.4.2 κυκλική ροή ηλεκτρονίων διά μέσου του φωτοσυστήματος I οδηγεί στην παραγωγή ATP αντί NADP 607 19.4.3 απορρόφηση οκτώ φωτονίων αποδίδει ένα μόριο 2, δύο μόρια NADP και τρία μόρια ATP 607 19.5 Eπικουρικές χρωστικές διοχετεύουν ενέργεια στα κέντρα αντίδρασης 608 19.5.1 μεταφορά ενέργειας υπό συντονισμό επιτρέπει στην ενέργεια να μεταφερθεί από τη θέση αρχικής απορρόφησης στο κέντρο αντίδρασης 608 19.5.2 Tα φωτοσυλλεκτικά συμπλέγματα περιέχουν επιπλέον χλωροφύλλες και καροτενοειδή 609 19.5.3 Tα φυκοχολοσώματα λειτουργούν ως μοριακοί φωταγωγοί στα κυανοβακτήρια και τα ερυθρά φύκη 610 19.5.4 ι συνιστώσες της φωτοσύνθεσης είναι πολύ οργανωμένες 611 19.5.5 Πολλά ζιζανιοκτόνα αναστέλλουν τις φωτεινές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης 612 19.6 ικανότητα μετατροπής του φωτός σε χημική ενέργεια υπάρχει από αρχαιοτάτων χρόνων 613

Αναλυτικά περιεχόμενα xxix ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 κύκλος του Calvin και η πορεία των φωσφορικών πεντοζών 619 20.1 κύκλος του Calvin συνθέτει εξόζες από διοξείδιο του άνθρακα και νερό 620 20.1.1 Tο διοξείδιο του άνθρακα αντιδρά με την 1,5- διφωσφορική ριβουλόζη για να σχηματιστούν δύο μόρια 3-φωσφογλυκερικού 621 20.1.2 Kαταλυτική ατέλεια: rubisco καταλύει επίσης μια δαπανηρή αντίδραση οξυγονάσης 623 20.1.3 Φωσφορικές εξόζες σχηματίζονται από φωσφογλυκερικό, και αναγεννάται η 1,5- διφωσφορική ριβουλόζη 624 20.1.4 Tρία μόρια ATP και δύο μόρια NADP χρησιμοποιούνται για να φέρουν το C 2 στο επίπεδο μιας εξόζης 627 20.1.5 Tο άμυλο και η σακχαρόζη είναι οι κύριες αποθήκες υδατανθράκων στα φυτά 628 20.2 δραστικότητα του κύκλου του Calvin εξαρτάται από τις συνθήκες του περιβάλλοντος 628 20.2.1 rubisco ενεργοποιείται από αλλαγές στις συγκεντρώσεις των πρωτονίων και του Mg 2+ που ωθούνται από το φως 629 20.2.2 θειορεδοξίνη παίζει καθοριστικό ρόλο στη ρύθμιση του κύκλου του Calvin 629 20.2.3 πορεία C 4 των τροπικών φυτών επιταχύνει τη φωτοσύνθεση συγκεντρώνοντας το διοξείδιο του άνθρακα 630 20.2.4 μεταβολισμός του κρασσουλασικού οξέος επιτρέπει την ανάπτυξη σε άγονο περιβάλλον 631 20.3 πορεία των φωσφορικών πεντοζών παράγει NADP και συνθέτει σάκχαρα με πέντε άτομα άνθρακα 632 20.3.1 Kατά τη μετατροπή της 6-φωσφορικής γλυκόζης σε 5-φωσφορική ριβουλόζη παράγονται δύο μόρια NADP 633 20.3.2 πορεία των φωσφορικών πεντοζών και η γλυκόλυση συνδέονται με την τρανσκετολάση και την τρανσαλδολάση 633 20.3.3 τρανσκετολάση και η τρανσαλδολάση σταθεροποιούν καρβανιοντικά ενδιάμεσα με διαφορετικούς μηχανισμούς 636 20.4 μεταβολισμός της 6-φωσφορικής γλυκόζης από την πορεία των φωσφορικών πεντοζών είναι συντονισμένος με τη γλυκόλυση 638 20.4.1 ταχύτητα της πορείας των φωσφορικών πεντοζών ελέγχεται από το επίπεδο του NADP 638 20.4.2 ροή της 6-φωσφορικής γλυκόζης εξαρτάται από τις ανάγκες για NADP, 5-φωσφορική ριβόζη και ATP 638 20.4.3 Mέσα από τον καθρέπτη: κύκλος του Calvin και η πορεία των φωσφορικών πεντοζών 640 20.5 αφυδρογονάση της 6-φωσφορικής γλυκόζης παίζει καθοριστικό ρόλο στην προστασία από τις αντιδραστικές ενώσεις οξυγόνου 641 20.5.1 Aνεπάρκεια της αφυδρογονάσης της 6- φωσφορικής γλυκόζης προξενεί φαρμακοεπαγόμενη αιμολυτική αναιμία 641 20.5.2 ανεπάρκεια της αφυδρογονάσης της 6- φωσφορικής γλυκόζης σε μερικές περιπτώσεις παρέχει ένα εξελικτικό πλεονέκτημα 642 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 21 μεταβολισμός του γλυκογόνου 649 21.0.1 Mια επισκόπηση του μεταβολισμού του γλυκογόνου 650 21.1 Η αποικοδόμηση του γλυκογόνου χρειάζεται τη συνέργεια διαφόρων ενζύμων 651 21.1.1 φωσφορυλάση καταλύει τη φωσφορολυτική διάσπαση του γλυκογόνου για απελευθέρωση 1- φωσφορικής γλυκόζης 651 21.1.2 Για την αποικοδόμηση του γλυκογόνου απαιτείται και ένα ένζυμο αποδιακλάδωσης 652 21.1.3 φωσφογλυκομουτάση μετατρέπει την 1- φωσφορική γλυκόζη σε 6-φωσφορική γλυκόζη 653 21.1.4 Tο ήπαρ περιέχει φωσφατάση της 6- φωσφορικής γλυκόζης, ένα υδρολυτικό ένζυμο που απουσιάζει από τους μυς 654 21.1.5 φωσφορική πυριδοξάλη συμμετέχει στη φωσφορολυτική διάσπαση του γλυκογόνου 654 21.2 φωσφορυλάση ρυθμίζεται με αλλοστερικές αλληλεπιδράσεις και αντιστρεπτή φωσφορυλίωση656 ATP ADP 21.2.1 μυϊκή φωσφορυλάση ρυθμίζεται από το ενδοκυτταρικό ενεργειακό φορτίο 656 P P

xxx Αναλυτικά περιεχόμενα 21.2.2 ηπατική φωσφορυλάση παράγει γλυκόζη για χρήση από άλλους ιστούς 658 21.2.3 κινάση της φωσφορυλάσης ενεργοποιείται με φωσφορυλίωση και ιόντα ασβεστίου 659 21.3 επινεφρίνη και η γλυκαγόνη σηματοδοτούν την ανάγκη για αποικοδόμηση γλυκογόνου 659 21.3.1 ι πρωτεΐνες G μεταβιβάζουν το σήμα για την έναρξη της αποικοδόμησης του γλυκογόνου 660 21.3.2 Η αποικοδόμηση του γλυκογόνου πρέπει να είναι δυνατόν να τερματίζεται πολύ γρήγορα 661 21.3.3 ρύθμιση της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου έγινε πιο σύνθετη καθώς το ένζυμο εξελίχθηκε 662 21.4 Tο γλυκογόνο συντίθεται και αποικοδομείται με διαφορετικές πορείες 662 21.4.1 UDP-γλυκόζη είναι μια ενεργοποιημένη μορφή της γλυκόζης 662 21.4.2 συνθάση του γλυκογόνου καταλύει τη μεταφορά της γλυκόζης από την UDP-γλυκόζη προς μια αυξανόμενη αλυσίδα 663 21.4.3 Ένα ένζυμο σχηματισμού διακλαδώσεων σχηματίζει τους δεσμούς α-1,6 664 21.4.4 συνθάση του γλυκογόνου είναι το καθοριστικό ρυθμιστικό ένζυμο στη σύνθεση του γλυκογόνου 664 21.4.5 Tο γλυκογόνο είναι μια πολύ αποδοτική μορφή αποθήκευσης της γλυκόζης 665 21.5 Η αποικοδόμηση και η σύνθεση του γλυκογόνου ρυθμίζονται αντίρροπα 665 21.5.1 πρωτεϊνική φωσφατάση 1 αντιστρέφει τη ρυθμιστική επίδραση των κινασών στον μεταβολισμό του γλυκογόνου 666 21.5.2 ινσουλίνη διεγείρει τη σύνθεση γλυκογόνου ενεργοποιώντας την πρωτεϊνική φωσφατάση 1 667 21.5.3 μεταβολισμός του γλυκογόνου στο ήπαρ ρυθμίζει το επίπεδο της γλυκόζης στο αίμα 668 21.5.4 βιοχημική κατανόηση νόσων σχετικών με την αποθήκευση του γλυκογόνου είναι δυνατή 669 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 22 Ο μεταβολισμός των λιπαρών οξέων 677 22.0.1 Επισκόπηση του μεταβολισμού των λιπαρών οξέων677 22.1 ι τριακυλογλυκερόλες είναι αποθήκες πολύ συμπυκνωμένης ενέργειας 679 22.1.1 Tα λιπίδια της διατροφής πέπτονται με τις παγκρεατικές λιπάσες 680 22.1.2 Tα λιπίδια της διατροφής μεταφέρονται στα χυλομικρά 680 22.2 χρησιμοποίηση των λιπαρών οξέων ως καυσίμων χρειάζεται τρία στάδια επεξεργασίας 681 22.2.1 ι τριακυλογλυκερόλες υδρολύονται από λιπάσες που ρυθμίζονται από την κυκλική AMP 681 22.2.2 Tα λιπαρά οξέα συνδέονται με το συνένζυμο A πριν από την οξείδωσή τους 682 22.2.3 καρνιτίνη μεταφέρει τα ενεργοποιημένα επιμήκη λιπαρά οξέα μέσα στη μιτοχονδριακή μήτρα 683 22.2.4 Σε κάθε κύκλο οξείδωσης των λιπαρών οξέων παράγονται ακετυλο-coa, NAD και FAD 2 684 22.2.5 πλήρης οξείδωση του παλμιτικού αποδίδει 106 μόρια ATP 686 22.3 ρισμένα λιπαρά οξέα χρειάζονται πρόσθετα βήματα για αποικοδόμηση 687 22.3.1 Για την οξείδωση των ακόρεστων λιπαρών οξέων χρειάζονται μια ισομεράση και μια αναγωγάση 687 22.3.2 Στο τελικό βήμα της θειόλυσης τα λιπαρά οξέα με περιττό αριθμό αποδίδουν προπιονυλοσυνένζυμο A 688 22.3.3 Tο προπιονυλο-coa μετατρέπεται σε ηλεκτρυλο-coa με μια αντίδραση που χρειάζεται βιταμίνη B 12 688 22.3.4 Tα λιπαρά οξέα οξειδώνονται επίσης στα υπεροξειδοσώματα 691 22.3.5 Όταν επικρατεί η αποικοδόμηση των λιπών, παράγονται κετονοσώματα από το ακετυλο-coa 692 22.3.6 Tα κετονοσώματα είναι ένα κύριο καύσιμο σε μερικούς ιστούς 693 22.3.7 Tα ζώα δεν μπορούν να μετατρέψουν λιπαρά οξέα σε γλυκόζη 694 22.4 Tα λιπαρά οξέα συντίθενται και αποικοδομούνται με διαφορετικές πορείες 694 22.4.1 σχηματισμός του μηλονυλο-συνενζύμου A είναι το καθοριστικό βήμα στη σύνθεση λιπαρών οξέων 695 22.4.2 Tα ενδιάμεσα προϊόντα στη σύνθεση των λιπαρών οξέων προσδένονται σε μια ακυλοφόρος πρωτεΐνη (ACP) 695 22.4.3 κύκλος επιμήκυνσης στη σύνθεση λιπαρών οξέων 696 22.4.4 Tα λιπαρά οξέα στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς συντίθενται από ένα πολυλειτουργικό ενζυμικό σύμπλοκο 698 22.4.5 ευέλικτη φωσφοπαντεθεϊνυλική μονάδα της ACP φέρει το υπόστρωμα από ένα ενεργό κέντρο σε ένα άλλο 698 22.4.6 στοιχειομετρία της σύνθεσης των λιπαρών οξέων 700 22.4.7 Tο κιτρικό οξύ είναι φορέας ακετυλομάδων από τα μιτοχόνδρια στο κυτοσόλιο για τη σύνθεση λιπαρών οξέων 700

Αναλυτικά περιεχόμενα xxxi 22.4.8 Πηγές του NADP για τη σύνθεση λιπαρών οξέων 701 22.4.9 Οι αναστολείς της συνθάσης των λιπαρών οξέων μπορεί να είναι χρήσιμα φάρμακα 702 22.4.10 Παραλλαγές σε ένα θέμα: ι συνθετάσες των πολυκετιδίων και των μη ριβοσωματικών πεπτιδίων μοιάζουν με τη συνθάση των λιπαρών οξέων 702 22.5 καρβοξυλάση του ακετυλοσυνενζύμου A παίζει καθοριστικό ρόλο στον έλεγχο του μεταβολισμού των λιπαρών οξέων 703 22.6 επιμήκυνση και ο αποκορεσμός των λιπαρών οξέων πραγματοποιούνται από επικουρικά ενζυμικά συστήματα 705 22.6.1 Mεμβρανοσύνδετα ένζυμα δημιουργούν ακόρεστα λιπαρά οξέα 705 22.6.2 ι εικοσανοειδείς ορμόνες παράγονται από πολυακόρεστα λιπαρά οξέα 706 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 23 Pυθμός αναπλήρωσης πρωτεϊνών και καταβολισμός αμινοξέων 713 23.1 ι πρωτεΐνες αποικοδομούνται σε αμινοξέα 714 23.1.1 πέψη και απορρόφηση των πρωτεϊνών της διατροφής 714 23.1.2 ι κυτταρικές πρωτεΐνες αποικοδομούνται με διαφορετικούς ρυθμούς 715 23.2 ρυθμός αναπλήρωσης μιας πρωτεΐνης ρυθμίζεται σε αυστηρώς καθορισμένα πλαίσια 715 23.2.1 ουβικιτίνη σημαδεύει τις πρωτεΐνες για καταστροφή 715 23.2.2 Tο πρωτεόσωμα πέπτει πρωτεΐνες σημασμένες με ουβικιτίνη 717 23.2.3 αποικοδόμηση πρωτεϊνών μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη ρύθμιση βιολογικών λειτουργιών 718 23.2.4 πορεία της ουβικιτίνης και το πρωτεόσωμα έχουν τα προκαρυωτικά ισοδύναμά τους 719 23.3 Tο πρώτο βήμα στην αποικοδόμηση των αμινοξέων είναι η απομάκρυνση του αζώτου 720 23.3.1 ι α-αμινικές ομάδες μετατρέπονται σε ιόντα αμμωνίου με την οξειδωτική απαμίνωση του γλουταμινικού 720 23.3.2 φωσφορική πυριδοξάλη σχηματίζει ενδιάμεσα βάσεων Schiff στις αμινομεταφοράσες721 23.3.3 αμινομεταφοράση του ασπαραγινικού είναι μέλος μιας μεγάλης και πολυσχιδούς οικογένειας ενζύμων εξαρτώμενων από πυριδοξάλη 723 23.3.4 σερίνη και η θρεονίνη μπορούν να απαμινωθούν απευθείας 724 23.3.5 ι περιφερειακοί ιστοί μεταφέρουν άζωτο στο ήπαρ 725 23.4 Tο ιόν αμμωνίου μετατρέπεται σε ουρία στα περισσότερα χερσαία σπονδυλωτά 726 23.4.1 κύκλος της ουρίας αρχίζει με τον σχηματισμό του φωσφορικού καρβαμοϋλίου 726 23.4.2 κύκλος της ουρίας συνδέεται με τον κύκλο του κιτρικού οξέος 728 23.4.3 εξέλιξη του κύκλου της ουρίας 728 23.4.4 Kληρονομικές βλάβες του κύκλου της ουρίας προκαλούν υπεραμμωνιαιμία και μπορεί να οδηγήσουν σε βλάβη του εγκεφάλου 729 23.4.5 ουρία δεν είναι το μοναδικό μέσο απομάκρυνσης της περίσσειας αζώτου 730 23.5 Tα άτομα άνθρακα των αποικοδομούμενων αμινοξέων εμφανίζονται ως κύρια μεταβολικά ενδιάμεσα 731 23.5.1 Tο πυροσταφυλικό ως σημείο εισόδου στον μεταβολισμό 732 23.5.2 Tο οξαλοξικό ως σημείο εισόδου στον μεταβολισμό 732 23.5.3 Tο α-κετογλουταρικό ως σημείο εισόδου στον μεταβολισμό 733 23.5.4 Tο ηλεκτρυλο-συνένζυμο A είναι ένα σημείο εισόδου για αρκετά μη πολικά αμινοξέα 734 23.5.5 αποικοδόμηση της μεθειονίνης χρειάζεται τον σχηματισμό της S-αδενοσυλομεθειονίνης, ενός βασικού δότη μεθυλικής ομάδας 734 23.5.6 Tα αμινοξέα διακλαδισμένης αλυσίδας αποδίδουν ακετυλο-coa, ακετοξικό ή προπιονυλο- CoA 735 23.5.7 Για την αποικοδόμηση των αρωματικών αμινοξέων απαιτούνται οξυγονάσες 736 23.6 Eκ γενετής σφάλματα του μεταβολισμού μπορούν να δημιουργήσουν προβλήματα στην αποικοδόμηση των αμινοξέων 738

xxxii Αναλυτικά περιεχόμενα ΕΝΟΤΗΤΑ IΙΙ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 24 24.2.10 Το σικιμικό και το χορισμικό είναι τα ενδιάμεσα στη βιοσύνθεση των αρωματικών αμινοξέων Η ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΩΝ ΒΙΟΜΟΡΙΩΝ Η βιοσύνθεση των αμινοξέων 24.0.1 Σύνοψη της σύνθεσης των αμινοξέων 24.1 Καθήλωση αζώτου: μικροοργανισμοί χρησιμοποιούν ΑΤΡ και ένα ισχυρό αναγωγικό για να αναγάγουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε αμμωνία 749 750 24.1.1 Ο συμπαράγοντας σιδήρου-μολυβδαινίου της αζωτάσης δεσμεύει και ανάγει το ατμοσφαιρικό άζωτο 751 24.1.2 Το ιόν αμμωνίου ενσωματώνεται στα αμινοξέα διά μέσου του γλουταμινικού και της γλουταμίνης 24.2 Τα αμινοξέα παράγονται από ενδιάμεσα του κύκλου του κιτρικού οξέος και άλλων κύριων πορειών 24.2.11 Η συνθετάση της θρυπτοφάνης καταδεικνύει τον μηχανισμό διοχέτευσης υποστρώματος στην ενζυμική κατάλυση 766 24.3 Η βιοσύνθεση των αμινοξέων ρυθμίζεται με επανατροφοδοτική αναστολή 750 764 767 24.3.1 Οι διακλαδισμένες πορείες χρειάζονται σύνθετη ρύθμιση 768 24.3.2 Η δραστικότητα της συνθετάσης της γλουταμίνης τροποποιείται από έναν ενζυμικό καταρράκτη 769 24.4 Τα αμινοξέα είναι πρόδρομοι πολλών βιομορίων 771 752 754 24.2.1 Ο άνθρωπος μπορεί να συνθέτει αμινοξέα αλλά πρέπει να λαμβάνει τα υπόλοιπα από τις τροφές 755 24.2.2 Ένα κοινό βήμα καθορίζει τη χειρομορφία όλων των αμινοξέων 756 24.2.3 Για τον σχηματισμό ασπαραγίνης από ασπαραγινικό χρειάζεται ένα αδενυλιωμένο ενδιάμεσο 757 24.2.4 Το γλουταμινικό είναι το πρόδρομο μόριο της γλουταμίνης, της προλίνης και της αργινίνης 758 24.4.1 Το γλουταθείο, ένα γ-γλουταμυλοπεπτίδιο, χρησιμεύει ως ρυθμιστικό μέσο σουλφυδρυλικών ομάδων και ως αντιοξειδωτικό 771 24.4.2 Το μονοξείδιο του αζώτου, ένα βραχύβιο σηματοδοτικό μόριο, σχηματίζεται από αργινίνη 772 24.4.3 Οι πορφυρίνες στα θηλαστικά συντίθενται από γλυκίνη και ηλεκτρυλοσυνένζυμο Α 773 24.4.4 Σε μερικές κληρονομικές διαταραχές του μεταβολισμού των πορφυρινών οι πορφυρίνες συσσωρεύονται 774 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 25 Η βιοσύνθεση των νουκλεοτιδίων 781 25.0.1 Σύνοψη της βιοσύνθεσης νουκλεοτιδίων και ονοματολογία 782 25.1 Κατά τη de novo σύνθεση, ο πυριμιδινικός δακτύλιος συναρμολογείται από όξινο ανθρακικό, ασπαραγινικό και γλουταμίνη 783 25.1.1 Το όξινο ανθρακικό και άλλες οξυγονωμένες ενώσεις του άνθρακα ενεργοποιούνται με φωσφορυλίωση 783 25.1.2 Η πλευρική αλυσίδα της γλουταμίνης μπορεί να υδρολυθεί για να παραγάγει αμμωνία 784 24.2.5 Η σερίνη, η κυστεΐνη και η γλυκίνη σχηματίζονται από 3-φωσφογλυκερικό 759 24.2.6 Το τετραϋδροφυλλικό έχει ενεργοποιημένες μονοανθρακικές μονάδες διαφόρων οξειδωτικών καταστάσεων 759 24.2.7 Η S-αδενοσυλομεθειονίνη είναι ο κύριος δότης των μεθυλικών ομάδων 761 24.2.8 Η κυστεΐνη συντίθεται από σερίνη και ομοκυστεΐνη 763 24.2.9 Υψηλά επίπεδα ομοκυστεΐνης συνδέονται με αγγειακές νόσους 763 25.1.3 Τα ενδιάμεσα μόρια μπορούν να μετακινούνται μεταξύ των ενεργών κέντρων με διοχέτευση 784 25.1.4 Το οροτικό αποκτά έναν δακτύλιο ριβόζης από PRPP σχηματίζοντας ένα πυριμιδινικό νουκλεοτίδιο και μετατρέπεται σε ουριδυλικό 785 25.1.5 Τα μονο-, δι- και τριφωσφορικά νουκλεοτίδια είναι αλληλομετατρέψιμα 785 25.1.6 Η CTP σχηματίζεται με αμίνωση της UTP 786 25.2 Βάσεις πουρίνης μπορούν να συντεθούν de novo ή να ανακυκλωθούν από πορείες περίσωσης 786 25.2.1 ι πορείες περίσωσης μειώνουν την ενδοκυτταρική δαπάνη ενέργειας 787

Αναλυτικά περιεχόμενα xxxiii ΚΕΦΑΛΑΙΟ 26 Η βιοσύνθεση των μεμβρανικών λιπιδίων και των στεροειδών 807 is 25.2.2 Το σύστημα του πουρινικού δακτυλίου συναρμολογείται στη φωσφορική ριβόζη 787 25.2.3 Ο πουρινικός δακτύλιος συναρμολογείται με διαδοχικά βήματα ενεργοποίησης με φωσφορυλίωση ακολουθούμενα από εκτοπίσεις 787 25.2.4 Η ΑΜΡ και η GMP σχηματίζονται από την ΙΜΡ 790 25.3 Τα δεοξυριβονουκλεοτίδια συντίθενται με την αναγωγή ριβονουκλεοτιδίων μέσω ενός μηχανισμού με ενδιάμεση ελεύθερη ρίζα 791 25.3.1 Το θυμιδυλικό σχηματίζεται από τη μεθυλίωση του δεοξυουριδυλικού 793 25.3.2 Η αναγωγάση του διυδροφυλλικού καταλύει την αναγέννηση του τετραϋδροφυλλικού, ενός φορέα μονοανθρακικών μονάδων 794 25.3.3 Μερικά πολύτιμα αντικαρκινικά φάρμακα εμποδίζουν τη σύνθεση θυμιδυλικού 795 25.4 Καθοριστικά βήματα στη βιοσύνθεση νουκλεοτιδίων ρυθμίζονται από επανατροφοδοτική αναστολή 797 25.5 Το NAD +, το FAD και το συνένζυμο Α σχηματίζονται από ΑΤΡ 798 25.6 Διαταραχές στον μεταβολισμό νουκλεοτιδίων μπορεί να προκαλέσουν παθολογικές καταστάσεις 799 25.6.1 Στον άνθρωπο οι πουρίνες αποικοδομούνται προς ουρικό 799 25.6.2 Το σύνδρομο Lesch-Nyhan είναι μια δραματική συνέπεια μεταλλάξεων ενός ενζύμου της πορείας περίσωσης 800 26.1 Το φωσφατιδικό είναι ένα κοινό ενδιάμεσο στη σύνθεση των φωσφολιπιδίων και των τριακυλογλυκερολών 808 26.1.1 Η σύνθεση των φωσφολιπιδίων χρειάζεται ένα ενεργοποιημένο ενδιάμεσο 808 26.1.2 Τα πλασμαλογόνα και άλλα αιθερικά φωσφολιπίδια συντίθενται από φωσφορική διυδροξυακετόνη 810 26.1.3 Τα σφιγγολιπίδια συντίθενται από κεραμίδιο 812 26.1.4 ι γαγγλιοζίτες είναι σφιγγολιπίδια πλούσια σε υδατάνθρακες οι οποίοι περιέχουν όξινα σάκχαρα 812 26.1.5 Τα σφιγγολιπίδια έχουν ποικιλία στη δομή και τη λειτουργία των λιπιδίων 813 26.1.6 Το σύνδρομο αναπνευστικής δυσφορίας και η νόσος Tay-Sachs είναι αποτέλεσμα της διαταραχής του μεταβολισμού των λιπιδίων 814 26.2 Η χοληστερόλη συντίθεται από ακετυλοσυνένζυμο Α σε τρία στάδια 814 26.2.1 Η σύνθεση του μεβαλονικού, το οποίο είναι ενεργοποιημένο ως πυροφωσφορικό ισοπεντενύλιο, αρχίζει τη σύνθεση της χοληστερόλης 815 26.2.2 Το σκουαλένιο (C 30 ) συντίθεται από έξι μόρια πυροφωσφορικού ισοπεντενυλίου (C 5 ) 816 26.2.3 Το σκουαλένιο κυκλοποιείται για να σχηματιστεί χοληστερόλη 817 26.3 Η περίπλοκη ρύθμιση της βιοσύνθεσης της χοληστερόλης λαμβάνει χώρα σε αρκετά επίπεδα 818 26.3.1 Οι λιποπρωτεΐνες μεταφέρουν χοληστερόλη και τριακυλογλυκερόλες σε κάθε σημείο του οργανισμού 820 26.3.2 Τα επίπεδα κάποιων λιποπρωτεϊνών στο αίμα μπορεί να εξυπηρετήσουν διαγνωστικούς σκοπούς 821 26.3.3 Οι λιποπρωτεΐνες χαμηλής πυκνότητας παίζουν πρωτεύοντα ρόλο στον μεταβολισμό της χοληστερόλης 821 26.3.4 Ο υποδοχέας LDL είναι μια διαμεμβρανική πρωτεΐνη που έχει πέντε διαφορετικές λειτουργικές περιοχές 823 26.3.5 Η απουσία του υποδοχέα LDL οδηγεί σε υπερχοληστερολαιμία και αθηροσκλήρωση 824 26.3.6 Η κλινική ρύθμιση των επιπέδων της χοληστερόλης μπορεί να γίνει κατανοητή σε βιοχημικό επίπεδο 824 26.4 Στα σημαντικά παράγωγα της χοληστερόλης περιλαμβάνονται τα χολικά άλατα και οι στεροειδείς ορμόνες 825

xxxiv Αναλυτικά περιεχόμενα 26.4.1 Η ονοματολογία των στεροειδών ορμονών 827 26.4.2 Τα στεροειδή υδροξυλιώνονται από τις μονοξυγονάσες του κυτοχρώματος Ρ450 που χρησιμοποιούν NADP και Ο 2 827 26.4.3 Το σύστημα του κυτοχρώματος Ρ450 είναι διαδεδομένο και έχει προστατευτική λειτουργία 829 26.4.4 Η πρεγνενολόνη, μια πρόδρομη ένωση για πολλά άλλα στεροειδή, σχηματίζεται από τη χοληστερόλη με διάσπαση της πλευρικής αλυσίδας της 829 26.4.5 Η σύνθεση της προγεστερόνης και των κορτικοστεροειδών από την πρεγνενολόνη 830 26.4.6 Η σύνθεση των ανδρογόνων και των οιστρογόνων από την πρεγνενολόνη 830 26.4.7 Η βιταμίνη D προέρχεται από τη χοληστερόλη με τη φωτολυτική διάσπαση των δακτυλίων 831 26.4.8 Το πυροφωσφορικό ισοπεντενύλιο είναι μια πρόδρομη ένωση για μια μεγάλη ποικιλία βιομορίων 832 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 27 Αντιγραφή, ανασυνδυασμός και επιδιόρθωση του DNA 839 27.1 To DNA μπορεί να πάρει ποικίλες δομικές μορφές 841 27.1.1 Το A-DNA είναι μια διπλή έλικα με διαφορετικά χαρακτηριστικά από εκείνα του πιο διαδεδομένου B-DNA 841 27.1.2 Η μεγάλη και η μικρή αύλακα περιέχουν ομάδες ειδικής αλληλουχίας που σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου 842 27.1.3 Μελέτες μεμονωμένων κρυστάλλων DNA αποκάλυψαν τοπικές παραλλαγές στη δομή του DNA 843 27.1.4 Το Z-DNA είναι μια αριστερόστροφη διπλή έλικα στην οποία τα φωσφορικά στον σκελετό του μορίου σχηματίζουν γραμμή ζιγκ-ζαγκ 844 27.2 Οι DNA πολυμεράσες χρειάζονται ένα εκμαγείο και έναν εκκινητή 845 27.2.1 Όλες οι DNA πολυμεράσες έχουν κοινά δομικά χαρακτηριστικά 845 27.2.2 Δύο δεσμευμένα μεταλλικά ιόντα συμμετέχουν στην αντίδραση πολυμεράσης 845 27.2.3 εξειδίκευση της αντιγραφής υπαγορεύεται από δεσμούς υδρογόνου και από τη συμπληρωματικότητα του σχήματος μεταξύ των βάσεων 846 27.2.4 Πολλές πολυμεράσες διαβάζουν τις νέες βάσεις που προστίθενται και αφαιρούν τα λάθη 847 27.2.5 Ο διαχωρισμός των κλώνων του DNA χρειάζεται ειδικές ελικάσες και υδρόλυση ΑΤΡ 847 27.3 Το δίκλωνο DNA μπορεί να περιτυλίσσεται γύρω από τον εαυτό του σχηματίζοντας υπερσπειρωμένες δομές 849 27.3.1 Ο αριθμός συνδέσεων του DNA, μια τοπολογική ιδιότητα, προσδιορίζει τον βαθμό υπερσπείρωσης 849 27.3.2 Η ελικοειδής στροφή και η υπερελικοειδής συστροφή συσχετίζονται μεταξύ τους με τον αριθμό συνδέσεων 850 27.3.3 Οι τοποϊσομεράσες τύπου Ι χαλαρώνουν υπερσπειρωμένες δομές 851 27.3.4 Οι τοποϊσομεράσες τύπου ΙΙ μπορούν να εισάγουν αρνητικά υπερσπειράματα διά μέσου της σύζευξής τους με υδρόλυση της ΑΤΡ 853 27.4 Η αντιγραφή DNA και των δύο κλώνων προχωρά γρήγορα από συγκεκριμένες θέσεις έναρξης 855 27.4.1 Ένα μόριο εκκίνησης RNA, που συντίθεται από την εκκινητάση, βοηθά την έναρξη της σύνθεσης του DNA 855 27.4.2 Ο ένας κλώνος του DNA συντίθεται συνεχώς, ενώ ο άλλος συντίθεται κατά τμήματα 856 27.4.3 Η DNA λιγάση συνδέει άκρα DNA σε δίκλωνες περιοχές 857 27.4.4 Η αντιγραφή του DNA χρειάζεται πολυμεράσες υψηλής επεξεργασιμότητας 858 27.4.5 Ο προηγούμενος και ο καθυστερών κλώνος συντίθενται με συντονισμένο τρόπο 859 27.4.6 Η σύνθεση του DNA είναι πιο πολύπλοκη στα ευκαρυωτικά από ό,τι στα προκαρυωτικά 860 27.4.7 Τα τελομερή είναι μοναδικές δομές στα άκρα των γραμμικών χρωμοσωμάτων 861 27.4.8 Τα τελομερή αντιγράφονται από την τελομεράση, μια εξειδικευμένη πολυμεράση η οποία φέρει το δικό της εκμαγείο RNA 861 27.5 Μερικές φορές ανασυνδυάζονται μόρια δίκλωνου DNA με όμοιες αλληλουχίες 862 27.5.1 Οι αντιδράσεις ανασυνδυασμού προχωρούν διά μέσου ενδιάμεσων συνδέσμων olliday 863 27.5.2 Οι ανασυνδυάσες είναι εξελικτικά συγγενείς με τις τοποϊσομεράσες 864

Αναλυτικά περιεχόμενα xxxv 27.6 Οι μεταλλάξεις αφορούν αλλαγές στην αλληλουχία βάσεων του DNA 864 27.6.1 Μερικά χημικά μεταλλαξιγόνα είναι πολύ ειδικά 865 27.6.2 Το υπεριώδες φως παράγει διμερή πυριμιδινών 866 27.6.3 Χρησιμοποιούνται ποικίλες πορείες επιδιόρθωσης του DNA 867 27.6.4 Η παρουσία της θυμίνης αντί της ουρακίλης στο DNA επιτρέπει την επιδιόρθωση της απαμινωμένης κυτοσίνης 868 27.6.5 Πολλά είδη καρκίνου προκαλούνται από ελαττωματική επιδιόρθωση του DNA 869 27.6.6 Μερικές γενετικές ασθένειες προκαλούνται από την επέκταση των επαναλήψεων τριών νουκλεοτιδίων 870 27.6.7 Πολλά πιθανά καρκινογόνα μπορούν να ανιχνευθούν από τη μεταλλαξιγόνο δράση τους σε βακτήρια 870 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 28 Σύνθεση και μάτισμα του RNA 879 28.0.1 Ανασκόπηση της σύνθεσης του RNA 880 28.1 Η μεταγραφή καταλύεται από την RNA πολυμεράση 881 28.1.1 Η μεταγραφή αρχίζει σε θέσεις προαγωγέων στο εκμαγείο του DNA 882 28.1.2 Οι υπομονάδες σ της RNA πολυμεράσης αναγνωρίζουν θέσεις προαγωγέων 883 28.1.3 Για να πραγματοποιηθεί η μεταγραφή, η RNA πολυμεράση πρέπει να ξετυλίξει το εκμαγείο της δίκλωνης έλικας 884 28.1.4 Οι αλυσίδες του RNA σχηματίζονται de novo και αυξάνονται προς την κατεύθυνση 5 προς 3 885 28.1.5 Η επιμήκυνση πραγματοποιείται στις φυσαλίδες μεταγραφής οι οποίες μετακινούνται κατά μήκος του εκμαγείου DNA 886 28.1.6 Μια δομή φουρκέτας RNA που ακολουθείται από ορισμένα κατάλοιπα ουρακίλης τερματίζει τη μεταγραφή μερικών γονιδίων 887 28.1.7 Η πρωτεΐνη ρ βοηθά στον τερματισμό της μεταγραφής ορισμένων γονιδίων 887 28.1.8 Τα πρόδρομα μόρια του μεταφορικού και του ριβοσωματικού RNA διασπώνται και τροποποιούνται χημικά μετά τη μεταγραφή 889 28.1.9 Αντιβιοτικά ως αναστολείς της μεταγραφής 889 28.2 Η ευκαρυωτική μεταγραφή και η μετάφραση είναι διαχωρισμένες στον χώρο και στον χρόνο 891 28.2.1 Το RNA στα ευκαρυωτικά κύτταρα συντίθεται από τρεις τύπους RNA πολυμεράσης 892 28.2.2 Στοιχεία με δράση cis και trans: οι κλειδαριές και τα κλειδιά της μεταγραφής 893 28.2.3 Οι περισσότεροι προαγωγείς για την RNA πολυμεράση ΙΙ περιέχουν ένα πλαίσιο ΤΑΤΑ κοντά στη θέση έναρξης της μεταγραφής 893 28.2.4 Η πρωτεΐνη που δεσμεύεται στο πλαίσιο ΤΑΤΑ αρχίζει τη συναρμολόγηση του ενεργού συμπλόκου μεταγραφής 894 28.2.5 Πολλοί παράγοντες μεταγραφής αλληλεπιδρούν με ευκαρυωτικούς προαγωγείς 895 28.2.6 Ενισχυτικές αλληλουχίες μπορούν να διεγείρουν τη μεταγραφή σε θέσεις έναρξης που βρίσκονται χιλιάδες βάσεις μακριά 896 28.3 Τα προϊόντα της μεταγραφής και των τριών ευκαρυωτικών πολυμερασών υφίστανται επεξεργασία 897 28.3.1 Τα άκρα του μεταγραφήματος του προ-mrna αποκτούν ένα 5 -κάλυμμα και μια ουρά 3 -πολυ(α) 897 28.3.2 Ο μηχανισμός διόρθωσης του RNA αλλάζει τις πρωτεΐνες που κωδικεύονται από το mrna 898 28.3.3 Θέσεις ματίσματος σε πρόδρομα μόρια του mrna εξειδικεύονται από αλληλουχίες στα άκρα ιντρονίων 899 28.3.4 Το μάτισμα αποτελείται από δύο αντιδράσεις τρανσεστεροποίησης 901 28.3.5 Μικρά πυρηνικά μόρια RNA στα σωμάτια ματίσματος καταλύουν το μάτισμα πρόδρομων μορίων mrna 902 28.3.6 Μερικά μόρια προ-mrna μπορούν να ματίζονται με εναλλακτικούς τρόπους δίνοντας διαφορετικά mrna 904 28.4 Η ανακάλυψη του καταλυτικού RNA ήταν αποκαλυπτική τόσο σε σχέση με τον μηχανισμό όσο και με την εξέλιξη 904 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 29 Σύνθεση πρωτεϊνών 913 29.1 Η σύνθεση πρωτεϊνών εξαρτάται από τη μετάφραση νουκλεοτιδικών αλληλουχιών σε αλληλουχίες αμινοξέων 914 29.1.1 Για να γίνει σύνθεση μεγάλων πρωτεϊνικών μορίων πρέπει η συχνότητα λάθους να είναι μικρή 914 29.1.2 Τα μόρια μεταφορικού RNA έχουν ένα κοινό σχήμα 915 29.1.3 Το ενεργοποιημένο αμινοξύ και το αντικωδίκιο του trna βρίσκονται σε αντίθετα άκρα του μορίου που έχει σχήμα Γ 917 29.2 Οι συνθετάσες των αμινοακυλο-trna διαβάζουν τον γενετικό κώδικα 918

xxxvi Αναλυτικά περιεχόμενα 29.2.1 Τα αμινοξέα ενεργοποιούνται πρώτα με αδενυλίωση 918 29.2.2 Οι συνθετάσες των αμινοακυλο-trna περιέχουν εξαιρετικά ειδικές θέσεις ενεργοποίησης αμινοξέων 919 29.2.3 Η διορθωτική ικανότητα των συνθετασών των αμινοακυλο-trna αυξάνει την πιστότητα της σύνθεσης πρωτεϊνών 920 29.2.4 Οι συνθετάσες αναγνωρίζουν τις θηλιές του αντικωδικίου και τους βραχίονες υποδοχής των μορίων μεταφορικού RNA 921 29.2.5 Οι συνθετάσες των αμινοακυλο-trna μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες 923 29.3 Το ριβόσωμα είναι ένα σωμάτιο ριβονουκλεοπρωτεΐνης (70 S) αποτελούμενο από μια μικρή (30 S) και μια μεγάλη (50 S) υπομονάδα 924 29.3.9 Μερικά μόρια μεταφορικού RNA αναγνωρίζουν περισσότερα από ένα κωδίκια λόγω ταλάντευσης στο ζευγάρωμα βάσεων 934 29.4 Πρωτεϊνικοί παράγοντες παίζουν καθοριστικό ρόλο στη σύνθεση πρωτεϊνών 935 29.4.1 Το φορμυλομεθειονυλο-trna τοποθετείται στη θέση P του ριβοσώματος κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του συμπλόκου έναρξης 70 S 935 29.4.2 Οι παράγοντες επιμήκυνσης παραδίδουν αμινοακυλο-trna στο ριβόσωμα 936 29.4.3 Ο σχηματισμός ενός πεπτιδικού δεσμού ακολουθείται από μετατόπιση του trna και του mrna που ωθείται από GTP 937 29.4.4 Η σύνθεση πρωτεϊνών τερματίζεται από παράγοντες τερματισμού οι οποίοι διαβάζουν κωδίκια τερματισμού 938 29.5 Η ευκαρυωτική σύνθεση πρωτεϊνών διαφέρει από την προκαρυωτική κυρίως στην έναρξη της μετάφρασης 939 29.5.1 Πολλά αντιβιοτικά δρουν αναστέλλοντας τη σύνθεση πρωτεϊνών 940 29.5.2 Η τοξίνη της διφθερίτιδας παρεμποδίζει τη σύνθεση πρωτεϊνών στα ευκαρυωτικά αναστέλλοντας τη μετατόπιση 941 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 30 Η ολοκλήρωση του μεταβολισμού 949 29.3.1 Τα ριβοσωματικά RNA (rrna 5 S, 16 S, και 23 S) παίζουν κεντρικό ρόλο στη σύνθεση πρωτεϊνών 925 29.3.2 Οι πρωτεΐνες συντίθενται με την κατεύθυνση αμινο-τελικό προς καρβοξυ-τελικό άκρο 927 29.3.3 Το αγγελιαφόρο RNA μεταφράζεται κατά την κατεύθυνση 5 προς 3 928 29.3.4 Το σήμα έναρξης είναι AUG (ή GUG) του οποίου προηγούνται μερικές βάσεις που ζευγαρώνουν με rrna 16 S 928 29.3.5 Η βακτηριακή σύνθεση πρωτεϊνών αρχίζει με φορμυλομεθειονυλο-μεταφορικό RNA 929 29.3.6 Τα ριβοσώματα έχουν τρεις θέσεις δέσμευσης trna που γεφυρώνουν τις υπομονάδες 30 S και 50 S 930 29.3.7 Η αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα μεταφέρεται μεταξύ μορίων trna κατά τον σχηματισμό του πεπτιδικού δεσμού 931 29.3.8 Μόνο οι αλληλεπιδράσεις κωδικίουαντικωδικίου προσδιορίζουν το αμινοξύ το οποίο ενσωματώνεται 933 30.1 Ο μεταβολισμός αποτελείται από εξαιρετικά διασυνδεόμενες πορείες 950 30.1.1 Επαναλαμβανόμενα μοτίβα στη μεταβολική ρύθμιση 951 30.1.2 Οι κύριες μεταβολικές πορείες και οι θέσεις ελέγχου 952 30.1.3 Σημαντικοί κόμβοι: 6-φωσφορική γλυκόζη, πυροσταφυλικό και ακετυλο-coa 954 30.2 Κάθε όργανο έχει ένα μοναδικό μεταβολικό προφίλ 956 30.3 Η πρόσληψη τροφής και η ασιτία επάγουν μεταβολικές αλλαγές 960 30.3.1 Οι μεταβολικές προσαρμογές στην παρατεταμένη ασιτία ελαχιστοποιούν την αποικοδόμηση πρωτεϊνών 962 30.3.2 Οι μεταβολικές διαταραχές στον διαβήτη προκύπτουν από τη σχετική ανεπάρκεια ινσουλίνης και την περίσσεια γλυκαγόνης 965 30.3.3 Θερμιδική ομοιόσταση: ένα μέσον ρύθμισης της μάζας του σώματος 966 30.4 Η επιλογή των καυσίμων κατά την άσκηση καθορίζεται από την ένταση και τη διάρκεια της δραστηριότητας 966

Αναλυτικά περιεχόμενα xxxvii 30.5 Η αιθανόλη αλλάζει το μεταβολικό σχήμα στο ήπαρ 969 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 31 Ο έλεγχος της γονιδιακής έκφρασης 975 31.1 Προκαρυωτικές πρωτεΐνες που προσδένονται στο DNA δεσμεύονται ειδικά σε ρυθμιστικές θέσεις στα οπερόνια 976 31.1.1 Ένα οπερόνιο αποτελείται από ρυθμιστικά στοιχεία και γονίδια που κωδικεύουν πρωτεΐνες 977 31.1.2 Ο χειριστής lac έχει μια συμμετρική αλληλουχία βάσεων 978 31.1.3 Η πρωτεΐνη-καταστολέας lac απουσία λακτόζης δεσμεύεται στον χειριστή και εμποδίζει τη μεταγραφή 978 31.1.4 Η δέσμευση προσδέματος μπορεί να επάγει δομικές αλλαγές στις ρυθμιστικές πρωτεΐνες 979 31.1.5 Το οπερόνιο είναι μια κοινή ρυθμιστική μονάδα στα προκαρυωτικά 980 31.1.6 Η μεταγραφή μπορεί να διεγείρεται από πρωτεΐνες που έρχονται σε επαφή με την RNA πολυμεράση 981 31.1.7 Το μοτίβο έλικας-στροφής-έλικας είναι κοινό σε πολλές προκαρυωτικές πρωτεΐνες που προσδένονται σε DNA 982 31.2 Η μεγαλύτερη πολυπλοκότητα των ευκαρυωτικών γονιδιωμάτων χρειάζεται σύνθετους μηχανισμούς για τη γονιδιακή ρύθμιση 983 31.2.1 Τα νουκλεοσώματα είναι σύμπλοκα DNA και ιστονών 984 31.2.2 Το ευκαρυωτικό DNA είναι τυλιγμένο γύρω από τις ιστόνες σχηματίζοντας νουκλεοσώματα 985 31.2.3 Ο έλεγχος της γονιδιακής έκφρασης χρειάζεται ανάπλαση της χρωματίνης 986 31.2.4 Οι ενισχυτές μπορούν να διεγείρουν τη μεταγραφή με την αλλοίωση της δομής της χρωματίνης 987 31.2.5 Η τροποποίηση του DNA μπορεί να αλλάξει τα πρότυπα της γονιδιακής έκφρασης 988 31.3 Η μεταγραφική ενεργοποίηση και καταστολή διεκπεραιώνονται από αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών 988 31.3.1 Στεροειδή και άλλα σχετιζόμενα υδρόφοβα μόρια διαπερνούν τις μεμβράνες και δεσμεύονται σε υποδοχείς που προσδένονται σε DNA 989 31.3.2 Οι υποδοχείς πυρηνικών ορμονών ρυθμίζουν τη μεταγραφή με τη στρατολόγηση συνενεργοποιητών και συγκαταστολέων στο σύμπλοκο μεταγραφής 991 31.3.3 Οι υποδοχείς των στεροειδών ορμονών είναι στόχοι φαρμάκων 993 31.3.4 Η δομή της χρωματίνης διαμορφώνεται με ομοιοπολικές τροποποιήσεις των ουρών των ιστονών 994 31.3.5 Οι αποακετυλάσες των ιστονών συμβάλλουν στην καταστολή της μεταγραφής 996 31.3.6 Η δέσμευση προσδεμάτων σε υποδοχείς μεμβρανών μπορεί να ρυθμίζει τη μεταγραφή μέσω καταρρακτών φωσφορυλιώσεων 996 31.3.7 Η δομή της χρωματίνης μειώνει αποτελεσματικά το μέγεθος του γονιδιώματος 997 31.4. Η γονιδιακή έκφραση μπορεί να ελέγχεται σε μετα-μεταγραφικά επίπεδα 997 31.4.1 Η εξασθένιση είναι ένας προκαρυωτικός μηχανισμός για τη ρύθμιση της μεταγραφής μέσω χειρισμού μιας δευτεροταγούς δομής νεοσυντιθέμενου RNA 998 31.4.2 Γονίδια τα οποία σχετίζονται με τον μεταβολισμό του σιδήρου στα ζώα ρυθμίζονται σε επίπεδο μετάφρασης 999 ΕΝΟΤΗΤΑ IV ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 32 Αισθητικά συστήματα 1009 32.1 Μια μεγάλη ποικιλία οργανικών ενώσεων ανιχνεύονται με την όσφρηση 1010 32.1.1 Η όσφρηση διεκπεραιώνεται από μια τεράστια οικογένεια υποδοχέων με επτά διαμεμβρανικές έλικες 1011 32.1.2 Τα οσμογόνα αποκωδικεύονται από έναν συνδυαστικό μηχανισμό 1013 32.1.3 Η μέθοδος της λειτουργικής απεικόνισης με μαγνητικό συντονισμό αποκαλύπτει περιοχές του εγκεφάλου που επεξεργάζονται αισθητικές πληροφορίες 1015 32.2 Η γεύση είναι ένας συνδυασμός αισθήσεων που λειτουργούν με διαφορετικούς μηχανισμούς 1016 32.2.1 Ανάλυση της αλληλουχίας του γονιδιώματος του ανθρώπου οδήγησε στην ανακάλυψη μιας

xxxviii Αναλυτικά περιεχόμενα μεγάλης οικογένειας υποδοχέων της γεύσης του πικρού με επτά διαμεμβρανικές έλικες 1017 32.2.2 Μια οικογένεια υποδοχέων με επτά διαμεμβρανικές έλικες αποκρίνεται σε γλυκές ενώσεις 1019 32.2.3 Αλμυρές γεύσεις ανιχνεύονται κυρίως από τη διέλευση των ιόντων νατρίου διά μέσου διαύλων 1019 32.2.4 Οι ξινές γεύσεις προέρχονται από τις επιδράσεις των ιόντων υδρογόνου (οξέα) σε διαύλους 1020 32.2.5 Το umami, η γεύση του γλουταμινικού, ανιχνεύεται από μια εξειδικευμένη μορφή υποδοχέα του γλουταμινικού 1020 32.3 Φωτοϋποδεκτικά μόρια στον οφθαλμό ανιχνεύουν το ορατό φως 1021 έναν υποδοχέα για την αίσθηση υψηλών θερμοκρασιών και άλλων επώδυνων ερεθισμάτων 1030 32.5.2 Ευαίσθητα αισθητικά συστήματα ανιχνεύουν άλλους περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως είναι το μαγνητικό πεδίο της Γης 1031 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 33 Το ανοσοποιητικό σύστημα 1037 33.0.1 Το ανοσοποιητικό σύστημα προσαρμόζεται χρησιμοποιώντας τις αρχές της εξέλιξης 1038 33.1 Τα αντισώματα έχουν διάκριτες μονάδες δέσμευσης αντιγόνου και επακόλουθων δράσεων 1039 33.2 Η πτυχή των ανοσοσφαιρινών αποτελείται από ένα πλαίσιο β-σάντουιτς με υπερμεταβλητές θηλιές 1042 33.3 Τα αντισώματα δεσμεύουν συγκεκριμένα μόρια μέσω των υπερμεταβλητών θηλιών τους 1043 33.3.1 Η κρυσταλλογραφία με ακτίνες Χ έχει αποκαλύψει τον τρόπο με τον οποίο τα αντισώματα δεσμεύουν αντιγόνα 1043 33.3.2 Τα μεγάλα αντιγόνα προσδένονται σε αντισώματα με πολλαπλές αλληλεπιδράσεις 1045 32.3.1 Η ροδοψίνη, ένας εξειδικευμένος υποδοχέας με επτά διαμεμβρανικές έλικες, απορροφά στο ορατό φως 1021 32.3.2 Η απορρόφηση φωτός επάγει μια ειδική ισομερείωση της δεσμευμένης 11-cis-ρετινάλης 1023 32.3.3 Η επαγόμενη από το φως μείωση του επιπέδου ασβεστίου συντονίζει την αποκατάσταση 1024 32.3.4 Η έγχρωμη όραση διεκπεραιώνεται από τρεις υποδοχείς των κωνιοφόρων κυττάρων που είναι ομόλογοι της ροδοψίνης 1025 32.3.5 Επαναδιατάξεις στα γονίδια για την πράσινη και την ερυθρή χρωστική οδηγούν σε αχρωματοψία 1026 32.4 Η ακοή εξαρτάται από την ταχεία ανίχνευση μηχανικών ερεθισμάτων 1027 32.4.1 Τα τριχωτά κύτταρα χρησιμοποιούν μια δέσμη στερεοκροσσών για να ανιχνεύσουν μικροσκοπικές κινήσεις 1028 32.4.2 Μηχανοαισθητικοί δίαυλοι έχουν ταυτοποιηθεί στη Drosophila και σε βακτήρια 1029 32.5 Η αφή περιλαμβάνει την αίσθηση της πίεσης, της θερμοκρασίας και άλλων παραγόντων 1029 32.5.1 Μελέτες της καψαϊκίνης, του ενεργού συστατικού της καυτερής πιπεριάς, αποκάλυψαν 33.4 Η ποικιλότητα δημιουργείται από ανακατατάξεις γονιδίων 1046 33.4.1 Τα γονίδια J και D αυξάνουν την ποικιλομορφία των αντισωμάτων 1047 33.4.2 Ο οργανισμός μπορεί να παράγει περισσότερα από 10 8 αντισώματα με συνδυαστικό προσεταιρισμό και σωματικές μεταλλάξεις 1048 33.4.3 Ο ολιγομερισμός των αντισωμάτων που εκφράζονται στην επιφάνεια των ανώριμων κυττάρων Β πυροδοτεί την έκκριση αντισωμάτων 1049 33.4.4 Διαφορετικές τάξεις αντισωμάτων προκύπτουν από τη μετατόπιση γονιδίων V 1051 33.5 Πρωτεΐνες του μείζονος συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας παρουσιάζουν πεπτίδια στην κυτταρική μεμβράνη για αναγνώριση από αντιγονικούς υποδοχείς κυττάρων Τ 1052 33.5.1 Τα πεπτίδια που παρουσιάζονται από τις πρωτεΐνες του MC καταλαμβάνουν μια βαθειά αύλακα η οποία πλαισιώνεται από δύο α-έλικες 1053 33.5.2 Οι αντιγονικοί υποδοχείς κυττάρων Τ είναι πρωτεΐνες που μοιάζουν με αντισώματα και περιέχουν μεταβλητές και σταθερές περιοχές 1054 33.5.3 Το μόριο CD8 στα κυτταροτοξικά κύτταρα Τ δρα σε συνδυασμό με τον αντιγονικό υποδοχέα των κυττάρων αυτών 1055 33.5.4 Τα βοηθητικά λεμφοκύτταρα Τ διεγείρουν κύτταρα που παρουσιάζουν ξένα πεπτίδια