Upload
monika-sinti
View
271
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
7/23/2019 Biochemia Cz.1
1/170
Literatura z biochemii
Podstawowa1)
Bakowski E.: Biochemia. Elsevier Urban & Partner, Wrocaw2010
2)
Berg J.M., Tymoczko J.L., Stryer L.: Biochemia. PWN, Warszawa2007
3) Murray R.K., Granner D.K., Mayes P.A., Rodwell V.W.:
Biochemia Harpera. PZWL, Warszawa 2006
Uzupeniajca
1)
Koolman J., Rhm K-H.: Biochemia, ilustrowany przewodnik.PZWL, Warszawa 20052)
Pasternak K.: Biochemia. Czelej, Lublin 2005
7/23/2019 Biochemia Cz.1
2/170
Znajomo struktury molekularnej organizmu ywego
i procesw metabolicznych w nim zachodzcych jest fundamentemwspczesnej wiedzy medycznej. Tylko na jej podstawie monapozna i zrozumie:
nowoczesn fizjologi,genetyk,
farmakologi,
mikrobiologi,diagnostyk laboratoryjn.
Znajomo biochemii jest niezbdna do zrozumienia:
istoty procesu patologicznego,
dogbnej diagnozy stanu chorobowego,
poznania mechanizmu dziaania leku.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
3/170
Postp w zakresie biochemii kwasw nukleinowych
i biaek utorowa drog rozwojowi:biologii molekularnej,
inynierii genetycznej,biotechnologii.
Umoliwi dogbn diagnostyk szeregu proceswchorobowych na poziomie molekularnym, stworzywarunki do uzyskiwania wielu lekw metodami
biotechnologicznymi i da szans rozwoju terapii genowej- nowego kierunku leczenia, polegajcego na naprawieaparatu genetycznego komrki.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
4/170
Biochemia cz. 1
opracowa dr J. Szubert
7/23/2019 Biochemia Cz.1
5/170
I. Waciwoci materiioywionejOrganizmy ywe s zbudowane
z pierwiastkw wystpujcych w ich martwymotoczeniu. Podlegaj wszystkim prawom fizyki
i chemii odnoszcymi si do caej materii.Pomimo to odznaczaj si waciwociami, jakich
nie wykazuj adne zbiory materii nieoywionej.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
6/170
Organizmy ywe wykazuj wielk zoonoi wysoki stopie organizacji. W przeciwie-stwie do materii nieoywionej, ktra skada sizazwyczaj z przypadkowych mieszanin pro-stych zwizkw chemicznych, organizmy ywe
wykazuj skomplikowan struktur wewn-trzn, obejmujc wiele rodzajw bardzo
zoonych czsteczek oraz zrnicowaniegatunkowe.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
7/170
Skad pierwiastkowy ywych organizmwjest jakociowo zupenie rny od skadu ichrodowiska fizycznego. Spord ponad 100pierwiastkw wystpujcych w przyrodzie,jedynie 16 uczestniczy w budowie wszystkich
ywych organizmw. S to: O, C, N, H, S, Na,K, Mg, Ca, Cl, Mn, Fe, Co, Cu i Zn. Oznacza
to, i tylko niektre z pierwiastkw s przy-datne w tworzeniu biomaterii.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
8/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
9/170
Wikszo skadnikw ywych organizmw
stanowi zwizki organiczne, w skad ktrychwchodz wgiel i azot. Te dwa pierwiastki
wystpuj w atmosferze i w skorupie ziemskiejjedynie w postaci wolnej lub w postaci prostychzwizkw nieorganicznych, jako O2, C02, N2,wglany i azotany. Na szczegln uwagzasuguje fakt, i okoo 65-70% masy
organizmw ywych stanowi woda, ktra jestgwnym nonikiem tej wielkiej iloci tlenu
i wodoru.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
10/170
W odrnieniu od materii nieoywionej,
kady skadnik organizmu ywego peniokrelon funkcj, a niektre peni po kilka
rnych funkcji. Na przykad, aminokwasy sjednostkami strukturalnymi biaek, ale su
take jako substraty do biosyntezy hormonw,barwnikw, koenzymw, zasad purynowychi pirymidynowych, a ich szkieletywglowodorowe s wykorzystywane jakosubstraty energetyczne.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
11/170
Zwraca uwag wielka rnorodno
i zoono zwizkw organicznych. Nawetjednokomrkowe organizmy bakteryjne
zawieraj po kilka tysicy rnych biomoleku.Ich liczba ronie wraz ze stopniem zoonoci
organizmw. Liczb rnych biaekw organizmie ocenia si na okoo 3000u bakterii do ponad 5 000 000 u czowieka.Wikszo z nich wystpuje w ogromnejliczbie czsteczek.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
12/170
Organizmy kadego gatunku maj wasny,
charakterystyczny dla siebie zestaw biaeki kwasw nukleinowych. adna z czsteczek
biakowych, czy czsteczek kwasw nuklei-nowych jednego gatunku nie jest identycznaz odpowiednimi czsteczkami innego gatunku.
Naley podkreli, e ta ogromnai zrnicowana liczba makromoleku powstaje
z prostych elementw skadowych, identycznychu wszystkich organizmw ywych.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
13/170
Wszystkie biaka, niezalenie od ich
pochodzenia gatunkowego, s zbudowanez tych samych 20 aminokwasw. Liczba
elementw skadowych, budujcych kwasynukleinowe, jest jeszcze mniejsza. Skadaj si
one z 4 rybonukleotydw lubz 4 deoksyrybonukleotydw identycznychu wszystkich organizmw, niezalenie od ichprzynalenoci gatunkowej.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
14/170
ywe organizmy pobieraj i przeksztacaj
energi z otaczajcego je rodowiskai wykorzystuj j do budowy wasnych
skomplikowanych struktur z prostychsubstratw wyjciowych (entropia maleje).
Materia nieoywiona take pochania energiz zewntrz (np. ciepo lub wiato), leczpociga to za sob efekt przeciwstawny,prowadzi do zmniejszenia stopnia jejuporzdkowania (wzrasta entropia).
7/23/2019 Biochemia Cz.1
15/170
ywa komrka jest ukadem
izotermicznym, tj. wszystkie jej czciskadowe wykazuj t sam temperatur.
Z tego powodu nie jest ona zdolna dowykorzystania energii cieplnej. Ciepo bowiem
moe by przetworzone na prac pod staymcinieniem tylko wwczas, gdy przechodzi zestrefy o wyszej temperaturze do strefyo niszej temperaturze.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
16/170
Organizmy autotroficze przyswajaj energiwietln, organizmy heterotroficzne
przyswajaj energi, pochodzc z utlenianiazredukowanych substratw energetycznych.
W obydwu przypadkach energia pochodzcaze rodowiska jest przetwarzana w energichemiczn, ktrej podstawowym nonikiemjest adenozynotrifosforan (ATP).
7/23/2019 Biochemia Cz.1
17/170
Tylko ta forma energii jest uyteczna
procesach biosyntezy skadnikw komreki macierzy pozako-mrkowej, w transporcie
metabolitw przez bony biologiczne,w przekazywaniu sygnaw regulacyjnych, lubmoe by zamieniona na prac mechaniczn.
Procesy bioenergetyczne cechuj si wysoksprawnoci. Okoo 40% energii wytwarzanej
w wyniku utleniania rnych substratwmagazynuje si w postaci ATP. Pozostaa cz
rozprasza si w postaci ciepa.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
18/170
W komrce zachodzi jednoczenie, z wysok
wydajnoci, ogromna liczba reakcjichemicznych. Szybki ich przebieg i dua
wydajno, bez produktw ubocznych, jestmoliwa dziki enzymom - biokatalizatorom -yspecjalizowanym w nadawaniu kierunku
i przyspieszaniu przebiegu okrelonych reakcji.Umoliwiaj one powstawanie rnych zwizkw
z tych samych substratw. Synteza czsteczkibiaka zawierajcego od 100 do 1000
aminokwasw trwa zaledwie kilka sekund.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
19/170
Przebieg procesw chemicznych w komrcepodlega precyzyjnej regulacji. Nastpuje to na
drodze mechanizmw autoregulacyjnych,funkcjonujcych w kadej komrce, jak
rwnie przez impulsy nerwowe oraz przezczsteczki regulacyjne pochodzce z innychkomrek, jak hormony czy cytokiny.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
20/170
Najbardziej zadziwiajc waciwoci ywych
organizmw jest ich zdolno do precyzyjnegosamoodtwarzania si przez setki i tysice pokole.Ogromna ilo informacji genetycznych,
przekazywanych z pokolenia na pokolenia, jestzaszyfrowana w znikomej iloci kwasudeoksyrybonukleinowego, w postaci sekwencji
nukleotydowej, charakterystycznej dla kadegogatunku. adne zbiory materii nieoywionej nieprzejawiaj jakichkolwiek tendencji dosamoodtwarzania si w identycznych formach.Ta specyfika skadu, budowy i funkcjonowaniabiomaterii jest przedmiotem zainteresowania biochemii.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
21/170
II. Aminokwasy,peptydy i biaka Biaka s podstawowymi skadnikami komrek,
macierzy komrkowej i pynw ustrojowych.
Stanowi one okoo 10% masy ciaa ludzkiego. Ponadpoowa z nich wystpuje w miniach szkieletowych.S zbudowane z reszt aminokwasowych zespolonychspecyficznymi wizaniami kowalencyjnymi,okrelanymi mianem wiza peptydowych.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
22/170
Specyficzna struktura, waciwoci i funkcjebiaek s zdeterminowane przez ich skad
aminokwasowy, sekwencj (kolejno) resztaminokwasowych oraz sposb ich powizania.
Z tego powodu rozwaania nad biochemibiaek musz by poprzedzone poznaniem
budowy i waciwoci aminokwasw.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
23/170
Istnieje grupa zwizkw biologiczniewanych, zwanych peptydami, ktrych skad
i zasadniczy plan budowy odpowiada biakom,jednak rni si one od biaek mniejsz liczb
reszt aminokwasowych, a tym samymwielkoci czsteczki i prostsz struktur
przestrzenn.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
24/170
AminokwasyAminokwasy s pochodnymi kwasw organicznych,w ktrych co najmniej jeden z atomw wodoru jest
podstawiony grup aminow. Tylko 20 spord okoo 300poznanych aminokwasw wystpuje powszechniew biakach. Nosz one nazw aminokwasw biakowych.
Kady z nich (z wyjtkiem proliny) ma grup aminowzwizan z wglem . Pozostae aminokwasy peni innefunkcje. Trzy z nich: hydroksyprolina, hydroksylizyna,-karboksyglutaminian, wystpuj tylko w nielicznychbiakach, inne spotyka si w niektrych peptydach,
w poczeniach niebiakowych lub w postaci wolnej.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
25/170
1.Struktura i systematyka
aminokwasw biakowychKady aminokwas biakowy (z wyjtkiem proliny) cechujesi jednakowym ukadem podstawnikw przy wglu a. Sto: grupa aminowa, grupa karboksylowa, atom wodorui acuch boczny o rnej budowie, ktry oznacza si
symbolem R (ryc.1). W fizjologicznym pH (okoo 7,4)wikszo grup karboksylowych jest zdysocjowana, tworzyanion: -COO, a wikszo grup aminowych wie H+,
tworzc kation: -N . Dominujc form aminokwasujest wic jon obojnaczy, bdcy nonikiem
przeciwstawnych adunkw elektrycznych.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
26/170
Dlatego do celw dydaktycznych przyjto jako
regu zapisywanie wzorw strukturalnychaminokwasw z grup aminow w postacikationowej: -N i grup karboksyloww postaci anionowej: -COO(ryc.1).Struktura acucha bocznego decyduje o roli
aminokwasu w biaku. Z tego wzgldu uytecznyjest podzia aminokwasw na kilka grup, za-lenie od charakteru ich acuchw bocznych,biorc za podstaw podziau ich polarno orazadunek elektryczny.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
27/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
28/170
a) Aminokwasy z acuchami niepolarnymi
Do tej grupy aminokwasw nale: alanina,walina, leucyna, izoleucyna, fenyloalanina,
tryptofan, metionina i (nietypowy aminokwas)prolina, ktra zamiast grupy -aminowej magrup iminow =N-H, wbudowan w struktur
piercienia pirolidynowego. Do tej samej grupyzalicza si rwnie glicyn, chocia aminokwas
ten nie ma bocznego acucha wglowo-dorowego, a jego miejsce zajmuje atom wodoru(ryc.2).
7/23/2019 Biochemia Cz.1
29/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
30/170
acuchy boczne tej grupy aminokwasw nie
maj adnych grup funkcyjnych. Nie oddaj, aninie przyczaj protonw, nie uczestniczw tworzeniu wiza jonowych ani wodorowych.S hydrofobowe; nie wi wody.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
31/170
Hydrofobowy charakter acuchw bocznychaminokwasw niepolarnych, wbudowanych do
biaka, ujawnia si w rodowisku wodnym.acuchy te unikaj kontaktu z wod, przyle-gaj nawzajem do siebie, kierujc si ku wntrzu
czsteczki biakowej. W rodowisku wodnymzachowuj si jak kropelki oleju, ktre cz si
ze sob w wiksze krople, zmniejszajc suma-ryczn powierzchni ich kontaktu z wod.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
32/170
b)Aminokwasy z acuchami
polarnymi bez adunkuDo tej grupy aminokwasw nale: seryna,
treonina, tyrozyna, asparagina, cysteina i glutamina(ryc.3). acuchy boczne aminokwasw,w fizjologicznym pH, wykazuj zerowy adunek
elektryczny, ale w rodowisku alkalicznym grupa-SH cysteiny i grupa -OH tyrozyny mog odczaprotony. Seryna, treonina i tyrozyna zawierajgrupy hydroksylo e, ktre mog uczestniczyw tworzeniu wiza wodorowych.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
33/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
34/170
acuchy boczne cysteiny zawieraj grupysulfhydrylowe (-SH), ktre s wanym
elementem skadowym miejsc aktywnych wieluenzymw. W biakach grupy -SH dwu resztcysteilowych mog utlenia si, tworzc dimer
zwany cystyn, zespolony poprzez wizaniekowalencyjne, zwane mostkiemdwusiarczkowym lub disulfidowym. Mostki takiemaj istotne znaczenie w stabilizacji strukturyprzestrzennej biaek (ryc.4).
7/23/2019 Biochemia Cz.1
35/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
36/170
Grupy hydroksylowe (-OH) reszt seryny,treoniny i tyrozyny - wbudowanych do biaka -mog by miejscem wizania fosforanu. Proces
ten nosi nazw fosforylacji biaek. acuchboczny seryny jest wanym skadnikiem miejsc
aktywnych wielu enzymw. Grupa amidowaasparaginy oraz grupy hydroksylowe seryny,treoniny i hydroksylizyny mog by miejscem
wizania skadnikw cukrowych. Proces ten nosinazw glikozylacji biaek.
) A i k h i k i
7/23/2019 Biochemia Cz.1
37/170
c) Aminokwasy z acuchami kwasowymi
Tylko dwa aminokwasy nale do tej grupy.S to kwas asparaginowy i kwas glutaminowy
(ryc.5). acuchy boczne tych aminokwaswzawieraj grupy karboksylowe, dysocjujcez uwolnieniem H+. W obojtnym pH ulegaj one
penej jonizacji i staj si nonikami adunkuujemnego (-COO). Z tego powodu zasadne jest
uywanie nazwy asparaginian, na okreleniekwasu asparaginowego i glutaminian, naokrelenie kwasu glutaminowego.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
38/170
Chocia te pierwsze nazwy s poprawne, naog uywa si tych drugich. Wnosz one bowiem
istotne informacje o tych aminokwasach.Wskazuj, i w rodowisku o fizjologicznejwartoci pH s one anionami:
asparaginianowym i glutaminianowym. Takienazewnictwo ma zastosowanie wycznie do tychdwch aminokwasw.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
39/170
d) A i k h i d i
7/23/2019 Biochemia Cz.1
40/170
d) Aminokwasy z acuchami zasadowymi
Do tej grupy aminokwasw nale: lizyna,arginina i histydyna (ryc.6). Ich acuchy bocznezawieraj grupy wice protony. S to grupa-aminowa lizyny, grupa guanidynowa argininyi piercie imidazolowy histydyny.
W fizjologicznych warunkach pH acuchy bocznelizyny i argininy s naadowane dodatnio.W przeciwiestwie do nich, acuch boczny
histydyny ma sabe waciwoci zasadowe,w fizjologicznych warunkach pH wikszoczsteczek nie jest naadowana.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
41/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
42/170
2. Aminokwasy rzadkowystpujce w biakach
Niektre biaka, oprcz wymienionych 20
aminokwasw biakowych, zawieraj dodatkoweaminokwasy. Do nich nale przede wszystkim:
hydroksyprolina i hydroksylizyna, a w mniejszejiloci take kwas -karboksyglutaminowy,ktry w postaci anionowej nosi nazw
-karboksyglutaminianu (ryc.7).
7/23/2019 Biochemia Cz.1
43/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
44/170
Hydroksyprolina wystpuje niemal wyczniew kolagenie i w elastynie, natomiasthydroksylizyna wystpuje tylko w kolagenie.
Biorc pod uwag fakt, i kolagen stanowi ponad30% biaek ustrojowych, zawarto
hydroksyproliny i hydroksylizyny w organizmiejest do wysoka. Trzeci z tych aminokwasw,-karboksyglutaminian, wystpuje w biakach
osoczowych uczestniczcych w procesiekrzepnicia krwi.
3 Aminokwasy egzogenne i endogenne
7/23/2019 Biochemia Cz.1
45/170
3. Aminokwasy egzogenne i endogenne
Podzia aminokwasw, nie opierajcy si naich budowie a jedynie na pochodzeniu, to podziana aminokwasy egzogenne (organizm niewytwarza ich, dlatego niezbdne jest ichdostarczanie z poywieniem) oraz endogenne
(organizm potrafi je sam wytworzy). Doaminokwasw egzogennych nale: histydyna,leucyna, izoleucyna, lizyna, metionina,fenyloalanina, treonina, walina i tryptofan.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
46/170
4. Symbolika aminokwasw biakowychKademu aminokwasowi biakowemu
przypisano symbol trjliterowy i symboljednoliterowy. Symbole trjliterowe tonajczciej pierwsze trzy litery nazwy
anglojzycznej poszczeglnych aminokwasw.Wyjtkami s amid kwasu glutaminowego;glutamina (Gln) i amid kwasu asparaginowego;asparagina (Asn).
7/23/2019 Biochemia Cz.1
47/170
Symbol jednoliterowy - to pierwsza litera
nazwy anglojzycznej w sytuacji, gdy tylko jedenaminokwas rozpoczyna si od tej litery. Jeeliwicej ni jeden aminokwas rozpoczyna si od
danej litery, wwczas pierwsz liter nazwyprzypisuje si temu aminokwasowi, ktry
wystpuje najczciej.
Alanina wystpuje czciej ni arginina dlatego
7/23/2019 Biochemia Cz.1
48/170
Alanina wystpuje czciej ni arginina, dlatego
przypisano jej symbol A. To samo uczynionowobec kilku innych aminokwasw najobficiejwystpujcych: glicyny (G), leucyny (L), treoniny
(T). Wszystkie one nosz symbole jednoliterowe,identyczne z pierwsz liter ich nazwy. Natomiastinne aminokwasy o nazwach rozpoczynajcych siod tych liter nosz inne symbole: np. glutaminian(E), (lizyna (K), a tyrozyna (Y). Wykaz
aminokwasw biakowych oraz ich symboliprzedstawia tabela 1.
Tabela l.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
49/170
Nazwy oraz
symbolikaaminokwaswbiakowych
7/23/2019 Biochemia Cz.1
50/170
5. Aminokwasy niebiakowe
Wikszo aminokwasw wystpujcychw przyrodzie nie uczestniczy w tworzeniu biaek.
Nosz one nazw aminokwasw niebiakowych.Wiele z nich peni bardzo istotne funkcjebiologiczne.
Niektre s:
7/23/2019 Biochemia Cz.1
51/170
Niektre s:
hormonami (tyroksyna, trijodotyronina), wchodz w skad koenzymu A ((3-alanina), uczestnicz w przebiegu cyklu
mocznikowego (ornityna i cytrulina), peni funkcj przekanika sygnaw
w centralnym ukadzie nerwowym (kwas-aminomasowy), s metabolitami porednimi, powstajcymi
w trakcie przemiany aminokwaswsiarkowych (homocysteina i homoseryna)
(ryc.8).
7/23/2019 Biochemia Cz.1
52/170
6. Biologiczne znaczenie aminokwasw
7/23/2019 Biochemia Cz.1
53/170
6. Biologiczne znaczenie aminokwasw
Aminokwasy s przede wszystkim elementamiskadowymi peptydw i biaek.Uczestnicz w budowie centrw katalitycznych
enzymw.S substratami, z ktrych powstaj niektre
hormony, jak adrenalina, noradrenalina,tyroksyna, trijodotyronina, histamina,serotonina, dopamina, melatonina.
Niektre aminokwasy s wbudowywane dobarwnikw biologicznych: melaniny i hemu.
Inne uczestnicz w syntezie
7/23/2019 Biochemia Cz.1
54/170
y
drobnoczsteczkowych skadnikw enzymw -zwanych koenzymami - np. koenzym A lubkwas tetrahydrofoliowy.
Pewne z nich s przeksztacane w przekanikisygnaw nerwowych - zwane
neurotransmiterami - np. acetylocholina czykwas -aminomasowy.Niektre aminokwasy s substratami
zuywanymi w biosyntezie puryn i pirymidyn -zasad wystpujcych w nukleotydach
i kwasach nukleinowych.
Z aminokwasw powstaj niektre elementy
7/23/2019 Biochemia Cz.1
55/170
p j y
skadowe fosfolipidw.Siarka zawarta w aminokwasach jest
utleniana do siarczanu, a ten uczestniczy
w procesach detoksykacji lub w syntezieniektrych polisacharydw (siarczanowanych
glikozoaminoglikanw).Ponadto, szkielety wglowodoroweaminokwasw s zuywane do syntezy
substratw energetycznych: glukozy lub ciaketonowych.
Peptydy
7/23/2019 Biochemia Cz.1
56/170
PeptydyAminokwasy wi si ze sob poprzez reakcj
grupy -karboksylowej z grup -aminow. Powstaje
wizanie peptydowe, odcza si czsteczka wody.Poczenie dwch aminokwasw daje dipeptyd(ryc.9.). Poczenie kilku do kilkunastu aminokwasw
tworzy oligopeptyd (gr. oligo - kilka). Duszepeptydy, zawierajce po kilkadziesit resztaminokwasowych, nosz nazw polipeptydw. Nie
ustalono powszechnie obowizujcej granicy midzyoligo- i polipeptydami.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
57/170
1. Wizanie peptydowe
7/23/2019 Biochemia Cz.1
58/170
p p y
Aminokwasy uczestniczce w tworzeniu peptydutrac fragmenty czsteczek: -OH z grupy
karboksylowej i H z grupy aminowej, ktreodczaj si w postaci wody. Prawdopodobniedlatego aminokwasy zawarte w peptydach
i biakach nosz nazw reszt aminokwasowych(Ryc.10). Nazwy poszczeglnych resztaminokwasowych nie s jednobrzmice z nazwamiaminokwasw, chocia zachowuj rdze nazwy.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
59/170
Mona uywa zamiennie terminw: np. reszta
proliny lub reszta prolilowa, reszta lizyny lub resztalizylowa, reszta histydyny lub reszta histydylowa.Niepoprawnymi natomiast s nazwy: reszta
prolinowa", reszta lizynowa" czy resztahistydynowa".
7/23/2019 Biochemia Cz.1
60/170
Peptydy s strukturami nierozgazionymi. Maj
7/23/2019 Biochemia Cz.1
61/170
dwa charakterystyczne koce. Na jednym z nichwystpuje aminokwas z woln grup a-aminow.Nosi on nazw koca aminowego lub koca N,
a aminokwas bdcy nonikiem tej grupy nazywasi aminokwasemN-kocowym.Na drugim kocu
wystpuje aminokwas z woln grup-karboksylow. Nosi on nazw kocakarboksylowego lub koca C, natomiast aminokwas
bdcy nonikiem tej grupy nosi nazwaminokwasu C-kocowego(ryc.11).
7/23/2019 Biochemia Cz.1
62/170
Grupa karboksylowa aminokwasuC-kocowego moe wej w reakcj z grupaminow aminokwasu N-kocowego. T drogpeptyd liniowy przeksztaca si w peptydpiercieniowy, czyli cykliczny, nieposiadajcy
koca aminowego ani koca karboksylowego(ryc.11). Nie ma on moliwoci przyczaniadalszych reszt aminokwasowych.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
63/170
2. Nazewnictwo peptydw
7/23/2019 Biochemia Cz.1
64/170
Nazw peptydu rozpoczyna si od nazwy resztyaminokwasu N-kocowego, potem wymienia sinazwy kolejnych reszt aminokwasowych, a koczysi nazw aminokwasu C-kocowego w jejoryginalnym brzmieniu. Na przykad: dipeptyd
zoony z cysteiny z woln grup -NH2 (-N )i treoniny z woln grup COOH (-COO) tocysteinylotreonina. Natomiast dipeptyd zoonyz tych samych aminokwasw, lecz poczonychw odwrotnej kolejnoci, to treonylocysteina(ryc.12).
7/23/2019 Biochemia Cz.1
65/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
66/170
Kolejno (sekwencj) aminokwasww peptydach zapisuje si za pomoc symbolitrjliterowych lub jednoliterowych. Na przykad,peptyd o sekwencji aminokwasowej: Arg-Lys-Val-Leu (RKVL), to arginylo-lizylo-walilo-leucyna,
natomiast peptyd o identycznym skadzie, leczo odwrotnej sekwencji aminokwasowej: Leu-Val-Lys-Arg (LVKR), to leucylo-walilo-lizylo-arginina.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
67/170
W nazewnictwie peptydw - szczeglnie tycho krtkim acuchu - uwzgldnia si liczb resztaminokwasowych. Na przykad nazwy: dipeptyd,tripeptyd, tetrapeptyd, pentapeptyd, oznaczajpeptydy zawierajce odpowiednio: dwie, trzy,
cztery, pi reszt aminokwasowych. Peptydombiologicznie wanym przypisano odpowiednienazwy zwyczajowe.
3. Peptydy penice funkcje biologiczne
7/23/2019 Biochemia Cz.1
68/170
Glutation jest tripeptydem o nietypowej strukturze.Skada si z glutaminianu, cysteiny i glicyny. Peptyd tenwystpuje w formie zredukowanej i utlenionej. Glutation
zredukowany posiada woln grup sulfhydrylow (-SH).Glutation utleniony powstaje poprzez utlenienie (odczenie
pary atomw wodoru) od grup -SH dwu czsteczek
glutationu zredukowanego. Atomy siarki pozbawionewodoru wi si ze sob, tworzc mostek dwusiarczkowy,zwany take mostkiem disulfidowym. Powstaje glutation
utleniony (ryc.13). Zdolno glutationu do przechodzenia naprzemian w stan utleniony i zredukowany jest niezwyklewana w procesach oksydacyjno-redukcyjnych.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
69/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
70/170
Kininy s kolejnymi peptydami o niewielkiejmasie czsteczkowej. Jedna z nich - kalidyna - jestdekapeptydem, a druga - bradykinina - jestnanopeptydem. Rni si tylko jednymaminokwasem (Lys), ktry wystpuje w kalidynie,
jako aminokwas N-kocowy. Nie ma go natomiastw bradykininie. Obydwie kininy rozszerzajnaczynia krwionone, natomiast kurcz miniegadkie przewodu pokarmowego.
Angiotensyny: I i II
7/23/2019 Biochemia Cz.1
71/170
Angiotensyna I jest dekapeptydem. Odczenie dwuostatnich reszt aminokwasowych, w postaci dipeptydu:His-Leu, przeksztaca angiotensyn I w bardzo
aktywny oktapeptyd, zwany angiotensyn II.Angiotensyna II kurczy minie gadkie drobnychnaczy krwiononych, podnosi cinienie ttnicze,zwiksza si skurczu minia sercowego, nasilaaktywno ukadu nerwowego wspczulnego, reguluje
biosyntez i wydzielanie niektrych hormonw,uczestniczy w regulacji rwnowagi wodno-elektrolitowej.
Enkefaliny i endorfinys pentapeptydami wystpujcymiw mzgu Wykazuj silne dziaanie przeciwblowe S to
7/23/2019 Biochemia Cz.1
72/170
w mzgu. Wykazuj silne dziaanie przeciwblowe. S toMet-enkefalina i Leu-enkefalina.Endorfiny s peptydami wystpujcymi w przysadcemzgowej. Podobnie jak enkefaliny wykazuj dziaanie
przeciwblowe.Endorfina zawiera 16 reszt aminokwasowych.
Endorfina skada si z 31 reszt aminokwasowych.Endorfina zawiera 27 aminokwasw.Wszystkie endorfiny powstaj ze wsplnego prekursora.
Jest nim polipeptyd zwany lipotropin , zawierajcy 91reszt aminokwasowych. Przez jego rozkad powstajendorfiny.
Oksytocyna i wazopresyna s nanopeptydami
7/23/2019 Biochemia Cz.1
73/170
produkowanymi przez tylny pat przysadkimzgowej. Rni si jedynie dwomaaminokwasami. Cysteina wystpujca w pozycji 4
i 9 wytwarza wewntrzczsteczkowy mostekdwusiarczkowy (ryc.14).Oksytocyna jest hormonem pobudzajcymczynno skurczow macicy w okresie porodu,natomiast wazopresyna, zwana inaczej adiuretyn,
pobudza resorpcj wody w kanalikach nerkowych,a w dawkach farmakologicznych kurczy naczyniakrwionone i podnosi cinienie ttnicze.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
74/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
75/170
Formalnie nie ustalono granicy midzy peptydema bialkiem. Zwyczajowo uwaa si, e peptyd(polipeptyd) zawiera do 100 reszt
aminokwasowych, co odpowiada masieczsteczkowej okoo 10kDa. Z tego powodu dopeptydw naley zaliczy take niektre hormony,np. parathortnon, kalcytonina, glukagon,insulina czy hormon adrenokortykotropowy
(ACTH).
Biaka
7/23/2019 Biochemia Cz.1
76/170
Biaka s wielkoczsteczkowymi produktamipowstaymi poprzez interakcj grup
-karboksylowych z grupami -aminowymiaminokwasw z wytworzeniem wizapeptydowych. Nie ma formalnej granicy midzy
peptydami i biakami.Zwyczajowo uznaje si, eprodukt zawierajcy ponad 100 reszt
aminokwasowych i wykazujcy mas czsteczkowpowyej l0 kDa jest biakiem.
W skad jednego acucha biakowego wchodzi
7/23/2019 Biochemia Cz.1
77/170
od 100 do 1000 (niekiedy wicej) resztaminokwasowych. Masa czsteczkowa wikszocibiaek (a cilej pojedynczych acuchw
biakowych) waha si od l0 do 100 kDa. Nielicznez nich osigaj mas czsteczkow okoo 1000 kDa.W wikszoci biaek wystpuje 20 aminokwasw.Nieliczne biaka (przede wszystkim kolagen)zawieraj dodatkowo hydroksyprolin
i hydroksylizyn, a niektre biaka osoczowe -uczestniczce w krzepniciu krwi - zawierajjeszcze -karboksyglutaminian.
Struktura biaek jest pojciem bardzo zoonym.Obejmuje ona sposb powizania ze sob
7/23/2019 Biochemia Cz.1
78/170
Obejmuje ona sposb powizania ze sobposzczeglnych aminokwasw, ich kolejno (czylisekwencj), sposb przestrzennego pofadowania
acuchw biakowych oraz moliwo wzajemnegowizania si ze sob dwch lub wikszej liczbyacuchw w jedn czsteczk.
Rozrnia si cztery podstawowe typy (poziomy)struktur biaka. S to struktury: pierwszorzdowa,
drugorzdowa, trzeciorzdowa i czwartorzdowa.Trzy ostatnie s okrelane wspln nazw:konformacja biaka.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
79/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
80/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
81/170
l. Struktura pierwszorzdowa biaekStruktura pierwszorzdowa okrela sekwencj,
czyli kolejno reszt aminokwasowych w acuchubiakowym. Poszczeglne reszty aminokwasowe s
poczone kowalencyjnie poprzez wizaniapeptydowe. Schemat struktury pierwszorzdowej
przedstawia ryc.16.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
82/170
Jakkolwiek w biaku wystpuje tylko 20aminokwasw, to liczba ich kombinacji jest niezwykle
7/23/2019 Biochemia Cz.1
83/170
wysoka. Przy dugoci acucha, odpowiadajcej 100resztom aminokwasowym, liczba moliwych kombinacji
wynosi 20
100
. Warto ta narasta w miar zwikszaniasi dugoci acucha biakowego. acuch zoonyz 1000 reszt aminokwasowych stwarza moliwo 201000
wzajemnych kombinacji tych 20 aminokwasw. S toliczby niewyobraalnie due. Jednak w biakachwystpuj tylko niektre, spord teoretycznie
moliwych sekwencji aminokwasowych. Sekwencjaaminokwasowa biaek jest zdeterminowanagenetycznie.
Wiele biaek wykazuje daleko idce podobiestwo
7/23/2019 Biochemia Cz.1
84/170
(homologi) sekwencji aminokwasowej. Gdybyponumerowa poszczeglne reszty od koca
aminowego w kierunku koca karboksylowego,okazaoby si, e pewne biaka na znacznej przestrzeni,w odpowiadajcych sobie pozycjach, posiadaj te sameaminokwasy. Takie odcinki acucha biakowegonosz nazw sekwencji homologicznych. Zazwyczaj
biaka zawierajce sekwencje homologiczne penipodobne funkcje biologiczne.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
85/170
Na przykad trypsyna i chymotrypsyna, biakao wysokim stopniu homologii, s enzymamiproteolitycznymi (trawicymi biaka). Natomiasthomologiczne wzgldem siebie acuchy i hemoglobiny oraz (chocia w mniejszym stopniu)
acuchy mioglobiny, wykazuj zdolno dowizania tlenu czsteczkowego.
Sekwencja aminokwasowa biaka to
7/23/2019 Biochemia Cz.1
86/170
podstawowy element, od ktrego zaley jegozdolno do penienia funkcji biologicznej.Wykazano to przekonujco na przykadziehemoglobiny - biaka krwinek czerwonych -transportujcego tlen z plu do innych narzdw.
Stwierdzono, i zastpienie choby jednegoaminokwasu innym aminokwasem powoduje
powstanie hemoglobiny patologicznej. Opisanoponad 400 takich hemoglobin.
Hemoglobina jest biakiem zoonym z 4 (paramijednakowych) acuchw biakowych, zwanych
7/23/2019 Biochemia Cz.1
87/170
podjednostkami. Czsteczka hemoglobiny zawiera 2podjednostki i 2 podjednostki . Krwinki czerwone,obarczone zmienion hemoglobin, maj nietypowy ksztat,
yj krcej, s bardzo podatne na hemoliz (uszkodzenie bonkomrkowych - poczone z uwalnianiem hemoglobiny doosocza). Stan ten prowadzi do obnienia liczby erytrocytw
we krwi. Produkty ich rozpadu s wychwytywane przezwtrob i ledzion, prowadzc do powikszenia tychnarzdw. We krwi ronie stenie bilirubiny, ktra jest
produktem rozpadu hemu zawartego w hemoglobinie. Rozwijasi obraz chorobowy okrelany niedokrwistoci (anemi)hemolityczn.
Kolejnym przykadem patologii molekularnejs pojedyncze zmiany w sekwencji
7/23/2019 Biochemia Cz.1
88/170
aminokwasowej kolagenu tkanki kostnej.Zastpienie pojedynczych reszt glicyny przez inny
aminokwas: arginin, cystein, seryn czy alaninzaburza tworzenie struktury przestrzennej kolagenu.Rozwija si zesp chorobowy zwany: wrodzonamliwoci koci (osteogenesis imperfecta),cechujcy si drastycznym obnieniem odpornoci
mechanicznej tkanki kostnej, a w konsekwencjiskonnoci do zama koci.
2. Struktura drugorzdowa biaek
7/23/2019 Biochemia Cz.1
89/170
Struktura drugorzdowa biaka jest to sposbprzestrzennego rozmieszczenia acuchapolipeptydowego. Struktura drugorzdowa biaekmoe by badana metodami dyfrakcji promieniX. Promienie te ulegaj rozproszeniu lub ugiciu
przez elektrony otaczajce kady atom. Najsilniejuginaj promienie X atomy o duej gstocielektronowej, natomiast najsabiej - atomy o maejgstoci elektronowej, np. atomy wodoru.
a) -Helisa
7/23/2019 Biochemia Cz.1
90/170
Najczciej spotykan form strukturydrugorzdowej jest -helisa (ryc.17). Jest tospecyficzna forma spirali. Na jeden skrt -helisyprzypada 3,6 reszt aminokwasowych. Na zewntrzstercz" acuchy boczne aminokwasw,
oznaczone na rycinie symbolem R. wiatowewntrzne spirali jest znikomo mat. Skok spiraliwynosi 0,54 nm, a odlego osiowa dwu resztaminokwasowych wynosi 0,15 nm.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
91/170
ki k d i i d i h k
7/23/2019 Biochemia Cz.1
92/170
Taki ukad wyrnia si od innych strukturspiralnych tym, e pozwala na tworzeniewewntrzacuchowych, midzyzwojowych
wiza wodorowych. W -helisie wizaniewodorowe powstaje pomidzy atomem wodoru
zawartym w grupie =N-H jednego wizaniapeptydowego, a tlenem grupy =CO, nalecej doczwartego z kolei aminokwasu.
Zagszczenie aminokwasw, ktrych acuchyboczne s nonikami adunkw elektrycznych( l i i i i hi d li l b
7/23/2019 Biochemia Cz.1
93/170
(glutaminianu, asparaginianu, histydyny, lizyny lubargininy), destabilizuje -helis, z uwagi na
oddziaywania elektrostatyczne pomidzy grupamiobdarzonymi adunkiem. Ponadto aminokwasyz duym (jak tryptofan) lub rozgazionym (jak
walina czy izoleucyna) acuchem bocznym, takedestabilizuj -helis. Obecno proliny w acuchu
biakowym powoduje znieksztacenie -helisy, gdyazot wbudowany do piercienia pirolidynowegozaburza geometri wizania peptydowego.
Obecno aminokwasw destabilizujcychi znieksztacajcych sprawia, i struktura
h li i j t i N k d
7/23/2019 Biochemia Cz.1
94/170
-helisy na og nie jest ciga. Na przykad-keratyna (biako wystpujce we wosach, pa-
znokciach i w powierzchniowej warstwie naskrka)jest niemal cakowicie objta struktur -helisy,natomiast hemoglobina tylko w 80%, a lizozym(biako enzymatyczne) jedynie w 25%. Kolageni elastyna (biaka obfitujce w prolin
i hydroksyprolin) w ogle nie wytwarzajstruktury -helisy.
b) Struktura
St kt j t t k f d k tk "
7/23/2019 Biochemia Cz.1
95/170
Struktura zwana jest take pofadowan kartk"lub harmonijk ". acuch biakowy o strukturze jest bardziej rozcignity w kierunku osiowym, ni
acuch o strukturze -helisy.Odlego dwu ssiednichreszt aminokwasowych jest ponad dwukrotnie wiksza niw acuchu o strukturze a-helisy i wynosi okoo 0,35 nm.
W biakach o strukturze nie wystpujwewntrzacuchowe wizania wodorowe midzygrupami =CO (n) i grupami =N-H (n+4). Wizania takie
powstaj natomiast midzy grupami =C=O i =N-Hssiadujcych ze sob acuchw i s usytuowane
poprzecznie do ich dugiej osi (ryc.18).
7/23/2019 Biochemia Cz.1
96/170
Wizanie peptydowe jest tak skonstruowane, i
t C O i N H i d i d i t
7/23/2019 Biochemia Cz.1
97/170
atomy grup =C=O i =N-H i dwa ssiednie atomywgla tworz jedn paszczyzn. Wgiel kadejreszty aminokwasowej jest miejscem styku tychpaszczyzn. Z tych wzgldw biako o strukturze moe by traktowane jako ukad sztywnych
paszczyzn ustawionych wzgldem siebie podpewnym ktem. Dlatego zasadne jest nazywanie tej
formy przestrzennej biaka strukturpofadowanej kartki lub struktur harmonijki .
Struktur posiada np. fibroina jedwabiu lub keratyna t j i i i
7/23/2019 Biochemia Cz.1
98/170
-keratyna, powstajca przez rozcignicieacuchw -keratyny pod dziaaniem rozgrzanej
pary wodnej. Rozcignicie wkien (wosw,weny) jest skutkiem rozrywaniawewntrzacuchowych wiza wodorowychwystpujcych w -keratynie i zastpienie ichmidzyacuchowymi wizaniami wodorowymi
wystpujcymi w -keratynie.
c) Struktura trzeciorzdowa biaek
Struktura trzeciorzdowa biaek okrela sposb j i f d i ki
7/23/2019 Biochemia Cz.1
99/170
Struktura trzeciorzdowa biaek okrela sposbwtrnego, trjwymiarowego pofadowania czsteczkibiaka z zachowaniem wyej opisanych elementw
struktury drugorzdowej. Sposb przestrzennegoupakowania czsteczki biaka jest zdeterminowany przezjego struktur pierwszorzdow (a porednio take przez
drugorzdow). Struktura trzeciorzdowa jeststabilizowana poprzez interakcje acuchw bocznychreszt aminokwasowych, zarwno poprzez wizania
kowalencyjne (mostki dwusiarczkowe) (ryc.19.), jaki wizania niekowalencyjne o niskiej energii(ryc.20.).
7/23/2019 Biochemia Cz.1
100/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
101/170
Przykady struktur trzeciorzdowych
Mioglobina biako mini szkieletowych
7/23/2019 Biochemia Cz.1
102/170
Mioglobina - biako mini szkieletowychwice tlen czsteczkowy (O2)- skada si ze 153
reszt aminokwasowych i trwale zwizanejczsteczki barwnika, zwanego hemem. Okoo 75%
reszt aminokwasowych jest objtych struktur-helisy. Wyrnia si 8 odcinkw -helikalnych,zawierajcych od 7 do 23 reszt aminokwasowych,rozdzielonych odcinkami o sekwencji niehelikalnej(ryc.21).
7/23/2019 Biochemia Cz.1
103/170
Lizozym - biako enzymatyczne trawice
7/23/2019 Biochemia Cz.1
104/170
Lizozym - biako enzymatyczne trawiceciany polisacharydowe komrek bakteryjnych
- skada si ze 129 reszt aminokwasowych. Tylko25% z nich jest objtych struktur -helisy.
W biaku tym wystpuje wicej zagi acucha niw przypadku mioglobiny.
d) Struktura czwartorzdowa biaek
Biaka o wysokiej masie czsteczkowej sj li i k d j i i d h l b
7/23/2019 Biochemia Cz.1
105/170
Biaka o wysokiej masie czsteczkowej szazwyczaj oligomerami, skadajcymi si z dwch lubwikszej liczby acuchw polipeptydowych, zwanych
podjednostkami. Bywaj one identyczne lub rne.Mog funkcjonowa niezalenie od siebie lub ze sobwspdziaa. Skad podjednostkowy i wzajemnyukad przestrzenny podjednostek w obrbie jednejczsteczki biakowej jest nazywany struktur
czwartorzdow biaka. W odrnieniu od strukturwyej opisanych, ta ostatnia wystpuje tylkow niektrych biakach.
Na og podjednostki biakowe, uczestniczce
w tworzeniu struktury czwartorzdowej s
7/23/2019 Biochemia Cz.1
106/170
w tworzeniu struktury czwartorzdowej, szespolone ze sob wizaniami niekowalencyjnymi
o niskiej energii, jak wizania hydrofobowe, jonowelub wodorowe. W niektrych biakach struktura tajest stabilizowana poprzez mostki dwusiarczkowe
pomidzy resztami cysteiny nalecymi do rnychpodjednostek. Jedynie w kolagenie i w elastynie
wystpuj bardzo stabilne wizaniakowalencyjne pomidzy podjednostkami.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
107/170
Bardzo dobrze poznano strukturczwartorzdow hemoglobiny (Ryc.22.), wielubiaek enzymatycznych - przede wszystkimdehydrogenazy mleczanowej oraz
immunoglobulin - biaek osoczowych penicychfunkcje odpornociowe.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
108/170
Inny podzia biaek
Przy tak zoonej i licznej grupie zwizkw chemicznych,jakimi s biaka, oczywiste jest wystpowanie wielu cech,
7/23/2019 Biochemia Cz.1
109/170
y j j g p y ,jakimi s biaka, oczywiste jest wystpowanie wielu cech,ktre mog lee u podstaw ich dzielenia i szeregowania.
I tak, ze wzgldu na struktur czsteczki, biaka moemypodzieli na:1) fibrylarne (skleroproteiny, wkienkowe) podporowe,np. kolagen,2) globularne (sferoproteiny) np. albumina, globulina.Podziau moemy take dokona ze wzgldu na
rozpuszczalno w wodzie. Dzielimy wtedy biaka na:1) rozpuszczalne w wodzie,2) nierozpuszczalne w wodzie.
Kolejny podzia moe dotyczy skadu biaek.W takim przypadku mwimy o:
1) biakach prostych (zbudowanych jedynie z AA)
7/23/2019 Biochemia Cz.1
110/170
1)
biakach prostych(zbudowanych jedynie z AA),2)
biakach zoonych (zbudowanych z AA oraz
innego komponentu): metaloproteiny,fosfoproteiny, ipoproteiny, nukeoproteiny,
glikoproteiny, chromoproteiny (barwne).Jeszcze inny podzia wyodrbnia grupy
o waciwociach katalitycznych (enzymy) i beztych waciwoci (biaka nieenzymatyczne najczciej strukturalne).
Gdy biako znajdzie si w skrajnych warunkach,jego struktura moe ulec zniszczeniu. Najczciejuywanym okreleniem tego zjawiska jest
7/23/2019 Biochemia Cz.1
111/170
uywanym okreleniem tego zjawiska jestdenaturacja. Mona j okreli jako proces
nieodwracalnego zniszczenia i zmianykonformacji (uporzdkowania przestrzennegobiaka). Denaturacja moe by spowodowana:
podwyszon temperatur dziaaniem kwaswi zasad, jonw metali cikich, detergentw,
stonych roztworw mocznika i guanidyny,promieniowania X, UV oraz innegopromieniowania jonizujcego.
Funkcje biologiczne biaek
Biaka s grup biomoleku o rnorodnych
7/23/2019 Biochemia Cz.1
112/170
Biaka s grup biomoleku o rnorodnychfunkcjach biochemicznych. Przede wszystkim
s one elementami strukturalnymi komrek.Uczestnicz w tworzeniu bon plazmatycznych,
odzielajcych komrk od jej rodowiska, orazbon wewntrzkomrkowych otaczajcychrne organelle komrkowe (jdra,
mitochondria, lizosomy).
Niektre biaka bon plazmatycznych i biakabon wewntrzkomrkowych peni funkcje
7/23/2019 Biochemia Cz.1
113/170
y p jprzenonikowe. Umoliwiaj one wymian
metabolitw pomidzy poszczeglnymiprzedziaami komrkowymi, midzy komrka jej otoczeniem oraz pozwalaj na utrzymanie
gradientu (zrnicowania) ste niektrychmetabolitw po obydwu stronach
wspomnianych bon.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
114/170
Wiele biaek wchodzi w skad bon siateczki
endoplazmatycznej, rybosomw i chromatynyjdrowej. Biaka mini, zarwno gadkich, jaki poprzecznie prkowanych, umoliwiaj ich
kurczliwo.
Biaka s podstawowymi skadnikami
7/23/2019 Biochemia Cz.1
115/170
p ymacierzy pozakomrkowej. Niektre z nich
tworz struktury wkniste, z ktrychzbudowane s cigna (kolagen) lub wizada(elastyna). Inne (niektre kolageny
i proteoglikany) tworz bony podstawne,oddzielajce tkank nabonkow od
podcieliska cznotkankowego.
Liczne biaka peni funkcje transportowe, np.hemoglobina przenosi tlen z puc do rnychtkanek oraz uczestniczy w transporcie CO2
7/23/2019 Biochemia Cz.1
116/170
y pw kierunku odwrotnym. Niektre z biaek za-
pewniaj rozpuszczalno substancjomhydrofobowym, np. albumina osoczowa wiei transportuje kwasy tuszczowe, apoproteiny
osoczowe wice rne zwizki lipidowe,zapewniajc ich rozpuszczalno w osoczu
i transport midzynarzdowy. Inne biakawi i transportuj jony metali, bilirubin,hormony i witaminy.
Istnieje grupa biaek - zwanychimmunoglobulinami, ktre zapewniajodporno przeciw infekcjom bakteryjnym
7/23/2019 Biochemia Cz.1
117/170
p p j yj yi wirusowym. Liczne biaka (enzymy) peni
funkcje katalityczne, a inne s ich inhibitorami.Niektre biaka osoczowe zapewniajkrzepliwo krwi, przez co zapobiegaj jej
utracie w przypadku przerwania cigociciany naczyniowej, a inne zapobiegaj
wewntrznaczyniowemu krzepniciu krwi(powstawaniu zakrzepw), przez co zapewniajdrono naczy ylnych i ttniczych.
Niektre biaka s hormonami, czynnikamiwzrostowymi (pobudzajcymi wzrost i podziay
7/23/2019 Biochemia Cz.1
118/170
komrek) lub interleukinami. Gwna rola
fizjologiczna tych ostatnich polega na regulacjiczynnoci komrek odpowiedzialnych zafunkcje odpornociowe organizmu. Specjaln
grup biaek stanowi integryny, ktrezespalaj komrki i skadniki macierzy
pozakomrkowej w jedn cao.
Hydrofilno biaek sprawia, i s one i i i
7/23/2019 Biochemia Cz.1
119/170
gwnym skadnikiem wicym wod
w komrkach, w macierzy pozakomrkowej,w osoczu, w limfie i w pynie mzgowo-rdzeniowym. Amfoteryczny charakter biaek
czyni je istotnym elementem, stabilizujcymstenie jonw wodorowych, przede wszystkim
w osoczu i w pynie rdmiszowym tkanek.
III. Enzymy i metabolizm
7/23/2019 Biochemia Cz.1
120/170
Cech materii jest nieustanna dno dozmniejszania stopnia jej uporzdkowania i rozpraszania
energii. Miar postpujcego nieuporzdkowania jest
7/23/2019 Biochemia Cz.1
121/170
entropia. Im wikszy stan nieuporzdkowania, tym
wiksza entropia. Materia ulega spontanicznymprzemianom w kierunku takiego uoenia jej elementwskadowych, ktre charakteryzuj si najwikszentropi. Jest to uniwersalna zasada (drugie prawotermodynamiki), majca zastosowanie zarwno do
caego wszechwiata, jak i do dowolnego ukaduizolowanego. Dotyczy take organizmw ywych.
Cige przeksztacanie materii i energii w organizmachywych nosi nazw metabolizmu. Komrka przeksztaca
setki wnikajcych do niej skadnikw odywczychi t i d i h d kt t h k t
7/23/2019 Biochemia Cz.1
122/170
i tysice porednich produktw tych przeksztace.
Niektre procesy metaboliczne zachodz take pozakomrk, czyli w macierzy pozakomrkowej lubw pynach biologicznych. W jednej komrce, a nawet
w poszczeglnych jej przedziaach, zachodzi jednoczenieogromna, niemoliwa do ustalenia, liczba reakcji
chemicznych. Rwnolegle funkcjonuj dwaprzeciwstawne procesy metaboliczne; katabolizmi anabolizm.
Procesy kataboliczne
7/23/2019 Biochemia Cz.1
123/170
yProcesy kataboliczne przeksztacaj zoone
skadniki tkanek do zwizkw prostszych.Kocowymi produktami katabolizmu s bardzo
proste substancje drobnoczsteczkowe, jakwoda, dwutlenek wgla, amoniak, mocznik czy
kwas moczowy.
Procesom katabolicznym, zwaszcza tym polegajcym nareakcjach utleniania, towarzyszy uwalnianie energii. Tylko
cz tej energii przetwarza si w form biologicznieuyteczn Jest ona magazynowana w postaci zwizkw
7/23/2019 Biochemia Cz.1
124/170
uyteczn. Jest ona magazynowana w postaci zwizkwbogato-energetycznych (ATP). Wikszo energiiuwolnionej w przebiegu procesw katabolicznychrozprasza si w postaci ciepa, ktre jest najbardziej
nieuporzdkowan form energii. Uwalnianie ciepa powodujezwikszenie intensywnoci i przypadkowoci ruchwczsteczek w otoczeniu komrki, czyli wzrost stopnia jego
nieuporzdkowania. Tak wic procesy kataboliczne prowadzdo wzrostu entropii ukadu - komrka: otoczenie komrki.
Procesy anaboliczneProcesy anaboliczne polegaj na syntezie zoonych
skadnikw tkanek z substancji prostszych. Synteza zachodzcak d i bi l i kl j t bi t N
7/23/2019 Biochemia Cz.1
125/170
w ukadzie biologicznym zwykle nazywana jest biosyntez. Na
drodze biosyntezy powstaj drobnoczsteczkowe zwizkiorganiczne: aminokwasy, cukry proste, nukleotydy,przeksztacane nastpnie w struktury wielkoczsteczkowe, jak
biaka, polisacharydy czy kwasy nukleinowe.Do ich przebieguniezbdna jest energia uwalniana podczas proceswkatabolicznych i zmagazynowana w postaci zwizkw bogatych
w energi (ATP). Wynika std, i procesy anaboliczne prowadzdo wzrostu stopnia uporzdkowania materii (zmniejszenia
entropii).
Oglne informacje o enzymachNiemal wszystkie reakcje biochemiczne
7/23/2019 Biochemia Cz.1
126/170
g j yy jwymagaj udziau katalizatorw biologicznych(biokatalizatorw), zwanych enzymami.Przyspieszaj one przebieg reakcji chemicznych, co
najmniej l000000 razy. Przy braku enzymwwikszo reakcji zachodzi tak wolno, i s one
niezauwaalne.
Na przykad reakcja wizania CO2 i H2O,prowadzca do powstania kwasu wglowego,w obecnoci enzymu: anhydrazy wglanowej,
7/23/2019 Biochemia Cz.1
127/170
zachodzi l0 000000 razy szybciej, ni w ukadzie
nie zawierajcym tego biokatalizatora. Substancjaprzeksztacana przez enzym nosi nazw
substratu. Enzym nie zuywa si w trakciekatalizowanej przez siebie reakcji, dziki czemu
jedna czsteczka enzymu uczestniczyw przeksztaceniu wielu czsteczek substratu.
W ukadzie zamknitym, ktry nie wymienia materii i energiiz otoczeniem, ustala si stan rwnowagi midzy produktami
i substratami. Miar tego stanu jest staa rwnowagi, okrelanasymbolem K. Jest to stosunek iloczynu ste molowychproduktw do iloczynu ste molowych substratw danej
7/23/2019 Biochemia Cz.1
128/170
produktw do iloczynu ste molowych substratw danejreakcji. Przebieg reakcji, zachodzcej z udziaem dwusubstratw (A i B) i powstaniem dwch produktw (C i D),mona zapisa w postaci oglnego rwnania:
A + B C + D
Wiele reakcji katalizowanych przez enzymy ma charakterodwracalny, co przyjto oznacza strzak dwukierunkow.
Niemal wszystkie enzymy s biakami. Jedynieniektre kwasy rybonukleinowe wykazuj aktywno
enzymatyczn. Aktywno katalityczna wielu l d b i k f kt S i i
7/23/2019 Biochemia Cz.1
129/170
enzymw zaley od obecnoci kofaktorw. S nimi
drobnoczsteczkowe zwizki organiczne(koenzymy) lub jony metali (najczciej Ca2+, Mg2+,
Zn
2+
, Fe
2+/3+
, K
+
, Na
+
, Mn
2+
, Cu
+/2+
). Biakoenzymatyczne bez kofaktora nosi nazw apoenzymu.Katalitycznie aktywne biako, zawierajce kofaktor,
nazywa si holoenzymem. Ani apoenzym, anikoenzym nie wykazuj aktywnoci katalitycznej.
Komrka eukariotyczna jest podzielonasystemem bon wewntrzkomrkowych na liczne
7/23/2019 Biochemia Cz.1
130/170
przedziay, dlatego reakcje zachodzce w jednymz nich nie zakcaj przebiegu reakcji zachodzcychw innych przedziaach. Dziki temu w jednej
komrce, w tym samym czasie, moe zachodziogromna liczba reakcji.
Wsplne cechyreakcji enzymatycznych
7/23/2019 Biochemia Cz.1
131/170
reakcji enzymatycznych
Enzymy, pomimo ogromnego zrnicowania ichstruktury i funkcji, wykazuj szereg cech
wsplnych. Pod wieloma wzgldami s podobnedo katalizatorw chemicznych.
Niezmienno staej rwnowagiEnzym przyspiesza osignicie stanu
7/23/2019 Biochemia Cz.1
132/170
Enzym przyspiesza osignicie stanu
rwnowagi K, lecz nie zmienia jej wartoci.Stosunek iloczynu ste produktw do iloczynuste substratw danej reakcji jest wielkoci stal,charakterystyczn dla danej reakcji i nie zaley odobecnoci lub nieobecnoci enzymu.
Zmiany energii swobodnejZawarto energii swobodnej w produktach
7/23/2019 Biochemia Cz.1
133/170
g j p
reakcji jest nisza bd wysza od jej zawartociw substratach reakcji. Rnica ta nosi nazwzmiany energii swobodnej (G). Warto ta nosinazw standardowej zmiany energii swobodneji jest okrelana symbolem: G0.
Zmiana energii swobodnej (G) ukadu
reagujcego zaley wycznie od jakocisubstratw i produktw kocowych a nie od
7/23/2019 Biochemia Cz.1
134/170
substratw i produktw kocowych, a nie od
drogi przebiegu reakcji. Na przykad spalanieglukozy do CO2 i H2O in vitro, bez udziau
enzymw, uwalnia tyle samo energii, ile powstaje invivo, w wyniku utleniania glukozy do tych samychproduktw, zachodzcego z udziaem wieluenzymw.
Jedyna rnica polega na tym, i ten pierwszy
proces przebiega gwatownie, a caowyzwolonej energii rozprasza si w postaci
7/23/2019 Biochemia Cz.1
135/170
wyzwolonej energii rozprasza si w postaci
ciepa. Ten drugi natomiast, przebiega powoli,wieloetapowo, ze stopniowym wyzwalaniem
energii, ktrej znaczna cz (okoo 40%) jestmagazynowana w postaci zwizkw bogatychw energi (ATP), a reszta rozprasza si w postaciciepa.
W przypadku reakcji, w ktrej dwa substraty A i B przechodzw dwa produkty C i D ustala si stan rwnowagi, ktrego miar
jest staa rwnowagi K.A + B C + D
7/23/2019 Biochemia Cz.1
136/170
Przesunicie reakcji w prawo lub w lewo wie si ze zmian
energii swobodnej uktadu. Wielko tej zmiany mona obliczyz nastpujcego rwnania:
(R - stal gazowa, T - temperatura w skali Kelvina).
Stosunek iloczynu ste produktw do iloczynu stesubstratw po ustaleniu stanu rwnowagi, to staa
rwnowagi K. Z przeksztacenia powyszego rwnaniawynika, i
7/23/2019 Biochemia Cz.1
137/170
G0
= -RT ln KPo przeksztaceniu logarytmu naturalnego (ln)
w logarytm dziesitny (log)
G0= -2,303RT log K
Z powyszego rwnania wynika, i przy staejtemperaturze, zmiana standardowej wolnej energii G0zaley wycznie od staej rwnowagi K.
Zebrano duo danych na temat termodynamikinajwaniejszych reakcji zachodzcychw organizmie. Obliczono wartoci G0 dla wieluz nich
7/23/2019 Biochemia Cz.1
138/170
z nich.
Jeeli w stanie rwnowagi iloczyn steproduktw i iloczyn ste substratw s sobie
rwne, to K = l (log l = 0), a warto G0= 0. Niezachodzi wtedy adna reakcja lub przebiega ona
z jednakow prdkoci w obu kierunkach, niezmieniajc ste produktw i substratw.
Jeeli w stanie rwnowagi iloczyn steproduktw C i D przewaa nad iloczynem stesubstratw A i B to staa rwnowagi K jest
7/23/2019 Biochemia Cz.1
139/170
substratw A i B, to staa rwnowagi K jest
wysza od l, a G0ma warto ujemn. Oznaczato, i reakcja przebiega z uwalnianiem energii, jest
egzoergiczna, zachodzi spontanicznie w kierunkuA + B C + D, tak dugo, a G osignie warto
zerow. Wtedy ustala si stan rwnowagi.
Jeeli w stanie rwnowagi iloczyn steproduktw C i D jest niszy od iloczynu stesubstratw A i B to staa rwnowagi K jest nisza
7/23/2019 Biochemia Cz.1
140/170
substratw A i B, to staa rwnowagi K jest nisza
od l, a G0ma warto dodatni.Oznacza to, ireakcja przebiega z pobieraniem energii, jest
endoergiczna, nie zachodzi spontaniczniew kierunku: A + B C + D.
W odwracalnej reakcji A + B C + Dwarto bezwzgldna G w obydwu kierunkach jej
7/23/2019 Biochemia Cz.1
141/170
g y j j
przebiegu jest jednakowa, a rni si znakiem. Naprzykad, jeeli G reakcji o kierunku
A + B C + D wynosi: -20 kJ/mol, to reakcjio kierunku C + D A + Bwynosi +20 kJ/mol.
Reakcja, ktrej towarzyszy ujemna wartoG0, nosi nazw reakcji termodynamicznie
korzystnej. Moe ona zachodzi spontanicznie.Reakcja ktrej towarzyszy dodatnia warto
7/23/2019 Biochemia Cz.1
142/170
Reakcja, ktrej towarzyszy dodatnia warto
G0, nosi nazw reakcji termodynamicznieniekorzystnej. Nie moe ona zaj spontanicznie
(ryc. 1). W organizmie zachodz reakcje obydwurodzajw. Reakcje termodynamicznie
niekorzystne, s napdzane" reakcjamitermodynamicznie korzystnymi.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
143/170
Addytywno zmian energii swobodnej
Zmiany wolnej energii, towarzyszce nastpujcym posobie reakcjom, sumuj si. Okrela si to mianemaddytywnocizmian wolnej energii.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
144/170
W organizmie funkcjonuj cigi reakcji enzymatycznych,ktrych celem jest wieloetapowe przeksztacenie substratww okrelone produkty. Substrat A, pod dziaaniem enzymu
a przechodzi w produkt B, a ten staje si substratem dlaenzymu b, ktry przeksztaca go w produkt C. Ten z koleistaje si substratem dla enzymu c, ktry przeksztaca gow produkt D itd. Niektre z tych etapw mog mie dodatniwarto G0.
Dziki addytywnej waciwoci wolnej energiiszlak metaboliczny moe funkcjonowa
7/23/2019 Biochemia Cz.1
145/170
y j
w kierunku: A B C D ... i dalej,dopki suma G0wszystkich reakcji skadowych
jest ujemna. Moe to wystpowa take wtedy, gdyniektre z reakcji skadowych wykazuj G0
o wartoci dodatniej.
Przykadem takiego szlaku metabolicznego jestglikoliza. Jest ona cigiem reakcji enzymatycznych,
przeksztacajcych szeciowglow czsteczk glukozyw dwie dwuwglowe czsteczki pirogronianu. Jest to
7/23/2019 Biochemia Cz.1
146/170
proces wieloetapowy, uczestniczy w nim kolejno 10enzymw. Niektre etapy glikolizy s reakcjamitermodynamicznie korzystnymi, a inne niekorzystnymi.
Mimo to glikoliza przebiega do koca, poniewasumaryczna G0 tego procesu ma warto ujemn.
Reakcje termodynamicznie korzystne wymuszaj przebiegreakcji termodynamicznie niekorzystnych.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
147/170
7/23/2019 Biochemia Cz.1
148/170
Wysoka energia aktywacji jest barier, ktra
zapobiega przebiegom reakcji w pewnychkierunkach. Z tego powodu elementy skadowe
7/23/2019 Biochemia Cz.1
149/170
g p y
organizmw ywych, bytujcych w atmosferzebogatej w tlen, nie utleniaj si samoistnie do CO2
i H2O, mimo i te proste zwizki s najbardziejstabilnymi energetycznie formami wgla
i wodoru.
Enzym przyspiesza przebieg reakcjienzymatycznej poprzez obnienie energii
7/23/2019 Biochemia Cz.1
150/170
y y j p p g
aktywacji. Umoliwia pokonanie barieryenergetycznej, ktra utrudnia przeksztacenie
substratu w niestabilny stan przejciowy.
Enzym nadaje reakcji jeden z moliwych kierunkw
Na przykad pirogronian jest przeksztacany w tkankach
w rne produkty. Moe ulega redukcji do mleczanu,dekarboksylacji i utlenieniu do octanu, karboksylacji do
7/23/2019 Biochemia Cz.1
151/170
szczawiooctanu lub transaminacji z wytworzeniem alaniny(ryc.3). Przebieg reakcji w kadym z moliwych kierunkwjest niezwykle powolny. W obecnoci okrelonego enzymu
substrat ten przeksztaca si w jednym z wymienionychkierunkw. Dehydrogenaza mleczanowa przeksztaca gow mleczan, dehydrogenaza pirogronianowa w acetylo~S-CoA,
karboksylaza pirogronianowa w szczawiooctan,a aminotransferaza alaninowa w alanin.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
152/170
Swoisto enzymw
Enzymy dziaaj tylko na okrelone substraty. Zjawiskoto nazywamy swoistoci substratow.Istniej enzymy o swoistoci bezwzgldnej. Enzym
7/23/2019 Biochemia Cz.1
153/170
Istniej enzymy o swoistoci bezwzgldnej. Enzym
przeksztaca tylko jeden substrat, a nawet tylko jedenz jego izomerw. Przykadem jest ureaza - enzym
rolinny - rozkadajcy wycznie mocznik do CO2 i NH3lub dehydrogenaza mleczanowa - enzym wtrobowy -utleniajcy wycznie L-mleczan do pirogronianu,
a zupenie nieaktywny wobec D-mleczanu.
Wiele enzymw wykazuje swoisto wzgldn, czyligrupow. Oznacza to, i enzym przeksztaca grup podobnych
zwizkw.Na przykad niektre fosfatazy s swoiste wobec wieluestrw, powstaych z udziaem kwasu ortofosforowego,
7/23/2019 Biochemia Cz.1
154/170
niezalenie od ich skadnika alkoholowego. Swoisto wzgldnwykazuje take chymotrypsyna. Rozkada ona przedewszystkim substraty biakowe, zawierajce wizania peptydowe
powstae z udziaem grup karboksylowych aminokwaswaromatycznych: fenyloalaniny, tyrozyny i tryptofanu, ale
hydrolizuje take wizania amidowe i estrowe, powstaez udziaem grup karboksylowych tych aminokwasw.
Koenzymy
Waciwoci katalityczne wielu enzymw suzalenione od obecnoci drobnoczsteczkowych
7/23/2019 Biochemia Cz.1
155/170
skadnikw, zwanych koenzymami. S onew wikszoci pochodnymi witaminrozpuszczalnych w wodzie. Niektre z koenzymwwi si trwale z biakiem enzymatycznym -apoenzymem. Nosz wtedy nazw grup
prostetycznychenzymu.
Rola koenzymw polega na przenoszeniu grupfunkcyjnych, atomw wodoru lub elektronw
z odpowiedniego donora na akceptor. Reakcjaprzenoszenia moe zachodzi take w obrbie
7/23/2019 Biochemia Cz.1
156/170
jednej czsteczki. Niektre koenzymy penifunkcj pomocniczych substratw
(kosubstratw). Przyczaj si one do biakaenzymatycznego wraz z substratem i odczaj si
wraz z produktem. Koenzymy wspdziaajgwnie z oksydoreduktazami i z transferazami.
Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NAD+)oraz fosforan dinukleotydu
nikotynoamidoadeninowego (NADP+) s akceptoramiprotonw i elektronw w procesie utleniania wielusubstratw przez enzymy zwane dehydrogenazami
7/23/2019 Biochemia Cz.1
157/170
substratw przez enzymy zwane dehydrogenazami(ryc.4). Ich budowa odpowiada dwm nukleotydomzespolonym wizaniem pirofosforanowym. W jednym
z nich rol zasady odgrywa adenina, a w drugim amidkwasu nikotynowego. Ten ostatni jest niacyn, czyli
witamin B3. NAD
+
i NADP
+
s przenonikamiprotonw i elektronw w procesachoksydoredukcyjnych.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
158/170
Flawinomononukleotyd (FMN) oraz dinukleotydflawinoadeninowy (FAD) s pochodnymi ryboflawiny, czyli
witaminy B2.Koenzymy te w zasadzie nie s nukleotydami. Ichnazwy wynikaj z pewnych analogii do struktury nukleotydw.W odrnieniu od NAD+ i NADP+ s trwale zwizane
7/23/2019 Biochemia Cz.1
159/170
z biakami enzymatycznymi, odpowiadaj wic definicji grupprostetycznych enzymw. Potczenia FMN i FAD z ichapoenzymami s nazywane flawoproteinami. Piercie
dimetyloizoalloksazyny - zawarty w FMN i FAD - jestakceptorem pary atomw wodoru. FMN jest jednym
z przenonikw protonw i elektronw w acuchuoddechowym, natomiast FAD jest bezporednim akceptoremwodorw odczanych od niektrych substratw(ryc. 5).
7/23/2019 Biochemia Cz.1
160/170
Systematyka enzymwSystematyka enzymw zostaa wprowadzona decyzj
Midzynarodowej Unii Biochemicznej w 1961 roku. Podstawowjednostk systematyczn enzymw jest klasa. Enzymy dziel si na 6klas. Oto nazwy wszystkich klas enzymw, ich definicje oraz przykady
7/23/2019 Biochemia Cz.1
161/170
reakcji katalizowanych przez enzymy, nalece do poszczeglnych klas:1. oksydoreduktazy,2. transferazy,
3. hydrolazy,
4. liazy,5. izomerazy,
6. syntetazy (ligazy).
Kada z wymienionych klas dzieli si na mniejsze jednostki
systematyczne zwane podklasami, a te z kolei dziel si napodpodklasy. Kady z enzymw wchodzcy w skad danejpodpodklasy posiada indywidualn nazw i numer kodowy.
Midzynarodowy kod enzymatyczny
Wprowadzono midzynarodowy kod enzymatyczny, zoony
z dwu liter i czterech liczb oddzielonych kropkami. Jego schematwyglda nastpujco: EC a.b.c.d.Symbol ECoznacza, i liczby ponim nastpujce dotycz midzynarodowego kodu enzymatycznego.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
162/170
Liczba a okrela numer klasy enzymu, liczba b okrela numerpodklasy w obrbie tej klasy, liczba c oznacza numer podpodklasyw obrbie podklasy. Liczba d oznacza numer enzymu w obrbie
wymienionej wczeniej podpodklasy. Kademu, wystarczajcodobrze poznanemu enzymowi, przypisano jego niepowtarzalnynumer identyfikacyjny. Dziki temu moliwe jest uywanie
w literaturze biochemicznej rnych zwyczajowych nazw kadegoenzymu, podajc w nawiasie jego numer kodowy.
Na przykad dehydrogenaza jabczanowa, katalizujcareakcj wyej przedstawion, nosi numer kodowy EC
1.1.1.37.Pierwsza liczba (1) oznacza, i enzym naley doklasy 1, jest wic oksydoreduktaz. Druga liczba (1)oznacza, i enzym naley do podklasy 1, obejmujcej
7/23/2019 Biochemia Cz.1
163/170
, y y p y , j j jwszystkie oksydoreduktazy, ktre odczaj par atomwwodoru od grupy H-C-OH. Trzecia liczba (1) oznacza, i
enzym ten naley do podpodklasy 1 obejmujcejwszystkie enzymy, ktre przekazuj wodory odczonez grupy H-C-OHna NAD+. Czwarta liczba (37), to numer
przyporzdkowany temu enzymowi w obrbiepodpodklasy EC 1.1.1.
Zastosowanie enzymw
w praktyceEnzymy znajduj liczne praktyczne
7/23/2019 Biochemia Cz.1
164/170
zastosowania w diagnostyce laboratoryjnej wieluchorb, s odczynnikami laboratoryjnymi lub
lekami. Zastosowania enzymw do naprawymateriau genetycznego komrki stwarza nowe
moliwoci leczenia wrodzonych wadmetabolicznych i chorb nowotworowych.
Enzymy jako markery chorb
Aktywno niektrych enzymw w tkankachi pynach ustrojowych zmienia si w przebiegu
7/23/2019 Biochemia Cz.1
165/170
rnych chorb. Spostrzeenie to zostaowykorzystane w praktyce w diagnostycelaboratoryjnej. Szczeglnie przydatny jest pomiaraktywnoci enzymw wystpujcych w osoczukrwi. Niektre enzymy osoczowe s traktowane
jako wskaniki (markery) charakterystyczne dlapewnych chorb.
Ich podwyszona aktywno wskazuje natoczcy si proces chorobowy, a normalizacjajest wskanikiem skutecznoci leczenia. Na
7/23/2019 Biochemia Cz.1
166/170
przykad aktywno aminotransferaz w osoczukrwi ronie w przebiegu zawau minia sercowego
lub uszkodzenia wtroby. Aktywno amylazy,enzymu rozkadajcego skrobi, wzrasta u chorych
z zapaleniem trzustki.
W pewnych przypadkach znaczenie diagnostycznemaj relacje wzajemne pomidzy aktywnociami
okrelonych izoenzymw. W stanie zdrowiaaktywno LDH-1 w osoczu krwi jest nisza ni
7/23/2019 Biochemia Cz.1
167/170
LDH-2. U chorych z zawaem minia sercowegoaktywno LDH-1 przewysza aktywno LDH-2.Izoenzym kinazy kreatynowej: CK-2, jest swoistydla minia sercowego. Jego aktywno w osoczukrwi, w l -2 dniu po zawale, wzrasta w wyszym
stopniu ni innych izoenzymw CK.
Enzymy jako leki i odczynniki
Niektre enzymy su jako leki. Na przykadtkankowy aktywator plazminogenu lub plazminamaj zastosowanie w leczeniu choroby
7/23/2019 Biochemia Cz.1
168/170
j yzakrzepowej. Lipaza - enzym hydrolizujcytuszcze, jest uyteczna w leczeniu niedomogiwydzielniczej trzustki. Asparaginaza - enzymrozkadajcy asparagin, jest przydatna w leczeniu
biaaczek.
Pewne enzymy su jako odczynnikiw praktyce laboratoryjnej. Na przykad, ureazamoe by zastosowana do oznaczania mocznika,
7/23/2019 Biochemia Cz.1
169/170
dehydrogenaza mleczanowa do oznaczaniamleczanu, peroksydaza do oznaczania
cholesterolu, a kolagenazado oznaczania kolagenuw ilociach nieoznaczalnych innymi metodami, na
przykad w hodowlach komrek in vitro.
Enzymy w biotechnologii i terapii genowej
Za pomoc odpowiednich enzymw monawycina uszkodzone fragmenty DNAi wbudowywa w to miejsce fragmenty prawidowe.
7/23/2019 Biochemia Cz.1
170/170
Pozwala to na napraw materiau genetycznegokomrki. W podobny sposb mona wymienia
pewne fragmenty DNA pomidzy rnymigatunkami. T drog uzyskuje si roliny i zwie-
rzta transgeniczne, bdce nosicielamiobcogatunkowego materiau genetycznego.