of 39 /39
NUKLEOTIDI KOENCIMI, PROSTETIČNE SKUPINE VITAMINI

NUKLEOTIDI KOENCIMI, PROSTETIČNE SKUPINE …ibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija1/predavanja/predavanje19aK12.pdf · transport Na+in K+ionov. Vsak molekulski ... ekvivalenta (en elektron

Embed Size (px)

Text of NUKLEOTIDI KOENCIMI, PROSTETIČNE SKUPINE...

  • NUKLEOTIDI

    KOENCIMI, PROSTETINE SKUPINE

    VITAMINI

  • NUKLEOTID = NUKLEOZID + FOSFAT

    NUKLEOZID = ORGANSKA BAZA + SLADKOR

  • Baza

  • AnhidridAnhidrid

  • hidroliza

    ionizacijastabilizacijaz el. resonanco

    Molekula ATP je pri fiziolokem pH nestabilna: odboj negativno nabitih kisikov. V izgradnjo take molekule je bilo potrebno vloiti veliko energije, zato je energijsko bogata (obe anhidridni vezi).

    Produkti hidrolize imajo skupaj ve monih el. oblik od samega ATP.

  • ATP + H2O ADP + Pa G

  • ATP + H2O ADP + Pa G

  • Sledi nekaj primerov aktivacije biolokih procesov s sklopitvijo s hidrolizo ATP oz. NTP.

  • D-glukoze-1-fosfat

    D-glu-1-P + UTP UDP-glu + PPa

    UDP-glu UDP-glukuron.kisl.

    Eden od mehanizmov detoksifikacije ksenobiotikov

    V prvi stopnji se aktivirana glukoza (glukoze-1-fosfat) dodatno aktivira preko sklopitve s hidrolizo UTP.

    V drugi stopnji se tako aktivirana glukoza oksidira na estem C-atomu in pridobi na polarnosti.

    Tretja stopnja je sama detoksifikacija ksenobiotika, kar je prikazano na naslednji sliki.

    DETOKSIFIKACIJA

  • 3-hidroksi-benzopiren

    glukuronatEncim transferaza

    DETOKSIFIKACIJA

    3-hidroksi-benzopiren je hidrofoben aromatski ogljikovodik. Ker ni topen v vodi, se ne bi izloal z urinom, temvebi se kopiil v telesu (maevje, tkiva...) in kot moan kancerogeni dejavnik sproal patoloke procese.

    Vezava na aktivirani glukoronat ga inaktivira, omogoa njegovo topnost in odstranjevanje iz telesa.

    Vse omenjene reakcije so seveda katalizirane z encimi.

  • Sklopitev hidrolize ATP s fosforilacijo gibalnih proteinov

    Lehninger & Nelson & Cox, 1993

  • Lehninger & Nelson & Cox, 1993

    Na+K+ ATPaza

    Transmembranski transport Na+ in K+ ionov.

    Vsak molekulski dogodek (povezava / odpust molekul) povzroi doloene alosterine spremembe, ki se odraajo v spremenjenih porstorskih prerazporeditvah (oblikah) in posledino v spremenjenih medsebojnih afinitetah molekul.

  • Adenozin- 3,5- ciklini monofosfat (ciklini AMP; cAMP

    Sekundarni (znotrajcelini) obveevalecpri delovanju vodotopnih hormonov

  • cAMP

    Aktivacija citosolnih encimov (npr. protein kinaze A), jedrnih proteinov ...

    5-AMPrazgradnja(cAMP fosfodiesteraza)

    H

    Vodotopni hormon

    Adenilatna ciklaza

    Receptor

    G-proteini

    Ob njegovi vezavi na receptor pride do kaskade alosterinih (oblikovnih in afinitetnih) sprememb povezanih/udeleenih molekul.

  • Prikaz encimsko katalizirane reakcije: substrat S (s specifino obliko) se vee v aktivno mesto encima E (ki ima substratu prilagojeno obliko), nastane kompleks encim-substrat (ES), v katerem se vezi prerazporedijo in nato kompleks razpade v encim E in produkt P.

    E + P

  • s K

    s

    P

    K

    *K

    +

    K

    S = substrat

    K = koencim

    tevilni encimi pa za svoje delovanje potrebujejo e kofaktor (koencim ali prostetino skupino). KOENCIM je organska molekula, ki v aktivno mesto pride skupaj s substratom (ali pred njim, ali malo za njim) in med vsemi tremi partnerji nastane kompleks ESK. Vezi se med njimi prerazporedijo in iz reakcije izidejo encim, produkt in nekoliko spremenjen koencim. Ta se lahko regenerira v povratni reakciji na istem encimu ali pa v neki podobni reakciji na nekem drugem encimu.

    tevilni koencimi so po zgradbi nukleotidi.

  • -Psk

    Psk

    Psk

    *Psk

    S

    S

    P

    PROSTETINA SKUPINA je organska molekula, ki je stalno navzoa (kovalentno povezana) v aktivnem mestu encima. Po prihodu substrata nastane kompleks ES-Psk, vezi se prerazporedijo in iz reakcije izidejo produkt in encim z nekoliko spremenjeno prostetino skupino. Ta se lahko regenerira v povratni reakciji na istem encimu.

    Tudi nekatere prostetine skupine so po zgradbi nukleotidi.

  • VODOTOPNI VITAMINI

  • NAD+ , nikotinamid adenin dinukleotid

    Dva nukleotida sta povezana s svojima fosfatnima skupinama. Vitaminski (reakcijsko aktivni) del je nikotinamid, adenil pa slui prepoznavanju in sidranju koencima v aktivno mesto encimov.

    Glavna vloga NAD+ v metabolizmu je prenos elektronov iz ene molekule na drugo. Reakcijo katalizirajo encimi, imenovani oksidoreduktaze.

    Vitamin B3 (niacin, nikotinska kislina)

    Pomanjkanje: bolezen pelagra zaradi kemijske obdelave (rafiniranja) itnih, predvsem koruznih zrn.

    Simptomi: dermatitis, duevne motnje (demencija), diareja ... smrt.

    Zdravilo: nikotinamid

  • NAD+ = nikotinamid-adenin-nukleotid NADP+ = nikotinamid-adenin-nukleotid-fosfat

  • NAD+ + 2H NADH + H+

    ..

    ..V oksidacijsko-redukcijski reakciji NAD+ prenaa dva redukcijska ekvivalenta (en elektron in en vodikov atom).

    Primer konkretne reakcije: oksidacija etanola z NAD+ (akceptor elektronov) NAD+ se pri tem reducira: en elektron dobi v obliki vodikovega atoma, drugega pa iz drugega vodikovega atoma etanola, v razopini pa ostane proton.

    H

    H+

  • FAD, flavin adenin dinukleotid, je prostetina skupina nekaterih oksidoreduktaz.

  • Vitamin B2 (riboflavin)

    Pomanjkanje: nezadostna prehrana (mleni proizvodi, jajca, zelena zelenjava, drobovina, paradinik ...).

    Simptomi: zaostajanje v rasti, vnetja ustne votline, oi, genitalnega trakta.

    Zdravilo: riboflavin, zadostna prehrana.

    FAD, flavin adenin dinukleotid: tudi tukaj sta dva nukleotida povezana preko svojih fosfatnih skupin. Reakcijsko aktivni del (vitamin) je riboflavin.

  • FMN, flavin mononukleotid (riboflavin-5-fosfat) je tudi prostetina skupina razlinih oksidoreduktaz.

  • FAD + 2H FADH2oksidirana oblika

    polreducirana oblika

    reducirana oblika

    FAD lahko prenaa dva redukcijska ekvivalenta, v obliki atomov vodika.

  • Vitamin B1 (tiamin)

    Pomanjkanje: nezadostnaprehrana (polnozrnate hrane, zelenjave), poliranje ria.

    Simptomi: bolezen beriberi utrujenost, apatija; prizadetost ivevja, srca in oilja, miija, prebavil.

    Zdravilo: tiamin hidroklorid (injekcije, per os), izboljanje prehrane.

    Tiamin pirofosfat je koencim ve vrst encimov, med njimi tudi dekarboksilaz odcep ogljikovega dioksida (npr. pri dekarboksilaciji aminokislin, ki s tem postanejo biogeni amini.

  • Koencim A ima pomembno vlogo v sintezi in oksidaciji maobnih kislin ter v oksidaciji piruvata v krebsovem ciklu. Je prenaalec acilnih ostankov organskih (ogljikovih) kislin.

    Vitamin pantotenska kislina

    Pomanjkanje: je redko

    Simptomi: podobni kot pri pomanjkanju vitaminov B (nevroloke motnje, vnetja, utrujenost, apatija, dermatits ...).

    Zdravilo: izboljanjeprehrane (zelena zelenjava).

  • Acetil-koencim A: med ostankom ocetne kisline (acetilom) in koencimom A je energijsko bogata vez: Ob porabi ATP je encimsko nastal acetil-koencim A.

    Vloga: aktivacija in prenos acilnih skupin

  • Lehninger & Nelson & Cox, 1993

    Acetil-CoA je osrednji intermediat metabolizma.

    Nukleotidni kofaktorji (koencimi, prostet. skupine) v metabolizmu.

  • VODOTOPNI VITAMINI

  • Biotin (koencim R) je koencim v biosintezi maobnih kislin in nekaterih aminokislin ter v glukoneogenezi. Kot koencim sodeluje pri encimih, imenovanih karboksilaze prenos ogljikovega dioksida.

    Biotin (vitamin H) je e sam po sebi vitamin.

    Pomanjkanje: je redko, lahko zaradi pretiranega uivanja jajnih beljakov (ki vsebujejo biotin vezujoi protein avidin).

    Simptomi: dermatitis, konjuktivitis, izgubljanje las, ivno-miine motnje ...

    Zdravilo: izboljanje prehrane (zelenjava, jetra, jajni rumenjak...).

  • Piridoksal fosfat je koencim pri reakcijah, ki jih katalizirajo encimi transaminaze: prenos amino-skupine iz aminokisline na keto kislino in obratno, prenos keto-skupine iz keto-kisline na aminokislino.

    Vitamin B6 ima 3 mone oblike: piridoksal, piridoksamin in piridoksin.

    Pomanjkanje: je redko, povezano je s pomanjkanjemdrugih vitaminov B-kompleksa.

    Simptomi: dermatitis, nevrolokiproblemi ...

    Zdravilo: izboljanje prehrane(meso, zelenjava, polnozrnatahrana...).

  • Vitamin B9 (folna kislina)

    Pomanjkanje: je redko v Zahodni populaciji. Pomanjkljiva prehrana.

    Simptomi: megaloblastna anemija,miina slabost, ivni, spominski in vedenjski problemi ...

    Zdravilo: izboljanje prehrane(zelena zelenjava, polnozrnate itarice, jajni rumenjak, drobovina...).

    Tetrahidrofolna kislina je koencim tevilnih encimov, predvsem v metabolizmu aminokislin in nukleinskih kislin.

  • Strukturna podobnost med sulfonamidom (levo) in para-amino benzojske kisline (PABA) je osnova inhibitorne vloge sulfonamidov v biosintezi dihidrofolata (desno), ki je pomemben rastni dejavnik v razvoju bakterijske celice.

    V bakterijah protibakterijski sulfonamidi delujejo kot kompetitivni inhibitorji encima dihidropteroat sintaza (DHPS), ki je sicer vpleten v sintezo folne kisline. Mikroorganizem tako izstradamo folne kisline in zato pogine.

  • VODOTOPNI VITAMINI

  • Vitamin B12 (kobalamin)

    Pomanjkanje: perniciozna anemija; depresije; izguba spomina. Jeposledica odsotnosti intrinzinega faktorja, katerega biosinteza poteka v elodni sluznici, potreben pa je za prenos vitamina B12 iz prebave skozi revesno sluznico.

    Simptomi: megaloblastna anemija, ivni oz. mentalni problemi ...

    Zdravilo: injekcija, nazalna in transdermalna aplikacija B12...).

    Vitamin B12 je vpleten v metabolizem vseh celic organizma, predvsem pri uravnavanju sinteze DNA in maobnih kislin ter energijskem metabolizmu. Potreben je za normalno delovanje moganov in ivevja ter za pravilno zorenje eritrocitov.

  • Vitamin C (akorbinska kislina) kot antioksidant iti organizem pred oksidativnim stresom rekativne kisikove spojine (peroksidi, prosti radikali) iz metabolizma ali iz okolja lahko pokodujejo celine komponente (membrane, DNA, proteine). Je tudi kofaktor pri nekaterih encimskih reakcijah, kot npr. pri posttranslacijski hidrokislaciji prolina v biosintezi kolagena. Udeleen je tudi pri reakcijah, potrebnih v porcesu celjenja ran in prepreevanja krvavitev kapilar. Njegovo pomanjkanje se odraa v bolezni skorbut. Prehranski viri so: sadje in zelenjava, predvsem agrumi.

  • LIPIDOTOPNI VITAMINI

    Podrobneja razlaga lipidotopnih vitaminov je v predhodnem predavanju.

  • Povezavi na dve celoviti predavanji:

    Nukleotidi, koencimi, vitamini celovito predavanje:

    http://www.youtube.com/watch?v=c-f7tc_VO-0&feature=endscreen&NR=1

    Vodotopni in lipidotopni vitamini:

    http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&NR=1&v=LIi-G9RGTPo