1 / 109

Základy biochémie

Základy biochémie. Organizácia a chemické zloženie organizmov Intermediárny metabolizmus Genetická informácia a základy jej prenosu Základy regulácie metabolizmu Biochémia endokrinného systému Základy klinickej biochémie.

eydie
Download Presentation

Základy biochémie

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Základy biochémie Organizácia a chemické zloženie organizmov Intermediárny metabolizmus Genetická informácia a základy jej prenosu Základy regulácie metabolizmu Biochémia endokrinného systému Základy klinickej biochémie 1. Šajter V. a kol.: Biofyzika, biochémia a rádiológia. 1. vyd. Martin: Vydavateľstvo Osveta. 2002. 158 s. 2. Sýkora A.: Základy biochémie. 1. vyd. FZ PU Prešov: Grafotlač,s.r.o. 2008. 117 s. 19.9.2014 19.9.2014 19.9.2014 1 1 1

  2. Organizácia a chemické zloženie organizmov Štruktúra bunky a jej vzťah k metabolizmu – membrána a cytoplazma v biofyzike. Bunkové jadro – materiál je v chromozómoch, ktoré sú tvorené dlhou makromolekulou DNA s 3000 génmi. Bunka človeka má dve sady CH, v jadre je 46 CH. Mitochondrie – organely s dvoma membránami, a vnútrom matrixom, - 1000-2000 v bunke, - tvorba ATP, - energia na biosyntézu ATP sa získava v dýchacom reťazci. M sú energetické centrály bunky. Endoplazmatické retikulum – systém membrán v cytosóle buniek, - granulované ER s ribozómami, - hladké ER. GER – pri syntéze bielkovín, HER – modifikácia bielkovín (naviazanie oligosacharidov) Golgiho komplex – ploché membránové útvary, stred bunky, úprava a rozdeľovanie bielkovín. 19.9.2014 19.9.2014 19.9.2014 2 2 2

  3. Lyzozómy – organely s jednoduchou membránou, obsahujú enzýmy s kyslým pH, rozkladajú biopolyméry na aminokyseliny, karboxylové kyseliny, monosacharidy, transportujú ich do cytosólu kde sa začlenia do metabolizmu. Ribozómy – syntetizujú sa v nich bielkoviny, je to enzýmový komplex. Cytosól – polovica bunkového objemu, miesto metabolických procesov, sú tu aj enzýmy. Pojmy: ATP - Adenozíntrifosfát je multifunkčný nukleotid. Najvýznamnejší je pre prenos chemickej energie v rámci bunky v metabolizme. ATP predstavuje primárny zdroj energie pre bunku. Energia sa uvoľňuje pri hydrolytickom štiepení molekuly kyseliny trihydrogénfosforečnej z nukleotidu ATP. Takto získaná energia je väčšia ako pri hydrolýze iných typov zlúčenín, preto ATP nazývame makroergickou zlúčeninou a makroergickú väzbu označujeme vlnovkou (nie je to nijako špeciálny typ väzby, je to proste obyčajná kovalentná väzba a vlnovkou zdôrazňujeme len jej energetický význam). 19.9.2014 19.9.2014 19.9.2014 3 3 3

  4. Bunkové jadro

  5. Štrukturálny vzorec ATP

  6. Mitochondria 19.9.2014 19.9.2014 6 6

  7. Endoplazmatické retikulum 19.9.2014 19.9.2014 7 7

  8. Cytoplazma • glykolýza • glukoneogeneza (z oxalacetátu alebo glycerolu) • metabolizmus glykogenu • pentózový cyklus • syntéza mastných kyselin • syntéza neesenciálnych aminokyselin • transaminačné reakcie • syntéza močoviny (časť, len v pečeni!) • syntéza hemu (časť) • metabolizmus purinových a pyrimidinových nukleotidov

  9. Mitochondria • pyruvátdehydrogenázový komplex (PDH) • začiatok glukoneogenezy • -oxidacia mastných kyselín • syntéza ketolátek (len v pečeni!) • oxidační deaminace glutamátu • transaminační reakce • citrátový cyklus • dýchací reťazec(vnútorna mitochondriálna membrána) • aerobní fosforylace(vnútorna mitoch. membrána) • syntéza hemu (časť) • syntéza močoviny(časť)

  10. Endoplazmatické retikulum Hladké ER • syntéza triacylglycerolov (TAG) a fosfolipidov • elongacia a desaturacia mastných kyselín (MK) • syntéza steroidov • biotransformacia xenobiotik • glukóza-6-fosfatáza Drsné ER • proteosyntéza(translacia a posttranslačná modifikacia)

  11. Golgiho aparát • posttranslačná modifikacia proteinov • triedenie proteinov • export proteinov (tvorba sekrečných váčkov) Ribosomy • proteosyntéza Jádro • replikacia a transkripcia DNA • syntéza RNA

  12. Lyzosomy • hydrolýza proteinov, sacharidov, lipidov a nukleových kyselin Peroxisomy • oxidačné reakcie vyžadujúce O2 • využitie peroxidu vodíka • degradacia MK s dlhým reťazcom (od C20)

  13. Chemické zloženie buniek Anorganické látky v bunkách – prvky a zlúčeniny. Biogénne prvky tvoria živú hmotu. Biogénne prvky – prvky, ktoré sa vyskytujú v biosfére (nevyhnutne pre stavbu a životnú činnosť organizme) Makroelementy – (12 prvkov, 99%) a) stále primárne prvky (O, C, H, N, P, 1–60%) b) stále sekundárne prvky (Ca, S, Mg, Cl, Na, K, Fe, 0,05-1%) Mikroelementy a) menej ako 0,05% - podskupina 8 stálych prvkov (Cu, Zn, Mn, Co, B, Si, F, I) b) menej ako 0,001% - napr. Br, Se, V c) kontaminujúce prvky (Hg, Tl, Mn, Cr, Cd) Anorganické zlúčeniny – voda 60% hmotnosti človeka, rozpúšťadlo, transportné médium, disociácia zlúčenín na ióny. Minerálne látky. 19.9.2014 19.9.2014 19.9.2014 16 16 16

  14. Organické látky Sacharidy – súčasť všetkých buniek, 85-90% sušiny rastlín (fotosyntéza), 2% sušiny živočíchov (potrava a syntéza z aminokyselín a glycerolu), zložené z C,H,O skupín –OH, -CHO, -CO. Monosacharidy, oligosacharidy a polysacharidy. Glukóza, fruktóza, 2-deoxyribóza, ribóza, sacharóza, maltóza, laktóza, škrob, glykogén, celulóza. V zelených rastlinách vznikajú fotosyntézou: 6 CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2, za pomoci slnečného žiarenia a chlorofylu. Sú zásobné energetické látky (škrob, glykogén, inulín), aj stavebné látky (celulóza, hemicelulóza), (C6H10O5)n.

  15. Glukóza, sacharóza a glykogén 19.9.2014 19.9.2014 19 19

  16. Fruktóza Glukóza Sacharóza Laktóza

  17. Lipidy – estery alkoholov a vyšších karboxylových kyselín. Triacylglyceroly estery glycerolu a vyšších KK, sú formou energetickej zásoby. Vosky – estery vyšších primárnych alifatických alkoholov a vyšších KK. Glycerofosfoaminolipidy – na 3C glycerolu je naviazaná kyselina fosforečná, sú stavebnou zložkou bunkových membrán. Sfingofosfoaminolipidy – namiesto glycerolu sfingozín (nenasýtený aminoalkohol), sú v nervovom tkanive. Glykolipidy – obsahujú sacharidy, v myelinových obaloch nervových vlákien. Cerebrozidy – majú 1 zvyšok monosacharidu viazaný na sfingozín, sú v mozgu a nervových tkanivách. Gangliozidy – obsahujú oligosacharid a sú predovšetkým v sivej mozgovej kôre. Steroidy – deriváty uhľovodíka steránu, napr. cholesterol, žlčové kyseliny a steroidné hormóny. 19.9.2014 19.9.2014 19.9.2014 21 21 21

  18. Mono, di a triacylglyceroly Glycerofosfolipidy 19.9.2014 19.9.2014 22 22

  19. Fosfolipid Sterán Glykolipid Testosterón

  20. Cholesterol 19.9.2014 19.9.2014 24 24

  21. Bielkoviny – jednoduché a zložené, 55% C, 21% O, 7% H, 17% N, S a P. Pospájané aminokyseliny (20 α) peptidovou väzbou. Podľa tvaru sú vláknité a globulárne. Štruktúra je primárna, sekundárna, terciárna a kvartérna. Mr = 10000 až 1000000, tvoria koloidné roztoky. B – štruktúrne, katalytické, transportné, pohybové, obranné, zásobné, výživové, senzorové a regulačné. Nukleové kyseliny – informačný systém je zabudovaný do makromolekúl NK, sú makromolekulové látky, v ich molekulách sa uchováva dedičná informácia, sú zložené z kyseliny fosforečnej, heterocyklickej dusíkatej bázy a pentózy. Tvoria nukleotid, nukleotidy sa spájajú fosfodiesterovou väzbou. Enzýmy – špecifické bielkoviny, katalyzujú reakcie, substrát – látka premenu ktorej enzým katalyzuje, produkt – vznikajúca látka, apoenzým je bielkovinová časť enzýmu, koenzým je nebielkovinová, holoenzým je kompletný účinný enzým, proenzým je prekurzor enzýmu. 19.9.2014 19.9.2014 19.9.2014 25 25 25

  22. Aminokyseliny zúčastňujúce sa na výstavbe bielkovín 19.9.2014 19.9.2014 26 26

  23. GLY ALA CYS PHE VAL TRP TYR

  24. Primárna štruktúra bielkovín Sekundárna štruktúra- skladaný list (antiparalelne) Sekundárna štruktúra- pravotočivý α-helix 19.9.2014 19.9.2014 28 28

  25. Terciárna štruktúra bielkovín Kvartérna štruktúra bielkovín

  26. Dusíkaté zásady 19.9.2014 19.9.2014 30 30

  27. Štruktúra 2-deoxyribózy 19.9.2014 19.9.2014 31 31

  28. Štruktúra nukleozidov a nukleotidov 19.9.2014 19.9.2014 32 32

  29. E – na jeho kvantifikáciu sa používa enzýmová aktivita, 1 kat, mkat, nkat. E ako biokatalyzátory, urýchľujú priebeh biochemických reakcií znižovaním aktivačnej energie. Mechanizmus pôsobenia enzýmov – vznik enzýmovo-substrátového komplexu, chemická reakcia, rozpad komplexu. Rýchlosť enzýmovej reakcie – od koncentrácie, od množstva enzýmu, od pH, od T. Aktivácia a inhibícia enzýmov – aktivátory a inhibítory. Klasifikácia a názvoslovie enzýmov – podľa reakcie: - oxidoreduktázy, - transferázy, - hydrolázy, - lyázy, - izomérazy, - ligázy. Koenzýmy – nebielkovinová zložka, darca alebo príjemca atómov, elektrónov, skupín atómov. 19.9.2014 19.9.2014 19.9.2014 34 34 34

  30. Mechanizmus účinku enzýmov, A - bez katalýzy, B - katalýzovaná enzýmom 19.9.2014 19.9.2014 36 36

  31. Prehľad najdôležitejších koenzýmov 19.9.2014 19.9.2014 37 37

  32. Intermediárny metabolizmus Charakteristika metabolických procesov Základy bioenergetiky Biologické oxidácie Metabolizmus sacharidov Citrátový cyklus Metabolizmus lipidov a lipoproteínov Metabolizmus aminokyselín Metabolizmus nukleotidov Metabolizmus tetrapyrolov Acidobazická rovnováha a jej regulácia 19.9.2014 19.9.2014 19.9.2014 38 38 38

  33. glykogeneza glukoneogeneza lipogeneza syntéza MK ketogeneza proteosyntéza syntéza močoviny glykogenolýza glykolýza lipolýza -oxidacia odbourávánie ketolátok proteolýza Odbourávánie AMK Hlavné metabolické dráhy intermediárného metabolizmu CITRÁTOVÝ CYKLUS, DÝCHACÍ REŤAZEC

  34. Významné meziprodukty acetyl-Co A pyruvát NADH

  35. Základná charakteristika IM V ľudskom organizme je stále rad reakcií, ktoré sú katalýzované biokatalyzátormi – IM – látková premena: - získavanie energie, - premena živín na makromolekuly, - syntéza bielkovín, NK a lipidov, - syntéza a degradácia biomolekúl na plnenie funkcií buniek. Mierne pH, T, bez nežiaducich vedľajších produktov. Metabolické reakcie – rozkladné a syntetické, väčšina sú vratné so špecifickým rovnovážnym stavom. Tvar lineárny (glykolýza), cyklický (Krebsov cyklus) a špirálovitý (β-oxidácia vyšších kk). Rozkladné a syntetické procesy. Vratné reakcie za vzniku rovnováhy. Základy bioenergetiky Živý organizmus termodynamický otvorená sústava, kryje svoju spotrebu na úkor prostredia a je s ním v dynamickej rovnováhe. Reakcie: - exergonické, - endergonické, - amfibolické. Tvorba energeticky bohatého medziproduktu – ATP je forma energetického spojenia metabolických procesov v organizme. 19.9.2014 19.9.2014 19.9.2014 41 41 41

  36. Metabolické dráhy

  37. Makroergické zlúčeniny – vytvárajú sa oxidáciou substrátov, ich hydrolytickým štiepením sa uvoľní väčšie množstvo energie. Väzby v nich sú makroergické: difosfátová, acylfosfátová, enolfosfátová, guanidínfosfátová a tioesterová. ATP ako univerzálny zdroj energie – živý organizmus energiu potrebuje na: -syntézu, - aktívny transport, - svalovú kontrakciu a iné bunkové pohyby. ATP sa tvorí prevažne oxidačnou fosforyláciou. Jej ďalšie funkcie: - je substrát na tvorbu NK, nukleotidových koenzýmov (NAD), - je zdroj tepla, - signálny metabolit pri regulácii enzýmov. Organizmus potrebuje energiu na: - syntézu makromolekúl, - aktívny transport molekúl a iónov, - svalovú kontrakciu a iné bunkové pohyby. Biologické oxidácie Bunka získava energiu hlavne oxidačnými reakciami, až po H2O a CO2. Uvoľnená energia sa ukladá vo forme chemických väzieb, uvoľňuje sa hydrolýzou podľa potreby. 19.9.2014 19.9.2014 19.9.2014 44 44 44

  38. Typy makroergických väzieb 19.9.2014 19.9.2014 45 45

  39. Makroergické väzby označené vlnovkami Biologická oxidácia

  40. Charakteristika OP v živej hmote – oxidácia (odovzdávanie e-), redukcia (prijímanie e-) . OP pri T organizmu, malé kvanta energie, viaceré medziprodukty, špecifické oxidačno-redukčné enzýmy. Dehydrogenácia – základná oxidácia v bunkách: - odobratie 2H substrátu na koenzým dehydrogenázy, - 2H sa transportujú v mitochondriách na O za vzniku vody, - uvoľnená energia na tvorbu ATP, - koenzýmy sú NAD (nikotínamidadeníndinukleotid) a FAD (flavínadeníndinukleotid). Redoxný potenciál – afinita redoxného systému k e-, e- sa prenášajú zo systému s nižším na systém s vyšším redoxným potenciálom. Koenzýmy oxidačno-redukčných reakcií – oxidoreduktázy: - s nikotínamidovými koenzýmami (NAD a NADP), - s flavínovými koenzýmami (FAD a FNM), - cytochrómy s hémom. Koncový dýchací reťazec KDR – systém prenášačov, berie atómy H a e- z redukovaných koenzýmov na O za vzniku vody, vo vnútornej mitochondriálnej membráne. Na obidvoch stranách membrány sa utvára protónový gradient (rozdiel, spád), uvoľnená energia na syntézu ATP. 19.9.2014 19.9.2014 19.9.2014 47 47 47

  41. Dehydrogenácia NAD

  42. FAD

  43. KDR

More Related