Metabolismus proteinů a aminokyselin

Podobné dokumenty
Biosyntéza a metabolismus bílkovin

Metabolismus bílkovin. Václav Pelouch

Molekulární základy dědičnosti. Ústřední dogma molekulární biologie Struktura DNA a RNA

Genetický kód. Jakmile vznikne funkční mrna, informace v ní obsažená může být ihned použita pro syntézu proteinu.

Translace (druhý krok genové exprese)

Exprese genetické informace

6. Nukleové kyseliny

Molekulárn. rní. biologie Struktura DNA a RNA

TRANSLACE - SYNTÉZA BÍLKOVIN

2. Z následujících tvrzení, týkajících se prokaryotické buňky, vyberte správné:

Exprese genetického kódu Centrální dogma molekulární biologie DNA RNA proteinu transkripce DNA mrna translace proteosyntéza

Exprese genetické informace


DYNAMICKÁ BIOCHEMIE. Daniel Nechvátal ::

Didaktické testy z biochemie 2

Nukleové kyseliny. obecný přehled

ENZYMY A NUKLEOVÉ KYSELINY

BÍLKOVINY R 2. sféroproteiny (globulární bílkoviny): - rozpustné ve vodě, globulární struktura - odlišné funkce (zásobní, protilátky, enzymy,...

Struktura a funkce nukleových kyselin

Centrální dogma molekulární biologie

Nukleové kyseliny. Nukleové kyseliny. Genetická informace. Gen a genom. Složení nukleových kyselin. Centrální dogma molekulární biologie

Nukleové kyseliny Milan Haminger BiGy Brno 2017

Typy nukleových kyselin. deoxyribonukleová (DNA); ribonukleová (RNA).

Energetický metabolizmus buňky

Proteiny Genová exprese Doc. MVDr. Eva Bártová, Ph.D.

Metabolismus aminokyselin. Vladimíra Kvasnicová

Schéma průběhu transkripce

Buněčné dýchání Ch_056_Přírodní látky_buněčné dýchání Autor: Ing. Mariana Mrázková

Bílkoviny a rostlinná buňka

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Metabolismus aminokyselin 2. Vladimíra Kvasnicová

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce, RNA processing Translace

Oligobiogenní prvky bývají běžnou součástí organismů, ale v těle jich již podstatně méně (do 1%) než prvků makrobiogenních.

Projekt SIPVZ č.0636p2006 Buňka interaktivní výuková aplikace

jedné aminokyseliny v molekule jednoho z polypeptidů hemoglobinu

Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová

Metabolismus krok za krokem - volitelný předmět -

V organismu se bílkoviny nedají nahradit žádnými jinými sloučeninami, jen jako zdroj energie je mohou nahradit sacharidy a lipidy.

3.2. Metabolismus bílkovin, peptidů a aminokyselin

Proteiny. Markéta Vojtová VOŠZ a SZŠ Hradec Králové

Gymnázium, Brno, Elgartova 3

Test pro přijímací řízení magisterské studium Biochemie Napište vzorce aminokyselin Q a K

NUKLEOVÉ KYSELINY. Složení nukleových kyselin. Typy nukleových kyselin:

METABOLISMUS SACHARIDŮ

AMINOKYSELINY REAKCE

Proteiny ve sportu Diplomová práce

Nukleové kyseliny. DeoxyriboNucleic li Acid

>>> E A1 + E A2. . aktivační energie potřebná k reakci bez přítomnosti katalyzátoru E A E A1. energie potřebná ke vzniku enzym-substrátového komplexu

NUKLEOVÉ KYSELINY. Základ života

Štěpení lipidů. - potravou přijaté lipidy štěpí lipázy gastrointestinálního traktu

CHEMICKÉ ZNAKY ŽIVÝCH SOUSTAV

Testové úlohy aminokyseliny, proteiny. post test

BÍLKOVINY. V organismu se nedají nahradit jinými sloučeninami, jen jako zdroj energie je mohou nahradit sacharidy a lipidy.

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Úvod do studia biologie. Základy molekulární genetiky

Esenciální Isoleucin Leucin Lysin Methionin Phenylalanin Threonin Tryptofan Valin

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Metabolismus lipidů - odbourávání. VY_32_INOVACE_Ch0212

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Anotace. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu:

Aminokyseliny, proteiny, enzymy

19.b - Metabolismus nukleových kyselin a proteosyntéza

Nukleové kyseliny příručka pro učitele. Obecné informace:

Obecný metabolismus.

sloučeniny C, H, O Cukry = glycidy = sacharidy staré názvy: uhlohydráty, uhlovodany, karbohydráty

Studijní materiály pro bioinformatickou část ViBuChu. úloha II. Jan Komárek, Gabriel Demo

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Translace, techniky práce s DNA

Princip ionexové chromatografie a analýza aminokyselin

b) Jak se změní sekvence aminokyselin v polypeptidu, pokud dojde v pozici 23 k záměně bázového páru GC za TA (bodová mutace) a s jakými následky?

Metabolismus proteinů a aminokyselin

Nukleosidy, nukleotidy, nukleové kyseliny, genetická informace

Didaktické testy z biochemie 1

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Vztah struktury a funkce nukleových kyselin. Replikace, transkripce

Metabolizmus aminokyselin I

Bp1252 Biochemie. #8 Metabolismus živin

Sylabus pro předmět Biochemie pro jakost

Metabolismus příručka pro učitele

NaLékařskou.cz Přijímačky nanečisto

Ukázky z pracovních listů z biochemie pro SŠ A ÚVOD

Předmět: KBB/BB1P; KBB/BUBIO

Metabolismus dusíkatých látek

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Substituční deriváty karboxylových kyselin

Text zpracovala Mgr. Taťána Štosová, Ph.D PŘÍRODNÍ LÁTKY

POLYPEPTIDY. Provitaminy = organické sloučeniny bez vitaminózního účinku, které se v živočišném těle mění působením ÚV záření nebo enzymů na vitaminy.

RNDr.Bohuslava Trnková ÚKBLD 1.LF UK. ls 1

Nukleové kyseliny Replikace Transkripce translace

Propojení metabolických drah. Alice Skoumalová

Aminokyseliny. Peptidy. Proteiny.

Otázka: Metabolismus. Předmět: Biologie. Přidal(a): Furrow. - přeměna látek a energie

Úvod do studia biologie. Základy molekulární genetiky

Enzymologie. Věda ležící na pomezí fyz. ch. a bioch. Zabývá se problematikou biokatalyzátorů.

Základy molekulární a buněčné biologie. Přípravný kurz Komb.forma studia oboru Všeobecná sestra

Pentosový cyklus. osudy glykogenu. Eva Benešová

5. Příjem, asimilace a fyziologické dopady anorganického dusíku. 5. Příjem, asimilace a fyziologické dopady anorganického dusíku

Garant předmětu GEN: prof. Ing. Jindřich Čítek, CSc. Garant předmětu GEN1: prof. Ing. Václav Řehout, CSc.

Jsme tak odlišní. Co nás spojuje..? Nukleové kyseliny

Transkript:

Metabolismus proteinů a aminokyselin Proteiny jsou nejdůležitější složkou potravy všech živočichů, nelze je nahradit ani cukry, ani lipidy. Je to proto, že organismus živočichů nedokáže ve svých metabolických řetězcích tvořit esenciální aminokyseliny. Dusíková bilance: -rozdíl mezi přijatým množstvím dusíku a vyloučeným množstvím dusíku ve formě odpadních produktů za určitou dobu. vyrovnaná dusíková bilance pozitivní dusíková bilance negativní dusíková bilance 1

7.1 Trávení proteinů, vstřebávání Trávení proteinů : žaludek, tenké střevo Enzymy proteinasy a) endopeptidasy štěpí uvnitř řetězce proteinů (pepsin, trypsin, chymotrypsin) b) exopeptidasy štěpí řetězce proteinů (peptidů) od konce - aminového = aminopeptidasy - karboxylového = karboxypeptidasy c) dipeptidasy štěpí vzniklé dipeptidy R R H 2 N-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CO...NH-CH-CO-NH-CH-COOH R R R endopeptidasa R R R H 2 N-CH-CO--NH-CH-CO-NH-CH-CO...NH-CH-CO-NH-CH-CO--NH CH-COOH R R R aminopeptidasa karboxypeptidasa 2

Vstřebávání aminokyselin Aminokyseliny, vzniklé štěpením proteinů se resorbují v tenkém střevě (kyčelník) a dostávají do krve. Enterohepatálním oběhem převáděny do jater, zde se z aminokyselin vytvoří "labilní proteiny". Jejich rozpadem se znovu uvolňují aminokyseliny do krevního oběhu a jsou rozváděny do tkání. Zde mohou být metabolisovány; buď se z nich tvoří vlastní proteiny nebo se rozkládají. 7.2 Metabolismus aminokyselin Aminokyseliny přivedené do tkání a buněk mohou být využity několika způsoby : 1. mohou být zcela odbourány, 2. mohou být přeměněny na jiné, biologicky důležité látky (např. kreatin, koenzym A, hormony odvozené od aminokyselin, biogenní aminy ), 3. mohou být využity pro tvorbu vlastních proteinů. 3

Odbourání aminokyselin Značné množství aminokyselin se v metabolismu odbourává. Mohou probíhat tyto reakce : a) přeměna postranního řetězce, b) dekarboxylace na aminy, c) transaminace na α-oxokyseliny, d) oxidační deaminace na α-oxokyseliny. Přeměna postranního řetězce uplatňuje se jen u některých aminokyselin (serin ). Dojde k odštěpení glycinu (glykokolu ) a zůstane jednouhlíkatý zbytek, tzv. aktivní formaldehyd. Proto je potřebný ještě jeden kofaktor, kyselina tetrahydrolistová, která přenáší aktivní formaldehyd na místo potřeby. Obecné schéma : H -OH H-C-NH 2 COOH 4

Dekarboxylace aminokyselin vede ke vzniku " biogenních aminů -fyziologické účinky na organismus, prekursory hormonů, stavební jednotky koenzymů, další označujeme za mrtvolné jedy. Obecné schéma : R H-C-NH 2 COOH H Transaminace je v podstatě přenos aminové skupiny a oxoskupiny mezi aminokyselinou a oxokyselinou. R R H-C-NH 2 C=O COOH COOH 5

Oxidační deaminace Kromě transaminace vede k získání α-oxokyselin ještě jedna cesta. Je to nejprve dehydrogenace aminokyseliny na iminokyselinu a následná hydrolýza na oxokyselinu. Uvolní se amoniak : R CH COOH R C COOH R C COOH + NH 3 NH 2-2H NH O Velmi častý je případ, kdy glutamát, vzniklý z α -oxoglutarátu, se deaminuje za přítomnosti glutamátdehydrogenasy ( tento pochod bývá nazýván transdeaminace : transaminací vzniká glutamát, který je pak oxidačně deaminován ) 7.3 Metabolismus amoniaku Amoniak je pro buňky toxický již při velmi malých koncentracích. Proto je nutná jeho přeměna na jiné, nejedovaté sloučeniny. Jednou z možností je převedení amoniaku na amonné soli a následná reakce s glutamátem, vznikne glutamin - slouží jako zdroj aminové skupiny, jako transportní forma. Konečná detoxikace amoniaku probíhá v játrech ( tvorba močoviny ). 6

Tvorba močoviny ornithinový cyklus Konečným výsledkem je spojení dvou molekul amoniaku ( z glutaminu a aspartátu ) s oxidem uhličitým na močovinu. Přitom se spotřebují 3 moly ATP na jeden mol močoviny. Tvorba močoviny je z energetického hlediska velmi náročná. CO 2 + NH + 4 ATP ADP H 2 N-C-O-P O P NH 2 NH-C=O H 3 N + -CH ATP ADP H 2 N-CH H 2 O NH 2 NH 2 NH-C=N-CH H 2 N-C-NH 2 O H 3 N + -CH H 2 O NH 2 NH-C=NH H 3 N + -CH H 3 N + -CH CH CH 7

7.4 Proteosyntéza Přirozené proteiny - složeny z 20 aminokyselin Nutnost zachování sekvence aminokyselin ( primární struktura proteinů ) Matrice pro zachování primární struktury proteinů = DNA jádra Proces trankripce vede k přenosu genetické informace, informace o primární struktuře proteinů, na místo proteosyntézy. Aktivace aminokyselin Chemickou energii dodává ATP- reaguje s karboxylovou skupinou aminokyseliny na aminoacyladenylát. Přenos aminoacylové skupiny na koncovou skupinu přenosové t-rna, vazba jako ester na hydroxylovou skupinu koncového zbytku adenosinu (enzymy specifické aminoacyl-t-rna-synthasy. Vzniká vazba mezi určitým typem -trna a určitou aminokyselinou. Pro každou z 20 aminokyselin existuje několik druhů specifické t-rna. Každá t-rna je charakterizována přítomností trojice nukleotidů, tzv. antikodonem, který určuje, jaký typ aminokyseliny se na ni naváže ( viz animace ). 8

Určení pořadí, sekvence, aminokyselin Pořadí aminokyselin v řetězci proteinu je geneticky určeno; informace o pořadí aminokyselin je zakódována ve struktuře DNA, v pořadí nukleotidů (dusíkatých bází). DNA má obrovskou molekulu, která znemožňuje její vystoupení z jádra do místa proteosyntézy. Organismus si vytváří pracovní kopii genetického kódu, mediátorovou, m-rna. Přenos genetické informace z DNA do m-rna, transkripce, je řízen RNA-polymerasou. Mediátorová RNA se v cytoplasmě spojí s ribosomy a tam je genetická informace čtena po trojicích. Dochází k překladu genetické informace, k translaci. Genetický kód V molekule RNA se vyskytují 4 báze, adenin, guanin, cytosin a uracil, které musí určovat sekvenci dvaceti aminokyselin. Ze čtyř bází jsou sestaveny tzv. kodony, trojice, které určují polohy aminokyselin v řetězci proteinu.nabízejí se tyto možnosti : a) jednopísmenný kód, 4 1 kombinací aminokyselin, b) dvojpísmenný kód, 4 2 kombinací aminokyselin a c) trojpísmenný kód, 4 3 možností kombinací aminokyselin. Pro 21 aminokyselin je genetický kód tripletový. Kombinací může být celkem 64, proto jsou některé aminokyseliny kódovány více způsoby. Jeden kód slouží jako startovní ( zahájení proteosyntézy ), tři kódy jsou " beze smyslu ", jsou to tzv. kódy terminační ( ukončují růst řetězce proteinu ). 9

Translace Překlad genetického kódu na sekvenci aminokyselin v řetězci proteinu spočívá na principu párování bází. Jednotlivé t-rna nesou na určitém místě trojici nukleotidů ( bází ), tzv. antikodon, která je doplňková vzhledem ke kodonu v m-rna a párují se s ním. Podle toho t- RNA rozezná správné místo na m-rna a vnese aminokyselinu do správné polohy. Průběh proteosyntézy Proteosyntéza probíhá na vlákně m-rna na ribosomech, které jsou seřazeny na vlákně m-rna.jsou tvořeny dvěma podjednotkami, které se spojují za účasti Mg2+ v jeden celek. Nejprve se na ribosomální podjednotku 4O S připojí m- RNA se startovacím kodonem AUG. Za účasti iniciačních faktorů, Mg 2+ a GTP ( energie ) se připojuje t- RNA náležející kodonu AUG s antikodonem UAC. Nese methionin, který má formylovanou aminoskupinu, která je tak chráněna před tvorbou nežádoucích vazeb. Pak se připojí ribosomální podjednotka 60 S a uvolní se iniciační faktory. Tím je komplex schopen funkce. 10

Na ribosomu jsou dvě vazná místa pro t-rna. Místo pro peptidyl-t-rna ( tj. t-rna a narůstající řetězec proteinu) - místo P a místo pro aminoacyl-t-rna ( tj. t-rna nesoucí aminokyselinu) - místo A T-RNA s methioninem je umístěna v místě P. Na místo A se naváže další aminoacyl-t-rna. Účinkem peptidyltransferasy vznikne peptidová vazba mezi methioninem a aminokyselinou a dipeptidový řetězec zůstane na t-rna v místě A. T-RNA od vazebného místa P oddisociuje a na její místo se přesune z místa A t-rna s dipeptidem spolu s m-rna. Na uvolněné místo A se naváže další aminoacyl-t-rna. Opět vznikne peptidová vazba ( dipeptid + aminokyselina = tripeptid ), tripeptid se oddělí od t-rna v místě P a zůstane připojen na t- RNA v místě A. Energii dodává GTP a tzv. faktor G. T-RNA z místa P oddisociuje. Znovu dojde k posunu, celý pochod se opakuje tak dlouho, až se dosáhne kodonu beze smyslu, tzn. stop kodonu. Tím je tvorba řetězce proteinu ukončena. 11

Řízení metabolismu proteinů Syntéza proteinů je řízena především somatotropinem, gonadotropními a pohlavními hormony, hormony štítné žlázy a inzulínem. Somatotropin urychluje přenos aminokyselin přes buněčnou membránu a působí na zvýšení tvorby RNA. Inzulín aktivuje proteosyntézu na ribosomech, zvyšuje aktivní přenos aminokyselin do svalových buněk. Testosteron podporuje proteosyntézu. Milan Haminger BiGy Brno 2016 12