chp6 amino acids Flashcards
what are amino acids + biosynthesis
= Πρωτογενείς μεταβολίτες
—> Σχηματίζονται κατά την ενσωμάτωση αζώτου στις οργανικές ενώσεις
—> Αδυναμία ανώτερων φυτών να αφομοιώσουν απευθείας το ατμοσφαιρικό άζωτο
—> Azotobacter, Aerobacter, Clostridium και κυανοβακτήρια δεσμεύουν ατμοσφαιρικό Ν2–> ΝΗ3 (αναγωγή Ν2).
After NH3 is formed, what’s the next step in the cycle for the formation of amino acids
- ΝΗ3 ενσωματώνεται σε έναν ανθρακικό σκελετό προς σχηματισμό αμινοξέων.
—> ΝΗ3 μπορεί να εκλυθεί στο περιβάλλον και να προσληφθεί από το φυτικό οργανισμό. - Με οξείδωση της ΝΗ3 από άλλους μικροοργανισμούς προς νιτρικά ανιόντα και πρόσληψης αυτών από τα φυτά
—> Ορισμένα φυτά ζουν συμβιωτικά με βακτήρια του γένους Rhizobium (αζωτοδεσμευτικά βακτήρια), τα οποία καθηλώνουν το άζωτο
—>Το φυτό σχηματίζει στις ρίζες οζίδια, στα οποία αναπτύσσονται τα βακτήρια και ανάγουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε αμμωνία.
—> Έκλυση αζώτου από νεκρή οργανική ύλη (humus).
describe amino acids
= Δομικές μονάδες πρωτεϊνών
—> συνολικά υπάρχουν 22 πρωτεϊνογενετικά αμινοξέα
Role:
- Ενεργός ρόλος στην ανάπτυξη
- στην άμυνα του φυτικού οργανισμού κατά του περιβαλλοντικού στρες
- Κάποια αμινοξέα δεν εμπλέκονται στην πρωτεϊνοσύνθεση (ρόλος στην ανάπτυξη και εξέλιξη του φ. οργανισμού)
- Πρόδρομα μόρια για τη βιοσύνθεση πρωτογενών και δευτερογενών μεταβολιτών.
- Σημαντικός ρόλος στην ανθρώπινη διατροφή
—> 9 από τα 20 κύρια πρωτεϊνογενετικά αμινοξέα δεν βιοσυντίθενται από τους ζωικούς οργανισμούς
—> απαραίτητα αμινοξέα
—> προσλαμβάνονται μέσω της τροφής - Εκτός από απαραίτητα συστατικά στη δίαιτα –> πλούσιες πηγές και άλλων διατροφικών στοιχείων όπως το GABA, ένα μη πρωτεϊνογενετικό αμινοξύ με αξιόλογες βιολογικές ιδιότητες
describe alkaloids
= φυσικά προϊόντα με άζωτο στο σκελετό τους (συνήθως σε ετεροκυκλικό δακτύλιο) και σχετικά περιορισμένης φυσικής αφθονίας
—> Χαρακτηρίζονται από δομική ετερογένεια
—> διαχωρίζονται σε επιμέρους ομάδες ανάλογα με τη βιοσυνθετική τους προέλευση (από ποιό αμινοξύ ή αμινοξέα προέρχεται το άζωτο ή άζωτα που περιέχουν)
—> Τα περισσότερα διαθέτουν αξιόλογες φαρμακολογικές ιδιότητες
—> Μέρος της χημικής άμυνας των οργανισμών που τα βιοσυνθέτουν
Describe the biosynthesis of alkaloids
slide 6
what are the 6 categories of amino acids + what is it based on
Ανάλογα με το πρόδρομο μόριο τα αμινοξέα ομαδοποιούνται σε 6 οικογένειες:
- του γλουταμικού
- της σερίνης
- του πυροσταφυλικού
- του ασπαρτικού οξέος
- του χορισμικού οξέος
- της 5-φωσφορικής ριβόζης
—> Τα 9 απαραίτητα δεν βιοσυντίθενται στους ζωικούς οργανισμούς
Draw the basic structure of an α-αμινοξύ
- ένα κεντρικό άτομο άνθρακα (Cα)
- συνδεδεμένο με μια αμινική ομάδα (ΝΗ3+)
- μια καρβοξυλική ομάδα (CΟΟ-)
- ένα άτομο υδρογόνου (Η)
- μια xαρακτηριστική ομάδα (R) —> = πλευρική αλυσίδα
—> δημιουργούν τετραεδρική γεωμετρία με την διάταξή τους γύρω από αυτόν και ένα ασύμετρο/χειρόμορφο κέντρο
—> Για τον λόγο αυτό τα α-αμινοξέα είναι χειρόμορφα
—> 2 οπτικά ισομερή ονομάζονται L- και D-ισομερή (κατοπτρικά είδωλα ή οπτικοί αντίποδες)
—> Στις πρωτεΐνες απαντώνται μόνο L-αμινοξέα
Name the aromatic amino acids + structure
- phenylalanine
- tyrosine
- tryptophan
(slide 14)
explain the ρόλος των Δισουλφιδικών Δεσμών των Κυστεϊνών
Οι Δισουλφιδικοί Δεσμοί δημιουργούν διασυνδέσεις στην γραμμική πολυπεπτιδική αλυσίδα
—> είναι ιδιαίτερα σημαντικοί στην αναδίπλωση της πολυπεπτιδικής ακολουθίας
—> χαρακτηρίζουν τις τρισδιάστατες δομές πρωτεϊνών
Categorize the 20 amino acids based on their characteristics
- 7/20 (Ασπαραγινικό, Γλουταμινικό, Ιστιδίνη, Κυστεΐνη, Τυροσίνη, Λυσίνη & Αργινίνη)
—> διαθέτουν πλευρικές ομάδες R με ομάδες οι οποίες μπορούν να ιονιστούν
—> Οι ομάδες αυτές δέχονται και δίνουν πρωτόνια (Η+)
—> η διαδικασία αυτή εξαρτάται ισχυρά από το pH - 7/20 (Γλυκίνη, Αλανίνη, Βαλίνη, Λευκίνη, Ισολευκίνη, Μεθειονίνη & Προλίνη)
—> διαθέτουν αλειφατικές ομάδες
—> one of them is κυκλικό (Προλίνη)
- 4/20 (Φαινυλαλανίνη, Τυροσίνη, Θρυπτοφάνη & Ιστιδίνη)
—> διαθέτουν αρωματικό δακτύλιο - 4/20
—> είναι φορτισμένα σε ουδέτερο pH
—> Ασπαραγινικό & Γλουταμινικό είναι αρνητικά φορτισμένα
—> Αργινίνη & Λυσίνη είναι θετικά φορτισμένα - 3/20
—> διαθέτουν –ΟΗ (Σερίνη & Θρεονίνη)
—> ή –SH (Κυστεΐνη) ομάδες (η Μεθειονίνη διαθέτει S-CH3)
Explain the Καθήλωση αζώτου (nitrogen fixation)
Το σύμπλεγμα της αζωτογενάσης αποτελείται από 2 είδη πρωτεϊνικών συστατικών, μία αναγωγάση και μία αζωτογενάση (nitrogenase)
—> Η μεταφορά των ηλεκτρονίων (με υψηλή αναγωγική ισχύ) από την αναγωγάση στην αζωτογενάση είναι συζευγμένη με υδρόλυση μορίων ΑΤΡ
Example:
- Ηλεκτρόνια μεταφέρονται από την φερρεδοξίνη προς την αναγωγάση (σιδηροπρωτεΐνη, ή πρωτεΐνη Fe)
- στη συνέχεια στην αζωτογενάση (πρωτεΐνη MoFe) για την αναγωγή του Ν2 σε ΝΗ3
- Η υδρόλυση της ΑΤΡ μέσα στην αναγωγάση επάγει αλλαγές στη στερεοδιάταξη —> απαραίτητες για τη μεταφορά των e⁻
When can nitrogen fixation occurs?
Only with φυτά που ζουν συμβιωτικά με βακτήρια του γένους Rhizobium (αζωτο δεσμευτικά βακτήρια)
Whether nitrogen fixation or nitrogen assimilation in plants happen, we end up making some NH4+. Explain what reaction occurs that helps us produce amino acids
Schiff based reaction
- Krebs cycle —> α-κετογλουταρικό –NH4+–> protonated Schiff base intermediate
- NADPH + α-αμινομάδας (τρανσαμίνωση) —> Glu
After Schiff
- Glu + αζώτου πλευρικής αλυσίδας (NH4+) + ATP —> Gln
describe in more details the reaction to produce glu
slide 24
—> Σχηματισμός βάσης Schiff μέσω αντίδρασης Καρβονυλικής ένωσης & Δότη αμινικής ομάδας
—> καθορίζει τη στερεοχημεία του ατόμου του α-ατόμου C στο γλουταμινικό
which enantiomer of glu is the correct one
Στο ενεργό κέντρο της αφυδρογονάσης του γλουταμινικού, η μεταφορά ενός υδριδίου από το NAD(P)H με τον κατάλληλο προσανατολισμό στην πρωτονιωμένη βάση Schiff του α-κετογλουταρικού
—> οδηγεί στο σχηματισμό του σωστού L-εναντιομερούς (L-γλουταμινικό)
describe which reactants are used to produce Gln from Glu
- Ένα δεύτερο ιόν NH₄⁺ αμμωνίου
- ενσωματώνεται στο γλουταμινικό οξύ
- με τη δράση της συνθετάσης της γλουταμίνης
- ATP
= γλουταμίνης
what’s the main role of Glu and Gln amino acids
Παίζουν κεντρικό ρόλο στην διαδικασία ενσωμάτωσης του NH₄⁺ στα βιομόρια
—> α-αμινική ομάδα των περισσοτέρων αμινοξέων προέρχεται από την α-αμινική ομάδα του γλουταμινικού με τρανσαμίνωση
what does the biosynthesis of all amino acids have in common
Οι πορείες για τη βιοσύνθεση των αμινοξέων, αν και ποικίλουν, διαθέτουν ένα σημαντικό κοινό χαρακτηριστικό
—> ο ανθρακικός σκελετός τους προέρχεται από ενδιάμεσα της γλυκόλυσης, της πορείας των φωσφορικών πεντοζών ή του κύκλου του κιτρικού οξέος
—> Με βάση τις πρώτες ύλες, τα αμινοξέα μπορούν να ταξινομηθούν σε 6 βιοσυνθετικές οικογένειες
Name the 6 amino acid families + their initial biosynthesis
slide 30
so which 3 amino acids are derived from Glu
- Γλουταμίνη
- Προλίνη
- Αργινίνη
explain the specific reaction needed to form Προλίνη
Glu + ATP + NADPH —> γ-ημιαλδεΰδης γλουταμινικού – Κυκλοποίηση —> Προλίνη
Amino acids have an important function as precursors for many molecules. Name an important one
Το μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ)
- είναι ένας σημαντικός αγγελιαφόρος σε πολλές πορείες μεταγωγής σήματος στα σπονδυλωτά
- Πρόκειται για μια ελεύθερη ρίζα σε αέρια μορφή
- παράγεται ενδογενώς από την αργινίνη, σε μια αντίδραση η οποία καταλύεται από τη συνθάση του μονοξειδίου του αζώτου
- Για την σύνθεσή του απαιτούνται NADPH και O2
- Δρα δεσμευόμενο και ενεργοποιώντας μια διαλυτή γουανυλική κυκλάση, ένα σημαντικό ένζυμο στην μεταγωγή σήματος το οποίο είναι ομόλογο με την αδενυλική κυκλάση αλλά περιλαμβάνει μια δομική περιοχή η οποία περιέχει μία προσθετική ομάδα, την αίμη
- Η αίμη δεσμεύει το ΝΟ
what’s the common precursor for the amino acids that belong to the Ομάδα πυροσταφυλικού
Pyruvate —> Valine / Leucine / Alanine
Describe the biosynthesis of Κυστεΐνη & Μεθειονίνη
Κύκλος ενεργοποιημένου μεθυλίου:
- SAM –> goes through demethylation and hydrolysis
- forms homocysteine
- It gains a methyl group and forms methionine
—> Η μεθυλική ομάδα της μεθειονίνης ενεργοποιείται με τον σχηματισμό της S αδενοσυλο-μεθειονίνης (δότης –CH3)
