Integracja i regulacja metabolizmu Flashcards
na jakich poziomach może zachodzić regulacja metabolizmu?
1) dostępności substratu (np. ektogeneza)
2) stężenia produktu (np. synteza hemu)
3) dostępność enzymu –> aktywność i ilość enzymu
jak regulowany jest metabolizm na poziomie aktywności enzymu?
regulacja allosteryczna
modyfikacja kowalencyjna (głównie fosforylacja i defosforylacja)
jak regulowany jest metabolizm na poziomie ilości enzymu?
regulacja ekspresji genu - transkrypcja, stabilność mRNA oraz translacja
od czego głównie jest zależne stężenie substratu w komórce?
zależne od transportu przez błony na zasadzie:
1) dyfuzji prostej
2) dyfuzji ułatwionej (translokator, który może być zamykany i otwierany za pomocą aktywatorów, inhibitorów lub ATP-zależnie)
3) transport aktywny pierwotny i wtórny
jakie są typy regulacji przez substraty?
1) aktywacja substratem - substrat pobudza własną przemianę np. aminotransferaza glutamylo-PRPP (PRPP)
2) hamowanie substratem - substrat hamuje własną przemianę np. LDH1 H4 (pirogronian), PFK-1 (ATP)
3) aktywacja naprzód - substrat pobudza reakcję późniejszą reakcję zachodzącą w szlaku w którym jest intermediatem np. kinaza pirogronianowa (F-1,6-BF), karboksylaza acetylo-CoA/ACC (cytrynian)
jakie są typy regulacji przez produkty?
1) hamowanie produktem - produkt hamuje przemianę której jest wynikiem np. heksokinaza (G-6-P)
2) aktywacja produktem - produkt pobudza przemian której jest wynikiem np. glutaminaza wątrobowa (NH4+)
3) sprzężenie zwrotne ujemne - produkt hamuje poprzednią reakcję zachodzącą w szlaku w którym bierze udział np. aminotransferaza glutamylo-PRPP (AMP), ALAS1 (hem)
jak regulowany jest metabolizm na poziomie dostępności enzymu?
regulacja szlaku metabolicznego zależy od :
1) aktywności innego szlaku
2) enzym regulatorowy np. PFK1
3) enzym ograniczający np. kinaza pirogronianowa
4)regulacja kowalencyjna - fosforylacja/defosforylacja, hydroliza
5) wtórne przekaźniki np. cAMP, Ca++
6) regulacja ekspresji genu - transkrypcja, stabilność mRNA, translacja
na jakich poziomach regulują metabolizm hormony?
dostępność i aktywacja enzymu oraz dostępność translokatorów błonowych
jakie mamy typy komunikacji międzykomórkowej?
1) endokrynna np. insulina, glukagon
2) parakrynna np. eikozanoidy
3) autokrynne np. eikozanoidy np. PGE2
4) intarkrynne np. hormony steroidowe
co hormon potrzebuje aby pobudzić komórkę?
receptora
czym jest agonista?
hormon lub inne cząsteczka sygnałowa aktywująca receptor
czym jest antagonista?
cząsteczka hamująca działanie receptora
podział hormonów ze względu na budowę i miejsce działania?
I. hormony wiążące się z receptorami wewnątrzkomórkowymi
II. hormony wiążące się z receptorami na powierzchni komórki
jakie hormony należą do hormonów wiążących się z receptorami wewnątrzkomórkowymi?
hormony steroidowe, jodotyroniny (T3 i T4), kalcytriol, retinoidy
jakie hormony należą do hormonów wiążących się z receptorami na powierzchni komórki?
hormony polipeptydowe, białkowe lub glikoproteinowe, aminy katecholowe
gdzie może byś zlokalizowany receptor dla hormonów wiążących się z receptorami wewnątrzkomórkowymi?
cytoplazma, jądro, ale też błona komórkowa
jaki charakter rozpuszczalności mają hormony wiążące się z receptorami wewnątrzkomórkowymi, a jaki hormony wiążące się z receptorami na powierzchni komórki?
hormony wiążące się z receptorami wewnątrzkomórkowymi –> lipofilne (wyjątek T3 i T4)
hormony wiążące się z receptorami na powierzchni komórki –> hydrofilowe
jaki okres półtrwania mają hormony wiążące się z receptorami wewnątrzkomórkowymi, a jaki hormony wiążące się z receptorami na powierzchni komórki?
hormony wiążące się z receptorami wewnątrzkomórkowymi –> długi, kilka godzin lub dni, związane z białkami transportującymi
hormony wiążące się z receptorami na powierzchni komórki –> krótki (minuty)
jaki charakter drugiego posłannika mają hormony wiążące się z receptorami wewnątrzkomórkowymi, a jaki hormony wiążące się z receptorami na powierzchni komórki?
hormony wiążące się z receptorami wewnątrzkomórkowymi –> kompleks receptor-hormon
hormony wiążące się z receptorami na powierzchni komórki –> różne wtórne przekaźniki
wymień 7 najważniejszych wtórnych przekaźników
cAMP
cGMP
IP3
DAG
Ca++
NO
PIP3
czym jest wtórny przekaźnik?
cząsteczka, której pojawienie się w komórce jest skutkiem działania pierwotnego czynnika (hormonu) wiążącego się ze swoistym receptorem
jak dzielą się receptory cytoplazmatyczne i/lub jądrowe (agonista wnika do komórki)?
1) czynniki transkrypcyjne np. PPAR, LXR, FXR, receptor T3
(tyroksyna działa przez derepresję genów)
2) receptory hormonów steroidowych
jak zachodzi komunikacja komórkowa za pomocą glikokortykosteroidów (kortyzol)?
kortyzol w cytoplazmie transportowany jest z białkiem hsp; przed wejściem do jądra łączy się z receptorem i ten kompleks kortyzol-receptor działa na DNA komórki
jak dzielimy receptory błonowe ze względu na efektor, z którym współpracują?
1) jodoforowe/jonotropowe
2) receptory metabotropowe
jaki jest główny podział receptorów błonowych?
1) w obrębie kanałów jonowych - receptor dla acetylocholiny, IP3R, IP3 (agonista i wtórny przekaźnik)
2) o aktywności kinazy tyrozynowej - receptor insuliny, PIP3
3) współpracujący z kinazą tyrozynową (JAK, TYK), czynnik transkrypcyjny - STAT - receptor leptyny, receptor EPO
4) o aktywności cyklazy guanylanowej - receptor dla ANF, cGMP
5) współpracujący z białkami G np.
A. Ga (Gs i Gi) - cykloza adenylanowa - cAMP np. glukagon, adrenalina, ADO, GIP, ACTH
B. Gq - fosfolipaza C (PLC) IP3 i DAG - acetylocholina
czym są białka G?
białka wiążące nukleotydy guaninowe GTP i GDP
czym są GPCR?
receptory sprzężone z białkami G
w jakich formach mogą występować GPCR?
mogą być monomerami lub tetramerami (te częściej)
jak dzielą się receptory błonowe współpracujące z białkami G ze względu na podjednostkę alfa?
Gs - aktywacja cyklazy adenylanowej
Gi - hamowanie cyklazy adenylanowej
Gq - aktywacja fosfolipazy C (PLC)
jakie najważniejsze hormony aktywują cyklazę adenylanową?
glukagon
adrenalina
ACTH
FSH
LH
jakie są hormony hamujące cyklazę adenylanową?
acetylocholina
prostaglandyna PGE1
adenozyna
angiotensyna II
jak modyfikują białka G toksyna cholery CTX i toksyna krztuśca PTX?
powodują ADP-rybozylację białka Gs; powoduje to zahamowanie aktywności GTP-azy i prowadzi to do ciągłej aktywacji cyklazy adenylanowej i wzrostu cAMP
jakie jest działanie fosfodiesterazy (PDE)?
hydroliza cAMP która zapewnia szybki obrót cząsteczki sygnałowej i tym samym szybkie zakończenie procesu biologicznego indukowanego bodźcem hormonalnym, gdy tylko ten przestaje działać
jakie są farmakologiczne inhibitory PDE?
Sildenafil (Viagra)– inhibitor PDE-5
Metyloksantyny – inhibitory PDE
specyficznej dla cAMP (3,4,7,8)
które fosfodiesterazy są specyficzne dla cAMP?
3,4 oraz 7,8
które fosfodiesterazy są specyficzne dla cGMP?
5,6 i 9
które fosfodiesterazy są specyficzne zarówno dla cAMP jaki i cGMP?
1,2 oraz 10, 11
jakie działanie ma forskolina?
bezpośrednio aktywuje cyklazę adenylanową; ma działanie hormonopodobne- działa jak
glukagon na wątrobę czy katecholaminy na tkankę
tłuszczową
co się dzieje z cAMP który nie został rozłożony przez PDE?
aktywuje on PKA która fosforyzuje białka komórkowe; Aktywna podjednostka C katalizuje
przenoszenie reszty γ-fosforanowej z ATP na serynę lub treoninę całego szeregu białek; Aktywna PKA wiąże się następnie z
białkami AKAP. Są to tzw. białka
kotwiczące kinazy białkowe
A (AKAP). AKAP wiążąc PKA, umożliwiają
jej przemieszczenie się w pobliże
substratów. Dzięki temu regulacja
procesów komórkowych zachodzi
w odpowiednim miejscu i czasie, co
prowadzi do specyficznej odpowiedzi
komórkowej.
jakie działanie mają metyloksantyny i papaweryna?
wydłużają efekt hormonu
które enzymy fosforyzowane przez PKA stają się aktywne?
PFK-2 w wątrobie, fosfataza (w sercu jest odwrotnie)
HSL
perylipina
esteraza cholesterolowa
StAR
fosforylaza glikogenu
inhibitor fosfatazy fosfoprotein
które enzymy są aktywne w stanie defosforylowanym?
PFK-2 w wątrobie, kinaza (w sercu jest odwrotnie)
kinaza pirogronianowa
ACC
syntetaza glikogenu
co robią fosfatazy fosfoprotein (PP)?
znoszą efekt kinaz; One również
podlegają regulacji hormonalnej; Wyróżniono w mm szkieletowych dwa główne typy fosfataz fosfoseryno -
fosfotreoninowych: typ I (PP1) i typ II
(PP2). Dwa termostabilne inhibitory
białkowe regulują aktywność fosfatazy
typu I. Inhibitor-1 jest fosforylowany
i aktywowany przez PKA i wiążąc PP1
prowadzi do jej zahamowania.
które hormony aktywują PLC?
acetylocholina oraz angiotensyna
jak DAG aktywuje PLC?
potrzebuje do tego Ca++
w czego skład wchodzi receptor dla IP3?
kanału wapniowego uwalniającego Ca++ z ER
gdzie zlokalizowany jest receptor dla IP3?
w błonie ER
jak działa Ca++ jako wtórny przekaźnik?
- Komórka jest pod
presją Ca2+. - Wejście Ca do
komórki przez kanały
regulowane
napięciem lub
ligandem;
niespecyficznie przez
kanał sodowy; w
patologii lub w sercu
wstanie pobudzenia
odwrócenie
wymiennika Na+/Ca2+ - Ca2+ jest usuwany z
cytozolu do organelli i
na zewnątrz
(wymiennik Na+/Ca2+ i
pompa wapniowa) - W cytozolu i ER są
białka wiążące
wapń.
które białka są regulowane przez Ca++ lub kompleks Ca-kalodulina?
kinaza fosforylazy glikogenu
syntaza tlenku azotu
kinaza miozyny
które enzymy są regulowane przez stężenie Ca++ i fosforylację?
synteza glikogenu
kinaza pirogronianowa
dehydrogenaza pirogronianowa
jaka może być lokalizacja cyklazy guanylanowej?
związana z błoną komórkową
rozpuszczona - cytoplazmatyczna
czy cyklaza guanylanowa (CG) współpracuje z białkami G?
nie
co robi cyklaza guanylanowa?
z GTP robi cGMP
jakie są najważniejsze ligandy CG? i co robią?
Przedsionkowe peptydy natriuretyczne, np. ANF to główne ligandy CG błonowej.
Wywołują natriurezę, diurezę, rozszerzenie
naczyń, hamują sekrecję aldosteronu (kora
nadnerczy) i aktywują lipolizę (adipocyty).
jakie związki łączą się z rozpuszczoną/ cytoplazmatyczną formą CG i co robią?
Nitroprusydek, nitrogliceryna, NO, CO,
azotan(III) sodu i azydek sodu, powodują
rozkurcz miocytów naczyniowych i są bardzo
silnymi lekami rozszerzającymi naczynia
krwionośne. Związki te zwiększają stężenie
cGMP, aktywując rozpuszczalną postać CG.
Efekt ten nasilają i wydłużają w czasie
inhibitory fosfodiesterazy cGMP (np. lek
sildenafil– Viagra).
od czego zależna jest kinaza białkowa G?
od cGMP, które ją aktywuje
co robi kinaza białkowa G?
katalizuje fosforylację kilku białek miocytów naczyniowych.
Proces ten uczestniczy w relaksacji miocytów i wazodylatacji.
jakie są trzy przykładowe substraty PKG?
białko IRAG
fosfataza lekkiego łańcucha miozyny
białko kanału potasowego
jakie wrotne przekaźniki uczestniczą w relaksacji mięśnia gładkiego?
IP3, DAG, Ca++, NO, cGMP
jak działa nitrogliceryna?
Środek rozkurczający
naczynia, również przenika do
komórek mięśni
gładkich, gdzie
w wyniku jej
metabolizowania
powstaje NO.
jakie są funkcje NO?
- Czynnik rozszerzający naczynia – ważny dla regulacji
ciśnienia tętniczego krwi - Czynnik odpowiedzialny za erekcję
- Neuroprzekaźnik w mózgu
- Hamuje przyleganie i agregację płytek krwi
czym jest AMPK?
kinaza białkowa aktywowana przez AMP. wyłącza część procesów anabolicznych, a aktywuje procesy kataboliczne.
Inaktywuje reduktazę HMGCoA i ACC.
Odpowiada za sygnały hormonalne, jak i stężenie substratów energetycznych w komórce.
jak na AMPK wpływa głodzenie a jak karmienie ?
głodzenie stymuluje
karmienie hamuje
co jeszcze hamuje AMPK?
ATP
co jeszcze aktywuje AMPK?
AMP
jak regulowana jest AMPK?
regulacja allosteryczna przez stosunek stężeń AMP/ATP oraz poprzez fosforylację LKB1, kinaza kalmoduliny
jak AMPK reguluje utlenianie kwasów tłuszczowych ?
wzrost aktywności AMPK powoduje spadek aktywności ACCbeta oraz spadek stężenia malonylo-CoA –> prowadzi to do zwiększenia utleniania WKT
jak AMPK działa na mm szkieletowe?
- wzrost pobierania glukozy za pomocą GLUT4, indukcja transkrypcji GLUT4
- zużycie glukozy wzrasta
- spada synteza Gg
- wzrost pobierania kwasów tłuszczowych
- wzrost spalania kwasów tłuszczowych - fosforylacja ACC2
jak AMPK działa na wątrobę?
- spadek syntezy cholesterolu
- spadek lipogenezy
- spadek syntezy glikogenu
- spadek glukoneogenezy
co łączy białko AS 160?
punkt, w którym zbiega się szlak sygnałowy insuliny i– szlak z udziałem AMPK (skurcz mięśni)
