Pitanja za usmeni Flashcards
Glutamin sintetaza
REAKCIJA: glutamat + NH4+ + ATP –> glutamin + ADP + Pi + H+ - reakcija u dva koraka
Glutamin prenosi amonijak nastao u ostalim tkivima (alanin prenosi amonijak iz mišića). Glutamin sintetaza je osnovno mjesto kontrole metabolizma dušika te je alosterički reguliran sa svih svojih šest produkata - svaki inhibitor pokazuje djelomičnu inhibiciju - jedan inhibitor neće u potpunosti zaustaviti aktrivnost čitavog enzima jer bi to u potpunosti inaktiviralo enzim te ostali produkti ne bi mogli nastajati - USKLAĐENA INHIBICIJA
također je regulirana reverzibilnom kovalentnom modifikacijom - ADENILACIJOM - jako kompleksno, adenilira se Tyr blizu aktivnog mjesta –> adenilacija povećava osjetljivost na alosteričke inhibitore = inaktivacija.
NAČIN DJELOVANJA: adenililtransferaza odgovorna je za adenilaciju proteina, a ona je regulirana vezanjem na regulatorni protein Pii. taj regulatorni protein Pii je kovalentno reguliran uridilacijom na tirozinskom ostatku. Adenililtransferaza u kompleksu sa Pii koji je uridiliran stimulira deadinilaciju glutamin sintetaze, i time potiće njenu aktivaciju, a adenililtransferaza koja je vezana na protein Pii koji nije uridiliran stimulira adenilaciju glutamin sintetaze i njenu inaktivaciju.
Uridilacija je pod utjecajem uridililtransferaze, a inhibirana je vezanjem glutamina i inorganskog fosfata na uridililtransferazu (produkti glutamin sintetaze); stimulirana je vezanjem alfa-ketoglutarata i ATP-a na Pii.
Također, uridilacija Pii omogućava aktivaciju transkripcije gena koji kodiraju za glutamin sintetazu
Glutamin amidotranferazna aktivnost
djeluje na način da ima aktivno mjesto u kojem se događa deaminacija gama-amino skupine dušika i drugo mjesto u kojem pomoću kanala odlazi amonijak koji nastane i tamo reagira sa skupinom koja ga prima
Glutamat sintaza
REAKCIJA: alfa-Ketoglutarate + NH4+ + NADPH + ATP –> L-glutamate + NADP + ADP + Pi
nije prisutna u životinja jer kod životinja nastaje transaminacijom prilikom razgradnje aminokiselina
Glutamat dehidrogenaza
alfa-Ketoglutarate + NH4+ + NADPH –> L-glutamate + NADP + H2O
općenito služi za deaminaciju glutamata, ali može djelovati i u suprotnom smjeru
Regulacija glutamin sintetaze
Glutamin sintetaza regulirana je na kompleksan način. Prvo je alosterički regulirana svojim produktima (6 produkata glutamin sintetaze uključujući CTP, histidin, karbamoil fosfat,AMP, triptofan…) - USKLAĐENA INHIBICIJA.
druga razina regulacije leži u adenililtransferazi koja adenilira tirozinski ostatak blizu aktivnog mjesta glutamin sintaze inaktivirajući tako enzim.
Adenililtransferaza će adenilirati glutamin sintetazu samo ako regulatorni protein Pii nije uridiliran. Uridilaciju regulatornog proteina Pii regulira uridililtransferaza koja će uridilirati Pii ako se na njega vežu alfaketoglutarat ili ATP (dakle uridilirani Pii potiče deadenilaciju glutamin sintetaze i njenu aktivaciju).
Karbamoil fosfat, gdje sudjeluje i iz čega nastaje u citosolu/matriksu
Karbamoil fosfat nastaje pomoću karbamoil fosfat sintetaze I u mitohondriju gdje reagira amonijak sa ATP-om i HCO3 daje karbamoil-fosfat, ADP i Pi. Karbamoil fosfat onda reagira sa ornitinom pomoću ornitin transkarbamoilaze dajući citrulin koji se dalje prenosi u citosol za nastavak ciklusa ureje.
Karbamoil fosfat sintetaza I je regulatorni enzim.
(note: karbamoil sintetaza II se nalazi u citosolu i ima ulogu u biosintezi pirimidina)
U matriksu sudjeluje u ciklusu ureje, a u citosolu sudjeluje u reakciji kataliziranoj aspartat transkarbamoilazom (rani korak biosinteze pirimidina)
Regulacija ciklusa ureje
ciklus ureje reguliran je na dva koraka.
Prva se regulacija događa kod životinja i ljudi koji su u uvjetima gladovanja ili im je prehrana bogata aminokiselinama pa je povećana i brzina sinteze enzima ciklusa ureje i karbamoil fosfat sintetaze I u jetri.
Na kraće vrijeme, alosterički je regulirana karbamoil fosfat sintetaza I koja je alosterički regulirana N-acetilglutamatom (sintetiziran iz acetil-CoA i glutamata pomoću N-acetilglutamat sintaze koja je aktivirana argininom–> put biosinteze arginina iz glutamata kod mikroorganizama - kod sisavaca nema takvu ulogu nego samo služi za ovakvu regulaciju karbamoil fosfat sintetaze.)
(možda bi nekakva logika bila da to znači da imamo arginina dovoljno i da ciklus ureje lijepo ide).
Dakle, karbamoil fosfat sintetaza I je regulirana koncentracijom acetil CoA, glutamata i arginina.
Hemoglobin, homotropna i heterotropna alosterija, graf
Hemoglobin (Hb) je protein koji se nalazi u eritrocitima (crvenim krvnim stanicama) svih kralješnjaka, te u optjecajnim tekućinama nekih skupina beskralješnjaka. Uloga Hb je prijenos molekularnog kisika iz pluća (ili škrga ili neke treće analogne strukture) u tkiva, u stanicama kojima se odvija aerobni metabolizam. Manjim dijelom Hb je također odgovoran i za prijenos CO2 nastalog staničnim disanjem iz tjelesnih tkiva u pluća.
Homotropna alosterija - modulator je jednaka molekula kao i ligand (za Hb je to kisik)
Heterotropna alosterija - modulator nije jednaka molekula kao i ligand (za Hb su to BPG, CO2, H+)
Krivulja alosteričkih proteina je sigmoidalna. dodavanjem alosteričkih inhibitora krivulja se pomiće prema desno (preferentno je T stanje hemoglobina), a dodavanjem aktivatora ona se približava hiperbolnoj krivulji (preferentno je R stanje hemoglobina)
Biosinteza serina
Serin nastaje iz 3-fosfoglicerata.
REAKCIJA:
3-fosfoglicerat (E:3-fosfoglicerat dehidrogenaza koja koristi NAD+)
–> 3-fosfohidroksipiruvat (E: fosfoserin aminotransferaza uz utrošak Glu i nastanak alfa-kg)
–> 3-fosfoserin (E: fosfoserin fosfataza)
–> serin
(note: iz njega dalje mogu nastati glicin i cistein na dva načina. Siti se kako!)
Piridoksal fosfat
koenzim koji uglavnom koriste aminotransferaze, ali i glikogen fosforilaza. Nastaje iz piridoksina (vitamin B6). Služi kao intermedijerni prenositelj amino skupine koji je kovalentno vezan u aktivnom mjestu aminotransferaza pomoću Schiffove baze preko Lys ostatka. Dolazi u dvije forme: aldehidna forma koja prihvaća amino skupinu, i aminirana forma (piridoksamin fosfat) koja donira amino skupinu keto kiselini.
Služi za stabilizaciju karbanionskog intermedijera. S obzirom na to da je on “electron sink”, delokalizira negativni naboj.
ping pong mehanizam
Mehanizam aminotransferaza
ping-pong - jedan se produkt mora otpustiti kako bi se substrat mogao vezati. Dakle, nadolazeća ak se veže na aktivno mjesto i preda amino skupinu PLP-u te se makne iz aktivnog mjesta i onda dođe druga keto kiselina koja tu amino-skupinu primi.
ATP- sintaza
ATP - sintaza je primjer ATPaze tip F. Sastoji se od F0 (integralna domena kroz koju prolaze H+ ioni) i F1 (domena okrenuta prema mjesti sinteze ATP-a) podjedinice.
F1 podjedinica sastoji se od tri alfa i tri beta podjedinice, alfa su uvijek prazne a od tri beta podjedinice postoji jedna sa visokim afinitetom za ATP, jedna koja je prazna i jedna sa visokim afinitetom za ADP I Pi. U sredini je gama podjedinica koja stvara kanal za prolaz H+ iona.
F0 podjedinica se sastoji od jedne a podjedinice, dvije b podjedinice i 11 c podjedinica koje imaju Asp ostatak blizu sredine membrane.
Tri aktivna mjesta F1 naizmjenice primaju i otpuštaju ATP. Te konformacijske promjene uzrokovane su prolaskom protona kroz F0 rotacijom cilindra (c podjedinice)
put Gq proteina
Gq protein je aktiviran vezanjem hormona na receptor. GDP se zamijeni GTP-om te se alfa podjedinica odvaja od beta i gama podjedinice i aktivira fosfolipazu C koja katalizira cijepanje fosfatidil-inozitola na diacilglicerol i inozitol-1,4,5-trifosfat. IP3 je topljiv u citosolu dok diacilglicerol ostaje vezan u membrani . IP3 se veže na ion kalcija koji se otvara. Time se povisuje koncentracija kalcija u citosolu što potiće vezanje protein kinaze C na diacilglicerol u membrani i njenu aktivaciju čime se fosforiliraju određeni proteini koji su pod njenim utjecajem.
UDP glukoza nacrtaj i reci gdje se služi? Iz čega nastaje? Kako nastaje glukoza 1 fosfat? Za
što služi UDP, koje još skupine imamo za aktivaciju, gdje se koriste te druge skupine (u kojim reakcijama)?
UDP glukoza služi za sintezu glikogena. Nastaje reakcijom UTP-a i glikogena uz oslobađanje pirofosfata u reakciji koji kazalizira UDP-glukoza pirofosforilaza. Cijepanje tog pirofosfata anorganskom pirofosfatazom osigurava spontanost ove reakcije. UDP glukoza direktno donira glukozni ostatak za sintezu glikogena koju fosforilira glikogen sintaza. Ona ne može stvarata alfa 1–>6 grane, za tu ulogu ima glukoza 4–>6 transferazu.
Aktivaciju smo još susreli i u reakcijama
Gdje nastaje glikogen? Za što služi?
Glikogen nastaje najviše u mišićima i u jetri.
Kao brz izvor energije za aerobni i anaerobni metabolizam, iscrpljen je nakon sat vremena jake vježbe iz mišića, a iz jetre može nestati za 10-12 sati.
Glikogen je važan izvor energije za mozak koji ne može koristiti masne kiseline kao izvor energije. Glikogen dolazi u granulama u kojima se nalazi kompletan set enzima za njegovo nastajanje i razgradnju.
Postoji razlika u hidrolizi endogenog glikogena i glikogena uzetog prehranom. (fosforoliza i hidroliza).
Koji enzimi sudjeluju u razgradnji glikogena?
Glikogen fosforilaza (fosforolitički cijepa alfa 1-->4 glikozidne veze na nereducirajućem kraju napadom inorganskim fosfatom) - djeluje dok ne dođe 4 glukozne jedinice od mjesta grananja Fosfoglukomutaza - katalizira reverzibilnu reakciju pretvaranja glukoze-1-fosfat koja nastaje fosforolitičkim cijepanjem u glukozu-6-fosfat koja se dalje može poslati u metaboličke putove (npr glikoliza) Enzim za uklanjanje grana (cijepa alfa 1-->6 vezu na mjestu grananja) potreban kofaktor: piridoksal- fosfat
Koja je uloga razgradnje glikogena u jetri?
Glikogen se u jetri razgrađuje kako bi se nastala glukoza mogla prenositi krvlju do drugih organa u slućaju potrebe. Za to je potreban enzim glukoza-6fosfataza koji je prisutan samo u jetri (sjeti se glukoneogeneze) koji defosforilira glukozu (samo glukoza koja nije fosforilirana može se prenositi jer ne postoje prenositelji za fosforiliranu glukozu).
Čemu služe šećerni nukleotidi? Kako nastaju?
Služe za nastanak polisaharida, aminoheksoza, deoksiheksoza. Nastaju reakcijom nukleozid trifosfata sa heksoza-1-fosfatom uz otpuštanje PPi čije cijepanje anorganskom pirofosfatazom osigurava spontanost ove reakcije.
Nukleotidni ostatak ima mnogo skupina koje mogu ostvarivati nekovalentne interakcije sa enzimima čime se osigurava
Također, nukleotidna grupa je izvrsna izlazna skupina što je važno jer nam ona treba jer izlazi pri sintezi glikogena.
Označavanjem heksoza određenim nukleotidima osiguravamo da će ići u određeni biosintetski put.
Koji je prvi šećer u sintezi glikogena?
Glikogen se ne može sintetizirati de novo, zahtjeva primer koji ima barem osam glukoznih ostataka - GLIKOGENIN.
Glikogenin prvo na sebe svojom intrizičnom glukoziltransferaznom aktivnošću prenosi UDP-glukozu. Kada prenese osam glukoznih ostataka, glikogen sintaza nastavlja sintezu glikogena.
Regulacija glikogen sintaze
Glikogen sintaza je regulirana reverzibilnom kovalentnom modifikacijom. Glikogen sintaza a - aktivan oblik enzima - defosforilirana fosforilacijom nekoliko serinskih ostataka dolazi do deaktivacije glikogen sintaze (glikogen sintaza b) Fosforilirana je pomoću 11 različitih protein kinaza (najvažnija je kinaza glikogen sintaze 3) Tu vidimo primjer hijerarhijske fosforilacije - GSK3 ne može fosforilirati glikogen sintazu dok ju nije fosforilirala kazein kinaza II. Defosforilira se (aktivira) pomoću protein fosfataze 1 (PP1) koja uklanja fosforilnu skupinu sa serina koju je dodala kinaza glikogen sintaze 3. (Lehninger str 611)
Na koji hormon reagira fosfoprotein fosfataza?
Fosfoprotein fosfataza 1 utječe na defosforilaciju glikogen sintaze (aktivna) i kinazu fosforilaze (inaktivira ju a samim time inaktivira i glikogen fosforilazu) - stimulacija sinteze glikogena –> reagira na hormon inzulin jer je to hormon obilja (govori da želimo stvarati glikogen jer ima dovoljno glukoze)
Disocira vezanjem epinefrina na receptor čime se GM defosforilira i uklanja i inhibitor se veže.
Koji enzim zovemo senzorom glukoze u stanicama jetre?
Senzor glukoze u jetri je glikogen fosforilaza jer je njen izozim u jetri alosterički reguliran glukozom (glukoza inhibira njegovu aktivnost).
Sinteza prolina, u kojim koracima se razlikuje od sinteze arginina? Zasto acetilna skupina?
Sinteza prolina se razlikuje od sinteze arginina po tome što u trećem koraku dolazi do ciklizacije glutamata. To se pri sintezi arginina ne događa zbog stvaranja N-acetilglutamata –> acetilna skupina “štiti” amino skupinu od napada karbonilnog kisika
Inače, sinteza prolina ide:
glutamat (E: glutamat kinaza) uz utrošak ATP-a i dobitak ADP-a
–>gama-glutamil fosfat (E: glutamat dehidrogenaza) uz NAD(P)H i dobitak NAD(P)+
glutamat gama semialdehid (u neenzimskoj reakciji)
–> P5C (E: prolin karboksilat reduktaza) uz potrošnju NAD(P)H i dobitak NAD(P)+
–> prolin
Koji spojevi inače služe za alosteričku regulaciju i
zašto?
ovo san ja odgovorila, nema potvrde iz knjige
inače se u alosteričkoj modulaciji koriste krajnji produkti enzima koji se regulira ili ATP, ADP i AMP jer pokazuju trenutni energetski status stanice. Sve ovisi o kojem se enzimu radi
lol vidi se da san ja odgovarala
Zašto je dobra usklađena regulacija?
Usklađena regulacija je dobra jer nijedan produkt sam za sebe neće u potpunosti ugasiti reakciju nego će svaki produkt malo doprinositi, a svi zajedno će u potpunosti ugasiti reakciju. Primjer usklađene regulacije je glikogen sintaza.
Koja je prednost alosteričke, a koja kovalentne regulacije glutamin sintetaze?
Prednost alosteričke regulacije glutamin sintetaze je u tome što je ona usklađena, pa nijedan produkt neće u potpunosti zasebno inhibirati njezinu aktivnost.
Prednost kovalentne regulacije glutamin sintetaze je u tome što je ona jako precizna jer je regulira više enzima što omogućuje jako fin odgovor.
Serinske proteaze, mehanizam, koji je to katalitički mehanizam?, kako se stabilizira intermedijer?
Serinske proteaze u svom aktivnom mjestu imaju katalitičku trijadu: Asp, His i Ser. Asp služi za stvaranje low barrier kovalentne veze sa His čime povisuje njegov pH i čini ga boljom bazom (može oduzeti protone). Deprotonirani His onda reagira sa Ser u aktivnom mjestu čime dolazi do stvaranja nukleofilnog alkoksidnog iona na serinu koji nukleofilno napada karbonilni C atom peptidne veze stvarajući tetraedarski intermedijer. On je dodatno stabiliziran u oksianionskoj šupljini ali je jako nestabilan pa vrlo brzo delokalizacijom elektrona (povratak dvostruke veze između C i O) puca peptidna veza. His sada djeluje kao kiselina i protonira nastali produkt (na amino skupini) koji onda izlazi van.
Sada ulazi voda koja je opet deprotonirana pomoću His i napada preostali karbonilni atom. Opet nastaje nestabilni tetraedarski produkt koji se otpušta i nastaje karboksilatni anion.
To je kovalentni i kiselo-bazni katalitički mehanizam (imamo još i mehanizam pomoću metalnog iona i elektrostatku katalizu).
Intermedijer se stabilizita vodikovim vezama s okosnicom proteina u oksianionskoj šupljini.
Kalijev kanal, selektivnost, kakve veze ion kalija stvara s kisicima?
Kalijev kanal je specifičan za ione kalija i ne propušta ione natrija iako su oni manji od kalija.
Ta se specifičnost postiže pozicioniranjem negativno nabijenih aminokiselina oko otvora kanala kako bi se akumulirali kationi oko ulaza. Nijedan ion ne može proći sa svojom hidratacijskom ljuskom. Stoga se u kanalu odvija odvajanje iona od njihove ljuske nakon čega kalij ulazi dalje u kanal gdje ostvaruje optimalne veze (koordinacijske ljuske kalija sa precizno položenim atomima kisika iz karbonilnih skupina okosnice polipeptidnog lanca) –> kalij zamjenjuje svoju hidratacijsku ljusku sa tom koordinacijskom ljuskom i neometano prolazi kroz kanal, dok je natrij premalen da bi prošao kroz kanal na taj način.
Kaže Google da su koordinacijske veze vrsta kovalentnih veza.
Hijerarhijska fosforilacija
kinaza 3 glikogen sintaze ne može fosforilirati glikogen sintazu (note: fosforilirana glikogen sitaza je inaktivna) ako prije toga nije fosforilirana kazein kinazom II.
To je zbog toga što kinaza 3 glikogen sintaze prepoznaje glikogen sintazu pomoću dva Arg i Lys koji imaju pozitivno nabijene bočne ogranke i prepoznaju fosforilnu skupinu na glikogen sintazi što joj omogućuje vezanje. Ovakvo vezanje optimalno pozicionira Ser na poziciju nula gdje se fosforilira. Time se stvara novo mjesto koje prepoznaju one pozitivne aminokiseline i kinaza 3 glikogen sintaze se kreće dalje.
Lizozim
Lizozim je enzim koji katalizira hidrolizu 1–>4 glikozidne veze između NAM i NAG podjedinica peptidoglikana koji se nalazi u bakterijskim stijenkama (točnije između D (NAM) i E (NAG) podjedinice). Katalitički su važni Asp i Glu.
Postoji objašnjenje reakcije SN1 i SN2 mehanizmom.
SN1 mehanizam lizozima
Nastanak karbokationa protonacijom izlazne podjedinice. Karbokation stabiliziran aspartatom u aktivnom mjestu. Ulaskom vode dolazi do njene deprotonacije i nastanka OH- koji nukleofilno napada karbokation i stvara izlaznu podjedinicu.
SN1=retencija konfiguracije
SN2 mehanizam lizozima
Dolazi do direktnog odlaska NAG-a kojeg protonira Glu kao i u SN1 mehanizmu, ali u ovom slučaju nastaje kovalentni intermedijer (prva inverzija) između Asp i NAM (D podjedinica). Glu kasnije djeluje kao baza, deprotonira vodu koja nukleofilo napada (druga inverzija) nastali kovalentni intermedijer i dolazi do nastanka produkta.
Dvije inverzije = retencija
