Tρούγκος Κων/νος Αν. Καθ. Βιολογικής Χημείας Βιοχημεία Noσηλευτικής Γρ. 247 /2ος/κτήριο16 ktrougkos@med.uoa.gr

Υπενθύμιση Βασικών Γνώσεων

Μεταβολισμός Αυτότροφοι ή φωτοσυνθετικοί οργανισμοί (ενέργεια από το ηλιακό φως) Ετερότροφοι (ενέργεια από τροφές).

Μεταβολισμός Αναβολισμός Καταβολισμός Μεταβολική οδός - μεταβολίτες

Ρύθμιση Μεταβολικών Οδών

Οι μεταβολικές οδοί ανάλογα με το αν δρουν σε καταβολική ή αναβολική κατεύθυνση έχουν διαφορετικές λειτουργίες Παράδειγμα: η μεταβολική οδός του γλυκογόνου - σε καταβολική κατεύθυνση παρέχει ενέργεια. - σε αναβολική κατεύθυνση παρέχει πρόδρομα μόρια για βιοσυνθέσεις και μια αποθηκευτική μορφή μεταβολικής ενέργειας Αυτές οι αντιδράσεις είναι πολύ σημαντικές για την επιβίωση ώστε έχουν αναπτυχθεί ρυθμιστικοί μηχανισμοί

Ρυθμιστικοί μηχανισμοί Εξασφαλίζουν οτι η ροή των μεταβολιτών σε κάθε οδό θα γίνει ως προς: - τη σωστή κατεύθυνση - τη σωστή ταχύτητα σύμφωνα με τη τρέχουσα κατάσταση του κυττάρου Εξασφαλίζουν οτι αν αλλάξουν οι εξωτερικές συνθήκες θα συμβούν κατάλληλες προσαρμογές στην ταχύτητα ροής των μεταβολιτών σε όλη την οδό Παραδείγματα: 1. Κατά τη σωματική άσκηση: οι ανάγκες για παραγωγή ΑΤΡ στους μυς εκατονταπλασιάζονται μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα 2. Σε περιπτώσεις υποξίας ή ισχαιμίας (μειωμένη ροή αίματος) ελλατώνεται η παροχή οξυγόνου στους ιστούς 3. Μεταξύ των γευμάτων, η σχετική αναλογία υδατανθράκων, λιπών και πρωτεινών στη διαίτα ποικίλει. Ο εφοδιασμός σε καύσιμα από τη δίαιτα υπαγορεύει μεταβολικές προσαρμογές μεταξύ των γευμάτων και σε περιόδους νηστείας 4. Η επούλωση των τραυμάτων απαιτεί τεράστιες ποσότητες ενέργειας και βιοσυνθετικών μορίων

Ρύθμιση ενζυμικών αντιδράσεων

Η ενζυμική ενεργότητα μπορεί να μεταβληθεί με ποικίλους τρόπους Η ενεργότητα ενός ενζύμου μπορεί να ρυθμιστεί: - αλλάζοντας την ταχύτητα σύνθεσης του - αλλάζοντας την ταχύτητα αποδόμησης του - με αλλοστερική ή ομοιοπολική τροποποίηση των υπαρχόντων ενζυμικών μορίων - διαχωρίζοντας το ένζυμο από το υπόστρωμα του μέσα σε ενδοκυττάρια διαμερίσματα

Ομοιοπολική τροποποίηση > Φωσφορυλίωση (κινάσες) – Αποφωσφορυλίωση (φωσφατάσες) Ser, Thr, Tyr (ομάδες -ΟΗ στις πλάγιες αλυσίδες). Μοριακός Διακόπτης > Πρωτεόλυση ζυμογόνο---> ενεργό ένζυμο Προ-ινσουλίνη  ινσουλίνη

Φωσφορυλίωση και αποφωσφορυλίωση πρωτεϊνών Σχεδόν οι μισές πρωτεΐνες ενός ευκαρυωτικού κυττάρου είναι στόχοι φωσφορυλίωσης Η φωσφορυλίωση των πρωτεϊνών καταλύεται απο πρωτεϊνικές κινάσες . Για τη ρύθμιση του: το κύτταρο πρέπει να έχει τη δυνατότητα να επαναφέρει το τροποποιημένο ένζυμο στην αρχική του κατάσταση, δηλ. να αποφωσφορυλιωθεί η πρωτεΐνη (μέσω φωσφατασών)

Οι μεταβολές της ενζυμικής ενεργότητας εξυπηρετούν: Μεταβολική Ρύθμιση: διεργασίες που εξασφαλίζουν την ομοιοστασία σε μοριακό επίπεδο, διατηρώντας διαχρονικά σταθερή κάποια κυτταρική παράμετρο (πχ. Συγκέντρωση μεταβολίτη) Μεταβολικό Έλεγχο: διεργασίες που οδηγούν σε αλλαγές στην αποδόμηση μιας μεταβολικής οδού με το χρόνο σε απάντηση προς κάποιο εξωκυττάριο ερέθισμα ή αλλαγή στις εξωκυττάριες συνθήκες

Νόμοι θερμοδυναμικής. 1ος «Η ενέργεια δεν χάνεται». 2ος «αύξηση αταξίας (εντροπίας)».

ΑΤΡ Τόσο οι αυτότροφοι όσο και οι ετερότροφοι οργανισμοί μετατρέπουν αντίστοιχα την ηλιακή και χημική ενέργεια που προσλαμβάνουν σε ΑΤΡ και άλλες ενώσεις πλούσιες σε ενέργεια ΝΑDH, FADH2, NADPH, ακέτυλοCoA.

ΝΑDH

Δακτύλιος νικοτιναμιδίου Προέρχεται από τη βιταμίνη νιασίνη (νικοτινικό οξύ) η οποία συντίθεται από Trp. Η ανεπάρκεια νιασίνης επηρεάζει όλες τις αντιδράσεις που εξαρτώνται από NADH και NADPH και οδηγεί σε πελλάγρα (σκληρό δέρμα)

Πελλάγρα Διατροφική ανεπάρκεια (πχ τροφή με καλαμπόκι φτωχό σε νιασίνη, οδήγησε σε θάνατο 10.000 άτομα το 1912-1916 στις ΗΠΑ –Νότιες Πολιτείες). Δερματίτιδα, διάρροια, άνοια.

FADH 2