Φροντιστηριακό Μάθημα Ι Βασικές κατηγορίες/ομάδες συνενζύμων Κλινικοί συσχετισμοί Γνωσιακοί στόχοι ενότητας Παραδείγματα ερωτήσεων Βιολογική Χημεία Ι.

Παρουσίαση με θέμα: "Φροντιστηριακό Μάθημα Ι Βασικές κατηγορίες/ομάδες συνενζύμων Κλινικοί συσχετισμοί Γνωσιακοί στόχοι ενότητας Παραδείγματα ερωτήσεων Βιολογική Χημεία Ι."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Φροντιστηριακό Μάθημα Ι Βασικές κατηγορίες/ομάδες συνενζύμων Κλινικοί συσχετισμοί Γνωσιακοί στόχοι ενότητας Παραδείγματα ερωτήσεων Βιολογική Χημεία Ι

2 Συνένζυμα Βοηθητικά μόρια που μεταφέρουν ηλεκτρόνια ή ομάδες ατόμων από ένα υπόστρωμα σε άλλο κατά την διάρκεια ενζυμικών αντιδράσεων Δεν φέρουν εξειδίκευση, αλλά μπορούν να αλληλεπιδρούν με πολλά ένζυμα που έχουν διαφορετική εξειδίκευση υποστρώματος Διακρίνονται σε: 1) Διαλυτά συνένζυμα (τα οποία προσδένονται στο ένζυμο, μεταβάλλονται χημικά και στη συνέχεια απελευθερώνονται) 2) Προσθετικές ομάδες (οι οποίες προσδένονται ισχυρά στο ένζυμο και δεν αποσπώνται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης)

3 Α. Οξειδοαναγωγικά Συνένζυμα - πυριδινο-νουκλεοτίδια NAD+ και NADP+, είναι συνένζυμα των αφυδρογονασών. Μεταφέρουν ιόντα υδριδίου (2e και 1Η+) και ανάγονται σε NADΗ και NADPΗ - φλαβινο-συνένζυμα FMN και FAD, ισχυρά συνδεδεμένα με ένζυμα όπως οι αφυδρογονάσες, οξειδάσες και μονοοξυγονάσες. Η δραστική οξειδοαναγωγική τους ομάδα είναι η φλαβίνη. Μεταφέρουν ηλεκτρόνια, πρωτόνια και ανάγονται σε FADΗ - το λιποϊκό οξύ και η γλουταθειόνη δρούν μέσω μιας δισουλφιδικής γέφυρας ως οξειδοαναγωγικά κέντρα - η ουμπικινόνη (συνένζυμο Q) λειτουργεί ως μεταφορέας αναγωγικών ισοδύναμων στην αναπνευστική αλυσίδα - οι ομάδες αίμης λειτουργούν ως οξειδοαναγωγικοί συμπαράγοντες στην αναπνευστική αλυσίδα, στην φωτοσύνθεση, τις μονοοξυγονάσες, υπεροξειδάσες Συνένζυμα

4 Συνένζυμα αποδέκτες ηλεκτρονίων Αναγωγή του ΝΑD + και NADP + : Αποδοχή 2 ηλεκτρονίων στη μορφή ιόντος υδριδίου, Η¨: Το ΝΑD συντίθεται στον άνθρωπο από την βιταμίνη νιασίνη και μετατρέπεται στο σώμα σε νικοτιναμίδιο Αναγωγή του FAD: Το FAD δέχεται 2 ηλεκτρόνια σαν άτομα Η + και ανάγεται σε FAD(2Η). Το FAD συντίθεται από τη βιταμίνη ριβοφλαβίνη

5 Συνένζυμα Β. Συνένζυμα Μεταφοράς Ομάδων Β. Συνένζυμα Μεταφοράς Ομάδων - τα φωσφορικά νουκλεοτίδια είναι πρόδρομα μόρια της βιοσύνθεσης των νουκλεϊκών οξέων, αλλά λειτουργούν και σαν συνένζυμα. Βοηθούν στη διατήρηση της ενέργειας - το συνένζυμο Α, μεταφέρει ενεργοποιημένα ακυλικά κατάλοιπα - η διφωσφορική θειαμίνη, ενεργοποιεί αλδεΰδες και κετόνες υπό την μορφή υδροξυαλκυλομάδων που εν συνεχεία μεταφέρονται σε άλλα μόρια - η φωσφορική πυριδοξάλη είναι το σπουδαιότερο συνένζυμο για τον μεταβολισμό των αμινοξέων. Μεταφέρει αμινομάδες και κατάλοιπα αμινοξέων - η βιοτίνη είναι συνένζυμο των καρβοξυλασών, μεταφέρει ενεργοποιημένη μορφή του CΟ 2 - το τετραϋδροφυλλικό οξύ μεταφέρει C1- κατάλοιπα διαφορετικών οξειδωτικών βαθμίδων. Οι C1- μονάδες βρίσκονται προσδεμένες στα Ν-5 και Ν-10 ή και στα δυο αυτά άτομα του αζώτου. Το τετραϋδροφυλλικό οξύ προέρχεται από την βιταμίνη φυλλικό οξύ

6 Κλινικοί συσχετισμοί Δυσανεξία στη Φρουκτόζη Δυσανεξία στη Λακτόζη Γαλακτική Οξέωση Σακχαρώδης Διαβήτης Ορμονική ρύθμιση κατά την έντονη Σωματική Άσκηση Ορμονική ρύθμιση κατόπιν γεύματος πλούσιο σε υδατάνθρακες Σύνδρομο Wernicke - Korsakoff

7 1. Δυσανεξία στη Φρουκτόζη Κλινική εικόνα: μετά από πρόσληψη φρουκτόζης, μπορεί να ακολουθήσει υπογλυκαιμία, έμετoς, αιμορραγία, ηπατομεγαλία και τελικά να οδηγήσει σε νεφρική ανεπάρκεια Βιοχημική βλάβη: Έλλειψη/Ανεπάρκεια του ηπατικού ενζύμου αλδολάσης Β -Η αλδολάση Β δρά στην 1-φωσφορική φρουκτόζη και στην 1,6-δις-φωσφορική φρουκτόζη - Αναστέλλει τη φυσιολογική λειτουργία του ήπατος λόγω έλλειψης ATP

8 Αλδολάση Διάσπαση ανθρακικού σκελετού Προπαρασκευαστική Φάση 4 η αντίδραση: Διάσπαση της 1,6-2Ρ-φρουκτόζης

9 Χ Κατανάλωση φρουκτόζης  συσσώρευση 1-φωσφορικής φρουκτόζης  μείωση Pi και ATP στο ήπαρ Η μείωση του ATP  κυτταρική βλάβη  διόγκωση κυττάρων και ωσμωτική λύση

10 Θεραπευτική αντιμετώπιση Ο ασθενής πρέπει να ακολουθεί μια διατροφή χωρίς φρουκτόζη για μια καλή πρόγνωση

11 2. Δυσανεξία στη Λακτόζη -Κλινική εικόνα: ανικανότητα ατόμου να μεταβολίσει την λακτόζη, ένα σάκχαρο που βρίσκεται στο γάλα και σε μερικά γαλακτικά προϊόντα Τα περισσότερα άτομα με δυσανεξία στη λακτόζη μπορούν να αντέξουν μικρές ποσότητες λακτόζης στην δίαιτά τους χωρίς να παρουσιάζουν συμπτώματα. Η σοβαρότητα των συμπτωμάτων εντείνεται ανάλογα με την ποσότητα της λακτόζης που καταναλώνεται -Συμπτώματα: Εμφανίζονται 30’ με 2 ώρες μετά την κατανάλωση λακτόζης και συνήθως είναι πρήξιμο και κράμπες στην κοιλιακή χώρα, φούσκωμα, διάρροια, ναυτία και έμετος (κυρίως σε νέους)

12 -Βιοχημική βλάβη: Άτομα με δυσανεξία στη λακτόζη δεν έχουν επαρκή επίπεδα λακτάσης, το ένζυμο που μεταβολίζει τη λακτόζη σε γλυκόζη και γαλακτόζη στο πεπτικό τους σύστημα

13 Αποφυγή της λακτόζης στην διατροφή Αντικατάσταση της για διατήρηση διατροφικού ισοζυγίου Ρύθμιση λήψης ασβεστίου και χρήση ενζυμικών αντικαταστατών (λακτάση) Θεραπευτική αντιμετώπιση

14 3. Γαλακτική Οξέωση Ορισμός: Χαρακτηρίζεται από υψηλά επίπεδα γαλακτικού οξέος στο αίμα (>5mM) λόγω υπερπαραγωγής ή μικρής αξιοποίησης του Η γαλακτική οξέωση είναι μια κατάσταση η οποία χαρακτηρίζεται από χαμηλό pH στον οργανισμό, στους ιστούς και στο αίμα, σε συνδυασμό με συσσώρευση λακτόζης Θεωρείται μια ξεχωριστή μορφή μεταβολικής οξέωσης Βιοχημική Βλάβη: Ανεπαρκής οξυγόνωση (υποξία)  αύξηση της γλυκόλυσης  για παραγωγή ATP  μετατροπή πυροσταφυλικού σε γαλακτικό  υπερπαραγωγή γαλακτικού οξέος  συσσώρευση στο αίμα  μείωση pH  οξέωση Κλινική εικόνα: τα συμπτώματα της γαλακτικής οξέωσης περιλαμβάνουν τη ναυτία, έμετο, υπόταση, λήθαργο, υπεραναπνοή/υπεραρέωση

15 Διάφορα αίτια που προκαλούν γαλακτική οξέωση συμπεριλαμβάνουν: Γενετικές Ανωμαλίες Μιτοχονδριακή εγκεφαλομυοπάθεια Σακχαρώδης Διαβήτης (ΣΔ) Ανεπάρκεια 6-φωσφορικής γλυκόζης Φάρμακα Metformin (biguanide, κλασσικό φάρμακο για μείωση επιπέδων γλυκόζης στο ΣΔ) Phenformin Άλλοι παράγοντες Υποξία Αιμορραγία Τοξικότητα από χρήση Αιθανόλης Σήψη Σοκ Ηπατική Βλάβη 3. Γαλακτική Οξέωση - Αιτιοπαθογένεια

16 3. Γαλακτική Οξέωση Φαρμακευτική αντιμετώπιση: Χορήγηση διττανθρακικού οξέος (ρυθμιστικό διάλυμα- «εξουδετερώνει» την περίσσεια Η+ στο αίμα) για έλεγχο συσσώρευσης του γαλακτικού οξέος (ανάγκη εύρεσης και εξάλειψης αιτίας υπερπαραγωγής ή μικρής αξιοποίησης)

17 4. Σακχαρώδης Διαβήτης Ο Σακχαρώδης Διαβήτης είναι μια χρόνια ασθένεια Χαρακτηρίζεται από διαταραχές στο μεταβολισμό των υδατανθράκων, των λιπών και των πρωτεϊνών (τύπος 1, τύπος 2) Ο Σακχαρώδης Διαβήτης: αποτελεί μια ομάδα μεταβολικών ασθενειών όπου ο ασθενής έχει υψηλά επίπεδα σακχάρου στο αίμα, είτε επειδή ο οργανισμός δεν παράγει αρκετή ινσουλίνη, είτε επειδή τα κύτταρα δεν αντιδρούν στην ινσουλίνη που παράγεται

18 Ο ασθενής με διαβήτη: είτε στερείται ινσουλίνης ή έχει αυξημένη ανθεκτικότητα στην ινσουλίνη σε ιστούς όπως τον μυϊκό και το λιπώδη (ανωμαλία στον υποδοχέα ινσουλίνης ή στα βήματα μεταβολισμού της) Συμπτώματα: τα υψηλά επίπεδα σακχάρου προκαλούν πολυουρία (συχνή ούρηση), πολυδιψία (αυξημένη δίψα) και πολυφαγία (αυξημένη πείνα) 4. Σακχαρώδης Διαβήτης

19 4. Σακχαρώδης Διαβήτης - Ταξινόμηση 3 βασικοί τύποι διαβήτη: Διαβήτης Τύπου 1: επακόλουθο της ανεπάρκειας του οργανισμού να παράγει ινσουλίνη. Το άτομο χρειάζεται χορήγηση ενέσιμης ινσουλίνης (ονομάζεται επίσης ινσουλοεξαρτώμενος διαβήτης και νεανικός διαβήτης) Διαβήτης Τύπου 2: προκύπτει από την αντίσταση στην ινσουλίνη, μια κατάσταση όπου τα κύτταρα αδυνατούν να χρησιμοποιήσουν σωστά την ινσουλίνη (ονομάζεται επίσης μη- ινσουλοεξαρτώμενος διαβήτης) Διαβήτης Κύησης: περίπτωση όπου η έγκυος, χωρίς προηγούμενο ιστορικό διαβήτη, εμφανίζει υψηλά ποσοστά σακχάρου στο αίμα κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης (μπορεί να εξελιχθεί σε ΣΔ τύπου 2)

20 4. Σακχαρώδης Διαβήτης - Αιτιοπαθογένεια Ο ΣΔ τύπου 2 οφείλεται κυρίως στον τρόπο ζωής, τη διατροφή του ατόμου και σε γενετικούς παράγοντες Αίτια Σακχαρώδη Διαβήτη: Γενετικές Ανωμαλίες στη λειτουργία των β-παγκρεατικών κυττάρων Γενετικές Ανωμαλίες στην επεξεργασία ή/και τη δράση της ινσουλίνης Ενδοκρινοπάθειες Λοιμώξεις Φάρμακα

21 4. Σακχαρώδης Διαβήτης - Διάγνωση Ο Σ.Δ. χαρακτηρίζεται από επαναλαμβανόμενη ή/και επίμονη υπεργλυκαιμία Διάγνωση: Επίπεδο γλυκόζης στο αίμα κατά την διάρκεια νηστείας ≥ 7.0 mmol/L (~120 mg/dL) Γλυκοζυλιωμένη Αιμοσφαιρίνη (Hb A1C) ≥ 6.5%

22 4. Σακχαρώδης Διαβήτης Τεστ ανοχής στη γλυκόζη από το στόμα (διάγνωση ΣΔ): Το τεστ καθορίζει το επίπεδο γλυκόζης στο αίμα στην κατάσταση νηστείας και σε διαστήματα των 30- 60 λεπτών για 2 ώρες μετά την κατανάλωση 100 gr υδατανθράκων Σε φυσιολογικό άτομο  η γλυκόζη επιστρέφει σε φυσιολογικά επίπεδα μέσα σε 2 ώρες Σε διαβητικό άτομο  η γλυκόζη φτάνει σε υψηλότερο επίπεδο και παραμένει υψηλή για μεγάλη χρονική περίοδο Γλυκόζη στο αίμα ≥ 11.1 mmol/L (200 mg/dL) Παράγοντες μη φυσιολογικού τεστ: υψηλή σε υδατάνθρακες δίαιτα, λοίμωξη, στρες

23 Η αντιμετώπιση επικεντρώνεται στη διατήρηση φυσιολογικών επιπέδων της γλυκόζης στο αίμα, χωρίς την πρόκληση υπογλυκαιμίας Αυτό επιτυγχάνεται με ανάλογη διατροφή, άσκηση, και χρήση φαρμάκων (ινσουλίνη στο ΣΔ 1, φάρμακα και ίσως ινσουλίνη στο ΣΔ 2) 4. Σακχαρώδης Διαβήτης - Θεραπεία

24 5. Έντονη Μυϊκή Άσκηση Έντονη μυϊκή άσκηση: γλυκαγόνη δρα στο ήπαρ για παραγωγή γλυκόζης (νεογλυκογένεση) και διανομή στους ιστούς για ενέργεια

25 6. Γεύμα Πλούσιο σε Υδατάνθρακες Γεύμα πλούσιο σε υδατάνθρακες: ινσουλίνη διασπά την γλυκόζη στο αίμα (γλυκόλυση) και διανομή στους ιστούς

26 7. Σύνδρομο Wernicke-Korsakoff Κλινική εικόνα: βαριά απώλεια μνήμης, διανοητική σύγχυση, μερική παράλυση Βιοχημική βλάβη: Μετάλλαξη στο γονίδιο της τρανσκετολάσης (οδός φωσφορικών πεντοζών)

27 Συνένζυμο της τρανσκετολάση: Πυροφωσφορική θειαμίνη ΤΡΡ (βιταμίνη B12) Μετάλλαξη στο γονίδιο της τρανσκετολάσης, Ανεπάρκεια θειαμίνης : επιβράδυνση οδού φωσφορικών πεντοζών Σύνδρομο Wernicke-Korsakoff Μη οξειδωτικές αντιδράσεις της οδού των φωσφορικών πεντοζών Μετατροπή φωσφορικών πεντοζών σε φωσφορικές εξόζες Κοινό στους αλκοολικούς λόγω μειωμένης απορρόφησης θρεπτικών συστατικών (θειαμίνης)

28 Γνωσιακοί στόχοι της πρώτης ενότητας Ορισμός/χρησιμότητα μεταβολισμού Διαφορές μεταβολισμού- καταβολισμού Γλυκόλυση – περιγραφή σταδίων γλυκόλυσης Ενεργειακός ισολογισμός Σημεία ρύθμισης –ρυθμιστικά ένζυμα Είδη ζύμωσης: αλκοολική- γαλακτική Νεογλυκογένεση - περιγραφή σταδίων Ενεργειακός ισολογισμός Σημεία ρύθμισης Συντονισμένη ρύθμιση γλυκόλυσης- νεογλυκογένεσης Οδός φωσφορικών πεντοζών – περιγραφή σταδίων οξειδωτικής – μη οξειδωτικής φάσης Σημείο ρύθμισης