Poznámky ke zkoušce
description
Transcript of Poznámky ke zkoušce
Poznámky ke zkoušce
Vladimíra Kvasnicová
Zkouška z modulu A
• vycházet ze zadané otázky (= tučně)
• podotázky jsou jen vodítkem
• zkoušená látka z jednoho předmětu navazuje na další předměty
• fyziologie integruje ostatní předměty
• BCH je „fyziologie na úrovni molekul“
• staví se na základech ze střední školy a znalostech z modulu B (struktury látek)
časté problémy: „biochemie jen na úrovni fyziologie“
trávení (enzymy, produkty, osud)
kreslení křivek (saturHb, elfo, glyk. křivka)
mtb minerálů a AMK
přímý / nepřímý bilirubin; žlučové kyseliny
struktura hemoglobinu
BCH smyslů
biotransformace xenobiotik
vysvětlování termínů ze zadání
pochopení souvislostí - integrace
Co je nejdůležitější znát u mtb drah:
• lokalizace v buňce a v organismu
• substrát a jeho zdroje
• meziprodukty napojující se na jiné mtb dráhy
• produkty a jejich osud
• regulační enzymy a jejich regulace
• enzymy a metabolity stanovované v krvi(vztah ke klinice)
Metabolismus AMK - podrobně:
• detoxikace amoniaku
• vznik biogenních aminů(ze Ser, Tyr, His, Trp, Asp, Cys)
• syntéza neuromediátorů
• Phe Tyr adrenalin
• Met SAM homocystein Met !!!
• Met Cys
• Gln Arg NO
Osnova semináře
1. Vitaminy
2. Antioxidanty a oxidační stres
3. Srážení krve
4. Eikosanoidy
5. Metabolismus NS
6. Přenos nervového vzruchu
7. Biochemie vidění
8. Extracelulární matrix
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Vitamíny (ot.č.13)
• slouží buď jako koenzymy (po aktivaci) / antioxidanty / na přenos signálu
• syntetizovány ve střevě bakteriemi: K, B12, H
• skladovány v játrech: B12, A, D
• částečně syntetizovány v org. člověka: D (ze 7-dehydrocholesterolu /UV), niacin (z Trp)
• vitamíny nerozpustné ve vodě (A, D, E, K) patří mezi izoprenoidy
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
antioxidační působení: zháší singletový kyslík 1O2
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Tokoferoly jsou hlavními přírodními antioxidanty, tvoří se jen v rostlinách a jsou přítomny ve všech lipidech rostlinného původu. Vykazují univerzální protektivní působení v membránách – chrání proti lipoperoxidaci membrán -jsou proto obsaženy ve všech tkáních. Vychytávají peroxylové radikály lipidů (vzniklé hydroperoxidy pak odstraňuje GPx). Regenerace tokoferolu probíhá reakcí s askorbátem, glutationem nebo urátem.
K1 = fylochinon (rostliny)
K2 = menachinon (bakterie) K3 = menadion (syntetický)
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
PP
B5
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/amino-acid-metabolism.html (leden 2007)
B12
Regenerace Met
(vitaminy: folát + B12)
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Oxidační stres (ot.č.15, 18, 20)• expozice kyslíku, UV záření• erytrocyty, kůže, všechny buňky / fagocyty• poškození proteinů, DNA, lipoperoxidace• rovnováha mezi produkcí a inaktivací reaktivních forem kyslíku a
dusíku• radikály: superoxid, hydroxylový radikál, singletový kyslík, oxid
dusnatý
• oxidační látky: H2O2, organické peroxidy
• nebezpečí volných iontů přechodných kovů – Fe2+, Cu+ (Fentonova reakce)
• nízkomolekulární antioxidanty: glutathion, kys. močová, bilirubin,koenzym Q, vit.C, vit. E, -karoten
• vysokomolekulární antioxidanty: enzymy (viz. dále), některé transportní proteiny (přenášející Fe, Cu, hem, hemoglobin)
antioxidační enzymy superoxiddismutáza (SOD)
O2• + O2
• + 2 H+ H2O2 + O2
kataláza (CAT)H2O2 + H2O2 2 H2O + O2
glutathionperoxidáza (GPx)2 GSH + H2O2 GS-SG + 2 H2O2 GSH + R-O-OH GS-SG + H2O + ROH
glutathionreduktázaGS-SG + NADPH+H+ 2 GSH + NADP+
methemoglobinreduktáza (v erytrocytech)Hb-Fe3+ + e- Hb-Fe2+
Obrázek převzat z http://courses.washington.edu/conj/bloodcells/radicals.gif (březen 2007)
Rektivní formy kyslíku (ROS)produkované neutrofily
ClO-
genetický defekt NADPH-oxidázy:
opakující se bakteriální infekce v dětství
(chronická granulomatózní
choroba)
Kůže: O2 a UV → tvorba ROS
Obrázek převzat z http://www.pg.com/science/skincare/Skin_tws_9/Skin_tws_9_03.jpg (květen 2008)
keratin, melanin, vit.D
antioxidační enzymy
karoten
UVC(pohlceno ozonem)
UVB(úžeh)
UVA(fotosenzitivní reakce)
Ochranné systémy kůžeproti fotochemickému a oxidačnímu
stresu• keratinizace (stratum corneum) – mnohovrstevná proteinová
bariéra (keratin) – pohlcuje UV záření – HLAVNÍ BARIÉRA• melaninová pigmentace (viz. dále)• kyselina urokanová (ve stratum corneum i v potu - vzniká z
histidinu v keratinocytech) trans → cis izomer• antioxidační enzymy (hlavně ve fibroblastech) – při opakované
expozici malým dávkám se zvyšuje kapacita – stabilní je hlavně GPx
• nízkomolekulární antioxidanty: GSH, cystein, vit.C a E, koenzym Q• karoteny – hromadí se v dermis a podkožním tuku• UVA indukuje hemoxygenázu (keratinocyty, fibroblasty) →
biliverdin a bilirubin (antioxidant) – UVA (1000x slabší biologický účinek než UVB) narozdíl od UVB prochází sklem
• UVC (200-290nm) – přímé poškození DNA (pyrimidinové dimery), UVB (290-320nm) – přímé (zlomy řetězců) i nepřímé (ROS),UVA (320-400nm) – pouze nepřímé poškození DNA (tvorbou ROS)
Melanin• kožní a oční pigment• absorbuje UV záření a přeměňuje ho na teplo• jde o nerozpustný biopolymer, obsahující redukující
(fenolové) a oxidující (chinonové) skupiny (zneškodňuje ROS)
• = směs eumelaninů (hnědočerné) a feomelaninů (rezavé)vznikajících v melanosomech melanocytů → pak jsou transportovány do keratinocytů (uloženy kolem jádra)
• syntéza (tyrozináza):Tyr → DOPA → dopachinon → polymerace na eumelanin DOPA + GSH → feomelanin
• po překročení kapacity melaninu přeměňovat energii a detoxikovat radikály jsou hlavně feomelaniny (hojné v pihách a dysplastických névech) náchylnější produkovat po ozáření volné radikály, což může vést k následnému poškození okolní tkáně
Obrázek převzat z http://www.biosbcc.net/doohan/sample/htm/Hemostasis.htm (březen 2007)
TROMBOCYTYse podílejí na hemostáze
• adheze: glykosaminoglykany a glykoproteiny (hyalomera)
• aktivace: obnažený kolagen, trombin, ADP, TxA2, serotonin• kontrakce trombu: Ca2+, glykogen, ATP
Srážení krve (ot.č.17)• rovnováha mezi srážecími a antikoagulačními faktory
• významné protikoagulační působky endotelu (NO, PGI2, trombomodulin, tPA)
• poškození cévy: vnitřní nebo vnější cesta aktivace koagulační kaskády• první reakcí je aktivace trombocytů (kolagen, trombin): agregace a
tvorba primárního trombu; vazokonstrikce• aktivace koagulační kaskády (vnitřní – XII nebo vnější - VII) vede
k aktivaci trombinu (IIa), který polymeruje fibrinogen (I) → zpevnění trombu (vnitřní a vnější kaskáda se schází u faktoru X)
• amplifikace signálu: aktivace proenzymu na aktivní enzym (koagulační faktory – proteázy)
• inhibitory srážení: antiproteázy (antitrombin III – jeho účinek zesiluje heparin, 2-makroglobulin)
• Ca2+ důležitý pro vazbu některých faktorů na fosfolipidy membrány trombocytů
• faktory II, VII, IX, X obsahují -karboxyglutamát: syntéza pomocí aktivovaného vit. K – kumariny inhibují aktivaci tohoto vitamínu = strukturní analoga)
• acetylsalicylová kyselina inhibuje COX trombocytů ( TXA2)
• fibrinolýza: aktivace plazminogenu (tPA, urokináza; streptokináza)
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Eikosanoidy („eikosa“ = 20 odvozeny od 20-uhlíkatých FA)
• číslo v názvu udává počet dvojných vazeb v lineárním řetězci molekuly; protože při cyklizaci dochází ke „ztrátě“ dvou dvojných vazeb, je např. derivát kys. arachidonové (20:4) označen TXA2 nebo LTA4 (leukotrieny neobsahují v molekule žádný cyklus)
• 3 typy eikosanoidů - odvozené od esenciálních FA: kys. linolová (18:2, -6) → kys. dihomo--linolenová (20:3, -6) kys. linolová (18:2, -6) → kys. arachidonová (20:4, -6) kys. -linolenová (18:3, -3) →kys.eikosapentaenová = EPA (20:5,-
3)
• vícenásobně nenasycené FA (= PUFA) jsou vázány ve fosfolipidech buněčné membrány na prostředním uhlíku glycerolu odštěpuje je fosfolipáza A2
(inhibují ji protizánětlivé glukokortikoidy)
• esenciální FA jsou prodlužovány na C20 (elongace) a jsou do nich vnášeny další dvojné vazby (desaturace)
• cyklické eikosanoidy (syntetizovány cyklooxygenázou – (COX – inhibuje ji acylpyrin): prostaglandiny (PGNn), prostacykliny (PGIn) a tromboxany (TXNn);
• lineární eikosanoidy (syntetizovány lipoxygenázou + GSH): leukotrieny (LTNn) – produkovány leukocyty
N = typ podle funkčních skupin v molekulen = počet dvojných vazeb v lineárním řetězci
Mtb mozku
PET = positron emission tomography
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
1-2) napěťově-řízené
Na+_kanály
depolarizace
3-4) napěťově řízené
K+_kanály
hyperpolariz
ace
Na+/K+-ATPáza
návrat k normálu
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
neurotransmiter
acetylcholin(ACH)
typ ester cholinu
místo působení
mozek / nervosvalová ploténka /vegetat. NS: 1. neuron sympatiku, 1. i 2. neuron parasympatiku
funkce vědomí, učení, paměť, IQ / svalová kontrakce /vnitřní prostředí
syntéza cholin-acetyltransferáza (prekurzor: lecithin)limitující: rychlost přísunu cholinu (axon)
degradace acetylcholinesteráza (ACHE)acetát krev, cholin reaptake (Na+/akt. transport)
receptory nikotinový (ionotropní) a muskarinový (metabotropní)protilátky proti receptoru: myastenia gravis
agonista nikotin, muskarin
antagonista bungarotoxin (had. jed), tubokurarin ochromení dých. svalů, ochrnutí kosterních svalů; atropin
poznámka botulotoxin: inhibice vyplavování; blok rec.: delirium, zmatenost; organofosfáty: inhibice ACHE; porucha: demence, Alzhaimer
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
AGONISTÉ acetylcholinu stimulace receptoru:
nikotin (alkaloid z tabáku) se váže na nikotinový ACH receptor
muskarin (jed mochomůrky) se váže na muskarinový ACH receptor
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
neurotransmiter
dopamin
typ katecholamin
místo působení
1. systémy řídící pohyb (Parkinsonova choroba: třes, stuhlost)2. systémy zodpovědné za stupeň bdělosti / 3. PIH
funkce duševní integrita (bez roztržitosti)(modulátor v mozku: ovlivnění excitability neuronů)
syntéza substrát: tyrozin nebo L-DOPA
degradace reaptake: inhibován kokainem ( zvýšení stimulace)znovu do váčků nebo MAO kys. homovanilová
receptory D1 – D5
agonista
antagonista
poznámka Schizofrenie, halucinace ()produkci katecholaminů a serotoninu zvyšují amfetaminy (extáze)
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
neurotransmiter
noradrenalin(NA)
typ katecholamin
místo působení
sympatikus: 2. neuron (kromě potních žláz)mozek
funkce probudí náladu a energii k činustav bdělosti a vědomí, asertivita (léky: antidepresiva)
syntéza substrát: tyrozin nebo L-DOPA
degradace reaptake: COMT, MAO kys. vanilmandlová (VMA - tumormarker)extraneurální vychytávání
receptory 1, 2 (presynapt. membr.),1 (srdce), 2 (bronchy, cévy), 3 (lipolýza)
agonista adrenalin
antagonista
poznámka deprese, ztráta energie, apatie ()
neurotransmiter
serotonin(= 5-hydroxytryptamin = 5-HT)
typ monoamin
místo působení
četná místa v mozku
funkce řízení nálady (povzbuzuje náladu), spánku; ovlivnění bolesti a chuti k jídlu; asertivita; vazokonstrikce (hladký sval)
syntéza z tryptofanu
degradace reaptake: znovu do váčků nebo MAO HIO(antidepresiva: inhibitory zpětného vychytávání nebo MAO)
receptory velké množství 5-HT receptorů
agonista halucinogeny (LSD, extáze) – působí přes 5-HT receptory
antagonista
poznámka maniodepresivita (), úzkost ()v epifýze vzniká ze serotoninu melatonin (za tmy – biolog. hodiny)
neurotransmiter
GABA(-aminobutyrát)
typ derivát glutamátu
místo působení
CNS i mícha, hodně v mozkové kůře a mozečku
funkce inhibiční (v mozku) hyperpolarizace utlumení vzruchové aktivity; podílí se na tvorbě emocí; spánek
syntéza z glutaminu dodávaného astocyty: GABA-shunt(Gln Glu GABA)
degradace astrocyty glutamin
receptory
agonista antiepileptika, hypnotika
antagonista
poznámka úzkost – neurózy (léky proti úzkosti zvyšují účinek GABA)epilepsie ()
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
neurotransmiter
glutamát(Glu)
typ aminokyselina
místo působení
nejčetnější neurotransmiter na synapsích v mozku(75% excitačních neurotransmisí)
funkce role v učení
syntéza z -ketoglutarátu (CC)
degradace v citrátovém cyklu (CC)
receptory ionotropní (Na+, Ca2+) i metabotropní
agonista
antagonista
poznámka Glu Ca2+ toxické pro neurony, Na+ osmotické bobtnání smrt neuronů
neurotransmiter
aspartát(Asp)
typ aminokyselina
místo působení
mozek
funkce excitační neurotransmiter, hlavně v míše
syntéza z oxalacetátu (CC)
degradace v citrátovém cyklu (CC)
receptory
agonista
antagonista
poznámka
neurotransmiter
glycin(Gly)
typ aminokyselina
místo působení
inhibiční neurotransmiter v mozkovém kmeni a míše(v mozku je excitační)
funkce přímá postsynaptická inhibice (Cl-)
syntéza ze serinu nebo z cholinu
degradace vzniká oxalát
receptory
agonista
antagonista strychnin, tetanotoxin (křečové jedy)
poznámka křečové jedy způsobují nekontrolované šíření nervového impulzu v míše křeče
neurotransmiter
neuropeptidy(endorfiny, dynorfiny, enkefaliny)
typ peptidy
místo působení
CNS, nervy GIT
funkce analgetické, sedativní a euforizující účinky při extrémních situacích
syntéza proteolýzou a modifikací prekurzorových proteinů(acetylace snižuje aktivitu)
degradace hydrolýza
receptory
agonista
antagonista
poznámka endogenní opiáty (odstraňují bolest) – až 30x silnější analgetický účinek než morfin; substance P – přenos bolestivého podnětu
Syntéza endogenních opioidů
• endogenní opioidy jsou peptidy syntetizované z proopiomelanokortinu (POMC)
• POMC byl izolován z – hypothalamu, hypofýzy, – nadledvin a placenty
• sekrece opioidů je kolísaváa individuální (stoupá při tělesné práci a sportu)
Obrázek převzat z http://www.porodnici.cz/endogenni-opioidy-a-modulace-porodni-bolesti
Výskyt endogenních opioidů v CNS
• endorfiny se nacházejí především v periakveduktálním traktu, v hypothalamu a v předním laloku hypofýzy
• enkefaliny se vyskytují v bazálních gangliích av limbickém systému
• dynorfiny byly prokázány v substantia nigra av zadním laloku hypofýzy
neurotransmiter
oxid dusnatý(NO, EDRF)
typ plyn, radikál (poločas asi 4 sec.)
místo působení
glutamátergní synapse
funkce neuromodulátorrelaxace hladkého svalu (vazodilatace)
syntéza z argininu (NOS)
degradace
receptory
agonista
antagonista
poznámka
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Biochemie vidění
• Sítnice obsahuje 2 druhy světlocitlivých buněk: tyčinky – fungují i při slabé intenzitě světla,
nerozlišují barvy čípky – registrují různé vlnové délky za plného
osvětlení
Obrázek převzat z http://homepage.mac.com/dtrapp/eChem.f/labB12.html
Tyčinky Tyčinky obsahují v membránových discích chromoprotein rhodopsin (složený protein): * proteinová část = opsin * prostetická skupina: retinal(jeho prekurzorem je β-karoten)
Barevné vidění - čípky•je podmíněno 3 druhy čípků, jež absorbují světlo různé vlnové délky s maximy absorpce 420 (modrý), 535 (zelený) a 565 nm (červený)•biochemická podstata procesu vidění je v čípcích v podstatě stejná jako v tyčinkách
Obrázek převzat z přednášky Smysly, autor: F. Duška
Rhodopsin• = komplex proteinu opsinu a 11-cis-retinalu (aldehydová
skup. retinalu je kovalentně vázána na –NH2 skup. Lys)
• po absorpci fotonu proběhne izomerace 11-cis-retinalu na all-trans-retinal → změna geometrie retinalu → posun vazby retinal-opsin o 0,5 nm
• okamžitě po izomeraci se all-trans-retinal oddělí od opsinu
Aktivovaná molekula opsinu působí na G-protein transducin → aktivacefosfodiesterázy → hydrolýza cGMP na 5´GMP → zavření kanálu pro Na+ (jdeo „cGMP dependentní“ iontový kanál)→ hyperpolarizace (klidový potenciálbuňky byl jen -30mV díky neustálémuproudění Na+ do buňky) → šíření k synapsi→optický nerv →přenos signálu
Obrázek byl převzat z http://homepage.mac.com/dtrapp/eChem.f/labB12.html
Obrázek převzat z přednášky Smysly, autor: F. Duška
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Extracelulární matrix
- syntéza kolagenu -
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005
Obrázek převzat z učebnice: J.Koolman, K.H.Röhm / Color Atlas of Biochemistry, 2nd edition, Thieme 2005