BIOCHEMIA ŻYWIENIA - PYTANIA
GRUPA A GRUPA B GRUPA C GRUPA D
BIAŁKA
Proces aktywny w okresie postprandialnym to: synteza glikogenu
Metabolizm po spożyciu posiłku (w okresie postprandialnym) jest regulowany głównie przez: insulinę (stymuluje syntezę białek w mięśniach i wątrobie. Jej wydzielanie jest pobudzane najsilniej przez aminokwasy ketogenne - Leu, Lys).
Metabolizm białka i węglowodanów w okresie postabsorpcyjnym jest regulowany przez:
Glukagon
glukokortykosteroidy
Wzrost stężeń w osoczu po posiłku proporcjonalny do ilości spożytej dotyczy następujących aminokwasów: walina, leucyna, izoleucyna
Turnover białka to: Naprzemiennie występujące reakcje syntezy i proteolizy.
Aminokwasy po wchłonięciu w jelicie kierowane są żyłą wrotną do wątroby, gdzie zachodzą następujące ich przemiany:
synteza białek (albuminy osoczowej, transferyn, fibrynogenu)
katabolizm nadmiaru aminokwasów
przejście do osoczowej puli aminokwasów.
Pula wolnych aminokwasów w osoczu jest kształtowana przez:
spożycie białka
aktywność aminotransferaz w wątrobie.
Głównym „magazynem” aminokwasów w organizmie są: mięśnie szkieletowe
Największe tempo turnover białek charakteryzuje: Szpik kostny
Aktywności enzymów katabolizmu aminokwasów: Wzrastają wraz ze spożyciem białka
Podczas głodzenia wzrasta wydalanie reszt aminowych w postaci: amoniaku
Główne aminokwasy przenoszące azot aminowy z mięśni to: Alanina, Glutamina
Transport aminokwasów do wnętrza komórki i ich metabolizm wywołują w komórce zmiany podobne do działania jednego z następujących hormonów: Insuliny
PROTEOLIZA
Funkcje proteolizy wewnątrzkomórkowej:
Powiązanie metabolizmu białek z metabolizmem energetycznym
Dopasowanie metabolizmu do aktualnych potrzeb przez rozkładanie enzymów i innych czynników regulujących
Zapewnienie odpowiedniej jakości białek w komórce przez usuwanie białek o nieprawidłowej strukturze
Regulacja wydzielania hormonów
Który enzym ma najkrótszy okres półtrwania: karboksykinaza fosfoenolopirogronianowa (0,3 dni), krótsze są jeszcze - kinaza tymidynowa (0,1), oksygenaza tryptofanu (0,08), aminotransferaza tyrozynowa (0,06) polimeraza RNA I (0,05), dekarboksylaza ornitynowa (0,008)
Główne systemy proteolityczne w komórce to:
system lizosomalny
system zależny od ubikwityny i ATP
system zależny od jonów wapniowych
Chaperony tworzą kompleks z: ATP - są ATP-azami
Chaperony między innymi:
wiążąc się z innymi białkami kierują je do odpowiedniej przemiany, np. pofałdowania łańcucha, oligomeryzacja, transport do innego przedziału komórkowego lub degradacja
pomagają przy prawidłowym fałdowaniu łańcucha peptydowego
przeciwdziałają agregacji białek charakterystycznej dla takich schorzeń jak choroba Alzheimera, Creuzfeldta-Jacoba
Czynniki indukujące ekspresje białek SZOKU CIEPLNEGO :
stres termiczny
stres oksydacyjny
zatrucie metalami ciężkimi
zatrucie alkoholem
inhibitory przemian energetycznych
zapalenie.
Proteoliza lizosomalna oparta jest na: działaniu katepsyn (proteazy lizosomalne), które mają optimum w zakresie pH lizosomalnego (4 i 5)
Mikroautofagia to: proces lizosomalnej degradacji białka - małe porcje cytoplazmy tworzą wgłębienia na powierzchni lizosomów - odpowiedzialna za ciągłą degradację długożyjących białek.
Makroautofagia oparta jest na działaniu: Lizosomów - duże fragmenty cytosolu lub całe organelle zostają otoczone przez wakuole - powstają autofagosomy - po fuzji z lizosomami następuje proteoliza
Krinofagia to: pochłanianie przez lizosomy pęcherzyków aparatu Golgiego - ograniczenie wydzielania
Proteoliza proteasomalna oparta jest na działaniu: ubikwityny zależnej od ATP
Proteoliza proteasomalna obejmuje między innymi: krótko żyjące białka regulatorowe (jeszcze długo żyjące, normalne i zmutowane błonowe)
Proteoliza zależna od jonów wapniowych obejmuje białka: długo żyjące:
Błonowe i cytoszkieletu
Enzymy związane z błonami
Czynniki transkrypcyjne
Proteoliza proteasomalna wiąże się z działaniem: Ubikwityny
Aminokwasy wywołujące pęcznienie komórki to: Aminokwasy, których transport zależy od jonów sodowych
APOPTOZA
Podaj przykłady apoptozy występującej w normalnym funkcjonowaniu organizmu:
tworzenie palców dłoni i stóp u płodu wymaga apoptozy łączącej je tkanki
Martwica endometrium macicy przed menstruacją jest spowodowana apoptozą.
Tworzenie właściwych połączeń między neuronami w mózgu wymaga usunięcia nadmiaru komórek przez apoptozę
Apoptosom składa się z:
Cytochromu C
białka Apaf-1
ATP
kaspazy 9
Białko proapoptotyczne to: Bax
Receptory zaangażowane w indukcję apoptozy przez czynniki zewnętrzne:
FasL (ligand Fas) - w komórkach nowotworowych
TNF-alfa (czynnik martwicy guza)
TNF-beta (limfo toksyna)
Białko p53 to: tzw. „molekularny policjant” - jest supresorem transformacji nowotworowej, ponieważ wykrywa uszkodzenia DNA i doprowadza do wystąpienia apoptozy (proapoptotyczne); białko antynowotworowe - jego mutacja u człowieka jest przyczyną nowotworów
Podaj przykłady antyapoptotycznego działania wirusów:
Wirus opryszczki (Papilloma - rak szyjki macicy) wytwarza białko E6 blokujące białko p53 indukujące apoptozę
Wirus Epsteina-Barra (mononukleoza i chłoniaki) wytwarza białko zwiększające syntezę Bcl-2 w atakowanej komórce.
Dla którego z niżej wymienionych czynników żywieniowych wykazano działanie proapoptotyczne w komórkach mięśnia sercowego: nasycone kwasy tłuszczowe.
Dla którego z niżej wymienionych składników pokarmowych wykazano działanie proapoptotyczne w komórkach jelita grubego: Wielonienasycone kwasy tłuszczowe n-3
Czynniki żywieniowe o działaniu proapoptotycznym w śluzówce jelita grubego:
Wielonienasycone kwasy tłuszczowe n-3
Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe - produkty fermentacji błonnika
Dla którego z niżej wymienionych czynników żywieniowych wykazano działanie proapoptotyczne?
Likopen i luteolina
Polifenole, kwercetyna, sulfotlenek S-metylocysteiny, sulforafan, izotiocyjaniany, lakton kwasu glukonowego
Rezerwatrol, selen, katechiny
REGULATORY EKSPRESJI GENÓW: AMINOKWASY
Aminokwasy wpływają na proces translacji między innymi za pośrednictwem: Kinazy mTOR, fosforylacji białek wiążących eIF4E, fosforylacji eIF2 i białka S6
Znaczenie leucyny w metabolizmie białka polega na: stymulowaniu fosforylacji białek wiążących oraz białka S6, a także tworzeniu kompleksu eIF4F
REGULATORY EKSPRESJI GENÓW: WĘGLOWODANY (GLUKOZA)
Kinaza aktywowana przez AMP(AMPK ) stymuluje proces:
Utleniania kwasów tłuszczowych w mięśniu sercowym i mięśniach szkieletowych
Wychwyt glukozy w mięśniu sercowym i mięśniach szkieletowych
Glikolizę w mięśniu sercowym
Transport glukozy do komórek?
Aktywność kinazy aktywowanej przez AMP wzrasta pod wpływem związania: grupy fosforanowej
Kinaza aktywowana przez AMP stymuluje proces: Glikolizy
mTOR to: kinaza zaangażowana w regulację procesu translacji.
Glukoza działa za pośrednictwem następujących czynników transkrypcyjnych: ChREBP, PDX (białka wiążące odpowiadające na glukozę), PDX, SP (inne)
ChREBP (czynnik transkrypcyjny, białko wiążące odpowiadające na glukozę) regulowany przez (mechanizm ekspresji genów przez glukozę i CAMP w hepatocytach):
cAMP i AMPK uaktywniają kinazę fosforylującą ChREBP
ChREBP ufosforylowany = nieaktywny znajduje się w cytosolu
Uaktywnienie fosfatazy przez ksylulozo-5-fosforan i defosforylacja ChREBP w miejscu P1 umożliwiają jego przemieszczenie się do jądra
W jądrze glukoza uaktywnia następną fosfatazę, która defosforyluje miejsce P3 umożliwiając wiązanie ChREBP z ChRE w promotorze docelowego genu i indukcję transkrypcji
Glukoza stymuluje proces: glikolizy, lipogenezy
Glukoza indukuje ekspresję: Kinazy pirogronianowej
Glukoza indukuje ekspresję genów: Transporterów glukozy, enzymów glukozy, syntezy KT
W indukcji procesu translacji glukoza współdziała z: Aminokwasami
REGULATORY EKSPRESJI GENÓW: KWASY TŁUSZCZOWE, STEROLE I POCHODNE
Receptory aktywowane przez proliferatory peroksysomalne typu alfa (PPAR-alfa) stymulują: utlenianie kwasów tłuszczowych (AcTK, enzymy β-oksydacji)
Geny dla PPAR-alfa: oksydazy długołańcuchowych kwasów tłuszczowych (?)
Receptory aktywowane przez proliferatory peroksysomalne typu gamma (PPAR-gamma) powodują: wzrost wrażliwości na insulinę ? gromadzenie kwasów tłuszczowych w komórce, adipogeneza, wzrost biogenezy mitochondriów
SREBP
Białko SREBP-1a indukuje ekspresję genów enzymów związanych z:
wychwytem przez komórki
syntezą cholesterolu, kwasów tłuszczowych, triglicerydów, fosfolipidów, NADPH
Przykłady genów docelowych dla SREBP- 1c: geny docelowe związane z syntezą KT i triglicerydów:
Liaza cytrynianowa
Karboksylaza acetylo-CoA
Syntaza kwasów tłuszczowych
Desaturaza stearoilo-CoA
Acylotransferaza 3-fosforanu glicerolu.
Przykłady genów docelowych dla SREBP-2: geny docelowe związane ze wzrostem poziomu cholesterolu w komórce i jego estryfikacją:
Receptor LDL
Enzymy szlaku syntezy cholesterolu
Enzymy syntezy kwasów tłuszczowych
SREBP.
LXR kontrolują homeostazę lipidów aktywując geny związane z:
odkomórkowym transportem cholesterolu
syntezą kwasów żółciowych
syntezą kwasów tłuszczowych
transportem lipidów.
Przykłady genów docelowych dla LXR:
geny transporterów ABC
apolipoprotein
SREBP
Czynniki PPAR-alfa indukują ekspresję: Oksydazy długołańcuchowych kwasów tłuszczowych
METABOLIZM CHOLESTEROLU
Cholesterol w organizmie pełni funkcję:
prekursora hormonów steroidowych
prekursora kwasów żółciowych
prekursora witaminy D
składnika błon komórkowych.
Cholesterol w enterocycie (schemat na wykładach):
Cholesterol jest transportowany z micelli do wnętrza enterocytu przez kanał NPC1L1.
Część cholesterolu jest wyrzucana z enterocytu z powrotem do światła jelita przez transportery ABCG5/G8 należące do rodziny transporterów ABC wiążących ATP.
Pozostały cholesterol jest estryfikowany przez transferazę acylo-CoA-cholesterol - ACAT.
Transportery ABCA1 ulokowane są w błonie podstawno-bocznej enterocytów i pośredniczą w przeniesieniu cholesterolu do lipoprotein wysokiej gęstości - HDL.
Estry cholesterolu umieszczane są w chylomikronach przez mikrosomalne białko transportujące triglicerydy - MTP
Sterole roślinne - stanole usuwane są z enterocytów szczególnie wydajnie.
Chylomikrony = lipoproteiny składające się z triglicerydów, estrów cholesterolu, estrów retinolu i białek - apoprotein: apoB-48, apoA-I, apoA-II, apo-AIV.
Cholesterol opuszcza wątrobę w lipoproteinach bardzo niskiej gęstości - very low density lipoproteins - VLDL, które przechodzą (ulegają hydrolizie) w IDL - lipoproteiny o gęstości pośredniej, a następnie w LDL - lipoproteiny o niskiej gęstości -pod wpływem LIPAZY LIPOPROTEINOWEJ umieszczonej w ścianach naczyń krwionośnych.
HDL są wychwytywane przez wątrobę za pośrednictwem - scavenging receptor - SR (receptor zmiataczowy)
Poziom steroli w komórce wpływa na:
syntezę kwasów tłuszczowych
syntezę cholesterolu
syntezę receptorów LDL.
Hamowanie wchłaniania cholesterolu przez fitosterole w jelicie: ?
Odkomórkowy transport cholesterolu zachodzi za pośrednictwem białek TRANSPORTERA ABC, których ekspresja jest indukowana przez czynnik transkrypcyjny…………………………….., którego ligandami są LXR i PPAR
Coś o reakcjach cholesterolu w enterocycie
WITAMINA A
Witamina A jest magazynowana w postaci: palmitynianu retinylu
Witamina A jest transportowana z jelita w postaci estrów retinylu zawartych w lipoproteinach, które nazywają się chylomikronami
Retinol powstaje z beta-karotenu w enterocytach pod wpływem dioksygenazy 15-15' (rozszczepienie)
Do czynników regulujących homeostazę retinoidów należą:
Hydroksylaza kwasu retinowego
Acylotransferaza lecytyna: retinol (LRAT)
Acylotransferaza acyloACO:re tinol (ARAT) ?
Retinoidem wpływającym na ekspresję genów jest kwas retinowy, który działa za pośrednictwem CRBP: własnych receptorów jądrowych/steroidowych
Receptory jądrowe na jaką formę wit. A reagują i jak się nazywają:
RXR - wiążą tylko kwas retinowy 9-cis
RAR - wiążą kwas retinowy all-trans i 9-cis
Białka dla retinoidów (?):
CRBPI - cytosolowe białko wiążące retinol typu I
CRBPII - cytosolowe białko wiążące retinol typu II
RBP - białko wiążące retinol
WOLNE RODNIKI
Barierę antyoksydacyjną tworzą:
Katalaza
Peroksydaza glutationowa
Dysmutaza ponadtlenkowa
Dehydrogenaza glukozo-6-fosforanu
Stres oksydacyjny powstaje wtedy, gdy: tworzenie się RFT jest nadmierne lub/i gdy działanie systemu antyoksydacyjnego jest osłabione.
Funkcje fizjologiczne RFT:
obrona antybakteryjna fagocytów
system cytochromu P-450 i innych oksygenaz
synteza eikozanoidów
synteza jodotyronin
tlenek azotu - rozszerza naczynia krwionośne.
WITAMINA E
Antymiażdżycowe działanie alfa-tokoferolu polega na: ?
Tokoferole opuszczają enterocyty w chylomikronach, a docierają do wątroby w chylomikronach resztkowych
Rola białka alfa-TPP polega na pośredniczeniu we wbudowywaniu: Alfa-tokoferolu do VLDL
Do genów regulowanych przez alfa-tokoferol należą (indukcja):
Geny zaangażowane w wychwyt i degradację tokoferoli - alfa-TPP
Geny zaangażowane w detoksykację i obronę antyoksydacyjną: cytochrom p450, syntetaza gamma glutamaylocysteinowa, S-tranferaza glutationowa
Geny białek tkanki łącznej i czynników regulujących - tropomiozyny, kolagenu, czynnika wzrostu tkanki łącznej
Do genów regulowanych przez alfa-tokoferol należą (represja):
Geny białek związanych z powstawaniem reakcji zapalnych - E-selektyny, integryn, glikoprotein, TFG-beta
Geny zaangażowane w przeniesienie informacji wewnątrz komórki i regulację cyklu komórkowego - cykliny, PPAR-gamma, Bcl2-L1 (czynnik antyapoptyczny)
Geny zaangażowane w wychwyt lipidów i aterogenezę (działanie antyaterogenne
Wpływ alfa tokoferolu na metabolizm tkanki łącznej: witamina E indukuje transkrypcję genów białek tkanki łącznej i czynników regulujących - tropomiozyny, kolagenu, czynnika wzrostu tkanki łącznej
Biodostępność tokoferoli zależy od:
ich wydalania (z żółcią/z moczem)
obecności białek wiążących (alfaTPP, TAP)
Rola białek wiążących tokoferole: TAP - białka, które zdolne są do wiązania alfa-tokoferolu z większym powinowactwem, niż innych tokoferoli, a także do wiązania fosfolipidów.
Białko alfa-TTP (32kDa) - w wątrobie selektywnie łączy się z alfa-tokoferolem i pośredniczy we wbudowywaniu go do VLDL. Kluczowa rola alfa-TTP w utrzymaniu homeostazy alfa-tokoferolu została poznana, kiedy stwierdzono mutację jego genu u pacjentów z rodzinnym izolowanym niedoborem witaminy E, nazywanym także ataksją z niedoborem witaminy E. Defekt genetyczny powodujący niedobór alfa-TTP łączy się z objawami neurologicznymi takimi jak zanik odruchów ścięgnistych, dyzartia i ociężałość umysłowa, a także miopatie. Ekspresja genu alfa-TTP zależy od spożycia alfa-tokoferolu z dietą. Wzrost poziomu mRNA alfa-TTP stwierdzono jednak zarówno po uzupełnieniu niedoboru alfa-tokoferolu jak i w stanie deficytu.
Na czym polega działanie antynowotworowe wit E: Indukcja apoptozy przez tokoferole: Wywoływanie procesu apoptozy wykazano dla bursztynianu alfa-tokoferolu (Alfa-TOS) działającego na komórki nowotworowe, ale nie na komórki pierwotne. Stwierdzono jego proapoptotyczny efekt w komórkach raka piersi, prostaty oraz promielocytach leukemicznych. W badaniach na komórkach raka piersi wykazano, że TOS odbudowuje w komórkach utraconą podczas transformacji nowotworowej zdolność do syntezy aktywnych cząsteczek czynnika transformującego beta (TGF-beta) i ich receptorów. Receptor śmierci Fas, w komórkach nowotworowych schowany w cytoplazmie, ulega pod wpływem TOS przemieszczeniu do błony komórkowej, co przywraca jego funkcjonowanie jako inicjatora kaskady apoptotycznej. TOS stymuluje także ekspresję ligandu Fas. Alfa-tokoferol nie indukuje apoptozy, ale wzmacnia efekt alfa TOS. Dla wywierania efektu antynowotworowego alfa TOS musi być podawany dootrzewnowo ze względu na zachowanie struktury estru. Jest prawdopodobne, że ze względu na obecność bursztynianu alfa TOS ma właściwości lizosomotropowe w komórkach nowotworowych.
Działanie antyoksydacyjne: Usuwanie pozakomórkowych reaktywnych form tlenu (RFT), hamowanie działania wewnatrzkomórkowego RFT - uaktywniania czynników transkrypcyjnych NF kappaB i AP-1.
W makrofagach (również monocytach, neurofilach, fibroblastach i miocytach) wykazano hamujący wpływ alfa tokoferolu na aktywność kinazy białkową C i kinazy fosfatydyloinozytolu, prowadzący do działania antypoliferacyjnego (wpływ na przeniesienie informacji wewnątrz komórki).
WITAMINA D, WAPŃ
Witamina D3 powstaje w skórze z cholesterolu pod wpływem światła ultrafioletowego a następne etapy jej przemian zachodzą w wątrobie, nerkach i tkankach docelowych
Ekspresja genu hydroksylazy 25-OH-D3 zachodzi w wątrobie i jest indukowana przez kwasy żółciowe
W regulację homeostazy kalcytriolu zaangażowane są:
25-hydroksylaza cholekalcyferolu (CYP27)
24-hydroksylaza
1-alfa-hydroksylaza
W obniżanie poziomu kalcytriolu zaangażowana jest: hydroksylacja w pozycji 25.
Powstawanie kalcytriolu jest regulowane przede wszystkim przez: stężenie wapnia we krwi, stężenie parathormonu.
Ekspresja genu hydroksylazy 1α-25-OH-D3:
Indukowana przez parathormon
Jej synteza i aktywność są hamowane przez kalcytriol
Receptory kalcytriolu noszące nazwę VDR znajdują się w: błonie komórkowej i jądrze komórkowym
Do genów regulowanych przez kalcytriol należą geny białek zaangażowanych w:
metabolizm wapnia i kości oraz ich regulację
metabolizm energetyczny
metabolizm żelaza
reakcje odpornościowe.
Kalcytriol wpływa na ekspresję: białek wiążących wapń - kalbindyny i troponiny
Wapń wpływa na skurcz mięśni wiążąc się z następującymi białkami: kalbindyna, troponina.
Kalbindyna.
Kalbindyna należy do rodziny troponiny C.
Kalbindyna jest syntetyzowana w jelitach, nerkach, mózgu i innych tkankach.
Rolą kalbindyny jest wiązanie wapnia:
jelitowa uczestniczy w jego wchłanianiu
nerkowa w resorpcji z przesączu kłębuszkowego
w neuronach kalbindyna zabezpiecza przed wzrostem stężenia Ca, a tym samym chroni przed apoptozą
w schizofrenii zaobserwowano obniżenie poziomu kalbindyny w wielu strukturach mózgowych, w pierwszym rzędzie w korze mózgowej
Teorie działania kalbindyny:
transportująca - transport jonu w cytosolu
buforująca - zabezpiecza przed toksycznym stężeniem jonu wewnątrz komórki
aktywująca - wzmaga aktywność kanałów wapniowych lub enzymatyczną ATP-azy przyczyniając się do aktywnego transportu jonów ze światła kanalika do wnętrza komórek
Wapń wpływa na przewodzenie impulsów nerwowych wiążąc się z następującymi białkami:
Kalretinina - występuje w neuronach korowych i podkorowych
Aneksyna - wiążą fosfolipidy w obecności wapnia, uważana za pośrednika we wpływie wapnia na fuzję błon (np. egzocytoza neuroprzekaźników)
Synaptotagmina - występuje w pęcherzykach synaptycznych, zaangażowana w egzocytozę i uwalnianie neuroprzekaźników
Białko wiążące wapń w mięśniach: Kalretikulina - białko wiążące wapń w retikulum endoplazmatycznym komórek mięśni gładkich, szkieletowych oraz komórek niemięśniowych.
FOSFOR
Wchłanianie fosforanów jest POBUDZANE przez: kalcytriol, parathormon.
Wchłanianie fosforanów jest HAMOWANE przez: kalcytonina, wapń
Wydalanie fosforanów jest POBUDZANE przez: parathormon, kalcytonina
Wydalanie fosforanów jest HAMOWANE przez: kalcytriol
Co jest czynnikiem fosfaturemicznym: FGF-23
WITAMINA K
Witamina zaangażowana w reakcje karboksylacji: K (karboksylacja reszt glutaminianowych w pozycji gamma).
Droga witaminy K od przewodu pokarmowego do tkanek:
W enterocytach witamina K jest wbudowywana do chylomikronów
Do tkanek dociera z chylomikronami resztkowymi (CR) i innymi lipoproteinami
Wychwyt komórkowy witaminy K zachodzi za pośrednictwem receptorów lipoprotein.
Do wychwytu filochinonu prawdopodobnie niezbędna jest apoE, czyli wychwyt następuje z chylomikronów resztkowych. Wychwyt CR głównie w wątrobie i kościach (20% wychwytu wątrobowego).
W kościach komórki wychwytujące CR to komórki śródbłonka naczyń zatokowych, osteoblasty i makrofagi.
(?) Antycukrzycowe działanie witaminy K polega na: witamina K za pośrednictwem osteokalcyny może wpływać na wydzielanie insuliny i jej działanie w tkankach docelowych. Osteokalcyna stymuluje wydzielanie insuliny i zwiększa insulinowrażliwość tkanek.
Mechanizm wpływu witaminy K na strukturę cząsteczek białka polega na: posttranslacyjnej modyfikacji białek - gamma-karboksylacja glutaminianu:
Utlenienie witaminy K - przejście z postaci hydrochinony do epoksydu
Utlenienie, a następnie karboksylacja Gln przez karboksylazę glutaminianu
Redukcja epoksydu do chinonu, następnie hydrochinonu - reduktaza epoksydowa (jej inhibitor - antykoagulant - warfaryna) (+ pkt 6.)
Wpływ antykoagulantu warfaryny na metabolizm witaminy K polega na: INHIBICJI enzymu REDUKTAZY EPOKSYDOWEJ podczas redukcji epoksydu, zachodzącej podczas karboksylacji z udziałem witaminy K:
Witamina K jest konieczna do: posttranslacyjnej modyfikacji (karboksylacji) białek PIVKA (białka indukowane niedoborem witaminy K) syntetyzowanych w wątrobie, tj. protrombiny, czynników krzepnięcia krwi (VII, IX, X) oraz białek S, C i Z. Białka PIVKA zapewniają krzepliwość krwi i powodują zatrzymanie krwawienia. Witamina K w tym procesie jest ko faktorem gamma-karboksylazy.
Wpływ witaminy K na kości:
hamuje resorpcję kości indukując apoptozę osteoklastów, hamując apoptozę osteoblastów i indukując różnicowanie komórek progenitorowych w komórki kościotwórcze
hamuje syntezę prostaglandyny E2, czynnika indukującego resorpcję kości
uczestniczy w karboksylacji = uaktywnianiu osteokalcyny, która pośredniczy we wbudowywaniu Ca do hydroksyapatytu, stanowiącego 70% masy kostnej
Witamina K współdziała z enzymami katalizującymi reakcje karboksylacji reszt glutaminowych w pozycji gamma, w wyniku których powstają białka Gla posiadające zdolność wiązania Ca i hydroksyapatytów.
TIAMINA
Wchłanianie tiaminy pokarmowej zachodzi w bliższej części jelita cienkiego i polega na
biernej dyfuzji lub
aktywnym transporcie przez specyficzne transportery w antyporcie z jonami wodorowymi, sprzężonym z fosforylacją witaminy.
Co się dzieje z tiaminą po wejściu do enterocytu: fosforylacja i co powstaje: TPP (pirofosforan tiaminy)
Na wchłanianie tiaminy mają wpływ: Jony sodowe (ATP-aza sodowo-potasowa), pH ?
Transport tiaminy z enterocytów do krwi zachodzi z udziałem enzymu: ATPazy sodowo-potasowej
Wpływ alkoholu na wchlanianie B1 czy B2:
Alkohol i jego metabolit - aldehyd octowy - ingerują w każdy etap metabolizmu tiaminy: transport dokomórkowy, fosforylację i wiązanie z enzymami.
Nawet przy spożyciu adekwatnym alkoholicy mogą mieć niewystarczający poziom tiaminy dla utrzymania normalnego funkcjonowania neuronów.
Wiązanie TPP do transketolazy wymaga obecności jonów magnezu, których niedobór występuje przy chronicznym spożyciu alkoholu.
Skutkiem zmian w metabolizmie glukozy na skutek niedoboru tiaminy jest w mózgu także upośledzenie syntezy mieliny wynikające z ograniczenia wbudowywania kwasów tłuszczowych.
RYBOFLAWINA
Ilość ryboflawiny syntetyzowanej przez bakterie w jelicie grubym: zależy od diety i jest wyższa na diecie roślinnej niż na mięsnej.
Przed wchłonięciem ryboflawiny do wnętrza enterocytów muszą zajść następujące reakcje:
rozkład białek przez proteazy
rozkład koenzymów do wolnej ryboflawiny przez fosfatazy:
FAD do FMN - pirofosfataza
FMN do ryboflawiny - fosfataza
Na wchłanianie ryboflawiny mają wpływ: sole żółciowe (obniżone w marskości, cholestazie, zapaleniu wątroby)
Witamina zaangażowana w reakcje utleniania i redukcji: B2
Poziom transporterów witaminy B2 maleje: przy wysokim stężeniu zewnątrzkomórkowym
FOLIANY
Witamina zaangażowana w reakcje przeniesienia reszt jednowęglowych: foliany
Transport folianów do wnętrza komórek (wchłanianie) odbywa się za pośrednictwem specyficznych przenośników (symport z H+ i antyport z OH-)
Wchłanianie folianu: zależy od pH (większy wychwyt w pH kwaśnym)
cAMP i kinaza tyrozynowa:
Bakterie jelitowe produkują głównie monoglutaminian.
System transportujący w jelicie grubym ma cechy występującego w jelicie cienkim. Obydwa systemy transportujące są regulowane przez wewnątrzkomórkowe ścieżki angażujące kinazę tyrozynową i cAMP. Mutacje transporterów folianu w jelicie powodują jego złe wchłanianie - stosowanie dawek farmakologicznych w takich przypadkach umożliwia wchłanianie na zasadzie transportu biernego.
Niedobór folianu w diecie - stymulacja („up regulation”) wychwytu nośnikowego, wzrost poziomu mRNA i transportera zredukowanego folianu.
Zmiany w poziomie białka transportera podczas ontogenezy - obniżenie w okresie dojrzałości.
KWAS NIKOTYNOWY
Funkcja witaminy B3: wchodzi w skład NAD (nukleotyd nikotynoamidoadeninowy) i NADP (jego fosforan) - koenzymów oksydoreduktaz - oraz NADPH - koenzymu biorącego udział w syntezie kwasów tłuszczowych i cholesterolu oraz w obronie antyoksydacyjnej (redukcja utlenionego glutationu). Kwas nikotynowy stosowany w dawkach farmakologicznych (2-4g):
obniża stężenie cholesterolu w krążeniu
hamuje uwalnianie kwasów tłuszczowych z tkanki tłuszczowej
powoduje zmniejszenie zapasów glikogenu i tłuszczu w mięśniach szkieletowych i mięśniu sercowym oraz podwyższenie stężenia glukozy i kwasu moczowego we krwi.
Niedobór wit. PP występuje:
przy niedoborach w diecie niacyny lub tryptofanu
w schorzeniach:
Hartnupa (zaburzenia transportu tryptofanu)
chorobach nowotworowych (intensywna synteza serotoniny z tryptofanu)
alkoholizmie
przy stosowaniu niektórych leków - np. przeciwgruźliczych.
WITAMINA B6
Witamina zaangażowana w reakcje transaminacji: B6 - w glukoneogenezie
Funkcja witaminy B6 w ustroju:
Metabolizm aminokwasów
Synteza amin biogennych
Synteza neurotransmiterow
Reakcje transami nacji - glukoneogeneza
Transport witaminy B6 do wnętrza enterocytów: zachodzi przy udziale specyficznych przenośników, jest niezależny od jonów sodowych, ale zależny od kwaśnego środowiska.
BIOTYNA
Wchłanianie biotyny odbywa się: w bliższej części jelita cienkiego, za pośrednictwem przenośników zależnych od gradientu jonów sodowych - specyficznych także w stosunku do kwasu pantotenowego i liponowego - multivitamin transporting system. Transport z enterocytu do krwi z wykorzystaniem przenośników, ale niezależny od jonów sodowych.
WITAMINA B12
Witamina przenosząca grupy metylowe: B12
Rola megaliny (multifunkcjolany receptor endocytotyczny): nie ogranicza się do reabsorpcji nerkowej, występuje też w:
Nabłonku oka
Tymocytach,
Pneumocytach typu II,
Enterocytach
Endometrium i jajowodach
Komórkach ucha wewnętrznego
Macicy
Nerkach.
WITAMINA B5
Wchłanianie wit B5:
W pożywieniu kwas pantotenowy występuje jako CoA albo białko transportujące acyl (ACP).
Przed wchłonięciem CoA jest hydrolizowany stopniowo do kwasu pantotenowego.
Wchłanianie prze transportery zależne od Na, transport wysycalny.
Przy stężeniach wysokich transport bierny - przy 10x wzroście spożycia spadek wchłaniania do 10% ilości spożytej.
Rola kw. Pantotenowego w organizmie
WITAMINA C
Funkcja witaminy C to udział w syntezie:
Kolagenu
Kwasów żółciowych
Amin katecholowych
Karnityny
Transport witaminy C do wnętrza enterocytów jest regulowany przez: kinazę białkową C, stężenie w jelicie.
ŻELAZO
Wchłanianie żelaza: zachodzi w dwunastnicy i początkowym odcinku jelita czczego.
Żelazo hemowe - wbudowane w hem, transportowane do enterocytów za pośrednictwem receptorów błonowych. Wchłanianie żelaza hemowego nie zależy od pH. Blokada katabolizmu hemu przez inhibitor oksygenazy hemowej hamuje wchłanianie żelaza hemowego.
Etapy wchłaniania żelaza niehemowego:
Transport do wnętrza enterocytów przez transporter metali dwuwartościowych (NRAMP2 lub DMT) poprzedzony redukcją żelaza trójwartościowego przez reduktazę.
Fe+2 w enterocycie zostaje związane z chaperonami, które dostarczają go do odpowiednich białek.
Przez błonę podstawno-boczną jest transportowany jon Fe+2 przez ferroportynę, w przekazaniu go do transferyny prawdopodobnie uczestniczą związki niskocząsteczkowe, np. dwuwęglany.
Utlenienie przez ceruloplazminę poprzedza związanie przez transferrynę.
Białko HFE ulokowane w błonie podstawno-bocznej enterocytu, a także w błonach innych komórek związane z zabezpieczeniem przed nadmiernym wchłanianiem żelaza - defekt genu białka HFE występuje w hemochromatozie - nadmiernym gromadzeniu żelaza w tkankach i krążeniu).
Nadmiernemu wchłanianiu żelaza przeciwdziała białko: hepcydyna - jest bezpośrednim inhibitorem ferroportyny, białka które transportuje żelazo poza komórki je magazynujące. Poprzez zahamowanie ferroportyny, hepcydyna hamuje transport żelaza z enterocytów do systemu żyły wrotnej wątrobowej, w ten sposób redukując wchłanianie żelaza.
Przy wysokim poziomie Fe we krwi, a co za tym idzie - zwiększonym wysyceniu hemu żelazem, aktywowane zostaje białko: hepcydyna: Wysoki poziom żelaza we krwi hepcydyna degradacja ferroportyny zmniejszenie uwalniania Fe z enterocytów, hepatocytów, splenocytów (obniżenie Fe w krążeniu).
Transport jonu Fe przez błonę podstawno-boczną. Transport do wnętrza enterocytów przez transporter metali dwuwartościowych (NRAMP2 lub DMT) poprzedzony redukcją żelaza trójwartościowego przez reduktazę. Fe+2 w enterocycie zostaje związane z chaperonami, które dostarczają go do odpowiednich białek. Przez błonę podstawno-boczną jest transportowany jon Fe+2 przez ferroportynę, w przekazaniu go do transferyny prawdopodobnie uczestniczą związki niskocząsteczkowe, np. dwuwęglany.
Jak regulowana jest homeostaza żelaza? transkrypcyjnie, translacyjnie, potranslacyjnie ?
Wewnątrzkomórkowa homeostaza żelaza regulowana jest przez:
Czynniki regulujące translację mRNA białek zawierających Fe lub związanych z metabolizmem Fe (np. syntazy kwasu delta-aminolewulinowego - enzymu uczestniczącego w syntezie hemu, dehydrogenazy bursztynianowej, akonitazy, ferrytyny, receptorów transferyny).
IRP-1 i 2 - iron regulatory protein
Co się dzieje po przyłączeniu żelaza do IRP? Związanie żelaza przez IRP powoduje ich unieczynnienie, czyli odblokowanie syntezy ferrytyny i synteza kwasu delta- aminolewulinowego, zahamowanie syntezy receptorów transferyny. Wiązanie żelaza przez białko IRP - wzrasta wraz z poziomem żelaza w komórce.
CYNK
Charakterystyka transportera cynku ZnT-1:
Ekspresja w błonie komórkowej w wielu tkankach, m.in. w jelicie, wątrobie, nerkach, mózgu.
Zapobiega nadmiernemu wzrostowi stężenia Zn w komórce prawdopodobnie hamując transport Zn przez kanały wapniowe.
W mózgu zmniejsza toksyczność Zn w neuronach i astrocytach.
Ekspresja regulowana przez czynnik transkrypcyjny MTF-1 - indukcja przy wzroście poziomu Zn w komórce.
Charakterystyka transportera cynku ZnT-3:
Transport Zn do pęcherzyków synaptycznych w neuronach glutaminergicznych mózgu - modulowanie sygnału - neurony gluzinergiczne
Regulator glutaminergiczny AMPA
Charakterystyka transportera cynku ZnT- 8:
Ekspresja wyłącznie w komórkach beta trzustki.
Zn jest niezbędny do wydzielania insuliny - jej umieszczania w pęcherzykach wydzielniczych i uwalniania.
Polimorfizm ZnT-8 u ludzi jest związany z podatnością na cukrzycę typu II.
W jakich neuronach gromadzi się cynk? w pęcherzykach synaptycznych neuronów glutaminergicznych. Glutaminergiczne neurony zawierające Zn - gluzinergiczne. Neurony gluzinergiczne tworzą sieć obejmującą perikariony w korze mózgowej i ciele migdałowatym, wysyłające aksony do innych struktur mózgu - „exclusive output voice” kory mózgowej i ciała migdałowatego.
MIEDŹ
Wchłanianie MIEDZI zachodzi przy udziale następujących białek:
DMT 1 - transporter białek dwuwartościowych 1
CTR 1 - transporter miedzi 1
Mechanizm wchłaniania miedzi:
Dwunastnica i początkowy odcinek jelita czczego.
Transport błonowy: transporter metali dwuwartościowych 1 (DMT1), lub transporter miedzi 1 (Ctr1 - tylko Cu+ - konieczna redukcja przez reduktazę umieszczoną w błonie enterocytu).
Transport przez Ctr1 stymulowany przez niskie pH.
Po wejściu do enterocytu szybkie związanie z chaperonami i transport Cu do miejsc przeznaczenia.
Wyjście z enterocytu - ATPaza miedziowa (Menkesa).
SELEN
SELEN wchodzi w skład:
Dejodynaz
Peroksydaz glutationowych
Znaczenie selenu dla aktywności tarczycy polega na: Selen jest pierwiastkiem bardzo ważnym dla aktywności tarczycy. Wchodzi w skład dejodynaz oraz peroksydaz glutationowych chroniących tarczycę przed uszkodzeniem oksydatywnym. Niedostateczne spożycie selenu powoduje:
obniżenie aktywności dejodynaz i stężenia T3 w osoczu
uszkodzenie oksydatywne tkanki tarczycy.
Szczególnie szkodliwe działanie na morfologię tarczycy ma niedobór selenu połączony z niedoborem jodu. Skojarzony niedobór jodu i selenu uważany jest za przyczynę powstawania kretynizmu śluzakowatego, obserwowanego na obszarach deficytowych pod względem jodu i selenu.
Budowa i rola selenoproteidu P:
Główny osoczowy i pozakomórkowy selenoproteid.
Syntetyzowany i wydzielany przez większość tkanek, głównie jednak przez wątrobę.
Szybki turnover: okres półtrwania 3-4h.
Wiąże się z komórkami śródbłonka.
Proteina o pełnej długości zawiera 10 reszt cysteinowych.
Prawdopodobnie odpowiedzialny za utrzymanie homeostazy selenu w organizmie. Funkcja- transport selenu.
MAGNEZ
Mechanizmy wchłaniania magnezu w przewodzie pokarmowym:
Wchłanianie Mg zachodzi w jelicie czczym i krętym.
Wchłanianie jest liniowo proporcjonalne do spożycia, tylko przy niskim spożyciu wzrasta absorpcja względna.
Przy użyciu izotopów stałych ustalono, że u zdrowego człowieka na diecie zachodniej absorpcja względna wynosi 0,44.
Wchłanianie na drodze transportu aktywnego, wysycalnego transcelularnego i biernego, paracelularnego (zgodnie z gradientem elektrochemicznym).
Wchłanianie:
w błonie apikalnej transporter TRPM6
w błonie podstawno-bocznej antyport z jonami sodowymi - gradient jonów sodowych wytwarzany przez ATP-azę Na-K.
Buforujące działanie magnezu: Komórki pobierają magnez do osiągnięcia pożądanego stężenia. W przypadku niedoboru może nastąpić więc obniżenie stężenia w osoczu przy niezmienionym poziomie wewnątrzkomórkowym. Magnez w kościach zaadsorbowany w warstwie zewnętrznej pozostaje w równowadze z zewnątrzkomórkowym, jest łatwo mobilizowany, opuszcza kości w stanach niedoboru Mg i w zakwaszeniu (właściwości buforujące jak wapń), jego poziom ulega obniżeniu wraz ze starzeniem się organizmu do połowy występującego w młodości.
Stężenie w osoczu utrzymywane jest w zakresie 0,75-1 mmol/l przez uwalnianie z zewnętrznej warstwy kości i wzrost reabsorpcji w nerkach. Obniżenie stężenia w osoczu świadczy o poważnym deficycie Mg w organizmie. Receptory rejestrujące poziom ca i Mg przy wysokim poziomie Mg w osoczu inicjują reakcje hamujące odpowiedź na takie hormony, jak PTH, kalcytonina, glukagon, wazopresyna argininowa, które stymulują reabsorpcję Mg.
Mechanizm reabsorpcji magnezu w kanalikach dalszych: około 70% Mg surowicy jest filtrowane, z czego:
10-15% reabsorbowane w kanalikach bliższych
60-70% w pętli Henlego
10-15% w kanalikach dalszych.
W pętli Henlego reabsorpcja zachodzi na drodze transportu paracelularnego, w którym uczestniczy białko paracellina-1. Mutacje genu paracelliny-1 związane są z utratą Mg - syndrom hipomagnezemii i hiperkalciurii. W kanalikach dalszych reabsorpcja zachodzi na drodze transportu trancelularnego. Receptory rejestrujące poziom ca i Mg przy wysokim poziomie Mg w osoczu inicjują reakcje hamujące odpowiedź na takie hormony, jak PTH, kalcytonina, glukagon, wazopresyna argininowa, które stymulują reabsorpcję Mg.
W kanalikach nerkowych dalszych transportery TRPM 6,7 uczestniczą w reabsorpcji Mg. Transport z kanalika do krwi na drodze antyportu z jonami sodowymi, których gradient zapewnia ATP-aza Na-K.
Transportery magnezu: TRPM 6 i 7
w błonie apikalnej transporter TRPM6 (uczestniczy we wchłanianiu Mg)
w kanalikach nerkowych dalszych transportery TRPM 6,7 (uczestniczą w reabsorpcji Mg)
Skutki mutacji genów receptorów Mg:
Aktywujące - niedoczynność przytarczyc, spadek stężenia PTH, spadek reabsorpcji Ca i Mg, hypokalcemia, hyperkalciuria, hypomagnezemia.
Unieczynniające - wzrost stężenia PTH, hypokalciuria, hyperkalcemia, hymermagnezemia
CHROM
Najwyższe stężenia CHROMU występują w następujących narządach: wątroba, szpik kostny.
Etapy transportu chromu do puli wewnątrzkomórkowej:
Chrom jest transportowany do tkanek przez transferrynę.
Insulina stymuluje przemieszczanie receptora transferynowego do błony komórkowej.
Z kompleksu transferryna - receptor Cr jest uwalniany po zakwaszeniu pęcherzyka endocytotycznego (w błonie pęcherzyka znajduje się ATP-aza tłocząca jony wodorowe do wnętrza pęcherzyka).
Chrom wiąże się z apochromoduliną (chromodulina pozbawiona chromu).
Zależność między insuliną a chromem:
Chrom jest transportowany do tkanek przez transferrynę
Insulina stymuluje przemieszczanie receptora transferynowego do błony komórkowej
Z kompleksu transferryna - receptor Cr jest uwalniany po zakwaszeniu pęcherzyka endocytotycznego (w błonie pęcherzyka znajduje się ATP-aza tłocząca jony wodorowe do wnętrza pęcherzyka)
Chrom wiąże się z apochromoduliną (chromodulina pozbawiona chromu)
Chromodulina po związaniu chromu wiąże się z receptorem insulinowym, stymuluje jego aktywność kinazową, hamuje fosfatazę receptora i tą drogą wzmacnia sygnał insulinowy
-coś o chromie, inne niż tutaj!!
Eikozanoidy (tego tematu nie było, ale są pytania):
Głównym substratem w syntezie prostanoidów jest KWAS ARACHIDONOWY , który jest uwalniany z FOSFOLIPIDÓW BŁONOWYCH pod wpływem CYKLOOKSYGENAZY.
Syntezę prostanoidów rozpoczyna enzym Cyklooksygenaza, a syntezę leukotrienów rozpoczyna enzym lipooksygenaza.