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


antioxidační působení: zháší singletový kyslík 1O2


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)


PP

B5


Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/amino-acid-metabolism.html (leden 2007)

B12

Regenerace Met

(vitaminy: folát + B12)

http://web.indstate.edu/thcme/mwking/amino-acid-metabolism.html


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)

http://courses.washington.edu/conj/bloodcells/radicals.gif

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)

http://www.pg.com/science/skincare/Skin_tws_9/Skin_tws_9_03.jpg

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

http://www.biosbcc.net/doohan/sample/htm/Hemostasis.htm

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)





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




1-2) napěťově-řízené

Na+_kanály

depolarizace

3-4) napěťově řízené

K+_kanály

hyperpolariz

ace

Na+/K+-ATPáza

návrat k normálu


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


AGONISTÉ acetylcholinu stimulace receptoru:

nikotin (alkaloid z tabáku) se váže na nikotinový ACH receptor

muskarin (jed mochomůrky) se váže na muskarinový ACH receptor


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)


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 ()


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



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


Extracelulární matrix

- syntéza kolagenu -




Documents

Poznámky ke zkoušce