View
145
Download
1
Category
Preview:
DESCRIPTION
Biokemija 2 - predavanja (PMF Split), prof.dr. sc.Maja Pavela - Vrančić
Citation preview
Sveuilite u SplituPrirodoslovno-matematiki fakultetOdjel za kemiju
prof. dr. sc. Maja Pavela-Vrani
Stanina signalizacija
Autokrina signalizacija: signalne molekule djeluju na stanicu koja ih izluuje (interleukin-2)
Parakrina signalizacija: signalne molekule djeluju na susjedne stanice unutar istog tkiva (prostaglandini i polipeptidni hormoni rasta)
Endokrina signalizacija: signalne molekule djeluju na udaljene stanice (inzulin i adrenalin)Endokrini sustav koristi krvne ile kao informacijske kanale
molekulehormonaendokrinestanicekrvotokciljnestanice
Osnovne endokrine lijezde titnalijezda guteraa jajnik testis nadbubrenalijezdaepifizahipofizaprsnalijezdaSignalne molekule stvorene u endokrinim stanicama: hormoniMUKARAC ENASustav lijezda s unutranjim luenjem koje
oslobaaju hormone,
koordiniraju funkcije stanice,
koriste kemijske signale za komunikaciju meu stanicama.
Fungicidi, insekticidi, herbicidi, industrijski agensi, neki sintetiki proizvodi i metali
Posljedice:disfunkcija titne lijezde,smanjena plodnost,smanjena uspjenost izlijeganja,deformacije od roenja,metaboliki poremeaji u ptica, riba i sisavaca,gubitak mukih obiljeja,ugroenost imunolokog sustava.
Mnogi kemijski agensi u okoliu, remete endokrine sustave u ovjeka i ivotinjaUtjecaj se najee ispoljava kod potomstva,rijetko kod izloenog roditelja.Poremeaji hipofize: GIGANTIZAM (divovski rast)AGROMEGALIJA (naknadni rast pojedinih dijelova tijela)NANOSOMIJA (patuljasti rast)
Kemijski glasnici (PRVI glasnici)
Slue u regulaciji metabolizma, rasta i razvoja, a djeluju i na raspoloenje
Specifino mijenjaju djelovanje odreenih tkiva - ciljnih stanicautjeu na brzinu sinteze enzima i drugih proteinadjeluju na brzinu enzimske katalizemijenjaju propusnost staninih membrana
HORMONI
male molekule nastale od aminokiselina
adrenalin (ili epinefrin) tiroksin
polipeptidi i proteini
glukagon inzulin
steroidi (izvedeni od kolesterola)
kortizol progesteronKemijska priroda hormona
krvni sudinzulin-stanicasignalnislijedC lanacpreproinzulinproinzulin(nastaje u ER)inzulin(nastaje uGolgijevom tijelu)B lanacB lanacB lanacC lanacC lanacA lanacA lanacA lanacLangerhansoviotoii
Inzulin se sintetizira u-stanicama guterae
guteraaINZULIN signalizira stanicama da glukozeima u izobiljusignalnislijed
Izrezivanjem signalnog slijeda iz preproinzulina nastaje proinzulin; izrezivanjem spojnog peptida C iz proinzulina nastaje inzulin
Visoka razina glukoze u krvipotie -stanice guterae na luenje inzulina 3. porast omjera ATP/ADP zatvara ATP-osjetljivi kanal za K+5. otvara se naponski-regulirani kanal za Ca2+6. egzocitoza granulainzulina1. Unos glukoze4. porast koncentracijeK+ u stanici uzrokujedepolarizaciju stanice-stanicaguteraeglukokinaza2. fosforilacijom se glukoza zadrava u stanici glikoliza porast omjera ATP/ADPglukozaglukozaGLUT2glukoza-6-fosfatATP-osjetljivikanal za K+ depolarizacija
naponski regulirankanal za Ca2+Ca2+inzulinsekretorne granule inzulinapiruvat-Stanice guterae ovise o glukozi kao izvoru energije.U -stanicama guterae, delovanjem glukokinaze zapoinje metabolizam glukoze.
Sintetizira seu -stanicama guteraeu manjoj mjeri u tankom crijevu,
nastaje iz preproglukagona,odnosno proglukagona izrezivanjem dijela polipeptidnog lanca,
prvenstveno djeluje na stanice jetre,
potie razgradnju glikogena u jetri i otputanje glukoze u krv.
preproglukagon29 aminokiselinaproglukagonglukagonglukagonglukagonGLUKAGON signalizira stanicama danema dovoljno glukozeImunokemijsko bojanje -stanice na glukagon
Sintetizira se u nadbubrenoj lijezdi iz aminokiseline tirozin, koja se sintetizira iz aminokiseline fenilalanin
tirozin L-DOPA dopamin noradrenalin adrenalin
prvenstveno djeluje na stanice miia,vana komponenta odgovora organizma na stres.ADRENALIN (epinefrin) je katekolaminnadbubrena lijezdabubregadrenalin: lat. ad- i renes znai na bubreguepinefrin: gr. epi- i nephros ima slino znaenje
Kako stanica prima signale iz svoje okoline?
Kako prerauju primljene informacije?
Kako se odaziva na primljene podraaje?
PRIJEM
PRETVARANJEO D GO VORstaniniodgovorna primljenipodraajP R O V O E N J E S I G N A LAPROVOENJE signala
Na unutarstanine receptore vezuju sesteroidni hormoniprolaze kroz plazmatsku membranu difuzijomhormoni titnjaeulaze u stanicu olakanomdifuzijom.
Hormoni djeluju preko RECEPTORAStanini povrinski receptori vezuju u vodi topljive hormone, koji ne prolaze kroz plazmatsku membranu.
u vodi topljivihormonkrvotokciljna stanicaRECEPTORRECEPTORsteroidnihormonkomplekshormon-receptorcitosoljezgraproteinplazmamembrana
hormonreceptorcitosolG protein
Membranski receptori prenose informaciju sa stanine povrine u unutranjost stanice:vezanje liganda u vanstaninom prostoru, inducira konformacijske promjene u 7TM receptoru koje se prenose na citosolne petlje i karboksilni kraj receptora
7TM receptori su u sprezi s trimernim G-proteinom
Informacija se dalje prenosi unutarstaninim signalnim putovima koji ukljuuju druge glasnike
Stanini povrinski receptori za glukagon i adrenalin: 7TM receptori 7TM receptor (serpentinski receptor) 7 transmembranskih uzvojnica
Karboksilnikraj receptoraadenilat ciklazacitosol
G-PROTEINUnutarstanini posrednik u prijenosu signala na unutatrstanine druge glasnike i signalne putove
heterotrimer
i podjedinice su usidrene u membranu preko kovalentno vezanih masnih kiselina
posjeduje GTP-aznu aktivnost (hidrolizira GTP na GDP i Pi)
djeluje kao molekularna sklopka koja oscilira izmeu dva konformacijska stanjau neaktivnom obliku vee GDPu aktivnom obliku vee GTP
GDPLanci masnih kiselina
put ciklikih nukleotidacAMPcGMP
put inozitolnih fosfolipida IP3 (inozitoltrifosfat) DAG (diacilglicerol)
put iona kalcijaCa2+
UNUTARSTANINI SIGNALNI PUTOVIG-protein nadzire tri unutarstanina signalna puta, u kojima sudjeluje pet drugih glasnika:drugiglasnikprvi glasnik
fosforilacijadefosforilacijaFosaforilaciju proteinakataliziraju proteinKINAZEDefosaforilaciju proteinakataliziraju fosfoproteinFOSFATAZEDRUGI GLASNICI su unutarstanine molekule ija se koncentracija mijenja kao odgovor na signale iz okoline Glavni uinak drugih glasnika: regulacija procesa fosforilacije i defosforilacije ciljnih proteina procesom reverzibilne kovalentne modifikacije:
Aktivacija G-proteina Konformacijske promjene na receptoru se, na citosolnoj strani plazmatske membrane, prenose na G-protein koji u zamjenu za GDP vee GTP,
vezanje GTP izaziva konformacijske promjene u -podjedinici, koja kao aktivirana G(GTP) podjedinica disocira s GG dimera.
receptorhormonG proteinPUT ciklikog adenozin-monofosfata (cAMP)
G
receptorhormonG proteinGGGGGGGGG
ATP cAMP + PPiadenilatciklazaadenilatciklazaG proteinDjelujui na adenilat ciklazu,G-protein mijenja koncentraciju cAMP u stanici
Aktivacija adenilat ciklazereceptorhormonGGGGGGG(GTP) podjedinica difundira unutar plazmatske membrane do adenilat ciklaze, vee se i aktivira je,
adenilat ciklaza katalizira sintezu cAMP iz ATP.
Disocijacijom hormona, receptor se vraa u poetno stanje.
cAMP je unutarstaninidrugi glasnik u djelovanju
adrenalinaglukagonanoradrenalinakalcitoninakortikotropinalipotropinaparatiroidnog hormonaitd.
Cikliki AMP (cAMP) prenosi unutar stanicebioloke uinke hormona
adenilatciklaza
cAMPneaktivnakatalitikapodjedinicakompleks cAMP iregulacijskepodjediniceregulacijskapodjedinicaaktivnakatalitikapodjedinicacAMP aktivira protein KINAZEVezanjem cAMP na regulacijske podjedinice dolazi do konformacijskih promjena koje uzrokuju otputanje katalitiih podjedinica i njihovu aktivaciju.
Protein kinaze fosforiliraju proteine itako mijenjaju njihovu aktivnost
FOSFORILACIJA proteina kao nainprijenosa informacijeNajee se fosforilira specifini Ser, Tyr ili Thr aminokiselinski ogranak (sadri OH-skupinu) u polipeptidnom lancu ciljnog proteina
Fosforilacijom se mijenjakonformacija proteinaproteinfosfat
protein kinazaenzim 1 enzim 1enzim 2 enzim 2Protein kinaze aktiviraju fosforilacijsku kaskaduPPSTANINI ODGOVOR
aktivirana proteinkinazafosforilacija proteinaaktivirana adenilat ciklazaaktivirani G proteinaktivirani receptorporast [cAMP]hormonPut unutarstaninog prijenosa signala:cAMP (drugi glasnik) i FOSFORILACIJAligandG proteinadenilatciklazaproteinkinazaAdrugiglasnikreceptor
Kaskadni mehanizam omoguava pojaavanje signalaJedna molekula hormona izazove sintezu velikog broja molekula cAMP
Za ivotnog vijeka jedne molekule cAMP, svaka podjedinica protein kinaze A katalizira fosforilaciju velikog broja proteina
Jedna molekula hormona izazove odgradnju 108 molekula glukoze
SignalizacijaBroj aktiviranih molekula PRIJEM SIGNALA
Vezanje adrenalina na receptor1
TRANSDUKCIJA SIGNALA
cAMP
Neaktivna protein kinaza A Aktivna protein kinaza A Neaktivna fosforilaza kinaza Aktivna fosforilaza kinaza Neaktivna glikogen fosforilaza Aktivna glikogen fosforilaza Glikogen Glukoza-1-fosfat Glukoza104 104 105106 108
STANINI ODGOVOR
Glukoza
Na prijelazu iz aerobnih u anaerobne uvjete smanjuje se aktivnost cAMP-zavisne protein kinaze A,
smanjuje se aktivnost niza enzima koje aktivira protein kinaza A,
usporava se metabolizam.Kod morskih pueva, kljuni regulatorni mehanizam naprijelazu iz aerobnog u anaerobni metabolizam jereverzibilna fosforilacija proteinaLittorina littorea
Inaktivacija adenilat ciklaze
G-protein je GTP-aza: GTP, vezan na -podjedinicu, se GTP-aznom aktivnou G-proteina hidrolizira na GDP i Pi
G-protein se vraa u inaktivni oblik vezanjem G(GDP) podjedinice na GG-dimer
Razgradnja cAMP
cAMP + H2O AMP + H+
Enzim: fosfodiesteraza
Inhibitor fosfodiesteraze: kofeinPosljedica: porast cAMP, koji podrava produljeno djelovanje adrenalina (posebno su osjetljivestanice sranog miia)
GAENJE signala
Put inozitolnih fosfolipida: imobilizacija Ca2+hormon(prvi glasnik)aktivirani receptoraktiviraniG-proteinaktiviranafosfolipaza CPIP2 = fosfatidil inozitoldifosfat DAG = diacilglicerolIP3 = inozitoltrifosfatlumen ERaktiviranaprotein kinaza C
fosforilacija staninih proteinaplazmamembranakanal za Ca2+PIP2otvara kanal za Ca2+IP3 (drugi glasnik)DAGCa2+
INZULIN
Potie ulazak glukoze, nekih drugih eera i aminokiselina u miie i masne stanice,
smanjuje koncentraciju glukoze u krvi.
JETRA
inzulin
MII
GLUT-4
MASNESTANICE
Krv - [glukoza]
glukoza
glukoza
glikogen
glukoza
glikogen
piruvat
GUTERAA
GLUT-4
masti
-stanicaGUTERAE
neaktivnainzulin-osjetljivaprotein kinazaaktivnafosfoproteinfosfataza 1Pneaktivnafosfoproteinfosfataza 1ATPADPinzulin-osjetljivaprotein kinazaInzulin djeluje preko tirozin-kinaznog receptoraInzulin, preko tirozin-kinazne domene receptora, uunutarstaninom prostoru aktivira inzulin-osjetljivuprotein kinazu.
Inzulin-osjetljiva protein kinaza aktivira fosfoprotein fosfatazu.inzulintirozin-kinaznadomenaaktivnainzulin-osjetljivaprotein kinaza
Fosfoprotein FOSFATAZEdefosforiliraju proteinei takomijenjaju njihovu aktivnost
inzulinaktivirani receptoraktivirana inzulin-osjetljiva protein kinazaaktivirana fosfoprotein fosfatazadefosforilacija proteinaSignalizacija inzulinom
*
Recommended