1. Białka i ich rola we wszystkich procesach biologicznychKataliza enzymatyczna- większość procesów ma charakter białkowy. Enzymy są silnymi katalizatorami, zwiększają szybkość reakcji. Scharakteryzowano kilka tysięcy enzymów. Wszystkie enzymy są białkami. Białka odpowiedzialne za kierunek przemian w układach biologicznych.Transport i magazynowanie- Transport wielu małych cząsteczek i jonów zachodzi z udziałem białek. np. hemoglobina, przenosząca tlen w krwinkach czerwonych oraz mioglobina, pokrewne białko odpowiedzialne za transport tleny w mięśniach. Żelazo jest przenoszone w osoczu krwi przez transferynę, a przechowywane w wątrobie, w kompleksie z innym białkiem. Ruch uporządkowany- Białka są głównym składnikiem mięśni. Przesunięcie dwóch rodzajów włókien białkowych względem siebie prowadzi do skurczu mięśnia. W skali mikroskopowej ruchy uporządkowane, takie jak przemieszczanie się chromosomów podczas mitozy lub poruszanie się plemników za pomocą wici.Funkcja mechaniczno-strukturalna- Dużą elastyczność mięśni i tkanki kostnej zapewnia obecność kolagenu i białka fibtryralnego. Ochrona immunologiczna- Białka o dużej swoistości, które rozpoznają substancje obce dla ustroju i łączą się z nimi to przeciwciała. Obcymi mogą być wirusy, bakterie, komórki innych organizmów, białka odgrywają ważną rolę w odróżnianiu między tym co własne i obce dla organizmu.Wytwarzanie i przekazywanie impulsów nerwowych- Reakcja komórek nerwowych na specyficzne bodźce przebiega z udziałem białek receptorowych, np. rodopsyna, białko fotoreceptorowe, występujące w kom. pręcikowych siatkówki. Cząsteczki receptorów podatne na pobudzenie przez małe swoiste cząsteczki, np. acetylocholinę, są odpowiedzialne za przenoszenie impulsów w synapsach, czyli połączeniach między kom. nerwowymi.Kontrola wzrostu i różnicowania- Kontrola odpowiedniej kolejności ekspresji inf. genetycznej jest zasadniczym warunkiem uporządkowanego wzrostu i różnicowania komórek. U bakterii istotnym elementem kontroli są białka represorowe " wyciszające" określone fragmenty DNA komórki. W organizmach wyższych wzrost i zróżnicowanie kontrolują białkowe czynniki wzrostu, np. czynnik wzrostu nerwu kieruje tworzeniem sieci nerwowej. aktywność różnych kom. koordynują hormony( w większości są białkami)
Białko funkcjonuje w komórce jako czynnik kontrolujący przepływ energii.
· Aminokwasy są podstawowymi jednostkami strukturalnymi białek,
· Aminokwas zbudowany jest z:
- grupy karboksylowej
- aminowej
- atomu wodoru
- charakterystycznej grupy R (czyli z łąńcucha bocznego aminokwasu), która wiąże się kowalencyjnie z atomem węgla
· istnieje 20 aminokwasów , różniących się łańcuchem bocznym (podstawnikiem), czyli wielkością, kształetem, ładunkiem elektrycznym, zdolnością do tworzenia wiązań wodorowych oraz reaktywnością chemiczną
· wszystkie białka u wszystkich gatunków, od bakterii po człowieka zbudowane są z tego samego zestawu aminokwasów.
· oprócz glicyny, która nie ma węgla asymetrycznego, wszystkie są L-aminokwasami
· o właściwości aminokwasu decyduje jego ugrupowanie boczne ( najczęściej jest to łańcuch lub pierścień węglowodorowy)
· aminokwasy, które mogą być wytwarzane przez organizm człowieka, to aminokwasy endogenne
· aminokwasy, których organizm człowieka nie potrafi syntetyzować, to aminokwasy egzogenne
Klasyfikacja:
Aminokwasy dzieli się na grupy systematyczne w zależności od różnych kryteriów:
- budowa aminokwasów, np. liczba zawartych grup aminowych czy karboksylowych
- charakter niepolarny, polarny lub jonowy rodnika
- występowanie lub brak poszczególnych aminokwasów w białkach (aminokwasy białkowe i niebiałkowe)
- zdolność organizmów zwierzęcych i człowieka do syntezy poszczególnych aminokwasów
- miejsce syntezy: endogenne i egzogenne
- charakter łańcucha bocznego: łańcuchowe, pierścieniowe ( w tym aromatyczne)
a) budowa aminokwasów:
- aminokwasy z rodnikiem niepolarnym (glicyna, alanina, walina, leucyna, izoleucyna, prolina, fenyloalanina)
- aminokwasy z rodnikiem polarnym niezjonizowanym zawierającym grupy –OH, -S oraz pierścień homocykliczny
b) podział ze względu na punkt izoelektryczny
- aminokwasy kwaśne (kw. asparaginowy, kw. glutaminowy)
- aminokwasy zasadowe ( lizyna, arginina, histydyna)
- aminokwasy obojętne
c) Aminokwasy białkowe i niebiałkowe:
- aminokwasy wchodzące powszechnie w skład białek
- aminokwasy niebiałkowe występujące w białkach sporadycznie, bądź w ogóle a występują w peptydach lub w stanie wolnym i pełnią ważne funkcje w metabolizmie.
d) Aminokwasy endogenne i egzogenne:
- endogenne – mogą by wytwarzane w organizmie (alanina, glicyna, kw. asparaginowy, kw. glutaminowy, hydroksyprolina, seryna, cysteina, cystyna, tyrozyna)
- egzogenne – nie wytwarzane przez organizm, dostarczane wraz z pożywieniem (fenyloalanina, izoleucyna, leucyna, lizyna, metionina, treonina, tryptofan, walina, arginina, histydyna)
e) zawierające pierścień aromatyczny (fenyloalanina, tyrozyna, tryptofan)
3. Ogólna charakterystyka i rola DNA i RNA
DNA jest bardzo długą makrocząsteczką podobną do nici, zbudowaną z wielkiej liczby deoksyrybonukleotydów, z których każdy składa się z zasad, cukru i gr. Fosforanowej.
a) DNA – kwas deoksyrybonukleinowy
- występuje w chromosomach
- każdy nukleotyd składa się z 5-cio węglowego cukru (deoksyryboza), reszty kwasu ortofosforowego oraz zasady azotowej (puryny- adenina, guanina; pirymidyny – cytozyna, tymina)
- jest polinukleotydom dwuniciowym
- ma kształt podwójnej helisy
- nici DNA są względem siebie komplementarne
- zasady azotowe sąsiednich nici łączą się wiązaniami wodorowymi
- poszczególne nukleotydy połączone są wiązaniami estrowymi wytworzonymi pomiędzy cukrem jednego nukleotydu a grupą fosforową drugiego nukleotydu
- regularność budowy daje cząsteczką DNA względną trwałość
- w organizmach jest niemal zawsze helisą prawoskrętną
ROLA:
- jest nośnikiem informacji genetycznej (zapisane są w nim informacje o cechach organizmów).
b) RNA – kwas rybonukleinowy
- występuje w jądrze i cytoplazmie komórki
- cząsteczki RNA są jednoniciowe
- wszystkie cząsteczki RNA są polinukleotydami
- każdy nukleotyd składa się z 5-cio węglowej rybozy, reszty fosforanowej i cząsteczki zasady azotowej
- trzy nukleotydy zawierają identyczne zasady jak DNA – adenina, guanina, cytozyna, czwarta zasada to uracyl
- nukleotydy łączą się wiązaniami fosfodiestrowymi
- cząsteczki RNA są znacznie mniejsze (krótsze)jak cząsteczki DNA
- wyróżnia się trzy zasadnicze rodzaje RNA w komórce: mRNA, tRNA, rRNA
- występuje głownie jako materiał genetyczny niektórych wirusów i wiroidów
- główną funkcją jest tłumaczenie informacji genetycznej zawartej w DNA na aminokwasy
· pełnią funkcje enzymatyczne lub współdziałają w tych funkcjach
5. Struktura przestrzenna białek:
I-rzędowa – określa kolejność (sekwencję) występowania poszczególnych aminokwasów w łańcuchu peptydowym
II-rzędowa – opisuje wzajemne przestrzenne ułożenie reszt aminokwasowych. Pofałdowanie łańcucha peptydowego stabilizowane przez wiązania wodorowe tworzące się między regularnie rozłożonymi wiązaniami peptydowymi. Najważniejsze struktury to α- helisa i β- harmonijka.
III-rzędowa – odnosi się do powiązań przestrzennych i wzajemnego ułożenia reszt aminokwasów oddalonych od siebie w sekwencji liniowej oraz lokalizacji mostków dwusiarczkowych. Różnice między strukturą II-rzędową i III-rzędową jest niejednoznaczne i zależy od indywidualnego spojrzenia
IV-rzędowa (w białkach składających się z więcej niż jednego łańcucha polipeptydowego) – opisuje wzajemne ułożenie przestrzenne podjednostek i rodzaj kontaktu, np. hemoglobina składa się z dwóch łańcuchów α i dwóch łańcuchów β.
6. Ogólna charakterystyka metabolizmuMetabolizm to całokształt reakcji biochemicznych zachodzących w komórkach organizmu związany z przepływem materii, energii, i informacji zawierających m.in. wzrost, rozmnażanie i ruch
Istnieją dwa kierunki przemian metabolicznych:
· Anabolizm- obejmuje reakcje syntezy złożonych związków organicznych ze związków prostych. Reakcje te wymagają dostarczania energii w wyniku czego w produktach syntezy nagromadzona jest większa ilość energii niż w substratach
Do reakcji anabolicznych zalicza się:
· Biosyntezę białek
· Biosyntezę lipidów, węglowodanów
· Asymilację CO2 z przebiegu fotosyntezy
· Katabolizm – rozkład złożonych związków organicznych na produkty proste zawierające mniejsze zapasy energii na substraty. Wyzwolona energia jest magazynowana w uniwersalnym przenośniku energii. Przykładem jest oddychanie wewnątrzkomórkowe, polegające na rozkładzie związków złożonych.
7. Proszę scharakteryzować glikolizę(jej rola):
Glikoliza!!!!
Metabolizm węglowodanów dotyczy przede wszystkim glukozy która we wszystkich komórkach ssaków jest metabolizowana w procesie glikolizy do pirogronianu.
Glikoliza jest to wyjątkowy szlak, ponieważ on przebiega zarówno w warunkach tlenowych jak i beztlenowych oraz może dostarczać stosunkowo małych ilości ATP.
Jednakże w procesie całkowitego utleniania glukozy w warunkach tlenowych a wiec utleniania także końcowego produktu glikolizy – pirogronianu konieczny jest udział;
· Nie tylko tlenu ale również niektórych zespołów enzymów mitochondrialnych takich jak:
· Kompleks dehydrogenazy pirogronianowej
· Cykl kwasu cytrynowego
· Łańcuch oddechowy
Glikoliza zachodzi w cytozolu komórki gdzie znajduje się większa część enzymów szlaku glikoli tycznego. Glikoliza jest nie tylko podstawowa droga metabolizmu glukozy prowadzaca do wytworzenia acetylo-CoA i utleniania w cyklu kwasu cytrynowego. Stanowi główny szlak metabolizmu fruktozy i galaktozy pochodzenia pokarmowego. Zasadnicze znaczenie glikolizy może dostarczać ATP w nieobecności tlenu co pozwala mięśniom szkieletowym funkcjonować sprawnie przy niedostatecznych procesach aerobowych.
Znaczenie Glikolizy:
· Wytwarzanie ATP, powstają tylko 2 cząstki ATP na jedna cząstkę glukozy
· Wytwarzanie intermedia torów np. acetylo-CoA
· Dostarcza substratów do cyklu kwasu cytrynowego i fosforylacji oksydacyjnej
·
5.Uzyskiwanie energii w procesach biochemicznych i jej magazynowanie:
· Uzyskiwanie energii użytecznej biologicznie - oddychanie komórkowe:
· oddychanie komórkowe (wewnątrzkomórkowe) - całkowite lub częściowe utlenianie substratu oddechowego, prowadzące do uwalniania i magazynowania energii użytecznej biologicznie, zgromadzonej w ATP. Oddychanie może by beztlenowe lub tlenowe.
9. Podział bakterii fermentacji mlekowej w produkcji żywności:fermentacja mlekowa-jest wewnątrz komórkowym, beztlenowym procesem enzymatycznym przemiany cukrów do kwasu mlekowego stanowiącym jeden ze sposobów zdobywania energii niezbędnej dla procesów życiowych komórek w warunkach pozbawionych dostępu tlenu.Bakterie kwasu mlekowego:-Lactobacillus-pałeczki towrzące łańcuszki-Lactococcus i Leuconostoc- ziarniaki tworzące łańcuszki-Pediococcus- ziarniaki ułożone w formie czwórniaków
Sa bakteriami względnie beztlenowymi, Gram-dodatnimi, nie wytwarzającymi przetrwalników i w większości bezrzęsymi. Fermentują różne cukry proste i dwucukry, nie fermentują natomiast skrobii i innych polisacharydów. Potrafia wykorzystać laktozę. Do swego wzrostu wymagają złożonych podłoży w obecności aminokwasów i witamin np. ryboflawiny, tiaminy, kwasu nikotynowego, kwasu foliowego, biotyny.
ZE WZGLĘDU NA ICH METABOLITY PODZIAŁ:-HOMOFERMENTATYWNE- produktem końcowym jest niemal wyłącznie kwas mlekowy, stanowiący co najmniej 85% metabolitów oraz niewielka ilość kwasu octowego i CO2.à mezofile paciorkowce mlekowe t.j: Lactococcus lactis sp.lactis, Lactococcus lactis sp. Cremoris, Lactococcus lactis sp. Lactis var. Diacetylactis.à Streptococcus thermophilus, Pediococcus damno sus i Pediococcus acidilactici.à pałeczki mlekowe tj: lactobacillus delbrueckii sp. Lactis, Lactobacillus Helvetius, Lactobacillus delbrueckii sp. Bulgaricus, Lactobacillus casei i Lactobacillus plantarum -HETEROFERMENTATYWNE- wśród produktów hetero fermentacji mlekowej oprócz kwasy mlekowego, w który przekształca się około 50% zużytych cukrów, występują również etanol, kwas octowy, glicerol, mannitol i CO2.àLeuconostocàLactobacillus brevisàLactobacillus fermentum
!!!!!!!Wykorzystanie bakterii ferm. Mlekowej w produkcji żywności:-fermentowane produkty mleczarskie-fermentowane produkty warzywno-owocowe-fermentacja mięsa i ryb-napoje alkoholowe; kawa, kakao-sosy sojowe-fermentowane pieczywo-preparaty pro biotyczne
- Nizyna
Nizyna (wykryta w 1947 r.) jest jedyną bakteriocyną produkowaną w skali przemysłowej.
Nie hamuje rozwoju Gram-ujemnych bakterii, drożdży i pleśni, natomiast hamuje rozwój szeregu szczepów bakterii z rodzajów Staphylococcus, Micrococcus, Clostridium, Bacillus, Listeria, Lactococcus i Lactobacillus.
Uszkadza ścianę komórkową komórek wegetatywnych, ale nie działa na przetrwalniki, chociaż uniemożliwia przekształcenie się ich w formy wegetatywne.
Jest trawiona przez trypsynę i nie wywołuje oporności oraz jest nietoksyczna dla organizmów wyższych, dlatego jest bezpieczna dla zdrowia człowieka.
W większości krajów nie ustalono maksymalnego poziomu jej dodatku do żywności.
Znalazła zastosowanie w przemyśle spożywczym, a zwłaszcza w produkcji konserw owocowo-warzywnych, jako że zachowuje swoją aktywność w temp. 121oC przez 15-20 min. (dodanie jej umożliwia obniżenie temperatury obróbki konserw warzywnych).
Dodatek nizyny do produktów mięsnych, serów topionych, mleka przy produkcji serów (zapobiega rozwojowi bakterii masłowych, a tym samym wzdymaniu serów).
W niektórych krajach dopuszcza się stosowanie nizyny w produkcji mleka, serów i deserów mlecznych oraz innych napojów, co zapobiega ich kwaśnieniu.
- Biosynteza nizyny
Selekcja szczepów do produkcji nizyny jest bardzo trudna ze względu na ich wrażliwość na bakteriofagi.
Szczepy Lc. lactis subsp. lactis odporne na fagi syntetyzują mało nizyny.
Ponieważ w hodowli Lc. lactis subsp. lactis często obserwuje się zakażenie dzikimi drożdżarni, przygotowanie inokulum wymaga szczególnej staranności.
W celu uzyskania wymaganej objętości inokulum prowadzi się wielostopniową hodowlę lub też kilka hodowli o małej objętości pożywki.
Najlepszą pożywką do hodowli bakterii jest sterylizowane mleko pełne, odtłuszczone lub regenerowane.
Hodowlę prowadzi się w warunkach beztlenowych, utrzymując kwasowość pożywki na stałym poziomie.
W celu wydzielenia nizyny, pożywkę po hodowli zakwasza się do pH 2, aby uwolnić nizynę zaadsorbowaną na powierzchni komórek.
Po odwirowaniu roztwór doprowadza się pH 4,5 i dodaje chloroform oraz izooktanol.
Warstwę zawierającą chloroform wraz z nizyną oddziela się i dodaje ochłodzonego absolutnego alkoholu, co powoduje wytrącenie nizyny.
Osad nizyny w temp. 50oC rozpuszcza się w HCl, a następnie wysala, używając NaCl.
Preparat nizyny w postaci proszku w temp. 18-22oC zachowuje aktywność przez kilka lat.nizyna → lantybiotyk obecnie zaliczany do bakteriocyn (niektóre szczepy Lactococcus lactis subsp. lactis)
11. MECHANIZM HAMOWANIA PATOGENÓW W ORGANIŹMIE CZŁOWIEKA PRZEZ BAKTERIE PROBIOTYCZNE.Mechanizm działania probiotyków:
· hamowanie rozwoju patogennych mikroorganizmów (przez wytwarzanie kwasów organicznych, nadtlenku wodoru i bakteriocyn);
· kompetytywne hamowanie adhezji do nabłonka jelitowego innych drobnoustrojów, szczególnie patogenów;
· kompetytywne wykorzystywanie składników pokarmowych potrzebnych do wzrostu i rozwoju innych drobnoustrojów, głównie patogenów;
· uczestnictwo w procesach trawienia laktozy;
· wytwarzanie substancji cytoprotekcyjnych i peptydów czynnościowych;
· immunostymulacja oraz immunomodulacja (intensyfikowanie fagocytozy, wzmocnienie działania makrofagów i limfocytów, nasilenie syntezy i aktywności przeciwciał klasy sIgA w przewodzie pokarmowym, promowanie róznicowanie się oraz rozwoju linii komórek Th1 i odtwarzanie równowagi pomiędzy Th1 i Th2).Mechanizm wspomagania mechanizmów obronnych:àwzrost liczby komórek sójczych w surowicy krwiàzwiększenie aktywności makrofagów i limfocytówàzwiększenie poziomu interferonu γ i immunoglobiny A w surowicy krwià zmniejszenie reakcji alergicznych (hamowanie przez interferon immunoglobin E, aktywnych alergicznie)
12. Na czym polega „konserwowanie” żywności przez bakterie ferm.mlekowej?Utrwalanie biologiczne produktów przez bakterie fermentacji mlekowej-polega na wytwarzaniu antagonistycznych metabolitów, tj:àkwasy organiczneà bakteriocynyàenzymy bakteriiàniskocząsteczkowe produkty bakteriiàH2O2
8. klasyfikacja enzymów i rola w metabolizmie komórki
Klasyfikacja enzymówKlasyfikacja enzymów w zależności od przeprowadzanej reakcji
...
morgana21