1-odpowiedzi.doc

1. Białka i ich rola we wszystkich procesach biologicznych
Kataliza 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.

2. Charakterystyka i klasyfikacja aminokwasów:

·         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

ROLA:

- 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 metabolizmu
Metabolizm 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.
àLeuconostoc
àLactobacillus brevis
àLactobacillus 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 krwi
àzwiększenie aktywności makrofagów i limfocytów
àzwiększenie poziomu interferonu γ i immunoglobiny A  w surowicy krwi
à 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 organiczne
à bakteriocyny
àenzymy bakterii
àniskocząsteczkowe produkty bakterii
àH2O2

8. klasyfikacja enzymów i rola w metabolizmie komórki

Klasyfikacja enzymów
Klasyfikacja enzymów w zależności od przeprowadzanej reakcji

...