Kompedium biochemi .pdf

Skrócony spis treści

CZĘŚĆ I MOLEKULARNY WZÓR ŻYCIA

Rozdział 17 Cykl kwasu cytrynowego 465

Rozdział 1

Wstęp: Biochemia i rewolucja

genomowa 3

Rozdział 18 Fosforylacja oksydacyjna 491

Rozdział 19 Reakcje świetlne fotosyntezy 527

Rozdział 2

Ewolucja biochemiczna 19

Rozdział 20 Cykl Calvina i szlak pentozofosforanowy

551

Rozdział 3

Struktura i funkcja białek 41

Rozdział 4

Poznawanie białek 77

Rozdział 21 Metabolizm glikogenu 577

Rozdział 5

DNA, RNA i przepływ informacji

genetycznej 117

Rozdział 22 Metabolizm kwasów tłuszczowych 601

Rozdział 23 Przemiana białek i katabolizm

aminokwasów 633

Rozdział 6

Poznawanie genów 143

Rozdział 7

Poznawanie ewolucji 171

CZĘŚĆ III SYNTEZA CZĄSTECZEK ŻYCIA

Rozdział 8

Enzymy: podstawowe pojęcia

i kinetyka 189

Rozdział 24 Biosynteza aminokwasów 665

Rozdział 25 Biosynteza nukleotydów 693

Rozdział 9

Strategie katalityczne 228

Rozdział 26 Biosynteza lipidów i steroidów błon

komórkowych 715

Rozdział 10 Strategie regulacyjne: enzymy

i hemoglobina 261

Rozdział 27 Replikacja, rekombinacja i naprawa DNA

745

Rozdział 11 Węglowodany 295

Rozdział 12 Lipidy i błony biologiczne 319

Rozdział 28 Synteza i splicing RNA 781

Rozdział 13 Kanały i pompy błonowe 345

Rozdział 29 Synteza białka 813

Rozdział 30 Integracja metabolizmu 845

CZĘŚĆ II PRZEKAZYWANIE I MAGAZY-

NOWANIE ENERGII

Rozdział 31 Kontrola ekspresji genów 867

Rozdział 14 Metabolizm: podstawowe pojęcia

i organizacja 373

CZĘŚĆ IV ODPOWIEDŹ NA ZMIANY

WARUNKÓW ŚRODOWISKA

Rozdział 15 Szlaki przekazywania sygnałów:

wprowadzenie do metabolizmu

przepływu informacji 395

Rozdział 32 Systemy czucia 897

Rozdział 33 Układ odpornościowy 921

Rozdział 16 Glikoliza i glukoneogeneza 425

Rozdział 34 Motory molekularne 951

Spis treści

Przedmowa v

ROZDZIAŁ 2 Ewolucja biochemiczna

Techniki x

Zastosowania kliniczne xi

2.1 Kluczowe cząsteczki organiczne są wykorzystywane

przez żywe układy

Ewolucja molekularna xii

2.1.1 Proste prebiotyczne reakcje mogą prowadzić do produkcji wielu

składników biochemicznych makrocząsteczek

Podziękowania xiii

Przedmowa do wydania polskiego xvii

2.1.2 Pochodzenie niektórych kluczowych biocząsteczek jest

trudne do wyjaśnienia

CZĘŚĆ I MOLEKULARNY WZÓR ŻYCIA

2.2 Ewolucja wymaga reprodukcji, zmienności i doboru

naturalnego

ROZDZIAŁ 1 Wstęp: Biochemia i rewolucja

genomowa

2.2.1 Podstawowe zasady ewolucji można zademonstrować

in vitro

2.2.2 Cząsteczki RNA mogą pełnić funkcje katalityczne

1.1 DNA obrazuje zależność między formą i funkcją

2.2.3 Aminokwasy i ich polimery mogą pełnić rolę biosyntetyczną

i katalityczną

1.1.1 DNA jest zbudowany z czterech części składowych

1.1.2 Dwie pojedyncze nici DNA łączą się tworząc dwuniciową

helisę

2.2.4 Synteza polipeptydów na matrycy RNA łączy świat RNA

i świat białek

1.1.3 RNA pośredniczy w przepływie informacji genetycznej

2.2.5 Kod genetyczny wyjaśnia mechanizmy ewolucji

2.2.6 Transportujące RNA ilustrują ewolucję na drodze duplikacji

genu

1.1.4 Białka kodowane przez kwasy nukleinowe spełniają większość

funkcji komórkowych

2.2.7 DNA jest stabilną cząsteczką przechowującą informację

genetyczną

1.2 Biochemiczna jedność stanowi podłoże biologicznej

różnorodności

2.3 Przemiany energetyczne są konieczne do przetrwania

układów żywych

1.3 Wiązania chemiczne w biochemii

2.3.1 ATP, powszechny nośnik energii biochemicznej, może się

tworzyć w wyniku rozpadu cząsteczek organicznych

2.3.2 Komórki powstały w wyniku otoczenia kwasów

nukleinowych błonami

2.3.3 Kompartmentacja wymagała powstania pomp jonowych

2.3.4 Gradienty protonowe mogą być wykorzystane do syntezy

ATP

2.3.5 Tlen cząsteczkowy – toksyczny produkt uboczny fotosyntezy,

może być wykorzystany w celach metabolicznych

1.3.1 Trzy rodzaje wiązań niekowalencyjnych pośredniczą

w odwracalnych reakcjach cząsteczek biologicznych

2.4 Komórki mogą odpowiadać na zmiany środowiska

2.4.1 Struktury filamentowe i molekularne motory umożliwiają

ruchy komórkowe i wewnątrzkomórkowe

1.3.2 Właściwości wody mają wpływ na zdolność wiązania

biocząsteczek

2.4.2 Niektóre komórki mogą oddziaływać ze sobą tworząc

kolonie o wyspecjalizowanych funkcjach

1.3.3 Entropia i zasady termodynamiki

1.3.4 Proces zwijania się białek można wyjaśnić posługując się

pojęciem zmiany energii swobodnej

2.4.3 Rozwój organizmów wielokomórkowych wymaga

zsynchronizowanego różnicowania komórek

1.4 Biochemia i biologia człowieka

2.4.4 Jedność biochemii pozwala badać biologię człowieka

wykorzystując wyniki doświadczeń prowadzonych na innych

organizmach

Dodatek: Prezentacja struktur cząsteczkowych

SPIS TREŚCI

ROZDZIAŁ 3 Struktura i funkcja białek

ROZDZIAŁ 4 Poznawanie białek

3.1 Białka są zbudowane z zestawu 20 aminokwasów

4.0.1 Proteom jest funkcjonalnym przedstawicielem genomu

3.2 Struktura pierwszorzędowa: aminokwasy połączone

wiązaniami peptydowymi tworzą łańcuchy polipeptydowe 51

4.1 Oczyszczanie białek jest pierwszym, podstawowym

etapem poznawania ich funkcji

3.2.1 Białka mają ściśle określone sekwencje aminokwasowe,

zgodne z zapisem genetycznym

4.1.1 Test: jak rozpoznać poszukiwane białko?

3.2.2 Łańcuchy polipeptydowe są elastyczne i równocześnie

konformacyjnie ograniczone

4.1.2 Białka przed oczyszczeniem trzeba wyizolować z komórki

4.1.3 Białka można oczyszczać wykorzystując ich rozpuszczalność,

wielkość, ładunek i powinowactwo wiązania

3.3 Struktura drugorzędowa: łańcuchy polipeptydowe mogą

zwijać się w regularne struktury typu helisy alfa,

harmonijki beta, wstęga-zwrot-wstęga i pętli

4.1.4 Białka można rozdzielić i uwidocznić stosując elektroforezę

żelową

4.1.5 Wydajność procesu oczyszczania białka na poszczególnych

etapach może być oceniona ilościowo

4.1.6 Ultrawirowanie jest cenną metodą stosowaną do izolacji

biocząsteczek i oznaczania ich masy cząsteczkowej

4.1.7 Masę cząsteczkową białek można precyzyjnie oznaczyć

metodą spektrometrii mas

4.2 Sekwencję aminokwasów można oznaczyć techniką

zautomatyzowanej degradacji Edmana

4.2.1 Białka można rozcinać na małe peptydy w celu ułatwienia

sekwencjonowania

3.3.1 Helisa alfa jest skręconą strukturą, stabilizowaną wiązaniami

wodorowymi w obrębie łańcucha

4.2.2 Sekwencje aminokwasowe dostarczają różnego rodzaju

informacji

4.2.3 Rekombinacyjna technologia DNA zrewolucjonizowała

sekwencjonowanie białka

jest stabilizowana wiązaniami

wodorowymi pomiędzy łańcuchami polipeptydowymi

4.3 Immunologia wprowadziła ważne techniki

wykorzystywane w badaniu białek

3.3.3 Łańcuchy polipeptydowe mogą zmieniać kierunek tworząc

struktury typu wstęga-zwrot-wstęga i pętli

4.3.1 Można produkować przeciwciała dla specyficznych białek

3.4 Struktura trzeciorzędowa: białka rozpuszczalne

w wodzie zwijają się w ściśle upakowane struktury

z niepolarnym rdzeniem

4.3.2 Przeciwciała monoklonalne o dowolnej i pożądanej

swoistości można łatwo wyprodukować

100

3.5 Struktura czwartorzędowa: łańcuchy polipeptydowe

moga się składać w struktury złożone z wielu

podjednostek

4.3.3 Białka można lokalizować i oznaczać ilościowo stosując

test immunologiczny na podłożu stałym

101

4.3.4 Test Western blotting umożliwia wykrycie białek

rozdzielonych za pomocą elektroforezy żelowej

3.6 Sekwencja aminokwasowa białka określa jego

strukturę przestrzenną

103

4.3.5 Markery fluorescencyjne pozwalają na uwidocznienie

białek w komórkach

3.6.1 Aminokwasy różnią się skłonnościami do tworzenia helis

alfa, struktur beta i zwrotów beta

103

4.4 Peptydy można syntetyzować automatycznie na

stałym podłożu

3.6.2 Zwijanie się białek jest procesem wysoce kooperatywnym

104

3.6.3 Zwijanie się białek jest procesem nieprzypadkowym

i zachodzi na drodze postępującej stabilizacji form pośrednich

4.5 Strukturę przestrzenna białek można oznaczyć

za pomocą spektroskopii NMR i krystalografii

rentgenowskiej

3.6.4 Przewidywanie przestrzennej struktury białek na podstawie

ich sekwencji jest trudnym wyzwaniem

107

4.5.1 Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego

ujawnia strukturę białek w roztworze

3.6.5 Białka uzyskują nowe zdolności na drodze modyfikacji

i rozcinania

107

4.5.2 Krystalografia rentgenowska ujawnia szczegóły

struktury na poziomie atomowym

Dodatek: Pojęcie kwasu i zasady

109

3.3.2 Struktura harmonijki

Spis treści

xxi

ROZDZIAŁ 5 DNA, RNA i przepływ informacji

genetycznej

5.5.3 Kod genetyczny jest prawie uniwersalny

135

117

5.6 Większość genów u eukariotów jest mozaiką

intronów i egzonów

136

5.1 Kwas nukleinowy składa się z czterech rodzajów

zasad przyłączonych do rdzenia cukrowo-fosforanowego 118

5.1.1. RNA i DNA różnią się składnikiem cukrowym i jedną

z zasad

5.6.1 Dojrzewanie RNA prowadzi do powstania funkcjonalnych

mRNA

137

118

5.6.2 Wiele egzonów koduje domeny białkowe

137

5.1.2 Nukleotydy są monomerycznymi jednostkami kwasów

nukleinowych

120

ROZDZIAŁ 6 Poznawanie genów

143

5.2 Para łańcuchów kwasów nukleinowych

o komplementarnych sekwencjach może tworzyć

dwuniciowa helisę

121

6.1 Podstawowe narzędzia wykorzystywane w poznawaniu

genów

144

6.1.1 Enzymy restrykcyjne rozcinają DNA na specyficzne

fragmenty

144

6.1.2 Fragmenty restrykcyjnie można rozdzielać elektroforetycznie

w żelu i uwidaczniać

145

6.1.3 Najczęściej sekwencjonuje się DNA przez kontrolowaną

terminację replikacji (metoda dideoksy Sangera)

146

6.1.4 Metody syntezy na stałym podłożu pozwalają automatycznie

syntetyzować sondy DNA i geny

148

6.1.5 Wybrane sekwencje DNA można wielokrotnie powielać

stosując reakcję łańcuchową polimeryzacji (PCR)

149

5.2.1 Podwójna helisa jest stabilizowana przez mostki wodorowe

i oddziaływania hydrofobowe

121

6.1.6 PCR stanowi potężne narzędzie w diagnostyce medycznej,

sądownictwie i w badaniu ewolucji molekularnej

151

5.2.2 Podwójna helisa ułatwia wierne przekazywanie informacji

dziedzicznej

123

6.2. Technologia rekombinacji DNA zrewolucjonizowała

wszystkie dziedziny biologii

151

5.2.3 Dwuniciowa helisa ulega odwracalnemu topnieniu

124

6.2.1 Enzymy restrykcyjne i ligaza DNA są podstawowymi

narzędziami w tworzeniu zrekombinowanych cząsteczek DNA

5.2.4 Niektóre cząsteczki DNA są koliste i superhelikalne

125

152

5.2.5 Jednoniciowe cząsteczki kwasów nukleinowych mogą

tworzyć złożone struktury

126

6.2.2 Plazmidy i fag lambda są dogodnymi wektorami do

klonowania DNA w bakteriach

153

5.3 Replikację DNA katalizują polimerazy instruowane

przez matrycę

127

6.2.3 Poszczególne geny można klonować po enzymatycznym

trawieniu genomowego DNA

155

5.3.1 Polimeraza DNA katalizuje tworzenie wiązań

fosfodiestrowych

127

6.2.4 Metodą „wędrowania wzdłuż chromosomu” można

wydajnie analizować bardzo długie odcinki DNA

156

5.3.2 Geny niektórych wirusów zbudowane są z RNA

128

6.3 Manipulowanie genami eukariotów

157

5.4 Ekspresja genów jest przekształceniem informacji

zawartej w DNA w funkcjonalne cząsteczki

129

6.3.1 DNA syntetyzowany na matrycy mRNA (cDNA) może

ulegać ekspresji w komórkach gospodarza

157

5.4.1 W ekspresji genów kluczową rolę odgrywa kilka rodzajów

RNA

6.3.2 Poziom ekspresji wielu genów może być w pełni zbadany

159

129

6.3.3 Nowe geny wprowadzone do komórek eukariotycznych

mogą ulegać wydajnej ekspresji

5.4.2 Wszystkie komórkowe RNA są syntetyzowane przez

polimerazy RNA

160

130

6.3.4 Geny wprowadzone do komórek zarodkowych ulegają

ekspresji w transgenicznych zwierzętach

5.4.3 Polimerazy RNA czerpią instrukcje z matrycy DNA

131

161

5.4.4 Transkrypcja rozpoczyna się w pobliżu miejsc

promotorowych i kończy się w miejscach terminacji

6.3.5 Uszkodzenie genu prowadzi do poznania jego funkcji

162

131

6.3.6 Do wprowadzania nowych genów do komórek roślinnych

można wykorzystywać plazmidy indukujące guzy

5.4.5 Transportujący RNA pełni funkcje cząsteczki adaptorowej

w procesie biosyntezy białka

163

132

6.4 Za pomocą ukierunkowanej mutagenezy

można konstruować nowe białka

5.5 Aminokwasy są kodowane przez grupy trzech zasad.

Odczyt kodonu zaczyna się w określonym punkcie

164

133

6.4.1 Poprzez bezpośrednie zmiany w DNA można tworzyć

białka o nowych funkcjach

5.5.1 Główne cechy kodu genetycznego

134

164

5.5.2 Informacyjny RNA zawiera sygnały start i stop do syntezy

białka

135

6.4.2 Technologia rekombinacji DNA stworzyła nowe

perspektywy

165

xxii

SPIS TREŚCI

ROZDZIAŁ 7 Poznawanie ewolucji

171

8.2 Energia swobodna jest funkcją termodynamiczną

użyteczną do zrozumienia działania enzymów

193

7.1 Cechy homologiczne pochodzą od wspólnego

przodka

173

8.2.1 Zmiana energii swobodnej dostarcza informacji

o spontaniczności reakcji, nie zaś o jej szybkości

193

7.2 Analiza statystyczna przyrównań sekwencji może

wykryć homologię

173

8.2.2 Standardowa zmiana energii swobodnej reakcji jest

związana ze stałą równowagi

194

7.2.1 Istotność statystyczną przyrównania sekwencji można

oszacować przez tasowanie

175

8.2.3 Enzymy zmieniają szybkość reakcji nie mając wpływu na

jej równowagę

196

7.2.2 Odległe pokrewieństwo ewolucyjne można wykryć używając

macierzy substytucji

177

8.3 Enzymy przyspieszają reakcję ułatwiając tworzenie

stanu przejściowego

196

7.2.3 W celu zidentyfikowania sekwencji homologicznych

można przeszukiwać bazy danych

178

7.3 Badanie struktury przestrzennej wzbogaca naszą

wiedzę o ewolucyjnym pokrewieństwie

179

8.3.1 Pierwszym etapem katalizy enzymatycznej jest utworzenie

kompleksu enzym–substrat

197

8.3.2 Miejsca aktywne enzymów mają pewne cechy wspólne

198

7.3.1 Struktura trzeciorzędowa jest bardziej konserwatywna

niż pierwszorzędowa

8.4 Model Michaelisa–Menten opisuje właściwości

kinetyczne wielu enzymów

200

179

8.4.1 Znaczenie wartości K M i V max

203

7.3.2 Wiedza o budowie przestrzennej może pomóc w ocenie

przyrównania sekwencji

180

8.4.2 Perfekcja kinetyczna w katalizie enzymatycznej: kryterium

k kat /K M

205

7.3.3 Przyrównanie sekwencji do samych siebie pozwala wykryć

powtórzone motywy

8.4.3 Większość reakcji biochemicznych dotyczy kilku substratów 207

181

8.4.4 Enzymy allosteryczne działają niezgodnie z kinetyką

Michaelisa–Menten

7.3.4 Ewolucja konwergentna: te same rozwiązania na podobne

wyzwania biochemiczne

182

208

7.3.5 Porównanie sekwencji RNA może dać wgląd w struktury

drugorzędowe

182

8.5 Enzymy mogą być hamowane przez specyficzne

cząsteczki

209

7.4 Na podstawie informacji zawartej w sekwencjach

można konstruować drzewa ewolucyjne

183

8.5.1 Inhibicja kompetycyjna i niekompetycyjna są kinetycznie

rozróżnialne

210

7.5 Nowoczesne techniki umożliwiają eksperymentalne

badanie procesów ewolucyjnych

184

8.5.2 Inhibitory nieodwracalne mogą być użyte do mapowania

miejsca aktywnego enzymu

210

7.5.1 Starożytny DNA można czasami amplifikować

i sekwencjonować

184

8.5.3 Analogi stanu przejściowego są silnymi inhibitorami

enzymów

213

7.5.2 Ewolucja molekularna może być badana eksperymentalnie 184

8.5.4 Przeciwciała katalityczne pokazują, jak ważne jest selektywne

wiązanie stanu przejściowego dla aktywności enzymatycznej

213

ROZDZIAŁ 8 Enzymy: podstawowe pojęcia

i kinetyka

189

8.5.5 Penicylina odwracalnie inaktywuje istotny enzym syntezy

ścian komórkowych bakterii

214

8.1 Enzymy są potężnymi i specyficznymi katalizatorami 190

8.6 Witaminy są często prekursorami koenzymów

216

8.1.1 Aktywność wielu enzymów wymaga kofaktorów

191

8.6.1 Witaminy rozpuszczalne w wodzie działają jako koenzymy 217

8.1.2 Enzymy przekształcają jedną formę energii w drugą

192

8.6.2 Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach uczestniczą

w różnorodnych procesach, takich jak krzepnięcie krwi

i widzenie

8.1.3 Klasyfikacja enzymów oparta jest na typie katalizowanych

reakcji

192

219

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: