Molekularny mechanizm reakcji katalitycznych i produkcji wolnych rodników przez cytochrom bc 1

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Molekularny mechanizm reakcji katalitycznych i produkcji wolnych rodników przez cytochrom bc 1"

Transkrypt

1 Molekularny mechanizm reakcji katalitycznych i produkcji wolnych rodników przez cytochrom STRESZCZENIE Cytochrom jest jednym z kluczowych kompleksów enzymatycznych w układach bioenergetycznych. Enzym ten sprzęga transfer elektronów między błonową pulą chinonu i pozabłonową pulą cytochromu c z transportem protonów w poprzek błony przyczyniając się do generowania siły protonomotorycznej wykorzystywanej do syntezy ATP. W proces ten zaangażowane są dwa typy centrów katalitycznych zlokalizowanych po dwóch stronach błony, z których jedno katalizuje wyjątkową w biologii reakcję bifurkacji, polegającą na kierowaniu elektronów pochodzących z utlenianego ubichinolu na dwa odrębne łańcuchy kofaktorów. Efektem ubocznym tej reakcji może być produkcja anionorodnika ponadtlenkowego. Enzym jest homodimerem, w którym każdy monomer zawiera komplet obu centrów katalitycznych. W ostatnich latach zidentyfikowano spektroskopowo stan, który można przypisać jako stan pośredni reakcji bifurkacji, opisano warunki generacji anionorodnika ponadtlenkowego, a także wykazano, że możliwy jest funkcjonalny transfer elektronu między monomerami. Odkrycia te rzucają nowe światło na zrozumienie molekularnych mechanizmów reakcji katalitycznych i ubocznych oraz funkcjonowania cytochromu jako dimeru w kontekście fizjologii komórki. WPROWADZENIE Konwersja energii jest jednym z podstawowych procesów niezbędnych dla istnienia organizmów żywych. Jest ona związana z generowaniem siły protonomotorycznej (PMF), wykorzystywanej do produkcji ATP z ADP i P i [1]. Generowanie PMF jest możliwe dzięki sprzężeniu transferu elektronów z translokacją protonów przez błonę biologiczną przekształcającą energię (błonę bioenergetyczną) w układach oddechowych i fotosyntetycznych [2]. Układy te tworzą łańcuchy transportu elektronów obejmujące szereg błonowych kompleksów enzymatycznych i ruchomych przekaźników elektronu. Jednym z powszechnie występujących enzymów w tych układach jest oksydoreduktaza ubichinol-cytochrom c (opisywana jako cytochrom w układach bakteryjnych lub kompleks III w mitochondrialnym łańcuchu oddechowym), należąca do rodziny cytochromów bc. Enzym ten występuje zawsze w formie homodimeru i wykorzystuje reakcje utleniania/redukcji ubichinolu/ubichinonu do translokacji protonów przez błonę bioenergetyczną i jako jedyny łączy ze sobą funkcjonalnie dwie pule ruchomych przekaźników elektronów: pulę ubichinonu (pulę Q) w błonie oraz pulę cytochromu c w przestrzeni międzybłonowej. W mitochondrialnym łańcuchu oddechowym w trakcie transferu elektronów z równoważników redukcyjnych (NADH i bursztynianu) z macierzy mitochondrialnej na końcowy akceptor tlen, kompleks III prowadzi wypadkowo utlenianie ubichinolu i redukcję cytochromu c (Ryc. 1a) [3]. Reakcją uboczną cyklu katalitycznego może być produkcja reaktywnych form tlenu (ROS) [4 7]. Dzięki wieloletnim badaniom nad białkami z rodziny cytochromów bc znana jest ich struktura, właściwości i podstawy działania. Obecny poziom wiedzy pozwala na formułowanie zaawansowanych i szczegółowych pytań związanych z funkcjonowaniem tych enzymów na poziomie molekularnym. W pracy tej przedyskutowano odkrycia ostatnich lat, rzucające nowe światło na mechanizm reakcji katalitycznych, produkcję ROS oraz funkcjonowanie cytochromu jako dimeru. BUDOWA I DZIAŁANIE CYTOCHROMU STRUKTURA KOMPLEKSU Strukturę krystalograficzną kompleksów z rodziny cytochromów bc poznano w 1997 roku, po publikacji pierwszych kompletnych danych dla wołowego mitochondrialnego kompleksu III [8,9]. Obecnie znane są już struktury kompleksów wyizolowanych z wielu różnych organizmów, zarówno eukariotycznych jak i prokariotycznych (łącznie 47 struktur w Protein Data Bank) [10]. Dzięki analizie strukturalnej stwierdzono, że cytochrom występuje w formie homodimeru, gdzie każdy z monomerów posiada konserwatywny rdzeń katalityczny, złożony z trzech aktywnych w kontekście redoks podjednostek: cytochromu b, cytochromu c 1 oraz podjednostki FeS (białka Rieskego). Podjednostki cytochromu b i c 1 w całości przynależą do kon- Sebastian Pintscher* Patryk Kuleta* Łukasz Bujnowicz Marcin Sarewicz Artur Osyczka * Zakład Biofizyki Molekularnej, Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii, Uniwersytet Jagielloński, Kraków * Zakład Biofizyki Molekularnej, Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii, Uniwersytet Jagielloński, ul. Gronostajowa 7, Kraków; tel. (12) , artur. *Sebastian Pintscher i Patryk Kuleta to równorzędni pierwsi autorzy artykułu Artykuł otrzymano 9 lipca 2014 r. Artykuł zaakceptowano 12 lipca 2014 r. Słowa kluczowe: cytochrom, kompleks III, ubichinon, semichinon, ROS, anionorodnik ponadtlenkowy Wykaz skrótów: ATP adenozynotrójfosforan; EPR (ang. electron paramagnetic resonance) elektronowy rezonans paramagnetyczny; FeS białko żelazowo-siarkowe; MD (ang. molecular dynamics simulations) symulacje dynamiki molekularnej; PMF (ang. protonmotive force) siła protonomotoryczna; ROS (ang. reactive oxygen species) reaktywne formy tlenu; semichinon w centrum katalitycznym Q o ; Q o centrum katalityczne cytochromu utleniające ubichinol; Q i centrum katalityczne cytochromu redukujące ubichinon; g współczynnik spektroskopowego rozszczepienia; P i reszta kwasu fosforanowego; E m potencjał redoks, przy którym stężenie formy utlenionej jest równe stężeniu formy zredukowanej; pula Q pula UQH2/ UQ w błonie Postępy Biochemii 60 (3)

2 Rycina 1. Budowa i działanie cytochromu bc1. a Wypadkowy kierunek transferu elektronów (czarna strzałka) i protonów (czerwone strzałki) katalizowany przez cytochrom bc1; b Schemat rozmieszczenia kofaktorów i centrów katalitycznych w dimerze; c Struktura krystalograficzna mitochondrialnego kompleksu III (kolorem zielonym, fioletowym i niebieskim zaznaczono 3 podjednostki rdzenia katalitycznego jednego monomeru); d Uproszczony schemat cyklu katalitycznego z zaznaczoną reakcją bifurkacji w centrum Qo (okrąg). kretnego monomeru, natomiast podjednostka FeS przyłączona jest do dwóch monomerów. Jej część hydrofobowa połączona jest z podjednostką b jednego monomeru, zaś hydrofilowa domena zawierająca klaster 2Fe-2S jest przyłączona do podjednostki b drugiego monomeru. Schemat budowy dimeru oraz jego orientacja w błonie przedstawione są na Ryc. 1b, c. Liczba podjednostek składających się na jeden monomer jest zależna od pochodzenia kompleksu. W skład monomeru w najprostszych kompleksach bakteryjnych, np. z Paracoccus denitrificans lub Rhodobacter capsulatus wchodzą jedynie trzy wspomniane wyżej podjednostki rdzenia katalitycznego [11,12], w innych kompleksach mogą występować dodatkowe podjednostki: np. enzym z Rhodobacter sphaeroides posiada jedną [13], a w ludzkim i wołowym kompleksie jest ich osiem [10]. Funkcja dodatkowych podjednostek (jeśli występują) nie jest dokładnie poznana, u roślin niektóre z nich są metaloproteazami i po- 286 dejrzewa się, że mogą one brać udział w stabilizacji kompleksu i wbudowywaniu białka Rieskego [10,14,15]. Największa z podjednostek rdzenia katalitycznego, cytochrom b, to transbłonowe białko, którego osiem helis ustawionych jest prostopadle do powierzchni błony. Podjednostka ta zawiera dwa miejsca katalityczne, Qo i Qi (są to odpowiednio miejsce utleniania ubichinolu oraz miejsce redukcji ubichinonu) oraz dwa hemy typu b, z których każdy jest związany z białkiem bez udziału wiązań kowalencyjnych i koordynowany przez parę ligandów histydynowych. W pobliżu dodatnio naładowanej powierzchni błony, blisko miejsca katalitycznego Qo, usytuowany jest hem bl o niskim potencjale redoks (Em ~ -0,2 do -0,05 V). W pobliżu ujemnie naładowanej strony, w bliskim sąsiedztwie miejsca katalitycznego Qi znajduje się wysokopotencjałowy hem bh (Em ~ +0,05 do +0,15 V) [16,17].

3 Cytochrom c 1 składa się z hydrofilowej domeny zawierającej kowalencyjnie związany hem typu c i jednej transbłonowej α-helisy. Charakteryzuje się on wysokim potencjałem redoks (E m ~ +0,25 do +0,35 V). Podjednostka FeS również posiada wysokopotencjałowy kofaktor, klaster żelazowo-siarkowy (2Fe-2S) (E m ~ +0,25 do +0,35 V), zlokalizowany w hydrofilowej domenie. Domena ta połączona jest z transbłonową α-helisą i, jak pokazały struktury krystalograficzne, może zajmować różne położenia w stosunku do pozostałych podjednostek, co sugerowało, że wykonuje ruch rotacyjno-translacyjny w trakcie cyklu katalitycznego, umożliwiający przekaz elektronów z centrum Q o (pozycja b) na hem cytochromu c 1 (pozycja c 1 ) [18]. Ruch ten został potwierdzony w późniejszych badaniach biochemicznych [19 23]. CYKL KATALITYCZNY CYTOCHROMU ORAZ REAKCJA BIFURKACJI W CENTRUM Q O Cytochrom działa w oparciu o tak zwany cykl Q, który został zaproponowany w 1975 roku przez Petera Mitchella [24] i później poddany modyfikacji [25]. Istotą tego cyklu jest sprzężenie działania centrów Q o w pętlę redoks. Utlenienie ubichinolu (UQH 2 ) w centrum Q o i związane z tym uwalnianie protonów oraz redukcja ubichinonu (UQ) w centrum Q i związana z pobieraniem protonów, prowadzą do translokacji protonów przez błonę (Ryc. 1d). Miejsce Q o łącząc ze sobą funkcjonalnie dwa łańcuchy kofaktorów, wysokopotencjałowy (klaster 2Fe-2S i hem c 1 ) z niskopotencjałowym (hem i b H ), stwarza unikalne warunki dla reakcji dwuelektronowego utleniania ubichinolu. Reakcja ta, zwana bifurkacją, prowadzi do rozdzielenia drogi transferu elektronów pomiędzy te dwa łańcuchy kofaktorów. Jeden z elektronów pochodzący z utleniania ubichinolu redukuje klaster 2Fe-2S, który następnie przemieszcza się z pozycji b do pozycji c 1 i przekazuje elektron na hem cytochromu c 1, przekazywany na swobodnie dyfundujący poza obszarem błony cytochrom c. Drugi elektron redukuje hem i poprzez hem b H dociera do miejsca Q i. Produkt jednoelektronowej reakcji w miejscu Q i zależy od tego, czy znajduje się w nim cząsteczka UQ czy ubisemichinonu (USQ). Jeśli miejsce to jest obsadzone przez UQ, to ulegnie on częściowej redukcji do USQ, natomiast jeśli miejsce Q i zajmuje USQ, to zajdzie jego redukcja do UQH 2. Pełna redukcja UQ do UQH 2 w miejscu Q i wymaga zatem utlenienia dwóch cząsteczek UQH 2 w miejscu Q o. Sumarycznie, w trakcie pełnego cyklu katalitycznego, w którym utlenianie są dwie cząsteczki UQH 2, redukowane dwie cząsteczki cytochromu c i redukowana jedna cząsteczka UQ, następuje oddanie czterech protonów po jednej stronie błony oraz pobranie dwóch protonów po drugiej stronie błony. Efektem tego jest zwiększenie wypadkowej stechiometrii przenoszonych przez kompleks protonów na jedną utlenioną cząsteczkę UQH 2. Proponowane są dwa różne modele opisujące mechanizm bifurkacji [26,27]. W modelu sekwencyjnym (ang. sequential) zakłada się, że zachodzą dwa następujące po sobie transfery elektronów. Pierwszy elektron z ubichinolu redukuje klaster 2Fe-2S, w wyniku czego w miejscu Q o powstaje semichinon ( ), który jest mało stabilny i natychmiast oddaje drugi elektron na hem [28 30]. W modelu jednoczesnym (ang. concerted) oba elektrony przekazywane są na klaster 2Fe-2S i hem w tym samym czasie i reakcja zachodzi bez powstawania pośredniego stanu semichinonowego [31 33]. Zrozumienie mechanizmu bifurkacji utrudnia fakt, że nieznane jest położenie ubichinonu w Q o w żadnej formie redoks oraz, że niezwykle trudna okazała się identyfikacja stanów pośrednich. Do niedawna panował pogląd o wysokiej niestabilności, co związane było z powszechnie uznanym brakiem jego detekcji metodami spektroskopowymi. Przez wiele lat jedyna wzmianka o jego wykryciu pochodziła z wczesnych badań na błonach mitochondrialnych [34], które zostały później zakwestionowane ze względu na niewrażliwość wykrytego rodnika na inhibitory miejsca Q o [35]. Najnowsze badania pokazały jednak, że w specyficznych warunkach eksperymentalnych możliwe jest wygenerowanie rodnika, który może być zidentyfikowany jako. W jednym typie eksperymentu uzyskano niewielkie ilości, co zgodne jest z koncepcją o jego wysokiej niestabilności [36,37]. Natomiast drugi typ eksperymentu (opisany w rozdziale Semichinon w miejscu Q o ) pokazał istnienie bardziej stabilnego, który może oddziaływać magnetycznie z kofaktorami w pobliżu miejsca Q o [38]. Podobnie jak to, że nieznany jest dokładny mechanizm reakcji bifurkacji w miejscu Q o, drogi transferu protonów związane z reakcjami katalitycznymi w centrach Q o również nie są do końca poznane. W przypadku miejsca Q o postuluje się, że pierwotnymi akceptorami protonu z utlenianego UQH 2 mogą być konserwowane reszty His-161 z podjednostki FeS oraz Glu-272 z cytochromu b [29], choć ukierunkowana mutageneza nie daje jednoznacznych wyników na poparcie tej hipotezy (zwłaszcza w odniesieniu do roli Glu-272) [39,40]. Alternatywna koncepcja opiera się o wyniki symulacji MD, wskazujące, że to cząsteczki wody mogą pełnić rolę pierwotnych akceptorów protonów w centrum Q o. Symulacje sugerują również, że cząsteczka ubichinonu związana w centrum Q o oddziałuje z grupami łańcucha głównego (a nie specyficznymi resztami bocznymi aminokwasów) [41], tłumacząc dlaczego centrum Q o jest jednym z tych centrów, dla których trudno przewidywać motywy strukturalne zaangażowane w wiązanie substratu [42]. Istotnym warunkiem wydajności energetycznej cytochromu jest zapewnienie takich warunków dla działania centrum Q o, by reakcja bifurkacji zachodziła całkowicie i by nie dochodziło do sytuacji, w której oba elektrony pochodzące z UQH 2 przedostaną się finalnie na wysokopotencjałowy łańcuch c. Reakcje tego typu określane są jako tzw. zwarcia (ang. short-circuits) (w analogii do obwodu elektrycznego) i prowadzą ogólnie do dyssypacji energii [26,27,43]. Przykładem zwarcia może być reakcja, w której niskopotencjałowy hem redukuje wysokopotencjałowy klaster 2Fe-2S za pośrednictwem jednoelektronowych reakcji z udziałem cząsteczki ubichinonu związanej w centrum Q o. Biorąc pod uwagę różnicę potencjałów redoks pomiędzy hemem a klastrem 2Fe-2S (wynoszącą prawie 0,5 V), reakcja ta jest korzystna termodynamicznie, ale enzym, by działał wydajnie, nie może do niej dopuścić. Choć istnieją ogólne koncepcje, jak można to osiągnąć [26,27], nieznane są molekularne mechanizmy leżące u podstaw zabezpieczenia działania centrum Q o przed zwar- Postępy Biochemii 60 (2)

4 ciami. Poznanie tych mechanizmów jest istotnym elementem zrozumienia mechanizmu samej bifurkacji. Kolejnym elementem, który utrudnia zrozumienie i analizę reakcji zachodzących w centrum Q o, również w kontekście jednoelektronowych reakcji mogących prowadzić do zwarć, jest odwracalność działania enzymu [24,26]. W pewnych warunkach (nadmiar ATP/wysoki potencjał błonowy) cytochrom może katalizować wypadkowo transfer elektronów z puli cytochromu c do puli Q, co na poziomie molekularnym oznacza redukcję UQ do UQH 2 w centrum Q o z udziałem zredukowanego hemu i zredukowanego klastra 2Fe-2S [44,45]. Reakcja ta określana jest jako odwrotna (ang. reverse), dla odróżnienia od reakcji utleniania UQH 2 (która w kontekście odwracalności jest w języku angielskim opisywana jako forward). Do reakcji odwrotnej nawiązywać będą dalsze paragrafy: Semichinon w miejscu Q o oraz Produkcja wolnych rodników. W sekwencyjnym opisie zdarzeń, reakcja odwrotna polega na redukcji UQ do przez hem, po którym następuje redukcja do UQH 2 przez klaster 2Fe-2S. Co ciekawe, niektóre bakterie wykorzystują odwrotnie działający cytochrom do wzrostu, czego przykładem mogą być acydofile z gatunku Thiobacillus ferrooxidans, wykorzystujące żelazo jako źródło elektronów [46]. MODEL BAKTERYJNY Niesiarkowe bakterie purpurowe z rodzaju Rhodobacter, należące do grupy bakterii fotosyntetyzujących, są uznawane za dobre organizmy modelowe do badania mechanizmu działania białek z rodziny cytochromów bc [47]. Decyduje o tym szereg czynników, takich jak: obecność cytochromu o wysokim stopniu homologii z podjednostkami katalitycznego rdzenia mitochondrialnego kompleksu III [12], możliwość dokonywania modyfikacji genetycznych oraz prowadzenia badań przy użyciu frakcji błonowych i izolowanych form białka. Frakcje błonowe są szczególnie przydatne do badań kinetycznych ze względu na możliwość aktywacji impulsem świetlnym reakcji zachodzących w cytochromie pośrednio przez aktywację bakteryjnego centrum reakcji (Ryc. 2d) [1,47]. Rycina 2. Modelowy układ bakteryjny stosowany w badaniach nad cytochromem. a Uproszczony schemat komórki bakterii fotosyntetyzującej (Rhodobacter capsulatus, Rhodobacter sphaeroides), kolorem ciemnozielonym zaznaczona jest błona przekształcająca energię, różowym przestrzeń peryplazmatyczna, jasnozielonym cytoplazma komórki; b Liza komórek przez działanie wysokiego ciśnienia uwalnia fragmenty błony, które tworzą pęcherzyki (tzw. chromatofory); c Pęcherzyk chromatoforu zamyka wewnątrz fragment przestrzeni peryplazmatycznej wraz z cytochromem c 2 (czerwone kropki); d Fragment błony chromatoforu z zaznaczonymi niezbędnymi elementami do przeprowadzenia cyklicznego transferu elektronu: fotosyntetyczne centrum reakcji (RC), kompleksy antenowe (LH-1), cytochrom ( ), pula Q (UQ/UQH 2 ). Na potrzeby badań kinetycznych izoluje się frakcje błonowe w formie odwróconych pęcherzyków (tzw. chromatoforów), z zamkniętym wewnątrz fragmentem przestrzeni peryplazmatycznej (Ryc. 2c). Błony chromatoforów posiadają fotoaktywne centra reakcji (RC), sprzężone funkcjonalnie z cytochromem za pośrednictwem puli Q. Sprzężenie od strony pozabłonowej realizowane jest przez zlokalizowany wewnątrz pęcherzyków cytochrom c 2 (bakteryjny odpowiednik mitochondrialnego cytochromu c). Chromatofory posiadają wszystkie elementy niezbędne do funkcjonowania cyklicznego transferu elektronów, który naturalnie w komórkach podtrzymuje wzrost w warunkach fotosyntetycznych (bez dostępu tlenu) (Ryc. 2). Dzięki energii zaabsorbowanych fotonów centrum reakcji utlenia cytochrom c 2 i redukuje ubichinon, dostarczając w ten sposób substratów dla cytochromu, wykorzystywanych przez ten enzym do generowania PMF. W warunkach in vitro, dysponując chromatoforami, można indukować taki cykliczny transfer elektronów impulsowo, stosując krótki błysk światła, a następnie przy użyciu technik spektroskopowych rejestrować w skali milisekundowej reakcje transferu elektronów z udziałem hemowych kofaktorów cytochromu. O ile funkcjonalny cytochrom jest niezbędny do podtrzymania wzrostu komórek Rhodobacter w warunkach fotosyntetycznych (bez tlenu), to wzrost heterotroficzny w warunkach tlenowych nie wymaga jego obecności. Komórki tych bakterii posiadają bowiem oksydazę chinolową, która stanowi alternatywną drogę utleniania ubichinoli [48]. Dzięki temu w hodowlach heterotroficznych możliwe jest otrzymywanie nieaktywnych mutein cytochromu do badań laboratoryjnych [49]. Test wzrostu fotosyntetycznego umożliwia zweryfikowanie w łatwy sposób, czy wprowadzane w obrębie cytochromu mutacje wpływają na funkcjonowanie enzymu in vivo. Jeśli wydajność energetyczna cytochromu jest zbyt niska, to nie obserwuje się wzrostu kolonii bakteryjnych, a w granicznych przypadkach wzrost będzie spowolniony (w odniesieniu do szczepu dzikiego). Test wzrostu fotosyntetycznego ma jeszcze jedną zaletę. Umożliwia on wyizolowanie komórek, w których spontaniczna mutacja dodatkowa kompensuje efekt braku funkcjonalności cytochromu, spowodowany przez mutację oryginalnie wprowadzoną. Izolowanie tego typu rewersji może dostarczyć ciekawych, a czasem wręcz nieoczekiwanych informacji strukturalno-funkcjonalnych. Przykładem może być efekt mutacji C144A oraz C167A w cytochromie c 1 z R. capsulatus. Mutacje te uniemożliwiają tworzenie się mostku disiarczkowego w obrębie tego białka, co w 288

5 konsekwencji prowadzi do znacznego obniżenia potencjału redoks hemu c 1, uniemożliwiając działanie enzymu in vivo. Zidentyfikowane w tym układzie rewersje pokazały, że efekt braku mostka może być rekompensowany przez obecność reszty treoniny lub waliny (aminokwasy rozgałęzione przy węglu β) dwie pozycje przed metioniną będącą ligandem żelaza hemowego. Ujawniło to znaczenie strukturalnego motywu βxm, obecnego w mitochondrialnych cytochromach c pozbawionych mostku disiarczkowego, dla zapewnienia odpowiednio wysokiego potencjału redoks hemu c 1 [50]. NAJNOWSZE ODKRYCIA DOTYCZĄCE DZIAŁANIA CYTOCHROMU NA POZIOMIE MOLEKULARNYM SEMICHINON W MIEJSCU Q O Jak wcześniej wspomniano, niemożność detekcji semichinonu jako stanu pośredniego reakcji w centrum Q o utrwaliła pogląd o jego wysokiej niestabilności. Alternatywna hipoteza zakładała, że w centrum Q o może powstać stabilny semichinon, ale na skutek silnych oddziaływań antyferromagnetycznych z klastrem 2Fe-2S jest niewidoczny w eksperymencie opartym o elektronowy rezonans paramagnetyczny (EPR) [51] powszechnie wykorzystywany do wykrywania semichinonów. W najnowszych badaniach zidentyfikowano semichinon w centrum Q o, ujawniając jednocześnie, że oddziałuje on magnetycznie z klastrem 2Fe-2S. Jednak w przeciwieństwie do wyżej wymienionej hipotezy, jest to stosunkowo słabe oddziaływanie wymienne, prowadzące do pojawienia się na widmie EPR w paśmie X nowego przejścia rezonansowego o g = 1,94. Co więcej, sygnałowi g = 1,94 towarzyszy przejście o charakterze wolnorodnikowym o g = 2,0045, zidentyfikowane jako semichinon w Q o ( ) niezwiązany oddziaływaniem wymiennym z klastrem 2Fe-2S (Ryc. 3). Właściwości tego semichinonu, a zwłaszcza jego przyspieszona relaksacja paramagnetyczna, wskazują na jego oddziaływanie z kofaktorem metalicznym (utlenionym hemem ), co stanowi dodatkowy argument za jego lokalizacją w miejscu Q o [38]. Dodać przy tym należy, że semichinony opisywane jako we wszystkich wcześniejszych pracach nie posiadały tej właściwości, a ich właściwosci magnetyczne zbliżone były raczej do tych wykazywanych przez semichinony w roztworze [36,37]. Autorzy postulują, że opisany przez nich stan przejściowy powstaje na skutek częściowego odwrócenia reakcji (ang. semireverse) w miejscu Q o (Ryc. 3a). W warunkach, kiedy hem b H jest zredukowany i niemożliwe jest utlenienie hemu przez transfer elektronu na hem b H, ma miejsce jednoelektronowa redukcja ubichinonu przez hem, w wyniku której powstaje (Ryc. 3b,c) [52,53]. może oddziaływać z klastrem 2Fe-2S (para -FeS dająca sygnał g = 1,94) jeśli klaster w formie zredukowanej znajduje się w centrum Q o (Ryc. 3c). Jeśli zaś klaster znajduje się poza tym centrum, obserwowany jest sygnał wolnorodnikowy (g = 2,0045) (Ryc. 3b). Na podstawie tych obserwacji zaproponowano, że para -FeS jest początkowym etapem reakcji bifurkacji, prowadzącej do utlenienia UQH 2 w centrum Q o. Odpowiada to momentowi gdy klaster 2Fe-2S odebrał już elektron od UQH 2, ale nie odsunął się jeszcze od miejsca Q o. Po tym początkowym etapie następuje odsunięcie klastra na skutek ruchu pozabłonowej domeny podjednostki FeS [38]. Rycina 3. Spektroskopowa identyfikacja semichinonu w centrum Q o. a Częściowa redukcja UQ w miejscu Q o poprzez jednoelektronową redukcję UQ przez hem (kolor czerwony oznacza stan zredukowany przed zajściem reakcji) prowadzi do powstania semichinonu w miejscu Q o ( ), który jest obserwowany w dwóch formach, zależnie od pozycji klastra 2Fe-2S (b i c); b Jeśli zredukowany klaster 2Fe-2S znajduje się poza centrum Q o w eksperymencie EPR rejestrowane jest widmo klastra (widmo w kolorze czerwonym) oraz osobno widmo rodnika (w kolorze czarnym); c Jeśli zredukowany klaster 2Fe-2S znajduje się w pozycji centrum Q o, rejestrowany jest sygnał o g = 1,94 odpowiadający parze -FeS związanej oddziaływaniem wymiennym (widmo tej pary -FeS oznaczono kolorem zielonym, strzałka pokazuje położenie g = 1,94). W punktach b i c kolor czarny dla hemu oznacza stan utleniony. Semichinon jest oznaczony czarną kropką. Opisane eksperymenty pokazały, że możliwe jest wygenerowanie, w warunkach tlenowych, dostatecznie stabilnego, tak by był obecny w znacznej populacji cząsteczek białka w badanych próbkach. Sugeruje to, że stabilność jest wyższa, niż dotychczas zakładano oraz że nie jest aż tak reaktywny względem tlenu, jak wcześniej zakładano, przynajmniej w stanie, gdy jest on sprzężony wymiennie z klastrem 2Fe-2S. Dla pary -FeS (najprawdopodobniej związanej ze sobą wiązaniem wodorowym) ograniczoną reaktywność z tlenem można tłumaczyć analogicznie do układów chemicznych, w których utworzenie wiązania pomiędzy grupą -OH 1,4-se- Postępy Biochemii 60 (3)

6 michinonu a rozpuszczalnikiem typu HBA (ang. hydrogen- -bond-accepting) ogranicza w znacznym stopniu reaktywność względem tlenu cząsteczkowego [54]. PRODUKCJA WOLNYCH RODNIKÓW Powszechnie uważa się, że spośród wszystkich kompleksów mitochondrialnego łańcucha oddechowego za produkcję ROS odpowiedzialne są głównie dwa: mitochondrialny kompleks I (oksydoreduktaza NADH ubichinon) oraz kompleks III (cytochrom ) [55,56]. Enzymy te uwalniają ROS w postaci anionorodnika ponadtlenkowego, co następuje na skutek zajścia reakcji ubocznych powodujących wyciek elektronu poza obręb enzymu. Choć molekularny mechanizm generowania ROS przez kompleks III nie jest do końca poznany, uważa się, że niestabilny jest bezpośrednim donorem elektronu redukującym tlen cząsteczkowy do anionorodnika ponadtlenkowego. O tym, że centrum Q o jest miejscem wycieku elektronów, świadczy fakt, że w warunkach laboratoryjnych, cytochrom produkuje znaczne ilości ROS po dodaniu antymycyny (inhibitora miejsca Q i ), a dodatek stigmateliny (inhibitora Q o ) całkowicie eliminuje produkcję ROS [43]. Wymóg obecności inhibitora miejsca Q i do zaobserwowania produkcji ROS przez cytochrom ma swoje uzasadnienie, jeśli wziąć pod uwagę to, co wiadomo na temat reakcji prowadzących do tworzenia anionorodnika ponadtlenkowego z udziałem. Niezbędnym warunkiem początkowym jest pozostawanie hemu przez dłuższy czas w stanie zredukowanym (tzw. przyredukowanie ), co następuje wówczas gdy niskopotencjałowy łańcuch b wysyca się elektronami (hemy i b H pozostają zredukowane przy zablokowanym odpływie elektronów przez centrum Q i ) [7,57]. W warunkach przyredukowania hemu możliwe są dwa scenariusze prowadzące z jednej strony do powstania, a z drugiej do jego pozostania w centrum Q o na tyle długo aby mógł on przereagować z tlenem. Scenariusze te opierają się na opisywanej wcześniej odwracalności reakcji w centrum Q o [57 59]. W pierwszym przypadku (Ryc. 4b) powstaje w wyniku zapoczątkowania reakcji utlenienia UQH 2, gdy klaster 2Fe-2S odbierze elektron z UQH 2 tworząc, a dalszy przekaz elektronu z na hem jest odsunięty w czasie ze względu na to, że hem ten już jest w stanie zredukowanym (jest to tzw. reakcja częściowego utlenienia UQH 2, ang. semiforward) [30,36,43]. W drugim przypadku (Ryc. 4a) zredukowany hem przekazuje elektron na UQ tworząc (reakcja częściowej redukcji UQ, ang. semireverse) w momencie, gdy domena FeS jest oddalona od centrum Q o. Odsuwa to w czasie dalszą reakcję z klastrem 2Fe-2S. W obu przypadkach odsunięcie w czasie odpowiedzi centrum Q o na powstały w nim zwiększa prawdopodobieństwo reakcji z tlenem [38,52,53,58]. Analiza kinetyczna mutein bakteryjnego cytochromu z selektywnie wyłączonymi kofaktorami i ze spowolnionym w różnym stopniu ruchem domeny FeS zdaje się wskazywać na to, że reakcja opisana w drugim scenariuszu (częściowa redukcja ubichinonu w miejscu Q o ) jest w głównej mierze odpowiedzialna za generowanie ROS przez cytochrom [53,58]. Wskazują na to również badania generacji wolnych rodników na błonach mitochondrialnych przy różnym stopniu utlenienia puli Q [52]. Na uwagę zasługuje fakt, że cytochrom jako jedyne białko łańcucha mitochondrialnego uwalnia ROS do przestrzeni międzybłonowej, co ma swoje uzasadnienie, biorąc pod uwa- Rycina 4. Dwie możliwe sekwencje prowadzące do powstania anionorodnika ponadtlenkowego w centrum Q o. a Reakcja częściowej redukcji ubichinonu: 1 utlenione kofaktory (klaster 2Fe-2S i hem ) odbierają elektrony z UQH 2, 2 jeśli hem nie może przekazać elektronu na hem b H (np. w warunkach, gdy centrum Q i jest zablokowane antymycyną) zredukowany hem może oddać elektron z powrotem na ubichinon, 3 powstały semichinon ( ) jest narażony na nieodwracalne utlenienie przez tlen cząsteczkowy, zwłaszcza w sytuacji, gdy domena 2Fe-2S znajduje się poza centrum Q o ; b Reakcja częściowego utlenienia ubichinolu: 1 w przypadku gdy hem jest zredukowany, utleniony klaster 2Fe-2S może zapoczątkować reakcję utlenienia ubichinolu, prowadząc do powstania semichinonu ( ), 2 nie mogąc oddać elektronu na zredukowany hem jest narażony na nieodwracalną reakcję z tlenem cząsteczkowym. Kolor czerwony oznacza kofaktor zredukowany, kolor czarny kofaktor utleniony. Semichinon jest oznaczony czarną kropką. 290

7 gę lokalizację centrum Q o. Na poziom produkcji ROS przez cytochrom może mieć wpływ szereg czynników, w tym przede wszystkim stany redoks puli substratów (ubichinonu i cytochromu c) oraz potencjał błonowy [52,60,61]. Mając na względzie te dwa aspekty (miejsce uwalniania oraz zależność od stanu redoks) sugeruje się, że ROS uwalniane przez cytochrom mogą w pewnych warunkach pełnić funkcję przekaźników informacji [56,59]. FUNKCJONALNY DIMER Możliwość transferu elektronów pomiędzy monomerami w dimerze cytochromu oraz jego implikacje były rozpatrywane od momentu opublikowania pierwszych struktur krystalograficznych kompleksu i poznania odległości pomiędzy kofaktorami [8]. Struktury pokazały, że (z jednym wyjątkiem) odległości między kofaktorami z poszczególnych monomerów są na tyle duże, że wykluczają możliwość transferu elektronów w skali czasowej katalizy. Wyjątek ten stanowią hemy, które są od siebie odległe o ~14 Å, czyli jedynie około 2 Å więcej niż odległość między hemem i hemem b H w obrębie jednego monomeru [26]. Dla centrów redoks ulokowanych w enzymach jest to odległość pozwalająca na co najmniej milisekundowy transfer elektronu [62], co może być wystarczające, aby zmieścić się w skali czasowej katalizy. W istocie, teoretycznie wyznaczony czas transferu elektronu między dwoma hemami wynosi 0,025 0,25 ms i jest krótszy niż czas potrzebny na zajście jednego obrotu w trakcie katalizy w warunkach fizjologicznych, który mieści się w przedziale 0,5 5 ms [26]. Można zatem było założyć, że dwa hemy tworzą swego rodzaju mostek łączący dwa monomery poprzez umożliwienie transferu elektronów między nimi. Założenie to stało się podstawą szeregu modeli opisujących działanie dimeru. Modele te, ze względu na ogólną koncepcję, można podzielić na dwie grupy. W pierwszej grupie znajdują się modele zakładające, że transfer elektronu między monomerami jest istotnym elementem szeregu następujących po sobie reakcji, które są ściśle kontrolowane czasowo i przestrzennie na poziomie dimeru przez specyficzne oddziaływania allosteryczne [63,64]. Całkowicie odmienna koncepcja zakłada, że transfer elektronu między monomerami stanowi alternatywę dla transferu elektronu w obrębie monomeru [26,65], a obie drogi konkurują ze sobą kinetycznie w oparciu o zasadę, iż przesunięcia równowagowe następujących po sobie reakcji odwracalnych decydują o wypadkowym kierunku reakcji [66,67]. Na przestrzeni ostatnich lat przeprowadzono eksperymenty, które nie tylko potwierdziły, że milisekundowy transfer elektronów między hemami rzeczywiście w dimerze zachodzi, ale również pokazały, że ten transfer może podtrzymać aktywność enzymatyczną cytochromu in vitro i fizjologiczną funkcję enzymu in vivo. Eksperymenty te opierały się na skonstruowaniu i przetestowaniu pochodnych form białka zmodyfikowanych w taki sposób, aby wymusić transfer elektronów za pośrednictwem mostka hemowego jako jedynej drogi łączącej centrum Q o z Q i w dimerze. Było to możliwe dzięki asymetrycznej modyfikacji białka: w jednym monomerze wyłączono centrum Q o, a w drugim monomerze centrum Q i. Modyfikacja tego typu wymagała adaptacji dostępnych systemów genetycznych, które za sprawą symetrii strukturalnej cytochromu i powiązanej z nią nierozróżnialności między monomerami na poziomie genetycznym, pozwalały jedynie na wprowadzanie tych samych mutacji w obu monomerach jednocześnie (przykład: Ryc. 5c). Jeden ze sposobów adaptacji opierał się na skonstruowaniu białka fuzyjnego złożonego z dwóch cytochromów b. Białko to, w systemie ekspresji cytochromu dla bakterii Rhodobacter capsulatus, zastąpiło dwie odrębne podjednostki cytochromu b, asocjując z dwiema podjednostkami cytochromu c 1 i dwiema podjednostkami FeS w topografii analogicznej do natywnego dimeru cytochromu [68,69]. Możliwe było uzyskanie dwóch typów białka fuzyjnego. W jednym przypadku połączono dwa identyczne cytochromy b (oba pochodzące z R. capuslatus) [68], w drugim stworzono fuzję cytochromu b z R. capsulatus, z cytochromem b z R. sphaeroides [70] (cytochromy b z tych dwóch spokrewnionych bakterii wykazują 90% homologii na poziomie sekwencji pierwszorzędowej). Uwzględniając strukturę cytochromu b, do białka fuzyjnego wprowadzono mutacje punktowe w taki sposób, aby jedna część białka fuzyjnego (odpowiadająca monomerowi cytochromu b) miała wyłączone centrum Q o, a druga - miała wyłączone centrum Q i. W układzie tym, jedyna droga, która może połączyć centra Q o przebiega przez mostek tworzony przez dwa hemy (Ryc. 5b). W tak zmodyfikowanych pochodnych cytochromu (tzw. inaktywacja na krzyż ) zaobserwowano milisekundową redukcję hemów b możliwą dzięki udziałowi mostka. Kompleksy te w warunkach in vitro wykazały aktywność enzymatyczną, a w warunkach in vivo wykazały wydajność bioenergetyczną wystarczającą do podtrzymania, zależnego Rycina 5. Wykorzystanie białka fuzyjnego do wykazania transferu elektronu między monomerami cytochromu. a W natywnym dimerze mostek tworzony przez dwa hemy (horyzontalna linia zielona) jest częścią H-kształtnego systemu transferu elektronu łączącego cztery centra katalityczne; b W białku fuzyjnym (dwa cytochromy b złączone linkerem od strony cytoplazmatycznej zaznaczone czerwonym obrysem) możliwe jest inaktywowanie centrów katalitycznych na krzyż, co izoluje transfer elektronu między monomerami jako jedyne połączenie aktywnych centrów Q o. Kompleks pozostaje aktywny enzymatycznie i jest funkcjonalny in vivo; c Inaktywowanie obu centrów Q o jednocześnie prowadzi do całkowitej inaktywacji enzymu i utraty jego funkcjonalności in vivo. Kolorem zielonym oznaczone są możliwe drogi transferu elektronu przy wejściu elektronów od strony Q o (podwójne czarne strzałki). Czerwone krzyżyki oznaczają miejsca inaktywowane przez mutacje. Postępy Biochemii 60 (3)

8 od cytochromu, wzrostu fotosyntetycznego komórek bakteryjnych [70,71]. Drugi sposób adaptacji systemu genetycznego, oparty o dwa plazmidy, pozwolił na ekspresję dwóch form cytochromu b, rozróżnialnych na podstawie przyłączonej metki [72,73]. W systemie tym możliwe było otrzymanie form inaktywowanych na krzyż przez zastosowanie odpowiednich procedur izolacyjnych (dwuetapowa chromatografia powinowactwa). Badania przeprowadzone z użyciem tego systemu również pokazały, że droga transferu elektronów wykorzystująca mostek tworzony przez dwa hemy do połączenia centrum Q o jest funkcjonalna zarówno w warunkach in vitro, jak i in vivo [73,74]. W oparciu o badania z użyciem szeregu pochodnych cytochromu asymetrycznie inaktywowanych na bazie białka fuzyjnego (w tym także opisanych powyżej form inaktywowanych na krzyż ) zaproponowano model działania dimeru, w którym połączenia między kofaktorami i centrami katalitycznymi w dimerze zostały opisane jako system przypominający kształtem literę H. Kofaktory i centra katalityczne każdego z monomerów stanowią połowę litery H zaś poprzeczka litery H to mostek tworzony przez centralnie ulokowane dwa hemy (Ryc. 5a). Model zakłada, że elektrony mogą przemieszczać się swobodnie po wszystkich odnogach tego H-kształtnego systemu, łącząc funkcjonalnie wszystkie cztery centra katalityczne (dwa Q o po jednej stronie błony i dwa Q i po drugiej). W układzie tym, transfer elektronu między monomerami stanowi alternatywę dla transferu elektronu w obrębie monomeru (a obie drogi konkurują ze sobą kinetycznie, tak jak to było opisane powyżej) przy czym każde efektywne połączenie Q o z Q i (również to na krzyż ) zapewnia funkcjonalność enzymu. Innymi słowy, enzym może przełączać się z jednej drogi na drugą w zależności od tego, która w danym momencie jest bardziej dostępna kinetycznie [68]. W kontekście tak zaproponowanego modelu rodzi się pytanie, jakie jest znaczenie H-kształtnego połączenia między centrami katalitycznymi dla działania enzymu w warunkach fizjologicznych. Jest to problem otwarty, wymagający dalszych badań. Można przypuszczać, że w komórkach eukariotycznych H-kształtny system stanowi wbudowany mechanizm obrony przed efektami uszkodzeń mitochondrialnych (przynajmniej na etapie, gdy uszkodzenia dotykają tylko fragmentów białka). Jest to związane z jedną z właściwości tego systemu, polegającą na tym, że inaktywacja jego fragmentu (bądź fragmentów) nie wyłączy aktywności enzymatycznej dimeru tak długo, jak zostanie zachowane którekolwiek z możliwych połączeń między aktywnymi centrami Q o. Połączenie czterech hemów b w dimerze może być traktowane jako element buforujący nadmierne przyredukownanie hemu, co w kontekście dyskutowanych w poprzednim rozdziale mechanizmów może mieć wpływ regulujący na poziom generowania ROS przez cytochrom [68]. Być może połączenie czterech centrów katalitycznych jest również istotne z punktu widzenia regulacji przepływu elektronów między pulą Q a pulą cytochromu c. Regulacja ta może być istotnym elementem kontrolującym przepływ elektronów w obrębie całego łańcucha mitochondrialnego, a także innych łańcuchów transportu elektronów, w których uczestniczy cytochrom. PODSUMOWANIE Zaprezentowane powyżej odkrycia rzucają nowe światło na szereg istotnych elementów związanych z funkcjonowaniem cytochromu na poziomie molekularnym, a zarazem stwarzają perspektywę dalszych badań. Identyfikacja spektroskopowa stanów przejściowych reakcji utleniania ubichinolu w centrum Q o stwarza możliwość prowadzenia badań celem wyjaśnienia mechanizmu zarówno samej reakcji bifurkacji, jak i zabezpieczeń przed szkodliwymi reakcjami ubocznymi. Proponowany model generacji ROS przez centrum Q o pozwala na prowadzenie badań mających na celu wyjaśnienie roli cytochromu w produkcji ROS w powiązaniu ze stanami redoks komórek (oraz mitochondriów komórek eukariotycznych), a także wyjaśnienie molekularnego podłoża efektów szeregu mutacji mitochondrialnych. Udowodnienie transferu elektronów pomiędzy monomerami kompleksu i związane z tym opracowanie systemów mutagenezy, umożliwiających zniesienie symetrii strukturalnej dimeru, otwiera możliwości dalszych badań molekularnych nad funkcjonowaniem dimeru, wyjaśnieniem jego roli in vivo i postulowanej roli cytochromu w regulacji działania łańcuchów transferu elektronów. Stanowi to również atrakcyjny model do badania efektów uszkodzeń mitochondrialnych na poziomie molekularnym, dającym możliwość naśladowania sytuacji, gdy uszkodzenia te pojawiają się asymetrycznie w dimerze (np. są obecne tylko w jednym monomerze). Takie uszkodzenia mogą powstawać na pewnych etapach rozwoju chorób lub w procesie starzenia się organizmu, jeśli założyć, że dochodzi w nim do progresywnej akumulacji mutacji mitochondrialnych. Można oczekiwać, że najbliższe lata przyniosą szereg interesujących odkryć związanych z funkcjonowaniem cytochromu nie tylko w odniesieniu do powyższych zagadnień, ale także wielu innych rozwijanych w miarę dalszego rozwoju technik spektroskopowych, molekularnych i komórkowych. PIŚMIENNICTWO 1. Nicholls DG, Ferguson SJ (2013) Bioenergetics. Academic Press, Amsterdam, Boston, Heidelberg 2. Mitchell P (1961) Coupling of Phosphorylation to Electron and Hydrogen Transfer by a Chemi-Osmotic type of Mechanism. Nature 191: Berry EA, Guergova-Kuras M, Huang L, Crofts AR (2000) Structure and function of cytochrome bc complexes. Annu Rev Biochem 69: Boveris A, Cadenas E (1975) Mitochondrial production of superoxide anions and its relationship to the antimycin insensitive respiration. FEBS Lett 54: Cadenas E, Boveris A, Ragan CI, Stoppani AOM (1977) Production of superoxide radicals and hydrogen peroxide by NADH-ubiquinone reductase and ubiquinol-cytochrome c reductase from beef-heart mitochondria. Arch Biochem Biophys 180: Cape JL, Bowman MK, Kramer DM (2006) Understanding the cytochrome bc complexes by what they don t do. The Q cycle at 30. Trends Plant Sci 11: Dröse S (2013) Differential effects of complex II on mitochondrial ROS production and their relation to cardioprotective pre- and postconditioning. Biochim Biophys Acta 1827: Xia D, Yu CA, Kim H, Xia JZ, Kachurin AM, Zhang L, Yu L, Deisenhofer J (1997) Crystal structure of the cytochrome complex from bovine heart mitochondria. Science 277: Iwata S, Lee JW, Okada K, Lee JK, Iwata M, Rasmussen B, Link TA, Ramaswamy S, Jap BK (1998) Complete structure of the 11-subunit bovine mitochondrial cytochrome complex. Science 281:

9 10. Xia D, Esser L, Tang W-K, Zhou F, Zhou Y, Yu L, Yu C-A (2013) Structural analysis of cytochrome complexes: implications to the mechanism of function. Biochim Biophys Acta 1827: Kleinschroth T, Castellani M, Trinh CH, Morgner N, Brutschy B, Ludwig B, Hunte C (2011) X-ray structure of the dimeric cytochrome complex from the soil bacterium Paracoccus denitrificans at 2.7-Å resolution. Biochim Biophys Acta 1807: Berry EA, Huang L-S, Saechao LK, Pon NG, Valkova-Valchanova M, Daldal F (2004) X-Ray structure of Rhodobacter capsulatus cytochrome : comparison with its mitochondrial and chloroplast counterparts. Photosynth Res 81: Andrews KM, Crofts AR, Gennis RB (1990) Large-scale purification and characterization of a highly active four-subunit cytochrome complex from Rhodobacter sphaeroides. Biochemistry 29: Braun H, Emmermann M (1992) The general mitochondrial processing peptidase from potato is an integral part of cytochrome c reductase of the respiratory chain. EMBO J 11: Berry EA, De Bari H, Huang L-S (2013) Unanswered questions about the structure of cytochrome complexes. Biochim Biophys Acta 1827: Al-Attar S, de Vries S (2013) Energy transduction by respiratory metallo-enzymes: From molecular mechanism to cell physiology. Coord Chem Rev 257: Zhang H, Chobot SE, Osyczka A, Wraight CA, Dutton PL, Moser CC (2008) Quinone and non-quinone redox couples in Complex III. J Bioenerg Biomembr 40: Zhang Z, Huang L, Shulmeister VM, Chi YI, Kim KK, Hung LW, Crofts AR, Berry EA, Kim SH (1998) Electron transfer by domain movement in cytochrome. Nature 392: Valkova-Valchanova M, Darrouzet E, Moomaw CR, Slaughter C, Daldal F (2000) Proteolytic cleavage of the Fe-S subunit hinge region of Rhodobacter capsulatus complex: effects of inhibitors and mutations. Biochemistry 39: Darrouzet E, Valkova-Valchanova M, Moser CC, Dutton PL, Daldal F (2000) Uncovering the [2Fe2S] domain movement in cytochrome and its implications for energy conversion. Proc Natl Acad Sci USA 97: Cooley JW, Roberts AG, Bowman MK, Kramer DM, Daldal F (2004) The raised midpoint potential of the [2Fe2S] cluster of cytochrome is mediated by both the Q o site occupants and the head domain position of the Fe-S protein subunit. Biochemistry 43: Tian H, White S, Yu L, Yu C-A (1999) Evidence for the head domain movement of the Rieske iron-sulfur protein in electron transfer reaction of the cytochrome complex. J Biol Chem 274: Sarewicz M, Dutka M, Froncisz W, Osyczka A (2009) Magnetic interactions sense changes in distance between heme and the iron-sulfur cluster in cytochrome. Biochemistry 48: Mitchell P (1975) The protonmotive Q cycle: a general formulation. FEBS Lett 59: Crofts AR, Meinhardt SW, Jones KR, Snozzi M (1983) The role of the quinone pool in the cyclic electron-transfer chain of Rhodopseudomonas sphareoides: A modified Q-cycle mechanism. Biochim Biophys Acta 723: Osyczka A, Moser CC, Daldal F, Dutton PL (2004) Reversible redox energy coupling in electron transfer chains. Nature 427: Osyczka A, Moser CC, Dutton PL (2005) Fixing the Q cycle. Trends Biochem Sci 30: Brandt U (1998) The chemistry and mechanics of ubihydroquinone oxidation at center P (Q o ) of the cytochrome complex. Biochim Biophys Acta 1365: Crofts AR, Hong S, Ugulava N, Barquera B, Gennis R, Guergova-Kuras M, Berry EA (1999) Pathways for proton release during ubihydroquinone oxidation by the complex. Proc Natl Acad Sci USA 96: Kramer DM, Roberts AG, Muller F, Cape J, Bowman MK (2004) Q-cycle bypass reactions at the Qo site of the cytochrome (and related) complexes. Methods Enzymol 382: Snyder CH, Gutierrez-Cirlos EB, Trumpower BL (2000) Evidence for a concerted mechanism of ubiquinol oxidation by the cytochrome complex. J Biol Chem 275: Trumpower BL (2002) A concerted, alternating sites mechanism of ubiquinol oxidation by the dimeric cytochrome complex. Biochim Biophys Acta 1555: Zhu J, Egawa T, Yeh S-R, Yu L, Yu C-A (2007) Simultaneous reduction of iron-sulfur protein and cytochrome bl during ubiquinol oxidation in cytochrome complex. Proc Natl Acad Sci U S A 104: De Vries S, Albracht SPJ, Berden JA, Slater EC (1981) A new species of bound ubisemiquinone anion in QH 2 :cytochrome c oxidoreductase. J Biol Chem 256: Junemann S, Heathcote P, Rich PR (1998) On the mechanism of quinol oxidation in the complex. J Biol Chem 273: Cape JL, Bowman MK, Kramer DM (2007) A semiquinone intermediate generated at the Q o site of the cytochrome complex: importance for the Q-cycle and superoxide production. Proc Natl Acad Sci USA 104: Zhang H, Osyczka A, Dutton PL, Moser CC (2007) Exposing the complex III Q o semiquinone radical. Biochim Biophys Acta 1767: Sarewicz M, Dutka M, Pintscher S, Osyczka A (2013) Triplet state of the semiquinone-rieske cluster as an intermediate of electronic bifurcation catalyzed by cytochrome. Biochemistry 52: Seddiki N, Meunier B, Lemesle-Meunier D, Brasseur G (2008) Is cytochrome b glutamic acid 272 a quinol binding residue in the complex of Saccharomyces cerevisiae? Biochemistry 47: Osyczka A, Zhang H, Mathe C, Rich PR, Moser CC, Dutton PL (2006) Role of the PEWY glutamate in hydroquinone-quinone oxidation- -reduction catalysis in the Q o site of cytochrome. Biochemistry 45: Postila PA, Kaszuba K, Sarewicz M, Osyczka A, Vattulainen I, Róg T (2013) Key role of water in proton transfer at the Q o -site of the cytochrome complex predicted by atomistic molecular dynamics simulations. Biochim Biophys Acta 1827: Fisher N, Rich PR (2000) A motif for quinone binding sites in respiratory and photosynthetic systems. J Mol Biol 296: Muller F, Crofts AR, Kramer DM (2002) Multiple Q-cycle bypass reactions at the Q o site of the cytochrome complex. Biochemistry 41: Chance B, Hollunger G (1961) The interaction of energy and electron transfer reactions in mitochondria: IV. The pathway of electron transfer. J Biol Chem 236: Miki T, Miki M, Orii Y (1994) Membrane potential-linked reversed electron transfer in the beef heart cytochrome complex reconstituted into potassium-loaded phospholipid vesicles. J Biol Chem 269: Elbehti A, Brasseur G, Lemesle-Meunier D (2000) First evidence for existence of an uphill electron transfer through the and NADH-Q oxidoreductase complexes of the acidophilic obligate chemolithotrophic ferrous ion-oxidizing bacterium Thiobacillus ferrooxidans. J Bacteriol 182: Hunter CN, Daldal F, Thurnauer MC, Beatty JT, eds. (2009) The purple phototrophic bacteria. Springer 48. Swem DL, Bauer CE (2002) Coordination of ubiquinol oxidase and cytochrome cbb 3 oxidase expression by multiple regulators in Rhodobacter capsulatus. J Bacteriol 184: Atta-Asafo-Adjei E, Daldal F (1991) Size of the amino acid side chain at position 158 of cytochrome b is critical for an active cytochrome complex and for photosynthetic growth of Rhodobacter capsulatus. Proc Natl Acad Sci USA 88: Osyczka A, Dutton PL, Moser CC, Darrouzet E, Daldal F (2001) Controlling the functionality of cytochrome c 1 redox potentials in the Rhodobacter capsulatus complex through disulfide anchoring of a loop and a β-branched amino acid near the heme-ligating methionine. Biochemistry 40: Postępy Biochemii 60 (3)

10 51. Link TA (1997) The role of the Rieske iron sulfur protein in the hydroquinone oxidation (Q P ) site of the cytochrome complex: The proton-gated affinity change mechanism. FEBS Lett 412: Dröse S, Brandt U (2008) The mechanism of mitochondrial superoxide production by the cytochrome complex. J Biol Chem 283: Borek A, Sarewicz M, Osyczka A (2008) Movement of the iron-sulfur head domain of cytochrome transiently opens the catalytic Q o site for reaction with oxygen. Biochemistry 47: Valgimigli L, Amorati R, Funo MG, DiLabio GA, Pedulli GF, Ingold KU, Pratt DA (2008) The unusual reaction of semiquinone radicals with molecular oxygen. J Org Chem 73: Brand MD (2010) The sites and topology of mitochondrial superoxide production. Exp Gerontol 45: Murphy MP (2009) How mitochondria produce reactive oxygen species. Biochem J 417: Quinlan CL, Gerencser AA, Treberg JR, Brand MD (2011) The mechanism of superoxide production by the antimycin-inhibited mitochondrial Q-cycle. J Biol Chem 286: Sarewicz M, Borek A, Cieluch E, Świerczek M, Osyczka A (2010) Discrimination between two possible reaction sequences that create potential risk of generation of deleterious radicals by cytochrome. Implications for the mechanism of superoxide production. Biochim Biophys Acta 1797: Bleier L, Dröse S (2013) Superoxide generation by complex III: from mechanistic rationales to functional consequences. Biochim Biophys Acta 1827: Korshunov SS, Skulachev VP, Starkov AA (1997) High protonic potential actuates a mechanism of production of reactive oxygen species in mitochondria. FEBS Lett 416: Rottenberg H, Covian R, Trumpower BL (2009) Membrane potential greatly enhances superoxide generation by the cytochrome complex reconstituted into phospholipid vesicles. J Biol Chem 284: Page CC, Moser CC, Chen X, Dutton PL (1999) Natural engineering principles of electron tunnelling in biological oxidation-reduction. Nature 402: Cooley JW, Lee D-W, Daldal F (2009) Across membrane communication between the Q o and Q i active sites of cytochrome. Biochemistry 48: Covian R, Trumpower BL (2008) Regulatory interactions in the dimeric cytochrome complex: the advantages of being a twin. Biochim Biophys Acta 1777: Shinkarev VP, Wraight CA (2007) Intermonomer electron transfer in the complex dimer is controlled by the energized state and by impaired electron transfer between low and high potential hemes. FEBS Lett 581: Crofts AR, Holland JT, Victoria D, Kolling DRJ, Dikanov SA, Gilbreth R, Lhee S, Kuras R, Kuras MG (2008) The Q-cycle reviewed: How well does a monomeric mechanism of the complex account for the function of a dimeric complex? Biochim Biophys Acta 1777: Cieluch E, Pietryga K, Sarewicz M, Osyczka A (2010) Visualizing changes in electron distribution in coupled chains of cytochrome by modifying barrier for electron transfer between the FeS cluster and heme c 1. Biochim Biophys Acta 1797: Świerczek M, Cieluch E, Sarewicz M, Borek A, Moser CC, Dutton PL, Osyczka A (2010) An electronic bus bar lies in the core of cytochrome. Science 329: Czapla M, Borek A, Sarewicz M, Osyczka A (2012) Fusing two cytochromes b of Rhodobacter capsulatus cytochrome using various linkers defines a set of protein templates for asymmetric mutagenesis. Protein Eng Des Sel 25: Czapla M, Cieluch E, Borek A, Sarewicz M, Osyczka A (2013) Catalytically-relevant electron transfer between two hemes in the hybrid cytochrome -like complex containing a fusion of Rhodobacter sphaeroides and capsulatus cytochromes b. Biochim Biophys Acta 1827: Czapla M, Borek A, Sarewicz M, Osyczka A (2012) Enzymatic activities of isolated cytochrome -like complexes containing fused cytochrome b subunits with asymmetrically inactivated segments of electron transfer chains. Biochemistry 51: Castellani M, Covian R, Kleinschroth T, Anderka O, Ludwig B, Trumpower BL (2010) Direct demonstration of half-of-the-sites reactivity in the dimeric cytochrome complex: enzyme with one inactive monomer is fully active but unable to activate the second ubiquinol oxidation site in response to ligand binding at the ubiquinone reducti. J Biol Chem 285: Lanciano P, Lee D-W, Yang H, Darrouzet E, Daldal F (2011) Intermonomer electron transfer between the low-potential b hemes of cytochrome. Biochemistry 50: Lanciano P, Khalfaoui-Hassani B, Selamoglu N, Daldal F (2013) Intermonomer electron transfer between the b hemes of heterodimeric cytochrome. Biochemistry 52: Molecular mechanisms of catalytic reactions and superoxide production by cytochrome complex Sebastian Pintscher*, Patryk Kuleta*, Łukasz Bujnowicz, Marcin Sarewicz, Artur Osyczka * Department of Molecular Biophysics, Faculty of Biochemistry, Biophysics and Biotechnology, Jagiellonian University, 7 Gronostajowa St., Krakow, Poland * * SP and PK equally contributed to this work Key words: cytochrome, complex III, ubiqinone, semiqinone, ROS, superoxide ABSTRACT Cytochrome is one of the key enzymes of biological energy conversion. The enzyme couples electron transfer between membranous quinones and water-soluble cytochromes with proton translocation across the membrane contributing to generation of protonmotive force used for ATP synthesis. This process involves the action of two types of quinone-binding catalytic sites localized on two opposite sides of the membrane. One of them catalyzes the unique in biology bifurcation reaction that directs electrons coming from quinol into two separate chains of cofactors. Side reactions of bifurcation may lead to generation of superoxide. The enzyme is a homodimer in which each monomer is equipped with a set of both catalytic sites. Recent studies identified spectroscopically a state that can be assigned as an intermediate of bifurcation reaction, described conditions of superoxide generation, and also demonstrated existence of inter-monomer electron transfer. These findings shed light on our understanding the molecular mechanisms of catalytic and side reactions and functioning of cytochrome as dimer in the context of cell physiology. 294

Molekularne efekty mutacji mitochondrialnych w genie kodującym cytochrom b kompleksu III i ich wpływ na poziom produkcji wolnych rodników

Molekularne efekty mutacji mitochondrialnych w genie kodującym cytochrom b kompleksu III i ich wpływ na poziom produkcji wolnych rodników Molekularne efekty mutacji mitochondrialnych w genie kodującym cytochrom b kompleksu III i ich wpływ na poziom produkcji wolnych rodników Arkadiusz Borek Robert Ekiert Artur Osyczka * Zakład Biofizyki

Bardziej szczegółowo

Metabolizm komórkowy i sposoby uzyskiwania energii

Metabolizm komórkowy i sposoby uzyskiwania energii Metabolizm komórkowy i sposoby uzyskiwania energii Metabolizm całokształt reakcji chemicznych i związanych z nimi przemian energii zachodzący w komórkach. Podstawa wszelakich zjawisk biologicznych. Metabolizm

Bardziej szczegółowo

Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki

Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki Metabolizm całokształt przemian biochemicznych i towarzyszących

Bardziej szczegółowo

Antyoksydanty pokarmowe a korzyści zdrowotne. dr hab. Agata Wawrzyniak, prof. SGGW Katedra Żywienia Człowieka SGGW

Antyoksydanty pokarmowe a korzyści zdrowotne. dr hab. Agata Wawrzyniak, prof. SGGW Katedra Żywienia Człowieka SGGW Antyoksydanty pokarmowe a korzyści zdrowotne dr hab. Agata Wawrzyniak, prof. SGGW Katedra Żywienia Człowieka SGGW Warszawa, dn. 14.12.2016 wolne rodniki uszkodzone cząsteczki chemiczne w postaci wysoce

Bardziej szczegółowo

B) podział (aldolowy) na 2 triozy. 2) izomeryzacja do fruktozo-6-p (aldoza w ketozę, dla umoŝliwienia kolejnych przemian)

B) podział (aldolowy) na 2 triozy. 2) izomeryzacja do fruktozo-6-p (aldoza w ketozę, dla umoŝliwienia kolejnych przemian) Glikoliza (Przegląd kluczowych struktur i reakcji) A) przygotowanie heksozy do podziału na dwie triozy: 1)fosforylacja glukozy (czyli przekształcenie w formę metabolicznie aktywną) 2) izomeryzacja do fruktozo-6-p

Bardziej szczegółowo

Cytochromy sinicowe struktura a właściwości. Paweł Zatwarnicki. Streszczenie pracy doktorskiej

Cytochromy sinicowe struktura a właściwości. Paweł Zatwarnicki. Streszczenie pracy doktorskiej Cytochromy sinicowe struktura a właściwości Paweł Zatwarnicki Streszczenie pracy doktorskiej W komórkach organizmów fotosyntezujących obecność mobilnych przenośników elektronów umożliwia oddziaływanie

Bardziej szczegółowo

Komputerowe wspomaganie projektowanie leków

Komputerowe wspomaganie projektowanie leków Komputerowe wspomaganie projektowanie leków wykład VI Prof. dr hab. Sławomir Filipek Grupa BIOmodelowania Uniwersytet Warszawski, Wydział Chemii oraz Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych Cent-III www.biomodellab.eu

Bardziej szczegółowo

OCENA Rozprawy doktorskiej mgr Aksany Varabyovej Biogeneza dysmutazy ponadtlenkowej 1 w mitochondrialnej przestrzeni międzybłonowej

OCENA Rozprawy doktorskiej mgr Aksany Varabyovej Biogeneza dysmutazy ponadtlenkowej 1 w mitochondrialnej przestrzeni międzybłonowej prof. dr hab. Barbara Zabłocka Pracownia Biologii Molekularnej Instytut Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. M. Mossakowskiego PAN ul. Pawińskiego 5, 02-106 Warszawa tel: 22-60 86 486 e-mail: bzablocka@imdik.pan.pl

Bardziej szczegółowo

Wolne rodniki w komórkach SYLABUS A. Informacje ogólne

Wolne rodniki w komórkach SYLABUS A. Informacje ogólne Wolne rodniki w komórkach A. Informacje ogólne Elementy sylabusu Nazwa jednostki prowadzącej kierunek Nazwa kierunku studiów Poziom kształcenia Profil studiów Forma studiów Rodzaj Rok studiów /semestr

Bardziej szczegółowo

Biologiczne oczyszczanie ścieków

Biologiczne oczyszczanie ścieków Biologiczne oczyszczanie ścieków Ściek woda nie nadająca się do użycia do tego samego celu Rodzaje ścieków komunalne, przemysłowe, rolnicze Zużycie wody na jednego mieszkańca l/dobę cele przemysłowe 4700

Bardziej szczegółowo

Chemia analityczna. Redoksymetria. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

Chemia analityczna. Redoksymetria. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego Chemia analityczna Redoksymetria Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego Miareczkowanie redoksymetryczne Oksydymetria - miareczkowanie reduktora utleniaczem (częstsze - utleniacz nie

Bardziej szczegółowo

KOŁO NAUKOWE IMMUNOLOGII. Mikrochimeryzm badania w hodowlach leukocytów in vitro

KOŁO NAUKOWE IMMUNOLOGII. Mikrochimeryzm badania w hodowlach leukocytów in vitro KOŁO NAUKOWE IMMUNOLOGII Mikrochimeryzm badania w hodowlach leukocytów in vitro Koło Naukowe Immunolgii kolo_immunologii@biol.uw.edu.pl kolo_immunologii.kn@uw.edu.pl CEL I PRZEDMIOT PROJEKTU Celem doświadczenia

Bardziej szczegółowo

Wykazanie obecności oksydoreduktaz w materiale biologicznym

Wykazanie obecności oksydoreduktaz w materiale biologicznym KATEDRA BIOCHEMII Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Wykazanie obecności oksydoreduktaz w materiale biologicznym ĆWICZENIE 9 ZADANIE 1 OTRZYMYWANIE PREPARATU ENZYMATYCZNEGO 1. Umyty ziemniak utrzeć

Bardziej szczegółowo

Obliczenia stechiometryczne, bilansowanie równań reakcji redoks

Obliczenia stechiometryczne, bilansowanie równań reakcji redoks Obliczenia stechiometryczne, bilansowanie równań reakcji redoks Materiały pomocnicze do zajęć wspomagających z chemii opracował: dr Błażej Gierczyk Wydział Chemii UAM Obliczenia stechiometryczne Podstawą

Bardziej szczegółowo

Tytuł rozprawy na stopień doktora nauk medycznych:

Tytuł rozprawy na stopień doktora nauk medycznych: Instytut Pomnik Centrum Zdrowia Dziecka Zakład Patologii Pracownia Medycyny Mitochondrialnej Al. Dzieci Polskich 20 04-730 Warszawa Tytuł rozprawy na stopień doktora nauk medycznych: Ocena parametrów stresu

Bardziej szczegółowo

Transport przez błony

Transport przez błony Transport przez błony Transport bierny Nie wymaga nakładu energii Transport aktywny Wymaga nakładu energii Dyfuzja prosta Dyfuzja ułatwiona Przenośniki Kanały jonowe Transport przez pory w błonie jądrowej

Bardziej szczegółowo

Bioinformatyka wykład 3.I.2008

Bioinformatyka wykład 3.I.2008 Bioinformatyka wykład 3.I.2008 Białkowa bioinformatyka strukturalna c.d. krzysztof_pawlowski@sggw.pl 2008-01-03 1 Plan wykładu analiza i porównywanie struktur białek. doświadczalne metody badania struktur

Bardziej szczegółowo

Na początek przyjrzymy się więc, jak komórka rośliny produkuje ATP, korzystając z energii światła w fazie jasnej fotosyntezy.

Na początek przyjrzymy się więc, jak komórka rośliny produkuje ATP, korzystając z energii światła w fazie jasnej fotosyntezy. Fotosynteza jako forma biosyntezy Bogactwo molekuł biologicznych przedstawionych w poprzednim rozdziale to efekt ich wytwarzania w komórkach w wyniku różnorodnych powiązanych ze sobą procesów chemicznych.

Bardziej szczegółowo

Ćwiczenie 2 Przejawy wiązań wodorowych w spektroskopii IR i NMR

Ćwiczenie 2 Przejawy wiązań wodorowych w spektroskopii IR i NMR Ćwiczenie 2 Przejawy wiązań wodorowych w spektroskopii IR i NMR Szczególnym i bardzo charakterystycznym rodzajem oddziaływań międzycząsteczkowych jest wiązanie wodorowe. Powstaje ono między molekułami,

Bardziej szczegółowo

Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki

Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki Metabolizm całokształt przemian biochemicznych i towarzyszących

Bardziej szczegółowo

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki Genetyka ogólna wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki Uniwersytet Warszawski Wydział Biologii andw@ibb.waw.pl http://arete.ibb.waw.pl/private/genetyka/ Wykład 5 Droga od genu do

Bardziej szczegółowo

Komputerowe wspomaganie projektowanie leków

Komputerowe wspomaganie projektowanie leków Komputerowe wspomaganie projektowanie leków wykład V Prof. dr hab. Sławomir Filipek Grupa BIOmodelowania Uniwersytet Warszawski, Wydział Chemii oraz Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych Cent-III www.biomodellab.eu

Bardziej szczegółowo

Proteomika: umożliwia badanie zestawu wszystkich lub prawie wszystkich białek komórkowych

Proteomika: umożliwia badanie zestawu wszystkich lub prawie wszystkich białek komórkowych Proteomika: umożliwia badanie zestawu wszystkich lub prawie wszystkich białek komórkowych Zalety w porównaniu z analizą trankryptomu: analiza transkryptomu komórki identyfikacja mrna nie musi jeszcze oznaczać

Bardziej szczegółowo

Reakcje zachodzące w komórkach

Reakcje zachodzące w komórkach Reakcje zachodzące w komórkach W każdej sekundzie we wszystkich organizmach żywych zachodzi niezliczona ilość reakcji metabolicznych. Metabolizm (gr. metabole - przemiana) to przemiany materii i energii

Bardziej szczegółowo

Dlaczego warto zajmować się fotosyntezą?

Dlaczego warto zajmować się fotosyntezą? 8 Dlaczego warto zajmować się fotosyntezą? Květoslava Burda Instytut Fizyki UJ Fotosynteza jest procesem odpowiedzialnym za wykorzystanie energii słonecznej do produkcji związków organicznych niezbędnych

Bardziej szczegółowo

SCENARIUSZ LEKCJI CHEMII LUB BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU SPOSÓB NA IDEALNĄ PIANĘ

SCENARIUSZ LEKCJI CHEMII LUB BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU SPOSÓB NA IDEALNĄ PIANĘ SCENARIUSZ LEKCJI CHEMII LUB BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU SPOSÓB NA IDEALNĄ PIANĘ SPIS TREŚCI: I. Wprowadzenie. II. Części lekcji. 1. Część wstępna. 2. Część realizacji. 3. Część podsumowująca. III.

Bardziej szczegółowo

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU CO TO JEST ŻYCIE. SPIS TREŚCI: I. Wprowadzenie. Części lekcji. 1. Część wstępna.

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU CO TO JEST ŻYCIE. SPIS TREŚCI: I. Wprowadzenie. Części lekcji. 1. Część wstępna. SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU CO TO JEST ŻYCIE. SPIS TREŚCI: I. Wprowadzenie. II. Części lekcji. 1. Część wstępna. 2. Część realizacji. 3. Część podsumowująca. III. Karty pracy. 1.

Bardziej szczegółowo

Elektrochemiczna synteza pochodnych cukrowych 5 -steroidów (streszczenie)

Elektrochemiczna synteza pochodnych cukrowych 5 -steroidów (streszczenie) Uniwersytet w Białymstoku Instytut Chemii Elektrochemiczna synteza pochodnych cukrowych 5 -steroidów (streszczenie) Aneta Maria Tomkiel Promotor pracy: prof. dr hab. Jacek W. Morzycki Białystok 2016 Elektrochemiczne

Bardziej szczegółowo

Badanie mechanizmów działania fotouczulaczy - pomiary tlenu singletowego i wolnych rodników

Badanie mechanizmów działania fotouczulaczy - pomiary tlenu singletowego i wolnych rodników Badanie mechanizmów działania fotouczulaczy - pomiary tlenu singletowego i wolnych rodników Marta Kempa Badanie aktywności fotouczulaczy stosowanych w terapii PDT metodami fizykochemicznymi (prof. dr hab.

Bardziej szczegółowo

etyloamina Aminy mają właściwości zasadowe i w roztworach kwaśnych tworzą jon alkinowy

etyloamina Aminy mają właściwości zasadowe i w roztworach kwaśnych tworzą jon alkinowy Temat: Białka Aminy Pochodne węglowodorów zawierające grupę NH 2 Wzór ogólny amin: R NH 2 Przykład: CH 3 -CH 2 -NH 2 etyloamina Aminy mają właściwości zasadowe i w roztworach kwaśnych tworzą jon alkinowy

Bardziej szczegółowo

CORAZ BLIŻEJ ISTOTY ŻYCIA WERSJA A. imię i nazwisko :. klasa :.. ilość punktów :.

CORAZ BLIŻEJ ISTOTY ŻYCIA WERSJA A. imię i nazwisko :. klasa :.. ilość punktów :. CORAZ BLIŻEJ ISTOTY ŻYCIA WERSJA A imię i nazwisko :. klasa :.. ilość punktów :. Zadanie 1 Przeanalizuj schemat i wykonaj polecenia. a. Wymień cztery struktury występujące zarówno w komórce roślinnej,

Bardziej szczegółowo

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan Spis zagadnień Fizyczne podstawy zjawiska NMR Parametry widma NMR Procesy relaksacji jądrowej Metody obrazowania Fizyczne podstawy NMR Proton, neutron,

Bardziej szczegółowo

Wykład 1. Od atomów do komórek

Wykład 1. Od atomów do komórek Wykład 1. Od atomów do komórek Skład chemiczny komórek roślinnych Składniki mineralne (nieorganiczne) - popiół Substancje organiczne (sucha masa) - węglowodany - lipidy - kwasy nukleinowe - białka Woda

Bardziej szczegółowo

Slajd 1. Slajd 2. Proteiny. Peptydy i białka są polimerami aminokwasów połączonych wiązaniem amidowym (peptydowym) Kwas α-aminokarboksylowy aminokwas

Slajd 1. Slajd 2. Proteiny. Peptydy i białka są polimerami aminokwasów połączonych wiązaniem amidowym (peptydowym) Kwas α-aminokarboksylowy aminokwas Slajd 1 Proteiny Slajd 2 Peptydy i białka są polimerami aminokwasów połączonych wiązaniem amidowym (peptydowym) wiązanie amidowe Kwas α-aminokarboksylowy aminokwas Slajd 3 Aminokwasy z alifatycznym łańcuchem

Bardziej szczegółowo

ROLA WAPNIA W FIZJOLOGII KOMÓRKI

ROLA WAPNIA W FIZJOLOGII KOMÓRKI ROLA WAPNIA W FIZJOLOGII KOMÓRKI Michał M. Dyzma PLAN REFERATU Historia badań nad wapniem Domeny białek wiążące wapń Homeostaza wapniowa w komórce Komórkowe rezerwuary wapnia Białka buforujące Pompy wapniowe

Bardziej szczegółowo

Źródła energii dla mięśni. mgr. Joanna Misiorowska

Źródła energii dla mięśni. mgr. Joanna Misiorowska Źródła energii dla mięśni mgr. Joanna Misiorowska Skąd ta energia? Skurcz włókna mięśniowego wymaga nakładu energii w postaci ATP W zależności od czasu pracy mięśni, ATP może być uzyskiwany z różnych źródeł

Bardziej szczegółowo

INADEQUATE-ID I DYNAMICZNY NMR MEZOJONOWYCH. 3-FENYLO-l-TIO-2,3,4-TRIAZOLO-5-METYUDÓW. Wojciech Bocian, Lech Stefaniak

INADEQUATE-ID I DYNAMICZNY NMR MEZOJONOWYCH. 3-FENYLO-l-TIO-2,3,4-TRIAZOLO-5-METYUDÓW. Wojciech Bocian, Lech Stefaniak INADEQUATEID I DYNAMICZNY NMR MEZOJONOWYCH 3FENYLOlTIO2,3,4TRIAZOLO5METYUDÓW Wojciech Bocian, Lech Stefaniak Instytut Chemii Organicznej PAN ul. Kasprzaka 44/52, 01224 Warszawa PL9800994 WSTĘP Struktury

Bardziej szczegółowo

Repetytorium z wybranych zagadnień z chemii

Repetytorium z wybranych zagadnień z chemii Repetytorium z wybranych zagadnień z chemii Mol jest to liczebność materii występująca, gdy liczba cząstek (elementów) układu jest równa liczbie atomów zawartych w masie 12 g węgla 12 C (równa liczbie

Bardziej szczegółowo

Historia informacji genetycznej. Jak ewolucja tworzy nową informację (z ma ą dygresją).

Historia informacji genetycznej. Jak ewolucja tworzy nową informację (z ma ą dygresją). Historia informacji genetycznej. Jak ewolucja tworzy nową informację (z ma ą dygresją). Czym jest życie? metabolizm + informacja (replikacja) 2 Cząsteczki organiczne mog y powstać w atmosferze pierwotnej

Bardziej szczegółowo

METODY CHEMOMETRYCZNE W IDENTYFIKACJI ŹRÓDEŁ POCHODZENIA

METODY CHEMOMETRYCZNE W IDENTYFIKACJI ŹRÓDEŁ POCHODZENIA METODY CHEMOMETRYCZNE W IDENTYFIKACJI ŹRÓDEŁ POCHODZENIA AMFETAMINY Waldemar S. Krawczyk Centralne Laboratorium Kryminalistyczne Komendy Głównej Policji, Warszawa (praca obroniona na Wydziale Chemii Uniwersytetu

Bardziej szczegółowo

Priony. co dobrego mówią nam drożdże? Takao Ishikawa Zakład Biologii Molekularnej Uniwersytet Warszawski

Priony. co dobrego mówią nam drożdże? Takao Ishikawa Zakład Biologii Molekularnej Uniwersytet Warszawski Priony co dobrego mówią nam drożdże? Takao Ishikawa Zakład Biologii Molekularnej Uniwersytet Warszawski Choroba Kreutzfeldta-Jakoba Pierwsze opisy pochodzą z lat 30. XX wieku Zakaźna choroba, często rodzinna

Bardziej szczegółowo

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak Materiały dydaktyczne na zajęcia wyrównawcze z chemii dla studentów pierwszego roku kierunku zamawianego Inżynieria Środowiska w ramach projektu Era inżyniera pewna lokata na przyszłość Opracowała: mgr

Bardziej szczegółowo

TECHNIKI ANALIZY RNA TECHNIKI ANALIZY RNA TECHNIKI ANALIZY RNA

TECHNIKI ANALIZY RNA TECHNIKI ANALIZY RNA TECHNIKI ANALIZY RNA DNA 28SRNA 18/16S RNA 5SRNA mrna Ilościowa analiza mrna aktywność genów w zależności od wybranych czynników: o rodzaju tkanki o rodzaju czynnika zewnętrznego o rodzaju upośledzenia szlaku metabolicznego

Bardziej szczegółowo

Temat: Komórka jako podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna organizmu utrwalenie wiadomości.

Temat: Komórka jako podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna organizmu utrwalenie wiadomości. SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII DLA KLASY I GIMNAZJUM Temat: Komórka jako podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna organizmu utrwalenie wiadomości. Cele: Utrwalenie pojęć związanych z budową komórki;

Bardziej szczegółowo

Grzegorz Satała, Tomasz Lenda, Beata Duszyńska, Andrzej J. Bojarski. Instytut Farmakologii Polskiej Akademii Nauk, ul.

Grzegorz Satała, Tomasz Lenda, Beata Duszyńska, Andrzej J. Bojarski. Instytut Farmakologii Polskiej Akademii Nauk, ul. Grzegorz Satała, Tomasz Lenda, Beata Duszyńska, Andrzej J. Bojarski Instytut Farmakologii Polskiej Akademii Nauk, ul. Smętna 12, Kraków Plan prezentacji: Cel naukowy Podstawy teoretyczne Przyjęta metodyka

Bardziej szczegółowo

Wykład 14 Biosynteza białek

Wykład 14 Biosynteza białek BIOCHEMIA Kierunek: Technologia Żywności i Żywienie Człowieka semestr III Wykład 14 Biosynteza białek WYDZIAŁ NAUK O ŻYWNOŚCI I RYBACTWA CENTRUM BIOIMMOBILIZACJI I INNOWACYJNYCH MATERIAŁÓW OPAKOWANIOWYCH

Bardziej szczegółowo

2015-11-18. DNA i RNA ENZYMY MODYFIKUJĄCE KOŃCE CZĄSTECZEK. DNA i RNA. DNA i RNA

2015-11-18. DNA i RNA ENZYMY MODYFIKUJĄCE KOŃCE CZĄSTECZEK. DNA i RNA. DNA i RNA Fosfataza alkaliczna CIP Calf Intestine Phosphatase- pochodzenie: jelito cielęce BAP Bacterial Alcaline Phosphatase- pochodzenie: E. coli SAP Shrimp Alcaline Phosphatase- pochodzenie: krewetki Pandalus

Bardziej szczegółowo

Laboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo Paliwowe PEM

Laboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo Paliwowe PEM Laboratorium z Konwersji Energii Ogniwo Paliwowe PEM 1.0 WSTĘP Ogniwo paliwowe typu PEM (ang. PEM FC) Ogniwa paliwowe są urządzeniami elektro chemicznymi, stanowiącymi przełom w dziedzinie źródeł energii,

Bardziej szczegółowo

CHARAKTERYSTYKA KARBOKSYLANÓW

CHARAKTERYSTYKA KARBOKSYLANÓW AAKTEYSTYKA KABKSYLANÓW 1. GÓLNA AAKTEYSTYKA KWASÓW KABKSYLWY Spośród związków organicznych, które wykazują znaczną kwasowość najważniejsze są kwasy karboksylowe. Związki te zawierają w cząsteczce grupę

Bardziej szczegółowo

Zidentyfikuj związki A i B. w tym celu podaj ich wzory półstrukturalne Podaj nazwy grup związków organicznych, do których one należą.

Zidentyfikuj związki A i B. w tym celu podaj ich wzory półstrukturalne Podaj nazwy grup związków organicznych, do których one należą. Zadanie 1. (2 pkt) Poniżej przedstawiono schemat syntezy pewnego związku. Zidentyfikuj związki A i B. w tym celu podaj ich wzory półstrukturalne Podaj nazwy grup związków organicznych, do których one należą.

Bardziej szczegółowo

UNIWERSYTET JAGIELLŃSKI, WYDZIAŁ CHEMII, ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ I ELEKTRCHEMII, ZESPÓŁ FIZYKCHEMII PWIERZCHNI MNWARSTWY LANGMUIRA JAK MDEL BŁN BILGICZNYCH Paweł Wydro Seminarium Zakładowe 25.I.28 PLAN

Bardziej szczegółowo

Fizjologia nauka o czynności żywego organizmu

Fizjologia nauka o czynności żywego organizmu nauka o czynności żywego organizmu Stanowi zbiór praw, jakim podlega cały organizm oraz poszczególne jego układy, narządy, tkanki i komórki prawa rządzące żywym organizmem są wykrywane doświadczalnie określają

Bardziej szczegółowo

METABOLIZM. Zadanie 1. (3 pkt). Uzupełnij tabelę, wpisując w wolne kratki odpowiednio produkt oddychania tlenowego i produkty fermentacji alkoholowej.

METABOLIZM. Zadanie 1. (3 pkt). Uzupełnij tabelę, wpisując w wolne kratki odpowiednio produkt oddychania tlenowego i produkty fermentacji alkoholowej. Zadanie 1. (3 pkt). Uzupełnij tabelę, wpisując w wolne kratki odpowiednio produkt oddychania tlenowego i produkty fermentacji alkoholowej. Zadanie 3. (3 pkt). Schemat mechanizmu otwierania aparatu szparkowego.

Bardziej szczegółowo

Elementy chemii obliczeniowej i bioinformatyki Zagadnienia na egzamin

Elementy chemii obliczeniowej i bioinformatyki Zagadnienia na egzamin Elementy chemii obliczeniowej i bioinformatyki Zagadnienia na egzamin 1. Zapisz konfigurację elektronową dla atomu helu (dwa elektrony) i wyjaśnij, dlaczego cząsteczka wodoru jest stabilna, a cząsteczka

Bardziej szczegółowo

EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII Miejsce na naklejkę z kodem (Wpisuje zdający przed rozpoczęciem pracy) KOD ZDAJĄCEGO MCH-W1D1P-021 EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII Instrukcja dla zdającego Czas pracy 90 minut 1. Proszę sprawdzić, czy arkusz

Bardziej szczegółowo

Budowa i zróżnicowanie neuronów - elektrofizjologia neuronu

Budowa i zróżnicowanie neuronów - elektrofizjologia neuronu Budowa i zróżnicowanie neuronów - elektrofizjologia neuronu Neuron jest podstawową jednostką przetwarzania informacji w mózgu. Sygnał biegnie w nim w kierunku od dendrytów, poprzez akson, do synaps. Neuron

Bardziej szczegółowo

X / \ Y Y Y Z / \ W W ... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

X / \ Y Y Y Z / \ W W ... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto Zadanie 1. (3 pkt) Nadtlenek litu (Li 2 O 2 ) jest ciałem stałym, występującym w temperaturze pokojowej w postaci białych kryształów. Stosowany jest w oczyszczaczach powietrza, gdzie ważna jest waga użytego

Bardziej szczegółowo

ENZYMY W CHEMII. Michał Rachwalski. Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii, Katedra Chemii Organicznej i Stosowanej

ENZYMY W CHEMII. Michał Rachwalski. Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii, Katedra Chemii Organicznej i Stosowanej ENZYMY W CHEMII Michał Rachwalski Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii, Katedra Chemii rganicznej i Stosowanej Czym są enzymy? Enzymy są białkami zawierającymi od 60 do 1000 reszt aminokwasów; Enzymy są

Bardziej szczegółowo

Orbitale typu σ i typu π

Orbitale typu σ i typu π Orbitale typu σ i typu π Dwa odpowiadające sobie orbitale sąsiednich atomów tworzą kombinacje: wiążącą i antywiążącą. W rezultacie mogą powstać orbitale o rozkładzie przestrzennym dwojakiego typu: σ -

Bardziej szczegółowo

Czujniki. Czujniki służą do przetwarzania interesującej nas wielkości fizycznej na wielkość elektryczną łatwą do pomiaru. Najczęściej spotykane są

Czujniki. Czujniki służą do przetwarzania interesującej nas wielkości fizycznej na wielkość elektryczną łatwą do pomiaru. Najczęściej spotykane są Czujniki Ryszard J. Barczyński, 2010 2015 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Czujniki Czujniki służą do przetwarzania interesującej

Bardziej szczegółowo

1. Oznaczanie aktywności lipazy trzustkowej i jej zależności od stężenia enzymu oraz żółci jako modulatora reakcji enzymatycznej.

1. Oznaczanie aktywności lipazy trzustkowej i jej zależności od stężenia enzymu oraz żółci jako modulatora reakcji enzymatycznej. ĆWICZENIE OZNACZANIE AKTYWNOŚCI LIPAZY TRZUSTKOWEJ I JEJ ZALEŻNOŚCI OD STĘŻENIA ENZYMU ORAZ ŻÓŁCI JAKO MODULATORA REAKCJI ENZYMATYCZNEJ. INHIBICJA KOMPETYCYJNA DEHYDROGENAZY BURSZTYNIANOWEJ. 1. Oznaczanie

Bardziej szczegółowo

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH 1 REAKCJA CHEMICZNA: TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH REAKCJĄ CHEMICZNĄ NAZYWAMY PROCES, W WYNIKU KTÓREGO Z JEDNYCH SUBSTANCJI POWSTAJĄ NOWE (PRODUKTY) O INNYCH WŁAŚCIWOŚCIACH NIŻ SUBSTANCJE WYJŚCIOWE (SUBSTRATY)

Bardziej szczegółowo

Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego - wprowadzenie

Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego - wprowadzenie Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego - wprowadzenie Streszczenie Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego jest jedną z technik spektroskopii absorpcyjnej mającej zastosowanie w chemii,

Bardziej szczegółowo

Badanie utleniania kwasu mrówkowego na stopach trójskładnikowych Pt-Rh-Pd

Badanie utleniania kwasu mrówkowego na stopach trójskładnikowych Pt-Rh-Pd Badanie utleniania kwasu mrówkowego na stopach trójskładnikowych Pt-Rh-Pd Kamil Wróbel Pracownia Elektrochemicznych Źródeł Energii Kierownik pracy: prof. dr hab. A. Czerwiński Opiekun pracy: dr M. Chotkowski

Bardziej szczegółowo

ATP. Slajd 1. Slajd 2 1997 rok Nagroda Nobla: P.D. Boyer (USA), J.E. Walker (GB) i J.C. Skou (D) Slajd 3. BIOENERGETYKA KOMÓRKI oddychanie i energia

ATP. Slajd 1. Slajd 2 1997 rok Nagroda Nobla: P.D. Boyer (USA), J.E. Walker (GB) i J.C. Skou (D) Slajd 3. BIOENERGETYKA KOMÓRKI oddychanie i energia Slajd 1 BIOENERGETYKA KOMÓRKI oddychanie i energia WYKŁAD 6. Agnieszka Zembroń-Łacny 1. cukry, lipidy, aminokwasy 2. mitochondria 3. energia chemiczna (ATP) Slajd 2 1997 rok Nagroda Nobla: P.D. Boyer (USA),

Bardziej szczegółowo

BADANIE WŁASNOŚCI KOENZYMÓW OKSYDOREDUKTAZ

BADANIE WŁASNOŚCI KOENZYMÓW OKSYDOREDUKTAZ KATEDRA BIOCHEMII Wydział Biologii i Ochrony Środowiska BADANIE WŁASNOŚCI KOENZYMÓW OKSYDOREDUKTAZ ĆWICZENIE 2 Nukleotydy pirydynowe (NAD +, NADP + ) pełnią funkcję koenzymów dehydrogenaz przenosząc jony

Bardziej szczegółowo

Geometria cząsteczek wieloatomowych. Hybrydyzacja orbitali atomowych.

Geometria cząsteczek wieloatomowych. Hybrydyzacja orbitali atomowych. Geometria cząsteczek wieloatomowych. Hybrydyzacja orbitali atomowych. Geometria cząsteczek Geometria cząsteczek decyduje zarówno o ich właściwościach fizycznych jak i chemicznych, np. temperaturze wrzenia,

Bardziej szczegółowo

Program zajęć z biochemii dla studentów kierunku weterynaria I roku studiów na Wydziale Lekarskim UJ CM w roku akademickim 2013/2014

Program zajęć z biochemii dla studentów kierunku weterynaria I roku studiów na Wydziale Lekarskim UJ CM w roku akademickim 2013/2014 Program zajęć z biochemii dla studentów kierunku weterynaria I roku studiów na Wydziale Lekarskim UJ CM w roku akademickim 2013/2014 S E M E S T R II Tydzień 1 24.02-28.02 2 03.03-07.03 3 10.03-14.03 Wykłady

Bardziej szczegółowo

Wprowadzenie do biologii molekularnej.

Wprowadzenie do biologii molekularnej. Wprowadzenie do biologii molekularnej. Materiały dydaktyczne współfinansowane ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego. Biologia molekularna zajmuje się badaniem biologicznych

Bardziej szczegółowo

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach 1 STECHIOMETRIA INTERPRETACJA ILOŚCIOWA ZJAWISK CHEMICZNYCH relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

Bardziej szczegółowo

Badanie długości czynników sieciujących metodami symulacji komputerowych

Badanie długości czynników sieciujących metodami symulacji komputerowych Badanie długości czynników sieciujących metodami symulacji komputerowych Agnieszka Obarska-Kosińska Prof. dr hab. Bogdan Lesyng Promotorzy: Dr hab. Janusz Bujnicki Zakład Biofizyki, Instytut Fizyki Doświadczalnej,

Bardziej szczegółowo

Badanie procesów zwijania i agregacji GFP i jego mutantów. Monika Olasek, Zakład Biofizyki IFD UW

Badanie procesów zwijania i agregacji GFP i jego mutantów. Monika Olasek, Zakład Biofizyki IFD UW Badanie procesów zwijania i agregacji GFP i jego mutantów. Monika Olasek, Zakład Biofizyki IFD UW Plan O Green Fluorescent Protein i jego mutantach Absorpcyjne badanie agregacji EGFP Emisyjne badanie agregacji

Bardziej szczegółowo

Molecular dynamics investigation of the structure-function relationships in proteins with examples

Molecular dynamics investigation of the structure-function relationships in proteins with examples Molecular dynamics investigation of the structure-function relationships in proteins with examples from Hsp70 molecular chaperones, αa-crystallin, and sericin Badanie metodą dynamiki molekularnej zależności

Bardziej szczegółowo

Ill PL9801007 BADANIE ODDZIAŁYWAŃ DIPOLOWO- DIPOLOWYCH POMIĘDZY ŻELAZEM A ZNACZNIKIEM SPINOWYM W CYTOCHROMIE C METODĄ SR EPR

Ill PL9801007 BADANIE ODDZIAŁYWAŃ DIPOLOWO- DIPOLOWYCH POMIĘDZY ŻELAZEM A ZNACZNIKIEM SPINOWYM W CYTOCHROMIE C METODĄ SR EPR Ill PL9801007 BADANIE ODDZIAŁYWAŃ DIPOLOWO DIPOLOWYCH POMIĘDZY ŻELAZEM A ZNACZNIKIEM SPINOWYM W CYTOCHROMIE C METODĄ SR EPR W. BUCHARSKI, W. FRONCISZ, A. KOSTRZEWA, A. OSYCZKA, B. TURYNA Instytut Biologii

Bardziej szczegółowo

Klonowanie molekularne Kurs doskonalący. Zakład Geriatrii i Gerontologii CMKP

Klonowanie molekularne Kurs doskonalący. Zakład Geriatrii i Gerontologii CMKP Klonowanie molekularne Kurs doskonalący Zakład Geriatrii i Gerontologii CMKP Etapy klonowania molekularnego 1. Wybór wektora i organizmu gospodarza Po co klonuję (do namnożenia DNA [czy ma być metylowane

Bardziej szczegółowo

ĆWICZENIA Z BIOCHEMII

ĆWICZENIA Z BIOCHEMII ĆWICZENIA Z BIOCHEMII D U STUDENTfiW WYDZIAŁU LEKARSKIEGO Pod redakcją Piotra Laidlera, Barbary Piekarskiej, Marii Wróbel WYDAWNICTWO UNIWERSYTETU JAGIELLOŃSKIEGO ĆWICZENIA Z BIOCHEMII DLA STUDENTÓW WYDZIAŁU

Bardziej szczegółowo

BUDOWA I FUNKCJA GENOMU LUDZKIEGO

BUDOWA I FUNKCJA GENOMU LUDZKIEGO BUDOWA I FUNKCJA GENOMU LUDZKIEGO Magdalena Mayer Katedra i Zakład Genetyki Medycznej UM w Poznaniu 1. Projekt poznania genomu człowieka: Cele programu: - skonstruowanie szczegółowych map fizycznych i

Bardziej szczegółowo

1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej?

1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej? Tematy opisowe 1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej? 2. Omów pomiar potencjału na granicy faz elektroda/roztwór elektrolitu. Podaj przykład, omów skale potencjału i elektrody

Bardziej szczegółowo

CHEMIA klasa 1 Wymagania programowe na poszczególne oceny do Programu nauczania chemii w gimnazjum. Chemia Nowej Ery.

CHEMIA klasa 1 Wymagania programowe na poszczególne oceny do Programu nauczania chemii w gimnazjum. Chemia Nowej Ery. CHEMIA klasa 1 Wymagania programowe na poszczególne oceny do Programu nauczania chemii w gimnazjum. Chemia Nowej Ery. Dział - Substancje i ich przemiany WYMAGANIA PODSTAWOWE stosuje zasady bezpieczeństwa

Bardziej szczegółowo

OKSYDOREDUKTAZY WPROWADZENIE

OKSYDOREDUKTAZY WPROWADZENIE Ćwiczenie 6 OKSYDOREDUKTAZY Część doświadczalna obejmuje: wykrywanie aktywności katalazy, peroksydazy, oksydazy polifenolowej i oksydazy cytochromowej w ekstrakcie z bulwy ziemniaka WPROWADZENIE Oksydoreduktazy

Bardziej szczegółowo

Bioinformatyka wykład 10.I.2008

Bioinformatyka wykład 10.I.2008 Bioinformatyka wykład 10.I.2008 Przewidywanie struktur białek krzysztof_pawlowski@sggw.pl 2008-01-10 1 Plan wykładu pole siłowe - opis energetyczny struktur białka proces zwijania się białek przewidywanie

Bardziej szczegółowo

Wyznaczenie struktury i dynamiki białka CsPin oraz jego oddziaływania z modelowymi peptydami metodami spektroskopii NMR

Wyznaczenie struktury i dynamiki białka CsPin oraz jego oddziaływania z modelowymi peptydami metodami spektroskopii NMR mgr Łukasz Jaremko Warszawa, 21.11.2012 Wydział Chemii, UW Autoreferat rozprawy doktorskiej pt.: Wyznaczenie struktury i dynamiki białka CsPin oraz jego oddziaływania z modelowymi peptydami metodami spektroskopii

Bardziej szczegółowo

Scenariusz lekcji chemii w klasie III gimnazjum. Temat lekcji: Białka skład pierwiastkowy, budowa, właściwości i reakcje charakterystyczne

Scenariusz lekcji chemii w klasie III gimnazjum. Temat lekcji: Białka skład pierwiastkowy, budowa, właściwości i reakcje charakterystyczne Scenariusz lekcji chemii w klasie III gimnazjum Temat lekcji: Białka skład pierwiastkowy, budowa, właściwości i reakcje charakterystyczne Czas trwania lekcji: 2x 45 minut Cele lekcji: 1. Ogólny zapoznanie

Bardziej szczegółowo

Transformacja pośrednia składa się z trzech etapów:

Transformacja pośrednia składa się z trzech etapów: Transformacja pośrednia składa się z trzech etapów: 1. Otrzymanie pożądanego odcinka DNA z materiału genetycznego dawcy 2. Wprowadzenie obcego DNA do wektora 3. Wprowadzenie wektora, niosącego w sobie

Bardziej szczegółowo

Struktura i funkcja białek (I mgr)

Struktura i funkcja białek (I mgr) Struktura i funkcja białek (I mgr) Dr Filip Jeleń fj@protein.pl http://www.protein.pl/ Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer Biochemia Carl Branden, John Tooze Introduction to Protein Structure

Bardziej szczegółowo

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU. Czym są choroby prionowe?

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU. Czym są choroby prionowe? SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU Czym są choroby prionowe? SPIS TREŚCI: I. Wprowadzenie. II. Części lekcji. 1. Część wstępna. 2. Część realizacji. 3. Część podsumowująca. III. Karty pracy.

Bardziej szczegółowo

Kinetyka reakcji chemicznych. Dr Mariola Samsonowicz

Kinetyka reakcji chemicznych. Dr Mariola Samsonowicz Kinetyka reakcji chemicznych Dr Mariola Samsonowicz 1 Czym zajmuje się kinetyka chemiczna? Badaniem szybkości reakcji chemicznych poprzez analizę eksperymentalną i teoretyczną. Zdefiniowanie równania kinetycznego

Bardziej szczegółowo

Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl

Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą byd wykorzystywane przez jego Użytkowników

Bardziej szczegółowo

była obserwowana poniżej temperatury 200. Dla wyższych temperatur widać redukcję drugiego momentu M^ w zakresie (1.5-2) [G*].

była obserwowana poniżej temperatury 200. Dla wyższych temperatur widać redukcję drugiego momentu M^ w zakresie (1.5-2) [G*]. PL9801017 DYNAMIKA GRUP CH ORAZ CH OH W POLIKRYSTALICZNYCH a 2 METYLOPYRANOZYDACH E.Knop. L.Latanowicz. S.Idziak Instytut Fizyki Uniwersytetu im.a.mickiewicza. Poznań Instytut Fizyki Molekularnej PAN.

Bardziej szczegółowo

Wymagania programowe na poszczególne oceny z chemii w kl.1. I. Substancje i ich przemiany

Wymagania programowe na poszczególne oceny z chemii w kl.1. I. Substancje i ich przemiany Wymagania programowe na poszczególne oceny z chemii w kl.1 I. Substancje i ich przemiany Ocena dopuszczająca [1] Ocena dostateczna [1 + 2] zalicza chemię do nauk przyrodniczych wyjaśnia, dlaczego chemia

Bardziej szczegółowo

Materiał i metody. Wyniki

Materiał i metody. Wyniki Abstract in Polish Wprowadzenie Selen jest pierwiastkiem śladowym niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Selen jest wbudowywany do białek w postaci selenocysteiny tworząc selenobiałka (selenoproteiny).

Bardziej szczegółowo

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU Czy priony zawsze są szkodliwe? SPIS TREŚCI: Wprowadzenie. Części lekcji. 1. Część wstępna. 2. Część realizacji. 3. Część podsumowująca. Karty pracy. 1.

Bardziej szczegółowo

Mechanizm dehydratacji alkoholi

Mechanizm dehydratacji alkoholi Wykład 5 Mechanizm dehydratacji alkoholi I. Protonowanie II. odszczepienie cząsteczki wody III. odszczepienie protonu Etap 1 Reakcje alkenów Najbardziej reaktywne jest wiązanie podwójne, lub jego sąsiedztwo

Bardziej szczegółowo

Odwracalność przemiany chemicznej

Odwracalność przemiany chemicznej Odwracalność przemiany chemicznej Na ogół wszystkie reakcje chemiczne są odwracalne, tzn. z danych substratów tworzą się produkty, a jednocześnie produkty reakcji ulegają rozkładowi na substraty. Fakt

Bardziej szczegółowo

Nazwy pierwiastków: A +Fe 2(SO 4) 3. Wzory związków: A B D. Równania reakcji:

Nazwy pierwiastków: A +Fe 2(SO 4) 3. Wzory związków: A B D. Równania reakcji: Zadanie 1. [0-3 pkt] Na podstawie podanych informacji ustal nazwy pierwiastków X, Y, Z i zapisz je we wskazanych miejscach. I. Suma protonów i elektronów anionu X 2- jest równa 34. II. Stosunek masowy

Bardziej szczegółowo

Structure and Charge Density Studies of Pharmaceutical Substances in the Solid State

Structure and Charge Density Studies of Pharmaceutical Substances in the Solid State Maura Malińska Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski Promotorzy: prof. dr hab. Krzysztof Woźniak, prof. dr hab. Andrzej Kutner Structure and Charge Density Studies of Pharmaceutical Substances in the

Bardziej szczegółowo

Zadania powtórkowe do egzaminu maturalnego z chemii Wiązania chemiczne, budowa cząsteczek

Zadania powtórkowe do egzaminu maturalnego z chemii Wiązania chemiczne, budowa cząsteczek strona 1/11 Zadania powtórkowe do egzaminu maturalnego z chemii Wiązania chemiczne, budowa cząsteczek Monika Gałkiewicz Zad. 1 () Podaj wzory dwóch dowolnych kationów i dwóch dowolnych anionów posiadających

Bardziej szczegółowo

Część 1. Wprowadzenie. Przegląd funkcji, układów i zagadnień

Część 1. Wprowadzenie. Przegląd funkcji, układów i zagadnień Część 1 Wprowadzenie Przegląd funkcji, układów i zagadnień Źródło energii w systemie fotowoltaicznym Ogniwo fotowoltaiczne / słoneczne photovoltaic / solar cell pojedynczy przyrząd półprzewodnikowy U 0,5

Bardziej szczegółowo

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O Test maturalny Chemia ogólna i nieorganiczna Zadanie 1. (1 pkt) Uzupełnij zdania. Pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 16 znajduje się w.... grupie i. okresie układu okresowego pierwiastków chemicznych,

Bardziej szczegółowo