2cz 1 rozdzial Ćwiczenia 1

We wszystkich typach komórek jako uboczny produkt mitochondrialnego łancucha oddechowego powstaje

rodnik nadtlenkowy, ktory moze ulegac konwersji do h2o i rodnika hydroksylowego albo do nadtlenoazotynu (ONOO)

W leukocytach (glownie neutrofilach i makrofagach) enzym oksydaza zwiazany z... generuje...

zwiazany z bl fagosomow generuje powstawanie rodnika nadtlenkowego ktory moze ulec przeksztalceniu do innych wolnych rodnikow.

Mieloperoksydaza (MPO) w obrebie fagosomow stymuluje

synteze podchlorynu z aktywnych zwiazkow tlenu

Tempo rozkładu nadtlenku jest znacznie zwiekszane przez działanie

dysmutaz nadtlenkowych działających w wielu typach komórek

Peroksydazy glutationu (GSH) należą do rodziny enzymów, których główną rolą jest... Występująca wsrod nich najpowszechniej jest... ktora wystepuje w...

ochrona kom przed uszkodzeniem z udzialem wol rod; peroksydaza glutationu 1 stwierzdona w cytoplazmie wszystkich typow komorek

peroksydaza glutationu katalizuje

rozklad h2o2 w reakcji 2GSH + h2o2 -> GS-SG + 2h2o

Proporcje wewnątrzkom utlenionego glutationu (gs-SG) do glutationu zredukowanego (GSH) jest odzwierciedleniem

aktywnosci enzymu i miarą zdolnosci komorki do katabolizowania wolnych rodników

Katalaza obecna w peroksysomach katalizuje

rozpad nadltenku wodoru. Jest to jeden z najbardziej wydajnych enzymów, mogacy rozkładac miliony cz h2o2 na sekundę.

Endogenne i egzogenne antyoksydanty (np. wit E, A, C i b karoten) mogą hamować

powstawanie wolnych rodników albo ułatwiać ich "wymiatanie", jesli zostana juz zsyntetyzowane

W powstawaniu uszkodzeń komorki w wyniku dzialania wolnych rodnikow szczegolna role odgrywaja reakcje:

1) peroksydacja lipidow blonowych2) Powstawanie wiązań krzyżowych w obrębie białek3) Uszkodzenie DNA

Peroksydacja lipidów błonowych: co jest podatne na dzialanie wolnych rodnikow pochodzacych z tlenu?

podwojne wiazanie w wielonienasyconych lipidach

Peroksydacja lipidów błonowych: Reakcja między lipidami a wolnymi rodnikami indukuje powstanie

Reaktywnych i niestabilnych nadtlenków, co zapoczątkowuje reakcję autokatalityczną

Powstawanie wiązań krzyżowych w obrębie białek: Wolne rodniki pobudzają tworzenie... przyspieszając w ten sposób

poprzecznych wiązań sulfhydrylowych w obrebie bialek; przyspieszajac ich degradację i powodując utratę akt enzymatycznej. Reakcje z udzialem wol. rod. moga bezposrednio powodac fragmentację polipeptydów.

Uszkodzenie DNA: łączenie się wolnych rodników z... powoduje...

tyminą w DNA jądrowym i mitochondrialnym powoduje pekniecia pojedynczych jego nici.

Wspolna cecha roznych typow uszkodzenia komorki prowadzacych do jej smierci

wzrost przepuszczalnosci bl komorkowej prowadzacy ostatecznie do jej zniszczenia

Proces uszkadzania błony komórkowej wiąże się z różnego typu mechanizmami biochemicznymi:

zmniejszona synteza fosfolipidow; nasilony rozpad fosfolipidow; aktywne zwiazki tlenu; nieprawidłowości cytoszkieletu; produkty rozpadu lipidów

zmniejszona synteza fosfolipidow: zmniejszenia tempa produkcji fosfolipidów może być konsekwencja

spadku poziomu ATP komorkowego prowadzacego do redukcji akt. mechanizmow enzymatycznych zaelznych od zasobow energ. Spadek synt. fosfoli. uposledza funkcje wszystkich bl komorkowcyh

Nasilony rozpad fosfolipidów: Znaczego stopnia uszkodzenie komorki jest zwiazane z

procesem degradacji fosfolipidow blonowych, na skutek aktywacji endogennych lipaz przez zwiekszenie poziomu wewnatrzkom ca2+

Aktywne związki tlenu: Wolne rodniki tlenowe powodują uszkodzenie

uszkodzenie bl komorkowych w mechanizmie peroksydoacji lipidow blpnowych

Nieprawidłowosci cytoszkieletu: Wzrost wewnątrzcytoplazmatycznego ca2+ powoduje

aktywacje proteaz zdolnych do uszkadzania elemtnów cytoszkieletu, a co za tyim idzie, rowniez blon komorkowych

Produkty rozpadu lipidów: Należą do nich... ich gromadzenie się w uszkodzonej komorce jest następstwem

niezestryfik. wolne kw tluszczowe, acylkarnityna, lizofosfolipidy; degradacji fosfolipidow.

Najistotniejsze z punktu widzenia uszkadzanej komórki są:

bł. mitochondrialna, błona cytoplazmatyczna oraz blony lizosomow

Następstwem uszkodzenia błon mitochondrialnych jest

spadek syntezy ATP ze wszystkimi tego konsekwencjami w postaci szeregu procesów uszkadzających komórkę, a ostatecznie prowadzących do jej smierci.

Uszkodzenie błony cytoplazmatycznej: proces ten prowadzi do

zaburzenia rownowagi osmotycznej naplywu do komorki plynow i jonow, a takze do utraty zawartosci cytoplazmy; utrata metabolitow niezbednych do odtwarzania zasobow ATP; niezdolnosc do utrzymania zasob. energ. kom

Uszkodzneie bł lizosmoalnyc prowadzi do

wyciekania enzymów lizosomalnych do cytoplazmy oraz aktywacji kwasnych hydrolaz w warunkach kwasnego pH uszkadzanej komórki. Lizosomy zaweierają RNazy, Dnazy, proteazy, glukozydazy i inne enzymy.

Co zwykle towarzyszy niedokrwieniu?

Spadek O2 i wzrost ca2+

Zubożenie ATP:

niewydolnosc funkcji kom zaleznych od podazy energii -> uszkodzenie odwracalne ->martwica

Uszkodzenie mitochondriow:

Uszkodzenie mitochondriow: zubozenie ATP -> niewydolnosc funkcji kom zaleznych od podazy energii -> matwica

Napływ jonow wapnia:

akt enzymow uszkadzajacych elemnty komorki oraz mozliwa inicjacja apoptozy

Nagromadzenie reaktywnych zwiazkow tlenu:

kowalencyjna modyfikacja bialek komorki, lipidow i kwasow nukleinowch

Nagromadzenie uszkodzonego DNA i nieprawidłowo sfałdowanych białek:

wywoluje apoptoze

Wzrost przepuszczalnosci blon komorkowych:

moze dotyczyc blony cytoplazmatycznej, blon lizosmoalmych, czy blon mitochondrialnych: prowadzi do martwicy

W przeciwieństwie do hipoksji, która charakterezyuje... niedokrwienie wiąże się z...

H: ciagłość procesów tworzenia energii droga glikolizt beztl, N: ograniczenie dostawy substratów do procsu glikolizy

Dlateczego niedokrwienie powoduje szynsze i bardziej powazne uszkodzenia niz samo niedotlenienie?

w niedokrwionych tkankach prcoesy glikolizy beztl ulegaja zahamowaniu, kiedy wyczerpuja się dostepne substraty lub gdy proces jest hamowany przez gromadzące sie w kom metabolity

Zmiany w komorkach pozbawionych dostaw tlenu:

spadek syntezy ATP, uszkodzenie mitochondriow, gromadzenie sie akt zwiazkow tlenu (ROS)

Czynnośc skurczowa miesnia sercowego ustaje okolo

60s po zamknięciu naczyn wiencowych. Utrzymujace sie niedotlenienie dodatkowo poglębia niedobor ATP i dalsze uszkadzanie kom z utrata mikrokosmkow oraz tworzeniem palczastych wypustek (blebs). Obrzek kom i organelli, zw w kom: wody, Na, Cl, spadek st K

Przedłużające się niedokrwienie prowadzi do uszkodzenia nieodwracalnego i martwicy. Uszkodzenie nieodwracalne jest związane z:

obrzekiem mitochondriow i lizosmow, uszkodzenie bl kom, w kom gromadza sie ROS, zwieksza sie naplyw Ca2+, dochodzi do martwicy(czasem apoptoza). Inicjacja apoptozy jest zwiazana z uwolnieniem mitochondriow wielu cz. proapoptycznych

W niektorych sytuacjach przywrocenie przeplywu krwi do niedokrwionej, ale zywej tkanki moze

paradoksalnie prowadzic do smierci komorek, nawet jesli sa one uszkodzone w sposob odwracalny (NIEDOKRWIENIA Z REPERFUZJĄ); odpowiada za uszkodzenie tk w przypadku niedokrwienia miesnia serca czy mozgu

Za nasilenie procesu udzkadzania kom w przypadkach niedokrwienia z następową reperfuzją odpowiada kilka mechanizmów:

1) uszkodzenie tk wynikajace z wzmozonej syntezy ROS przez kom podscieliska, srodblonki oraz naplywajace do m. uszkodzenia leukocyty2) Zapelenie nasiloe w warun reperfuzji ze wzgledu na naplyw leukocytow i bialek osocza(str19)

Substancje chemiczne uszkadzają tkanki w jednym z dwoch mechanizmow

1) bezposrednio, wiazac sie z istotnymi cz. lub organellami2) substancje bez wl. aktywnosci biologicznej musi ulec przetworzeniu do toks. akt. metabolitow, by w takiej postaci wywierac dzialanie na komorki docelowe

W przypadku zatrucia chlorkiem rtęci (pochodzącego z zanieczyszczonych owoców morza) rtęć wiązę sie z:

grupami sulfhydrylowymi wielu białek blonowych, hamujac w ten sposb mech transp zalezne od ATP i zwieksz przepuszczalnosc bl kom.

Wiele związkow uzywanych w chemioterapii nowotworow uszkadza komorki w

bezposrednim mechanimzie cytotoksycznym; uszkodzenie jest najwieksze w kom, ktore wykorzystuja, absorbuja, wydalaja lub gromadza toksyczna substancje

Modyfikacja zwiazkow bez wlasnej aktywnosci biologicznej do toskycznie aktywnych metabolitow; zachodzi zwykle wskutek dzialania

cytochromu p450 w retikulum cytoplazmatycznym gladkim kom watroby i innych narzadów.

Toksyczne metabolity mogą uszkadzac

bl kom i komorki, wiazac sie kowalencyjnie z bialkami i lipidami, ale najwazniejszy mechanizm uszkadzania kom jest zwiazany z tworzeniem wolnych rodników. (np. CCl4, acetaminofen)

Mechanizm działania CCl4: w watrobie jest przekształcany do...

toksyczny woln. rod. Ccl3 uszkadzajacy tk na drodze peroksydacji fosfolipidow bl. <30min po eksopzycji na Ccl4 rozpadanie bl ER oraz spadku syn przez watrobe bialek enzym. i osocza.<2h obrzek ER i oddzielenie od niego rybosomow.

Po zadzialaniu Ccl4 zmniejsza się transport...

lipidów z hepatocytów, ponieważ uposledzeniu ulega synteza apoprotein tworzacych kompleksy z trojglicerydami umozliwajace wydzielanie lipoprotein. nastepstwem ch. dla zatruc Ccl4-> STLUSZCZENIE WATROBY

Apoptoza w warunkach fizjologicznych, jej znaczenie jest istotne w nastepujacych procesach fizjologicznych: (STR 20!!!)

1) programowane niszcz kom w embriogenezie2) inwolucja tk zaleznych od wplywu hormonalnego w braku stym. hormon3) kom w populacjach kom intensywnie prolifer4 kom ktorych pot. czyn. wykorzystany5) pot. szkod. lunficyty5) cytotoks. limfocyty T

Inwoulcja tkanek zaleznych od wplywu hormonalnego w syt braku stymulacji hormonalnej, apoptoza, przyklad:

rozpad endometrium w okresie menstruacji czy regresja utkania gruczołowego piersi po zaprzestaniu karmienia potomstwa

Eliminacja kom w populacjach kom intensywnie prolifer., apoptoza, przyklad:

utrata kom. nablonka krypt jelitowych, ktorej celem jest utrzymanie wzglednie stalej liczby tych komorek

Apoptoza w warunkach patologicznych:

1) Uszkodzenie DNA,2) gromadzenie pofałdowanych białek3) Uszkodzenie komorek w niektorych infekcja; adenowirusy, HIV, wirusowe zapalenie wątroby4) zanik narz. miazsz. przez zamkniecie przew. wyp.(trzustka, slinanka przyuszna, nerka)

Apoptoza jest skutkiem działania enzymów zwanych

kapsazami; proteazy cysteinowe przecinajace bialka za resztami asparaginianowymi

Aktywacja kaspaz jest wspolnym efektem szlakow:

szlaku mitochondrialnego oraz szlaku receptorow smierci; szlaki te maja wspolne elementy, ale sa one ndukowane w roznych okolicznosciach

Białka mitochondrium zdolne do indukcji komorki:

cytochrom C, Bcl-2, inne bialka neutralizujace endogenne inhibitory apoptozy

mitochondrialny szlak apoptozy: kiedy dochodzi do katywacji cz. sensorowych?

Gdy kom jest pozbawiona czynnikow wzrostu lub ulega dzialaniu czynnikow uszkadzajacych DNA albo gromadzi nieprawidlowo pofaldowane bialka

Białka nalezące do rodziny Bcl-2 zwane są... aktywają one:

BH3; aktywują 2 bialka proapoptyczne Bax i Bak, ktore ulegaja dimeryzacji, a nastepnie penertuja bl mitochond. Powstaja wniej kanaly, przez ktore do cytozolu wydostają się cytochrom c i inne bialka mitochondrialne.

Białka antyapoptotyczne

Bcl-2, Bcl-Xl, Mcl-1, Bcl-W, Bcl-B/Boo/Diva, Bfl-1/A1

Białka proapoptotyczne

Bax. Bak. Bok/Mtd, Bad, Bid, Bim, Bik, Hrk, PUMA, p193, Bcl-Gs, Bcl-rambo, Nix/Bnip

Cząsteczki sensorowe hamują

antyapoptyczne białka Bcl-2 i Bcl-Xl, co nasila wyciekanie białek mitochondrialnych.

Cytochrom c w połączeniu z kofaktorami aktywuje

kaspaze-9

komórki bedące pod wpływem czynnikow wzrostu syntetyzują

antyapoptyczne bialka z rodziny Bcl-2, w tym 2 glownie: Bcl-2 i Bcl-Xl

Anatagonisci bax i bak

Bcl-2, Bcl-XL

w komorkach pozbawionych czynnikow wzrostu dochodzi do aktywacji

bax i bak, ale rowniez stwierdza sie obnizony poziom bialek Bcl-2 i Bcl-Xl, co przechyla szale rownowagi w kierunku smierci komorki

Modelowe receptory smierci

receptor typu I dla TNF oraz Fas(CD95).

Ligan Fas jest obecny na

powierzchni aktywowanych limfocytow T. Kiedy limofycyty te rozpoznaja cel wykazujacy ekspresje Fas, cz. wiaza sie krzyzowo z FasL i przylaczaja bialka adaptorowe za posrednictwem domen smierci. Te ostatnie aktywuja kaspaze-8

W wielu komorkach kaspaza-8 ma zdolność

wycinania i akt bialka proap z rodziny Bcl-2 (BID) i zasila szlak mitochond. apoptozy. Łączna aktywacja obu szlaków owocuje uśmierceniem komorki

Szlak receptorow smierci odpowiada za

eliminację autoreaktywnych limfocytow oraz za eliminacje celow przez niektore lifmocyty T cytotoksyczne.

W prawidłowych komorkach fosfatydyloseryna znajduje sie

na wew listku bl kom, a na kom do apoptozy na pow. zew. Tu rozpoznawa przez makrofagi tkank->fagocytoza komorki apoptytcznej.

Dzięki czemu możliwa jest natychmiastowa eliminacja martwych komorek, zanim dojdzie w nichd do wtorengo uszkodzenia bl. kom. i wydostania sie przez nia cz. zawartosci komorki?

Komorki ginace w apoptozie wydzielają rozpuszczalne czynniki rekrutujace fagocyty

Niektóre ciałka apoptyczne wykazuja ekspresje

glikoprotein adhezyjnych rozpoznawanych przez fagocyty

Same makrofagi mogą produkować

białka wiążace sie z kom. apoptycznymi

Uszkodzenie DNA powoduje aktywację... co prowadzi do

akt. enzymu poli-ADP-polimeraza, redukujacy zapasy wewkom dinukleotydu nikotynoamidoadenylowego, co prowadzi do spadku il. ATP i do martwicy.

Apoptoza brak czynniki wzrostu: rola sprawcza

szlak mitochon, aktywacja apoptozy: aktywnosc bialek z rodziny Bcl-2 oraz zmniejszona synteza Bcl2 i bclXL

W przypadkach uszkodzenie DNA w komorwce gromadzi sie

bialko p53->zatrzymanie cykl kom(w fazie g1)->naprawa dna przed replikacja; jesli st uszkodzenia przekracza zd. naprawcze, p53 wywoluje apoptozę(stymulacja bial. sensorow. z aktywacja Bax i Bak oraz wzmagajac syn. Bcl-2)

Jeśli p53 jest zmutowane lub nieobecne, komorki z uszkodzonym DNA

sa zdolne do przezycia

`Podczas syntezy białek białka pomocnicze w ER nadzorują

proces fałdowania nowopowtałych białek. Nieprawidłowo sfałdowe sa laczone z ubikwityna i podlegają proteolizie.

następstwo stresu ER

aktywacja kaspaz i apoptoza

Istotne białko, patogeneza, mukowiscydoza:

B: przezblonowy regulator przewodnictwa(CFTR), P: utrata CFTR prowadzi do nieprawidlosci w transporcie chlorkow

Białko, patogeneza: Rodzinna hipercholesterolemia

B: receptor LDL, patogeneza: Utrata receptora dla LDL prowadzi do hipercholesterolemii

Choroba Taya-Sachsa

B: podjednostka B heksozaminidazy, P: utrata enzymu lizosomalnego prowadzi do gromadzenia gangliozydow GM2 w obrebie neuronow

niedobór a1 antytrypsyny, patogeneza

magazynowanie nieczynnego bialka w hepatocytach powoduje apoptozę; brak akt. enzymatycznej w plucach prowadzi do zniszczenia tk. sprezystej z nastepowa rozedmą

choroba creutzfeldta-jakoba, b/p

B: priony, P: nieprawidlowe faldowanie PrPSC powoduje smierc neuronow

Choroba Alzheimera

B: Peptyd Ab, P: nieprawidlowe faldowanie peptydu Ab powoduje jego gromodzenie w neuronach i apoptoze