Kolagen jest zbudowany z trzech łańcuchów polipeptydowych. Każdy łańcuch składa się
z powtarzającego się tripeptydu, mającego sekwencję Gly-X-Y, w którym Gly to glicyna, a X i Y
mogą być jakimikolwiek aminokwasami, ale najczęściej: X – jest proliną, a Y – hydroksyproliną.
Każdy łańcuch, zbudowany z ok. tysiąca aminokwasów, ma strukturę α-helisy. Trzy łańcuchy
polipeptydowe (α-helisy), owijając się wokół siebie, tworzą trójniciową helisę wyższego
rzędu, która jest utrzymywana głównie dzięki wiązaniom wodorowym powstającym między
grupami aminowymi glicyn jednej helisy i grupami hydroksylowymi jednej z pozostałych
helis. W stabilizowaniu struktury trójniciowej helisy biorą również udział grupy –OH
hydroksyproliny. Na rysunku schematycznie przedstawiono biosyntezę kolagenu.
Na podstawie: Pod redakcją T. Le, K. Krause, First Aid for the Basic Sciences General Principles,
New York 2009, s. 127;
B.D. Hames, N.M. Hooper, Biochemia. Krótkie wykłady, Warszawa 2002, s. 55–56.
a)
Korzystając z rysunku i swojej wiedzy, przedstaw etapy biosyntezy kolagenu. W tym celu uzupełnij tabelę, wpisując w odpowiednich rubrykach nazwę organellum, cyfrę oznaczającą proces (1–5) oraz rodzaj procesu, jaki w nim zachodzi.
Nazwa organellum
Cyfra oznaczająca proces
Rodzaj procesu
b)
Na podstawie informacji zawartych w tekście przedstaw strukturę pierwszorzędową kolagenu, zapisując fragment łańcucha złożonego z dziewięciu aminokwasów.
c)
Zaznacz prawidłowe dokończenie zdania.
Przedstawiony na rysunku proces biosyntezy kolagenu zachodzi w komórkach
tkanki łącznej płynnej – limfocytach.
tkanki łącznej stałej – fibroblastach.
tkanki mięśniowej – miocytach.
wątroby – hepatocytach.
d)
Wiedząc, że podczas biosyntezy kolagenu (w procesie przyłączania grup –OH do proliny) jest niezbędny kwas askorbinowy, wyjaśnij, dlaczego niedobór witaminy C (kwasu askorbinowego) może powodować zmniejszenie szczelności naczyń krwionośnych.
-Gly-X-Y-Gly-X-Y-Gly-X-Y-, gdzie X i Y są dowolnymi aminokwasami spośród 20, np.:
-Glicyna-Prolina–Hydroksyprolina-Glicyna-Prolina-Hydroksyprolina-Glicyna-Prolina-
-Hydroksyprolina-
c)
(0-1)
B
d)
(0-1)
Niedobór witaminy C może zahamować proces hydroksylacji aminokwasów oraz spowodować, że 3 łańcuchy polipeptydowe nie będą ze sobą mocno związane i włókna kolagenowe będą osłabione. Kolagen jest istotnym składnikiem ścian naczyń krwionośnych, więc jeśli jego włókna będą osłabione, to ściany naczyń będą również mniej mocne i mniej szczelne.
Kolagen jest składnikiem ścian naczyń krwionośnych, więc jeśli jego synteza z powodu braku witaminy C jest nieprawidłowa, to może powstawać mniej włókien kolagenowych lub mogą być one osłabione, a to może zmniejszać szczelność naczyń krwionośnych.
Wskazówki
a)
Uważnie, stopniowo odczytuj rysunek, pamiętaj, że DNA występuje w jądrze komórkowym,
którego na rysunku nie podpisano, a jedynie oddzielono od reszty komórki cienką przerywaną
linią Przypomnij sobie także, jakie 2 procesy prowadzące do powstania mRNA zachodzą
w jądrze komórkowym. Następnie zauważ, że po procesie przebiegającym na błonie
retikulum szorstkiego (a więc w jego rybosomach) łańcuch polipetydowy dostaje się
do wnętrza siateczki i zostaje tam zmieniony – w świetle siateczki powstaje prokolagen,
a zatem łańcuch ulega modyfikacji. Dalej z retikulum szorstkiego prokolagen dociera
do aparatu Golgiego, gdzie (jak wiadomo z przebiegu biosyntezy białka) ulega dalszym
modyfikacjom, np. glikozylacji, sortowaniu i upakowaniu do pęcherzyków wydzielniczych.
Przenoszą one prokolagen do błony komórkowej i po połączeniu pęcherzyka z błoną
komórkową prokolagen zostaje wydzielony poza komórkę. Na rysunku podpisano niektóre
organelle, a cyframi zaznaczono procesy, które w nich przebiegają, i które masz rozpoznać
(nazwać). Dla zmniejszenia trudności, jaką mógłby stanowić samodzielny opis biosyntezy
kolagenu, zaproponowano wypełnienie tabeli, co spowoduje, że Twoja odpowiedź może być
krótka i jednocześnie wyczerpująca.
b)
Skorzystaj z informacji na temat budowy jednego łańcucha polipeptydowego kolagenu, która
znajduje się w tekście. Zauważ, że podstawą tego łańcucha jest powtarzający się tripeptyd,
a zatem możesz napisać fragment łańcucha składającego się z 9 aminokwasów
(3 tripeptydów), wykorzystując oznaczenia zastosowane w tekście lub nazwy przykładowych
(również podanych) aminokwasów, czy też nazwy znanych sobie aminokwasów.
c)
Uważnie przeczytaj w tekście, czym jest kolagen (jakie to białko ma właściwości – jest
mocne, złożone z 3 helis). Przypomnij sobie, w jakich narządach lub tkankach odgrywa
ważną rolę, a więc przez jakie komórki może być wytwarzany. Pewną trudność może
stwarzać tkanka mięśniowa, ale wiedza, że w miocytach są włókna białkowe – inne niż
kolagen – (miozyna i aktyna), pozwoli Ci taką wątpliwość wyeliminować. Zauważ,
że w przypadku tej tkanki musisz odróżnić samą tkankę od narządów, jakimi są mięśnie
(w których można znaleźć powięzi i ścięgna zbudowane z tkanki łącznej, zawierające
kolagen).
d)
Skorzystaj z informacji zawartej w tekście o roli hydroksyproliny (stabilizującej strukturę
trójniciowej helisy) oraz przypomnij sobie, że w ścianach naczyń krwionośnych kolagen
występuje w dużych ilościach (zwłaszcza w warstwie zewnętrznej i nieco mniej w warstwie
środkowej). Możesz zatem wywnioskować, że słabszy kolagen lub mniejsza jego ilość może
być przyczyną krwotoków z nosa lub dziąseł.
Zgłaszanie uwagi / błędu
Aktywuj BiologHelp+ i uzyskaj pełny dostęp do dodatkowych funkcji serwisu
