W teście diagnostycznym dla maturzystów z CKE w br. zaprezentowano wazopresynę – hormon antydiuretyczny (ADH) zwany też adiuretyną.
Wazopresyna jest jednym z najważniejszych hormonów w organizmie. Odpowiada za regulowanie gospodarki wodnej, a zaburzenia związane z jej uwalnianiem mogą być niebezpieczne dla zdrowia.
Ilość wody w organizmie determinuje m.in. siłę oddziaływania hydrofobowego i zmianę osmolarności. Zaburzenie homeostazy w tym aspekcie prowadzi m.in. do zmiany konformacji (denaturacji) białek z wszystkim konsekwencjami.
Problemy do rozwiązania w tym zadaniu, choć prosty szczególnie przy możliwości korzystania z tablic, był związany ze sprawdzeniem rozumieniem przez maturzystów (i nie tylko!) wiedzy nt. budowy peptydu i umiejętności wyodrębnienia aminokwasów w łańcuchu polimeru. Do tego przydaje się (jak w tym zadaniu) umiejętność rozpoznawania oraz rozumienia specyfiki wiązań w peptydach.
Zaprezentowany hormon to cykliczny (reszty cystein połączone są mostkiem disiarczkowym) nonapeptyd zbudowanym z 9 reszt, aminokwasowych, (co wynikało choćby z przedstawionego grafu z lukami do zadania 1.2.), Przy czym koniec C ma formę amidu.
Prostym (szkolnym) sposobem określenia ilości aminokwasów w oligopeptydach jest policzenie wiązań peptydowych polimeru począwszy od końca N (pierwszy aminokwas) i dodać 1 (tj. dodać do ilości w łańcuchu ostatni aminokwas z wolną (niezwiązaną) grupą karboksylową tzw. koniec C peptydu). Zatem w przypadku wazopresyny (nanopeptyd) powinniśmy zlokalizować 8 wiązań peptydowych (O=C-N-H). I tu jest problem dla niektórych uczniów, bowiem często znajdują tylko 7, albo więcej (?!) ….licząc również azoty aminokwasów zasadowych w ich rodnikach.
Polipeptyd i wiązania peptydowe w łańcuchu, dla zobrazowania, możemy bez trudu modelować i to bez zbędnych pomocy, wystarczy zespół zainteresowanych biologów i ….. Ich dłonie:)
Okazuje się, że bezwiednie zakładamy, że wiązanie peptydowe to klasyczne wiązanie peptydowe. A po głębszej analizie okazuje się, że peptydy (a zatem też białka) są szczególnym przypadkiem szerszej grupy związków – poliamidów. W polipeptydach stosujemy termin wiązanie peptydowe zamiast terminu wiązanie amidowe, bo terminy te można w peptydach uważać za synonimy. Różnorodność wiązań amidowych jest jednak szersza. Wynika m.in. z rzędowości amidów, które dzielą się na pierwszorzędowe – mające jedną grupę acylową przy atomie azotu, drugorzędowe – mające dwie grupy acylowe (są to, więc imidy) trzeciorzędowe – mające trzy grupy acylowe (triacyloaminy).
No i właśnie. Po tej analizie okazuje się, że brakujące 8-e wiązanie (amidowe) to wiązanie z proliną ( na schemacie poniżej znaczone czerwonym prostokątem, w odróżnieniu od klasycznych wiązań peptydowych zaznaczonych czerwonymi owalami. Żółtym prostokątem zaznaczono tam również mostek siarczkowy).
Teraz się wszystko zgadza, tj. 7 wiązań peptydowych klasycznych +1 (wiązanie z proliną) = 8 wiązań pomiędzy aminokwasami w polipeptydzie +1 (aminokwas wg podanego wcześniej zasady obliczeń) = 9 (czyli nanopeptyd). Oczywiście sensem tego zabiegu jest, aby po rozpoznaniu wiązań wyodrębnić juz bez problemu, w schemacie tworzące je konkretne aminokwasy i ich strukturę.
Teraz wystarczy porównać ich wzory z zestawieniem graficznym aminokwasów białkowych w żródle i…. udzielić poprawnej odpowiedzi!
Tak dla dopełnienia informacji. Prolina (Pro) – to organiczny związek chemiczny z grupy α-aminokwasów, zawierającym w swej strukturze pięcioczłonowy pierścień pirolidynowy. Enancjomer L proliny jest aminokwasem naturalnym, endogennym i glukogennym. Ze względu na obecność dodatkowego wiązania węgiel–azot jest czasem nazywana iminokwasem, ( chociaż niepoprawnie, bo z punktu widzenia chemii nie jest iminą, lecz aminą drugorzędową).
Teraz już wszystko jasne i budowa hormonu nie ma tajemnic!
Wazopresyna jest wytwarzana w podwzgórzu, a następnie transportowana wypustami nerwowymi do tylnego płata przysadki mózgowej, gdzie jest magazynowana, a następnie uwalniania do krwi. Bierze udział w mechanizmie zatrzymania wody w organizmie, poprzez który wykazuje zdolność do podnoszenia ciśnienia krwi;
Obniżone uwalnianie wazopresyny może wywołać dość rzadko występującą chorobę nazywaną moczówką prostą. Objawia się ona nadmierną utratą wody, co skutkuje polidypsją, czyli uczuciem silnego pragnienia, które współwystępuje z poliurią – nadmiernym wydalaniem moczu. Chory w wyniku tej choroby może tracić powyżej 3 litrów wody dziennie, co prowadzi do silnego odwodnienia organizmu, które może być stanem zagrożenia życia.
Zbyt wysokie stężenie hormonu antydiuretycznego we krwi najczęściej jest spowodowane nowotworami, uszkodzeniem mózgu, chorobami płuc lub stosowaniem niektórych leków. Taki stan prowadzi do zespołu nieadekwatnego uwalniania wazopresyny określanego mianem SIADH lub zespołu Schwarza-Barttera. Choroba ta objawia się nadmiernym zatrzymaniem wody w organizmie przy jednoczesnym znacznym spadku poziomu elektrolitów we krwi, zwłaszcza jonów sodowych powodujących hiponatremię. W wyniku tych procesów pojawia się wiele innych dolegliwości zdrowotnych prowadzących w zaawansowanych stadiach nawet do śpiączki.