/
Текст
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Ответы на экзаменационные вопросы по БИОХИМИИ
Слово от автора: Буду приводить со стрелочками, потому что так удобнее
учить и запоминать. Однако советую их избегать, так как каждую стрелочку
придется пояснить, а оно Вам надо? Вместо этого просто опишите словами
содержание данной схемы. В вопросах же в которых требуется именно схема
такое не прокатит. Так же стоит писать рекции даже в тех заданиях, в которых
это не требуется, мало ли. Надеюсь, мы поняли друг друга, мой дорогой
читатель! (С Уважением, Ваши загадочный ГД и менее загадочный СБ,
сдавшие экзамен на отлично)
P.s. если у вас высокий рейтинг и не только – прорешайте тесты с одним
вариантом ответов, потому что тест решает многое и вас прямо на экзамене
могут освободить и поставить автомат, если у вас рейтинг выше 0,91 с
условием, что вы тест на экзамене напишите на 91 балл и выше из 100. Удачи.
http://biokhimija.ru/
http://efront.ysmu.ru/dlstud/userpage.php
1. Первичная структура белка.
Строение полипептидной цепи
(формула тетрапептида). Зависимость свойств и конформации белков
от первичной структуры. Примеры полиморфизма белков, гемоглобин
А и F, структурные и функциональные отличия. Наследственные
изменения
первичной
структуры
—
молекулярные
болезни
(серповидно-клеточная анемия).
Первичная структура белка – последовательность чередования
ам-к-т в полипептидной цепи.
Выполнение белками определенных специфических функций зависит от
пространственной
конфигурации
их
молекул,
кроме
того,
клетке
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
энергетически невыгодно держать белки в развернутой форме, в виде
цепочки, поэтому полипептидные цепи подвергаются укладке, приобретая
определенную
трехмерную
структуру,
или
конформацию
(процесс
сворачивания в 3D структуры – фолдинг). Выделяют 4 уровня
пространственной организации белков.
Первичная структура белка — последовательность расположения
аминокислотных остатков в полипептидной цепи, составляющей молекулу
белка. Связь между аминокислотами — пептидная, образуется между а-амино
и а-карбоксильными группами.
Строение полипептидной цепи (формула тетрапептида) Читается с
N-конца.
Зависимость свойств и конформации белков от первичной
структуры.
Именно первичная структура белковой молекулы определяет свойства
молекул белка и ее пространственную конфигурацию. Замена всего лишь
одной аминокислоты на другую в полипептидной цепочке приводит к
изменению свойств и функций белка.
Тип вторичной структуры белка определяется его первичной структурой.
Например, в месте расположения остатка пролина (атомы пирролидинового
кольца в пролине лежат в одной плоскости) пептидная цепь делает изгиб, и
водородные связи между аминокислотами не образуются. Поэтому белки с
высоким содержанием пролина (например, коллаген) не способны
образовывать а-спираль. Радикалы аминокислот, несущие электрический
заряд, также препятствуют спирализации. Где мало пролина (т.е. наоборот) –
а-спираль, т.к. ничто не препятствует сворачиванию.
Даже небольшие изменения первичной структуры белка в результате
генных мутаций могут значительно изменять его свойства. Это приводит к
нарушению нормальной функции белка, а следовательно, к развитию
заболевания.
Примеры полиморфизма белков, гемоглобин А и F, структурные и
функциональные отличия. Роль фетального гемоглобина в период
внутриутробного развития плода.
Примерами полиморфизма:
• гемоглобин человека (эмбриональный, фетальный, и А гемоглобин
взрослого человека)
• гены миоглобина
• группа протеолитических ферментов: трипсин, химотрипсин, эластаза,
тромбин и некоторые другие белки и ферменты.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Полиморфизм белков — существование разных форм белка, выполняющих
одинаковые или очень сходные функции (изобелки). Примером полиморфизма
белков является гемоглобин, имеющий множество форм.
Гемоглоби́н A— нормальный гемоглобин взрослого человека. Этот белок
представляет собой тетрамер, состоящий из двух пар полипептидных цепей —
мономеров: двух мономеров α-цепей и двух мономеров β-цепей, или двух
мономеров α и двух мономеров δ.
Гемоглобин F— фетальный, плодный тип гемоглобина человека.
Гемоглобин F — это белок-гетеротетрамер из двух α-цепей и двух γ-цепей
глобина. Гемоглобин F обладает повышенным сродством к кислороду (в нём
серин вместо лизина) и позволяет сравнительно малому объёму крови плода
выполнять кислородоснабжающие функции более эффективно.
Однако гемоглобин F обладает меньшей стойкостью к разрушению и
меньшей стабильностью. В течение последнего триместра беременности и
после рождения гемоглобин F постепенно — замещается «взрослым»
гемоглобином А (HbA), менее активным транспортёром кислорода, но более
стойким к разрушению и более стабильным.
Наследственные изменения первичной структуры —
молекулярные болезни (серповидно-клеточная анемия).
Молекулярные болезни – наследственные нарушения в первичной
структуре булка. Например, замена в β-субъединице гемоглобина шестой
глутаминовой аминокислоты на валин приводит к образованию гемоглобина S
и тому, что молекула гемоглобина в целом не может выполнять свою основную
функцию — транспорт кислорода; в таких случаях у человека развивается
заболевание — серповидно-клеточная анемия (эр-ты обрадают пониженным
сродством к кислороду).
2. Биологические функции белков. Роль пространственной
организации полипептидной цепи в образовании активных центров.
Взаимодействие белков с лигандами. Денатурация белков.
Биологические функции белков.
Строительная - Белки участвуют в образовании клеточных и
внеклеточных структур: волос (кератин), сухожилий (коллаген) и т.д.
Транспортная - Белок крови гемоглобин присоединяет кислород и
транспортирует его от легких ко всем тканям и органам, а от них в легкие
переносит углекислый газ.
Регуляторная - Гормоны белковой природы принимают участие в
регуляции процессов обмена веществ (инсулин регулирует уровень глюкозы в
крови, способствует синтезу гликогена, увеличивает образование жиров из
углеводов).
Защитная - В ответ на проникновение в организм чужеродных белков
или микроорганизмов образуются особые белки — антитела, способные
связывать и обезвреживать их (фибрин).
Двигательная - Сократительные белки актин и миозин обеспечивают
сокращение мышц у многоклеточных животных.
Сигнальная - В поверхностную мембрану клетки встроены молекулы
белков, способных изменять свою третичную структуру в ответ на действие
факторов внешней среды, таким образом осуществляя прием сигналов из
внешней среды и передачу команд в клетку.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Запасающая - В организме животных белки, как правило, не
запасаются, исключение: альбумин яиц, казеин молока. Но благодаря белкам в
организме могут откладываться про запас некоторые вещества, например
железо.
Энергетическая - При распаде 1 г белка до конечных продуктов
выделяется 17,6 кДж. Однако в качестве источника энергии белки
используются только тогда, когда другие израсходованы.
Каталитическая - Одна из важнейших функций белков. Обеспечивается
белками — ферментами, которые ускоряют биохимические реакции,
происходящие в клетках.
Роль пространственной организации полипептидной цепи в
образовании активных центров. Взаимодействие белков с лигандами.
Активный центр белков - определённый участок белковой молекулы,
находящийся в её углублении , сформированный радикалами аминокислот,
собранных на определённом пространственном участке при формировании
третичной структуры. В линейной последовательности полипептидной цепи
радикалы, формирующие активный центр, могут находиться на значительном
расстоянии друг от друга. Необходимое условие для функционирования
белков - присоединение к нему другого вещества, которое называют "лиганд".
Лигандами могут быть как низкомолекулярные вещества, так и
макромолекулы. Взаимодействие белка с лигандом высокоспецифично, что
определяется строением участка белка, называемого центром связывания
белка с лигандом или активным центром. Высокая специфичность связывания
белка с лигандом обеспечивается комплементарностью структуры активного
центра блка структуре лиганда. Под комплементарностью понимают
пространственное и химическое соответствие взаимодействующих молекул.
Денатурация белков.
Денатурацией белков называется это изменение нативных (природных)
физико-химических и, главное, биологических свойств белка вследствие
нарушения его четвертичной, третичной и даже вторичной структуры.
Денатурацию белка могут вызвать:
температура выше 60° С;
ионизирующая радиация;
концентрированные кислоты и щёлочи;
соли тяжёлых металлов (ртути, свинца, кадмия);
органические соединения (спирты, фенолы, кетоны) .
Для денатурированных белков характерно:
изменение конформации молекулы;
уменьшение растворимости в воде;
изменение заряда молекулы;
меньшая устойчивость к действию протеолитических ферментов;
потеря биологической активности.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
3. Конформация белковой молекулы (вторичная и третичная
структуры).
Типы
внутримолекулярных
связей
в
белках.
Фибриллярные и глобулярные белки (примеры). Четвертичная
структура
белка.
Примеры
строения
и
функционирования
олигомерных белков.
Конформация белковой молекулы
(вторичная и третичная структуры).
Вторичная
структура
—
упорядоченное
свертывание полипептидной цепи в спираль.
Витки
спирали
укрепляются
водородными
связями, возникающими между карбоксильными
группами и аминогруппами. Практически все СОи NН- группы принимают участие в образовании
водородных связей. Они слабее пептидных, но,
повторяясь
многократно,
придают
данной
конфигурации устойчивость и жесткость. На
уровне вторичной структуры существуют белки:
фиброин, кератин, коллаген.
α-Спираль - жёсткая структура, имеет вид
стержня. Внутреннюю часть этого стержня
создаёт туго закрученный пептидный остов,
радикалы аминокислот направлены наружу. При
этом
СО-группа
каждого
аминокислотного
остатка
взаимодействует
с
NH-группой
четвёртого от него остатка. На один виток
спирали приходится 3,6 аминокислотных остатка,
а шаг спирали составляет 0,54 нм
Некоторые аминокислоты препятствуют свёртыванию цепи в α-спираль, и
в месте их расположения непрерывность спирали нарушается. К этим
аминокислотам относятся пролин (в нём атом азота входит в состав жёсткой
кольцевой структуры и вращение вокруг связи N - Сα становится
невозможным) , а также аминокислоты с заряженными радикалами, которые
электростатически или механически препятствуют формированию α-спирали.
Если в пределах одного витка (примерно 4 аминокислотных остатка) находятся
два таких радикала (или более), они взаимодействуют и деформируют
спираль.
β-Складчатый слой отличается от α-спирали тем, что имеет плоскую, а
не стержневидную форму. Образуется при помощи водородных связей в
пределах одной или нескольких полипептидных цепей. Пептидные цепи могут
быть
расположены
в
одном
направлении
(параллельно)
или
в
противоположных направлениях (антипараллельно) , напоминая меха
аккордеона. Боковые радикалы находятся выше и ниже плоскости слоя.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Третичная структура — укладка полипептидных цепей в глобулы,
возникающая в результате возникновения химических связей (водородных,
ионных, дисульфидных) и установления гидрофобных взаимодействий между
радикалами аминокислотных остатков. Основную роль в образовании
третичной структуры играют гидрофильно-гидрофобные взаимодействия. В
водных растворах гидрофобные радикалы стремятся спрятаться от воды,
группируясь внутри глобулы, в то время как гидрофильные радикалы в
результате гидратации (взаимодействия с диполями воды) стремятся оказаться
на поверхности молекулы. У некоторых белков третичная структура
стабилизируется дисульфидными ковалентными связями, возникающими
между атомами серы двух остатков цистеина. На уровне третичной структуры
существуют ферменты, антитела, некоторые гормоны.
Типы внутримолекулярных связей в белках.
Гидрофобные связи возникают между неполярными гидрофобными
радикалами и играют важную роль в образовании третичной структуры.
Водородные связи образуются между полярными (гидрофильными)
незаряженными группами радикалов, имеющими подвижный атом водорода и
группами с электроотрицательным атомом.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Ионные связи образуются между полярными (гидрофильными)
ионогенными радикалами, имеющими противоположно заряженные группы.
Дисульфидная
связь
–
ковалентная
образуется
двумя
сульфгидрильными (тиольными) группами радикалов цистеина, находящимися
в разных местах полипептидной цепи(инсулин, иммуноглобулины).
Фибриллярные и глобулярные белки (примеры).
Глобулярные белки - имеют сферическую или эллипсовидную форму
молекулы (глобула). В процессе образования глобулы гидрофобные
радикалы аминокислот погружаются во внутренние области, гидрофильные
радикалы располагаются на поверхности молекулы. При взаимодействии с
водной фазой полярные радикалы образуют многочисленные водородные
связи. Белки удерживаются в растворённом состояния за счёт заряда и
гидратной оболочки. В организме глобулярные белки выполняют
динамические функции (транспортную, ферментативную, регуляторную,
защитную). К глобулярным белкам относятся:
Альбумин - белок плазмы крови; содержит много остатков
глутамата и аспартата; осаждается при 100%-ном насыщении
раствора сульфатом аммония.
Глобулины - белки плазмы крови; по сравнению с альбумином
оббладают большей молекулярной массой и содержат меньше
остатков глутамата и аспартата, осаждаются при 50%-ном
насыщении раствора сульфатом аммония.
Гистоны - входят в состав ядер клеток, где образуют комплекс с
ДНК. Содержат много остатков аргинина и лизина.
Фибриллярные белки - имеют нитевидную форму (фибриллы) ,
образуют волокна и пучки волокон. Между соседними полипептидными цепями
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
имеется много поперечных ковалентных сшивок. Нерастворимы в воде.
Переходу в раствор препятствуют неполярные радикалы аминокислот и
сшивки между пептидными цепями. В организме выполняют главным образом
структурную функцию, обеспечивают механическую прочность тканей. К
фибриллярным белкам относятся:
Коллаген - белок
соединительной
ткани.
В
его
составе
преобладают аминокислоты глицин, пролин, гидроксипролин.
Эластин - более эластичен, чем коллаген, входит в состав стенок
артерий, лёгочной ткани, в его составе преобладают аминокислоты
глицин, аланин, валин.
Кератин - белок эпидермиса и производных кожи, в его структуре
преобладает аминокислота цистеин.
Четвертичная структура белка. Примеры строения и
функционирования олигомерных белков.
Четвертичная структура – соединение и пространственная упаковка
субъединиц в функционально единую молекулу. Белок с четвертичной
структурой называют олигомером, а его полипептидные цепи с третичной
структурой – протомеры или субъединицы. Если белок четвертичной
структуры образован только из остатков аминокислот, он является простым.
Такие биополимеры еще называют протеинами. А вот в случае, если к данным
молекулам присоединяются небелковые компоненты, возникают протеиды.
Чаще всего это соединение аминокислот с углеводами, нуклеиновыми и
фосфорными кислотными остатками, липидами, отдельными атомами железа и
меди.
Особенности функционирования:
Олигомерные белки могут содержать разное количество протомеров
(например, димеры, тетра-меры, гексамеры и т. д.).
В состав олигомерных белков могут входить одинаковые или разные
протомеры, например гомодимеры - белки содержащие 2
одинаковых протомера, гетеродимеры - белки, содержащие 2
разных протомера.
Различные по структуре протомеры могут связывать разные
лиганды.
Любое изменение конформации какой-либо одной субъединицы
обязательно влечет за собой изменение других субъединиц. Это
явление
носит
название
кооперативных
изменений
конформации протомеров.
У олигомерных белков появляется новое по сравнению с
одноцепочечными
белками
свойство
—
способность
к
аллостерической регуляции их функций.
Аллостерическая регуляция — регуляция скорости протекания отдельных
метаболических процессов в организме за счет изменения активности
регуляторных (аллостерических) ферментов.
4. Гемоглобин - аллостерический
изменения
молекулы
гемоглобина.
белок. Конформационные
Кооперативный
эффект.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Регуляторы сродства гемоглобина к кислороду. Структурные и
функциональные различия миоглобина и гемоглобина. Формула гема.
Гемоглобин - аллостерический белок.
Гемоглобиин — сложный железосодержащий белок кровосодержащих
животных, способный обратимо связываться с кислородом, обеспечивая его
перенос в ткани. Состоит из 4 протомеров двух типов. Аллостерические
эффекты играют важнейшую роль в регуляции и интеграции молекулярных
процессов в биологических системах. Гемоглобин является наиболее
изученным аллостерическим белком.
Конформационные изменения молекулы гемоглобина.
В процессе окисления молекулы гемоглобина субъединицы, присоединив
молекулу кислорода, переходят в «окси» или Т конформацию, в то время как
четвертичная конформации остается еще в «дезокси» или R конформации.
Лишь после того, как достаточное число субъедиииц перейдет в T-состояние,
четвертичная конформации также приобретает T-структуру. Следовательно,
T-структуры субъединиц включаются в общую четвертичную R-структуру и
наоборот.
Кооперативный эффект.
Кооперативный эффект - взаимодействие олигомерного белка гемоглобина
с кислородом в одном центре связывания приводит к изменению конформации
всей молекулы (принцип домино).
Регуляторы сродства гемоглобина к кислороду.
Аллостерическими регуляторами, влияющими на сродство Hb к O2,
являются:
1) кислород;
2) концентрация Н+ (рН среды);
3) углекислота (СO2);
4) 2,3-дифосфоглицерат (ДФГ) .
Присоединение молекулы кислорода к одной из субъединиц гемоглобина
способствует переходу напряжённой конформации в релаксированную и
повышает сродство к кислороду других субъединиц той же молекулы
гемоглобина. Это явление получило название кооперативного эффекта.
Повышение содержания СO2, Н+, ДФГ на фоне низкого парциального
давления O2 в тканях способствует взаимодействию этих факторов с
гемоглобином и переходу R-конформации в Т-конформацию. Это приводит к
смещению равновесия в уравнении вправо. Выделившийся O 2 поступает в
ткани.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Структурные
гемоглобина.
и
функциональные
различия
миоглобина
и
Миоглобин –
1. Хромопротеин (мономер), присутствующий в мышечной ткани и
обладающий большим сродством к кислороду;
2. Молекулярная масса этого белка около 16000 Да;
3. Имеет третичную структуру;
4. Представляет собой одну полипептидную цепь, соединённую с гемом;
5. Не обладает аллостерическими свойствами;
6. Создаёт в мышцах кислородный резерв, который расходуется по мере
необходимости, восполняя временную нехватку кислорода.
Гемоглобин (Hb) –
1. Хромопротеин, присутствующий в
эритроцитах;
2. Молекулярная масса его составляет
около 65000 Да.
3. Молекула Hb А имеет четвертичную
структуру;
4. Включает четыре субъединицы полипептидные цепи (обозначаемые α1, α2,
β1 и β2, каждая из которых связана с гемом);
5. Относится к аллостерическим белкам;
6. Участвует в транспорте кислорода к
тканям.
5. Первичная и вторичная структуры ДНК. Правила Чаргаффа.
Принцип комплементарности. Типы связей в молекуле ДНК.
Биологическая роль ДНК. Молекулярные болезни - следствие генных
мутаций.
Первичная
и
комплементарности.
вторичная
структуры
ДНК.
Принцип
Нуклеотидные звенья макромолекул ДНК могут содержать аденин, гуанин,
цитозин и тимин. Молекулярная масса ДНК достигает десятков миллионов
а.е.м. Это самые длинные из известных макромолекул. При описании строения
нуклеиновых кислот учитывают различные уровни организации
макромолекул: первичную и вторичную структуру. (напомню, как выглядят
основания, а уж рибозу и фосфат только ребенок не напишет)
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Первичная структура ДНК – это нуклеотидный состав и определенная
последовательность нуклеотидных звеньев в полимерной цепи. Первичная
структура нуклеиновых кислот стабилизируется 3',5'-фосфодиэфирными
связями. Эти связи образуются при взаимодействии гидроксильной группы в
3'-положении пентозного остатка каждого нуклеотида с фосфатной группой
соседнего нуклеотида.
Таким образом, на одном конце полинуклеотидной цепи имеется
свободная 5'-фосфатная группа (5'-конец), а на другом - свободная
гидроксильная группа в
3'-положении (3'-конец).
Нуклеотидные
последовательности
принято записывать в
направлении от 5'-конца к
3'-концу.
Вторичная структура
ДНК - две параллельные
неразветвленные
полинуклеотидные
цепи,
закрученные вокруг общей
оси в двойную спираль.
Такая
пространственная
структура
удерживается
множеством
водородных
связей,
образуемых
азотистыми основаниями,
направленными внутрь спирали. Водородные связи возникают между
пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой
цепи. Эти основания составляют комплементарные пары. Образование
водородных связей между комплементарными парами оснований обусловлено
их пространственным соответствием. Водородные связи между другими парами
оснований не позволяют им разместиться в структуре двойной спирали.
(на рисунке дана вторичная структура, поэтому если писать первичную, то
просто не рисовать вторую цепь)
Типы связей в молекуле ДНК. Биологическая роль ДНК.
Первичная структура нуклеиновых кислот стабилизируется
фосфодиэфирными связями.
3',5'-
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Молекула ДНК построена из двух полинуклеотидных цепей, связанных
между собой водородными связями и ориентированных антипараллельно (то
есть 3'-конец одной цепи расположен напротив 5'-конца другой цепи и
наоборот); водородные связи образуются между комплементарными парами
азотистых
оснований.
Аденину
комплементарен
тимин;
эта
пара
стабилизируется двумя водородными связями. Гуанину комплементарен
цитозин; эта пара стабилизируется тремя водородными связями. Чем больше в
молекуле ДНК пар Г-Ц, тем больше её устойчивость к действию высоких
температур и ионизирующего излучения;
Обе цепи ДНК закручены в спираль, имеющую общую ось. Азотистые
основания обращены внутрь спирали; кроме водородных, между ними
возникают также гидрофобные взаимодействия. Рибозофосфатные части
расположены по периферии, образуя остов спирали
Комплементарность оснований определяет комплементарность цепей в
молекулах ДНК. Комплементарность полинуклеотидных цепей служит
химической основой главной функции ДНК – хранения, использования и
передачи наследственных признаков.
Правила Чаргаффа.
Соотношения, выявленные Чаргаффом для аденина (А), тимина (Т),
гуанина (Г) и цитозина (Ц), оказались следующими:
Количество аденина равно количеству тимина, а гуанина — цитозину.
Количество пуринов равно количеству пиримидинов.
ДНК, выделенные из клеток различных биологических видов,
отличаются друг от друга величиной коэффициента специфичности: (Г +
Ц) / (А + Т)
Молекулярные болезни - следствие генных мутаций.
Молекулярные болезни - это большая группа заболеваний, в основе
которых лежат нарушения в структуре молекул ДНК, т.е. генные мутации.
Учитывая последнее, эти заболевания называют также генными болезнями.
Генные мутации по механизму развития:
точковые – транзиция (замена одного пурина на другой или одного
пиримидина на другой) и трансверзия (замена пурина на пиримидин
или наоборот);
инверсия – перестановка нуклеотидов;
делеция – выпадение одного или нескольких нуклеотидов;
вставка – включение одного или нескольких нуклеотидов.
По физиологическому проявлению генные мутации можно подразделить
на:
молчащие – замена основания не меняет смысла кодона, т.к. код
вырожден, например, УУУ кодирует фен и УУЦ также кодирует фен;
нейтральные – замена аминокислоты на другую, близкую по
строению, например, лей на иле и т.п. При этом биологическая
активность белка сохраняется;
патогенные – нарушение аминокислотного состава белка и его
биологической активности. Это приводит к молекулярным болезням
или к гибели.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
полезные – происходит синтез белков с новыми свойствами (эти
мутации приводят к появлению нового вида).
6. Переваривание белков. Протеиназы. Механизм активации
протеиназ
желудочно-кишечного
тракта.
Специфичность
(избирательность) гидролиза пептидных связей. Гниение аминокислот
(белков) в толстом кишечнике.
Переваривание белков.
Переваривание белков, то есть расщепление их до отдельных
аминокислот, начинается в желудке и заканчивается в тонком кишечнике.
Переваривание происходит под действием желудочного, панкреатического и
кишечного соков, которые содержат протеолитические ферменты (протеазы
или пептидазы). Протеолитические ферменты относятся к классу гидролаз.
Они катализируют гидролиз пептидных связей СО—NН белковой молекулы:
Протеиназы.
Все протеолитические ферменты можно разделить на две группы:
экзопептидазы – катализируют разрыв концевой пептидной связи
с освобождением N- или С-концевой аминокислоты;
эндопептидазы –
гидролизуют
пептидные
связи
внутри
полипептидной цепи, продуктами реакции являются пептиды с
меньшей молекулярной массой.
Механизм активации протеиназ желудочно-кишечного тракта.
Специфичность (избирательность) гидролиза пептидных связей.
Большинство
протеолитических
ферментов,
участвующих
в
переваривании белков и пептидов, синтезируются и выделяются в полость
пищеварительного
тракта
в
виде
неактивных
предшественников
– проферментов (зимогенов). Поэтому не происходит переваривания
белков клеток, вырабатывающих проферменты. Активация проферментов
осуществляется в просвете желудочно-кишечного тракта путём частичного
протеолиза – отщепления части пептидной цепи зимогена.
Фермент
Профермент
Источник
Активирующий Место Оптимум Специфичность
фактор
действия
рН
действия
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Пепсин
Пепсиноген
Соляная кислота,
Желудочный сок
Желудок
аутокатализ
1,5 – 2,5
Эндопептидаза;
разрыв связей:
лей-глу; Х-фен;
Х-тир
Трипсин
Трипсиноген
Панкреатический Энтеропептидаза, Тонкий
7,5 – 8,5
сок
аутокатализ
кишечник
Эндопептидаза;
разрыв связей:
арг-Х; лиз-Х
Химотрипсиноген
Панкреатический
Трипсин
сок
Тонкий
7,5 – 8,5
кишечник
Эндопептидаза;
разрыв связей:
три-Х; фен-Х;
тир-Х
Панкреатический
Карбоксипептидаза Прокарбоксипептидаза
Трипсин
сок
Тонкий
7,5 – 8,5
кишечник
Экзопептидаза;
отщепление
С-концевых
аминокислот
Аминопептидаза
Слизистая
тонкого
7,5 – 8,5
кишечника
Экзопептидаза;
отщепление
N-концевых
аминокислот
Химотрипсин
-
Кишечный сок
-
Примечание. Х – любая аминокислота.
Гниение аминокислот (белков) в толстом кишечнике.
Основная масса аминокислот, образовавшихся в пищеварительном тракте
в результате переваривания белков, всасывается в кровь и пополняет
аминокислотный фонд организма. Определённое количество невсосавшихся
аминокислот подвергается гниению в толстом кишечнике.
Гниение – превращения аминокислот, вызванные деятельностью
микроорганизмов в толстом кишечнике. Усилению процессов гниения
аминокислот могут способствовать:
избыточное поступление белков с пищей;
врождённые и приобретённые нарушения процесса всасывания
аминокислот в кишечнике;
снижение моторной функции кишечника.
В результате гниения аминокислот образуются различные вещества,
многие из которых являются токсичными для организма.
Продукты гниения аминокислот в кишечнике.
Аминокислоты
Продукты гниения
Крезол
Тирозин
Фенол
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Скатол
Триптофан
Индол
Цистеин,
Метионин
Метилмеркаптан
Лизин
Кадаверин
Орнитин
Путресцин
Сероводород
7. Дезкарбоксилирование аминокислот. Образование биогенных
аминов – гистамина, серотонина, ГАМК (реакции). Роль биогенных
аминов в регуляции метаболизма и функций. Распад биогенных
аминов.
Дезкарбоксилирование аминокислот.
Декарбоксилирование аминокислот – отщепление карбоксильной группы
от аминокислоты с образованием СО2. Продуктами реакций
декарбоксилирования аминокислот являются биогенные амины, участвующие
в регуляции обмена веществ и физиологических процессов в организме.
Биогенные амины и их предшественники.
Аминокислота Биогенный амин
Гистидин
Гистамин
Глутамат
γ-аминомасляная кислота (ГАМК)
Тирозин
Дофамин
Триптамин
Триптофан
Серотонин
Тиоэтиламин
Цистеин
Таурин
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Реакции декарбоксилирования аминокислот и их производных
катализируют декарбоксилазы аминокислот.
Кофермент – пиридоксальфосфат (производное витамина В6).
Реакции являются необратимыми.
Образование биогенных аминов – гистамина, серотонина, ГАМК
(реакции). Роль биогенных аминов в регуляции метаболизма и
функций.
Некоторые аминокислоты непосредственно подвергаются
декарбоксилированию. Реакция декарбоксилирования гистидина:
Гистамин:
обладает мощным сосудорасширяющим действием, особенно
капилляров в очаге воспаления;
стимулирует желудочную секрецию как пепсина, так и соляной
кислоты, и используется для исследования секреторной функции
желудка.
Реакция декарбоксилирования глутамата:
ГАМК – тормозный медиатор в центральной нервной системе.
Ряд аминокислот подвергается декарбоксилированию после
предварительного окисления. Продукт
гидроксилирования триптофана превращается в серотонин:
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Серотонин образуется главным образом в клетках центральной нервной
системы, обладает сосудосуживающим действием. Участвует в регуляции
артериального давления, температуры тела, дыхания, почечной фильтрации.
Распад биогенных аминов.
В органах и тканях существуют специальные механизмы,
предупреждающие накопление биогенных аминов. Основной путь
инактивации биогенных аминов – окислительное дезаминирование с
образованием аммиака – катализируется моно- и диаминооксидазами.
Кофермент – ФАД (флавинадениндинуклеотид)
8. Непрямое дезаминирование аминокислот (реакции). Роль
глутаматдегидрогеназы
и
глутаминовой
кислоты.
Реакции
трансаминирования, ферменты, биологическое значение.
Реакции трансаминирования, ферменты, биологическое значение.
Трансаминирование аминокислот – перенос аминогруппы (NН2-) от
аминокислоты на α-кетокислоту без промежуточного образования аммиака.
Реакции трансаминирования катализируют ферменты – аминотрансферазы
(или трансаминазы). Реакция легко обратима.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Кофермент: пиридоксальфосфат (производное витамина В6)
Роль реакций трансаминирования в организме:
участие в непрямом дезаминировании аминокислот;
путь синтеза заменимых аминокислот;
образующиеся в реакции α-кетокислоты могут включаться в общий
путь катаболизма и глюконеогенез.
Дезаминирование
аминокислот –
отщепление
аминогруппы
от
аминокислоты с образованием аммиака (NН3). В тканях человека преобладает
окислительное дезаминирование, то есть сопряжённое с переносом водорода.
Большинство ферментов, участвующих в окислительном дезаминировании
аминокислот, при физиологических значениях рН малоактивны. Поэтому
основная
роль
в
окислительном
дезаминировании
принадлежит
глутаматдегидрогеназе,
которая
катализирует прямое
окислительное
дезаминирование глутамата. Последний является переносчиком катиона
аммония в крови.
Кофермент: НАД+ или НАДФ+ (производные витамина РР)
Аллостерический, активаторы: АДФ и ГДФ; ингибиторы: АТФ, ГТФ
и НАДН.
Непрямое дезаминирование характерно для большинства аминокислот.
Оно называется непрямым, потому что происходит в 2 этапа:
на первом этапе аминокислота подвергается трансаминированию с
образованием глутамата;
на втором этапе происходит окислительное дезаминирование
глутамата
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Но
чисто
теоретически,
можно
просто
взять
две
реакции
(трансаминирование и окислительное дезаминирование и составить из них
одну реакцию)
Участие аминотрансфераз в этом процессе позволяет собрать
аминогруппы различных аминокислот в составе одной аминокислоты –
глутамата, который затем подвергается окислению с образованием аммиака и
α-кетоглутарата.
9. Источники образования аммиака и пути его обезвреживания в
организме. Связывание аммиака в местах образования (реакции) и
транспорт в печень.
Источники образования аммиака и пути его обезвреживания в
организме.
Аммиак (NН3) – продукт обмена большинства соединений, содержащих
амино- и амидогруппы. Главным путём образования аммиака служит
окислительное дезаминирование.
Аммиак – очень токсичное вещество, особенно для нервной системы. При
физиологических значениях рН молекула NН3 легко превращается в ион
аммония NН4+, который не способен проникать через биологические мембраны
и задерживается в клетке. Накопление NН4+ вызывает торможение
заключительных этапов цикла трикарбоновых кислот и снижение продукции
АТФ. Поэтому в организме существует ряд механизмов связывания
(обезвреживания) аммиака.
Связывание аммиака в местах образования (реакции) и транспорт
в печень.
Аммиак, образующийся в тканях, сначала превращается в нетоксичное
соединение и в таком виде переносится кровью к печени или почкам. Такими
транспортными формами являются: аминокислоты глутамин, аспарагин и
аланин.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Образование глутамина и аспарагина из глутамата и аспартата
соответственно происходит во многих тканях, включая головной мозг:
Глутамин - нейтральное нетоксичное соединение, способное легко
проходить через клеточные мембраны. В виде этой аминокислоты аммиак
транспортируется в крови. В крови здоровых людей содержание глутамина
существенно превышает содержание других аминокислот. Глутамин, помимо
участия в синтезе белка, служит источником азота в биосинтезе гистидина,
глюкозамина, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. С кровью глутамин
поступает в печень и почки. Здесь он под действием фермента глутаминазы
превращается в глутамат и аммиак. При участии аспарагиназы также
происходит образование аммиака из аспарагина.
Аланин является транспортной формой аммиака, которая образуется
преимущественно в мышцах. При интенсивной физической нагрузке
источниками аммиака служат реакции дезаминирования аминокислот и
аденозинмонофосфата (АМФ). Сначала аммиак превращается в аминогруппу
глутамата в реакции восстановительного аминирования, катализируемой
глутаматдегидрогеназой:
Кофермент: НАД+ или НАДФ+ (производные витамина РР)
Аллостерический, активаторы: АДФ и ГДФ; ингибиторы: АТФ, ГТФ
и НАДН.
(меня терзают сомнения, потому что при повороте этой реакции вспядь
активаторы и ингибиторы должны оказывать противоположное действие…)
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Образовавшийся глутамат переносит затем свою α-аминогруппу на
пируват, всегда имеющийся в достаточном количестве, поскольку это продукт
протекающего
в
мышцах
гликолиза.
Реакция
катализируется
аланинаминотрансферазой (привожу реакцию, ее надо будет написать
наоборот, т.е. Глутамат + Пируват ----- α-Кетоглутарат + Аланин).
Кофермент: пиридоксальфосфат (производное витамина В6)
Аланин (нейтральная аминокислота, не несущая суммарного заряда при
значениях рН, близких к 7) выходит из клеток и доставляется кровью к печени.
Здесь он под действием аланинаминотрансферазы передаёт свою аминогруппу
α-кетоглутарату, в результате чего образуется глутамат.
Кофермент: пиридоксальфосфат (производное витамина В6)
Далее в реакции, катализируемой глутаматдегидрогеназой, глутамат
дезаминируется с образованием α-кетоглутарата и аммиака, который в печени
превращается в мочевину.
10. Биосинтез
мочевины.
Реакции
синтеза
мочевины,
биологическая роль. Связь орнитинового цикла с превращениями
фумаровой и аспарагиновой кислот. Причины гипераммониемии.
Уремия, как следствие нарушения выведения мочевины из организма.
Биосинтез мочевины
Биосинтез мочевины – основной путь обезвреживания аммиака.
Мочевина синтезируется в орнитиновом цикле, протекающем в клетках
печени. Эту последовательность реакций открыли Х.Кребс и К.Хензелейт в
1932 г. Согласно современным представлениям, цикл мочевины включает
последовательность пяти реакций.
Реакции синтеза мочевины, биологическая роль.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Две начальные реакции биосинтеза мочевины происходят в митохондриях
клеток печени.
Аллостерический активатор: N-ацетил-глутамат
Последующие реакции протекают в цитоплазме клеток печени.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Основным
механизмом обезвреживания
аммиака
в
организме является биосинтез мочевины. Последняя выводится с мочой в
качестве
главного
конечного
продукта
белкового,
соответственно
аминокислотного, обмена. На долю мочевины приходится до 80–85% от
всего азота мочи.
Основным
и,
возможно,
единственным
местом
синтеза мочевины является печень.
Связь орнитинового
аспарагиновой кислот.
Орнитиновый цикл
трикарбоновых кислот:
цикла
находится
с
превращениями
в
фумаровой
тесной взаимосвязи
с
и
циклом
пусковые реакции цикла мочевины, как и реакции ЦТК, протекают в
митохондриальном матриксе;
поступление СО2 и АТФ, необходимых для образования мочевины,
обеспечивается работой ЦТК;
в цикле мочевины образуется фумарат, который является одним из
субстратов ЦТК. Фумарат гидратируется в малат, который в свою
очередь
окисляется
в
оксалоацетат.
Оксалоацетат
может
подвергаться трансаминированию в аспартат; эта аминокислота
участвует в образовании аргининосукцината.
Причины гипераммониемии. Уремия, как следствие нарушения
выведения мочевины из организма.
Изменения содержания мочевины в крови при заболеваниях зависят от
соотношения процессов её образования в печени и выведения почками.
Повышение содержания мочевины в крови (гиперазотемия)
отмечается при почечной недостаточности
Известны метаболические нарушения, обусловленные частичным
блокированием каждого из 5 ферментов, катализирующих в печени
реакции синтеза мочевины, а также N-ацетилглутаматсинтазы. Эти
генетические дефекты, очевидно, являются частичными. Наиболее
тяжёлые клинические проявления наблюдаются при дефекте
фермента карбамоилфосфатсинтетазы.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Общим признаком всех нарушений синтеза мочевины является
повышенное содержание NH4+ в крови (уремия или гипераммониемия).
Клиническими симптомами, общими для всех нарушений цикла мочевины,
являются: рвота, нарушение координации движений, раздражительность,
сонливость и умственная отсталость. Если заболевание не диагностируется, то
быстро наступает гибель.
11. Обмен гултамата и аспартата, роль в азотистом обмене,
реакции распада глутамата и аспартата до метаболитов ЦТК.
Глутамат
полярная отрицательно заряженная
заменимая
глюкогенная
Глутамат (ГЛУ) может образовываться из белков путем
катаболизма и в свою очередь белки могут синтезироваться при
участии ГЛУ; является субстратом для синтеза ГАМК (биогенного
амина, тормозного медиатора НС); включается в состав
глутатиона; из ГЛУ может быть получен глутамин (ГЛН) (путем
восстановительного
аминирования),
который
является
транспортной формой NH3+ из периферических тканей в печень), а так же
является источником пролина (ПРО) и аргинина (АРГ); является участником
реакции превращения альфа-кетокислот в альфа-аминокислоты, является
источником альфа-кетоглутарата (метаболита ЦТК):
Аспартат
полярная отрицательно заряженная
заменимая
глюкогенная
Аспартат (АСП) может образовываться из белков путем
катаболизма и в свою очередь белки могут синтезироваться
при участии АСП; является источником атома азота в
пуриновом и пиримидиновом ядрах; является участником
орнитинового цикла (взаимодействие с цитруллином);
является
источником
оксалоацетата
(путем
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
трансаминирования) и фумарата (последовательно в реакциях орнитинового
цикла, сначала включаясь в состав аргинино-сукцината, а затем удаляясь из
него в виде фумарата) (метаболитов ЦТК):
12. Обмен фенилаланина и тирозина. Использование тирозина
для
синтеза
катехоламинов,
тироксина,
меланинов.
Распад
фенилаланина до конечных метаболитов ЦТК. Наследственные
нарушения
обмена
фенилаланина
и
тирозина
(альбинизм,
алкаптонурия, фенилкетонурия).
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Обмен фенилаланина и тирозина. Распад фенилаланина до
конечных метаболитов ЦТК (если имеются в виду СО2 и Н2О тогда дела
обстоят намного хуже и придется ацетил-КоА и ЩУК прогнать по ЦТК)
Известен ряд врождённых нарушений обмена фенилаланина и тирозина.
Фенилкетонурия –
врождённое
нарушение
процесса
гидроксилирования фенилаланина до тирозина. Заболевание чаще всего
вызвано
отсутствием
или
недостатком
фермента
фенилаланингидроксилазы (цифра 1), реже - нарушением образования
тетрагидробиоптерина.
Ранними
симптомами
фенилкетонурии
являются:
повышенная
возбудимость и двигательная активность, рвота и трудности вскармливания, с
3 – 5-го месяца нарушается интеллектуальное развитие, исчезает реакция на
окружающее. Со временем у детей появляются судороги. Волосы и глаза
обычно менее пигментированы, чем у других членов семьи. При отсутствии
лечения продолжительность жизни больных составляет 20 - 30 лет.
Биохимическая основа фенилкетонурии – накопление фенилаланина в
организме. Высокая концентрация аминокислоты стимулирует выработку
фермента, превращающего фенилаланин в фенилпируват (альтернативный
путь обмена ФЕН). Путём восстановления фенилпируват переходит
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
в фениллактат, а путём декарбоксилирования – в фенилацетат. Эти продукты
наряду с фенилаланином в существенных количествах обнаруживаются в моче
больных.
Лечение
больных
фенилкетонурией
основано
на
ограничении
поступления фенилаланина в организм и снижения концентрации этой
аминокислоты в плазме.
Алкаптонурия – врожденное нарушение обмена фенилаланина,
вызванное отсутствием фермента оксидазы гомогентизиновой кислоты
(цифра 2). Это приводит к нарушению образования малеилацетоацетата,
расщепляющегося далее до фумарата и ацетоацетата. В раннем детском
возрасте единственным проявлением дефицита фермента является изменение
окраски мочи. Гомогентизиновая кислота секретируется в просвет канальцев и
в значительном количестве выводится с мочой. На воздухе она окисляется, а
затем полимеризуется в окрашенное соединение, которое окрашивает пелёнки
в чёрный цвет. Экскреция гомогентизиновой кислоты зависит от содержания
фенилаланина и тирозина в пище.
Следствием накопления гомогентизиновой кислоты в организме
является охроноз - шиферно-голубой оттенок ушного и носового хрящей,
вызванный накоплением в них пигмента. Развитие охроноза можно
предотвратить, если с раннего возраста ограничивать поступление с пищей
фенилаланина и тирозина.
Альбинизм развивается при отсутствии в пигментных клетках фермента
тирозиназы (цифра 3), которая участвует в образовании меланина. В
результате волосы, кожа и глаза больного лишены этого пигмента. При
альбинизме наблюдается повышение чувствительности к солнечным лучам и
некоторое нарушения зрения.
Использование тирозина для синтеза катехоламинов, тироксина,
меланинов (схемы, схемы, схемы… Ну вот последняя конечно дебильная, но
если ее объяснить словами, то покатит и так, а первую придется
воспроизвести)
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
13. Метионин и S-аденозинметионин, строение (формулы),
участие
в
процессах
трансметилирования,
регенерация
S-аденозинметионина из гомоцистеина.
(отдельные формулы можно взять из реакции регенерации)
Гомоцистеин-метилтрансфераза:
Кофермент: В12 и ТГФК (тетрагидрофолиевая
производные, которые см. схему);
кислота,
точнее
ее
Метионин впоследствии присоединяет аденозильный остаток и
превращается в активную форму метионина – S-аденозилметионин,
участвующий во многих реакциях метилирования, в частности, при
синтезе креатина, карнитина, фосфатидилхолина, адреналина,
метоксиадреналин, анарин, N-метилгистамин. В результате перемещения
метильной группы и отщепления аденозина остается гомоцистеин,
имеющий два пути метаболизма при нарушении которых
развивается гомоцистеинемия:
Первый путь превращений гомоцистеина – реметилирование
до метионина и вновь участие в реакциях метилирования и синтезе веществ.
Второй путь – взаимодействие с серином при
участии цистатионин-синтазы, превращение в цистатионин с последующим
распадом в цистеин и α-кетобутират.
14. Роль серина (СЕР) и глицина (ГЛИ) в образовании
одноуглеродных групп (реакции) и их использование в биологических
синтезах. Участие ТГФК в этих процессах.
Серин и глицин являются полярными и заменимыми аминокислотами.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Роль реакции превращения серина в глицин состоит в образовании
активной формы тетрагидрофолиевой кислоты – N5, N10-метилен-ТГФК.
Главную роль в реакциях обмена серина и глицина играют ферменты, в
состав которых в качестве кофермента входит тетрагидрофолиевая кислота
(ТГФК). ТГФК образуется в организме в результате восстановления фолиевой
кислоты (витамина Вс).
Реакционноспособными центрами в молекуле ТГФК являются атомы азота
в положениях 5 и 10. Атомы водорода при N5 и N10 могут замещаться на
различные одноуглеродные группы: метильную (-СН3), метиленовую (-СН2-),
метенильную (=СН-), формильную (-СН=О) и некоторые другие. Основными
источниками одноуглеродных групп в клетке служат серин и глицин.
5,10-Метилен-ТГФК: используется как донор метильной группы в
реакциях биосинтеза тимидилового нуклеотида.
5,10-метенил-ТГФК и 10-формил-ТГФК (образуются при окислении
5,10-метилен-ТГФК): служат источниками атомов углерода в
процессе биосинтеза пуриновых нуклеотидов (аденилового и
гуанилового).
5-метил-ТГФК (образуется при восстановлении 5,10-метилен-ТГФК):
поставляет метильную группу для регенерации метионина из
гомоцистеина.
15. Строение
мононуклеотида)
и
биологическая
роль
нуклеотидов
(формула
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Нуклеиновыми
кислотами
или
полинуклеотидами
называются
высокомолекулярные вещества, состоящие из нуклеотидов, соединённых в
цепь 3', 5'-фосфодиэфирными связями. Каждый нуклеотид состоит из
азотистого основания, углевода (пентозы) и остатка фосфорной кислоты.
Углеводы представлены рибозой и дезоксирибозой:
Азотистое основание и пентоза, соединённые N-гликозидной связью,
образуют нуклеозид. Если в качестве пентозы в нуклеозиде присутствует
рибоза, то это рибонуклеозид, а если дезоксирибоза - то это
дезоксирибонуклеозид.
Нуклеотиды представляют собой фосфорилированные нуклеозиды. Остаток
фосфорной кислоты, как правило, присоединяется к гидроксильной группе
пентозы в 5'-положении при помощи сложноэфирной связи.
Минорные основания присутствуют в составе некоторых разновидностей
рибонуклеиновых кислот. Роль этих оснований заключается, очевидно, в
защите молекулы нуклеиновой кислоты от действия гидролитических
ферментов
Биологическая роль минорных азотистых оснований:
• необходимы для формирования вторичной структуры НК
(например, формирования петель в тРНК),
• выполняют защитную функцию (например, метилированные
участки в мРНК),
• метилированные участки могут выполнять роль маркеров, по
которым специальные регуляторные белки распознают
участки повреждения в ДНК, участки начала матричных
синтезов.
Биологическая роль нуклеотидов:
• Мономер ДНК и РНК.
• Форма запасания энергии в клетке (например, АТФ, ГТФ).
• Источник
фосфатной
группы
фосфорилировании глюкозы).
(например,
при
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
• Коферментная функция (НАД, НАДФ, ФАД).
• Могут служить активаторами ферментов (это, в основном
характерно для цАМФ и цГМФ)
16. Синтез гема и гемоглобина. Раекции синтеза гема до
образования порфобилиногена. Распад гемоглобина, обмен желчных
пигментов. Нарушения обмена желчных пигментов. Значение
определения пигментов в диагностике желтух.
Синтез гема и гемоглобина. Раекции синтеза гема до образования
порфобилиногена.
Гем синтезируется во всех тканях, но с наибольшей скоростью в костном
мозге и печени. В костном мозге гем необходим для синтеза гемоглобина в
ретикулоцитах, в гепатоцитах - для образования цитохрома Р450.
Исходными веществами в этом метаболическом пути являются
аминокислота глицин и метаболит цикла Кребса сукцинил-КоА. Синтез
происходит в ретикулоцитах (незрелых эритроцитах, содержащих клеточное
ядро). Реакции идут в митохондриях и цитоплазме клеток.
δ-аминолевулинат-синтаза:
Кофакторы: пиридоксаль-5-фосфат и ионы Mg2+;
Аллостерический ингибитор: гем, гемоглобин;
δ-аминолевулинат-дегидратаза:
Аллостерический ингибитор: гем, гемоглобин;
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Феррохелатаза:
Аллостерический ингибитор: свинец Hg;
Восстановители фермента: аскорбиновая кислота и цистеин.
Из митохондрий 5-аминолевулиновая кислота поступает в цитоплазму. В
цитоплазме проходят промежуточные этапы синтеза гема: соединение 2
молекул 5-аминолевулиновой кислоты в молекулу порфобилиногена,
дезаминирование порфобилиногена с образованием гидроксиметилбилана,
ферментативное
превращение
гидроксиметилбилана
в
молекулу
уропорфобилиногена III, декарбоксилирование последнего с образованием
копропорфириногена III. Из цитоплазмы копропорфириноген III опять
поступает в митохондрии, где проходят заключительные реакции синтеза гема.
В
результате
двух
последовательных
окислительных
реакций
копропорфириноген III превращается в протопорфириноген IX, а
протопорфириноген IX - в протопорфирин IX. Фермент феррохелатаза,
присоединяя к протопорфирину IX двухвалентное железо, превращает его в
гем. Источником железа для синтеза гема служит депонирующий железо белок
ферритин. Синтезированный гем, соединяясь с α и β-полипепептидными
цепями глобина, образует гемоглобин. Гем регулирует синтез глобина: при
снижении скорости синтеза гема синтез глобина в ретикулоцитах тормозится.
Распад гемоглобина, обмен желчных пигментов (а это как раз из тех
вопросов, когда нахер схему, если хотите, то напишите в черновике для себя,
но в чистовик лучше словами)
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Разрушение эритроцитов и начальные этапы катаболизма гема происходят
в клетках ретикуло-эндотелиальной системы (РЭС), которые находятся в
печени (клетки Купфера), селезёнке, костном мозге. Продукты распада гема
называют желчными пигментами, так как все они в разных количествах
обнаруживаются в желчи. К желчным пигментам относятся: биливердин
(зелёного цвета), билирубин (красно-коричневого цвета), уробилиноген и
стеркобилиноген (бесцветные), уробилин и стеркобилин (жёлтого цвета).
Нарушения обмена желчных пигментов. Значение определения
пигментов в диагностике желтух.
Общее содержание билирубина в крови здорового человека
составляет 8 – 20 мкмоль/л, из них 6 – 15 мкмоль/л приходится на непрямой
билирубин, 2 – 5 мкмоль/л – на прямой билирубин. Увеличение общего
билирубина в крови (более 27 мкмоль/л) приводит к окрашиванию кожи,
слизистых оболочек, склеры глаз в жёлтый цвет (желтуха). Определение
содержания желчных пигментов в крови используют при выяснении
происхождения
желтух.
Желтуха
бывает:
надпечёночная
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
(гемолитическая), печёночная (паренхиматозная), подпечёночная
(обтурационная или механическая).
Надпечёночная (гемолитическая) желтуха вызвана массивным
распадом эритроцитов в результате резус-конфликта, попадания в кровь
веществ, вызывающих разрушение мембран эритроцитов и некоторых других
заболеваниях.
При этой форме желтухи:
в крови повышено содержание непрямого билирубина;
в моче повышено содержание стеркобилина, билирубин отсутствует;
в кале повышено содержание стеркобилина.
Печёночная (паренхиматозная) желтуха вызвана
клеток печени при инфекциях и интоксикациях.
повреждением
При этой форме желтухи:
в крови повышено содержание непрямого и прямого билирубина;
в моче повышено содержание уробилина, присутствует билирубин;
в кале понижено содержание стеркобилина.
Подпечёночная
(обтурационная) желтуха вызвана
нарушением
оттока желчи, например, при закупорке желчевыводящего протока камнем.
При этой форме желтухи:
в крови повышено содержание прямого билирубина (иногда и
непрямого);
в моче отсутствует стеркобилин, присутствует билирубин;
в кале понижено содержание стеркобилина.
(Чисто теоретически, новорожденными занимаются кто? Педиатры и
акушеры, правильно. Но акушеры нас интересуют мало. Поэтому все кроме
педиатров смело переходят к следующему вопросу)
Условно физиологическая желтуха новорождённых развивается у
большинства здоровых новорождённых в первые дни после рождения и
продолжается около двух недель. При различных заболеваниях, возникающих
у новорождённых, а также у недоношенных детей желтушный период
затягивается. Увеличение длительности гипербилирубинемии может привести
к серьёзным последствиям: накоплению билирубина в ткани мозга (ядерная
желтуха).
Повышению содержания билирубина в крови новорождённых могут
способствовать следующие особенности обмена веществ в их организме:
замена фетального гемоглобина на гемоглобин А. В первые дни
после рождения усиливается гемолиз эритроцитов, содержващих
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
HbF; образуются новые эритроциты, содержащие HbA. HbF
подвергается катаболизму; образуется значительное количество
билирубина;
отвлечение
альбуминов
плазмы
для
транспорта
жирных
кислот. Содержание углеводов в организме новорождённых
сравнительно невелико; основным энергетическим субстратом
являются жирные кислоты, концентрация которых в крови
повышается, жирные кислоты транспортируются в комплексе с
альбуминами;
низкая
активность
глюкуронилтрансферазы
в
ткани
печени. Замедление процессов конъюгации билирубина в печени
затрудняет его выведение в кишечник;
стерильность кишечника. В кишечнике новорождённого отсутствует
микрофлора,
поэтому
билирубин
не
превращается
в
стеркобилиноген и может происходить его обратное всасывание в
кровоток.
17. Биосинтез пуриновых нуклеотидов. Происхождение атомов N
и C пуринового кольца. Резервные пути биосинтеза пуриновых
нуклеотидов. Распад пуриновых нуклеотидов. Нарушения обмена
пуринов.
(вопрос просто [censured] какой объемный, поэтому тут я привожу схемы
и форулы, и объяснения реакций. Выбирайте что вам кажется более
удобным)
Биосинтез пуриновых нуклеотидов.
1. Синтез 5'-фосфорибозиламина
Ключевым соединением в биосинтезе как пуриновых, так и
пиримидиновых
нуклеотидов
является 5-фосфорибозил-1-пирофосфат (ФРПФ). Это соединение участвует
также в синтезе коферментов НАД+ и НАДФ+.
ФРПФ образуется при взаимодействии рибозо-5-фосфата и АТФ.
Источниками рибозофосфата служат пентозофосфатный путь и распад
нуклеотидов. Катализирует реакцию фермент ФРПФ-синтаза.
ФРПФ-синтаза:
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Аллостерические эффеторы: концентрация
фосфата; концентрация АМФ, ГМФ и ИМФ.
неорганического
ФРПФ-амидотрансфераза:
Аллостерические ингибиторы: АМФ и ГМФ по принципу обратной
связи
Происхождение атомов N и C пуринового кольца.
2. Синтез инозинмонофосфата
5-фосфорибозиламин вовлекается в девять реакций, и в результате
образуется
первый
пуриновый
нуклеотид
– инозинмонофосфорная
кислота (ИМФ). В этих реакциях источниками атомов пуринового кольца
являются глицин, аспартат, еще одна молекула глутамина, углекислый газ и
производные тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК). В целом на синтез
пуринового кольца затрачивается энергия 6 молекул АТФ.
3. Синтез аденозинмонофосфата и гуанозинмонофосфата
Гуанозинмонофосфат (ГМФ) образуется в двух реакциях – сначала он
окисляется ИМФ-дегидрогеназой до
ксантозилмонофосфата,
источником
кислорода является вода, акцептором водорода – НАД. После этого
работает ГМФ-синтетаза, она использует универсальный клеточный донор
NH2-групп – глутамин, источником энергии для реакции служит АТФ.
Аденозинмонофосфат (АМФ) также образуется в двух реакциях, но в
качестве донора NH2-группы выступает аспарагиновая кислота. В
первой, аденилосукцинат-синтетазной, реакции на присоединение аспартата
используется
энергия
распада
ГТФ,
во
второй
реакции аденилосукцинат-лиаза производит удаление части аспарагиновой
кислоты в виде фумарата.
Короче, если вы ничего не поняли – смотрим схему и вникаем
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
ИМФ – дегидрогенза:
Кофермент: НАД+
4. Образование нуклеозидтрифосфатов АТФ и ГТФ.
Синтез ГТФ осуществляется в 2 стадии посредством переноса
макроэргических фосфатных групп от АТФ. Синтез АТФ происходит несколько
иначе. АДФ из АМФ образуется также за счет макроэргических связей АТФ. Для
синтеза же АТФ из АДФ в митохондриях есть фермент АТФ-синтаза,
образующий АТФ в реакциях окислительного фосфорилирования.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Резервные пути биосинтеза пуриновых нуклеотидов.
Реутилизация пуриновых оснований – это процесс повторного их
использования. Он происходит во всех тканях, но особенно актуален в
быстрорастущих тканях (эмбриональная, регенерирующая, опухолевая).
Способ реутилизации заключается в присоединении рибозо-5-фосфата к
свободным
основаниям аденину, гуанину или гипоксантину c
образованием АМФ, ГМФ или ИМФ.
В
качестве
источника
фосфорибозилдифосфат.
рибозo-5-фосфата
используется
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Распад пуриновых нуклеотидов.
Реакции распада пуринов можно условно разделить на 5 стадий:
1. Дефосфорилирование АМФ и ГМФ – фермент 5'-нуклеотидаза.
2. Гидролитическое отщепление аминогрупы
фермент дезаминаза. Образуется инозин.
от
С6 в
аденозине
–
3. Удаление рибозы от инозина (с образованием гипоксантина) и
гуанозина (с образованием гуанина) с ее одновременным фосфорилированием
– фермент нуклеозидфосфорилаза.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
4. Окисление С2 пуринового кольца: гипоксантин при этом окисляется до
ксантина (фермент ксантиноксидаза), гуанин дезаминируется до ксантина –
фермент дезаминаза.
5. Окисление С8 в ксантине с образованием мочевой кислоты –
фермент ксантиноксидаза. Около 20% мочевой кислоты удаляется с желчью
через кишечник, где она разрушается микрофлорой до CO2 и воды. Остальная
часть удаляется через почки.
Нарушения обмена пуринов.
В зависимости от длительности и тяжести гиперурикемия проявляется:
Появление тофусов (греч. tophus – пористый камень, туф) –
отложение уратных кристаллов в коже и подкожных слоях, в мелких
суставах ног и рук, в сухожилиях, хрящах, костях и мышцах.
Нефропатии в результате кристаллизации мочевой кислоты с
поражением почечных канальцев и мочекаменная болезнь.
Подагра – поражение мелких суставов.
Подагра
В крови мочевая кислота находится в форме ее солей – уратов натрия.
Из-за низкой растворимости ураты способны оседать в зонах с пониженной
температурой, например, в мелких суставах стоп и пальцев ног.
Накапливающиеся в межклеточном веществе ураты некоторое время
фагоцитируются, но фагоциты не способны разрушить пуриновое кольцо. В
результате это приводит к гибели самих фагоцитов, к выходу лизосомальных
ферментов, активации свободнорадикального окисления и развитию острой
воспалительной реакции – развивается подагрический артрит. В 50-75%
случаев первым признаком заболевания является мучительная ночная боль в
больших пальцах ног.
Основная
пуринов:
причина:
изменению
активности
ферментов
метаболизма
увеличение активности ФРДФ-синтетазы – приводит к избыточному
синтезу пуринов,
уменьшение активности гипоксантин-гуанин-фосфорибозил-трансфера
зы – из-за этого ФРДФ не используется для реутилизации пуриновых
оснований, а участвует в первой реакции их синтеза. В результате возрастает
количество разрушающихся пуринов и одновременно повышается их
образование.
Оба ферментативных нарушения рецессивны и сцеплены с X-хромосомой.
Подагрой страдает 0,3-1,7% взрослого населения земного шара, соотношение
заболевших мужчин и женщин составляет 20: 1.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Мочекаменная болезнь
Мочекаменная
болезнь
заключается
в
образовании солевых
кристаллов (камней)
разной
природы
в
мочевыводящих
путях.
Непосредственно образование мочекислых камней составляет около 15% от
всех случаев этой болезни. Мочекислые камни в мочевыводящих путях
откладываются примерно у половины больных подагрой.
Причиной отложения кристаллов мочевой кислоты является
гиперурикемия;
повышенное выведение уратов натрия с мочой.
увеличение кислотности мочи. При понижении рН мочи ниже 5,75
ураты
(енольная
форма)
переходят
в
менее
растворимую кетоформу и кристаллизуются в почечных канальцах.
Синдром Леша-Нихана
Болезнь Леша-Нихана (частота 1:300000) – это полное врожденное
отсутствие
активности гипоксантин-гуанин-фосфорибозил-трансферазы,
фермента, отвечающего за реутилизацию пуриновых оснований. Признак
рецессивный и сцеплен с Х-хромосомой. Впервые его описали в 1964 г в США
студент-медик Майкл Леш и педиатр Уильям Нихан.
Дети рождаются клинически нормальными, только к 4-6 месяцу
обнаруживаются отклонения в развитии, а именно – отставание физического
развития, повышенная возбудимость, рвота, периодическое повышение
температуры. Выделение мочевой кислоты можно обнаружить еще раньше по
оранжевой окраске пеленок. К концу первого года жизни симптомы нарастают,
развивается нарушение координации движений, хореоатетоз, корковый
паралич, спазм мышц ног. Наиболее характерный признак заболевания
проявляется на 2-3-м году жизни – аутоагрессия или самокалечение –
неодолимое стремление детей кусать себе губы, язык, суставы пальцев на
руках и ногах.
Гликогеноз I типа или болезнь Гирке (дефицит
глюкозо-6-фосфатазы)
Сопровождается повышением активности пентозофосфатного пути и
приводит к повышению внутриклеточного уровня рибозо-5-фосфата, из
которого синтезируется ФРПФ. Повышенный уровень ФРПФ приводит к
увеличению синтеза пуринов de novo. Для данного заболевания характерен
также лактатный ацидоз, приводящий к повышению порога секреции уратов
почками; это способствует накоплению уратов в организме.
Гипоурикемия (снижение содержания мочевой кислоты в крови).
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Может быть связана с понижением реабсорбции уратов из клубочкового
фильтрата в почках. В этом случае наблюдается увеличение экскреции
мочевой кислоты с мочой.
Развивается и при недостаточности ксантиноксидазы, возникающей при
генетическом дефекте фермента или при тяжёлом поражении печени. Это
состояние сопровождается повышенной экскрецией гипоксантина и ксантина
(ксантинурией), а также образованием в почках ксантиновых камней.
18. Первичная и вторичная структуры РНК. Типы РНК:
особенности строения. Основные компоненты белоксинтезирующей
системы. Функция рибосом. Адапторная функция тРНК и роль мРНК в
синтезе белка.
(разница между ДНК и РНК в первичной структуре отличается
рибозой-дезоксирибозой раз и урацилом-тимином два, остальные отличия
ниже. А так все по схеме: углебод имеет 3 и 5 связи с фосфатом и 1 связь с
азотистым основанием, рост происходит от 5 к 3 концу)
Первичная и вторичная структуры РНК.
РНК (рибонуклеиновая кислота) содержится преимущественно
цитоплазме клетки и имеет молекулярную массу в пределах 104 - 106 Да.
в
Первичная структура нуклеиновых кислот – это нуклеотидный состав и
определенная последовательность нуклеотидных звеньев в полимерной цепи.
Молекула
рибонуклеиновой
кислоты
построена
из
одной
полинуклеотидной
цепи.
Отдельные
участки
цепи
РНК
образуют
спирализованные петли - "шпильки", за счёт водородных связей между
комплементарными азотистыми основаниями A-U и G-C. Участки цепи РНК в
таких спиральных структурах антипараллельны, но не всегда полностью
комплементарны, в них встречаются неспаренные нуклеотидные остатки или
даже одноцепочечные петли, не вписывающиеся в двойную спираль. Наличие
спирализованных участков характерно для всех типов РНК.
Типы РНК: особенности строения.
Основная роль РНК – непосредственное участие в биосинтезе белка.
Известны три вида клеточных РНК, которые отличаются по местоположению в
клетке, составу, размерам и свойствам, определяющим их специфическую
роль в образовании белковых макромолекул:
информационные (матричные) РНК передают закодированную в
ДНК информацию о структуре белка от ядра клетки к рибосомам, где и
осуществляется синтез белка; первичная структура всех мРНК, независимо от
уникальности их кодирующей последовательности, имеет одинаковое
строение 5'- и 3'-концов.
транспортные РНК собирают аминокислоты в цитоплазме клетки и
переносят их в рибосому; молекулы РНК этого типа "узнают" по
соответствующим участкам цепи информационной РНК, какие аминокислоты
должны участвовать в синтезе белка. Пространственную структуру любых
тРНК, независимо от различий в последовательности нуклеотидов, описывают
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
универсальной моделью "клеверного
листа". В каждой молекуле тРНК есть
участки цепи, не участвующие в
образовании
водородных
связей
между нуклеотидными остатками. К
ним, в частности, относят участок,
ответственный за связывание с
аминокислотой на 3'-конце молекулы
и
антикодон
специфический
триплет
нуклеотидов,
взаимодействующий комплементарно
с кодоном мРНК.
рибосомные
РНК
обеспечивают
синтез
белка
определенного строения, считывая
информацию
с
информационной
(матричной) РНК. рРНК образуют
комплексы с белками, которые
называют
рибосомами.
Каждая
рибосома состоит из двух субъединиц - малой (40S) и большой (60S).
Субъединицы рибосом различаются не только набором рРНК, но и количеством
и структурой белков.
Основные компоненты белоксинтезирующей системы.
Функция рибосом.
В процессе функционирования
функций:
рибосомы
осуществляет
несколько
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
1) специфическое
связывание
и
удержание
компонентов
белоксинтезирующей системы [информационная, или матричная, РНК (иРНК):
аминоацил-тРНК; пептидил-тРНК; гуанозинтрифосфат (ГТФ); белковые
факторы трансляции EF - Т и EF - G];
2) каталитические функции (образование пептидной связи, гидролиз ГТФ);
3) функции механического перемещения субстратов (иРНК, тРНК), или
транслокации. Функции связывания (удержания) компонентов и катализа
распределены между двумя рибосомными субчастицами.
Адапторная функция тРНК и роль мРНК в синтезе белка.
Аминокислоты
и
триплеты
нуклеотидов,
кодирующие
их,
не
комплементарны
друг
другу.
Поэтому
должны
существовать
молекулы-адапторы, каждая из которых может взаимодействовать как с
определённым кодоном, так и с соответствующей аминокислотой. Такими
молекулами являются транспортные РНК. Каждая тРНК содержит триплет
нуклеотидов – антикодон, который комплементарен строго определённому
кодону мРНК. 3’-конец тРНК (акцепторный участок) является местом
присоединения аминокислоты, соответствующей кодону мРНК.
Молекулы иРНК могут содержать от 300 до 3 тыс. рибонуклеотидов и имеют
линейную структуру. Являются посредником между ДНК и полипептидом. В
процессе синтеза молекулы иРНК с молекулы ДНК переписывается
информация о структуре полипептида. Далее молекулы иРНК переносят эту
информацию из ядра в цитоплазму к рибосомам, где и происходит синтез
полипептида. иРНК составляет ~ 0,5–1 % массы всех РНК клетки.
19. Биосинтез ДНК (репликация) и мРНК (транскрипция).
Процессы "созревания" первичного транскрипта при образовании
мРНК.
Биосинтез ДНК (репликация) и мРНК (транскрипция).
Репликация – процесс самоудвоения ДНК, или биосинтез дочерней
молекулы ДНК, полностью идентичной исходной молекуле (матрице).
Локализация процесса – клеточное ядро.
Основные принципы репликации ДНК:
комплементарность - синтезируемые цепи комплементарны матрице;
антипараллельность - 5'-конец синтезируемой полинуклеотидной
цепи находится напротив 3'-конца матрицы и наоборот;
униполярность - синтез полинуклеотидных цепей происходит всегда в
направлении 5' - 3';
потребность в затравке - ферменты, синтезирующие ДНК, способны
лишь наращивать существующую полинуклеотидную цепь, поэтому вначале
синтезируется короткая цепь РНК (затравка или праймер), к которой
присоединяются
дезоксирибонуклеотиды;
выполнившая
свою
роль
РНК-затравка удаляется;
прерывистость - одна из дочерних цепей (лидирующая) в процессе
репликации растёт непрерывно, а другая (отстающая) - в виде фрагментов
длиной в несколько сот нуклеотидов (фрагментов Оказаки);
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
полуконсервативность - в результате репликации образуются две
двойные дочерние ДНК, каждая из которых сохраняет (консервирует) в
неизменном виде одну из половин материнской ДНК
Транскрипция – биосинтез РНК на матрице ДНК. Процесс транскрипции
также происходит в клеточном ядре.
Основные принципы транскрипции:
комплементарность - синтезируемые цепи комплементарны матрице;
антипараллельность - 5'-конец синтезируемой полинуклеотидной
цепи находится напротив 3'-конца матрицы и наоборот;
униполярность - синтез полинуклеотидных цепей происходит всегда в
направлении 5' - 3';
беззатравочность - биосинтез РНК не требует наличия праймера;
асимметричность - синтез дочерней цепи идёт только на одной цепи
ДНК-матрицы, вторая при этом блокирована.
Условия, необходимые для транскрипции:
Матрица – участок одной из цепей ДНК;
ДНК-зависимая РНК-полимераза – главный фермент, участвующий
в транскрипции. Место присоединения фермента к ДНК – промотор;
Субстраты и источники энергии – рибонуклеозидтрифосфаты (АТФ,
ГТФ, УТФ, ЦТФ). Связываются с азотистыми основаниями транскрибируемой
цепи ДНК водородными связями по принципу комплементарности.
При
участии
ДНК-зависимой
РНК-полимеразы
образуются
3’,5’-фосфодиэфирные связи. Направление полимеризации цепи РНК – от
5’-конца к 3’-концу. Сигналом к окончанию транскрипции служат
терминирующие последовательности нуклеотидов. В результате образуются
первичные транскрипты – предшественники мРНК, тРНК и рРНК.
Процессы "созревания" первичного транскрипта при образовании
мРНК.
Процессинг мРНК включает:
вырезание неинформативных участков – интронов;
сращивание (сплайсинг) информативных участков – экзонов;
защиту концевых участков от действия нуклеаз: присоединение
7-метилгуанилата («колпачок») к 5’-концу 5’,5’- фосфодиэфирной связью;
присоединение полиаденилового нуклеотида к 3’-концу.
20. Биосинтез белков. Генетический код. Последовательность
реакций при синтезе полипептидной цепи (инициация, элонгация,
терминация)
в
процессе
трансляции
на
рибосомах.
Посттрансляционная модификация молекул белков.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Биосинтез белка — сложный многостадийный процесс синтеза
полипептидной цепи из аминокислот, происходящий на рибосомах с участием
молекул мРНК и тРНК. Процесс биосинтеза белка требует значительных затрат
энергии.
Генетический код.
Генетический код – последовательность нуклеотидов, соответствующая
определённым
аминокислотам.
Генетический
код
характеризуется
свойствами:
код триплетный – каждой аминокислоте соответствует тройка
(триплет) нуклеотидов – кодон. Всего существует 43 = 64 кодона. Из них 61
является смысловым (то есть кодирует определённую аминокислоту) и 3 –
бессмысленными (терминирующими);
код неперекрывающийся – один и тот же нуклеотид ДНК или РНК не
может принадлежать одновременно двум соседним кодонам;
код непрерывный – отсутствуют «знаки препинания», вставки между
кодонами в полинуклеотидной цепи;
код вырожденный (множественный) – некоторые аминокислоты могут
кодироваться более, чем одним триплетом нуклеотидов (так как кодонов 61, а
аминокислот – 20);
код универсальный – смысл кодонов одинаков для организмов всех
видов.
Последовательность реакций при синтезе полипептидной цепи
(инициация, элонгация, терминация) в процессе трансляции на
рибосомах.
Процесс трансляции включает 3 стадии – инициации, элонгации,
терминации и происходит на рибосомах.
1) Стадия инициации – начало трансляции. Условия, необходимые для
инициации:
инициирующий кодон мРНК (АУГ);
белковые факторы инициации;
малая и большая субчастицы рибосомы;
ГТФ (источник энергии для смыкания субчастиц рибосомы);
ионы магния;
инициирующая аминоацил-тРНК (метионил-тРНК) – связывается своим
антикодоном с инициирующим кодоном мРНК в пептидильном участке
рибосомы.
В результате образуется инициирующий комплекс: мРНК – рибосома –
метионил-тРНК.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
2) Стадия элонгации – удлинение полипептидной
аминокислотный остаток – происходит в три шага:
цепи
на
1
присоединение к инициирующему комплексу аминоацил-тРНК,
соответствующей кодону, находящемуся в аминоацильном участке рибосомы;
транспептидация – образование пептидной связи между остатками
аминокислот. Источник энергии – ГТФ;
транслокация – перемещение рибосомы относительно мРНК на 1
триплет. Источник энергии – ГТФ. В ходе элонгации принимают участие
белковые факторы. Описанный процесс многократно повторяется (по
количеству аминокислот в цепи).
3) Стадия терминации – окончание трансляции. Обеспечивается
присутствием в цепи мРНК одного из терминирующих (бессмысленных)
кодонов – УАА, УГА или УАГ. В освобождении полипептида участвуют белковые
факторы терминации. Когда в аминоацильном участке оказывается один из
бессмысленных кодонов, факторы терминации стимулируют гидролазную
активность пептидилтрансферазы. Благодаря этому гидролизуется связь
между тРНК и пептидом. ГТФ для этой реакции не требуется. После этого
пептидная цепь, тРНК и мРНК покидают рибосому, а её субчастицы
диссоциируют. Таким образом, трансляция мРНК приводит к формированию
пептидной
цепи
со
строго
определённой
последовательностью
аминокислотных остатков.
Посттрансляционная модификация молекул белков.
Следующий этап формирования белка – фолдинг, т.е. сворачивание
пептидной цепи в правильную трёхмерную структуру. Если белок состоит из
нескольких субъединиц, то фолдинг включает и объединение их в единую
макромолекулу. Считается, что небольшие белковые молекулы, содержащие
около 100 аминоацильных остатков, могут самостоятельно принимать
трёхмерную структуру, фолдинг более крупных полипептидных цепей требует
участия специальных белков – шаперонов. Шапероны называют иначе
белками теплового шока, так как они не только обеспечивают правильный
фолдинг
вновь
образованных
белков,
но
и
ренатурацию
ранее
синтезированных белков, подвергшихся в клетке частичной денатурации под
действием различных факторов (перегрев, облучение, действие своблодных
радикалов и т.д.).
Посттрансляционные модификации белковой молекулы могут включать:
частичный протеолиз (например, превращение профермента в
фермент); присоединение простетической группы (остатков фосфорной
кислоты, углеводных остатков, гемовых групп и т.д.);
модификации
боковых
цепей
аминокислотных
остатков:
гидроксилирование пролина в гидроксипролин в коллагене, метилирование
аргинина в гистоне, йодирование тирозина в тироглобулине).
21. Регуляция синтеза белка. Представление об опероне.
Индукция и репрессия синтеза в организме человека. Роль гормонов в
регуляции действия генов. Ингибиторы матричных синтезов антибиотики, интерфероны.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Представление об опероне.
Оперон (транскриптон) - совокупность генов, способных включаться и
выключаться в зависимости от метаболических потребностей клетки. В состав
оперона наряду со структурными генами (СГ), кодирующими структуру
определённых белков, входят участки ДНК, выполняющие регуляторные
функции. Группа структурных генов, отвечающих за синтез ферментов одного
метаболического пути, находится под контролем гена-оператора (ГО),
расположенного
рядом.
Функция
гена-оператора
контролируется
пространственно удалённым от него геном-регулятором (ГР), который
продуцирует белок-репрессор, находящийся в активной либо в неактивной
форме. Активный белок- репрессор способен связываться с геном-оператором
и тормозить транскрипцию структурных генов, следовательно, подавлять
синтез белков. Вещества, вызывающие инактивацию белка-репрессора,
являются индукторами синтеза белка, оказывающие противоположный
эффект – корепрессорами. В качестве индукторов могут выступать исходные
субстраты метаболических путей, в качестве корепрессоров - конечные
продукты этих путей.
Индукция и репрессия синтеза в организме человека.
Существуют два механизма регуляции синтеза белка – индукция и
репрессия. Примером оперона, который регулируется по механизму
индукции, является лактозный оперон, в состав которого наряду с
геном-оператором входят 3 структурных гена, кодирующие ферменты
катаболизма лактозы. Лактоза является индуктором данного оперона. При
высокой концентрации лактозы в среде ферменты синтезируются, при низкой
концентрации – нет.
По механизму репрессии регулируется гистидиновый оперон, содержащий
ген-оператор и 10 структурных генов, кодирующих ферменты, необходимые
для биосинтеза гистидина. Гистидин является корепрессором данного оперона.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
При высокой концентрации гистидина в среде синтез
прекращается, при отсутствии гистидина они синтезируются.
ферментов
Роль гормонов в регуляции действия генов.
Особенностью регуляции транскрипции у эукариот является подчиненность
этих процессов регулирующим влияниям со стороны гормонов организма.
Последние часто играют роль индукторов транскрипции. Так, некоторые
стероидные гормоны обратимо связываются особыми белками-рецепторами,
образуя с ними комплексы. Активированный гормоном рецептор приобретает
способность соединяться со специфическими участками хроматина,
ответственными за регуляцию активности генов, в которых рецепторы узнают
определенные последовательности ДНК.
Примером участия гормонов в регуляции активности определенных генов
может служить влияние тестостерона на развитие тканей организма по
мужскому типу при наличии специфического белка-рецептора. Отсутствие
последнего при мутации соответствующего гена не дает возможности гормону
проникнуть в ядра клеток-мишеней и обеспечить включение определенного
набора генов: развивается синдром тестикулярной феминизации, или синдром
Морриса
Ингибиторы матричных синтезов - антибиотики, интерфероны.
Биосинтез белка является одним из наиболее сложных процессов,
протекающих в клетках. Его прерывание или извращение возможно в
результате нарушения любого из трёх матричных синтезов. Так, мутагены
(бенз(а)пирен, линдан) нарушают репликацию ДНК и таким образом
прерывают белоксинтезирующие процессы. Некоторые токсические вещества
(госсипол) могут изменять скорость транскрипции. К лекарственным
веществам, влияющим на биосинтез белка, относятся антибиотики и
интерфероны.
Антибиотики,
блокирующие
матричные
биосинтезы,
используются в лечении инфекционных заболеваний и злокачественных
опухолей.
Антибиотики, ингибирующие матричные биосинтезы
Противоопухолевые препараты: актиномицин Д, рубомицин С,
митомицин С
Механизм действия: подавляют репликацию или транскрипцию, или оба
эти процесса
Противобактериальные препараты: тетрациклин, левомицетин,
эритромицин, стрептомицин
Механизм действия: ингибируют трансляцию в бактериальных (но не
эукариотических) клетках
Интерфероны - небольшие белки (гликопротеины), состоящие примерно
из 160 аминокислотных остатков. Исследование механизма действия
интерферонов показало, что они:
ингибируют синтез белков, необходимых для репликации вирусов;
стимулируют
синтез
фермента,
катализирующего
образование
небольших количеств коротких олигоаденилатов: которые, являются
активаторами рибонуклеазы - фермента, расщепляющего матричные и
рибосомные РНК
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В результате синтез всех белков в инфицированных клетках
прекращается. Клетки погибают, но вместе с ними останавливается
размножение вирусов, и начинается выздоровление. Таким образом, жертвуя
небольшим количеством клеток, организм защищает себя от болезни.
22. Роль печени в азотистом обмене. Пути использования фонда
аминокислот в печени.
Роль печени в азотистом обмене.
Печень является органом, регулирующим поступление азотистых веществ
в организм и их выведение. В периферических тканях постоянно протекают
реакции биосинтеза с использованием свободных аминокислот, либо
выделение их в кровь при распаде тканевых белков. Несмотря на это, уровень
белков и свободных аминокислот в плазме крови остаётся постоянным. Это
происходит благодаря тому, что в клетках печени имеется уникальный набор
ферментов, катализирующих специфические реакции обмена белков.
Аминокислоты подвергаются
катаболическим
реакциям
с
трансаминированием и дезаминированием, декарбоксилированию с
образованием
биогенных
аминов.
Происходят
реакции
синтеза холина и креатина благодаря
переносу
метильной
группы
от
аденозилметионина. В печени идет утилизация избыточного азота и
включение его в состав мочевины.
Пути использования фонда аминокислот в печени.
После приёма белковой пищи в клетки печени по воротной вене поступает
большое количество аминокислот. Эти соединения могут претерпевать в
печени ряд превращений, прежде чем поступить в общий кровоток. К этим
реакциям относятся:
использование аминокислот для синтеза белков;
трансаминирование
путь
синтеза
заменимых
аминокислот;
осуществляет также взаимосвязь обмена аминокислот с глюконеогенезом и
общим путём катаболизма;
дезаминирование - образование α-кетокислот и аммиака;
синтез мочевины - путь обезвреживания аммиака;
синтез небелковых азотсодержащих веществ (холина, креатина,
никотинамида, нуклеотидов и т.д.).
В
клетках
печени
синтезируются
многие
белки
плазмы
крови: альбумины (около 12 г в сутки), большинство α- и β-глобулинов, в том
числе транспортные белки (ферритин, церулоплазмин, транскортин,
ретинолсвязывающий
белок и
др.).
Многие
факторы
свёртывания
крови (фибриноген, протромбин, проконвертин, проакцелерин и др.) также
синтезируются в печени.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
23. Биологическая ценность пищевых белков. Количество и
качество белков в питании человека. Заменимые и незаменимые
аминокислоты.
Комбинирование
пищевых
продуктов,
взаимодополняющих по аминокислотному составу.
В реальности нормы потребления белка устанавливаются, исходя из
представлений о белковом составе пищевых продуктов, о соотношении
полноценных и неполноценных белков в рационе. В России нормы суточного
поступления пищевого белка установлены
для взрослых на уровне 100-120 г (пиздежжжж, ибо должно быть 1г/1кг
тела);
для детей 1 года жизни – 2-3 г на кг веса тела,
у старших детей – около 1,5-2 г/кг веса.
Животных белков должно быть не менее 60% от общего количества.
Основной трудностью при расчете нормативов потребления белков
является разнообразие их аминокислотного состава и неодинаковая
потребность организма в разных аминокислотах. В связи с этим
введены критерии качества белка:
соотношение заменимых и незаменимых аминокислот – в белке
должно быть не менее 32% незаменимых аминокислот,
близость аминокислотного состава белка к аминокислотному составу
усредненного белка тела человека,
легкость переваривания в ЖКТ.
Комбинирование заключается в добавлении к основному продукту сырья
животного и растительного происхождения с целью регулирования белкового,
аминокислотного, липидного, жирокислотного, углеводного, минерального и
витаминного состава конечного продукта.
Далее пояснение к каждому параметру
Существует понятие оптимального по всем параметрам идеального белка,
к нему наиболее близок белок куриного яйца. Растительные белки считаются
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
неполноценными, так как в их составе мало незаменимых аминокислот, доля
тех или иных аминокислот в растительном белке резко отличается от такового
животного белка.
В мясе и молоке количество фенилаланина и метионина относительно
мало. В злаках мало триптофана и лизина.
Строение некоторых белков снижает или даже исключает их усвоение:
плохо переваривается коллаген, белок волос и шерсть, и кератин вообще не
гидролизуется в ЖКТ, т.к. содержит очень много дисульфидных (S-S) связей
для расщепления, которых у животных нет ферментов.
Указанные 32% незаменимых аминокислот должны поступать
в определенном соотношении, чтобы обеспечить синтез
белка:
Триптофан
Треонин
Лизин
Валин
Изолейцин
Фенилаланин
Лейцин
Метионин
1
2
3
4,5
Суточная сбалансированная потребность в аминокислотах:
Аланин – 3 г
Фенилаланин -2-4 г
Валин – 4 г
Триптофан – 1 г
Изолейцин – 3-4 г
Тирозин – 3-4 г
Лейцин – 4-6 г
Аспарагиновая кислота – 6 г
Треонин – 2-3 г
Глутаминовая кислота – 16 г
Серин – 3 г
Пролин – 5 г
Цистин и цистеин – 2-3 г
Аргинин – 5-6 г
Метионин – 2-4 г
Лизин – 3-5 г
Глицин – 3 г
Гистидин – 2 г
*АРГИНИН незаменим только у детей.
Так как аминокислоты необходимы в определенном соотношении, то
возникает понятие "лимитирующей аминокислоты", т.е. поступающей в
минимальном и недостаточном количестве. Отсутствие этой аминокислоты
препятствует использованию (включению в состав белка) других аминокислот,
которых может быть достаточно.
Далее для общего развития, но так как написано про детишек, то
педиатры, снова скрипя зубами и проклиная все живое читают дальше. Дети
-святое.
У детей при недостатке белка в пище задерживается рост, отстает
физическое и умственное развитие, изменяется состав костной ткани,
снижается активность иммунной системы и сопротивляемость к заболеваниям,
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
тормозится деятельность эндокринных желез. Выраженным нарушением
потребления белков является квашиоркор – нехватка белков, особенно
животных, в пище. В результате возникает дисбаланс аминокислотного состава
пищи и недостаток незаменимых аминокислот. Заболевание наиболее
характерно для слаборазвитых стран Азии и Африки, и его начало совпадает с
отнятием ребенка от груди матери (1,5-3 годика), когда он лишается
полноценного белка и переходит на скудное растительное питание взрослых. У
больных наблюдается истощение, остановка роста, отечность, анемия,
нарушение интеллекта и памяти, умственная отсталость, гипопротеинемия и
аминоацидурия.
24. Роль ферментов в метаболизме. Многообразие ферментов.
Специфичность действия ферментов. Классификация ферментов. Изои мультиферменты.
(многообразие я так понял это что они и простые, и сложные бывают,
аллостерические и неаллостерические, изо- и мультиферменты,
индуцибельные и конститутивные и т.д.)
Роль ферментов в метаболизме.
Метаболизм – совокупность химических реакций (расщепление и синтез)
которые
обеспечивают
организм
энергией
для
нормальной
жизнедеятельности.
Протекание процессов обмена веществ в организме определяется
действием многочисленных ферментов — биологических катализаторов
белковой природы. Они ускоряют химические реакции и сами при этом не
расходуются. Наряду с этим понятием в литературе используется
равноценный термин «энзим». Отсюда раздел биохимии, изучающий
ферменты, получил название «энзимология».
Переваривание пищевых веществ и их использование для выработки
энергии, образование структурных и функциональных компонентов тканей,
сокращение мышц, передача электрических сигналов по нервным волокнам,
восприятие света глазом, свертывание крови — каждый из этих
физиологических механизмов имеет в основе каталитическое действие
определенных ферментов.
Специфичность действия ферментов.
Специфичность, т.е. высокая избирательность действия ферментов,
основана на комплементарности структуры субстрата и активного центра
фермента.
1. Стереоспецифичность – катализ только одного из стереоизомеров,
например:
специфичность к L- или D-аминокислотам – например, почти все
ферменты человека взаимодействуют с L-аминокислотами,
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
специфичность к цис- и трансизомерам. Например, аспартаза реагирует
только с трансизомером – фумаровой кислотой, но не с малеатом (цис-изомер).
2. Абсолютная специфичность – фермент производит катализ только
одного вещества.
3. Относительная
групповая
специфичность –
превращение
субстратов с некоторыми общими признаками. Например, цитохром
Р450 окисляет только гидрофобные вещества, которых насчитывается около
7000.
Механизмы специфичности
В общем виде все сводится к комплементарному взаимодействию
фермента и субстрата. При этом функциональные группы субстрата
взаимодействуют с соответствующими им функциональными группами
фермента. Наличие субстратной специфичности объясняют две гипотезы:
1. Теория Фишера (модель "жесткой матрицы", "ключ-замок") –
активный центр фермента строго соответствует конфигурации субстрата и не
изменяется при его присоединении. Эта модель хорошо объясняет абсолютную
специфичность, но не групповую.
2. Теория
Кошланда (модель
"индуцированного
соответствия",
"рука-перчатка") – подразумевает гибкость активного центра. Присоединение
субстрата к якорному участку фермента вызывает изменение конфигурации
каталитического центра таким образом, чтобы его форма соответствовала
форме субстрата.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Классификация ферментов.
В 1961 г в Москве V Международный биохимический союз принял
современную
классификацию
ферментов. В
соответствии
с
этой
классификацией все ферменты делятся:
на классы – по типу катализируемой реакции,
каждый класс подразделяется на подклассы – по природе атакуемой
химической группы,
подклассы делятся на подподклассы – по характеру атакуемой связи
или по природе акцептора.
Выделяют 6 классов ферментов:
I класс – Оксидоредуктазы — ускоряют реакции окисления —
восстановления. Окисление процесс отнятия атомов Н (электронов) от
субстрата, а восстановление — как присоединение атомов Н (электронов) к
акцептору. Примеры подклассов: окисляющие СН-ОН-группы, альдегидные
или
кетогруппы,
СН-СН
группы,
СН-NН-группы,
SН-группы,
действующие на пероксид водорода в качестве акцептора,
действующие на пару доноров с включением молекулярного
кислорода (монооксигеназы), действующие на один донор с
включением молекулярного кислорода (диоксигеназы).
II
класс – Трансферазы—
ускоряют
реакции
переноса
функциональных групп и молекулярных остатков. Примеры подклассов:
переносящие одноуглеродные группы (метилтрансферазы), остатки
карбоновых кислот (ацилтрансферазы), переносящие гликозильные остатки
(гликозилтрансферазы)
азотистые
группы
(аминотрасферазы),
фосфатные группы (фофсфотрансферазы, киназы (в качестве донора
фасфата - АТФ).
III класс – Гидролазы — ускоряют реакции гидролитического
распада (с использованием воды). Примеры подклассов: действующие на
сложноэфирные связи (эстеразы), гликозидные связи (гликозидазы),
пептидные связи (пептидазы), непептидные С-N- связи (амилазы).
IV класс – Лиазы — ускоряют негидролитическое отщепление от
субстратов определенных групп атомов с образованием двойной связи (или
присоединяют группы атомов по двойной связи). Примеры подклассов:
углерод-углерод-лиазы,
углерод-азот-лиазы,
углерод-кислород-лиазы, углерод-сера-лиазы.
V класс – Изомеразы - ускоряют пространственные или структурные
перестройки в пределах одной молекулы. Примеры подклассов: рацемазы (на
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
субстраты с одним ассиметрическим атомом) и эпимеразы (с несколькими
ассиметрическими атомами), цис-транс-изомеразы, внутримолекулярные
оксидоредуктазы, внутримолекулярные трансферазы.
VI класс – Лигазы — ускоряют реакции синтеза, сопряженные с
распадом богатых энергией связей. Примеры подклассов: образующие связи
углерод-углерод, углерод-азот, углерод-кислород, углерод-сера.
Изо- и мультиферменты.
Изоферментами или изозимами называют множественные формы
ферментов, которые существуют у одного и того же вида, в одной и той же
ткани, и даже в одной и той же клетке. Все эти формы фермента катализируют
одну и ту же реакцию, но различаются по своим кинетическим свойствам, а
также по первичной структуре. Изоферменты играют регуляторную роль в
обмене веществ и позволяют метаболизму в разных тканях лучше
приспосабливаться к действию внутренних и внешних факторов.
Примером фермента, у которого были обнаружены такие формы, может
служить
лактатдегидрогеназа,
катализирующая
обратимую
окислительно-восстановительную реакцию:
Мультиферменты (мультэнзимы) - надмолекулярные комплексы, в
состав которых входят ферменты, катализирующие последовательные стадии
превращения субстрата.
Например, для в реакциях превращения метаболита A в метаболит D:
комплекс ферментов Е1, Е2, Е3 является мультиферментом. Объединение
нескольких ферментов в один комплекс имеет важное преимущество: резко
сокращаются расстояния, на которые молекулы промежуточных продуктов
должны перемещаться от фермента к ферменту. Поэтому суммарная скорость
таких метаболических путей довольно высока.
25. Механизм действия ферментов. Каталитический (активный)
центр. Коферменты и кофакторы. Конкурентное и неконкурентное
ингибирование. Использование конкурентных ингибиторов как
лекарственных препаратов.
Механизм действия ферментов.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Вещества,
превращения
которых
катализируют
ферменты,
называются субстратами.
Фермент,
соединяясь
с
субстратом,
образует фермент-субстратный комплекс. Образование этого комплекса
способствует снижению энергетического барьера, который нужно преодолеть
молекуле субстрата для вступления в реакцию. По завершении реакции
фермент-субстратный комплекс распадается на продукт (продукты) и
фермент. Фермент по окончании реакции возвращается в своё исходное
состояние и может взаимодействовать с новой молекулой субстрата.
Каталитический (активный) центр.
Активный центр – участок молекулы фермента, который связывает
субстраты и от которого зависит специфичность каталитического действия
ферментов; активный центр содержит функциональные группы остатков
аминокислот и коферментов, пространственно сближенных и определённым
образом ориентированных.
Закономерности формирования активных центров.
Во-первых, на активный центр приходится относительно малая часть
объёма фермента.
Во-вторых, активный центр – это сложная трёхмерная структура, и в её
образовании принимают участие группы, принадлежащие разным частям
линейной последовательности аминокислот, оказывающихся вблизи друг от
друга в результате формирования третичной структуры белка.
В-третьих, активный центр имеет форму узкого углубления или щели, в
которую ограничен доступ воде, за исключением тех случаев, когда вода
является одним из реагирующих веществ.
В-четвёртых, в составе активного центра можно условно выделить две
части:
контактный или якорный участок, где происходит связывание
субстрата в нужной ориентации;
каталитический участок, обеспечивающий протекание реакции.
В-пятых, субстраты относительно слабо связываются с ферментами. В
связывании и превращении субстрата принимают участие следующие
группировки аминокислотных радикалов:
полярные заряженные: карбоксильные группы глутамата и
аспартата, аминогруппы лизина; гуанидиновые группы аргинина;
имидазольные группы гистидина;
полярные незаряженные: гидроксильные группы серина и
треонина; сульфгидрильные группы цистеина; фенольные группы
тирозина;
неполярные
группы: углеводородные
цепи
алифатических
аминокислот; ароматические кольца фенилаланина и триптофана.
У сложных ферментов в формировании активных центров
принимают участие также функциональные группы коферментов.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Cпецифичность связывания субстрата с ферментом зависит от строго
определённого расположения атомов в активном центре. Субстрат входит в
активный центр, если он соответствует ему по форме. Существует две модели,
описывающие взаимодействие субстрата с активным центром:
а) Модель жёсткого соответствия («ключ – замок»), предложена Э.
Фишером в 1890 году. Активный центр считается заранее подогнанным под
форму молекулы субстрата.
б) Модель индуцированнного соответствия («рука – перчатка»),
предложена Кошлендом в 1950-е годы. Согласно этой модели, субстрат
вызывает (индуцирует) конформационные изменения фермента, и лишь в
результате этих изменений аминокислотные остатки фермента принимают
пространственную ориентацию, необходимую для связывания субстрата и
катализа.
Коферменты и кофакторы.
Белковая часть сложного фермента получила название апофермент,
небелковая часть — кофактор. Кофакторы могут иметь разную химическую
природу и отличаться по прочности связи с апоферментом. В роли кофактора
могут выступать ионы различных металлов, а также другие неорганические
ионы.
Органические вещества неаминокислотной природы, используемые в
роли кофакторов, называются коферментами. Кофермент вместе с
апоферментом образуют холофермент.
Кофермент + Апофермент = Холофермент
В некоторых случаях в условиях живой клетки равновесие в этой реакции
сильно сдвинуто вправо и кофермент прочно связан со своей белковой частью,
они не разделяются при выделении и очистке. Такой кофермент
называется простетической группой.
Сам по себе апофермент каталитической активностью не обладает и
только его объединение в единое целое с коферментом обеспечивает быстрое
протекание химической реакции.
Функцией кофермента является участие в катализируемой реакции,
причём количество кофермента и его химическое строение внешне остаются
неизменными. В действительности кофермент является одним из субстратов
ферментативной реакции, т.е. выступает как косубстрат. В ходе реакции
кофермент
претерпевает
химические
превращения,
в
точности
противоположные тем, которые происходят в субстрате. Например, в
окислительно-восстановительных реакциях молекула субстрата окисляется, а
молекула кофермента восстанавливается. При последующих сопряжённых
реакциях изменения в коферменте протекают в обратном направлении, и он
воспроизводится в первоначальной форме.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Классификация коферментов.
По происхождению и химическому строению коферменты
подразделить на витаминсодержащие (витаминные) и невитаминные.
можно
Витаминные коферменты.
К первой группе относятся производные водорастворимых витаминов
группы В. В их состав могут входить также адениловые нуклеотиды.
Невитаминные коферменты.
К невитаминным коферментам относятся в первую очередь пептидные и
нуклеотидные коферменты.
Конкурентное и неконкурентное ингибирование.
Ингибирование - частичное или полное торможение ферментативной
реакции под действием веществ различной химической природы. Вещества,
вызывающие ингибирование ферментов, называют ингибиторами.
Различают обратимое и необратимое ингибирование.
Если ингибитор вызывает стойкое снижение скорости реакции, то это
необратимое ингибирование.
Если ингибитор соединяется с ферментом при помощи нековалентных
связей, то возможно восстановление исходной активности фермента после
удаления ингибитора, например, путём диализа. Такое ингибирование
называется обратимым.
Обратимое ингибирование
неконкурентное.
можно
разделить
на конкурентное
и
Особенности, характерные для конкурентного ингибирования:
конкурентный ингибитор сходен по строению с субстратом.
конкурентный ингибитор взаимодействует с активным центром
фермента, образуя фермент-ингибиторный комплекс, и препятствует
взаимодействию активного центра с субстратом, но не влияет на процесс
распада фермент-субстратного комплекса с образованием продуктов реакции
действие конкурентного ингибитора зависит от его концентрации: чем
выше концентрация ингибитора, тем ниже скорость ферментативной реакции.
действие конкурентного ингибитора можно снять, увеличив
концентрацию субстрата.
Особенности, характерные для неконкурентного ингибирования:
неконкурентный ингибитор не сходен по строению с субстратом.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
неконкурентный ингибитор может взаимодействовать, как правило, не
с активным центром фермента, а с другими участками в молекуле
фермента. Поэтому фермент-ингибиторный комплекс может присоединять
субстрат. Но ввиду изменения конформации активного центра сродство к
субстрату будет понижено.
действие неконкурентного ингибитора не зависит от его концентрации.
действие неконкурентного ингибитора нельзя снять, увеличив
концентрацию субстрата.
Использование конкурентных ингибиторов как лекарственных
препаратов.
Ингибитор ксантиноксидазы (аллопуринол), фермента катаболизма
пуринов, требуется для снижения образования мочевой кислоты и подавления
развития гиперурикемии и подагры.
Ингибиторы гидроксиметилглутарил-КоА-редуктазы (ловастатин,
флувастатин, аторвастатин) применяются для снижения синтеза холестерола
при
атеросклерозе,
заболеваниях
сердечно-сосудистой
системы,
дислипопротеинемиях.
Ингибитор дигидрофолатредуктазы (метотрексат) используеися в
качестве противоопухолевого препарата;
Конкурент витамина К, непрямой антикоагулянт (дикумарол);
Ингибитор ДОФА-декарбоксилазы (антигипертензинный препарат
метил-ДОФА).
Также к конкурентным ингибиторам относят антиметаболиты или
псевдосубстраты, например, антибактериальные средства сульфаниламиды,
схожие по структуре с n-аминобензойной кислотой, компонентом фолиевой
кислоты.
26. Свойства ферментов. Зависимость скорости ферментативной
реакции от концентрации фермента и субстрата, температуры и pH
среды.
Белковая природа ферментов обусловливает появление у них ряда
свойств, в целом нехарактерных для неорганических катализаторов:
олигодинамичность,
специфичность,
зависимость скорости реакции от температуры,
рН среды,
концентрации фермента и субстрата,
присутствия активаторов и ингибиторов.
Под олигодинамичностью ферментов понимают высокую эффективность
действия в очень малых количествах. Такая высокая эффективность
объясняется тем, что молекулы ферментов в процессе своей каталитической
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
деятельности непрерывно регенерируют. Типичная молекула фермента может
регенерировать миллионы раз в минуту.
(примером может служить фермент реннин, вырабатываемый слизистой
оболочкой желудка жвачных животных. Одна молекула его за 10 минут при
37°С способна вызывать коагуляцию (створаживание) порядка миллиона
молекул казеиногена молока)
Зависимость
скорости
ферментативной реакции (V) от
концентрации
фермента [Е].
При
высокой
концентрации
субстрата
(многократно
превышающей
концентрацию
фермента)
и
при
постоянстве других факторов скорость
ферментативной
реакции
пропорциональна
концентрации
фермента.
Поэтому
зная
скорость
реакции, катализируемой ферментом,
можно сделать вывод о его количестве в исследуемом материале.
Зависимость
скорости
реакции
от
концентрации
субстрата [S]. График зависимости
имеет вид гиперболы. При постоянной
концентрации
фермента
скорость
катализируемой реакции возрастает с
увеличением концентрации субстрата
до максимальной величины Vmax,
после чего остаётся постоянной. Это
следует объяснить тем, что при высоких концентрациях субстрата все
активные центры молекул фермента оказываются связанными с молекулами
субстрата. Любое избыточное количество субстрата может соединиться с
ферментом лишь после того, как образуется продукт реакции и освободится
активный центр.
Зависимость
скорости
реакции от t – температуры, при
которой протекает реакция, имеет
сложный
характер.
Значение
температуры, при котором скорость
реакции максимальна, представляет
собой
температурный
оптимум
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
фермента. Температурный оптимум большинства ферментов организма
человека приблизительно равен 40°С. Для большинства ферментов
оптимальная температура равна или выше той температуры, при которой
находятся клетки.
При более низких температурах (0° — 40°С) скорость реакции
увеличивается с ростом температуры. При повышении температуры на 10°С
скорость ферментативной реакции удваивается (температурный коэффициент
Q10 равен 2). При дальнейшем повышении температуры происходит разрыв
связей, поддерживающих вторичную и третичную структуру фермента, то есть
тепловая
денатурация.
Это
сопровождается
постепенной
потерей
каталитической активности.
Зависимость
скорости
реакции от рН среды. При
постоянной температуре фермент
работает наиболее эффективно в
узком интервале рН. Значение рН,
при котором скорость реакции
максимальна, представляет собой
оптимум
рН
фермента.
У
большинства ферментов организма
человека оптимум рН находится в
пределах рН 6 – 8, но есть
ферменты, которые активны при
значениях рН, лежащих за пределами этого интервала (например, пепсин,
наиболее активный при рН 1,5 - 2,5).
Изменение рН как в кислую, так и в щелочную сторону от оптимума
приводит к изменению степени ионизации кислых и основных групп
аминокислот, входящих в состав фермента (например, СООН-группы аспартата
и глутамата, NН2-группы лизина и т.д.). Это вызывает изменение конформации
фермента, в результате чего изменяется пространственная структура
активного центра и снижение его сродства к субстрату. Кроме того, при
экстремальных значениях рН происходит денатурация фермента и его
инактивация.
Следует отметить, что свойственный ферменту оптимум рН не всегда
совпадает с рН его непосредственного внутриклеточного окружения. Это
позволяет предположить, что среда, в которой находится фермент, в
какой-то мере регулирует его активность.
27. Основные механизмы регуляции деятельности ферментов и
их ведущая роль в регуляции метаболизма. Проферменты.
(опять же привожу картиночки и схемы только для того, чтобы было понятно,
как это работает с чем это едят, тонкий курсив учить не нужно, он для
понимания)
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Активность ферментов в клетке непостоянна во времени. Ферменты чутко
реагируют на ситуацию, в которой оказывается клетка, на факторы,
воздействующие на нее как снаружи, так и изнутри.
Главная цель такой чувствительности ферментов – отреагировать на
изменение окружающей среды, приспособить клетку к новым условиям, дать
должный ответ на гормональные и иные стимулы, а в некоторых ситуациях –
предоставить клетке шанс выжить.
Способы регуляции активности ферментов
В клетке имеется несколько способов регуляции активности ферментов –
одни способы подходят для любых ферментов,
другие более специфичны.
1. Доступность субстрата или кофермента
Здесь работает закон действия масс – скорость,
с которой вещества реагируют друг с другом, зависит
от их концентрации. Таким образом, изменение
количества хотя бы одного из субстратов прекращает
или начинает реакцию.
Например,
для (ЦТК)
таким
субстратом
является оксалоацетат (щавелевоуксусная кислота).
Наличие оксалоацетата "подталкивает" реакции
цикла, что позволяет вовлекать в окисление молекулы ацетил-SКоА.
Именно
из-за
недостатка
оксалоацетата
(относительного
или
абсолютного)
при
голодании
и
инсулинзависимом
сахарном
диабете развивается опасное для жизни состояние - кетоацидоз.
2. Генетическая регуляция
Генетическая регуляция (изменение количества фермента) может
происходить в результате увеличения или снижения его синтеза. С этой точки
зрения ферменты можно подразделить на группы:
Конституитивные – такие ферменты, которые образуются в клетке
постоянно.
Индуцируемые (адаптивные) – синтез этих ферментов возрастает
при наличии соответствующих стимулов (индукторов).
3. Аллостерическая регуляция
Аллостерические ферменты построены из двух и более субъединиц: одни
субъединицы содержат каталитический центр, другие имеют аллостерический
центр
и
являются
регуляторными.
Присоединение
эффектора
к
аллостерической (регуляторной) субъединице изменяет конформацию белка
и, соответственно, активность каталитической субъединицы.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Аллостерические ферменты обычно стоят в начале метаболических путей,
и от их активности зависит течение многих последующих реакций. Поэтому они
часто называются ключевыми ферментами.
В качестве отрицательного регулятора может выступать конечный
метаболит биохимического процесса или продукт данной реакции, т.е
включается механизм обратной отрицательной связи.
Если регуляторами являются начальный метаболит или субстрат
реакции, то говорят о прямой регуляции, она может быть как
положительной, так и отрицательной.
Например,
фермент
энергетического
распада
глюкозы, фосфофруктокиназа, регулируется промежуточными и конечными
продуктами
этого
распада.
При
этом
АТФ,
лимонная
кислота,
фруктозо-1,6-дифосфат являются ингибиторами, а фруктозо-6-фосфат и АМФ
– активаторами фермента.
В регуляции синтеза холестерола ингибитором ключевого фермента этого
процесса гидроксиметилглутарил-КоА-редуктазы выступает сам холестерол,
что быстро и точно регулирует его количество в клетке.
4. Белок-белковое взаимодействие.
Термин белок-белковое взаимодействие обозначает ситуацию, когда в
качестве регулятора выступают не метаболиты биохимических процессов, а
специфичные белки. В целом ситуация схожа с аллостерическим механизмом:
после влияния каких-либо факторов на специфичные белки изменяется
активность этих белков, и они, в свою очередь, воздействуют на нужный
фермент.
К
примеру,
мембранный
фермент аденилатциклаза является
чувствительным
к
воздействию
мембранного G-белка,
который
сам
активируется при действии на клетку некоторых гормонов (например,
адреналина и глюкагона).
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
5. Ковалентная (химическая) модификация
Ограниченный (частичный) протеолиз проферментов
Многие
белки
синтезируются
в
форме
неактивных
предшественников, которые
затем
активируются
в
результате
специфического
расщепления
одной
или
нескольких пептидных связей. Если каталитически активный белок
называется ферментом (или энзимом), то неактивный предшественник
фермента называется проферментом (или зимогеном). Ограниченный
(частичный) протеолиз проферментов подразумевает, что синтез некоторых
ферментов осуществляется в виде более крупного предшественника и при
поступлении в нужное место этот фермент активируется через отщепление от
него одного или нескольких пептидных фрагментов. Подобный механизм
защищает внутриклеточные структуры от повреждений.
Секреция ряда ферментов за пределы клетки в неактивном
состоянии
позволяет
предохранить
клетки
от
повреждения
(пищеварительные ферменты) или сохранить белок до наступления
определенного
момента
(протромбин,
фибриноген,
белки
комплемента).
Фосфорилирование – дефосфорилирование ферментов –
присоединение или
отщепление фосфатной
группы.
В отличие от частичного
протеолиза, это обратимое
изменение каталитической
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
активности ферментов.
Такие ферменты могут существовать в двух формах – фосфорилированной
и дефосфорилированной. В зависимости от конкретного случая, одна из этих
форм будет обладать более высокой, а другая – более низкой каталитической
активностью.
Фосфорилированию обычно подвергаются остатки серина, реже тирозина
или треонина. Донором фосфатной группы является молекула АТФ.
Фосфорилирование происходит избирательно и затрагивает лишь небольшое
число аминокислотных остатков, не обязательно в активном центре фермента.
Присоединение фосфата приводит к изменению конформации фермента и его
активности. Фосфатные группы, связанные с остатками аминокислот,
удаляются путём гидролиза с образованием неорганической фосфорной
кислоты.
Присоединение
фосфорной
кислоты
к
белку
ферменты протеинкиназы, отщепление – протеинфосфатазы.
Ферменты могут быть активны
в дефосфорилированномсостоянии.
как
осуществляют
в фосфорилированном,
так
и
Например, в мышцах
ферменты гликогенфосфо
рилаза и гликогенсинтаза
при нагрузке фосф
орилируются, при этом
фосфорилаза гликогена
становится активной и
начинает
расщепление
гликогена и сжигание
глюкозы, а гликогенсинтаза при этом неактивна.
во
время отдыха при
синтезе
гликогена
оба
фермента
дефосфорилируются, синтаза при этом становится активной, фосфорилаза –
неактивной.
7. Ассоциация и диссоциация
Характерны для олигомерных ферментов (имеющих 2 и более
субъединиц). Ассоциация субъединиц чаще всего приводит к активации
фермента, а диссоциация олигомерного фермента на отдельные субъединицы
в большинстве случаев ведет к потере ферментом активности.
8. Роль
ферментов
ионов
металлов
в
регуляции
активности
действия
Активация ферментов определяется по ускорению биохимических
реакций, наступающему после действия модификатора. Одну группу
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
активаторов составляют вещества, влияющие на область активного центра
фермента. К ним относятся кофакторы ферментов и субстраты. Кофакторы
(ионы металлов и коферменты) являются не только обязательными
структурными элементами сложных ферментов, но и по существу их
активаторами.
Из ионов металлов на активность многих ферментов влияют: NH 4+, Na+,
Mg2+, K+, Ca2+, Mn2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+, Co2+. Ионы тяжелых металлов, как
правило, оказывают ингибирующее влияние. Действие катионов в основном
довольно специфично, но в большинстве случаев фермент активируется более,
чем одним катионом. Наблюдается также явление антагонизма между ионами.
Наиболее известен антагонизм между Na+ и К+ и между Mg2+ и Са2+.
Магний является природным активатором ферментов, действующих на
фосфорилированные субстраты (фосфатазы, киназы, синтетазы), но в
условиях in vitro может быть заменён марганцем.
Активирующее действие ионов металлов реализуется различными путями.
Наиболее типичным механизмом является включение иона в структуру
каталитического центра фермента, который без него не проявляет активности.
Это типичная функция металла в роли кофермента. Другой, довольно частой
функцией активирующего металла является образование связи между
ферментом и субстратом, или между ферментом, коферментом и субстратом.
Например, ионы Zn2+ в составе фермента алкогольдегидрогеназы образуют 2
координационные связи с молекулой кофермента НАД+, 3 координационные
связи с молекулой апофермента, а шестая координационная связь
присоединяет субстрат
9. Ингибирования (тоже вполне можно отнести к регуляции)
Ингибирование
(обратимое
и
необратимое,
конкурентное
и
неконкурентное) — это замедление течения, или полное прекращение течения
какой-либо химической реакции, или процесса в определенном направлении.
В зависимости от характера связывания фермента с ингибитором различают
обратимое и необратимое ингибирование.
Регуляция по принципу отрицательной обратной связи.
(Я бы допустим сказал так: это именно принцип на котором основана
генетическая регуляция (путем индукции/репрессии генов, отвечаюхих за
синтез данных ферментов гормоном или другим БАВ) и аллостерическая (путем
активации/инактивации уже синтезированных ферментов) но решать Вам)
В результате аллостерических механизмов и ковалентной модификации
происходит изменение активности уже имеющихся в клетке молекул фермента.
Существуют также механизмы, влияющие на скорость реакций обмена веществ
путём изменения количества молекул ферментативного белка в клетке.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В настоящее время установлено, что синтез и распад ферментов, как и
других белков, происходит в организме непрерывно. У взрослого здорового
человека в условиях динамического равновесия процессы синтеза и распада
имеют одинаковую скорость, благодаря чему общее содержание фермента не
изменяется во времени. Для каждого фермента характерна своя скорость
распада. В большинстве случаев полное прекращение синтеза фермента
привело бы к исчезновению 50% молекул фермента за несколько дней, но
некоторые ферменты обновляются значительно быстрее. Скорость синтеза
фермента может варьировать от нуля до максимума, тогда как скорость
распада представляется постоянной. Таким образом, любое вещество,
влияющее на скорость синтеза фермента, способно оказать существенное
воздействие на регуляцию обмена веществ путем изменения соотношения
ферментов в организме. В основе многих гормональных воздействий на обмен
веществ у человека лежат, как было установлено, именно такие
контролирующие влияния на выработку каталитически активных белков.
28. Принципы
количественного
определения
ферментов.
Единицы
активности
ферментов.
Основные
направления
использования ферментов в медицине. Энзимодиагностика и
энзимотерапия, использование ферментов как реагентов.
Принципы количественного определения ферментов.
Уникальное свойство ферментов ускорять химические реакции может быть
использовано
для
количественного
определения
содержания
этих
биокатализаторов в биологическом материале (тканевом экстракте, сыворотке
крови и т.д.). При правильно подобранных экспериментальных условиях почти
всегда существует пропорциональность между количеством фермента
и скоростью катализируемой реакции, поэтому по активности фермента
можно судить о количественном содержании его в исследуемой пробе.
Измерение ферментативной активности основывается на сравнении
скорости
химической
реакции
в
присутствии
активного
биокатализатора со скоростью реакции в контрольном растворе, в
котором фермент отсутствует или инактивирован.
Исследуемый материал помещают в инкубационную среду, где созданы
оптимальные температура, рН среды, концентрации активаторов и субстратов.
Одновременно осуществляют постановку контрольной пробы, в которую
фермент не добавляют. Спустя некоторое время реакцию останавливают путём
добавления различных реагентов (изменяющих рН среды, вызывающих
денатурацию белков и т.д.) и проводят анализ проб.
Для того чтобы
необходимо знать:
определить
скорость
ферментативной
реакции,
разность концентраций субстрата или продукта реакции до и
после инкубации;
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
время инкубации;
количество материала, взятое для анализа.
Единицы активности ферментов.
За единицу активности любого фермента принимать такое количество
фермента, которое при заданных условиях катализирует превращение одного
микромоля (10–6 моль) субстрата в единицу времени (1 мин, 1 час) Должна
быть указана температура, при которой проводится реакция. Результаты
измерений активности ферментов могут быть выражены в единицах общей,
удельной и молекулярной активности.
Общая активность
За
единицу общей
активности
фермента принимают
такое
количество фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоль
субстрата в единицу времени в расчёте на количество материала,
взятого для исследования.
Общая
активность
фермента
рассчитывается с помощью формулы:
где, а – активность фермента (общая), ΔС – разность концентраций
субстрата до и после инкубации; В – количество материала, взятого на
анализ, t- время инкубации; n - разведение.
Удельная активность
За единицу удельной активности принимают такое количество
фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоль субстрата в
единицу времени в расчёте на 1 мг белка пробы.
Для вычисления удельной активности фермента необходимо общую
активность разделить на содержание белка в пробе:
Чем хуже очищен фермент, тем больше в пробе находится посторонних
балластных белков, тем ниже удельная активность. В ходе очистки количество
таких белков уменьшается, и соответственно удельная активность фермента
повышается.
Удельную активность определяют в том случае, когда нужно сопоставить
активность разных препаратов одного и того же фермента. Если требуется
сравнить активность разных ферментов, рассчитывают молекулярную
активность.
Молекулярная активность
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Молекулярная активность (или число оборотов фермента) – это
количество моль субстрата, подвергающееся превращению под
действием 1 моль фермента в единицу времени (обычно в 1 минуту).
Разным ферментам присуща неодинаковая молекулярная активность.
Уменьшение числа оборотов ферментов происходит под действием
неконкурентных ингибиторов. Изменяя конформацию каталитического центра
фермента, эти вещества понижают сродство фермента к субстрату, что
приводит к уменьшению числа молекул субстрата, реагирующих с одной
молекулой фермента в единицу времени.
Основные направления использования ферментов в медицине.
Использование
направлениям:
ферментов
в
медицине
происходит
энзимодиагностика,
энзимотерапия,
использование
ферментов
в
медицинских
промышленности.
применение ингибиторов ферментов
по
четырем
технологиях
и
Энзимодиагностика и энзимотерапия, использование ферментов
как реагентов.
Энзимодиагностика
Энзимодиагностика заключается в постановке диагноза заболевания (или
синдрома) на основе определения активности ферментов в биологических
жидкостях человека.
Принципы энзимодиагностики основаны на следующих позициях:
• при повреждении клеток в крови или других биологических
жидкостях увеличивается концентрация внутриклеточных
ферментов повреждённых клеток;
• количество высвобождаемого фермента достаточно для его
обнаружения;
• активность ферментов в биологических жидкостях стабильна в
течение достаточно длительного времени и отличается от
нормальных значений;
• ряд ферментов имеет преимущественную или абсолютную
локализацию в определённых органах
Примером может служить фермент ЛДГ, определение его активности в
плазме крови необходимо при заболеваниях сердца, печени, скелетной
мускулатуры. Увеличение активности α-амилазы в плазме крови и моче
наблюдается при воспалительных процессах в поджелудочной и слюнных
железах.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Энзимотерапия
Энзимотерапия – это использование ферментов в качестве лекарственных
средств.
• заместительная терапия – использование ферментов в случае
их недостаточности;
• элементы комплексной терапии – применение ферментов в
сочетании с другой терапией.
Самыми
распространенными
ферментативными
препаратами
являются комплексы ферментов желудочно-кишечного тракта (Фестал,
Панзинорм форте, Мезим форте, Энзистал и др.), содержащие пепсин, трипсин,
амилазу и т.п., и используемые для заместительной терапии при нарушениях
переваривания веществ в желудочно-кишечном тракте.
Тканевой фермент гиалуронидаза нужна организму для обратимого
изменения проницаемости межклеточного вещества, в основе которого
находится гиалуроновая кислота. Лекарственную форму гиалуронидазы
– лидазу – вводят для размягчения рубцов, появления подвижности в
суставах, рассасывания гематом.
Цитохром С – белок, участвующий в процессах тканевого дыхания. Его
применяют при асфиксии новорожденных, астматических состояниях,
сердечной недостаточности, различных видах гепатита и т.п.
Рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза входят в состав глазных капель
для лечения вирусных конъюнктивитов. При нанесении на рану они
разжижают гной, при ингаляциях уменьшают вязкость слизи, деполимеризуя
нуклеиновые кислоты в мокроте.
Трипсин ингалируют
при
бронхолегочных
заболеваниях
для
разжижения густой и вязкой мокроты.
Фицин используется в фармацевтической промышленности в качестве
добавки к зубным пастам для удаления зубного налета.
Коллагеназу применяют для ускорения отторжения некротизированных
тканей, для очистки трофических язв.
Использование ферментов в медицинских технологиях
Специфичность ферментов к определенным субстратам широко нашла
применение в настоящее время в лабораторной диагностике.
многие
лабораторные
методы
основаны
на
взаимодействии
добавляемого извне фермента с определяемым соединением. В результате
возникает специфичный продукт реакции, после определения содержания
последнего
судят
о
концентрации
искомого
вещества
(глюкозооксидазный, холестеролоксидазный методы),
иммуноферментные методы, основанные на образовании тройного
комплекса фермент-антиген-антитело. Определяемое вещество не является
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
субстратом фермента, но является антигеном. Фермент может присоединять
этот антиген вблизи от активного центра. Если в среде есть антиген, то при
добавлении антител и формировании тройного комплекса активность
фермента изменяется.
29. Питание – составная часть обмена веществ. Основные
компоненты пищевого рациона и их роль. Заменимые и незаменимые
компоненты
пищевого
рациона.
Сбалансированное
питание.
Последствия несбалансированного питания.
Питание – составная часть обмена веществ.
Питание —
поддержание жизни и здоровья живого
организма
с
помощью пищи — процесс поглощения пищи живыми организмами для
поддержания
нормального
течения
физиологических
процессов жизнедеятельности, в частности, для восполнения запаса энергии и
реализации процессов роста и развития.
Основные компоненты пищевого рациона и их роль.
Полноценным называется рацион, соответствующий энергетическим
потребностям человека и содержащий необходимое количество незаменимых
пищевых веществ, обеспечивающих нормальный рост и развитие организма.
Компоненты:
Нутриенты (алиментарные вещества):
Белки: они служат источником незаменимых и заменимых
аминокислот (валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин,
треонин, триптофан);
Жиры: являются одним из основных источников энергии; служат
источником незаменимых полиненасыщенных жирных кислот;
способствуют всасыванию из кишечника жирорастворимых витаминов.
Полиненасыщенные жирные кислоты необходимы организму для
построения фосфолипидов, формирующих основу всех мембранных структур
клетки и липопротеинов крови. Кроме того, линолевая кислота используется
для
синтеза
арахидоновой
кислоты,
служащей
предшественником
простагландинов, простациклинов, тромбоксанов и лейкотриенов;
Углеводы:
Биологическая роль усвояемых углеводов: являются основным
источником энергии для человека; служат предшественниками в синтезе
многих биомолекул - гетерополисахаридов, гликолипидов, нуклеиновых
кислот.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Биологическая роль неусвояемых углеводов: клетчатка влияет на
перистальтику кишечника, способствует выведению холестерола,
препятствует развитию ожирения и желчнокаменной болезни);
Витамины: попадая в организм, превращаются в свою активную
форму, которая и принимает непосредственное участие в
биохимических процессах.
Биологическая роль водорастворимых витаминов заключается в том, что они
входят в состав коферментов, участвующих в метаболизме белков, жиров и
углеводов в клетках организма человека;
Минеральные вещества: являются структурными компонентами
тканей (кальций, фтор); обеспечивают водно-солевой баланс
(натрий, калий); являются простетической группой ферментов,
входят в состав активных центров, стабилизируют структуру
ферментов и фермент-субстратных комплексов (магний, железо,
медь); участвуют в передаче нервных импульсов (кальций);
участвуют в гормональной регуляции обмена веществ.
Вода: является средой для протекания химических реакций,
универсальным растворителем, участником метаболических
реакций.
Неалиментарные вещества: целлюлоза, пектин, красители,
вкусовые добавки;
Антиалиментарные вещества: ингибиторы протеолитических
ферментов, антивитамины (дикумарол (К), акрихин (В) тиаминаза (В1)
Химические и биологические загрязнители пищи: радиоактивные
изотопы; ионы тяжёлых металлов; органические продукты химической
промышленности; сельскохозяйственные яды; пищевые добавки;
микотоксины, альготоксины, растительные гликозиды.
Заменимые и незаменимые компоненты пищевого рациона.
Незаменимыми компонентами пищевого рациона являются:
незаменимые аминокислоты - валин, изолейцин, лейцин, лизин,
метионин, фенилаланин, треонин, триптофан;
незаменимые (эссенциальные) жирные кислоты - линолевая,
линоленовая, арахидоновая;
водо- и жирорастворимые витамины;
неорганические (минеральные) элементы - кальций, калий, натрий,
хлор, медь, железо, хром, фтор, йод и другие.
Сбалансированное питание. Последствия несбалансированного
питания.
Сбалансированный пищевой рацион. Диета, содержащая питательные
вещества в соотношении, оптимальном для максимального удовлетворения
пластических
и
энергетических
потребностей
организма
человека,
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
называется сбалансированным пищевым рационом. Считается, что самым
благоприятным является соотношение белков, жиров и углеводов близкое к
1:1:4, при условии, что общая калорийность рациона соответствует
энергозатратам данного человека.
Белковая недостаточность в детском возрасте вызывает:
снижение сопротивляемости организма инфекциям;
остановку роста вследствие нарушения синтеза факторов роста;
энергетическую
недостаточность
организма
(истощение
углеводных и жировых депо, катаболизм тканевых белков);
потерю массы тела - гипотрофию. При белковом голодании
наблюдаются отеки, которые возникают вследствие снижения
содержания белков в крови (гипоальбуминемии) и нарушения
распределения воды между кровью и тканями.
Нарушение соотношения доли растительных и животных жиров в
рационе приводит к изменению соотношения в крови различных классов
липопротеинов и, как следствие, к ишемической болезни сердца и
атеросклерозу.
Избыток легкоусвояемых углеводов в рационе способствует развитию
таких заболеваний как ожирение, сахарный диабет, кариес зубов.
Недостаток балластных веществ (клетчатки) способствует развитию
рака толстой кишки.
Болезни нерационального потребления витаминов.
Гипервитаминозы
- заболевания, вызванные
избыточным
содержанием
витаминов
в
организме.
Характерны
для
жирорастворимых витаминов, способных накапливаться в клетках
печени.
Гиповитаминозы - заболевания, вызванные недостатком витаминов
в организме.
Авитаминозы - заболевания, вызванные полным отсутствием
витамина в организме.
Дефицит микроэлементов в воде и пище может приводить к развитию
заболеваний. Например, недостаток железа и меди может вызывать анемию,
недостаток фтора способствовать возникновению кариеса, при нехватке йода
в пище и воде развивается эндемический зоб.
30. Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в
тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА.
Компартментализация - сосредоточение ферментов в одном компартменте
(определенной органелле). При поступлении глюкозы в клетки она в цитозоле
окисляется до пирувата, пируват проходит через внутреннюю мембрану
митохондрий и окисляется в матриксе до ацетил-КоА. Образовавшийся
ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом (ЩУК) с образованием цитрата,
а цитрат выходит из митохондрии в цитозоль. Поступивший в цитозоль цитрат,
во-первых, служит источником ацетил-КоА и восстановительных эквивалентов
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
для синтеза высших жирных кислот, а, во-вторых, активирует фермент
ацетил-КоАкарбоксилазу, стимулируя тем самым образование малонил-КоА,
также необходимого для синтеза высших жирных кислот. В результате при
избытке глюкозы в клетке запускается синтез жирных кислот.
Ацетил-КоА — это центральный метаболит липидного обмена.
Источники:
Глюкоза;
Глицерин;
АК; (при кратковременной напряженной мышечной работе);
Жирные к-ты (в-окисление при длительной мышечной работе,
голодании, на холоде, при беременности и сахарном диабете).
Пути
использования,
образовавшегося
ацетил-КоА,
зависят
от
функционального состояния клетки (энергетический заряд) и ее специфики.
Если в клетке достаточно АТФ, то он используется на синтез жирных кислот,
т.к. АТФ активирует ключевой фермент синтеза жирных кислот, а их
накопление стимулирует синтез жира. Распад жира тормозится и
бэта-окисление при этом тоже тормозится. Напряженная мышечная работа,
стресс, увеличивающие секрецию катехоламинов активирует липолиз,
бэта-окисление жирных; в этом случае активируется синтез кетоновых тел и
ЦТК.
Пути использования:
окисляется в цикле Кребса (90%);
используется в синтезе ЖК (9%);
образование гидроксиметилглутарил-КоА (а из него либо холестерин,
либо кетоновые тела -1%).
31. Катаболические и анаболические пути обмена. Функции
метаболизма. Три стадии катаболизма основных питательных веществ
в организме. Связь общего пути катаболизма с цепью переноса
электронов и протонов и синтезом АТФ. Роль НАД- и ФАД- зависимых
дегидрогеназ.
Катаболические и анаболические пути обмена.
Две стороны (фазы) метаболизма. Метаболизм складывается из двух
противоположных сторон: катаболизма и анаболизма.
Катаболизм – это фаза, в которой происходит последовательное
расщепление сложных молекул до более простых, таких, как СО2, вода и
аммиак. Процессы катаболизма сопровождаются выделением энергии.
Эта энергия частично аккумулируется в форме макроэргического соединения –
аденозинтрифосфата (АТФ).
Анаболизм – это фаза метаболизма, в которой происходит
образование
(биосинтез)
сложных
молекул
(белков,
липидов,
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
полисахаридов) из простых предшественников. Процессы биосинтеза
протекают с затратой энергии. Источником этой энергии служит распад АТФ
до АДФ и неорганического фосфата.
Метаболические пути, выполняющие как катаболическую,
анаболическую функцию, называют амфиболическими.
так
и
Катаболическая и анаболическая фазы метаболизма тесно связаны между
собой:
Энергия, выделяемая в реакциях катаболизма, и аккумулированная в
форме молекул АТФ, потребляется в анаболических процессах.
В реакциях катаболизма образуются простые метаболиты, которые
могут использоваться в реакциях биосинтеза (анаболизма).
Функции метаболизма.
Метаболизм (обмен веществ) – совокупность химических реакций,
протекающих в живой клетке. Эти реакции протекают в определённой
последовательности и тесно связаны между собой. Главные функции
метаболизма в клетке:
запасание энергии, которая добывается путем расщепления пищевых
веществ, поступающих в организм, или путем преобразования энергии
солнечного света;
превращение молекул пищевых веществ в строительные блоки;
сборку белков, нуклеиновых кислот, липидов, полисахаридов и прочих
клеточных компонентов из строительных блоков;
синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы для
выполнения специфических функций данной клетки.
Метаболический
путь определенная
последовательность
ферментативных реакций в клетке. Промежуточные продукты реакций
метаболического пути называются метаболитами. На каждой из стадий
метаболического пути происходит небольшое химическое изменение
метаболитов. В результате этих превращений исходная молекула
превращается в конечный продукт метаболического пути.
Три стадии
организме.
катаболизма
основных
питательных
веществ
в
Катаболизм – совокупность химических реакций превращения
высокомолекулярных соединений в низкомолекулярные. Это сложный
ферментативный процесс, в котором принято выделять три основные стадии.
На первой
стадии крупные
биомолекулы
расщепляются
на
составляющие их строительные блоки: полисахариды превращаются в
пентозы и гексозы, жиры – в жирные кислоты, глицерол и другие компоненты,
белки – в аминокислоты. Это происходит в желудочно-кишечном тракте,
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
а также в лизосомах клетки. Реакции катализируют ферменты,
относящиеся к классу гидролаз. Относительная энергоотдача составляет
менее 1% всей высвобождаемой энергии.
На второй стадии строительные блоки превращаются в более простые
молекулы.
Моносахариды,
глицерол
и
большинство
аминокислот
расщепляются до одного и того же трёхуглеродного метаболита – пирувата.
Это происходит в цитоплазме клеток. В дальнейшем пируват, а также
жирные кислоты и некоторые аминокислоты окисляются до ацетильного
остатка, связанного с коэнзимом А (ацетил-КоА). Эти реакции протекают
уже в митохондриях клетки. Относительная энергоотдача второй стадии
катаболизма около 20%; выделяемая энергия может быть частично
аккумулирована в виде АТФ.
На третьей стадии происходит окисление ацетильной группы в цикле
трикарбоновых кислот Кребса до СО2 и восстановленных форм коферментов
НАД и ФАД. Эти коферменты окисляются в дыхательной цепи до Н 2О;
выделяемая энергия аккумулируется в АТФ. Все эти реакции протекают в
митохондриях. Относительная энергоотдача третьей стадии - около 80%.
Различают общий и специфические пути катаболизма. К специфическим
путям катаболизма веществ того или иного класса относят главным образом
реакции первой и второй стадии катаболизма, которые для каждого класса
могут существенно различаться. Третья стадия, одинаковая для всех классов
питательных веществ, называется общим путём катаболизма.
Связь общего пути катаболизма с цепью переноса электронов и
протонов и синтезом АТФ. Роль НАД- и ФАД- зависимых
дегидрогеназ.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Ацетил-КоА подвергается окислению в цикле Кребса, а НАДН2 и ФАДН2
служат донором Н+ для дыхательной цепи. НАДН2 и ФАДН2 образуются в
результате в ЦТК в ходе реакций окислительного фосфорилирования,
катализируемых изоцитрат-, альфа-кетоглутрат-, сукцинат-, малатдегидрогеназами и являются их витаминными коферментами на
основе РР и В2(плюс пируватдегидрогеназный комплекс, который не в
ходит в ЦТК, о нем следующий вопрос)(кстати, в ходе этих де реакций
образуются и молекулы АТФ), после чего НАДН2 и ФАДН2 идут в цепь
дыхательных катализаторов (цепь переноса электронов и протонов), где при
участии АТФ-синтазы происходит регенерация АТФ из АДФ (поддержания
соотношения АТФ/АДФ на высоком уровне).
Никотинамидзависимые дегидрогеназы содержат в качестве
коферментов НАД+ или НАДН+ - производные витамина PP. Эти коферменты
входят в состав активных центров дегидрогеназ, но могут обратимо
диссоциировать из комплекса с апоферментами и включаются в состав
фермента в ходе реакции. НАД, присоединяя протоны и электроны от
различных субстратов, служит главным коллектором энергии окисляемых
веществ и главным источником электронов, обладающих высоким
энергетическим потенциалом.
Флавиновые дегидрогеназы содержат в качестве коферментов ФАД.
Эти коферменты образуются в организме человека из витамина В2.
Флавиновые коферменты прочно связаны с апоферментами. Большинство
ФАД-зависимых дегидрогеназ - растворимые белки, локализованные в
матриксе митохондрий.
(далее
оставлю
просто
интересную
информацию
по
поводу
регулирования цепи по принципу обратной связи. Так что кто не хочет – не
читают и переходят к следующему вопросу)
Дыхательный контроль – это прямое влияние электрохимического
градиента на скорость движения электронов по дыхательной цепи (т.е. на
величину дыхания). В свою очередь, величина градиента напрямую зависит
от соотношения АТФ / АДФ, количественная сумма которых в клетке
практически постоянна ([АТФ] + [АДФ] = const). Реакции катаболизма
направлены на поддержание постоянно высокого уровня АТФ и низкого АДФ.
Возрастание протонного градиента возникает при снижении
количества АДФ и накоплении АТФ (состояние покоя), т.е.
когда АТФ-синтаза лишена своего субстрата и ионы Н+ не проникают в матрикс
митохондрии. При этом ингибирующее влияние градиента усиливается
и продвижение электронов по цепи замедляется. Ферментные комплексы
остаются в восстановленном состоянии. Следствием является уменьшение
окисления НАДН2 и ФАДН2 на I и II комплексах, ингибирование ферментов ЦТК
при участии НАДН и замедление катаболизма в клетке.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Снижение протонного градиента возникает при исчерпании
резервов АТФ и избытке АДФ, т.е. при работе клетки. В этом
случае активно работает АТФ-синтаза и через канал Fо проходят в матрикс
ионы Н+. При этом протонный градиент, естественно, снижается, поток
электронов по цепи возрастает, и в результате повышается выкачивание ионов
Н+ в межмембранное пространство и снова их быстрое "проваливание" через
АТФ-синтазу внутрь митохондрий с синтезом АТФ. Ферментные комплексы I и II
усиливают окисление НАДН2 и ФАДН2 (как источников электронов)
и снимается ингибирующее влияние НАДН на ЦТК и пируватдегидрогеназный
комплекс. Как итог – активируются реакции катаболизма углеводов и жиров.
32. Пировиноградная
кислота:
пути
образования
и
использования
в
организме.
Реакции
окислительного
декарбоксилирования
ПВК.
Строение
пируватдегидрогеназного
комплекса.
Значение
витаминных
коферментов
в
декарбоксилировании пирувата.
Пировиноградная кислота (ПВК) (она же альфа-кето-кислота): образуется
в организме в основном за счет окисления глюкозы и некоторых аминокислот,
а также может быть получена из АЛА в результате реакции
трансаминирования.
Используется
в
зависимости
от
условий:
в анаэробных условиях она восстанавливается до молочной кислоты.
В аэробных условиях пируват симпортом с ионами Н+, движущимися по
протонному градиенту, проникает в митохондрии. Здесь происходит его
превращение до уксусной кислоты, переносчиком которой служит HSKoА.
Пируват может быть превращён обратно в глюкозу в процессе глюконеогенеза,
или в жирные кислоты или энергию через ацетил-КоА, в аминокислоту аланин,
или в этанол
(можете написать каждую из этих реакций, но не надо)
Суммарное уравнение отражает окислительное декарбоксилирование
пирувата, восстановление НАД до НАДН и образование ацетил-SKoA.
Превращение
состоит
из пяти последовательных
реакций,
осуществляется мультиферментным
комплексом,
прикрепленным
к
внутренней митохондриальной мембране со стороны матрикса. В составе
комплекса насчитывают 3 фермента и 5 коферментов:
Пируватдекарбоксилаза (Е1 на схеме реакций);
Кофермент: тиаминдифосфат (ТДФ), катализирует 1-ю реакцию.
Трансацилаза (Е2 на схеме реакций), ее коферментом
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Кофермент: липоевая кислота, HSKoA (производное витамина В3),
катализирует 2-ю и 3-ю реакции.
Дигидролипоат-дегидрогеназа (Е3);
Кофермент – ФАД (флавинадениндинуклеотид, производное витамина
В2), НАД (никтинамидадениндинуклеотид, производное витамина РР),
катализирует 4-ю и 5-ю реакции.
Суть первых трех реакций сводится к декарбоксилированию пирувата
(Е1), окислению пирувата до ацетила и переносу ацетила на HSKoA (Е2).
Оставшиеся 2 реакции необходимы для возвращения липоевой кислоты и
ФАД в окисленное состояние (Е3). При этом образуется НАДН.
(а уж значение витаминных коферментов после реакций и так можно и
самому написать просто описав словами реакцию)
33. Цикл трикарбоновых кислот: последовательность реакций,
характеристика ферментов. Амфиболическая функция цитратного
цикла. Связь с обменом углеводов, жиров, белков.
Для тех, кто в танке был изначально и закончил курс биохимии понятия не
имея, как запомнить эту дичь, привожу стишок (кстати, я так же не запомнил в
школе таблицу умножения и как-то сдал ЕГЭ)
P.s. ЩУК – это оксалоацетат
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
ЩУКа "съела" ацетат,
Получается цитрат.
Через cis-аконитат
Будет он - изоцитрат.
Водороду отдав НАД, он теряет СО2.
Этому безмерно рад альфа -кето- глутарат.
Окисление грядет:
НАД похитит водород,
В1 и липоат
С коэнзимом А спешат,
Отбирают СО2.
А энергия едва
В сукциниле появилась,
Сразу АТФ родилась.
И остался сукцинат.
Вот добрался он до ФАДа Водороды тому надо.
Водороды, потеряв,
Стал он просто фумарат.
Фумарат воды напился,
Да в малат и превратился.
Тут к малату НАД пришел,
Водороды приобрел.
ЩУКа снова объявилась
И тихонько затаилась
Караулить ацетат...
А теперь к делу…
1. конденсация ацетил-КоА с оксалоацетатом: цитратсинтаза;
Аллостерические ингибиторы: высокие концентрации НАДН,
сукцинил-КоА, цитрата.
2. превращение цитрата в изоцитрат через промежуточное
образование цис-аконитата: аконитаза (гидроксильная группа
перемещается в положение, благоприятствующее её последующему
окислению)
3. дегидрирование изоцитрата с последующим выделением
молекулы СО2 (декарбоксилированием) и образованием
α-кетоглутарата (это – первая окислительно-восстановительная
реакция в цикле Кребса, в результате которой образуется
НАДН): Изоцитратдегидрогеназа;
Аллостерический активатор: АДФ. Избыток НАДН
Аллостерический ингибитор: избыток НАДН2
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
4. окислительное декарбоксилирование α-кетоглутарата:
альфа-кетоглутаратдегидрогеназа (мультиферментным комплексом,
таким же по составу, как и пируватдегидрогеназный)
Аллостерический ингибитор: сукцинил-КоА.
5. субстратное фосфорилирование на уровне сукцинил-КоА:
сукцинил-SKoA-синтетаза.
6. дегидрирование сукцината с образованием фумарата и молекулы
ФАДН2 :сукцинатдегидрогеназа
7. гидратация фумарата: фумаратгидротаза
8. дегидрирование малата, приводящее к образованию
оксалоацетата и третьей молекулы НАДН2: малатдегидрогеназа;
Примечание: во всех реакциях с участием дегидрогеназ их коферментами
будут являться ФАДы и НАДы
Амфиболическая функция цитратного цикла. Связь с обменом
углеводов, жиров, белков.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Амфиболические функции цикла трикарбоновых кислот:
Цикл трикарбоновых кислот занимает центральное место в клеточном
метаболизме. Этот циклический путь выполняет как катаболическую, так и
анаболическую функцию, т.е. является амфиболическим. Цикл трикарбоновых
кислот процесс с выраженной катаболической функцией. Двууглеродные
фрагменты, которые вносит молекула ацетил-КоА, подвергаются в нем
полному окислению до СО2. Вместе с тем, промежуточные продукты цикла
трикарбоновых кислот начинают новые биосинтетические пути. Из
промежуточных продуктов ЦТК синтезируются некоторые заменимые
аминокислоты, порфирины и гем, а также глюкоза.
Некоторые
метаболиты
цикла
Кребса
могут
использоваться
для синтеза структурных блоков для построения сложных молекул. Так,
оксалоацетат может превращаться в аминокислоту аспартат, а α–
кетоглутарат – в аминокислоту глутамат. Сукцинил-КоА принимает
участие в синтезе гема – простетической группы гемоглобина. Таким образом,
реакции цикла Кребса могут участвовать как в процессах катаболизма, так и
анаболизма, то есть цикл Кребса выполняет амфиболическую функцию.
По поводу связи с обменом белков см. пердыдущий абзац плюс ЦТК
напрямую связан с орнитиновым циклом через фумарат и аспартат (если вы
еще помните, что это за зверь). Так же оксалоацетат может превращаться в
фосфоенолпируват при помощи фосфоенолпируваткарбоксикиназы, что
обеспечивает связь ЦТК с глюконеогенезом. Отсюда обмен углеводов. С
жирами связывается через ацетил-КоА, являющийся структурным звеном для
синтеза ВЖК, кетоновых тел и холестерина. Разве что, как и все (и белки, и
жиры, и углеводы) последние просто катаболизируются через ЦТК.
34. Окисление НАДН2 и ФАДН2 в митохондриях. Характеристика
основных компонентов дыхательной цепи. Ферментные комплексы.
Дегидрирование субстратов и окисление водорода как источник
энергии для синтеза АТФ. Роль АТФ в организме.
Дыхательная цепь – последовательная цепь ферментов, осуществляющая
перенос ионов водорода и электронов от окисляемых субстратов к
молекулярному кислороду – конечному акцептору водорода. В ходе этих
реакций выделение энергии происходит постепенно, небольшими порциями, и
она может быть аккумулирована в форме АТФ. Локализация ферментов
дыхательной цепи – внутренняя митохондриальная мембрана.
Дыхательная
комплекса
цепь
включает
четыре
мультиферментных
I.
НАДН-KoQ-редуктаза (содержит
промежуточные
водорода: флавинмононуклеотид и железосерные белки).
акцепторы
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
II. Сукцинат-KoQ-редуктаза (содержит
водорода: ФАД и железосерные белки).
промежуточные
акцепторы
III. KoQН2-цитохром С-редуктаза (содержит акцепторы электронов:
цитохромы b и с1, железосерные белки).
IV.
Цитохром
С-оксидаза (содержит
цитохромы, а и а3, ионы меди Cu2+).
акцепторы
электронов:
В качестве промежуточных переносчиков электронов выступают убихинон
(коэнзим Q) и цитохром с.
Убихинон (KoQ) – жирорастворимое витаминоподобное вещество,
способен легко диффундировать в гидрофобной фазе внутренней мембраны
митохондрий. Биологическая роль коэнзима Q – перенос электронов в
дыхательной цепи от флавопротеинов (комплексы I и II) к цитохромам
(комплекс III).
Цитохром С – сложный белок, хромопротеин, простетическая группа
которого – гем – содержит железо с переменной валентностью (Fe3+ в
окисленной форме и Fe2+ в восстановленной форме). Цитохром с является
водорастворимым соединением и располагается на периферии внутренней
митохондриальной мембраны в гидрофильной фазе. Биологическая роль
цитохрома с – перенос электронов в дыхательной цепи от комплекса III к
комплексу IV.
Дегидрирование субстратов и окисление водорода как источник
энергии для синтеза АТФ.
Механизм синтеза АТФ описывает хемиосмотическая теория. Согласно
этой теории, компоненты дыхательной цепи, расположенные во внутренней
митохондриальной мембране, в ходе переноса электронов могут
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
«захватывать» протоны из матрикса митохондрий и передавать их в
межмембранное пространство.
При этом
наружная поверхность
внутренней мембраны приобретает положительный заряд, а внутренняя –
отрицательный, т.е. создаётся градиент концентрации протонов с более
кислым значением рН снаружи. Так возникает трансмембранный потенциал
(ΔµН+). Существует три участка дыхательной цепи, на которых он образуется.
Эти участки соответствуют I, III и IV комплексам цепи переноса электронов.
Протоны, выведенные в межмембранное пространство за счёт энергии
переноса электронов, снова переходят в митохондриальный матрикс.
Этот процесс осуществляется ферментом Н+-зависимой АТФ-синтетазой
(Н+-АТФ-азой). Фермент состоит из двух частей: водорастворимой
каталитической части (F1) и погружённого в мембрану протонного канала (F0).
Переход ионов Н+ из области с более высокой в область с более низкой их
концентрацией сопровождается выделением свободной энергии, за счёт
которой синтезируется АТФ.
Роль АТФ в организме.
Энергия, аккумулированная в форме АТФ, используется в организме для
обеспечения разнообразных биохимических и физиологических процессов.
Запомните основные примеры использования энергии АТФ:
• совместно с другими нуклеозидтрифосфатами является исходным
продуктом при синтезе нуклеиновых кислот (ДНК, РНК);
• является аллостерическим эффектором ряда ферментов. АТФ,
присоединяясь к их аллостерическим центрам, усиливает или подавляет
их активность, тем самым участвует в регуляции множества
биохимических процессов;
• служит непосредственным предшественником синтеза циклического
аденозинмонофосфата (цАМФ) — вторичного месенджера (посредника)
передачи гормонального сигнала в клетке;
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
• известна роль АТФ в качестве медиатора синаптической передачи.
А если по-русски объяснить принцип работы, получится следующее…
В целом работа дыхательной цепи заключается в следующем:
1. Образующиеся в реакциях катаболизма НАДН и ФАДН2 передают атомы
водорода (т.е. протоны водорода и электроны) на ферменты дыхательной
цепи.
2. Электроны движутся по ферментам дыхательной цепи и теряют
энергию.
3. Эта энергия используется на выкачивание протонов Н+ из матрикса в
межмембранное пространство.
4. В конце дыхательной цепи электроны попадают на кислород и
восстанавливают его до воды.
5. Протоны Н+ стремятся обратно в матрикс и проходят через
АТФ-синтазу.
6. При этом они теряют энергию, которая используется для синтеза АТФ.
35. Сопряжение окисления с фосфорилированием в
дыхательной цепи. Н+ - АТФ синтетаза мембран митохондрий.
Коэффициент Р/О. Разобщение дыхания и фосфорилирования.
Гипоэнергетические состояния.
Сопряжение окисления с фосфорилированием в дыхательной
цепи.
АТФ образуется путём присоединения к АДФ остатка фосфорной кислоты.
Этот процесс называется фосфорилированием. Таким образом, два процесса:
процесс биологического окисления (передача протонов и электронов по
дыхательной цепи) и процесс фосфорилирования (образование АТФ) являются
сопряжёнными, так как энергия, образующаяся при окислении, используется
для фосфорилирования. Поэтому образование АТФ за счёт энергии,
выделяющейся при прохождении электронов по дыхательной цепи,
называется окислительным фосфорилированием.
Н+ - АТФ синтетаза мембран митохондрий.
Протоны, выведенные в межмембранное пространство за счёт энергии
переноса электронов, снова переходят в митохондриальный матрикс. Этот
процесс
осуществляется
ферментом
Н+-зависимой
АТФ-синтетазой
(Н+-АТФ-азой). Фермент состоит из двух частей: водорастворимой
каталитической части (F1) и погружённого в мембрану протонного канала (F0).
Переход ионов Н+ из области с более высокой в область с более низкой их
концентрацией сопровождается выделением свободной энергии, за счёт
которой синтезируется АТФ.
компонент
Fо (олигомицин-чувствительный)
–
функция
каналообразующая, через него выкачанные наружу ионы водорода
устремляются в матрикс,
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
компонент F1 – функция каталитическая, именно он, используя
энергию протонов, синтезирует АТФ.
Коэффициент Р/О.
Степень сопряжённости окисления и фосфорилирования в митохондриях
характеризует коэффициент фосфорилирования (Р/О). Он равен отношению
количества молекул неорганического фосфата (Н3РО4), перешедшего в АТФ, к
количеству атомов потреблённого кислорода (О2).
если
донором
водорода
для
дыхательной
цепи
является
молекула НАДН, то электроны от донора (НАДН) к акцептору (кислород)
проходят 3 участка сопряжения окисления и фосфорилирования (I, III и IV
ферментные комплексы дыхательной цепи). Таким образом, максимально
может образоваться 3 молекулы АТФ (3АДФ + 3Н3РО4 → 3АТФ). Затрачивается
1 атом кислорода (2Н + О → Н2О). Значение коэффициента Р/О = 3/1 = 3.
если донором водорода будет молекула ФАДН2, то электроны в
дыхательной цепи проходят 2 участка сопряжения окисления и
фосфорилирования (III и IV ферментные комплексы дыхательной цепи). Таким
образом, максимально может образоваться 2 молекулы АТФ (2АДФ + 2Н 3РО4 →
2АТФ). Затрачивается, как и в предыдущем случае, 1 атом кислорода (2Н + О →
Н2О). Значение коэффициента Р/О = 2/1 = 2.
Более сложный пример расчёта коэффициента фосфорилирования –
при окислении пирувата до конечных продуктов. В этом метаболическом пути
происходит
дегидрирование
4
субстратов
(пирувата,
изоцитрата,
α-кетоглутарата и малата) с образованием НАДН и одного субстрата
(сукцината) с образованием ФАДН2. Восстановленные коферменты окисляются
в дыхательной цепи, и в сопряжённых реакциях фосфорилирования
образуется (4×3 АТФ + 1×2 АТФ) =14 молекул АТФ. Ещё 1 молекула АТФ (ГТФ)
образуется в реакции субстратного фосфорилирования на уровне
сукцинил-КоА. Таким образом, при полном окислении 1 молекулы пирувата
образуется 15 молекул АТФ (из них 14 - путём окислительного
фосфорилирования).
Чтобы рассчитать количество потреблённого кислорода, нужно знать
число реакций дегидрирования на данном участке метаболического пути. Для
окисления каждой восстановленной формы кофермента необходим 1 атом
кислорода. Следовательно, в нашем примере потребляется 5 атомов
кислорода. Значение коэффициента Р/О будет равно 14/5 = 2,8.
Разобщение дыхания и фосфорилирования.
Перенос электронов в дыхательной цепи не во всех случаях протекает
сопряжённо с фосфорилированием АДФ. Состояние, при котором окисление
субстратов в дыхательной цепи происходит, но АТФ при этом не образуется,
называется свободным
(нефосфорилирующим)
окислением.
Энергия,
выделяемая при окислении, рассеивается в виде теплоты.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В физиологических условиях свободное окисление может служить одним
из механизмов терморегуляции. В организме человека и некоторых животных
имеется
особая
ткань
– бурый
жир,
содержащий
митохондрии,
приспособленные для выработки теплоты. В митохондриях бурого жира
содержание дыхательных ферментов значительно выше, чем ферментов,
осуществляющих фосфорилирование АДФ, поэтому в них преобладают
процессы свободного окисления.
Разобщение процессов окисления и фосфорилирования в митохондриях
может иметь место при некоторых патологических состояниях. Основными
симптомами таких состояний могут быть быстрая утомляемость, повышенная
температура тела, снижение массы тела, несмотря на повышенный аппетит,
учащение дыхания и сердцебиения.
Разобщение процессов окисления и фосфорилирования может быть
вызвано действием ряда веществ, как природных, так и синтетических.
Механизм действия этих веществ заключается в том, что они являются
переносчиками протонов через мембрану.
Протонофоры представляют
собой
слабые
гидрофобные
органические кислоты, которые в форме аниона связывают протоны
в межмембранном пространстве, диффундируют через мембрану и
диссоциируют в матриксе с образованием протонов. (т.е. насильно
перетаскивают Н+ туда куда они должны прийти через АТФ-азу). К
этой группе относятся, например, свободные жирные кислоты,
гормоны
щитовидной
железы,
салицилаты,
дикумарол,
2,4-динитрофенол.
Ионофоры (валиномицин, нигерицин, грамицидин) способны
встраиваться в мембрану, образуя канал, по которому могут
перемещаться протоны и другие одновалентные катионы - Na+ или
K+. В результате снимается протонный потенциал и нарушается
синтез АТФ.
Гипоэнергетические состояния
Причиной гипоэнергетических состояний может быть следующее:
гиповитаминозы экзогенные и/или эндогенные – снижается
скорость и эффективность окислительных реакций. Возникает
обычно при нехватке витаминов – В1, В2, никотиновой кислоты, В6,
пантотеновой кислоты и аскорбиновой кислоты,
дефицит белка в пище – снижается синтез всех ферментов и
ферментов катаболизма, в частности,
снижение потребления углеводов и липидов как основных
источников энергии,
дефицит кислорода – отсутствие акцептора для электронов
вызывает "переполнение" дыхательных ферментов, повышение
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
электрохимического градиента, накопление НАДН и ФАДН2 в клетке
и прекращение катаболизма,
дефицит железа – компонента цитохромов, миоглобина и
гемоглобина, и меди – компонента цитохромоксидазы.
36. Переваривание и всасывание углеводов. Катаболизм лактозы
и сахарозы. Особенности метаболизма фруктозы и галактозы.
Наследственные заболевания углеводного обмена: галактоземия,
непереносимость сахарозы и лактозы.
Углеводы - полигидроксикарбонильные соединения и их производные, Их
характерным признаком является наличие альдегидной или кетонной групп и
не менее 2 гидроксильных групп. По структуре углеводы разделяют на
моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Переваривание и всасывание углеводов.
Гидролиз крахмала начинается в ротовой полости. В слюне содержится
фермент амилаза, частично расщепляющая крахмал. Основное место
переваривания крахмала - тонкий кишечник. Туда поступает амилаза сока
поджелудочной железы. Продуктом действия амилазы является мальтоза.
Мальтоза далее расщепляется с помощью мальтазы до глюкозы, дисахарид
лактоза (содержащаяся в молоке) расщепляется с помощью лактазы до
глюкозы и галактозы. Дисахарид сахароза (содержащаяся в пищевом сахаре)
расщепляется с помощью сахаразы до глюкозы и фруктозы.
(для тех, кому не хватило конкретики)
Амилаза слюны (и позже поджелудочной железы) расщепляет в
крахмале только альфа-1,4-связи, причем:
1. Не концевые
2. Не примыкающие к альфа-1,6-связям
В результате образуются мальтоза и мальтотриоза ("концевые",
недорасщепленные амилазой, расщепляемые мальтазой), а также
альфа-декстраны (образуются из тех мономеров, которые соединены через
альфа-1,6 и примыкающие к ним), для расщепления которых требуется уже
изомальтаза. Сахароза расщепляется сахаразой до глюкозы и фруктозы.
Лактоза - лактазой до глюкозы и галактозы. Под действием
вышеуказанных ферментов образуются моносахариды, глюкоза и галактоза
всасываются совместно с натрием, фруктоза же перемещается в энтероцит
путем облегченной диффузии.
Катаболизм лактозы
фруктозы и галактозы.
и
сахарозы.
Особенности
метаболизма
(я так думаю это одно и то же, поэтому рисуем схемки и объясняем)
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Наследственные заболевания углеводного обмена: галактоземия,
непереносимость сахарозы и лактозы.
Известны врождённые дефекты ферментов обмена лактозы. Врождённый
дефект фермента лактазы приводит к развитию непереносимости лактозы
(аналогичная ситуация с сахаразой и непереностимостью сахарозы).
Употребление в пищу молока сопровождается диспептическими явлениями
(рвота, диаррея, метеоризм). Другое наследственное заболевание –
галактоземия
–
возникает
при
недостатке
гексозофосфат-уридил-трансферазы. Для этого заболевания характерно
повышение уровня галактозы в крови, катаракта, умственная отсталость.
37. Гликолиз
–
локализация
в
клетке
и
тканях,
последовательность реакций, биологическая роль, энергетический
баланс. Утилизация молочной кислоты в организме.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Гликолиз – это ферментативный распад
глюкозы в аэробных условиях до двух молекул
пировиноградной кислоты (аэробный гликолиз), а
в анаэробных условиях – до двух молекул
молочной кислоты (анаэробный гликолиз). В
анаэробных условиях гликолиз протекает в
тканях без потребления кислорода и является
единственным процессом, поставляющим АТФ, так
как окислительное фосфорилирование в этих
условиях
не
функционирует.
Анаэробный
гликолиз
происходит
во
всех
тканях,
функционирующих в условиях гипоксии, прежде
всего
в
скелетных
мышцах.
Гликолиз
в
эритроцитах даже в присутствии кислорода
завершается образованием лактата, поскольку в
этих клетках отсутствуют митохондрии.
Гликолиз протекает в цитозоле клеток
организма.
Этот
процесс
катализируется
одиннадцатью ферментами, которые выделены в
высокоочищенном состоянии и хорошо изучены.
Первый этап гликолиза
Первый этап гликолиза
– подготовительный, здесь происходит затрата
энергии АТФ, активация глюкозы и образование из
нее триозофосфатов.
Первая реакция гликолиза сводится к
превращению глюкозы в реакционноспособное
соединение за счет фосфорилирования 6-го, не
включенного в кольцо, атома углерода. Эта
реакция является первой в любом превращении
глюкозы, катализируется гексокиназой.
Аллост.инг: Г-6-Ф
А глюкокиназа печени не ингибируется!
Вторая реакция необходима для выведения еще одного атома углерода
из кольца для его последующего фосфорилирования (фермент изомераза). В
результате образуется фруктозо-6-фосфат.
Третья реакция – фермент фосфофруктокиназа фосфорилирует
фруктозо-6-фосфат с образованием почти симметричной молекулы
фруктозо-1,6-дифосфата. Эта реакция является главной в регуляции
скорости гликолиза.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Фосфофруктокиназа:
Аллостерический активатор: АДФ,
АМФ, и фруктозо-2,6-дисфосфат,
Аллостерический ингибитор: цитрат
и высокая концентрация АТФ.
В четвертой
реакции фруктозо-1,6-дифосфат разрезается
пополам фруктозо-1,6-дифосфат-альдолазой с
образованием двух фосфорилированных
триоз-изомеров.
Пятая реакция подготовительного этапа –
переход глицеральдегидфосфата и
диоксиацетонфосфата друг в друга при
участии триозофосфатизомеразы. Равновесие
реакции сдвинуто в пользу диоксиацетонфосфата,
его доля составляет 97%, доля
глицеральдегидфосфата – 3%. Эта реакция, при
всей ее простоте, определяет дальнейшую судьбу
глюкозы:
при нехватке энергии в клетке и
активации окисления глюкозы
диоксиацетонфосфат превращается в
глицеральдегидфосфат, который далее окисляется
на втором этапе гликолиза,
при достаточном количестве АТФ,
наоборот, глицеральдегидфосфат изомеризуется в
диоксиацетонфосфат, и последний отправляется
на синтез жиров.
Второй этап гликолиза
Второй этап гликолиза – это освобождение
энергии, содержащейся в глицеральдегидфосфате,
и запасание ее в форме АТФ.
Шестая реакция гликолиза – окисление
глицеральдегидфосфата и присоединение к нему
фосфорной кислоты приводит к образованию
макроэргического соединения
1,3-дифосфоглицериновой кислоты и НАДН.
В седьмой реакции энергия фосфоэфирной
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
связи, заключенная в 1,3-дифосфоглицерате тратится на образование АТФ.
Реакция получила дополнительное название – реакция субстратного
фосфорилирования
Восьмая реакция – синтезированный в предыдущей реакции
3-фосфоглицерат под влиянием фосфоглицератмутазы изомеризуется в
2-фосфоглицерат.
Девятая реакция – фермент енолаза отрывает молекулу воды от
2-фосфоглицериновой кислоты и приводит к образованию макроэргической
фосфоэфирной связи в составе фосфоенолпирувата.
Десятая реакция гликолиза – еще одна реакция субстратного
фосфорилирования – заключается в
переносе пируваткиназой макроэргического фосфата с фосфоенолпирувата
на АДФ и образовании пировиноградной кислоты.
Аллостер.регуляторы: в печёночных клетках, аллостерически
ингибируется АТФ и активируется фруктозо-1,6-дифосфатом.
Последняя реакция бескислородного окисления
глюкозы, одиннадцатая – образование молочной кислоты из пирувата под
действием лактатдегидрогеназы. Важно то, что эта реакция осуществляется
только в анаэробных условиях. Эта реакция необходима клетке, так как НАДН,
образующийся в 6-й реакции, в отсутствие кислорода не может окисляться в
митохондриях.
При подсчёте энергетического баланса гликолиза следует учитывать, что
каждая из реакций второй стадии этого метаболического пути повторяется
дважды. Таким образом, в первой стадии было затрачено 2 молекулы АТФ, а во
второй стадии путём субстратного фосфорилирования образовалось 2х2 = 4
молекулы АТФ; следовательно, при окислении одной молекулы глюкозы в
клетке накапливается 2 молекулы АТФ.
Утилизация молочной кислоты в организме.
Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори) – это связь глюконеогенеза в
печени и образования лактата эритроцитах или мышцах из глюкозы. В
эритроцитах молочная кислота образуется непрерывно, так как для них
анаэробный гликолиз является единственным способом образования энергии.
В скелетных мышцах накопление лактата является следствием гликолиза при
очень интенсивной, максимальной мощности, работе, и чем более такая работа
интенсивна, тем менее продолжительна.
Но, хотя мы и говорим об аэробном окислении глюкозы, необходимо знать
и помнить, что лактат образуется в мышце всегда: и при анаэробной, и при
аэробной работе, однако в разных количествах.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Образовавшийся лактат может утилизоваться только одним способом –
превратиться в пировиноградную кислоту. Но, как уже указывалось, пируват
токсичен для клеток и должен быть как можно быстрее утилизован. Сама
мышца ни при работе, ни во время отдыха не занимается превращением
лактата в пируват из-за наличия специфического изофермента ЛДГ-5.
Если молочная кислота поступила в миокардиоциты, она быстро
превращается в пируват, далее в ацетил-S-КоА и вовлекается в полное
окисление до СО2 и Н2О.
Большая часть лактата захватывается гепатоцитами, окисляется в
пировиноградную кислоту и вступает на путь глюконеогенеза.
38. Дихотомический
аэробный
распад
глюкозы:
последовательности реакций, значение. Энергетический
аэробного окисления глюкозы.
схема
баланс
Аэробным называется
окисление
биологических
субстратов
с
выделением энергии, протекающее при использовании кислорода в качестве
конечного акцептора водорода в дыхательной цепи. В качестве доноров
водорода выступают восстановленные формы коферментов (НАДН, ФАДН2и
НАДФН), образующиеся в промежуточных реакциях окисления субстратов.
Аэробное дихотомическое окисление глюкозы является основным путём
катаболизма глюкозы в организме человека и может происходить во всех
органах и тканях. В результате этих реакций глюкоза расщепляется до СО2 и
Н2О, а выделяющаяся энергия аккумулируется в АТФ. В этом процессе можно
условно выделить три стадии:
превращение глюкозы в 2 молекулы пирувата в цитоплазме клеток
(специфический путь распада глюкозы);
окислительное декарбоксилирование пирувата с образованием
ацетил-КоА в митохондриях;
окисление ацетил-КоА в цикле Кребса в митохондриях.
На каждом этапе процесса происходит образование восстановленных
форм коферментов, которые окисляются ферментными комплексами
дыхательной
цепи
с
образованием
АТФ
путём окислительного
фосфорилирования. Коферменты, образующиеся на второй и третьей стадиях
аэробного окисления глюкозы, подвергаются непосредственному окислению в
митохондриях. В то же время НАДН, образующийся в цитоплазме в реакциях
первой стадии аэробного окисления, не способен проникать через
митохондриальную мембрану. Перенос водорода с цитоплазматического НАДН
в митохондрии происходит при помощи специальных челночных циклов,
основным из которых является малат-аспартатный челночный механизм.
Цитоплазматический НАДН восстанавливает оксалоацетат в малат, который
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
проникает в митохондрию, где окисляется, восстанавливая митохондриальный
НАД; в цитоплазму оксалоацетат возвращается в виде аспартата.
Продукция АТФ в реакциях аэробного дихотомического окисления
происходит также в трёх реакциях субстратного фосфорилирования – две из
них в гликолизе, третья в цикле Кребса на уровне сукцинил-КоА.
Энергетический баланс будет складываться из реакций субстратного и
окислительного фосфорилирования. Одна глюкоза будет требовать 2АТФ на
распад и дихотомически расщепляясь давать два глицеральдегид-3-фосфата
которые каждый пройдя свой путь до СО2 и Н2О дадут каждая по 3АТФ в
субстратном (одно в ЦТК и два в специфическом пути распада) и 16АТФ в
окислительном фосфорилировании (14АТФ от 5НАД (причем один из
специфического пути) и 2АТФ от ФАД (из ЦТК)). Далее умножаем на два, т.к.
глицеральдегид-3-фосфата тоже два из одной молекулы глюкозы и вычитаем
2АТФ, которая требуется для ее распада. Итог: 38АТФ
39. Роль печени в углеводном обмене. Источники глюкозы крови
и пути метаболизма глюкозы в печени.
В гепатоцитах активно протекают процессы углеводного обмена.
Благодаря синтезу и распаду гликогена печень поддерживает концентрацию
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
глюкозы в крови. Активный синтез гликогена происходит после приема пищи,
когда концентрация глюкозы в крови воротной вены достигает 20 ммоль/л.
Запасы гликогена в печени составляют от 30 до 100 г. При кратковременном
голодании происходит гликогенолиз. Мобилизация гликогена обеспечивает
потребности организма человека в глюкозе на протяжении первых 12 - 24
часов голодания) в случае длительного голодания основным источником
глюкозы крови является глюконеогенез (процесс, обратный гликолизу; при
этом барьеры, создаваемые необратимыми реакциями гликолиза,
преодолеваются при помощи специальных ферментов, катализирующих
обходные реакции), основными субстратами для которогоа служат лактат,
глицерол и аминокислоты (за исключением лейцина). Эти соединения сначала
превращаются в пируват или оксалоацетат - ключевые метаболиты
глюконеогенеза.
Печень осуществляет взаимопревращение сахаров, т.е. превращение
гексоз (фруктозы, галактозы) в глюкозу.
Активные реакции пентозофосфатного пути обеспечивают
наработку НАДФН, необходимого для микросомального окисления и синтеза
жирных кислот и холестерола из глюкозы.
Цифрами обозначены: 1 - фосфорилирование глюкозы; 2 - гидролиз
глюкозо-6-фосфата; 3 - синтез гликогена; 4 - мобилизация гликогена; 5 пентозофосфатный путь; 6 - гликолиз; 7 - глюконеогенез.
Источники глюкозы крови это как раз и есть реакции мобилизации
гликогена и глюконеогенез
40. Пентозофосфатный путь превращений глюкозы. Реакции
окислительного этапа. Роль пентозофосфатного пути в различных
тканях.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Пентозофосфатный путь представляет собой прямое окисление глюкозы и
протекает в цитоплазме клеток. Наибольшая активность ферментов
пентозофосфатного пути обнаружена в клетках печени, жировой ткани,
коры надпочечников, молочной железы в период лактации, зрелых
эритроцитах. Низкий уровень этого процесса выявлен в скелетных и
сердечной мышцах, мозге, щитовидной железе, легких.
Пентозофосфатный путь называют также апотомическим путём, так как в
его реакциях происходит укорочение углеродной цепи гексозы на один атом,
который включается в молекулу СО2.
Пентозофосфатный путь выполняет в организме две важнейшие
метаболические функции:
является главным источником НАДФН2 для синтеза жирных кислот,
холестерола, стероидных гормонов, микросомального окисления; в
эритроцитах НАДФН используется для восстановления глутатиона – вещества,
препятствующего пероксидному гемолизу;
является главным источником пентоз для синтеза нуклеотидов,
нуклеиновых кислот, коферментов (АТФ, НАД, НАДФ, КоА-SН и др.).
Молекулы НАДФН2 также используются:
для синтеза жирных кислот (печень, жировая ткань),
для синтеза холестерола и других стероидов (например, желчных
кислот, гормонов коры надпочечников),
в
реакциях
восстановительного
аминирования
для образования глутаминовой кислоты из α-кетоглутаровой кислоты,
для
восстановления
окисленного тиоредоксина и
окисленного
глутатиона
в
системе антиоксидантной
защиты клетки
от
свободно-радикального окисления,
для
восстановления
железа
(III)
в метгемоглобине в
железо
(II) нормального гемоглобина(эритроциты),
для реактивации фолиевой кислоты и витамина К.
Исходным субстратом окислительной фазы является глюкозо-6-фосфат,
который непосредственно подвергается дегидрированию с участием
НАДФ-зависимой дегидрогеназы (реакция 1). Продукт реакции гидролизуется
(реакция
2),
а
образующийся
6-фосфоглюконат
дегидрируется
и
декарбоксилируется (реакция 3). Таким образом, происходит укорочение
углеродной цепи моносахарида на один углеродный атом («апотомия»), и
образуется рибулозо-5-фосфат.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
41. Образование и пути использования глюкозо-6-фосфата в
организме. Особенности обмена глюкозо-6-фосфата в различных
тканях, обусловленные функциональными различиями этих тканей.
Итак, на схеме видно основные пути обмена Г-6-Ф. Разберем каждый
подробнее:
Цифра 1, 6 - Путь гликолиза: Анаэробный гликолиз происходит во всех
тканях, функционирующих в условиях гипоксии, прежде всего в скелетных
мышцах. Гликолиз в эритроцитах даже в присутствии кислорода завершается
образованием лактата, поскольку в этих клетках отсутствуют митохондрии.
Гликолиз протекает в цитозоле клеток организма.
Цифра 2 - Путь глюконеогенеза: Основным местом биосинтеза
глюкозы является печень. Глюконеогенез протекает также в корковом слое
почек. Принято считать, что вклад почек в глюконеогенез в физиологических
условиях составляет около 10% глюкозы, синтезируемой в организме;
В печени и почках имеется фермент глюкозо-6-фосфатаза,
отщепляющая фосфат от глюкозо-6-фосфата. Образовавшаяся глюкоза
диффундирует в кровь, откуда поглощается клетками организма и служит для
них источником энергии.
В мышечной ткани фермент глюкозо-6-фосфатаза отсутствует. Поэтому
глюкозо-6-фосфат, образовавшийся при распаде гликогена, подвергается
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
дальнейшему превращению по гликолитическому пути с образованием лактата
(этот процесс называется гликогенолизом). Образующийся в реакциях
субстратного фосфорилирования АТФ используется в процессах мышечного
сокращения. Таким образом, гликоген мышц является резервом энергии только
для мышечной ткани.
Цифра 3 – Путь образования гликогена:
Содержание гликогена в различных органах зависит от физиологического
состояния
организма.
Наиболее
высокое
содержание
гликогена
обнаруживается в печени (от 2 до 6% от массы органа). Хотя концентрация
гликогена в мышцах значительно ниже (от 0,5 до 1,5%), однако в норме его
количество в мышцах составляет 2/3 от общего его содержания в организме.
Цифра 4 – Путь мобилизации гликогена:
Мобилизация, или распад гликогена – процесс превращения гликогена в
глюкозу, происходящий в печени, мышцах.
Цифра 5 – Пентозофосфатный путь:
Наиболее интенсивно пентозофосфатный путь окисления глюкозы
проходит в эритроцитах, печени, жировой ткани, коре надпочечников, а также
в молочной железе в период лактации.
А цифра 7 приводит к образованию Г-6-Ф, поэтому, полагаю, что
реакции протекают в печени и почках, а дальше уже идет другой(-ие)
пути.
Стоит также упомянуть про участие глюкозы в образовании
глюкозаминов.
42. Обмен гликогена. Регуляция синтеза и распада гликогена.
Реакции синтеза гликогена. Мобилизация гликогена печени:
последовательность
реакций,
каскадный
механизм
активации
фосфорилазы. Нарушения обмена гликогена.
Гликоген – биополимер, состоящий из остатков глюкозы, он является
компонентом всех тканей животных и человека полисахарид служит основным
источником энергии и резервом углеводов в организме.
Содержание гликогена в различных органах зависит от физиологического
состояния
организма.
Наиболее
высокое
содержание
гликогена
обнаруживается в печени (от 2 до 6% от массы органа). Хотя концентрация
гликогена в мышцах значительно ниже (от 0,5 до 1,5%), однако в норме его
количество в мышцах составляет 2/3 от общего его содержания в организме.
в
Большая часть глюкозы, поступающей в организм с пищей, превращается
клетках печени в гликоген. Это связано с тем, что накопление
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
легкорастворимой глюкозы в клетках привело бы к резкому увеличению
осмотического давления и разрушению клеточной мембраны.
Гликогенсинтаза
Аллостерический активатор: цАМФ-зависимая протеинкиназа (перевод
в «а» форму)
Аллостерический
форму)
ингибитор:
протеинфосфатаза
(перевод
в
«b»
Молекула
глюкозы
фосфорилируется
при
участии
фермента глюкокиназы (в
гепатоцитах)
или гексокиназы (в
других
клетках) с образованием глюкозо-6-фосфата. Этот метаболит под
влиянием фосфоглюкомутазы превращается в глюкозо-1-фосфат (реакция 1).
Глюкозо-1-фосфат взаимодействует с уридинтрифосфатом (УТФ) в
присутствии
фермента УДФ-глюкозо-пирофосфорилазы с
образованием
УДФ-глюкозы – ключевого метаболита углеводного обмена (реакция 2).
Перенос
глюкозного
остатка
с
УДФ-глюкозы
на
затравочную
полисахаридную цепь осуществляет гликогенсинтаза – регуляторный фермент
данного метаболического пути (реакция 3)
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Гликогенфосфорилаза:
Кофермент: пиридоксальфосфат (производное витамина В6).
Аллостерический активатор: киназа фосфорилазы (перевод в «а»
форму)
Аллостерический
форму)
ингибитор:
протеинфосфатаза
(перевод
в
«b»
Мобилизация, или распад гликогена – процесс превращения гликогена в
глюкозу, происходящий в печени. Таким образом, распад гликогена в печени
наряду с глюконеогенезом принимает участие в поддержании уровня глюкозы
в крови.
Первую реакцию внутриклеточного расщепления гликогена катализирует
фермент фосфорилаза гликогена. Активацию фосфорилазы гликогена
вызывают гормоны адреналин и глюкагон.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Фосфорилаза расщепляет в молекуле гликогена лишь α-1,4-гликозидные
связи.
Расщепление
α-1,6-гликозидных
связей
осуществляется
амило-1,6-гликозидазой гидролитически с образованием свободной глюкозы.
Глюкозо-1-фосфат, образующийся в фосфорилазной реакции, при
участии уже известного Вам фермента фосфоглюкомутазы переходит в
глюкозо-6-фосфат.
Дальнейшая судьба глюкозо-6-фосфата, образовавшегося при распаде
гликогена, в разных тканях различна.
Как
уже
упоминалось,
в
печени
и
почках
имеется
фермент глюкозо-6-фосфатаза, отщепляющая фосфат от глюкозо-6-фосфата.
Образовавшаяся глюкоза диффундирует в кровь, откуда поглощается
клетками организма и служит для них источником энергии.
В мышечной ткани фермент глюкозо-6-фосфатаза отсутствует. Поэтому
глюкозо-6-фосфат, образовавшийся при распаде гликогена, подвергается
дальнейшему превращению по гликолитическому пути с образованием лактата
(этот процесс называется гликогенолизом). Образующийся в реакциях
субстратного фосфорилирования АТФ используется в процессах мышечного
сокращения. Таким образом, гликоген мышц является резервом энергии только
для мышечной ткани.
Скорость гликогенолиза
фосфорилазы гликогена.
лимитируется
только
скоростью
работы
При действии некоторых гормонов на клетку происходит активация
фермента через аденилатциклазный механизм, который является так
называемым каскадным регулированием. Последовательность событий в
данном механизме включает:
Молекула гормона (адреналин, глюкагон) взаимодействует со своим
рецептором;
Активный
гормон-рецепторныйкомплекс
воздействует
на
мембранный G-белок;
G-белокактивирует фермент аденилатциклазу;
Аденилатциклаза превращает АТФ в циклический АМФ (цАМФ) –
вторичный посредник (мессенджер);
цАМФ аллостерически активирует фермент протеинкиназу А;
Протеинкиназа А фосфорилирует различные внутриклеточные
белки. Одним из этих белков является синтаза гликогена (ее
активность угнетается), другим белком – киназа фосфорилазы,
которая при фосфорилировании активируется;
Киназа фосфорилазы фосфорилирует фосфорилазу "b" гликогена,
последняя в результате превращается в активную фосфорилазу"а";
Активная фосфорилаза "а" гликогена расщепляетα-1,4-гликозидные
связи в гликогене с образованием глюкозо-1-фосфата.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Нарушения обмена гликогена (гликогенозы)
Гликогенозы наследственные
заболевания,
характеризующиеся
отложением в тканях либо аномально больших количеств гликогена, либо
необычных его видов. Такие нарушения содержания и структуры гликогена
обусловлены врождённым дефицитом ферментов, участвующих в метаболизме
гликогена. Примерами гликогенозов могут служить:
Гликогеноз
I
типа
(болезнь
Гирке) –
дефицит
глюкозо-6-фосфатазы
в
печени.
Характеризуется
повышенным
содержанием гликогена в печени; содержание глюкозы в крови снижено,
содержание пирувата и лактата в крови повышено.
Гликогеноз V типа (болезнь Мак-Ардля) – дефицит фосфорилазы
в скелетных мышцах. У больных называется пониженная выносливость к
физическим нагрузкам. В скелетных мышцах содержится аномально высокое
количество гликогена. Тем не менее, после выполнения физической работы
или после введения адреналина содержание лактата в крови не
увеличивается.
Гликогеноз VI типа (болезнь Херса) – дефицит фосфорилазы в
печени. Для этого заболевания характерно повышение содержания гликогена
в печени, гипогликемия. После введения адреналина или глюкагона
содержание лактата в крови не увеличивается (в отличие от гликогеноза I
типа).
43. Биосинтез
глюкозы
(глюконеогенез):
возможные
предшественники, последовательность реакций, значение. Регуляция
глюконеогенеза из аминокислот.
Глюконеогенез - биосинтез глюкозы из различных соединений
неуглеводной природы. Биологическая роль глюконеогенеза заключается в
поддержании постоянного уровня глюкозы в крови, что необходимо для
нормального
энергообеспечения
тканей,
для
которых
характерна
непрерывная потребность в углеводах. Особенно это касается центральной
нервной системы.
Роль глюконеогенеза возрастает при недостаточном поступлении
углеводов с пищей. Так, в организме голодающего человека может
синтезироваться до 200 г глюкозы в сутки. Глюконеогенез быстрее, чем другие
метаболические процессы, реагирует на изменения диеты: введение с пищей
большого количества белков и жиров активизирует процессы глюконеогенеза;
избыток углеводов, наоборот, тормозит новообразование глюкозы.
Интенсивные физические нагрузки сопровождаются быстрым истощением
запасов глюкозы в организме. В этом случае глюконеогенез является основным
путём
пополнения
углеводных
ресурсов,
предупреждая
развитие
гипогликемии. Глюконеогенез в организме тесно связан также с процессами
обезвреживания аммиака и поддержанием кислотно-основного баланса.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Основным местом биосинтеза глюкозы является печень. Глюконеогенез
протекает также в корковом слое почек. Принято считать, что вклад почек в
глюконеогенез в физиологических условиях составляет около 10% глюкозы,
синтезируемой в организме; при патологических состояниях эта доля может
значительно
возрастать.
Незначительная
активность
ферментов
глюконеогенеза обнаружена в слизистой тонкого кишечника.
Последовательность реакций глюконеогенеза представляет собой
обращение соответствующих реакций гликолиза. Лишь три реакции гликолиза
необратимы вследствие происходящих в ходе их значительных энергетических
сдвигов:
а) фосфорилирование глюкозы;
б) фосфорилирование фруктозо-6-фосфата;
в) превращение фосфоенолпирувата в пируват.
Обход этих энергетических барьеров обеспечивают ключевые ферменты
глюконеогенеза.
(вот тут такой момент, что нужно написать ВСЕ реакции, поэтому берем
реакции из вопроса про гликолиз (а точнее реакции до пирувата) и заменяя
там 3 реакции на 4 других (о них ниже) обращаем гликолиз вспядь)
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Пируваткарбоксилаза:
Кофермет: биотин (витамин Н)
Аллостерический активатор: ацетил-КоА
Глюкозо-6-фосфатаза
Аллостерический ингибитор: глюкоза
Фруктозо-1,6-дифосфатаза
Аллостерический ингибитор: АМФ
Обратный переход пирувата в фосфоенолпируват требует участия двух
ферментов. Первый из них – пируваткарбоксилаза - катализирует реакцию
образования
оксалоацетата
(реакция
1).
Реакция
протекает в
митохондриях. Роль её заключается также в пополнении фонда
оксалоацетата для цикла Кребса.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Все
последующие
реакции
глюконеогенеза
протекают
в цитоплазме. Мембрана митохондрий непроницаема для оксалоацетата, и он
переносится в цитоплазму в виде других метаболитов: малата или аспартата. В
цитоплазме указанные соединения вновь переходят в оксалоацетат. При
участии фосфоенолпируваткарбоксикиназы из оксалоацетата образуется
фосфоенолпируват (реакция 2).
Фосфоенолпируват в результате обращения ряда реакций гликолиза
переходит во фруктозо-1,6-дифосфат. Превращение фруктозо-1,6-дифосфата
во фруктозо-6-фосфат катализируется фруктозодифосфатазой (реакция 3).
Фруктозо-6-фосфат изомеризуется в глюкозо-6-фосфат. Заключительной
реакцией глюконеогенеза является гидролиз глюкозо-6-фосфата при участии
фермента глюкозо-6-фосфатазы (реакция 4).
И Цикл Кори (желтый) с глюкозо-аланиновым циклом (без цвета), чтобы
вы обрадовались еще больше. Посмотрели? Тогда вы готовы к следующему
вопросу, аминь…
Основными источниками глюкозы в глюконеогенезе являются лактат,
аминокислоты, глицерол и метаболиты цикла Кребса.
Лактат – конечный продукт анаэробного окисления глюкозы. Может
включаться
в
глюконеогенез
после
окисления
до
пирувата
в
лактатдегидрогеназной реакции. При продолжительной физической работе
основным источником лактата является скелетная мускулатура, в клетках
которой преобладают анаэробные процессы. Накопление молочной кислоты в
мышцах ограничивает их работоспособность. Это связано с тем, что при
повышении концентрации молочной кислоты в ткани снижается уровень рН
(молочнокислый ацидоз). Изменение рН приводит к ингибированию ферментов
важнейших метаболических путей. В утилизации образующейся молочной
кислоты важное место принадлежит глюкозо-лактатному циклу Кори
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Глюкогенные аминокислоты, к которым относятся большинство белковых
аминокислот. Ведущее место в глюконеогенезе среди аминокислот
принадлежит аланину, который может превращаться в пируват путём
трансаминирования. При голодании, физической работе и других состояниях в
организме функционирует глюкозо-аланиновый цикл, подобный циклу Кори
для лактата. Существование цикла аланин – глюкоза препятствует отравлению
организма, так как в мышцах нет ферментов, утилизирующих аммиак.
Другие аминокислоты могут, подобно аланину, превращаться в пируват, а
также в промежуточные продукты цикла Кребса (α-кетоглутарат, фумарат,
сукцинил-КоА). Все эти метаболиты способны преобразовываться в
оксалоацетат и включаться в глюконеогенез.
Глицерол – продукт гидролиза липидов в жировой ткани. Этот процесс
значительно усиливается при голодании. В печени глицерол превращается в
диоксиацетонфосфат – промежуточный продукт гликолиза и может быть
использован в глюконеогенезе.
(то есть получается так что синтез после таких превращений идет не от
пирувата (смотрим дружно обращенную схему гликолиза с новыми реакциями)
а от промежуточных метаболитов)
Жирные кислоты и ацетил-КоА не являются предшественниками
глюкозы. Окисление этих соединений обеспечивает энергией процесс
синтеза глюкозы.
Регуляция глюконеогенеза из аминокислот.
Скорость глюконеогенеза определяется доступностью субстратов –
предшественников глюкозы. Увеличение концентрации в крови любого из
предшественников глюкозы приводит к стимуляции глюконеогенеза.
Гормон поджелудочной железы глюкагон, гормоны надпочечников
адреналин и кортизол повышают скорость биосинтеза глюкозы в организме,
увеличивая активность ключевых ферментов глюконеогенеза либо увеличивая
концентрацию этих ферментов в клетках. Гормон поджелудочной железы
инсулин способствует снижению скорости глюконеогенеза в организме.
44. Липиды – амфипаты: представители, способность к
агрегации, образованию мицелл, бислоев. Полярные липиды как
компоненты биомембран и липопротеинов.
(Ужасное слово «амфипаты» от которых сжимается очко и бежит мороз по
коже между тем не более чем липиды, обладающие свойствами
амфмфильности, что будет разбираться далее)
Компонентами липидов являются остатки жирных кислот и одно- или
многоатомных спиртов. Примеры жирных кислот, встречающихся в составе
липидов мембран:
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Основные особенности строения жирных кислот, входящих в состав
природных жиров:
они содержат чётное число атомов углерода (С16 – С20);
двойная связь в ненасыщенных жирных кислотах располагается между
9 и 10 атомами углерода;
в полиненасыщенных жирных кислотах двойные связи разделены
метиленовыми
группами
(СН=CH-CH2-CH=CH),
то
есть
являются
несопряжёнными;
двойные связи находятся в цис-конформации, что
Большинство липидов в мембранах млекопитающих представлены
фосфолипидами (глицерофосфолипиды, сфингомиелины)
гликосфинголипидами и холестеролом.
Фосфолипиды:
Глицерофосфолипиды –
представляют
собой
сложные
эфиры
трёхатомного спирта глицерола, двух остатков жирных кислот и
фосфорилированного аминоспирта.
Наиболее распространённым глицерофосфолипидом мембран является
фосфатидилхолин:
В глицерофосфолипидах у второго углеродного атома глицерола
обязательно находится остаток ненасыщенной жирной кислоты (в данном
случае линолевой).
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Сфингофосфолипиды (сфингомиелины) являются производными
аминоспирта сфингозин. Соединение сфингозина и жирной кислоты получило
название церамид.
В сфингомиелинах водород гидроксильной группы у первого углеродного
атома в церамиде замещён на фосфохолин. Пример сфингомиелина,
содержащего остаток олеиновой кислоты:
Гликолипиды также являются производными церамида, содержащими
один или несколько остатков моносахаридов. Например, цереброзиды
содержат в первом положении остаток глюкозы или галактозы:
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
…а ганглиозиды содержат цепочку из нескольких остатков сахаров, одним
из которых обязательно является сиаловая кислота.
Холестерол – одноатомный циклический спирт. Это один из главных
компонентов плазматической мембраны клеток млекопитающих, в меньшем
количестве может присутствовать также в митохондриях, мембранах
комплекса Гольджи, ядерных мембранах. Особенно много его в нервной ткани.
Как уже было сказано, характерной особенностью мембранных липидов
является их амфифильность – наличие в молекуле одновременно
гидрофобных и гидрофильных участков.
Гидрофобная часть молекулы представлена остатками жирных кислот и
боковой цепью сфингозина.
Гидрофильные
участки
представлены
в
фосфолипидах
фосфорилированным спиртом, а в гликолипидах – остатками сахаров.
Амфифильность холестерола выражена слабо – циклическая структура и
боковой радикал гидрофобны, и только гидроксильная группа гидрофильна.
Амфифильность мембранных липидов определяет характер их поведения
в водной среде. Слипание гидрофобных участков молекул приводит к
образованию упорядоченных замкнутых структур – мицелл, в которых
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
гидрофобные области защищены от воды, а гидрофильные обращены в водную
среду.
Молекулы холестерола встраиваются между радикалами жирных кислот
гидрофобной части бислоя, а его гидроксильная группа примыкает к
гидрофильным головкам фосфолипидов. Такая структура, стабилизированная
нековалентными гидрофобными взаимодействиями, термодинамически очень
устойчива и лежит в основе формирования биологических мембран.
45. Принципы
построения
биологических
мембран.
Роль
основных компонентов (липидов, белков, углеводов) в структурной
организации и функционировании мембран.
(это лирическое вступление, потому что мало ли кто-то не знает)
Биологические
мембраны –
сложные
надмолекулярные
структуры, окружающие все живые клетки и образующие в них
замкнутые, специализированные компартменты – органеллы.
Виды мембран:
1. Мембрану, ограничивающую цитоплазму клетки снаружи, называют
цитоплазматической или плазматической мембраной
2. Название внутриклеточных мембран обычно происходит от названия
ограничиваемых или образуемых ими субклеточных структур. Различают:
2.1.Ядерную
2.2.Митохондриальную
2.3.Лизосомальную
2.4.Комплекса Гольджи
2.5.Эндоплазматический ретикулум
Некоторые примеры функций биологических мембран.
Плазматическая мембрана – ограничивает содержимое клетки от
внешней среды; осуществляет контакт с другими клетками, получение,
обработку и передачу информации внутрь клетки, поддержание постоянства
внутренней среды.
Ядерные мембраны (внешняя и внутренняя) – образуют ядерную
оболочку, которая отделяет хромосомный материал от цитоплазматических
органелл; через поры ядерной оболочки происходит транспорт белков и
нуклеиновых кислот в ядро и из ядра.
Митохондриальные
мембраны –
осуществляют
преобразование
энергии в ходе окислительного фосфорилирования, синтез АТФ.
Лизосомальные мембраны – ограничивают гидролитические ферменты
от цитоплазмы клетки, препятствуют самоперевариванию (аутолизу) клеток,
способствуют поддержанию постоянства рН среды в лизосомах.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Мембраны эндоплазматического ретикулума – принимают участие в
образовании новых мембран, осуществляют синтез белков, липидов,
полисахаридов, окисление гидрофобных метаболитов и ксенобиотиков.
(а теперь к делу)
Принципы построения биологических мембран.
Все мембраны по своей организации и составу обнаруживают ряд общих
свойств. Они:
состоят из липидов, белков и углеводов;
являются плоскими замкнутыми структурами;
имеют внутреннюю и внешнюю поверхности (асимметричны);
избирательно проницаемы.
Основу мембраны составляет липидный бислой – двойной слой молекул
липидов, которые обладают свойством амфифильности (содержат как
гидрофильные, так и гидрофобные функциональные группы). В липидном
бислое гидрофобные участки молекул взаимодействуют между собой, а
гидрофильные участки обращены в окружающую водную среду.
Роль белков в структурной организации и функционировании
мембран.
Мембранные липиды выполняют роль растворителя мембранных белков,
создавая жидкую среду, в которой они могут функционировать. По степени
влияния на структуру бислоя и по силе взаимодействия с ним мембранные
белки делят на интегральные и периферические. Важнейшие особенности
интегральных и периферических белков представлены в таблице.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Характеристика мембранных белков
Интегральные белки
Периферические белки
Глубоко внедрены в мембранную
структуру и не могут быть удалены
из мембраны без её разрушения.
Локализованы
на
поверхности
бислоя
и
экстрагируются растворами
солей или просто водой.
Амфифильные
глобулярные
структуры,
центральная
погружённая часть – гидрофобна,
концевые участки – гидрофильны.
Глобулярные
структуры.
Удерживаются в липидном бислое
за
счёт
гидрофобных
взаимодействий с углеводородными
цепочками жирных кислот.
Удерживаются
на
поверхности бислоя за счёт
ионных взаимодействий с
полярными
участками
фосфолипидов
и
интегральных белков.
гидрофильные
По выполняемым функциям белки в составе мембран делятся на
структурные;
каталитические;
рецепторные;
транспортные.
Количество белков в мембранах могут существенно отличаться. Например,
в миелиновой мембране, предназначенной для изоляции нервных волокон,
белки составляют только 25% массы мембраны, а в мембранах митохондрий,
связанных с процессами окислительного фосфорилирования, на долю белков
приходится около 75% массы. В плазматической мембране доля белков и
липидов примерно одинаковы.
Роль углеводов в структурной организации и функционировании
мембран.
Углеводы в составе мембран не представлены самостоятельными
соединениями, а обнаруживаются только в соединении с белками
(гликопротеины) или липидами (гликолипиды). Большая часть углеводов
расположена на наружной поверхности плазматической мембраны.
Функции углеводов в биомембранах – контроль за межклеточными
взаимодействиями, поддержание иммунного статуса, рецепция, обеспечение
стабильности белковых молекул в мембране.
Роль липидов в структурной организации и функционировании
мембран.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Как уже упоминалось, компонентами липидов являются остатки жирных
кислот и одно- или многоатомных спиртов.
основные особенности строения жирных кислот, входящих в состав
природных жиров:
они содержат чётное число атомов углерода (С16 – С20);
двойная связь в ненасыщенных жирных кислотах располагается между
9 и 10 атомами углерода;
в полиненасыщенных жирных кислотах двойные связи разделены
метиленовыми
группами
(СН=CH-CH2-CH=CH),
то
есть
являются
несопряжёнными;
двойные связи находятся в цис-конформации, что приводит к изгибу
углеводородной цепи.
Замкнутый липидный бислой определяет основные свойства мембран:
Текучесть – зависит от соотношения насыщенных и ненасыщенных
жирных кислот в составе мембранных липидов. Гидрофобные цепочки
насыщенных жирных кислот ориентированы параллельно друг другу и
образуют жёсткую кристаллическую структуру. Ненасыщенные жирные
кислоты, имеющие изогнутую углеводородную цепь, нарушают компактность
упаковки и придают мембране бóльшую жидкостность. Холестерол,
встраиваясь между жирными кислотами, уплотняет их и повышает жёсткость
мембран.
Латеральная
диффузия –
свободное
относительно друг друга в плоскости мембран.
перемещение
молекул
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Ограниченная способность к поперечной диффузии (переходу
молекул из наружного слоя во внутренний и наоборот), что способствует
сохранению асимметрии – структурно-функциональных различий наружного и
внутреннего слоёв мембраны.
Непроницаемость замкнутого
бислоя
для
большинства
водорастворимых молекул.
46. Перекисное окисление липидов (ПОЛ) в биомембранах.
Субстраты и факторы, способствующие его инициации. Роль ПОЛ в
норме и патологии. Арахидоновая кислота как предшественник
биологически активных соединений. Биологическая роль витамина Е.
В норме постоянно происходит окисление мембранных липидов
молекулярным кислородом с образованием пероксидов. Этот процесс
протекает с низкой скоростью и является механизмом, обеспечивающим
постоянное обновление мембранных фосфолипидов.
Пероксидное окисление липидов (ПОЛ) – сложный процесс, который
инициируется
активными
формами
кислорода
–
супероксидным,
гидроксильным или пероксидным радикалами.
Субстратом ПОЛ служат полиненасыщенные жирные кислоты в составе
мембранных фосфолипидов.
Процесс
развивается
по
свободно-радикальному
механизму,
обеспечивающему постоянное воспроизводство новых радикалов.
Перекисное окисление липидов включает в себя несколько стадий:
1) Инициация.
Образование свободного радикала (L•)
Инициирует реакцию чаще всего гидроксильный радикал, отнимающий
водород от СН2-групп полиеновой кислоты, что приводит к образованию
липидного радикала.
2) Развитие.
L • + О2 → LOO •
LOO• + LH → LOOН + LR•
Развитие цепи происходит при присоединении О2, в результате чего
образуется липо-пероксирадикал LOO• или пероксид липида LOOH.
3) Разветвление.
ПОЛ представляет собой свободнорадикальные цепные реакции, т.е.
каждый образовавшийся радикал инициирует образование нескольких других.
4) Обрыв цепи.
Взаимодействие радикалов между собой:
LOO• + L• → LOOH + LH
L• + vit E → LH + vit E•
vit E• + L• → LH + vit Еокисл.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Развитие цепи может останавливаться при взаимодействии свободных
радикалов между собой или при взаимодействии с различными
антиоксидантами, например, витамином Е, который отдаёт электроны,
превращаясь при этом в стабильную окисленную форму.
5) Разрушение структуры липидов
Конечными продуктами перекисного окисления ненасыщенных жирных
кислот являются гидроперекиси жирных кислот, которые подвергаются
дальнейшему разрушению с образованием различных спиртов, кетонов,
альдегидов и диальдегидов, эпоксидов и др. соединений.
В нормальных условиях перекисное окисление регулирует агрегатное
состояние мембран, лежит в основе тканевой адаптации. Перекиси липидов
являются необходимым промежуточным продуктом при биосинтезе гормонов,
простогландина Е, гидроксилирования стерольного ядра холестерина,
выступает в роли неспецифических участников обмена в фаго- и пиноцитозе.
Значительное увеличение скорости ПОЛ лежит в основе развития многих
патологических процессов. Встраивание активированного кислорода
приводит к реорганизации двойных связей в полиненасыщенных жирных
кислотах мембранных фосфолипидов, образованию гидропероксидов,
эндопероксидов, альдегидов, кетонов. Появление гидрофильных группировок
в липидном бислое может привести к деструкции мембран или к изменению
основных функций мембран: барьерной, рецепторной, транспортной,
каталитической.
3 основных первичных
повреждающего действия ПОЛ:
механизма,
которые
лежат
в
основе
появление гидрофильных группировок нарушает гидрофобные
взаимодействия, стабилизирующие белок-липидные комплексы мембраны,
увеличивает пассивную диффузию ионов;
кетоны и диальдегиды образуют ковалентные внутри- и
межмолекулярные связи («сшивки») с функциональными группами белков, что
вызывает агрегацию мембранных структур;
пероксидные радикалы способствуют окислению SH-содержащих
мембранных белков, изменяя их активность.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В клетках in vivo фосфолипиды эффективно защищены от ПОЛ наличием в
них
антиоксидантов
(витамин
Е,
HS-глутатион,
холестерол)
и
специализированных ферментных систем, регулирующих содержание
активных форм кислорода и ингибирующих ПОЛ.
Основные факторы, способствующие активации ПОЛ в биологических
мембранах:
недостаток антиоксидантов;
избыток катехоламинов (стрессовые ситуации);
интоксикация ионами металлов;
избыток ненасыщенных жиров;
лучевое поражение.
Арахидоновая
кислота
активных соединений.
как
предшественник
биологически
Из
мембранных
фосфолипидов
под
действием
фосфолипазы
А2 образуются свободные полиненасыщенные жирные кислоты. Наибольшее
значение среди этих жирных кислот имеет арахидоновая кислота, которая
является предшественником простагландинов и других биологически
активных соединений.
Гормоны надпочечников глюкокортикоиды тормозят включение
арахидоновой кислоты как в циклооксигеназный, так и в липооксигеназный
пути метаболизма.
Аспирин, индометацин блокируют циклооксигеназу и снижают скорость
синтеза
простагландинов.
Ингибирование
обусловлено
ковалентной
модификацией (ацетилированием) аминогруппы одной из субъединиц
фермента циклооксигеназы.
ФРИКАЗОИД?!
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
…если бы… эйкозаноид…
К эйкозаноидам относят
окисленные
производные
эйкозотриеновой, арахидоновой, тимнодоновой жирных кислот. Активность
эйкозаноидов значительно разнится от числа двойных связей в молекуле,
которое зависит от строения исходной жирной кислоты.
Выделяют
три
основные
эйкозаноидов: простагландины, лейкотриены, тромбоксаны.
группы
Простагландины (Pg) – синтезируются практически во всех клетках,
кроме эритроцитов и лимфоцитов. Выделяют типы простагландинов A, B, C, D,
E, F. Функции простагландинов сводятся к изменению тонуса гладких мышц
бронхов, мочеполовой и сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта,
при этом направленность изменений различна в зависимости от типа
простагландинов, типа клетки и условий. Они также влияют на температуру
тела.
Простациклины являются
подвидом
простагландинов
(Pg
I),
вызывают дилатацию мелких сосудов, но еще обладают особой функцией –
ингибируют
агрегацию
тромбоцитов.
Их
активность возрастает при
увеличении числа двойных связей в исходных жирных кислотах.
Синтезируются в эндотелии сосудов миокарда, матки, слизистой желудка.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Тромбоксаны (Tx) образуются в тромбоцитах, стимулируют их
агрегацию и вызывают сужение сосудов. Их активность снижается при
увеличении числа двойных связей в исходных жирных кислотах.
(абзац для общего развития, #выжврачи все-таки)
В организме суммарный эффект простациклинов и тромбоксанов на
тромбообразование и артериальное давление складывается. При недостатке
полиненасыщенных жирных кислот в пище возникает крен в сторону
преобладающей активности тромбоксанов, что ведет к повышению вязкости
крови, образованию тромбов и спазму мелких сосудов, в целом - к нарушению
периферического кровообращения. Поступление в клетки ω3-жирных кислот
противостоит этим патологическим сдвигам.
Лейкотриены (Lt) синтезируются в лейкоцитах, в клетках легких,
селезенки, мозга, сердца. Выделяют 6 типов лейкотриенов A, B, C, D, E, F. В
лейкоцитах они стимулируют подвижность, хемотаксис и миграцию клеток в
очаг воспаления, в целом они активируют реакции воспаления, предотвращая
его хронизацию. Также вызывают сокращение мускулатуры бронхов (в дозах в
100-1000 раз меньших, чем гистамин).
Депонироваться эйкозаноиды не могут, разрушаются в течение
нескольких секунд, и поэтому клетка должна синтезировать их постоянно из
поступающих жирных кислот ω6- и ω3-ряда
Биологическая роль витамина Е (токоферола)
Суточная потребность: 5 мг.
Основные
пищевые
источники:
растительные масла.
Витамин
Е,
встраиваясь
в
фосфолипидный
бислой
мембран,
выполняет антиоксидантную функцию, т.е.
препятствует
развитию
свободнорадикальных реакций. При этом:
1. Лимитирует
свободнорадикальные
реакции в
быстроделящихся клетках – слизистые
оболочки, эпителий, клетки эмбриона. Этот
эффект лежит в основе положительного действия витамина в регуляции
репродуктивной
функции
у
мужчин
и
у
женщин
(греч. tokos –
потомство, phero – несу, т.е. антистерильный).
2. Защищает витамин А от окисления, что способствует проявлению
ростстимулирующей активности витамина А.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
3. Защищает
ненасыщенные
жирнокислотные
остатки мембранных
фосфолипидов
от
окисления
(перекисное
окисление липидов) и, следовательно, любые клетки от разрушения.
47. Транспорт веществ через мембраны. Механизмы переноса
веществ. Транспортные АТФазы. Роль К+, Na+-АТФазы в поддержании
тренсмембранного потенциала и возбудимости мембраны.
Одна из главных функций мембран – участие в переносе веществ. Этот
процесс обеспечивается при помощи трёх основных механизмов: простой
диффузией, облегчённой диффузией и активным транспортом.
Простая диффузия - перенос веществ через мембрану без участия
специальных механизмов. Транспорт происходит по градиенту
концентрации без затраты энергии. Путём простой диффузии
транспортируются малые биомолекулы – Н2О, СО2, О2, мочевина,
гидрофобные
низкомолекулярные
вещества.
Скорость
простой
диффузии пропорциональна градиенту концентрации.
Облегчённая диффузия - перенос веществ через мембрану при
помощи белковых каналов или специальных белков-переносчиков.
Осуществляется по градиенту концентрации без затраты энергии.
Транспортируются
моносахариды,
аминокислоты,
нуклеотиды,
глицерол, некоторые ионы. Характерна кинетика насыщения – при
определённой (насыщающей) концентрации переносимого вещества в
переносе принимают участие все молекулы переносчика и скорость транспорта
достигает предельной величины.
Активный транспорт – также требует участия специальных
белков-переносчиков, но перенос происходит против градиента
концентрации и поэтому требует затраты энергии. При помощи этого
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
механизма через клеточную мембрану транспортируются ионы Na+, K+, Ca2+,
Mg2+, через митохондриальную – протоны. Для активного транспорта
веществ характерна кинетика насыщения.
Примером
транспортной
системы,
осуществляющей активный транспорт ионов,
является Na+, K+ -аденозинтрифосфатаза (Na+,
K+-АТФаза или Na+, K+-насос). Этот белок
находится в толще плазматической мембраны и
способен катализировать реакцию гидролиза АТФ.
Энергия, выделяемая при гидролизе 1 молекулы
АТФ, используется для переноса 3 ионов Na+ из
клетки во внеклеточное пространство и 2 ионов
К+ в обратном направлении. В результате действия
Na+, K+-АТФазы создаётся разность концентраций
между цитозолем клетки и внеклеточной жидкостью. Поскольку перенос ионов
неэквивалентен, то возникает разность электрических потенциалов. Таким
образом, возникает электрохимический потенциал, который складывается из
энергии разности электрических потенциалов Δφ и энергии разности
концентраций веществ ΔС по обе стороны мембраны.
Наряду с транспортом органических веществ и ионов, осуществляемым
переносчиками, в клетке существует совершенно особый механизм,
предназначенный для поглощения клеткой и выведения из неё
высокомолекулярных
соединений
при
помощи
изменения
формы
биомембраны. Такой механизм называют везикулярным транспортом.
Типы везикулярного транспорта: 1 - эндоцитоз; 2 - экзоцитоз.
При переносе макромолекул происходит последовательное образование и
слияние окружённых мембраной пузырьков (везикул). По направлению
транспорта и характеру переносимых веществ различают следующие типы
везикулярного транспорта:
Эндоцитоз — перенос веществ в клетку. В зависимости от размера
образующихся везикул различают:
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
а) пиноцитоз — поглощение жидкости и растворённых макромолекул
(белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот) с помощью небольших
пузырьков (150 нм в диаметре);
б) фагоцитоз — поглощение крупных частиц, таких, как микроорганизмы
или обломки клеток. В этом случае образуются крупные пузырьки, называемые
фагосомами диаметром более 250 нм.
Пиноцитоз характерен для большинства эукариотических клеток, в то
время как крупные частицы поглощаются специализированными клетками лейкоцитами и макрофагами. На первой стадии эндоцитоза вещества или
частицы адсорбируются на поверхности мембраны, этот процесс происходит
без затраты энергии. На следующей стадии мембрана с адсорбированным
веществом углубляется в цитоплазму; образовавшиеся локальные впячивания
плазматической мембраны отшнуровываются от поверхности клетки, образуя
пузырьки, которые затем мигрируют внутрь клетки. Этот процесс связан
системой микрофиламентов и является энергозависимым. Поступившие в
клетку пузырьки и фагосомы могут сливаться с лизосомами. Содержащиеся в
лизосомах ферменты расщепляют вещества, содержащиеся в пузырьках и
фагосомах до низкомолекулярных продуктов (аминокислот, моносахаридов,
нуклеотидов), которые транспортируются в цитозоль, где они могут быть
использованы клеткой.
Экзоцитоз — перенос частиц и крупных соединений из клетки. Этот
процесс, как и эндоцитоз, протекает с поглощением энергии. Основными
разновидностями экзоцитоза являются:
а) секреция - выведение из клетки водорастворимых соединений,
которые используются или воздействуют на другие клетки организма. Может
осуществляться как неспециализированными клетками, так и клетками
эндокринных
желёз,
слизистой
желудочно-кишечного
тракта,
приспособленными для секреции производимых ими веществ (гормонов,
нейромедиаторов,
проферментов)
в
зависимости
от
определённых
потребностей организма.
б) экскреция - удаление из клетки веществ, которые не могут быть
использованы (например, удаление в ходе эритропоэза из ретикулоцитов
сетчатой субстанции, представляющей собой агрегированные остатки
органелл). Механизм экскреции, по-видимому, состоит в том, что вначале
выделяемые частицы оказываются в цитоплазматическом пузырьке, который
затем сливается с плазматической мембраной.
48. Переваривание жиров. Липазы и фосфолипазы. Желчные
кислоты и парные желчные кислоты: строение (формула),
образование, биологическая роль.
Нарушения переваривания
липидов.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Переваривание жиров. Липазы и фосфолипазы.
Первые
два
этапа
переваривания
липидов, эмульгирование и гидролиз,
происходят
практически
одновременно. Вместе с этим, продукты гидролиза не удаляются, а оставаясь в
составе липидных капелек, облегчают дальнейшее эмульгирование и работу
ферментов.
Переваривание в ротовой полости
У взрослых в ротовой полости переваривание липидов не идет, хотя
длительное пережевывание пищи способствует частичному эмульгированию
жиров.
Переваривание в желудке
Собственная липаза желудка у взрослого не играет существенной роли в
переваривании липидов из-за ее небольшого количества и того, что ее
оптимум рН 4,5-5,5. Также влияет отсутствие эмульгированных жиров в
обычной пище (кроме молока).
Переваривание в кишечнике
Под влиянием перистальтики ЖКТ и составных компонентов желчи
пищевой жир эмульгируется. Образующиеся лизофосфолипиды также
являются хорошим поверхностно-активным веществом, поэтому они
способствуют эмульгированию пищевых жиров и образованию мицелл. Размер
капель такой жировой эмульсии не превышает 0,5 мкм.
Гидролиз
липидов
холестерола
осуществляет
холестерол-эстераза панкреатического сока с образованием холестерола и
жирных кислот.
Переваривание
ТАГ
в
кишечнике
осуществляется
под
воздействием панкреатической липазы с оптимумом рН 8,0-9,0. В
кишечник она поступает в виде пролипазы, для проявления ее активности
требуется колипаза (активируется трипсином), которая помогает липазе
расположиться на поверхности липидной капли.
Панкреатическая липаза отщепляет жирные кислоты, связанные с С1 и
С3 атомами углерода глицерола. В результате ее работы остается
2-моноацилглицерол
(2-МАГ).
2-МАГ
всасываются
или
превращаются моноглицерол-изомеразой в 1-МАГ. Последний гидролизуется
до глицерола и жирной кислоты. Примерно 3/4 ТАГ после гидролиза остаются в
форме 2-МАГ и только 1/4 часть ТАГ гидролизуется полностью.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В панкреатическом соке
также
имеется
активируемая трипсином фосфолипаза А2, отщепляющая жирную кислоту от
С2, также обнаружена активность фосфолипазы С и лизофосфолипазы.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В кишечном соке
фосфолипазы С.
также
имеется активность
фосфолипазы
А2 и
При действии последних ФЛ распадются на жирные кислоты, глицерол,
фосфат, азотистые соединения (холин, серин, этаноламин)
Для работы всех указанных гидролитических ферментов в кишечнике
необходимы ионы Са2+, способствующие удалению жирных кислот из зоны
катализа.
Образование мицелл
В результате воздействия на эмульгированные жиры ферментов
панкреатического
и
кишечного
соков
образуются 2-моноацилглицеролы, жирные кислоты и свободный холестерол,
формирующие структуры мицеллярного типа (размер около 5 нм). Свободный
глицерол всасывается прямо в кровь.
Желчные кислоты и парные желчные
(формула), образование, биологическая роль.
кислоты:
строение
Желчь представляет собой сложную жидкость со щелочной реакцией. В
ней выделяют сухой остаток – около 3% и воду – 97%. В сухом остатке
обнаруживается две группы веществ:
попавшие
сюда
путем
фильтрации из
крови натрий,
калий,
бикарбонат-ионы, креатинин, холестерол (ХС), фосфатидилхолин (ФХ)
(которые сейчас нас мало интересуют);
активно секретируемые гепатоцитами билирубин и желчные кислоты.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В норме между основными компонентами желчи Желчные кислоты:
Фосфатидилхолин: Холестерин выдерживается соотношение равное 65:
12: 5.
В сутки образуется около 10 мл желчи на кг массы тела, таким образом, у
взрослого человека это составляет 500-700 мл. Желчеобразование идет
непрерывно, хотя интенсивность на протяжении суток резко колеблется.
Желчные
кислоты
обладают амфифильными свойствами:
гидроксильные группы и боковая цепь гидрофильны, циклическая структура
гидрофобна. Эти свойства обусловливают участие желчных кислот в
переваривании липидов:
желчные кислоты способны эмульгировать жиры, их молекулы своей
неполярной частью адсорбируются на поверхности жировых капель, в то же
время гидрофильные группы вступают во взаимодействие с окружающей
водной средой. В результате снижается поверхностное натяжение на границе
раздела липидной и водной фаз, вследствие чего крупные жировые капли
разбиваются на более мелкие;
желчные
кислоты
наряду
с
колипазой
желчи
участвуют
в активировании панкреатической липазы, сдвигая её оптимум рН в кислую
сторону;
желчные кислоты образуют с гидрофобными продуктами переваривания
жиров водорастворимые комплексы, что способствует их всасыванию в стенку
тонкого кишечника.
Синтез желчных кислот
Образование желчных кислот идет в эндоплазматическом ретикулуме при
участии цитохрома Р450, кислорода, НАДФН2 и аскорбиновой кислоты. 75%
холестерина, образуемого в печени, участвует в синтезе желчных кислот.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Реакции синтеза желчных кислот на примере холевой кислоты
В
печени
синтезируются первичные желчные
кислоты
– холевая и хенодезоксихолевая, затем они образуют парные желчные
киcлоты –
конъюгаты
с глицином
(гликопроизводные)
и
с таурином (тауропроизводные), в соотношении 3:1 соответственно.
Строение желчных кислот
В кишечнике под действием микрофлоры эти желчные кислоты теряют,
НО-группу при С7 и превращаются во вторичные желчные кислоты:
холевая в дезоксихолевую;
хенодезоксихолевая в литохолевую;
Также выделяют третичные желчные кислоты. К ним относятся
образованная
из
литохолевой
- сульфолитохолевая (сульфонирование по C3),
кислоты
(3α)
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
образованная
из
7-кетолитохолевой кислоты
- урсодезоксихолевая (3α, 7β).
(3α,
7-кето)
Кишечно-печеночная циркуляция
(в общем то этой поебени как бы не надо… Как бы… Поэтому если к этой
страницы вы уже поняли, что видели в гробу БэХу, то переходим к
нарушениям)
Рециркуляция заключается в непрерывном движении желчных кислот из
гепатоцитов в просвет кишечника и реабсорбция их большей части в
подвздошной кишке, что сберегает ресурсы холестерола. В сутки происходит
6-10 таких циклов. Таким образом, небольшое количество желчных кислот
(всего 3-5 г) обеспечивает переваривание липидов, поступающих в течение
суток. Потери в размере около 0,5 г/сут соответствуют суточному синтезу
холестерола de novo.
Нарушения переваривания липидов.
1. Снижение желчеобразования в результате недостаточного синтеза
желчных кислот и фосфолипидов при болезнях печени, гиповитаминозах.
2. Снижение желчевыделения (обтурационная желтуха, билиарный
цирроз, желчнокаменная болезнь). У детей часто причиной может быть
перегиб желчного пузыря, который сохраняется и во взрослом состоянии.
3. Снижение переваривания при недостатке панкреатической липазы,
который возникает при заболеваниях поджелудочной железы (острый и
хронический панкреатит, острый некроз, склероз). Может возникать
относительная недостаточность фермента при сниженном выделении желчи.
4. Избыток в пище катионов кальция и магния, которые связывают
жирные кислоты, переводят их в нерастворимое состояние и препятствуют их
всасыванию. Эти ионы также связывают желчные кислоты, нарушая их работу.
5. Снижение всасывания при повреждении стенки кишечника токсинами,
антибиотиками (неомицин, хлортетрациклин).
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
6. Недостаточность синтеза пищеварительных ферментов и ферментов
ресинтеза
липидов в
энтероцитах
при
белковой
и
витаминной
недостаточности.
49. Роль липидов в организме. Пищевые липиды, суточная
потребность. Особенности использования липидов в различных
тканях. Депонирование и мобилизация жиров в жировой ткани.
Ожирение.
Роль липидов в организме.
Необходимость изучения строения, свойств и видов липидов кроется в
многообразии из функций. Функции липидов существенно зависят от их вида.
Резервно-энергетическая функция
Триацилглицеролы подкожного жира являются основным энергетическим
резервом организма при голодании. В адипоцитах жиры могут составлять
65-85% веса. Для поперечнополосатой мускулатуры, печени и почек они
являются основным источником энергии.
Структурная функция
Мембраны клеток состоят из фосфолипидов, обязательным компонентом
являются гликолипиды и холестерол. Основным
компонентом сурфактанта легких является фосфатидилхолин.
Сигнальная функция
Гликолипиды выполняют рецепторные функции и задачи взаимодействия
с другими клетками. Производные жирных кислот – эйкозаноиды – являются
"местными или тканевыми гормонами", обеспечивая регуляцию функций
клеток.
Защитная функция
Подкожный жир является хорошим термоизолирующим средством,
обеспечивает
механическую
защиту
внутренних
органов. Фосфолипиды играют
определенную
роль
в
активации
свертывающей системы крови.
Кроме
того:
служат
источником
незаменимых
полиненасыщенных жирных кислот; способствуют всасыванию из
кишечника жирорастворимых витаминов. Полиненасыщенные жирные
кислоты необходимы
организму
для
построения
фосфолипидов,
формирующих основу всех мембранных структур клетки и липопротеинов
крови.
Пищевые липиды, суточная потребность.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В состав пищевых жиров входят в, основном, триацилглицеролы (98%),
фосфолипиды и холестерол. Триацилглицеролы животного происхождения
содержат много насыщенных жирных кислот и имеют твёрдую консистенцию.
Растительные жиры содержат больше ненасыщенных жирных кислот и имеют
жидкую консистенцию (масла).
Суточная потребность: 90-100 г, из них 30% должны приходиться на
растительные масла. Пищевая ценность растительных жиров выше, чем
животных, так как при равном энергетическом эффекте - 9 ккал на 1 г, они
содержат больше незаменимых жирных кислот.
Особенности использования липидов в различных тканях.
Печень
Как и в обмене углеводов, печень играет ведущую роль в обмене липидов.
Почти исключительно в печени локализованы процессы:
Биосинтез эндогенного холестерина (из ацетил-КоА), катаболизм
холестерина, образование ЛПОНП, ЛПВП.
Образование фосфолипидов;
Обмен желчных кислот;
Образование
кетоновых
тел
(ацетоуксусная
кислота,
бэтта-гидроксимасляная кислота, ацетон);
Жировая ткань
В норме жиры составляют около 15% массы тела взрослого человека в
зависимости от возраста, телосложения, пола (возможны широкие вариации).
Резервы
липидов
сосредоточены
в
определенных
анатомических
образованиях (сальниковая брыжейка, костный мозг, подкожная клетчатка).
Эти специальные жировые депо составляют высокодифференцированную
жировую ткань, которая содержит специальные жировые клетки - адипоциты.
энергетическая функция
изолирование глубокорасположенных органов от воздействия холода и
чрезмерного тепла.
предохранение костей, органов, тканей от ударов и толчков.
"сглаживание" острых углов скелета, придавая формам тела округлость
(эстетичность и привлекательность).
Мышцы
В состоянии же покоя главным источником энергии для мышечной ткани
являются жирные кислоты (окисление). Сердечная же мышца и
гладкомышечные стенки кровеносных сосудов используют жиры и продукты их
распада больше и охотней не только в период покоя, но и функционального
напряжения. Длительная, средняя по напряженности работа скелетных мышц
требует катаболизма как углеводов, так и липидов, причем по мере
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
увеличения длительности физической нагрузки. Помогают в этом такие
гормоны, как катехоламины, глюкагон (стимулирует использование гликогена
тканями и одновременно ускоряет липолиз в жировых депо). Помимо набора
ферментов для окисления жирных кислот, в тканях есть ферменты, охотно
окисляющие кетоновые тела.
Мозг, нервная ткань
Данная ткань особенно богата липидами, которые могут составлять до 1/2
общей массы. Ткань мозга и нервов содержит немного ТАГ, большая часть
сложные липиды: ФЛ, сфингозин, холестерин (только в свободном виде). Все
эти липиды могут быть синтезированы в ткани мозга из глюкозы и других
низкомолекулярных соединений.
Митохондрии мозга и нервной инертны в отношении в-окисления и весь
ацетил-КоА получается из глюкозы, следовательно, основной источник
энергии и активных соединений - глюкоза; в какой-то мере могут окисляться
кетоновые тела (особенно при голодании).
Депонирование и мобилизация жиров в жировой ткани.
Депонирование:
Жиры, как и гликоген, являются формами депонирования энергетического
материала. При голодании запасы жира у человека истощаются за 5—7 недель.
Если поступление жира превышает потребности организма в энергии, то жир
депонируется в адипоцитах — специализированных клетках жировой ткани.
Таким образом, жиры в жировой ткани накапливаются в результате трех
процессов:
поступают из хиломикронов, которые приносят экзогенные жиры из
кишечника
поступают из ЛПОНП, которые транспортируют эндогенные жиры,
синтезированные в печени из глюкозы
образуются из глюкозы в самих клетках жировой ткани.
В первом и во втором случае жиры в составе липопротеинов
гидролизуются липопротеинлипазой и в клетку поступают жирные кислоты,
которые затем используются для синтеза ТАГ, синтез которых может протекать
только в присутствии глюкозы, из которой в процессе гликолиза образуется
диаксиацетонфосфат. Инсулин стимулирует синтез ТАГ, потому что в его
присутствии повышается проницаемость мембран клеток жировой ткани для
глюкозы.
Мобилизация:
Мобилизацию (липолиз) депонированных ТАГ катализирует тканевая
липаза. В результате жиры распадаются на глицерин и свободные жирные
кислоты.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Адреналин и глюкагон активируют внутриклеточную липазу. Действие
этих гормонов опосредовано аденилатциклазным каскадом реакций, начиная с
активации аденилатциклазы и заканчивая фосфорилированием липазы,
которая при этом переходит в активную форму и расщепляет эфирные связи в
ТАГ. Глицерол как растворимое в плазме вещество транспортируется в печень,
где
используется
в
реакциях
глюконеогенеза.
Жирные
кислоты
транспортируются кровью в виде комплексов с сывороточными альбуминами в
разные органы и ткани, где включаются в процесс окисления.
Ожирение
(тут будет минуточка физиологии)
Ожирение – избыточное количество нейтрального жира в подкожной
жировой клетчатке. Выделяют два типа ожирения – первичное и вторичное.
Первичное ожирение:
Является следствием нарушения баланса энергии в результате
гиподинамии и переедания. В здоровом организме количество поглощаемой
пищи регулируется гормоном адипоцитов лептином. Лептин вырабатывается
в ответ на увеличение жировой массы в клетке и, в конечном итоге, снижая в
гипоталамусе образование нейропептида Y (который стимулирует поиск
пищи), подавляет пищевое поведение. У 80% лиц с первичным ожирением
гипоталамус нечувствителен к лептину, у 20% имеется дефект структуры
лептина.
Вторичное ожирение
Возникает при гормональных заболеваниях. К таким заболеваниям
относятся, например, гипотиреоз, гиперкортицизм.
50. Строение холестерола (формула).
холестерола. Нарушения обмена холестерола.
Строение холестерола (формула).
Обмен
и
функции
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
(да-да-да, холестерол и холестерин это одно и то же)
Обмен и функции холестерола.
Исходным соединением для синтеза холестерола является ацетил-КоА.
Ферменты, катализирующие реакции синтеза, содержатся в цитоплазме и
эндоплазматическом ретикулуме многих клеток. Наиболее активно этот
процесс происходит в печени. В организме человека в сутки синтезируется
около одного грамма холестерола.
Биосинтез холестерола включает три основные стадии
На первой стадии образуется мевалоновая кислота
На второй
стадии мевалоновая
кислота
превращается
в
изопентенилпирофосфат («активный изопрен»), 6 молекул которого
конденсируются в сквален
На третьей стадии сквален превращается в холестерол
Всего для синтеза 1 молекулы холестерола используется 18 молекул
ацетил-КоА: для образования «активного изопрена» требуется 3 молекулы; в
последующих реакциях конденсации участвуют 6 молекул «активного
изопрена»; 3 × 6 = 18.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА-редуктаза
Аллостерический ингибитор: холестерол
Скорость синтеза холестерола в организме регулируется по механизму
отрицательной обратной связи. Поэтому при поступлении избытка холестерола
с пищей синтез эндогенного холестерола прекращается.
Холестерол является компонентом биологических мембран, из него в
организме образуются стероидные гормоны, витамин D3, желчные кислоты.
Избыток холестерола превращается в печени в желчные кислоты, а также
выделяется с желчью в кишечник и выводится с калом.
Нормальное содержание холестерола в сыворотке крови человека
составляет 3,9 – 6,3 ммоль/л. Транспортной формой холестерола в крови
являются липопротеины. Если нарушается соотношение между поступлением
холестерола в организм и его выведением, то содержание холестерола в
тканях и крови изменяется. Повышение концентрации холестерола в крови
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
(гиперхолестеролемия) может
желчнокаменной болезни.
приводить
к
развитию
атеросклероза
и
Функции холестерола
Структурная – входит в состав мембран, повышая их вязкость и
жесткость.
Связывание и транспорт полиненасыщенных жирных кислот между
органами и тканями в составе липопротеинов низкой и высокой плотности.
Примерно
1/4
часть
всего
холестерола
в
организме этерифицирована олеиновой кислотой и полиненасыщенными
жирными кислотами. В плазме крови соотношение эфиров холестерола к
свободному холестеролу составляет 2:1.
Является предшественником желчных кислот, стероидных гормонов
(кортизола, альдостерона, половых гормонов) и витамина D
Нарушения обмена холестерола.
(информации столько не нужно, но написано интересно, поэтому можно
просто прочитать (или нет) и написать то, что запомнилось, например, что он
есть и протекает в несколько стадий)
Атеросклероз – это отложение холестерина и его эфиров в
соединительной ткани стенок артерий, в которых выражена механическая
нагрузка на стенку (по убыванию воздействия): абдоминальная аорта,
коронарная артерия, подколенная артерия, бедренная артерия, тибиальная
артерия, грудная аорта, дуга грудной аорты, сонные артерии.
Стадии атеросклероза
Морфологически выделяют четыре стадии атеросклероза. Первая и
вторая стадии распространены широко и при правильном питании являются
обратимыми, 3 и 4 стадии уже имеют клиническое значение и необратимы.
1 стадия – повреждение эндотелия
Это "долипидная" стадия, обнаруживается даже у годовалых детей.
Изменения
этой
стадии неспецифичны и
ее
могут
вызывать:
дислипопротеинемия, гипертензия, повышение вязкости крови, курение,
вирусные и бактериальные инфекции, свинец, кадмий и т.п.
На
этой
стадии
в
эндотелии
создаются зоны
повышенной
проницаемости и клейкости. Внешне это проявляется в разрыхлении и
истончении (вплоть до исчезновения) защитного гликокаликса на поверхности
эндотелиоцитов, расширении межэндотелиальных щелей. Это приводит к
усилению выхода моноцитов и липопротеинов (ЛПНП и ЛПОНП) в интиму.
2 стадия – стадия начальных изменений
Отмечается у большинства детей и молодых людей.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Поврежденный
эндотелий
и
активированные
тромбоциты
вырабатывают медиаторы
воспаления,
факторы
роста,
эндогенные
окислители. В результате через поврежденный эндотелий в интиму сосудов
еще более активно проникают моноциты и способствуют развитию воспаления.
Непосредственой биохимической
причиной атеросклероза
является
модификация липопротеинов в зоне воспаления, в основном окислением,
гликозилированием, ацетилированием.
Моноциты, преобразуясь в макрофаги, активно поглощают измененные
липопротеины при участии "мусорных" рецепторов
Под действием факторов роста гладкомышечные клетки мигрируют в
интиму и начинают пролиферировать, превращаясь в макрофагоподобные
клетки. Они также накапливают модифицированные ЛПНП.
Накопление липидов в макрофагах быстро исчерпывает невысокие
возможности клеток по утилизации свободного и этерифицированного ХС. Они
переполняются стероидами и превращаются в пенистые клетки. Внешне на
эндотелии появляются липидные пятна и полоски.
3 стадия – стадия поздних изменений
Внешне проявляется как выступание поверхности в просвет сосуда.
Стадия характеризуется следующими особенностями:
продуцирование бывшими гладкими миоцитами коллагена, эластина и
гликозаминогликанов (накопление межклеточного вещества),
пролиферация и гибель пенистых клеток (апоптоз),
накопление в межклеточном пространстве свободного ХС и
этерифицированного ХС,
инкапсулирование холестерола и формирование фиброзной бляшки.
4 стадия – стадия осложнений
На этой стадии происходят:
кальцификация бляшки и ее изъязвление, приводящее к липидной
эмболии,
тромбоз из-за адгезии и активации тромбоцитов,
разрыв сосуда.
51. Окисление высших жирных кислот. Последовательность
реакций бэтта-окисления. Связь окисления жирных кислот с
цитратным циклом и дыхательной цепью. Биологическая роль.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Окисление жирных кислот происходит в митохондриях клеток и
сопровождается выделением большого количества энергии, запасаемой в
форме АТФ.
Окислению жирных кислот предшествует их активация, то есть
образование ацил-КоА. Эта реакция протекает в цитоплазме в присутствии
фермента ацил-КоА-синтетазы за счёт использования энергии АТФ.
Следующий этап - транспорт ацил-КоА в митохондрии - происходит при
помощи карнитинового механизма. В цитоплазме ацил-КоА взаимодействует с
карнитином (γ-триметиламино-β-гидроксибутиратом) при участии фермента
карнитин-ацилтрансферазы I. Образовавшийся ацилкарнитин проникает
через митохондриальную мембрану. В митохондрии происходит обратная
реакция
–
расщепление
ацилкарнитина
при
участии
НS-КоА
и
митохондриальной карнитин-ацилтрансферазы II. При этом карнитин
возвращается в цитозоль.
Ацил-КоА подвергается
углерода (β-окислению).
в
митохондриях
Карнитинацилтрансфераза:
Аллостер.инг-р: малонил-SКоА
окислению
по
β-атому
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Образовавшийся
в
результате
этой
последовательности
реакций ацил-КоА с более короткой цепью может включаться в новый цикл
β-окисления вплоть до образования двух молекул ацетил-КоА. Ацетил-КоА
далее окисляется в цикле трикарбоновых кислот Кребса. НАДН2 и
ФАДН2 служат донорами электронов для дыхательной цепи.
Окисление жирных кислот наиболее активно происходит в миокарде,
почках, а также в скелетных мышцах при длительной работе.
52. Биосинтез жирных кислот в тканях: последовательность
реакций, биологическая роль. Компартментализация и регуляция
обмена жирных кислот.
Высшие жирные кислоты могут быть синтезированы в организме из
метаболитов углеводного обмена. Исходным соединением для этого
биосинтеза является ацетил-КоА, образующийся в митохондриях из пирувата –
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
продукта гликолитического распада глюкозы. Место синтеза жирных кислот –
цитоплазма клеток, где имеется мультиферментный комплекс синтетаза
высших жирных кислот. Этот комплекс состоит из шести ферментов,
связанных с ацилпереносящим белком, который содержит две свободные
SH-группы (АПБ-SH). Синтез происходит путём полимеризации двууглеродных
фрагментов, конечным продуктом его является пальмитиновая кислота –
насыщенная жирная кислота, содержащая 16 атомов углерода. Обязательными
компонентами, участвующими в синтезе, являются НАДФН (кофермент,
образующийся в реакциях пентозофосфатного пути окисления углеводов) и
АТФ.
(схемка для общего понимания процесса)
Ацетил-КоА поступает из митохондрий в цитоплазму при помощи
цитратного механизма. В митохондриях ацетил-КоА взаимодействует с
оксалоацетатом
(фермент
– цитратсинтаза),
образующийся
цитрат
переносится через митохондриальную мембрану при помощи специальной
транспортной системы. В цитоплазме цитрат реагирует с HS-КоА и АТФ, вновь
распадаясь на ацетил-КоА и оксалоацетат (фермент –цитратлиаза).
Начальной реакцией синтеза жирных кислот является карбоксилирование
ацетил-КоА с образованием малонил-КоА.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Ацетил-КоА-карбоксилаза:
Кофермент: Биотин (производное витамина Н)
Аллостерический активатор: цитрат
Аллостерический ингибитор: КоА-производные высших жирных кислот
Затем ацетил-КоА и малонил-КоА взаимодействуют
ацилпереносящего белка.
Далее
происходит
их
конденсация,
восстановление образовавшегося продукта.
с SH-группами
декарбоксилирование
и
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Продукт реакции взаимодействует с новой молекулой малонил-КоА и цикл
многократно повторяется вплоть до образования остатка пальмитиновой
кислоты.
Основные особенности биосинтеза жирных кислот по сравнению с
β-окислением:
синтез жирных кислот в основном осуществляется в цитоплазме клетки,
а окисление – в митохондриях;
участие в процессе связывания СО2 с ацетил-КоА;
в синтезе жирных кислот принимает участие ацилпереносящий белок, а
в окислении – коэнзим А;
для
биосинтеза
жирных
кислот
необходимы
окислительно-восстановительные коферменты НАДФН, а для β-окисления –
НАД+ и ФАД.
Регуляция обмена жирных кислот.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
(тут будет дана инфа по регуляции и окисления так же, чтобы наглядно
было видно, где порылась собачка Чаппа и в чем разница между этими
ужасными процессами. Попутно буду пояснять, ибо эта инфа нужна будет в
дальнейших вопросах)
Гормональная регуляция
Синтез и окисление триацилглицеролов и жирных кислот зависит от
соотношения инсулин / глюкагон.
1. Изменение количества ферментов
Ацетил-SКоА-карбоксилаза является адаптивным ферментом, количество
его возрастает при усиленном питании и уменьшается при голодании и
потреблении жира. Индуктором биосинтеза этих ферментов является инсулин.
2. Ковалентная модификация
Инсулин
способствует
дефосфорилированию
активации ацетил-SКоА-карбоксилазы.
Одновременно
в
дефосфорилируется и инактивируется ТАГ-липаза.
и
клетке
Глюкагон, адреналин или
другие
гормоны,
действуя
по
аденилатциклазному механизму с участием цАМФ-зависимой протеинкиназы,
вызывают фосфорилирование и ингибирование ацетил-SКоА-карбоксилазы и,
следовательно, останавливают липогенез. Одновременно они активируют
ТАГ-липазу.
(Короче, есть липогенез (создание липидов с целью запасания излишек
Ацетил-КоА) и липолиз (их распад для получения энергии). Инсулин является
гормоном запасающим, т.е. он, как добрый военком, переводит «в запас»
аминокислоты и жиры, пуская в расход сахарок (ну как в расход, о создает из
него гликоген). Глюкогон и его братки – это фашисты, которые пытаются
разрушить все, что видятв т.ч. и жирок (путем прекращения его синтеза и
активации распада). Таким образом, инсулин и глюкагон со свой бандой
(адреналином и ко) являются антагонистами)
При
уменьшении
количества инсулина и
возрастании глюкагона усиливаются липолиз в жировой ткани, поступление
жирных кислот в печень и другие ткани и реакции их β-окисления. Такое
состояние наблюдается при гипогликемии любого происхождения. При
обратном соотношении гормонов начинаются реакции синтеза жиров.
Метаболическая регуляция
В регуляции синтеза и окисления жирных кислот играют роль три участка:
Активность ацетил-SКоА-карбоксилазы регулируется:
цитратом – аллостерический активатор фермента, накапливается в
цитозоле при избыточном количестве энергии,
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
ацил-SКоА по принципу обратной отрицательной связи ингибирует
фермент, препятствуя синтезу малонил-SКоА. (т.е. если ацил-SКоА
не успевает вступить в этерификацию или усиливается липолиз в
клетке или увеличивается поступление жирных кислот извне, то
автоматически блокируется синтез новых жирных кислот)
Транспорт
цитрата из
митохондрии
в
цитозоль
подавляется
избытком ацил-SКоА, это снижает синтез жирных кислот.
Карнитин-ацилтрансфераза ингибируется
при
образовании малонил-SКоА, что останавливает поступление ацил-SКоА внутрь
митохондрий и снижает β-окисление.
(В общем, когда в клетке имеется избыток энергии, то усиление синтеза
жирных кислот достигается поступлением в цитозоль цитрата и при наличии
малонил-S-КоА. Полученные молекулы ацил-SКоА быстро поступают на
этерификацию глицерола до ТАГ и не накапливаются в цитозоле.
Если в клетке недостаточно энергии, то необходимо активировать
β-окисление жирных кислот для ее получения. В этом случае гормональные
влияния вызывают липолиз (или поступление жирных кислот извне)
и накопление ацил-SКоА в цитозоле, что автоматически через уменьшение
количества цитрата и малонил-SКоА препятствует синтезу новых жирных
кислот.
Параллельно убыль
малонил-SКоА и
активация
карнитин-ацил-трансферазы запускает β-окисление.
53. Биосинтез
ацилглицеролов
и
фосфолипидов:
последовательность
реакций, значение. Липотропный эффект
фосфолипидов, роль в предупреждении жирового перерождения
печени.
Синтез ТАГ:
Биосинтез триацилглицеролов и глицерофосфолипидов происходит в
цитоплазме клеток. Первые реакции этих метаболических путей совпадают и
включают образование фосфатидной кислоты.
Предшественники фосфатидной кислоты - глицерол и жирные кислоты вступают в реакцию в активной форме.
Образование активной формы глицерола (глицерол-3-фосфата может
происходить двумя путями
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Активация жирных кислот идёт путём образования тиоэфиров коэнзима А
– ацил-КоА (если забыли это за крокозябра – смотрим активацию жирных
кислот в одном из вышестоящих вопросов)
Первая реакция ацилирования глицерол-3-фосфата осуществляется за
счёт
КоА-производного
насыщенной
жирной
кислоты,
например,
пальмитиновой. Образуется сложноэфирная связь в 1-м положении (реакция
1).
Вторая реакция ацилирования идёт, как правило, за счёт КоА-тиоэфира
ненасыщенной жирной кислоты, например, олеиновой (реакция 2).
В процессе синтеза триацилглицеролов происходит дефосфорилирование
фосфатидной кислоты при помощи фосфатидатфосфатазы (реакция 3).
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В дальнейшем 1,2-диацилглицерол ацилируется третьей молекулой
ацил-КоА, которая может содержать остаток как ненасыщенной, так и
насыщенной жирной кислоты (реакция 4).
В организме здорового человека процессы биосинтеза и катаболизма
триацилглицеролов взаимно уравновешены.
Синтез фосфолипидов:
(разберем на примере холина. Если учили по этаноламину – меняем
название, а формулы Goooooglim)
Биосинтез фосфолипидов по сравнению с синтезом ТАГ имеет
существенные
особенности.
Они
заключаются
в дополнительной
активации компонентов ФЛ – фосфатидной кислоты или холина и
этаноламина.
1 путь – "спасательный"
Благодаря этому пути холин и этаноламин используются повторно и не
катаболизируют. Активация холина (или этаноламина) происходит через
промежуточное
образование
фосфорилированных
производных
с
последующим присоединением ЦМФ. В следующей реакции фосфохолин (или
фосфоэтаноламин) переносится на ДАГ. Этот путь особенно характерен для
легких и кишечника, но идет и в других тканях.
2 путь – синтез de novo
Здесь холин не встраивается в готовом виде, а образуется в ряде
реакций. Активация фосфатидной кислоты заключается в присоединении к
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
ней ЦМФ с образованием ЦДФ-ДАГ. Далее к нему присоединяется
шестиатомный
спирт
инозитол
или
серин
с
образованием фосфатидилинозитола и фосфатидилсерина. Синтезированный
фосфатидилсерин подвергается декарбоксилированию с образованием
фосфатидилэтаноламина, который метилируется S-аденозинметионином в
фосфатидилхолин.
3 путь – обратное превращение
Между фосфатидилэтаноламином и серином может происходить реакция
с
образованием
в
результате
реакции фосфатидилсерина и
свободного этаноламина.
Липотропные вещества
Все вещества, способствующие синтезу ФЛ и препятствующие синтезу
ТАГ, и способные предотращать жировую инфильтрацию печени,
называются липотропными факторами. Липотропный эффект этих соединений
связан с тем, что общим предшественником триацилглицеролов и
фосфолипидов является фосфатидная кислота. При недостатке липотропных
факторов фосфатидная кислота используется преимущественно для синтеза
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
триацилглицеролов. Они нерастворимы в воде и накапливаются в клетках,
способствуя их жировому перерождению. К ним относятся:
Структурные
компоненты фосфолипидов:
полиненасыщенные
жирные кислоты, инозитол, серин, холин, этаноламин.
Метионин – донор метильных групп, полученных в обмене серина и
глицина, для синтеза холина и фосфатидилхолина.
Витамины:
пиридоксин (В6), способствующий образованию ФЭА из ФС.
цианкобаламин (В12)
и фолиевая
кислота,
участвующие
в
образовании активной формы метионина, и, следовательно, в
синтезе фосфатидилхолина.
54. Биосинтез и использование кетоновых тел. Гиперкетонемия:
причины, механизм развития и последствия.
При состояниях, сопровождающихся снижением глюкозы крови, клетки
органов и тканей испытывают энергетический голод. Так как окисление
жирных кислот процесс "трудоемкий", а нервная ткань вообще неспособна
окислять жирные кислоты, то печень облегчает использование этих кислот
тканями, заранее окисляя их до уксусной кислоты и переводя последнюю в
транспортную форму – кетоновые тела.
К кетоновым телам относят три соединения
– ацетоацетат, 3-гидроксибутират и ацетон.
близкой
структуры
Стимулом для образования кетоновых тел служит поступление большого
количества жирных кислот в печень. При состояниях, активирующих липолиз в
жировой ткани, не менее 30% образованных жирных кислот задерживаются
печенью. К таким состояниям относится
голодание,
сахарный диабет I типа,
длительные физические нагрузки,
алкогольное отравление,
потреблении жирной пищи.
Так как синтез ТАГ в этих условиях невозможен, то жирные кислоты из
цитозоля попадают в митохондрии и окисляются с образованием кетонов.
При богатой жирами диете, особенно у детей, жирные кислоты не успевают
включиться в состав ТАГ и ЛПОНП и частично переходят в митохондрии, что
увеличивает синтез кетоновых тел. При алкогольном отравлении субстратом
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
для
синтеза
кетонов
при обезвреживании этанола.
является
ацетил-SКоА,
синтезируемый
В обычных условиях синтез кетоновых тел также идет, хотя в гораздо
меньшем количестве. Для этого используются как жирные кислоты, так и
безазотистые остатки кетогенных и смешанныхаминокислот.
(Ну что, мои маленькие педиатры, соскучились? Нет? В общем то все
равно… Вот вам чтиво, развлекайтесь, азаз! Хотя если честно, то тут просто
интересные вещи есть, которые полезно бы знать всем)
Для детей раннего возраста характерна неустойчивость жирового обмена,
связанная с недостаточностью регуляторного влияния ЦНС и эндокринной
системы. Поэтому кетонемия и кетонурия у грудных детей наблюдается чаще,
чем у взрослых.
Уровень ацетоацетата быстро нарастает между 12 и 24 часами жизни и
сохраняется высоким первую неделю жизни, что свидетельствует об активной
мобилизации жира из депо, высокой утилизации свободных жирных кислот в
печени и малом использовании кетоновых тел в тканях.
У детей до 7 лет под влиянием различных стимулов (краткое голодание,
инфекции, эмоциональное возбуждение) ускоряется синтез кетоновых тел и
может легко возникать кетоацидоз, сопровождающийся неукротимой рвотой
("ацетонемическая рвота"). Причиной этому служит неустойчивость
углеводного обмена и малые запасы гликогена у детей, что усиливает липолиз
в адипоцитах, накопление жирных кислот в крови и, следовательно, кетогенез
в печени.
Синтез кетоновых тел (кетогенез)
Синтез ацетоацетата происходит только в митохондриях печени, далее он
либо
восстанавливается
до 3-гидроксибутирата,
либо
спонтанно
декарбоксилируется до ацетона. Далее все три соединения поступают в кровь
и разносятся по тканям. Ацетон, как летучее вещество, легко удаляется с
выдыхаемым воздухом и потом. Все кетоновые тела могут выделяться с мочой.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Реакции синтеза и утилизации кетоновых тел
Используются кетоновые тела клетками всех тканей, кроме печени и
эритроцитов. Особенно активно, даже в норме, они потребляются
миокардом и корковым слоем надпочечников.
В тканях реакции утилизации кетоновых тел в целом совпадают с
обратным
направлением
реакций
синтеза.
В цитозоле клеток
3-гидроксибутират окисляется, образующийся ацетоацетат проникает
в митохондрии, активируется за счет сукцинил-SКоА и превращается в
ацетил-SКоА, который сгорает в ЦТК.
Гиперкетонемия: причины, механизм развития и последствия.
Для понимания причин кетоацидоза при различных ситуациях необходимо
понимать роль оксалоацетата для регуляции цикла трикарбоновых кислот.
(если вы постигли ДЗЕН в плане того, что такое ЩУК и с чем его едять –
пропускаем курсив)
В печени при длительной мышечной нагрузке резервы гликогена
истощаются,
развивается
тенденция
к
гипогликемии, значительно
усиливается глюконеогенез, количество оксалоацетата снижается, и жирные
кислоты, попавшие в печень, будут окисляться с образованием кетоновых тел.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
При голодании глюкоза не в состоянии обеспечить наличие должного
количества оксалоацетата, поскольку ее мало и в крови, и в гепатоците. Вместе
с этим, в печени при голодании активен глюконеогенез для которого
используется оксалоацетат. Поэтому при голодании жирные кислоты,
поступающие в большом количестве в печень, не сгорают в ЦТК, а уходят в
синтез кетоновых тел.
При голодании синтез кетоновых тел ускоряется в 60 раз (повышение
до 0,6 г/л при норме менее 0,01 г/л), при сахарном диабете I типа – в 400 (!)
раз (до 4 г/л).
При сахарном диабете 1 типа (инсулинзависимом) в гепатоците
глюкозы может быть много, т.к. глюкоза проникает в него через ГлюТ-2 без
участия инсулина. Однако, точно также как при голодании, соотношение
инсулин/глюкагон низкое, и оксалоацетат очень активно уходит на синтез
глюкозы, что тормозит ЦТК и отправляет ацетил-SKoA на образование
кетоновых тел.
А теперь про диабет «number two»
При сахарном диабете 2 типа (инсулиннезависимом) инсулина достаточно
и соотношение инсулин/глюкагон велико, поэтому глюконеогенез не активен и
оксалоацетата хватает для поддержания ЦТК. Образуемый здесь ацетил-SKoA
либо сгорает в ЦТК, либо используется для синтеза холестерина и синтеза
жирных кислот(который стимулируется инсулином). К тому же при наличии
инсулина попадающие в печень жирные кислоты будут не окисляться, а
вовлекаться в синтез триацилглицеролов и ЛПОНП.
Последствия гиперкетонемии:
1). В связи нарушением липидной структуры оболочек нервных
образований проявляется наркотическое действие на ЦНС с нарушением
сознания.
2) Развитие метаболического ацидоза приводит к активации процессов
протеолиза.
3) Кетонурия приводит к потере ионов калия и натрия, поскольку
кетоновые тела - кислоты выделяются почками преимущественно в виде солей.
Развиваются полиурия и дегидратация, что еще более усиливает тканевой
распад. Гипокалиемия может привести к нарушению сократительной функции
миокарда.
4) На фоне гиперкетонемии угнетается иммунологическая реактивность и
повышается чувствительность к инфекционным возбудителям.
5) Кетоновые тела являются диабетогенными факторами, поскольку
затрудняют прохождение глюкозы в клетку, снижают активность инсулина.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
55. Липопротеины крови: особенности строения, состава и
функций
разных
классов
липопротеинов.
Роль
в
обмене
триацилглицеролов и холестерола. Диагностическое значение
определения уровня холестерола и липопротеинов в крови.
Структурная организация хиломикрона:
Рис. справа: ТГ — триглицериды; ФЛ — фосфолипиды; ХС — холестерин;
В — белки.
- Хиломикроны представляют собой комплексные частицы сферической
формы, состоящие из липидов и белков.
- Липидное ядро хиломикронов образуют триацилглицеролы (80% и
более) и эфиры холестерола.
- Оболочку хиломикрона составляют амфифильные соединения – белки
(аполипопротеины), фосфолипиды и свободный холестерол.
Особенности:
Образуются в стенке кишечника, поступают в лимфу, затем в кровь.
Распадаются под действием липопротеинлипазы, содержащейся в
клетках эндотелия внепеченочных сосудов (и многих тканей, таких как
мышечная, жировая, сердце и др.).
При дефиците данного фермента - гиперлипопротеинемия
определенного типа: в крови повышен уровень хиломикронов и ЛПОНП,
низкий уровень ЛПНП, ЛПВП.
Биологическая роль хиломикронов: транспорт ресинтезированных
липидов из стенки кишечника.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Структурная организация ЛПОНП:
Повторяет организацию хиломикрона, но обладают меньшими размерами.
Снижается доля ТАГ, а доля белков, холестерина и фосфолипидов возрастает.
Особенности:
Образуются главным образом в печени (хотя некоторая часть - в тонком
кишечнике), поступают в кровь.
Распадаются под действием липопротеинлипазы, содержащейся в
клетках эндотелия внепеченочных сосудов (многих тканей, таких как
мышечная, жировая, сердце и др.), в печени - под действием печеночной
липазы.
При этом ТАГ расщепляются и переносятся в соответствующие ткани
(где используются либо как источник энергии, либо как жировые отложения
для более позднего использования).
При дефиците данного фермента - гиперлипопротеинемия
определенного типа: в крови повышен уровень хиломикронов и ЛПОНП,
низкий уровень ЛПНП, ЛПВП.
Биологическая роль ЛПОНП: эндогенных ТАГ, образовавшихся в
печени.
Структурная организация ЛПНП:
Повторяет организацию хиломикрона, ЛПОНП, но по сравнению с
последними, значительно меньше в размере. Значительно возрастает доля
холестерина (!), доля ТАГ резко падает.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Особенности:
Образуются главным образом в крови из ЛПОНП в процессе гидролиза
последних под действием сначала липопротеинлипазы, а затем
печёночной липазы. После - связываются ЛПНП с рецепторами клеток,
которым необходим холестерол и эндоцитируются ей, поступая в лизосомы.
При дефиците рецепторов для ЛПНП - гиперлипопротеинемия
определенного типа - гиперхолестеринемия: в крови повышен уровень
холестерина и ЛПНП, высокий риск атеросклероза и заболеваний ССС.
Биологическая роль ЛПНП: богаты холестеролом, поэтому этот класс
липопротеинов является одним из основных переносчиков холестерина в
крови. Холестерин ЛПНП часто именуется «плохим холестерином» из-за его
связи с риском атеросклероза.
Структурная организация ЛПВП:
Повторяет организацию других липопротеинов, но по сравнению с ними
имеют наименьший размер. Доля ТАГ очень мала, доля холестерина
значительно падает, а белков - возрастает.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Насцентные липопротеины.
В ЛПВП выделяют две фракции - одна связывается с мембранными
рецепторами клеток внепеченочных тканей, забирает их холестерол (и ФЛ)
и этерифицирует его при помощи ЛХАТ (она и называется "насцентными
липопротеинами"), а другая отдает эфиры холестерола в печени, где они
гидролизуются.
Особенности:
Образуются главным образом в печени, первоначально состоят
преимущественно из белков и фосфолипидов и имеют форму дисков.
При помощи фермента ЛХАТ липопротеины этого класса извлекают
избыток холестерола из внепечёночных клеток и в форме эфиров
доставляют его в печень.
При дефиците фермента ЛХАТ: в крови и эритроцитах накапливается
свободный холестерин, заметно понижен уровень этерифицированного
холестерина плазмы, уровень холестерина ЛПВП. Повышен уровень ЛПОНП,
концентрация ТАГ плазмы крови. ЛПНП мало, присутствующие аномально
богаты триглицеридами.
Биологическая роль ЛПВП: это форма транспорта холестерина из
тканей в печень. В ЛПВП много фосфолипидов, холестерин в его составе
этерифицирован, т. е. соединен с жирными кислотами.
В результате эти комплексы стабильны, холестерин из них не
откладывается в сосудах. Врачи называют ЛПВП полезными, т. к. повышение
их концентрации в крови предотвращает атеросклероз.
Диагностическое значение определения уровня холестерола и
липопротеинов в крови.
Увеличение содержания в крови ЛПНП и ЛПОНП и уменьшение
содержания ЛПВП способствует развитию атеросклероза. Следовательно,
ЛПОНП и ЛПНП – атерогенные липопротеины, ЛПВП –
антиатерогенные липопротеины.
Коэффициент атерогенности – пропорциональное соотношение
"хорошего" холестерина и холестерина общего, который в будущем может
перейти в связанное состояние (ЛПНП).
Это показатель, отражающий степень риска развития заболеваний сердца
и сосудов.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В целом, этот показатель является нормальным в диапазоне от 2 до 2.5
единиц (но не выше 3.2 для женщин и 3.5 для мужчин). Показатель свыше
указанной нормы может свидетельствовать о наличии атеросклероза.
56. Регуляция метаболизма. Иерархия регуляторных систем.
Значение эндокринной системы. Роль гормонов гипоталамуса и
гипофиза.
Регуляцию метаболизма осуществляют 4 основные системы:
центральная и периферическая нервные системы через нервные
импульсы и нейромедиаторы
эндокринная система через эндокринные железы и гормоны, которые
секретируются в кровь и влияют на метаболизм различных клеток-мишеней
паракринная и аутокринная системы посредством различных
соединений, которые секретируются в межклеточное пространство и
взаимодействуют с рецепторами либо близлежащих клеток, либо той же клетки
(простагландины, гормоны ЖКТ, гистамин и др.)
иммунная система через специфические белки (цитокины, антитела).
Иерархия регуляторных систем
1. Сигналы из внешней и внутренней
среды поступают в центральную нервную
систему (высший уровень регуляции,
осуществляет контроль в пределах
целого
организма).
Эти
сигналы
трансформируются в нервные импульсы,
попадающие
на
нейросекреторные
клетки гипоталамуса. В гипоталамусе
образуются:
либерины
(или
рилизинг-факторы),
стимулирующие
секрецию гормонов гипофиза;
статины – вещества, угнетающие
секрецию этих гормонов.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Либерины и статины по системе портальных капилляров достигают
гипофиза, где вырабатываются тропные гормоны. Тропные гормоны
действуют на периферические ткани-мишени и стимулируют (знак “+”)
образование и секрецию гормонов периферических эндокринных желёз.
Гормоны периферических желёз угнетают (знак “–”) образование тропных
гормонов, действуя на клетки гипофиза или нейросекреторные клетки
гипоталамуса. Кроме того, гормоны, действуя на обмен веществ в тканях,
вызывают изменения содержания метаболитов в крови, а те, в свою
очередь, влияют (по механизму обратной связи) на секрецию гормонов в
периферических железах (или непосредственно, или через гипофиз и
гипоталамус).
2. Гипоталамус, гипофиз и периферические железы образуют средний
уровень регуляции гомеостаза, обеспечивающий контроль нескольких
метаболических путей в пределах одного органа, или ткани, или разных
органов.
Гормоны эндокринных желёз могут влиять на обмен веществ:
путём изменения количества ферментного белка;
путём
химической
модификации
изменением его активности, а также
путём
изменения
биологические мембраны.
скорости
ферментного
транспорта
белка
веществ
с
через
3. Внутриклеточные механизмы регуляции представляют собой низший
уровень регуляции. Сигналами для изменения состояния клетки служат
вещества, образующиеся в самих клетках или поступающие в неё.
Эндокринная система — система регуляции деятельности внутренних
органов
посредством
гормонов,
выделяемых эндокринными клетками
непосредственно в кровь либо диффундирующих через межклеточное
пространство в соседние клетки.
Основными функциями эндокринной системы являются:
1. Координация работы всех систем организма.
2. Участие во многих химических превращениях, происходящих в
организме
3. Стабилизация возможных нарушений основных процессов
жизнедеятельности, возникающих под действием изменяющихся
условий внешней среды
4. Регуляция роста и развития организма
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
5. Непосредственное
участие
репродуктивной системы человека
в
функционировании
Гормоны — это биологические активные вещества, вырабатывающиеся в
эндокринных железах и в малых концентрациях влияющие на активность
ферментов,
генетический
аппарат,
физиологические
функции
и
биохимические процессы организма.
Роль гормонов гипоталамуса и гипофиза
Местом непосредственного взаимодействия высших отделов центральной
нервной системы и эндокринной системы является гипоталамус. Это
небольшой участок переднего мозга, который расположен непосредственно
над гипофизом и связан с ним при помощи системы кровеносных сосудов,
образующих портальную систему.
Гормоны гипоталамуса. Нейросекреторные клетки гипоталамуса
продуцируют 7 либеринов (соматолиберин, кортиколиберин, тиреолиберин,
люлиберин, фоллиберин, пролактолиберин, меланолиберин) и 3 статина
(соматостатин, пролактостатин, меланостатин). Все эти соединения являются
пептидами.
Гормоны гипоталамуса через специальную портальную систему сосудов
попадают в переднюю долю гипофиза (аденогипофиз). Либерины
стимулируют, а статины подавляют синтез и секрецию тропных гормонов
гипофиза. Эффект либеринов и статинов на клетки гипофиза опосредуется
цАМФ- и Са2+-зависимыми механизмами.
Гормоны аденогипофиза. Аденогипофиз (передняя доля гипофиза)
продуцирует и выделяет в кровь ряд тропных гормонов, регулирующих
функцию как эндокринных, так и неэндокринных органов. Все гормоны
гипофиза являются белками или пептидами. Внутриклеточным посредником
всех гипофизарных гормонов (кроме соматотропина и пролактина) служит
циклический АМФ (цАМФ).
Гормоны нейрогипофиза. К гормонам, секретируемым в кровоток
задней долей гипофиза, относятся окситоцин и вазопрессин. Оба гормона
синтезируются в гипоталамусе в виде белков-предшественников и
перемещаются по нервным волокнам в заднюю долю гипофиза.
57.
Механизм
действия
дистантных
гормонов.
Роль
мембраносвязывающих ферментов в передаче внешнего сигнала
внутрь клетки.
Гормоны дистантного действия. К гормонам дистантного действия
относятся гидрофильные (растворимые в воде) гормоны – катехоламины и
гормоны белково-пептидной природы. Так как эти вещества не растворимы в
липидах, они не могут проникать через клеточные мембраны. Рецепторы для
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
этих гормонов расположены на наружной поверхности плазматической
мембраны клеток-мишеней. Гормоны дистантного действия реализуют своё
действие на клетку при помощи вторичного посредника, в качестве которого
чаще всего выступает циклический АМФ (цАМФ).
Взаимодействие гормона с его специфическим рецептором приводит к
активации G-белка клеточной мембраны. G-белок связывает ГТФ и активирует
аденилатциклазу.
Активная аденилатциклаза превращает АТФ в цАМФ, цАМФ активирует
протеинкиназу.
Неактивная протеинкиназа представляет собой тетрамер, который состоит
из двух регуляторных (R) и двух каталитических (C) субъединиц. В результате
взаимодействия с цАМФ происходит диссоциация тетрамера и освобождается
активный центр фермента.
Протеинкиназа фосфорилирует белки-ферменты за счёт АТФ, либо
активируя их, либо инактивируя. В результате этого изменяется (в одних
случаях – увеличивается, в других – уменьшается) скорость химических
реакций в клетках-мишенях.
Роль мембраносвязанных ферментов в передаче внешнего
сигнала внутрь клетки.
Некоторые рецепторы работают как ферменты. Рецепторы этого типа
имеют внеклеточный лиганд-связывающий домен, трансмембранный
участок и внутриклеточную часть, которая сама обладает ферментативной
активностью либо тесно связана с другим ферментом.
Выделяют несколько типов таких рецепторов:
1. Рецепторы с тирозинкиназной активностью. Эти рецепторы при
связывании с ними сигнальной молекулы димеризуются, что включает их
активность и они фосфорилируют специфичные белки-эффекторы по
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
остаткам тирозина. Активированные рецепторы часто фосфорилируют сами
себя, что называется аутофосфорилированием. Например, по такому
механизму действует инсулин, многие цитокины – факторы роста.
2. Рецепторы с гуанилатциклазной активностью. Эти рецепторы образуют
вторичный мессенджер цГМФ из ГТФ. По этому механизму действуют
натрийуретические пептиды.
3. Рецепторы с тирозинфосфатазной активностью. Примером может
служить общий лейкоцитарный антиген CD-45 (англ. cluster of differentiation).
Он представлен на всех клетках крови, кроме зрелых эритроцитов, и
обеспечивает прохождение сигнала от антигена внутрь клетки.
58. Гормоны передней доли гипофиза - строение, механизм
действия, биологическая роль. Последствия нарушений функции
гипофиза в разные возрастные периоды.
Гормоны аденогипофиза. Аденогипофиз (передняя доля гипофиза)
продуцирует и выделяет в кровь ряд тропных гормонов, регулирующих
функцию как эндокринных, так и неэндокринных органов.
Все гормоны гипофиза являются белками или пептидами.
Внутриклеточным посредником всех гипофизарных гормонов (кроме
соматотропина
и
пролактина)
служит
циклический
АМФ
(цАМФ).
Характеристика гормонов передней доли гипофиза приводится в таблице.
Основные виды нарушений гормональной функции гипофиза и
гипоталамуса.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
При дефиците соматотропного гормона, возникающем в детском
возрасте, развивается карликовость (низкий рост).
При избытке соматотропного гормона, возникающем
возрасте, развивается гигантизм (аномально высокий рост).
в
детском
При избытке соматотропного гормона, возникающем у взрослых (в
результате опухоли гипофиза), развивается акромегалия – усиленный рост
кистей рук, ступней, нижней челюсти, носа.
59. Глюкагон – строение, факторы, влияющие на секрецию,
механизм действия, биологическая роль.
Глюкагон – полипептид, содержащий 29 аминокислотных остатков. Он
продуцируется
α-клетками
островков
Лангерганса
в
виде
белка-предшественнника (проглюкагона). Частичный протеолиз прогормона и
секреция глюкагона в кровь происходит при гипогликемии, вызванной
голоданием.
Клетки-мишени для глюкагона – печень, жировая ткань, миокард.
Механизм действия – дистантный (посредником является цАМФ).
Под действием глюкагона в клетках-мишенях:
ускоряется мобилизация гликогена в печени и тормозится его
синтез;
ускоряется мобилизация жиров (липолиз) в жировой ткани и
тормозится их синтез;
угнетается синтез белка и усиливается его катаболизм;
ускоряется глюконеогенез и кетогенез в печени.
Конечный эффект глюкагона – поддержание нормального уровня
глюкозы в крови.
Регуляторы секреции глюкагона:
Стимуляторы:
аминокислоты (аланин, серин, глицин, цистеин, и треонин),
гастрин
кортизон
физические упражнения
инфекции
стрессовые ситуации
ацетилхолин
Ингибиторы:
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
глюкоза
соматостатин
секретин
(Глюкагон — это инсулин, наоборот, он увеличивает концентрацию
глюкозы в крови, разрушая всё из чего можно получить глюкозу (белки, жиры,
гликоген), и он естественно тормозит все пути, которые тратят глюкозу
понапрасну, когда твое похудение к лету затянулось)
60. Половые гормоны – механизм действия, биологическая роль,
образование, строение (формула).
Половые гормоны.
1. Женские половые гормоны (эстрогены). К ним относятся эстрон,
эстрадиол и эстриол. Это стероидные гормоны, синтезируемые из
холестерола главным образом в яичниках.
Секреция эстрогенов регулируется фолликулостимулирующим и
лютеинизирующим гормонами гипофиза.
Ткани-мишени - тело матки, яичники, маточные трубы, грудные железы.
Механизм действия - прямой.
Основная
биологическая
роль
эстрогенов
заключается
обеспечении репродуктивной функции в организме женщины.
в
2.
Мужские
половые
гормоны
(андрогены).
Главными
представителями являются андростерон и тестостерон. Предшественником
андрогенов является холестерол, синтезируются они главным образом в
семенниках.
Регуляция биосинтеза андрогенов осуществляется гонадотропными
гормонами (ФСГ и ЛГ).
Андрогены - гормоны прямого действия, они способствуют синтезу
белка во всех тканях, особенно в мышцах.
Биологическая роль андрогенов в мужском организме связана с
дифференцировкой и функционированием репродуктивной системы.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Распад мужских половых гормонов осуществляется в печени, конечными
продуктами распада являются 17-кетостероиды.
61. Адреналин – механизм действия, биологическая
строение, реакции образования адреналина из тирозина.
роль,
Гормоны
надпочечников
адреналин и норадреналин под
общим названием катехоламины
представляют собой производные
аминокислоты тирозина.
Роль адреналина является
гормональной,
норадреналин
преимущественно
является
нейромедиатором.
Секреция
нагрузках.
адреналина
усиливается
при
стрессе,
физических
Мишени для катехоламинов – клетки печени, мышечной и жировой
ткани, сердечно-сосудистая система.
Механизм действия – дистантный.
Эффекты реализуются через аденилатциклазную систему и проявляются
изменениями углеводного обмена. Подобно глюкагону, адреналин вызывает
активацию мобилизации гликогена в мышцах и печени, липолиз в жировой
ткани. Это приводит к увеличению содержания глюкозы, лактата и жирных
кислот в крови. Адреналин усиливает также сердечную деятельность,
вызывает сужение сосудов.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В целом катехоламины отвечают за биохимические реакции адаптации к
острым стрессам, связанным с мышечной активностью – "борьба или
бегство":
усиление продукции жирных кислот в жировой ткани для работы
мышц,
мобилизация глюкозы из печени для повышения устойчивости ЦНС,
поддержание энергетических потребностей работающих мышц за счет
поступающей глюкозы и жирных кислот,
снижение анаболических процессов через уменьшение секреции
инсулина.
Адаптация также прослеживается в физиологических реакциях:
мозг – усиление кровотока и стимуляция обмена глюкозы,
мышцы – усиление сократимости,
сердечно-сосудистая система – увеличение силы
сокращений миокарда, увеличение артериального давления,
и
частоты
легкие – расширение бронхов, улучшение вентиляции и потребления
кислорода,
кожа – снижение кровотока,
ЖКТ и почки – снижение деятельности органов, не помогающих задаче
срочного выживания.
Синтез. Осуществляется в клетках мозгового слоя надпочечников (80%
всего адреналина), синтез норадреналина (80%) происходит также в нервных
синапсах.
Обезвреживание адреналина происходит в печени.
Основными путями обезвреживания являются: метилирование (фермент
–
катехол-орто-метилтрансфераза,
КОМТ),
окислительное
дезаминирование (фермент – моноаминооксидаза, МАО) и конъюгация с
глюкуроновой кислотой. Продукты обезвреживания выводятся с мочой.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
62. Нарушения
функции
эндокринных
желез:
гипер-,
гипопродукция гормонов. Примеры заболеваний, связанных с
дисфункцией эндокринных желез.
Основные виды нарушений гормональной функции гипофиза и
гипоталамуса.
При дефиците соматотропного гормона, возникающем в детском
возрасте, развивается карликовость (низкий рост).
При избытке соматотропного гормона, возникающем
возрасте, развивается гигантизм (аномально высокий рост).
в
детском
При избытке соматотропного гормона, возникающем у взрослых (в
результате опухоли гипофиза), развивается акромегалия – усиленный рост
кистей рук, ступней, нижней челюсти, носа.
При недостатке вазопрессина, возникающем вследствие нейротропных
инфекций, черепно-мозговых травм, опухолей гипоталамуса, развивается
несахарный диабет. Основным симптомом этого заболевания является
полиурия – резкое увеличение диуреза при пониженной (1,001 – 1,005)
относительной плотности мочи.
Нарушения гормональной функции поджелудочной железы.
Сахарный диабет – заболевание, обусловленное нарушением синтеза и
секреции инсулина β-клетками (диабет I типа) либо дефицитом
инсулинчувствительных рецепторов в клетках-мишенях (диабет II типа).
Для сахарного диабета характерны следующие нарушения обмена
веществ:
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
а) снижение использования свободной глюкозы клетками,
усиление мобилизации гликогена и активация глюконеогенеза в печени
приводят к увеличению содержания глюкозы в крови (гипергликемия) и
преодоление ею почечного порога (глюкозурия)
б) ускорение
липолиза (расщепления жиров), избыточное
образование ацетил-КоА, используемого для синтеза с последующим
поступлением в кровь холестерола (гиперхолестеролемия) и кетоновых тел
(гиперкетонемия); кетоновые тела легко проникают в мочу (кетонурия)
в) снижение скорости синтеза белка и усиление катаболизма
аминокислот в тканях приводит к повышению концентрации мочевины и
других азотистых веществ в крови (азотемия) и увеличению их выведения с
мочой (азотурия)
г) выведение почками больших количеств глюкозы, кетоновых тел и
мочевины сопровождается увеличением диуреза (полиурия).
Формы диабета:
Диабет I типа. Инсулинозависимый сахарный диабет (диабет молодых,
диабет худых). Чаще всего возникает в возрасте до 40-ка лет. Течение
болезни довольно тяжело и во всех случаях требует лечения с помощью
инсулина. Диабет I типа является пожизненным заболеванием и требует
постоянного ввода инсулина в организм с помощью шприца или других
разработанных для этого устройств.
Причина:
выработка организмом антител, которые
поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин;
уничтожают
инфицирование
β-тропными
вирусами
Эпштейна-Бар, эпидемического паротита).
(вирусы
клетки
Коксаки,
Диабет II типа. Инсулиннезависимый сахарный диабет (диабет
пожилых, диабет тучных). Возникает после 40-ка лет, чаще всего на фоне
избыточной массы тела. Первоначально при лечении диабета II типа
назначается диета. Далее необходимо следовать рекомендациям врача. Чаще
всего рекомендуется медленно снижать вес (по 2-3 кг в месяц) до нормального
и поддерживать его в течение всей жизни. Если диеты недостаточно, то
прибегают к сахаропонижающим таблеткам, и, в крайнем случае, к инсулину.
Причина: при избыточной массе тела клетки перегружены питательными
веществами и потеряли чувствительность к инсулину.
Нарушения
гормональной
функции
связанные с глюкокортикоидами (кортизол).
коры
надпочечников
Гипофункция
Первичная недостаточность – болезнь Аддисона проявляется:
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
гипогликемия,
повышенная чувствительность к инсулину,
анорексия и снижение веса,
слабость,
гипотензия,
гипонатриемия и гиперкалиемия,
усиление пигментации кожи и слизистых (компенсаторное увеличение
количества, обладающего небольшим меланотропным действием).
Вторичная недостаточность возникает при дефиците АКТГ или
снижении его эффекта на надпочечники – возникают все симптомы
гипокортицизма, кроме пигментации.
Гиперфункция
Первичная – болезнь Кушинга (стероидный диабет) проявляется:
снижение толерантности к глюкозе – аномальная гипергликемия
после сахарной нагрузки или после еды,
гипергликемия из-за активации глюконеогенеза,
ожирение лица и туловища (связано с повышенным влиянием
инсулина при гипергликемии на жировую ткань) – буйволиный горбик,
фартучный (лягушачий) живот, лунообразное лицо,
глюкозурия,
повышение катаболизма белков и повышение азота крови,
остеопороз и усиление потерь кальция и фосфатов из костной ткани,
снижение
роста
и
деления
клеток
–
лейкопения,
иммунодефициты, истончение кожи, язвенная болезнь желудка и
двенадцатиперстной кишки,
нарушение синтеза коллагена и гликозаминогликанов,
гипертония благодаря активации ренин-ангиотензиновой системы.
Вторичная – синдром Иценко-Кушинга (избыток АКТГ) проявляется
схоже с первичной формой.
Нарушения
гормональной
функции
коры
связанные с минералкортикоидами (альдостерон).
надпочечников
Гиперфункция (гиперальдостеронизм, болезнь Конна): альдостерон
вырабатывается в избытке → его эффекты усиливаются → развитие таких
нарушений, как:
повышенная реабсорбция Na+ → задержка воды → отеки;
гипертония;
снижение уровня К+ → повышенная нагрузка на миокард;
снижение уровня H+ → алкалоз.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Гипофункция:
Механизм
обратный
гиперфункции;
недостаточной секреции альдостерона его эффекты ослаблены.
т.е.
из-за
Отсюда:
снижение реабсорбции Na+ → увеличение экскреции воды → сгущение
крови;
гипотония;
повышение уровня К+ → нагрузка на сердце, нарушения ритма;
повышение уровня H+ → ацидоз.
Нарушения гормональной функции щитовидной железы.
Гиперфункция щитовидной железы (тиреотоксикоз или базедова
болезнь) характеризуется ускоренным распадом углеводов и жиров,
повышением потребления О2 тканями.
Симптомы заболевания:
увеличение основного обмена,
повышение температуры тела,
потеря в весе,
учащённый пульс,
повышенная нервная возбудимость,
пучеглазие (экзофтальм).
Гипофункция щитовидной железы,
возрасте, носит название кретинизм:
развивающаяся
в
детском
Для этого заболевания характерны:
выраженная физическая и умственная отсталость,
карликовый рост,
непропорциональное сложение,
снижение основного обмена и температуры тела.
Гипофункция щитовидной железы у взрослых проявляется как
микседема.
Для этого заболевания характерны:
ожирение,
слизистый отёк,
нарушение памяти,
психические расстройства,
основной обмен и температура тела снижены.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Эндемический зоб - увеличение размеров щитовидной железы.
Заболевание развивается вследствие недостатка йода в воде и пище.
Нарушения гормональной функции паращитовидных желёз.
Гиперпаратиреоз
повышенная
продукция
паратгормона
паращитовидными железами. Сопровождается массивной мобилизацией
Са2+ из костной ткани, что приводит к переломам костей, кальцификации
сосудов, почек и других внутренних органов.
Гипопаратиреоз
пониженная
продукция
паратгормона
паращитовидными
железами.
Сопровождается
резким
снижением
содержания Са2+ в крови, что приводит к повышению возбудимости мышц,
судорожным сокращениям.
63. Изменения активности внутриклеточных ферментов
действием инсулина, влияние инсулина на обмен веществ.
под
Инсулин – белково-пептидный гормон, вырабатываемый β-клетками
островков Лангерганса поджелудочной железы.
Стимулом для секреции инсулина является гипергликемия
повышение содержания глюкозы в крови (например, после приёма пищи).
–
Главные мишени для инсулина – клетки печени, мышц и жировой ткани.
Механизм действия – дистантный.
Под действием инсулина:
УВЕЛИЧИВАЕТСЯ АКТИВНОСТЬ:
Быстрые эффекты (минуты) заключаются в изменении
скоростей фосфорилирования и дефосфорилирования метаболических
ферментов и регуляторных белков. В результате возрастает активность
гликогенсинтазы (запасание гликогена),
глюкокиназы, фосфофруктокиназы и пируваткиназы
(гликолиз),
пируватдегидрогеназы (получение ацетил-SКоА),
ГМГ-SКоА-редуктазы (синтез холестерина),
ацетил-SКоА-карбоксилазы (синтез жирных кислот),
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (пентозофосфатный
путь),
фосфодиэстеразы (прекращение эффектов мобилизующих
гормонов адреналина, глюкагона и др).
Медленные эффекты (минуты-часы) Медленные эффекты
заключаются в изменении скорости транскрипции генов белков, отвечающих
за обмен веществ, за рост и деление клеток, например:
глюкокиназы и пируваткиназы (гликолиз),
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
АТФ-цитрат-лиазы, ацетил-SКоА-карбоксилазы,
синтазы жирных кислот, цитозольной малатдегидрогеназы
(синтез жирных кислот),
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (пентозофосфатный
путь),
УМЕНЬШАЕТСЯ АКТИВНОСТЬ:
аденилатциклазы, (синтез цАМФ)
фосфорилазы гликогена, (распад гликогена)
липазы печени и жировой ткани,
пептидазы.
пируваткарбоксилазы,
(первая
обратная
глюконеогенеза)
фосфоенолпируваткиназы,
(вторая
обратная
глюконеогенеза)
фруктозодифосфотазы,
реакция
реакция
Под действием инсулина в клетках-мишенях:
снижается активность аденилатциклазы и увеличивается
активность фосфодиэстеразы, что приводит к понижается концентрации
цАМФ
повышается скорость окисления глюкозы и снижается скорость
глюконеогенеза
увеличивается синтез гликогена и жиров и подавляется их
мобилизация
ускоряется синтез белка и тормозится его распад.
Все эти изменения направлены на ускоренное использование глюкозы,
что приводит к снижению содержания глюкозы в крови.
Инактивация инсулина происходит главным образом в печени
заключается в разрыве дисульфидных связей между цепями А и В.
и
Проще говоря, инсулин заставляет организм расходовать глюкозу на
максималках (уменьшая концентрацию свободной глюкозы в крови), а чтобы
это сделать нужно раскрутить на овер9000-ой скорости всякие процессы,
которые эту глюкозу превращают во что-то более полезное на данный момент
(потому что кое-кто жирует переел сладкое), к примеру, инсулин ускоряет
гликолиз (получается много пирувата), а из большого количества пирувата
получается много ацетил-КоА, чем больше ацетил-КоА, тем быстрее крутится
Кребс в могиле цикл Кребса, соответственно, образуется много АТФ и это
хорошо. Так как ацетил-КоА много, а цикл Кребса один, то из ацетил-КоА
получается куча жирных кислот, а они уже насаживаются на глицерин
(глицерол) и образуют много жиров, тех самых, от которых ты пытаешься
избавиться к лету: D
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
64. Йодтиронины – строение
(формула),
синтез,
механизм
действя, биологическая роль. Гипо-,
гипертиреозы.
Щитовидная
железа
секретирует иодтиронины - тироксин
(Т4) и трииодтиронин (Т3).
(гормоны катаболизма)
Это иодированные производные
аминокислоты тирозина.
Предшественником Т4 и Т3 служит
белок тиреоглобулин, содержащийся
во внеклеточном коллоиде щитовидной железы. Это крупный белок,
содержащий около 10% углеводов и много тирозиновых остатков
Щитовидная железа обладает способностью накапливать ионы иода
(I-), из которых образуется “активный иод”.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Радикалы
тирозина
в
составе
тиреоглобулина
подвергаются
иодированию “активным иодом” - образуются моноиодтирозин (МИТ) и
дииодтирозин (ДИТ).
Затем происходит конденсация двух иодированных остатков тирозина с
образованием Т4 и Т3, включённых в полипептидную цепь. В результате
гидролиза иодированного тиреоглобулина под действием лизосомальных
протеаз образуются свободные Т4 и Т3 поступают в кровь.
Секреция иодтиронинов регулируется тиреотропным гормоном (ТТГ)
гипофиза. Катаболизм тиреоидных гормонов осуществляется путём
отщепления иода и дезаминирования боковой цепи.
Поскольку Т3 и Т4 практически нерастворимы в воде, в крови они
присутствуют в виде комплексов с белками, главным образом с
тироксинсвязывающим глобулином (фракция α1-глобулинов).
Иодтиронины - гормоны прямого действия.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Внутриклеточные рецепторы для них имеются во всех тканях и
органах, кроме головного мозга и гонад.
Под действием иодтиронинов в тканях-мишенях осуществляется:
1) регуляция роста и дифференцировки клеток;
2) регуляция энергетического обмена (увеличение количества
ферментов окислительного фосфорилирования, Na+, К+-АТФазы, повышение
потребления кислорода, увеличение теплопродукции).
Под влиянием тиреоидных гормонов:
ускоряется всавывание глюкозы в кишечнике,
усиливается поглощение и окисление глюкозы в мышцах и
печени;
активируется гликолиз, в органах уменьшается содержание
гликогена.
Иодтиронины
усиливают
выведение
холестерола,
поэтому
содержание его в крови снижается. Снижается также содержание
триацилглицеролов в крови, что объясняется активацией окисления жирных
кислот.
Нарушения гормональной функции щитовидной железы.
Гиперфункция щитовидной железы (тиреотоксикоз или базедова
болезнь) характеризуется ускоренным распадом углеводов и жиров,
повышением потребления О2 тканями.
Симптомы заболевания:
увеличение основного обмена,
повышение температуры тела,
потеря в весе,
учащённый пульс,
повышенная нервная возбудимость,
пучеглазие (экзофтальм).
Гипофункция щитовидной железы,
возрасте, носит название кретинизм:
развивающаяся
в
детском
Для этого заболевания характерны:
выраженная физическая и умственная отсталость,
карликовый рост (у детей действие тиреоидных гормонов в
целом анаболическое,
т.к.
трийодтиронин
усиливает
выделение соматолиберина, что стимулирует секрецию гормона роста),
непропорциональное сложение,
снижение основного обмена и температуры тела.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Гипофункция щитовидной железы у взрослых проявляется как
микседема.
Для этого заболевания характерны:
ожирение,
слизистый отёк,
нарушение памяти,
психические расстройства,
основной обмен и температура тела снижены.
Для лечения гипотиреоза используют заместительную гормонотерапию
(иодтиронины).
Известен также эндемический зоб - увеличение размеров щитовидной
железы. Заболевание развивается вследствие недостатка йода в воде и
пище.
65. Циклический аденозинмонофосфат – строение, реакции
синтеза, распада, роль в клетке. Факторы, влияющие на синтез и
распад циклического аденозинмонофосфата.
Циклический
аденозинмонофосфат —
производное АТФ,
выполняющее в организме роль вторичного посредника, использующегося для
внутриклеточного распространения сигналов некоторых гормонов, которые не
могут проходить через клеточную мембрану.
Циклический АМФ (цАМФ) образуется в клетке, когда действуют
гормоны гипофиза (ТТГ, ЛГ, МСГ, ФСГ. АКТГ), кальцитонин, соматостатин,
глюкагон, паратгормон, адреналин (через α2- и β-адренорецепторы),
вазопрессин (через V2-рецепторы).
Роль цАМФ. Взаимодействие гормона с его специфическим рецептором
приводит к активации G-белка клеточной мембраны. G-белок связывает ГТФ и
активирует аденилатциклазу.
Активная аденилатциклаза превращает АТФ в цАМФ, цАМФ активирует
протеинкиназу.
Неактивная протеинкиназа представляет собой тетрамер, который состоит
из двух регуляторных (R) и двух каталитических (C) субъединиц. В результате
взаимодействия с цАМФ происходит диссоциация тетрамера и освобождается
активный центр фермента.
Протеинкиназа фосфорилирует белки-ферменты за счёт АТФ, либо
активируя их, либо инактивируя. В результате этого изменяется (в одних
случаях – увеличивается, в других – уменьшается) скорость химических
реакций в клетках-мишенях.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Синтез цАМФ. Образование гормон-рецепторного комплекса приводит с
помощью специального механизма к активации фермента аденилатциклазы,
находящегося на внутренней поверхности наружной клеточной мембраны.
Фермент катализирует образование в клетке циклической цАМФ из АТФ.
Распад цАМФ катализируется фосфодиэстеразами (ФДЭ). Эти
ферменты катализируют гидролиз фосфодиэфирной связи в молекуле цАМФ с
образованием аденозин-5-монофосфата (АМФ).
если концентрация гормона в крови велика, то следующая его
молекула присоединится к рецептору через малый промежуток
времени и повторный запуск АЦ-механизма произойдет быстро – в
клетке активируются соответствующие процессы.
если гормона в крови мало – для клетки наступает некоторая
пауза, изменения метаболизма нет.
66. Паратгормон и кальцитонин, строение, механизм действия,
биологическая роль. Гипер-, гипопаратиреозы.
Контроль уровня ионов кальция и фосфатов в организме
осуществляют гормоны щитовидной железы и расположенных в
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
непосредственной близости от неё четырёх паращитовидных желез. Эти
железы продуцируют кальцитонин и паратгормон.
Кальцитонин - гормон пептидной природы, синтезируется в
парафолликулярных клетках щитовидной железы в виде препрогормона.
Активация происходит путём частичного протеолиза.
Секреция кальцитонина стимулируется при гиперкальциемии и
понижается при гипокальциемии.
Мишенью гормона является костная ткань.
Механизм действия - дистантный, опосредованный цАМФ.
Под
влиянием
кальцитонина
ослабляется
деятельность
остеокластов (клеток, разрушающих кость) и активируется деятельность
остеобластов (клеток, участвующих в формировании костной ткани).
В результате этого тормозится резорбция костного материала гидроксиапатита - и усиливается его отложение в органическом матриксе
кости.
Наряду с этим кальцитонин предохраняет от распада и органическую
основу кости - коллаген - и стимулирует его синтез. Это приводит к
снижению уровня Са2+ и фосфатов в крови и уменьшению выведения
Са2+ с мочой.
Паратгормон - гормон пептидной природы, синтезируемый
клетками паращитовидных желёз в виде белка-предшественника.
Частичный протеолиз прогормона и секреция гормона в кровь происходит
при снижении концентрации Са2+ в крови; наоборот, гиперкальциемия
снижает секрецию паратгормона.
Органы-мишени
паратгормона
желудочно-кишечный тракт.
-
почки,
кости
и
Механизм действия - дистантный, цАМФ-зависимый.
Паратгормон оказывает активирующее действие на остеокласты
костной ткани и угнетает деятельность остеобластов.
В почках паратгормон повышает способность образовывать
активный метаболит витамина D3 - 1,25-дигидроксихолекальциферол
(кальцитриол).
Это вещество:
повышает всасывание в кишечнике ионов Са2+ и Н2РО4- ,
мобилизует Са2+ и неорганический фосфат из костной ткани и
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
увеличивает реабсорбцию Са2+ в почках.
Все эти процессы приводят к повышению уровня Са2+ в крови.
Уровень неорганического фосфата в крови не повышается, так как
паратгормон тормозит реабсорбцию фосфатов в канальцах почек и
приводит к потере фосфатов с мочой (фосфатурия).
Нарушения гормональной функции паращитовидных желёз.
Гиперпаратиреоз
повышенная
продукция
паратгормона
паращитовидными железами. Сопровождается массивной мобилизацией Са 2+
из костной ткани, что приводит к переломам костей, кальцификации сосудов,
почек и других внутренних органов.
Гипопаратиреоз
пониженная
продукция
паратгормона
паращитовидными железами. Сопровождается резким снижением содержания
Са2+ в крови, что приводит к повышению возбудимости мышц, судорожным
сокращениям.
67. Гормоны зайдней доли гипофиза: вазопрессин и окситоцин.
Строение, механизм действия, биологическая роль. Последствия
нарушения продукции вазопрессина.
Гормоны нейрогипофиза. К гормонам, секретируемым в кровоток
задней долей гипофиза, относятся окситоцин и вазопрессин. Оба гормона
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
синтезируются в гипоталамусе в виде белков-предшественников
перемещаются по нервным волокнам в заднюю долю гипофиза.
и
Окситоцин – нонапептид, вызывающий сокращения гладкой
мускулатуры матки. Он используется в акушерстве для стимуляции родовой
деятельности и лактации.
Вазопрессин – нонапептид, выделяемый в ответ на повышение
осмотического давления крови. Клетками-мишенями для вазопрессина
являются клетки почечных канальцев и гладкомышечные клетки сосудов.
Действие гормона опосредовано цАМФ.
Почки
Увеличивает реабсорбцию воды в эпителиоцитах дистальных канальцев и
собирательных трубочек, благодаря "выставлению" на мембрану
транспортных белков для воды – аквапоринов:
через аденилатциклазный механизм
вызывает фосфорилирование молекул аквапоринов (только тип 2, AQP2), их
взаимодействие с белками микротубул и путем экзоцитоза встраивание
аквапоринов в апикальную мембрану,
по тому же механизму стимулирует синтез аквапоринов de novo.
Сосудистая система
Поддерживает стабильное давление крови, стимулируя тонус сосудов:
повышает тонус гладких мышц сосудов кожи, скелетных мышц и
миокарда (в меньшей степени),
повышает чувствительность механорецепторов в каротидных
синусах к изменениям артериального давления,
Основные виды нарушений гормональной функции гипофиза и
гипоталамуса.
При недостатке вазопрессина, возникающем вследствие нейротропных
инфекций, черепно-мозговых травм, опухолей гипоталамуса, развивается
несахарный диабет. Основным симптомом этого заболевания является
полиурия – резкое увеличение диуреза при пониженной (1,001 – 1,005)
относительной плотности мочи, большой объем мочи до 8 л/сутки, жажда и
полидипсия, сухость кожи и слизистых, вялость, раздражительность.
68. Инсулин - строение, образование из проинсулина, регуляция
секреции инсулина, взаимодействие инсулина с рецептором.
Инсулин – белково-пептидный гормон, вырабатываемый β-клетками
островков Лангерганса поджелудочной железы.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей (А и В),
содержащих 21 и 30 аминокислотных остатков; цепи инсулина связаны между
собой двумя дисульфидными мостиками.
Образуется инсулин из белка-предшественника (препроинсулина)
путём
частичного
протеолиза.
После
отщепления
сигнальной
последовательности образуется проинсулин.
В результате ферментативного превращения удаляется фрагмент
полипептидной цепи, содержащий около 30 аминокислотных остатков
(С-пептид), и образуется инсулин.
Стимулом для секреции инсулина является гипергликемия
повышение содержания глюкозы в крови (например, после приёма пищи).
–
Главные мишени для инсулина – клетки печени, мышц и жировой ткани.
Механизм действия – дистантный.
Рецептор
инсулина
представляет
собой
сложный
белок
–
гликопротеин, расположенный на поверхности клетки-мишени. Этот белок
состоит их двух α-субъединиц и двух β-субъединиц, связанных между собой
дисульфидными
мостиками.
β-Субъединицы
содержат
несколько
аминокислотных остатков тирозина.
Рецептор инсулина обладает тирозинкиназной активностью, т.е.
способен катализировать перенос остатков фосфорной кислоты от АТФ на
ОН-группу тирозина.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В отсутствие инсулина рецептор не проявляет ферментативной
активности. При связывании с инсулином рецептор подвергается
аутофосфорилированию, т.е. β-субъединицы фосфорилируют друг друга. В
результате изменяется конформация рецептора, и он приобретает способность
фосфорилировать другие внутриклеточные белки. В дальнейшем комплекс
инсулина с рецептором погружается в цитоплазму и его компоненты
расщепляются в лизосомах.
Образование
гормон-рецепторного
комплекса
повышает
проницаемость клеточных мембран для глюкозы и аминокислот.
69. Глюкокортикоиды – образование, механизм действия,
биологическая роль, строение (формула). Метаболические изменения
при избытке глюкокортикоидов.
Гормоны коры надпочечников – глюкокортикоиды.
К ним относятся кортизол
кортикостерон, кортизон.
(другое
название
-
гидрокортизон),
Это стероидные гормоны, синтезируются они на основе холестерола.
Синтез осуществляется в сетчатой и пучковой зонах коры
надпочечников. Образованный из холестерола прогестерон подвергается
окислению 17-гидроксилазой по 17 атому углерода.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
После этого в действие последовательно вступают еще два значимых
фермента: 21-гидроксилаза и 11-гидроксилаза. В конечном итоге
образуется кортизол.
Синтез глюкокортикоидов
гормоном (АКТГ) гипофиза.
регулируется
адренокортикотропным
Секреция глюкокортикоидов усиливается при стрессе.
Для этих гормонов характерен прямой механизм действия.
Ткани-мишени: мышцы, жировая и лимфоидная ткани, печень, почки.
Основные эффекты глюкокортикоидов:
а) в мышечной и лимфоидной тканях глюкокортикоиды ингибируют
синтез белков и усиливают их распад. Это вызывает поступление большого
количества свободных аминокислот в кровь;
б) в печени и почках глюкокортикоиды усиливают синтез многих
белков, в том числе аминотрансфераз и ферментов глюконеогенеза. Это
благоприятствует использованию свободных аминокислот для синтеза
глюкозы. Синтезированная глюкоза поступает в кровь; частично она
используется для синтеза гликогена в печени и мышцах;
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
в) глюкокортикоиды усиливают мобилизацию (расщепление) жиров
в жировой ткани; образующийся глицерол поступает в печень и включается в
глюконеогенез; жирные кислоты подвергаются окислению, продукты
которого используются в синтезе кетоновых тел.
При избытке глюкокортикоидов происходит потеря жира в
конечностях, но он откладывается на туловище (центрипетальное
ожирение), шее и лице (лунообразное лицо).
При избытке глюкокортикоидов у детей замедляется рост тела и
созревание скелета.
Легкий и умеренный избыток глюкокортикоидов в течение непродолжительного
времени
часто
повышает
настроение
и
улучшает
самочувствие, но как избыток, так и дефицит этих гормонов может
вызвать депрессию.
При их избытке иногда возникают психозы.
Гипофункция
Первичная недостаточность – болезнь Аддисона проявляется:
гипогликемия,
повышенная чувствительность к инсулину,
анорексия и снижение веса,
слабость,
гипотензия,
гипонатриемия и гиперкалиемия,
усиление пигментации кожи и слизистых (компенсаторное увеличение
количества, обладающего небольшим меланотропным действием).
Вторичная недостаточность возникает при дефиците АКТГ или
снижении его эффекта на надпочечники – возникают все симптомы
гипокортицизма, кроме пигментации.
Гиперфункция
Первичная – болезнь Кушинга (стероидный диабет) проявляется:
снижение толерантности к глюкозе – аномальная гипергликемия после
сахарной нагрузки или после еды,
гипергликемия из-за активации глюконеогенеза,
ожирение лица и туловища (связано с повышенным влиянием инсулина
при гипергликемии на жировую ткань) – буйволиный горбик, фартучный
(лягушачий) живот, лунообразное лицо,
глюкозурия,
повышение катаболизма белков и повышение азота крови,
остеопороз и усиление потерь кальция и фосфатов из костной ткани,
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
снижение роста и деления клеток – лейкопения, иммунодефициты,
истончение кожи, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки,
нарушение синтеза коллагена и гликозаминогликанов,
гипертония благодаря активации ренин-ангиотензиновой системы.
Вторичная – синдром Иценко-Кушинга (избыток АКТГ) проявляется
схоже с первичной формой.
70. Минералкортикоиды – механизм действия, биологическая
роль, строение (формула). Метаболические изменения при избытке
минералкортикоидов.
Минералокортикоиды. Представители этой
группы – альдостерон, дезоксикортикостерон также являются стероидными гормонами и
образуются из холестерола.
Синтез минералокортикоидов регулируется
АКТГ
и
ангиотензином
II
(пептидом,
образующимся
из
белка
плазмы
крови
ангиотензиногена путём частичного протеолиза).
Минералокортикоиды - гормоны прямого действия.
Мишенями служат клетки эпителия дистальных канальцев почек.
Под действием альдостерона в клетках-мишенях активируется синтез
белков, участвующих в транспорте Na+ через клеточные мембраны эпителия
канальцев. В результате усиливается реабсорбция Na+ и Cl- из мочи в
межклеточную жидкость и далее в кровь. Вместе с Na+ пассивно следует
вода. Одновременно в мочу выделяются ионы К+ (в обмен на Na+).
Таким образом, альдостерон способствует задержке в тканях Na+ и
воды и потере с мочой К+. Инактивация глюко- и минералокортикоидов
происходит в печени, конечными продуктами являются 17-кетостероиды,
которые выводятся с мочой.
Гиперфункция (гиперальдостеронизм, болезнь Конна) характеризуется
триадой признаков: гипертензия, гипернатриемия, алкалоз: альдостерон
вырабатывается в избытке → его эффекты усиливаются → развитие таких
нарушений, как:
повышенная реабсорбция Na+ → задержка воды → отеки;
гипертония;
снижение уровня К+ → повышенная нагрузка на миокард;
снижение уровня H+ → алкалоз.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Гипофункция:
Механизм
обратный
гиперфункции;
т.е.
из-за
недостаточной секреции альдостерона его эффекты ослаблены. Отсюда:
снижение реабсорбции Na+ → увеличение экскреции воды → сгущение
крови;
гипотония;
повышение уровня К+ → нагрузка на сердце, нарушения ритма;
повышение уровня H+ → ацидоз.
71. Ренин-ангиотензиновая
водно-электролитного обмена.
система,
роль
в
регуляции
Ренин-ангиотензиновая система (РАС) — это гормональная система
человека и млекопитающих, которая регулирует кровяное давление и
объём крови в организме.
Основные активаторы РАС:
а) снижение давления крови в афферентных артериолах почечных
клубочков (определяется барорецепторами ЮГА);
б) снижением концентрации ионов Na+ в первичной
дистальных канальцах (определяется осморецепторами ЮГА).
моче
в
Роль ренин-ангиотензиновой системы (РАС):
регулирует кровяное давление и объём крови в организме;
контролирует выработку альдостерона,
o
а значит регулирует:
реабсорбцию Na+, Сl+ и воды;
экскрецию
К+,
ионов
аммония
и
Н+
(контролирует
кислотно-основное равновесие, но в малой степени).
Ренин
продуцируется
юкстагломерулярными
клетками,
расположенными вдоль конечной части афферентных (приносящих) артериол,
входящих в почечные клубочки.
Ренин катализирует превращение ангиотензиногена в ангиотензин I
под
действием
ангиотензин-превращающего
фермента
(АПФ)
ангиотензин I превращается в ангиотензин II.
Ангиотензин II стимулирует синтез и секрецию альдостерона.
Ангиотензин II вызывает сужение сосудов периферических артерий.
Альдостерон стимулирует реабсорбцию Na+ и экскрецию К+
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
72. Биохимические
изменения
при
сахарном
диабете.
Метаболические механизмы развития осложнений при сахарном
диабете. Последствия длительной гипергликемии.
Сахарный диабет – заболевание, обусловленное нарушением синтеза и
секреции инсулина β-клетками (диабет I типа) либо дефицитом
инсулинчувствительных рецепторов в клетках-мишенях (диабет II типа).
Для сахарного диабета характерны следующие нарушения обмена
веществ:
снижение
использования
свободной
глюкозы
клетками,
усиление мобилизации гликогена и активация глюконеогенеза в печени
приводят к увеличению содержания глюкозы в крови (гипергликемия) и
преодоление ею почечного порога (глюкозурия)
ускорение липолиза (расщепления жиров), избыточное образование
ацетил-КоА, используемого для синтеза с последующим поступлением в кровь
холестерола (гиперхолестеролемия) и кетоновых тел (гиперкетонемия);
кетоновые тела легко проникают в мочу (кетонурия)
снижение скорости синтеза белка и усиление катаболизма
аминокислот в тканях приводит к повышению концентрации мочевины и
других азотистых веществ в крови (азотемия) и увеличению их выведения с
мочой (азотурия)
выведение почками больших количеств глюкозы, кетоновых тел и
мочевины сопровождается увеличением диуреза (полиурия).
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Формы диабета:
Диабет I типа. Инсулинозависимый сахарный диабет (диабет молодых,
диабет худых). Чаще всего возникает в возрасте до 40-ка лет. Течение
болезни довольно тяжело и во всех случаях требует лечения с помощью
инсулина. Диабет I типа является пожизненным заболеванием и требует
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
постоянного ввода инсулина в организм с помощью шприца или других
разработанных для этого устройств.
Причина:
выработка
организмом
антител,
которые
уничтожают
поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин;
клетки
инфицирование β-тропными вирусами (вирусы Коксаки, Эпштейна-Бар,
эпидемического паротита).
Диабет II типа. Инсулиннезависимый сахарный диабет (диабет
пожилых, диабет тучных). Возникает после 40-ка лет, чаще всего на фоне
избыточной массы тела. Первоначально при лечении диабета II типа
назначается диета. Далее необходимо следовать рекомендациям врача. Чаще
всего рекомендуется медленно снижать вес (по 2-3 кг в месяц) до нормального
и поддерживать его в течение всей жизни. Если диеты недостаточно, то
прибегают к сахаропонижающим таблеткам, и, в крайнем случае, к инсулину.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Причина: при избыточной массе тела клетки перегружены питательными
веществами и потеряли чувствительность к инсулину.
Рецепторные механизмы:
1. Функциональные нарушения рецепторов - замедляют связывание
инсулина и ответ на него:
увеличение диаметра и площади поверхности жировых клеток
(ожирение) - снижение скорости образования рецепторных микроагрегатов,
повышенная вязкость мембран (снижение доли ненасыщенных жирных
кислот в фосфолипидах, увеличение содержания холестерина),
блокирование инсулиновых рецепторов антителами,
нарушение мембран в результате активации процесов ПОЛ.
2. Структурные нарушения рецепторов - не позволяют связываться с
гормоном или отвечать на его сигнал.
изменение конформации рецепторов инсулина под влиянием продуктов
окислительного стресса;
Пострецепторные механизмы
Пострецепторные механизмы сопровождаются ослаблением проведения
сигнала через ФИ-3-киназный путь;
3. Дефекты трансмембранных переносчиков глюкозы (ГлюТ4),
4. Нарушение активации белков сигнального пути.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Гипергликемия - повышение глюкозы в крови более чем на 5,7
ммоль/л:
1. Алиментарная - через 1-1,5 ч после приема большого количества
углеводов.
2. Нейрогенная - эмоциональное возбуждение (быстропроходящее).
3. Гормональная: из-за уменьшения выработки инсулина, при
заболеваниях гипофиза (увеличение СТГ и АКТГ), избыточное содержание в
крови глюкагона, тиреоидина, глюкокортикоидов, сомототропина и
кортикотропина.
Проявления:
сухость кожи и слизистых
полидипсия
зуд кожи
полиурия
К острым осложнениям повышенного уровня глюкозы относятся:
Гипергликемическая (кетоацидотическая) кома.
Гипогликемический шок.
Первое состояние возникает при резком увеличении показателей
глюкозы в крови выше 15 ммоль/л.
Второе же, наоборот – при их падении ниже 3 ммоль/л.
73. Витамин D. Образование активной формы витамина из
провитамина. Биологическая роль. Нарушения обмена при недостаточности витамина D3 у детей.
Витамин D3 - холекальциферол.
Активная форма: 1,25-дигидроксихолекальциферол, кальцитриол.
Биологическая роль:
регуляция всасывания ионов кальция и фосфатов в кишечнике;
реабсорбция ионов кальция в почечных канальцах;
мобилизация ионов кальция из костей.
Суточная потребность: 10-15 мкг (500-1000 МЕ).
Основные пищевые источники: печень животных и рыб, яйца, молоко,
сливочное масло.
Синтез витамина D3 и его активных форм в тканях человека.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Предшественником (провитамином) витамина D3 в организме человека
служит
7-дегидрохолестерол,
который
при действии на
кожу ультрафиолетового излучения, переходит в холекальциферол.
Образование активной формы витамина происходит последовательно в
печени и почках путём гидроксилирования по 1 и 25 углеродным атомам.
Образующийся
1,25-дигидроксихолекальциферол
обладает
гормональной активностью (кальцитриол). Тканями-мишенями для него
являются кишечник, почки, кости. В эпителии кишечника и почечных
канальцах кальцитриол индуцирует синтез Са-связывающего белка, что
способствует всасыванию ионов Са2+ из пищи и реабсорбции их почками. В
костной ткани угнетает синтез коллагена, уменьшает Са-связывающую
способность, что приводит к мобилизации кальция из костей.
Гиповитаминоз: у детей - рахит.
Симптомы:
снижение мышечного тонуса;
деформация костей черепа, груди, позвоночника, нижних конечностей
У взрослых – остеопороз.
74. Витамин B12 – биологическая роль, суточная потребность,
источники. Причины недостаточности витамина B12 в организме и ее
проявления. Роль "внутреннего фактора Касла" в усвоении витамина
B12.
Источники: из пищевых продуктов витамин содержат только животные
продукты: печень, рыба, почки, мясо. Также он синтезируется
кишечной микрофлорой,
однако
не
доказана
возможность
всасывания витамина в нижних отделах ЖКТ.
Суточная потребность: 2,5-5,0 мкг.
Метаболизм: для всасывания в кишечнике необходим внутренний
фактор Касла – гликопротеин, синтезируемый обкладочными клетками
желудка.
В крови витамин транспортируется в виде гидроксикобаламина
специфическими транспортными белками (α- и β-глобулинами).
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Биохимические функции
Витамин
В12 участвует
в
двух
реакции изомеризации и метилирования.
видах
реакций
–
Основой изомеризующего
действия витамина
В12 является
возможность способствовать переносу атома водорода на атом углерода в
обмен на какую-либо группу.
Участие в трансметилировании аминокислоты гомоцистеина при
синтезе метионина. Метионин в дальнейшем активируется и используется для
синтеза адреналина, креатина, карнитина, холина, фосфатидилхолина и др.
(опять же, схемка не нужна, но для понимания пригодится)
Гиповитаминоз
Причина:
Пищевая недостаточность – как правило, наблюдается у вегетарианцев.
В то же время, если человек какое-то время жизни питался мясом, то запасы
витамина в печени бывают настолько велики, что их хватает на несколько лет.
Плохое всасывание при заболеваниях желудка (атрофический и
гипоацидный гастрит) в результате отсутствия внутреннего фактора Кастла и
заболеваний кишечника.
Аутоиммунные нарушения, при которых образуются антитела против
обкладочных клеток желудка и против внутреннего фактора Касла, что
препятствует всасыванию витамина. При этом развивается анемия,
называемая пернициозной.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Клиническая картина
1. Макроцитарная анемия, при которой количество эритроцитов снижено
в 3-4 раза. Непосредственной причиной анемии является потеря фолиевой
кислоты (фолиевая кислота?.. а вот тут и придется взглянуть на картиночку
выше) клетками при недостаточности витамина В12 и замедление деления
клеток из-за снижения синтеза инозинмонофосфата и, соответственно
пуриновых нуклеотидов, и уменьшения синтеза тимидилмонофосфата, а
значит и ДНК.
2. Неврологические нарушения:
замедление окисления жирных кислот с нечетным числом атомов
углерода
и
накопление
токсичного метилмалоната вызывает жировую
дистрофию нейронов и демиелинизациюнервных волокон. Это проявляется в
онемении кистей, стоп, ухудшении памяти, нарушении походки, снижении
кожной чувствительности, нарушении сухожильных рефлексов (ахиллов,
коленный),
нехватка
метионина
приводит
к
снижению
объема реакций метилирования,
в
частности,
уменьшается
синтез
нейромедиатора ацетилхолина.
75. Витамин B6 —коферментные функции, биологическая роль,
пищевые источники, строение. Потребность в витамине B6 в
зависимости от качественного состава пищевого рациона.
Источники: Витамином богаты злаки, бобовые, дрожжи, печень, почки,
мясо, также синтезируется кишечными бактериями.
Суточная потребность: 1,5-2,0 мг.
Строение: Витамин существует в виде пиридоксина. Его коферментными
формами являются пиридоксальфосфат и пиридоксаминфосфат.
Строение пиридоксина и его коферментных форм
Биохимические функции
1. Является коферментом фосфорилазы гликогена (50% всего
витамина находится в мышцах), участвует в синтезе гема, сфинголипидов.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
2. Наиболее известная функция пиридоксиновых коферментов –
перенос аминогрупп и карбоксильных групп в реакциях метаболизма
аминокислот:
кофермент аминотрансфераз, переносящих аминогруппы между
аминокислотами
и
кетокислотами
(механизм
реакции
трансаминирования
с
участием
пиридоксальфосфата
показан здесь),
кофермент декарбоксилаз, участвующих в синтезе биогенных
аминов из аминокислот – серотонина, гамма-аминомасляной
кислоты (ГАМК), гистамина,
Пример реакции с участием пиридоксальфосфата
Гиповитаминоз
Причина: Пищевая недостаточность, хранение продуктов на свету и
консервирование,
использование
ряда
лекарств
(антитуберкулезные
средства, L-ДОФА, эстрогены в составе противозачаточных средств),
беременность, алкоголизм.
Клиническая
картина:
Повышенная
возбудимость
ЦНС,
эпилептиформные судороги (из-за недостатка синтеза ГАМК), полиневриты,
пеллагроподобные дерматиты, эритемы и пигментация кожи, отеки, анемии.
76. Витамин РР — коферментные функции, биологическая роль,
суточная потребность, пищевые источники, строение.
(кстати,
название
витамина
PP
дано
от
выражения preventive pellagra – предотвращающий пеллагру)
итальянского
Источники: Хорошим источником являются печень, мясо, рыба, бобовые,
гречка, черный хлеб, в молоке и яйцах витамина мало. Также синтезируется в
организме из триптофана – одна из 60 молекул триптофана превращается
в одну молекулу витамина.
Таким образом, можно считать, что 60 мг триптофана равноценны
примерно 1 мг никотинамида.
Суточная потребность: 15-25 мг.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Строение: Витамин существует в виде никотиновой кислоты или
никотинамида.
Его
коферментными
формами
являются никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и фосфорилированная по
рибозе форма – никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ).
Биохимические функции
Перенос
гидрид-ионов
Н (атом
водорода
окислительно-восстановительных реакциях
и
электрон)
в
Механизм участия НАД и НАДФ в биохимической реакции
Благодаря переносу гидрид-иона витамин обеспечивает следующие
задачи:
1. Метаболизм белков, жиров и углеводов. Так как НАД и НАДФ служат
коферментами большинства дегидрогеназ, то они участвуют в реакциях
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
при синтезе и окислении карбоновых кислот,
при синтезе холестерола,
обмена глутаминовой кислоты и других аминокислот,
обмена углеводов: пентозофосфатный путь, гликолиз,
окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты,
цикла трикарбоновых кислот.
Пример биохимической реакции с участием НАД
2. НАДН выполняет регулирующую функцию, поскольку является
ингибитором некоторых реакций окисления, например, в цикле трикарбоновых
кислот.
3. Защита от свободных радикалов – НАДФН является необходимым
компонентом антиоксидантной системы клетки.
4. НАДФН участвует в реакциях ресинтеза тетрагидрофолиевой кислоты
из дигидрофолиевой, например, после синтеза тимидилмонофосфата,
восстановлении тиоредоксина при синтезе дезоксирибонуклеотидов.
Гиповитаминоз
Причина: Пищевая недостаточность ниацина и триптофана. Синдром
Хартнупа.
Клиническая картина: проявляется заболеванием пеллагра (итал.: pelle
agra – шершавая кожа). Проявляется как синдром трех Д:
деменция (нервные и психические расстройства, слабоумие),
дерматиты (фотодерматиты),
диарея (слабость, расстройство пищеварения, потеря аппетита).
При отсутствии лечения заболевание кончается летально. У детей при
гиповитаминозе наблюдается замедление роста, похудание, анемия.
Далее просто любопытная информация, которая поможет ответить на
вопрос по поводу того, что надо кушать, чтобы не было пелагры. Так что кому
не интересно – перелистываем вопрос
В США в 1912-1216 гг. число заболевших пеллагрой составляло 100 тысяч
человек в год, из них около 10 тысяч умирало. Причиной являлось отсутствие
животных продуктов питания, в основном люди питались кукурузой и сорго,
которые бедны триптофаном и содержат неусвояемый связанный ниацин.
Интересно, что у индейцев Южной Америки, у которых с древних
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
времен основу питания составляет кукуруза, пеллагра не встречается.
Причиной такого феномена является то, что они отваривают кукурузу в
известковой воде, при этом ниацин высвобождается из нерастворимого
комплекса. Европейцы, взяв у индейцев кукурузу, не потрудились также
позаимствовать и рецепты.
77. Витамин B1 — коферментные функции, биологическая роль,
суточная потребность, пищевые источники, строение, нарушения
обмена при недостаточности тиамина.
Источники: Черный хлеб, злаки, горох, фасоль, мясо, дрожжи.
Суточная потребность: 2,0-3,0 мг.
Строение: В составе тиамина определяется пиримидиновое кольцо,
соединенное с тиазоловым кольцом. Коферментной формой витамина
является тиаминдифосфат.
(я запоминал так: недоцитозин и «Бухающий домик», где живут азот и
сера. Бухающий, потому что этанол потом идет)
Биохимические функции
Входит в состав тиаминдифосфата (ТДФ), который
является коферментом транскетолазы - фермента пентозофосфатного
пути.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
входит
в
состав
ферментов
декарбоксилирования
α-кетокислот пируватдегидрогеназы и α-кетоглутаратдегидрогеназы,
которые участвуют в энергетическом обмене.
входит
в состав дегидрогеназы
разветвленных α-кетокислот,
необходимой для катаболизма лейцина, валина, изолейцина.
Гиповитаминоз
Причина:
Основной
причиной
является недостаток витамина
в
пище, избыток алкогольсодержащих напитков, которые снижают всасывание
и повышают экскрецию витамина, или углеводных продуктов, повышающих
потребность в тиамине.
Также причиной гиповитаминоза может быть потребление сырой рыбы
(треска, форель, сельдь), сырых устриц, поскольку в них содержится
фермент тиаминаза,
разрушающий
витамин. В
кишечнике
человека
присутствует бактериальная тиаминаза.
Клиническая картина: Болезнь "бери-бери" или "ножные кандалы" –
нарушение метаболизма пищеварительной, сердечно-сосудистой и нервной
систем из-за недостаточного энергетического и пластического обмена.
Симптомы: 1. периферические невриты; 2. мышечная слабость; 3.
дискоординация движений; 4. увеличение размеров сердца; 5. повышение
уровня пирувата в крови. Основная причина смертности у больных бери-бери
- сердечная недостаточность.
Со стороны нервной ткани наблюдаются:
полиневриты: снижение периферической чувствительности, утрата
некоторых рефлексов, боли по ходу нервов;
энцефалопатия: синдром Вернике – спутанность сознания,
нарушение координации, галлюцинации, нарушение зрительной
функции,
синдром
Корсакова
–
ретроградная
амнезия,
неспособность усваивать новую информацию, болтливость.
Со
стороны сердечно-сосудистой
системы отмечается
сердечного ритма, боли в сердце и увеличение его размеров.
нарушение
Со стороны ЖКТ наблюдается нарушение секреторной и моторной
функций, возникает атония кишечника и запоры, исчезает аппетит,
уменьшается кислотность желудочного сока.
При недостаточности витамина витамина В1 в клетках нарушается синтез
заменимых аминокислот в особенности аспаратат и глутомата. Причиной
является нарушение обмена углеводов с уменьшением в тканях ЩУК и
a-кетоглютаровых кислот.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
78. Витамин С – биологическая роль, суточная потребность,
пищевые
источники,
строение,
нарушения
обмена
при
недостаточности аскорбиновой кислоты.
Источники: Свежие овощи и фрукты (по убыванию
количества): шиповник, смородина, клюква, брусника, перец
сладкий, укроп, капуста, земляника, клубника, апельсины,
лимоны, малина.
(формула похожа на флажок)
Суточная потребность:
младенцы 30-35 мг,
дети от 1 до 10 лет - 35-50 мг
подростки и взрослые - 50-100 мг.
Строение: Витамин является производным глюкозы. Его
синтез осуществляют все организмы, кроме приматов и морских свинок.
Биохимические функции: Участие в окислительно-восстановительных
реакциях в качестве кофермента оксидоредуктаз.
Механизм участия аскорбиновой кислоты в биохимической реакции
1. Реакции гидроксилирования:
пролина и лизина в их гидроксиформы при созревании
коллагена;
при синтезе гиалуроновой кислоты, хондроэтинсульфата и
желчных кислот,
при
синтезе
гормонов
надпочечников
(кортикостероидов и катехоламинов) и тиреоидныхгормонов,
при синтезе биогенного амина нейромедиатора серотонина,
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
при синтезе карнитина, необходимого для окисления жирных
кислот.
2. Восстановление
иона
железа Fe3+ в
ион
Fe2+ в кишечнике для
улучшения всасывания и в крови (высвобождение из связи с трансферрином).
3. Участие в иммунных реакциях:
повышает продукцию защитных белков нейтрофилов,
высокие дозы витамина стимулируют бактерицидную активность
и миграцию нейтрофилов.
4. Антиоксидантная роль:
восстановление окисленного витамина Е,
лимитирование свободнорадикальных реакций в делящихся
тканях,
ограничивает воспаление,
снижает окисление липопротеинов в плазме крови и, таким
образом, оказывает антиатерогенный эффект.
5.
Активация
фермента гексокиназы ("ловушки
обеспечивающего метаболизм глюкозы в клетке.
глюкозы"),
Гиповитаминоз
Причина: Пищевая недостаточность, тепловая обработка пищи (потери
от 50 до 80%), длительное хранение продуктов (каждые 2-3 месяца
количество витамина сокращается наполовину).
Клиническая картина
Так как особенно интенсивно аскорбиновая кислота накапливается
в надпочечниках и тимусе, то ряд симптомов связана со сниженной функцией
этих органов. Отмечается нарушение иммунитета, особенно легочного,
развивается общая слабость, быстрая утомляемость, похудание, одышка, боли
в сердце, отек нижних конечностей. У мужчин происходит слипание
сперматозоидов и возникает бесплодие.
Снижается всасываемость железа
снижение синтеза
гема и
гемоглобина
Уменьшается
активность фолиевой
к мегалобластической анемии.
в кишечнике, что вызывает
и железодефицитную
анемию.
кислоты –
это
приводит
У
детей
дефицит
аскорбиновой
кислоты
приводит
к болезни
Меллера-Барлоу, проявляющуюся в поражении костей: разрастание и
минерализация хряща, торможение рассасывания хряща, корытовидное
западение грудины, искривление длинных трубчатых костей ног,
выступающие четкообразные концы ребер. Цинготные четки, в отличие
от рахитических, болезненны. (бедные дети)
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Полное отсутствие витамина приводит к цинге – самому известному
проявлению недостаточности аскорбиновой кислоты. При этом наблюдается
нарушение синтеза коллагена, гиалуроновой кислоты и хондроитинсульфата,
что приводит к поражению соединительной ткани, ломкости и проницаемости
капилляров и к ухудшению заживления ран. Сопровождается дегенерацией
одонтобластов и остеобластов, ухудшается состояние зубов.
79. Витамин B2 — коферментные функции, биологическая роль,
суточная потребность, пищевые источники, строение.
Витамин В2 (рибофлавин)
Источники: Достаточное количество содержат мясные продукты, печень,
почки, молочные продукты, дрожжи. Также витамин образуется
кишечными бактериями.
Суточная потребность: 2,0-2,5 мг.
Строение: В состав рибофлавина входит
флавин
–
изоаллоксазиновое
кольцо
с
заместителями (азотистое основание) и спирт
рибитол.
Коферментные
формы
витамина
дополнительно содержат
либо только фосфорную
кислоту
– флавинмононуклеотид (ФМН), либо фосфорную
кислоту,
дополнительно
связанную
с
АМФ
– флавинадениндинуклеотид.
Метаболизм: В кишечнике рибофлавин
освобождается из состава пищевых ФМН и ФАД
(флавинадениндинуклеотид), и диффундирует в
кровь. В слизистой кишечника и других тканях
вновь образуется ФМН и ФАД.
Биохимические функции: Кофермент оксидоредуктаз – обеспечивает
перенос 2 атомов водорода в окислительно-восстановительных реакциях.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Витамин содержат:
1. Дегидрогеназы
энергетического
обмена –
пируватдегидрогеназа
(окисление
пировиноградной
кислоты),
α- кетоглутаратдегидрогеназа
и
сукцинатдегидрогеназа
(цикл
трикарбоновых кислот), ацил-КоА-дегидрогеназа (окисление жирных
кислот),
митохондриальная
α-глицеролфосфатдегидрогеназа
(челночная система).
2. Оксидазы, окисляющие субстраты с участием молекулярного
кислорода,
например прямое
окислительное
дезаминирование
аминокислот или обезвреживание биогенных аминов.
Гиповитаминоз
Причина: Пищевая недостаточность, хранение пищевых продуктов на
свету, фототерапия, алкоголизм и нарушения ЖКТ.
Клиническая картина
В первую очередь страдают высокоаэробные ткани – эпителий кожи и
слизистых. Проявляется как сухость ротовой полости, губ и роговицы; хейлоз,
т.е. трещины в уголках рта и на губах ("заеды"), глоссит (фуксиновый
язык), шелушение кожи в районе носогубного треугольника, мошонки, ушей и
шеи, конъюнктивит и блефарит.
Сухость конъюнктивы и ее воспаление ведут к компенсаторному
увеличению кровотока в этой зоне и улучшению снабжения ее кислородом, что
проявляется как васкуляризация роговицы.
80. Фолиевая кислота - строение, коферментные функции,
биологическая роль, суточная потребность, источники. Проявления
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
недостаточности фолиевой кислоты. Механизм бактериостатического
действия сульфаниламидных препаратов.
Витамин В9 (Вс, фолиевая кислота, витамин роста)
Источники: Растительные продукты, дрожжи, мясо, печень, почки,
желток яиц. Витамин активно синтезируется дружественной кишечной
микрофлорой.
Суточная потребность: 400 мкг.
Строение: Витамин представляет собой комплекс из трех составляющих –
птеридина, парааминобензойной кислоты и глутаминовой кислоты.
Остатков глутамата, соединенных через γ-карбоксильную группу, может быть
разное количество.
Биохимические функции: Коферментной формой витамина является
тетрагидрофолиевая кислота.
Непосредственная функция тетрагидрофолиевой кислоты – перенос
одноуглеродных фрагментов, которые присоединяются к атомам N5 или N10:
формила – в составе N5-формил-ТГФК и N10-формил-ТГФК,
метенила – в качестве N5, N10-метенил-ТГФК,
метилена – в виде N5, N10-метилен-ТГФК,
метила – в форме N5-метил-ТГФК,
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Благодаря способности переносить одноуглеродные фрагменты, витамин:
участвует в синтезе пуриновых оснований и тимидинмонофосфата,
и, следовательно, в синтезе ДНК,
участвует в обмене аминокислот – обратимое превращение глицина
и серина,
N5-метил-ТГФК взаимодействует с витамином В12, являясь донором
метильной группы при превращении гомоцистеина в метионин.
…опять же, не нужная инфаормация в данном вопросе, но нужная (как мне
кажется) на экзамене:
(В клетке N5-метил-ТГФК образуется в необратимой реакции из N5,
N10-метилен-ТГФК. При этом единственным способом получить свободную
ТГФК для других клеточных нужд является реакция превращения
гомоцистеина в метионин. При дефиците витамина В12 эта реакция
нарушается и возникает внутриклеточный дефицит витамина B9, хотя и в
клетке, и в крови его (в виде метил-ТГФК) может быть много. Такое явление
получило название "ловушка для фолата")
Гиповитаминоз
Причина: Пищевая недостаточность, кислые продукты, тепловая
обработка пищи, прием лекарств (барбитураты, сульфаниламиды и
антибиотики, некоторые цитостатики – аминоптерин, метотрексат),
алкоголизм и беременность.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Клиническая картина: В первую очередь затрагиваются органы
кроветворения: так как клетки не теряют способности расти, но в них
происходит нарушение синтеза ДНК с остановкой деления, то это приводит к
образованию мегалобластов (крупных клеток) и мегалобластической анемии.
Лейкопения присутствует по той же причине.
Аналогично развивается поражение слизистых желудка и кишечного
тракта (гастриты, энтериты), глоссит.
Отмечается замедление роста, конъюнктивит, ухудшение заживления ран,
иммунодефициты, оживление хронических инфекций и субфебрилитет.
Антивитамины: Антивитамином В9 является группа лекарственных
антибактериальных соединений сульфаниламидов структурно схожих с
компонентом
фолиевой
кислоты
- парааминобензойной
кислотой (ПАБК). В бактериальной клетке происходит конкуренция за
активный центр фермента и нарушается использование ПАБК для
синтеза фолиевой кислоты, что ведет к прекращению синтеза тимидилового
нуклеотида, подавлению синтеза ДНК и размножения бактерии.
Сходство строения сульфаниламидов и ПАБК
81. Жирорастворимые витамины А, Е и К – биологическая роль,
пищевые источники, причины и проявления гипо- и гипервитаминоза.
(строение и метаболизм НЕ надо, но пусть тут будет, это раз. И два – схемы
просто для наглядности процессов)
Витамин А
Источники: рыбий жир (19 мг%), печень морских рыб (до 14 мг%),
печень крупного рогатого скота и свиньи, жирномолочные продукты
(сливочное масло, сливки, сметана), желток яиц (0,6 мг%),
Суточная потребность: 1,0-2.5 мг
Метаболизм: всасывается только 1/6 часть потребленных каротиноидов.
После всасывания некоторые каротиноиды в печени и кишечнике
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
превращаются в ретинол, при этом из β-каротина образуется 2 молекулы
витамина А.
Строение витамина А и его активных групп
Строение β-каротина
Строение: В организме спиртовая группа ретинола окисляется в свои
активные формы: альдегидную (ретиналь) или карбоксильную (ретиноевая
кислота) группы.
Биохимические функции:
1. Регуляция экспрессии генов
Ретиноевая кислота необходима для экспрессии генов, участвующих в
процессах развития клетки и обеспечивающих чувствительность клеток к
гормонам и ростовым стимулам. Благодаря такой функции ретиноевая кислота:
регулирует нормальный рост и дифференцировку клеток
эмбриона и молодого организма,
стимулирует деление и дифференцировку клеток быстро
делящихся тканей – хряща, костной ткани, сперматогенного эпителия,
плаценты, эпителия кожи, слизистых оболочек, клеток иммунной системы.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
2. Участие в фотохимическом акте зрения
Ретиналь в комплексе с белком опсином формирует зрительный
пигмент, который находится в клетках сетчатки глаза – в палочках
(черно-белое сумеречное зрение) и в колбочках (дневное цветное зрение).
Пигмент палочек обычно именуется родопсином, тогда как в колбочках он
именуется йодопсином. В обоих случаях пигмент представляет собой
семидоменный белок опсин и хромофор – ретиналь.
3. Антиоксидантная функция
Благодаря наличию двойных связей в изопреновой цепи витамин А
способен осуществлять нейтрализацию свободных кислородных радикалов, но
особенно явно эта функция проявляется у каротиноидов.
Гиповитаминоз
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Причина:
Помимо
пищевой
недостаточности
желчеотделения, причиной гиповитаминоза А может быть
и нарушения
нехватка витаминов Е и С, защищающих ретинол от окисления,
гипотиреоз (снижение функции щитовидной железы), так как в
кишечнике и печени превращение каротиноидов в витамин А
катализирует железосодержащий фермент, активируемый тиреоидными
гормонами,
железодефицит,
Клиническая картина
1. Стерильность – желтое тело беременности накапливает каротиноиды
и лютеин. Вероятно, они несут антиоксидантную нагрузку, обеспечивая
жизнеспособность и нормальное функционирование желтого тела.
2. При сильном гиповитаминозе и авитаминозе происходит нарушение
темновой адаптации – куриная слепота;
3. Задержка роста, похудание, истощение;
4. Специфические
поражения глаз
(кератомаляция –
отек,
изъязвление, размягчение роговой оболочки), слизистых оболочек
(поражение эпителия желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей и
мочеполовой
системы,
также
нарушение
сперматогенеза),
кожи
(гиперкератоз (пролиферация и патологическое ороговение кожи, сухость и
шелушение – т.н. "жабья кожа")):
Гипервитаминоз
Причина: Избыточный прием витамина А с витаминными препаратами и,
реже, с пищей.
Клиническая картина
Острое отравление сопровождается головной болью, тошнотой,
слабостью, ступором, отеком соска зрительного нерва (вследствие
ликворной гипертензии), может повышаться температура.
При хроническом отравлении нарушается пищеварение, исчезает
аппетит, наступает потеря веса тела, снижается активность сальных желез
кожи и развивается сухой дерматит, ломкость костей.
У
витамина
А
в
высоких
дозах
имеется нефротоксичность, канцерогенность и эмбриотоксичность.
Витамин Е
Источники: Растительные масла (кроме оливкового), пророщенное зерно
пшеницы, бобовые, яйца.
Cуточная потребность: 20-5 мг.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Строение: Молекула токоферола состоит из кольца производного
бензохинона и изопреноидной боковой цепи. Другие формы витамина E
включают иные производные токола, характеризующиеся биологической
активностью.
Биохимические функции: Витамин, встраиваясь в фосфолипидный
бислой мембран, выполняет антиоксидантную функцию, т.е. препятствует
развитию свободнорадикальных реакций. При этом:
1. Лимитирует свободнорадикальные реакции в быстроделящихся
клетках – слизистые оболочки, эпителий, клетки эмбриона. Этот эффект лежит
в основе положительного действия витамина в регуляции репродуктивной
функции у мужчин и у женщин (греч. tokos – потомство, phero – несу, т.е.
антистерильный).
2. Защищает витамин А от окисления, что способствует проявлению
ростстимулирующей активности витамина А.
3. Защищает
ненасыщенные
жирнокислотные
остатки мембранных
фосфолипидов
от
окисления
(перекисное
окисление липидов) и, следовательно, любые клетки от разрушения.
Гиповитаминоз
Причина: кроме пищевой недостаточности и нарушения всасывания
жиров, причиной гиповитаминоза Е может быть недостаток аскорбиновой
кислоты, с.
Клиническая
картина:
Пониженная
устойчивость
и
гемолиз
эритроцитов in vivo, анемия, увеличение проницаемости мембран, мышечная
дистрофия,
слабость.
Также
отмечены
арефлексия,
снижение
проприоцептивной и вибрационной чувствительности, парез взора вследствие
поражения задних канатиков спинного мозга и миелиновой оболочки нервов.
Витамин К
Источники: Хорошими источниками витамина К являются капуста,
крапива, рябина, шпинат, тыква, арахисовое масло, печень (филлохинон).
Также витамин образуется микрофлорой в тонком кишечнике
(менахинон). Запасы витамина в печени составляют около 30 суточных доз.
Суточная потребность: 2 мг.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Строение: Витамины содержат функциональное нафтохиноновое кольцо
и алифатическую изопреноидную боковую цепь.
Выделяют три формы витамина: витамин К1 (филлохинон), витамин К2
(менахинон), витамин К3 (менадион). После всасывания менадион
превращается в активную форму – менахинон.
Биохимические функции: к настоящему времени у человека
обнаружено 14 витамин К-зависимых белков, играющих ключевые роли в
регулировании физиологических процессов. Например, витамин является
коферментом
микросомальных
ферментов
печени,
осуществляющих
γ-карбоксилирование (γ – "гамма", греч) глутаминовой кислоты в составе
белковой цепи (полная реакция).
Благодаря своей функции витамин обеспечивает:
Синтез факторов
свертывания крови
в
печени: Кристмаса (ф.IX), Стюарта (ф.X), проконвертина (ф.VII),
протромбина (ф.II);
Синтез белков костной ткани, например, остеокальцина.
Синтез протеина
C и протеина
S,
участвующих
в
работе антисвертывающей системы крови.
Гиповитаминоз
Причина: возникает при подавлении микрофлоры лекарствами, особенно
антибиотиками, при заболеваниях печени и желчного пузыря. У взрослых
здоровая кишечная микрофлора полностью удовлетворяет потребность
организма в витамине.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Клиническая картина
Наблюдается кровоточивость, снижение свертываемости крови, легкое
возникновение подкожных гематом, у женщин отмечаются обильные mensis.
82. Витамины. Источники витаминов для человека. Причины
витаминной
недостаточности.
Гиповитаминозы,
авитаминозы,
гипервитаминозы. Витаминсодержащие коферменты.
Витамины - низкомолекулярные
органические
соединения,
поступающие в организм с пищей и обеспечивающие нормальное протекание
биохимических и физиологических процессов. Витамины не включаются в
структуру тканей и не используются в качестве источника энергии.
Классификация витаминов: Витамины делятся на две
витамины, растворимые в воде и витамины, растворимые в жирах.
группы:
Водорастворимые витамины - В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В6,
В12, РР, Н, С, В9 (фолиевая кислота), В3 (пантотеновая кислота).
Жирорастворимые витамины - А, Д, Е, К.
Провитамины: Некоторые
витамины
могут
синтезироваться
непосредственно
в
организме
человека.
Соединения,
служащие
предшественниками для синтеза витаминов в клетках организма человека,
называются провитаминами. Например, провитамином витамина А является
каротин, витамина D2 - эргостерол, D3 - 7-дегидрохолестерол.
Биологическая роль витаминов: Витамины, попадая в организм,
превращаются
в
свою
активную
форму,
которая
и
принимает
непосредственное участие в биохимических процессах. Биологическая роль
водорастворимых витаминов заключается в том, что они входят в
состав коферментов, участвующих в метаболизме белков, жиров и
углеводов в клетках организма человека.
Коферментные функции водорастворимых витаминов.
Витамин
Кофермент
Тип катализируемой реакции
В1 - тиамин
Тиаминдифосфат (ТДФ)
Окислительное декарбоксилирование
α-кетокислот
В2 - рибофлавин
Флавинмононуклеотид (ФМН) и
флавинадениндинуклеотид (ФАД)
Окислительно-восстановительные
В3 пантотеновая
кислота
Кофермент А (НS-КоА)
Перенос ацильных групп
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В6 - пиридоксин
Пиридоксальфосфат (ПФ)
Трансаминирование и
декарбоксилирование аминокислот
В9- фолиевая
кислота
Тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК)
Перенос одноуглеродных групп
В12цианкобаламин
Метилкобаламин и
дезоксиаденозилкобаламин
Трансметилирование
РР никотинамид
Никотинамидадениндинуклеотид(фосфат)НАД+ и НАДФ+
Окислительно-восстановительные
Антивитамины: Термином антивитамины обозначают любые вещества,
вызывающие снижение или полную потерю биологической активности
витаминов. По механизму действия их делят на две группы:
антивитамины, имеющие структуру, сходную со строением витамина
и конкурирующие с ним за включение в кофермент;
антивитамины, вызывающие химическую модификацию витамина.
Примерами могут служить: тиаминаза (антивитамин В1), акрихин
(антивитамин В2), изониазид (антивитамин РР), дикумарол (антивитамин К).
Болезни
нерационального
потребления
витаминов:
для
обеспечения нормального протекания биохимических процессов, в организме
человека должен поддерживаться определённый уровень концентрации
витаминов. При изменении этого уровня развиваются заболевания с
симптомами, харктерными для каждого витамина.
Гипервитаминозы: заболевания, вызванные избыточным содержанием
витаминов в организме. Характерны для жирорастворимых витаминов,
способных накапливаться в клетках печени. Чаще всего встречаются
гипервитаминозы А и D, связанные с передозировкой их лекарственных
препаратов. Гипервитаминоз А характеризуется общими симптомами
отравления:
сильными
головными
болями,
тошнотой,
слабостью.
Гипервитаминоз D сопровождается деминерализацией костей, кальцинацией
мягких тканей, образованием камней в почках.
Гиповитаминозы: заболевания, вызванные недостатком витаминов в
организме. Первичные гиповитаминозы связаны с нарушением процессов
поступления витаминов в организм при:
недостатке витаминов в пище;
ускоренном распаде витаминов в кишечнике под действием
патогенной микрофлоры;
нарушении синтеза витаминов кишечной микрофлорой при
дисбактериозе;
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
нарушении всасывания витаминов;
приеме лекарственных препаратов - антивитаминов.
Вторичные гиповитаминозы связаны с нарушением процессов
превращения витаминов в их активные формы в клетках организма человека.
Причиной
могут
служить
генетические
дефекты
или
нарушения биохимических процессов при различных заболеваниях органов и
тканей.
Авитаминозы - заболевания, вызванные полным отсутствием витамина в
организме.
83. Взаимосвязь обмена аминокислот, жиров и углеводов. Схема
превращений глюкозы и аминокислот в жиры. Схема синтеза глюкозы
из аминокислот. Схема образования углеродного скелета аминокислот
из углеводов и глицерина.
(упоси Боже рисовать еще в паинте схему и вставлять сюда! Объясню русским
языком, а вы просто воспроизведите на листе.
Схема превращений глюкозы и аминокислот в жиры
Если вы дошли до этого вопроса, то наверняка уже знаете все
метаболические пути обмена жиров, белков и углеводов. Так вот, ситуация тут
обстоит следующим образом:
Для глюкозы
Нам необходимо вспомнить гликолиз. Итак, при дихотомическом распаде
мы имеем диоксиацетонфосфат и глицеральдегид-3-фосфат, которые могут
переходить друг в друга под действием триозофосфатизомеразы. В свою
очередь
глицеральдегид-3-фосфат
спосбен
под
действием
глицеральдегид-3-фосфатдегигдрогеназы
переходить
в
глицерол-3-фосфат, а он, как мы помним идет на синтез ТАГ и
фосфолипидов.
Едем дальше по гликолизу аж до ацетил-КоА, которая спокойно выйдет
при надобности из митохондрий цитратным механизмом в цитоплазму и
пойдет на синтез ВЖК, холестерола… или останется в митихондриях печени и
приуныв превратится в кетоновые тела, что не очень полезно для здорвья.
Для аминокислот
Для начала посложнее… ФЕН и ТИР: эти парни во время их обмена
превртятся в фумарилацетоацетат, который под действием одноименной
гидролазы развалится на фумарат и ацетоацетат. Последний на ацетил-КоА и…
Ну вы поняли.
АЛА, ТРЕ, ГЛИ, СЕР, ЦИС сразу превращаются в пируват (причем АЛА
путем трансаминирования) и по схеме.
Схема синтеза глюкозы из аминокислот.
Достаточно просто, если вы хорошо усвоили азотистый обмен. Такие
аминокислоты как ГЛУ, АСП, АЛА могут превращаться в альфа-кетоглутарат,
ЩУК, ПВК путем трансаминирования; про ФЕН и ТИР см. выше; ТРЕ, ГЛИ, СЕР,
ЦИС катаболизируются до ПВК. А далее по обходным реакциям несемся по
глюконеогенезу.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Схема образования
углеводов и глицерина.
углеродного
скелета
аминокислот
из
А тут я дале объяснять не буду, потому что «Все пг’осто как апельсин» …
Однако я дам вам уже готовую схему
Глицерин просто превращаем в глицеральдегид-3-фосфат.
Биосинтез заменимых аминокислот в тканях с использованием углеродного скелета
глюкозы (одной звёздочкой показаны реакции трансаминирования, двумя –
восстановительного аминирования)
84. Роль печени в обезвреживании ксенобиотиков. Механизмы
обезвреживания веществ в печени. Стадии (фазы) химической
модификации. Роль реакций конъюгации в детоксикации продуктов
обмена и лекарственных препаратов (примеры).
Печень является органом, занимающим уникальное место в обмене
веществ. В каждой печёночной клетке содержится несколько тысяч
ферментов, катализирующих реакции многочисленных метаболических путей.
Самая важная функция печени: обезвреживание токсических веществ.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Ксенобиотики – это чужеродные вещества, попадающие в организм из
окружающей среды и не использующиеся для пластических и энергетических
целей организма. Они попадают в организм с пищей, через кожу и легкие.
Гидрофильные ксенобиотики выводятся из организма в неизменённом
виде в основном с мочой.
Гидрофобные ксенобиотики могут накапливаться и, взаимодействуя с
белками и липидами клеток, нарушать их структуру и функции.
Обезвреживание ксенобиотиков происходит во многих тканях, но
наиболее активно в печени.
Этапы обезвреживания веществ в печени:
1) Фаза модификации (для ряда соединений необязательна).
Микросомальное окисление повышает реакционную способность молекул
Эта фаза обязательна для гидрофобных веществ, так как они плохо
выводятся из организма и могут накапливаться в тканях, богатых липидами
(жировая клетчатка, мембраны клеток, нервная система).
В этой фазе вещества подвергаются таким изменениям, как
гидроксилирование,
восстановление,
сульфоокисление,
дезаминирование, гидролиз и др.
В мембранах эндоплазматического ретикулума (ЭР) практически всех
тканей локализована система микросомального окисления (СМО), отвечающая
за течение первой фазы обезвреживания. Эта система наиболее активна
именно в печени. В клетках некоторых тканей (например, кора
надпочечников) окислительная система локализована
в мембранах
митохондрий.
(более подробно данная фаза разбирается в соответствующем вопросе
про «микросомальное окисление» материал из которого можно использовать
тут)
2) Фаза конъюгации:
Конъюгация
—
это
присоединение
к
функциональным
группам,
образовавшимся в первой фазе или уже имеющимся у ксенобиотиков, других
молекул или групп, увеличивающих гидрофильность и уменьшающих их
токсичность.
Конъюгация может происходить с:
• глицином
• глюкуроновой кислотой
• серной кислотой
• глутаматом
• таурином
• глутатионом и др.
Полученный продукт, как правило, хорошо растворим и легко удаляется
из организма с желчью и мочой.
Соединения, обладающие активными группами, в гепатоцитах
могут метилироваться при участии S-аденозилметионина, могут связываться
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
с глицином и глутамином, с глутатионом,
с глюкуроновой, серной и уксусной кислотами. Последние в клетках часто
находятся в связанном состоянии, например:
серная кислота связана с 3'-фосфоаденозин-5'-фосфатом и
образует фосфоаденозинфосфосульфат (ФАФС),
глюкуроновая кислота связана с уридилдифосфорной кислотой и
образует уридилдифосфоглюкуроновую кислоту (УДФГК),
уксусная кислота находится в виде ацетил-S-KoA.
Наиболее активны в печени реакции конъюгации,
катализируемые глутатион-S-трансферазой, сульфотрансферазой и УДФ-глю
куронилтрансферазой. Конъюгаты веществ с глутатионом, серной и
глюкуроновой кислотами выводятся из организма преимущественно с мочой.
Например,
лекарственное
вещество
барбитурат
в
ходе
биотрансформации
превращается
в
гидроксибарбитурат,
который далее участвует в
реакции
конъюгации
с
остатком
глюкуроновой
кислоты.
Фермент
глюкуронилтрансфераза
катализирует образование барбитуратглюкуронида, в качестве источника
глюкуроновой кислоты используется УДФ-глюкуронид.
85. Роль
почек
в
поддержании
гомеостаза
организма.
Механизмы ультрафильтрации, канальцевой реабсорбции и секреции.
Гормоны, влияющие на диурез.
Основная функция почек заключается в поддержании постоянства
внутренней среды организма человека. Обильное кровоснабжение (за 5 минут
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
через почки проходит вся кровь, циркулирующая в сосудах) обусловливает
эффективную регуляцию почками состава крови. Благодаря этому
поддерживается и состав внутриклеточной жидкости. При участии почек
осуществляются:
удаление (экскреция) конечных продуктов метаболизма.
Почки участвуют в выведении из организма веществ, которые в случае
накопления подавляют ферментативную активность. Почки осуществляют
также удаление из организма водорастворимых чужеродных веществ или их
метаболитов.
регуляция ионного состава жидкостей организма.
Минеральные катионы и анионы, присутствующие в жидкостях организма,
участвуют во многих физиологических и биохимических процессах. Если
концентрация ионов не будет удерживаться в сравнительно узких пределах,
произойдёт нарушение этих процессов.
регуляция содержания
(осморегуляция).
воды
в
жидкостях
организма
Это имеет огромное значение для поддержания осмотического давления и
объёма жидкостей на стабильном уровне.
регуляция
концентрации
жидкостях организма.
водородных
ионов
(рН)
в
рН мочи может колебаться в широких пределах, благодаря чему
обеспечивается постоянство рН других биологических жидкостей. Это
обусловливает оптимум работы ферментов и возможность протекания
катализируемых ими реакций.
регуляция артериального давления крови.
Почки синтезируют и выделяют в кровь фермент ренин, участвующий в
образовании ангиотензина - мощного сосудосуживающего фактора.
регуляция уровня глюкозы в крови.
В корковом слое почек происходит глюконеогенез - синтез глюкозы из
неуглеводных соединений. Роль этого процесса существенно возрастает при
длительном голодании и других экстремальных воздействиях.
Активация витамина D.
В почках образуется биологически активный метаболит витамина D кальцитриол.
Регуляция эритропоэза.
В почках синтезируется
эритроцитов в крови.
эритропоэтин,
повышающий
количество
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Образование
мочи
происходит
в
структурно-функциональных
единицах
почки – нефронах (рисунок). В почке
человека
содержится
около
миллиона
нефронов.
Морфологически
нефрон
представлен почечным тельцем, состоящим
из сосудистого клубочка (1) и окружающей
его капсулы (2), проксимальным канальцем
(3), петлёй Генле (4), дистальным канальцем
(5), впадающим в собирательную трубочку
(6).
Моча
образуется
в
результате
осуществления
трёх
процессов,
протекающих в каждом нефроне:
ультрафильтрации через капилляры клубочка;
избирательной реабсорбции жидкости в проксимальном
канальце, петле Генле, дистальном канальце и собирательной
трубочке;
избирательной секреции в просвет проксимальных и дистальных
канальцев, часто сопряжённой с реабсорбцией.
Ультрафильтрация.
В результате ультрафильтрации, происходящей в клубочках, из крови
удаляются все вещества с молекулярной массой менее 68000 Да и образуется
жидкость, называемая клубочковым фильтратом. Вещества фильтруются из
крови в клубочковых капиллярах через поры диаметром около 5 нм. Скорость
ультрафильтрации довольно стабильна и составляет около 125 мл
ультрафильтрата в минуту. По химическому составу клубочковый фильтрат
сходен
с
плазмой
крови.
Он
содержит
глюкозу,
аминокислоты,
водорастворимые витамины, некоторые гормоны, мочевину, мочевую кислоту,
креатин, креатинин, электролиты и воду. Белки с молекулярной массой более
68000 Да практически отсутствуют.
Ультрафильтрация - процесс пассивный и неизбирательный, поскольку
вместе с «отходами» из крови удаляются и вещества, необходимые для
жизнедеятельности. Ультрафильтрация зависит только от размеров молекул.
Канальцевая реабсорбция.
Реабсорбция, или обратное всасывание веществ, которые могут быть
использованы организмом, происходит в канальцах. В проксимальных извитых
канальцах всасывается обратно более 80% веществ, в том числе вся глюкоза,
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
практически все аминокислоты, витамины и гормоны, около 85% хлорида
натрия и воды. Механизм всасывания можно описать на примере глюкозы.
При участии
-АТФазы,
расположенной
на
базолатеральной
мембране
клеток
канальцев,
ионы
+
Na переносятся
из
клеток
в
межклеточное
пространство,
а
оттуда – в кровь и
выводятся
из
нефрона.
В
результате создаётся
градиент
+
концентрации Na между клубочковым фильтратом и содержимым клеток
канальцев. Путём облегчённой диффузии Na+ из фильтрата проникает в
клетки, одновременно с катионами в клетки поступает глюкоза (против
градиента концентрации!). Таким образом, концентрация глюкозы в
клетках канальцев почек становится выше, чем во внеклеточной жидкости, и
белки-переносчики осуществляют облегчённую диффузию моносахарида в
межклеточное пространство, откуда он поступает в кровь.
Na+-K+
Высокомолекулярные соединения - белки, молекулярная масса
которых менее 68000, а также экзогенные вещества (например,
рентгеноконтрастные препараты), поступающие в процессе ультрафильтрации
в просвет канальца, извлекаются из фильтрата путём пиноцитоза,
происходящего у основания микроворсинок. Они оказываются внутри
пиноцитозных пузырьков, к которым прикрепляются первичные лизосомы.
Гидролитические ферменты лизосом расщепляют белки до аминокислот,
которые либо используются самими клетками канальца, либо переходят путём
диффузии в околоканальцевые капилляры.
Канальцевая секреция.
Нефрон имеет несколько специализированных систем, которые
секретируют вещества в просвет канальца посредством переноса их из плазмы
крови. Наиболее изучены те системы, которые отвечают за секрецию К +, Н+,
NH4+, органических кислот и органических оснований.
Секреция К+ в дистальных канальцах - активный процесс,
сопряжённый с реабсорбцией ионов Na+. Этот процесс предотвращает
задержку К+ в организме и развитие гиперкалиемии. Механизмы секреции
протонов и ионов аммония связаны главным образом с ролью почек в
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
регуляции кислотно-основного состояния. Система, участвующая в секреции
органических кислот, имеет отношение к выведению из организма
лекарственных препаратов и других чужеродных веществ. Это связано,
очевидно, с функцией печени, обеспечивающей модификацию указанных
молекул и конъюгацию их с глюкуроновой кислотой или сульфатом.
Образующиеся таким путём два типа конъюгатов активно транспортируются
системой, которая узнаёт и секретирует органические кислоты. Поскольку
конъюгированные молекулы имеют высокую полярность, то после переноса в
просвет нефрона они уже не могут диффундировать обратно и выводятся с
мочой.
Гормональные механизмы регуляции почечной функции
В регуляции образования мочи в ответ на осмотический и другие сигналы
принимают участие:
антидиуретический гормон;
система ренин-ангиотензин-альдостерон;
система
предсердных
натрийуретических
(атриопептидная система).
факторов
Антидиуретический гормон (АДГ, вазопрессин).
АДГ
синтезируется
преимущественно
в
гипоталамусе
в
виде
белка-предшественника, накапливается в нервных окончаниях задней доли
гипофиза, из которых гормон секретируется в кровоток.
Сигналом для секреции АДГ служит повышение осмотического давления
крови. Это может иметь место при недостаточном потреблении воды, сильном
потоотделении
или
после
приёма
большого
количества
соли.
Клетками-мишенями для АДГ являются клетки почечных канальцев,
гладкомышечные клетки сосудов, а также клетки печени.
Влияние АДГ на почки заключается в удержании воды в организме путём
стимуляции её реабсорбции в дистальных канальцах и собирательных
трубочках.
Взаимодействие
гормона
с
рецептором
активирует
аденилатциклазу и стимулирует образование цАМФ. Под действием
цАМФ-зависимой протеинкиназы фосфорилируются белки мембраны,
обращённой в просвет канальца. Это придаёт мембране способность
транспортировать в клетки воду, свободную от ионов. Вода поступает по
градиенту концентрации, т.к. канальцевая моча гипотонична по отношению к
содержимому клетки.
После приёма большого количества воды осмотическое давление крови
снижается и синтез АДГ прекращается. Стенки дистальных канальцев
становятся непроницаемыми для воды, реабсорбция воды уменьшается и, как
следствие, выводится большой объём гипотонической мочи.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Заболевание,
обусловленное
дефицитом
АДГ,
получило
название несахарный диабет. Оно может развиваться при нейротропных
вирусных инфекциях, черепно-мозговых травмах, опухолях гипоталамуса.
Основным симптомом этого заболевания является резкое увеличение диуреза
(дол 10 и более литров в сутки) при пониженной (1,001-1,005) относительной
плотности мочи.
Ренин-ангиотензин-альдостерон.
Поддержание стабильной концентрации ионов натрия в крови и объём
циркулирующей
крови
регулируется
системой
ренин-ангиотензин-альдостерон, которая влияет также на реабсорбцию воды.
Уменьшение объёма крови, вызванное потерей натрия, стимулирует группу
клеток,
расположенных
в
стенках
приносящих
артериол
юкстагломерулярный аппарат (ЮГА). В него входят специализированные
рецепторные и секреторные клетки. Активация ЮГА приводит к
высвобождению из его секреторных клеток протеолитического фермента
ренина. Ренин высвобождается из клеток также в ответ на снижение
артериального давления крови.
Ренин воздействует на ангиотензиноген (белок a2-глобулиновой
фракции), и расщепляет его с образованием декапептида ангиотензина I.
Затем другой протеолитический фермент отщепляет от ангиотензина I два
концевых аминокислотных остатка с образованием ангиотензина II. Этот
октапептид является одним из наиболее активных средств, способствующих
сужению кровеносных сосудов, в том числе артериол. В результате
увеличивается кровяное давление, снижаются как почечный кровоток, так и
клубочковая фильтрация.
Кроме того, ангиотензин II стимулирует секрецию клетками коркового
слоя надпочечников гормона альдостерона. Альдостерон - гормон прямого
действия - оказывает эффект на дистальный извитой каналец нефрона. Этот
гормон индуцирует в клетках-мишенях синтез:
белков, участвующих в транспорте Na+ через люминальную
(апикальную) поверхность клеточной мембраны;
Na+-K+-АТФазы, встраивающейся в контрлюминальную мембрану
(базо-латеральную) и участвующей в транспорте Na+ из клеток
канальцев в кровь;
ферментов митохондрий, например, цитратсинтазы;
ферментов, участвующих в образовании фосфолипидов мембран,
что облегчает транспорт Na+ в клетки канальца.
Таким образом, альдостерон повышает скорость реабсорбции Na+ из
почечных канальцев (за ионами Na+ пассивно следуют ионы Cl—) и в конечном
счёте осмотическую реабсорбцию воды, стимулирует активный перенос К + из
плазмы крови в мочу.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Предсердные натрийуретические факторы.
Мышечные клетки предсердий синтезируют и секретируют в кровь
пептидные гормоны, регулирующие диурез, экскрецию электролитов с мочой и
сосудистый тонус. Эти гормоны получили название атриопептидов (от слова
atrium - предсердие).
Специфические белки-рецепторы для атриопептидов расположены на
плазматической мембране печени, почек и надпочечников, на эндотелии
сосудов. Взаимодействие атриопептидов с рецепторами сопровождается
активацией мембраносвязанной гуанилатциклазы, превращающей ГТФ в
циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ).
В почках под влиянием атриопептидов увеличивается клубочковая
фильтрация и диурез, возрастает выделение Na+ с мочой. Одновременно с
этим снижается артериальное давление, уменьшается тонус гладкомышечных
органов, тормозится секреция альдостерона.
Таким образом, в норме обе регуляторные системы - атриопептидная и
ренин-ангиотензиновая - взаимно уравновешивают друг друга. С нарушением
этого равновесия связаны тяжелейшие патологические состояния артериальная гипертензия вследствие стеноза почечных артерий, сердечная
недостаточность.
86. Роль печени в обмене липидов.
(объема вопроса не пугайтесь, тут схемы не нужны, это для понимания
происходящего, освежить в памяти)
В гепатоцитах содержатся практически все ферменты, участвующие в
метаболизме липидов. Поэтому паренхиматозные клетки печени в
значительной степени контролируют соотношение между потреблением и
синтезом липидов в организме. Катаболизм липидов в клетках печени
протекает главным образом в митохондриях и лизосомах, биосинтез - в
цитозоле и эндоплазматическом ретикулуме. Ключевым метаболитом
липидного обмена в печени является ацетил-КоА.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Метаболизм жирных кислот в печени.
Пищевые жиры в виде хиломикронов поступают в печень через систему
печёночной артерии. Под действием липопротеинлипазы, находящейся в
эндотелии капилляров, они расщепляются до жирных кислот и глицерола.
Жирные кислоты, проникающие в гепатоциты, могут подвергаться окислению,
модификации (укорочению или удлинению углеродной цепи, образованию
двойных связей) и использоваться
для синтеза эндогенных
триацилглицеролов и фосфолипидов.
Синтез кетоновых тел.
При β-окислении жирных кислот
в митохондриях печени образуется
ацетил-КоА, подвергающийся
дальнейшему окислению в цикле
Кребса. Если в клетках печени
имеется дефицит оксалоацетата
(например, при голодании, сахарном
диабете), то происходит конденсация
ацетильных групп с образованием
кетоновых тел (ацетоацетат,
β-гидроксибутират, ацетон). Эти
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
вещества могут служить энергетическими субстратами в других тканях
организма (скелетные мышцы, миокард, почки, при длительном голодании головной мозг). Печень не утилизирует кетоновые тела. При избытке
кетоновых тел в крови развивается метаболический ацидоз.
Образование и пути использования фосфатидной кислоты.
Общим предшественником триацилглицеролов и фосфолипидов в печени
является фосфатидная кислота. Она синтезируется из глицерол-3-фосфата и
двух ацил-КоА - активных форм жирных кислот. Глицерол-3-фосфат может
образоваться либо из диоксиацетонфосфата (метаболит гликолиза), либо из
свободного глицерола (продукт липолиза).
Для синтеза фосфолипидов (фосфатидилхолина) из фосфатидной кислоты
необходимо поступление с пищей достаточного количества липотропных
факторов (веществ, препятствующих развитию жировой дистрофии печени). К
этим факторам относятся холин, метионин, витамин В12, фолиевая
кислота и некоторые другие вещества. Фосфолипиды включаются в состав
липопротеиновых комплексов и принимают участие в транспорте липидов,
синтезированных в гепатоцитах, в другие ткани и органы. Недостаток
липотропных факторов (при злоупотреблении жирной пищей, хроническом
алкоголизме, сахарном диабете) способствует тому, что фосфатидная кислота
используется для синтеза триацилглицеролов (нерастворимых в воде).
Нарушение образования липопротеинов приводит к тому, что избыток ТАГ
накапливается в клетках печени (жировая дистрофия) и функция этого органа
нарушается.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Липотропные факторы обозначены знаком *.
Образование холестерола.
Печень является основным местом синтеза эндогенного холестерола. Это
соединение необходимо для построения клеточных мембран, является
предшественником желчных кислот, стероидных гормонов, витамина D3.
Первые
две
реакции
синтеза
холестерола
напоминают
синтез
кетоновых тел, но протекают в
цитоплазме гепатоцита. Ключевой
фермент
синтеза
холестерола
- β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА-ре
дуктаза
(ГМГ-КоА-редуктаза) ингибируется
избытком холестерола и желчными
кислотами по принципу отрицательной
обратной связи.
Образование липопротеинов.
Липопротеины - белково-липидные
комплексы, в состав которых входят
фосфолипиды, триацилглицеролы,
холестерол и его эфиры, а также белки
(апопротеины). Липопротеины
транспортируют нерастворимые в воде
липиды к тканям. В гепатоцитах
образуются два класса липопротеинов
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
- липопротеины высокой плотности (ЛПВП) и липопротеины очень низкой
плотности (ЛПОНП).
87. Компартментализация метаболических процессов в печени.
Регуляция направления потока метаболитов через мембраны
внутриклеточных (субклеточных) структур. Значение в интеграции
обмена веществ.
Компартментализация — это сосредоточение ферментов в одном
компартменте (определенной органелле) -в ЭПС, митохондриях, лизосомах.
Компартментализация
гепатоците:
Цитозоль
Ядро
Ядрышко
Митохондрии
Рибосомы
метаболических
путей
и
некоторых
важных
энзимов
в
Гликолиз; многие реакции глюконеогенеза; синтез ВЖК;
холестерола; активация аминокислот; синтез гликогена;
большинство реакций синтеза мочевины.
Репликация ДНК; транскрипция многих видов РНК, синтез
некоторых ядерных белков
Синтез рРНК
ЦТК, окислительное фосфорилирование, окисление ВЖК;
синтез кетоновых тел, начало и окончание синтеза гема;
катаболизм аминокислот
Трансляция полипептидов (плазменных белков, факторов
свёртывания, холинэстеразы)
Типы метаболических путей
Схема
А→В→С→D→Е
Название
Линейный
Разветвлённый
Пример
Гликолиз
Синтез нуклеотидов
Циклический
Цикл трикарбоновых кислот
Спиральный
β-окисление жирных кислот
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Многообразие функций клетки обеспечивается пространственной и
временной (в первую очередь, в зависимости от ритма питания) регуляцией
определённых метаболических путей.
Пространственная регуляция связана со строгой локализацией
определённых ферментов в различных органеллах. Так, в ядре находятся
ферменты, связанные с синтезом молекул ДНК и РНК, в цитоплазме - ферменты
гликолиза, в лизосомах - гидролитические ферменты, в матриксе митохондрий
- ферменты ЦТК, во внутренней мембране митохондрий - ферменты цепи
переноса электронов и т.д. Такая субклеточная локализация ферментов
способствует упорядоченности биохимических процессов и увеличивает
скорость обмена веществ.
Интеграция — процесс объединения частей в целое.
88. Низкомолекулярные
азотсодержащие
вещества
крови
("остаточный азот'') и диагностическое значение их определения.
Гиперазотемия (ретенционная и продукционная).
К этой группе веществ относятся: мочевина, мочевая кислота,
аминокислоты, креатин, креатинин, аммиак, индикан, билирубин и
другие соединения. Содержание остаточного азота в плазме крови здоровых
людей - 15-25 ммоль/л. Повышение содержания остаточного азота в крови
называется азотемией. В зависимости от причины, азотемия подразделяется
на ретенционную и продукционную.
Ретенционная
азотемия возникает
при
нарушении
выведения
продуктов азотистого обмена (в первую очередь мочевины) с мочой и
характерна для недостаточности функции почек. В этом случае до 90%
небелкового азота крови приходится на азот мочевины вместо 50% в норме.
Продукционная азотемия развивается при избыточном поступлении
азотистых веществ в кровь вследствие усиленного распада тканевых
белков (длительное голодание, сахарный диабет, тяжёлые ранения и ожоги,
инфекционные заболевания).
Определение остаточного азота проводят в безбелковом фильтрате
сыворотки крови. В результате минерализации безбелкового фильтрата при
нагревании с концентрированной Н2SO4 азот всех небелковых соединений
переходит в форму (NH4)2SO4. Ионы NH4+ определяют с помощью реактива
Несслера.
Мочевина - главный конечный продукт обмена белков в организме
человека. Образуется в результате обезвреживания аммиака в печени,
выводится из организма почками. Поэтому содержание мочевины в крови
снижается при заболеваниях печени и возрастает при почечной
недостаточности.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Аминокислоты поступают
в
кровь
при
всасывании
из
желудочно-кишечного тракта или являются продуктами распада тканевых
белков. В крови здоровых людей среди аминокислот преобладают аланин и
глутамин, которые наряду с участием в биосинтезе белков являются
транспортными формами аммиака.
Мочевая кислота - конечный продукт катаболизма пуриновых
нуклеотидов. Содержание её в крови возрастает при подагре (в результате
усиленного образования) и при нарушениях функции почек (из-за
недостаточного выведения).
Креатин - синтезируется в почках и печени, в мышцах превращается в
креатинфосфат - источник энергии для процессов мышечного сокращения.
При заболеваниях мышечной системы содержание креатина в крови
значительно возрастает.
Креатинин - конечный продукт азотистого обмена, образуется в
результате дефосфорилирования креатинфосфата в мышцах, выводится из
организма почками. Содержание креатинина в крови снижается при
заболеваниях мышечной системы, повышается при почечной
недостаточности.
Индикан - продукт обезвреживания индола, образуется в печени,
выводится почками. Содержание его в крови снижается при заболеваниях
печени, повышается - при усилении процессов гниения белков в
кишечнике, при заболеваниях почек.
Билирубин (прямой и непрямой) - продукты катаболизма гемоглобина.
Содержание
билирубина
в
крови
увеличивается
при
желтухах:
гемолитической (за счёт непрямого билирубина), обтурационной (за счёт
прямого билирубина), паренхиматозной (за счёт обеих фракций).
89. Буферные системы крови и кислотно-основное состояние
(КОС). Роль дыхательной и выделительной систем в поддержании
КОС. Нарушения кислотно-основного баланса.
Буферные системы организма состоят из слабых кислот и их солей с
сильными основаниями. Каждая буферная система характеризуется двумя
показателями:
рН буфера (зависит от соотношения компонентов буфера);
буферная ёмкость, то есть количество сильного основания или
кислоты, которое нужно прибавить к буферному раствору для изменения
рН на единицу (зависит от абсолютных концентраций компонентов
буфера).
Различают следующие буферные системы крови:
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
бикарбонатная (H2CO3/NaHCO3);
фосфатная (NaH2PO4/Na2HPO4);
гемоглобиновая (дезоксигемоглобин в качестве слабой кислоты/
калиевая соль оксигемоглобина);
белковая (действие её обусловлено амфотерностью белков).
Бикарбонатная и тесно связанная с ней гемоглобиновая буферные
системы составляют в совокупности более 80% буферной ёмкости крови.
Дыхательная регуляция КОС осуществляется путём изменения
интенсивности внешнего дыхания. При накоплении в крови СО2 и Н+
усиливается лёгочная вентиляция, что приводит к нормализации газового
состава крови. Снижение концентрации углекислоты и Н+ вызывает
уменьшение лёгочной вентиляции и нормализацию данных показателей.
Почечная регуляция КОС осуществляется главным образом за счёт трёх
механизмов:
реабсорбции бикарбонатов (в клетках почечных канальцев из
Н2О и СО2 образуется угольная кислота Н2СО3; она диссоциирует, Н+
выделяется в мочу, НСО3— реабсорбируетоя в кровь);
реабсорбции Na+ из клубочкового фильтрата в обмен на Н+ (при
этом Na2HPO4 в фильтрате переходит в NaH2PO4 и увеличивается
кислотность мочи);
секреции NH4+ (при гидролизе глутамина в клетках канальцев
образуется NH3; он взаимодействует с H+, образуются ионы NH4+,
которые выводятся с мочой.
Нарушения КОС крови.
Известны четыре главные формы нарушений кислотно-основного
состояния:
метаболический ацидоз - возникает при сахарном диабете и
голодании (за счёт накопления кетоновых тел в крови), при
гипоксии (за счёт накопления лактата). При этом нарушении
снижается рСО2 и [НСО3-] крови, увеличивается экскреция NH4+ с мочой;
дыхательный ацидоз - возникает при бронхите, пневмонии,
бронхиальной астме (в результате задержки углекислоты в крови). При
этом нарушении повышается рСО2 и [HCO3-] крови, увеличивается
экскреция NH4+ с мочой;
метаболический алкалоз - развивается при потере кислот,
например, при неукротимой рвоте. При этом нарушении повышается
рСО2 и [HCO3-] крови, увеличивается экскреция НСО3- с мочой, снижается
кислотность мочи.
дыхательный алкалоз - наблюдается при усиленной
вентиляции лёгких, например, у альпинистов на большой высоте. При
этом нарушении снижается рСО2 и [НСО3-] крови, уменьшается
кислотность мочи.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Для лечения метаболического ацидоза используют введение раствора
бикарбоната натрия; для лечения метаболического алкалоза - введение
раствора глутаминовой кислоты.
90. Особенности обмена в нервной ткани. Биологически
активные молекулы нервной ткани. Формулы низкомолекулярных
биологически активных веществ нервной ткани.
Химический состав нервной ткани сложен и неоднороден. В сером
веществе 77-81% воды, а в белом – 70%. Количество белков в нервной ткани
меньше, чем в мышечной или в печени. При этом белков больше в сером
веществе, и меньшее их количество содержится в периферической нервной
ткани. В функционально более активных структурах белков больше.
Характерным для белков нервной ткани является то, что они находятся в
комплексе с другими соединениями, т.е. это сложные белки. Больше всего
липопротеинов (ЛП). Особенно много их в миелиновых оболочках. Есть
фосфопротеины, нуклеопротеины (НП) (дезоксирибонуклеопротеины (ДНП),
рибонуклеопротеины (РНП)), гликопротеины (например, нейрокератин).
Пептиды,
которые
специфичны
для
нервной
ткани,
называются нейропептиды. Их около 100. 80-90% нейронных контактов
осуществляются нейропептидами. К ним относятся пептиды памяти
(аргинин-вазопрессин, лейцин-вазопрессин, окситоцин, АКТГ), пептиды боли
(вещество Р, эндорфины, энкефалины и т.д.), пептиды сна.
Небелковые азотистые соединения.
В нервной ткани количество азотистых соединений такое же, как и в
других тканях, но некоторых больше:
1. свободных АК, особенно ароматических и дикарбоновых АК. Больше
АК - предшественников нейромедиаторов (ТИР, ТРИ, АСП, ГЛУ);
2. циклических нуклеотидов (цАМФ, цГТФ).
Углеводы нервной ткани.
Их запасы небольшие. Откладываются в виде гликогена, которого в
нервной ткани 0,1% (в печени – 5-10%, в мышечной ткани – 0,2-2%). Глюкозы
содержится 1-4 ммоль/кг.
Липиды.
В нервной ткани их содержится достаточно много (в сером веществе –
25%,
в
белом
–
до
50%).
Около
50%
всех
липидов
представлены фосфолипидами.
Имеются гликолипиды:
цереброзиды,
ганглиозиды (их нет в других тканях).
Жирные кислоты.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В нервной ткани эти кислоты содержат большое количество двойных
связей (4-5). 25% всех липидов составляет холестерол. В нервной ткани он
находится в свободном виде. Нейтральные жиры содержатся в небольших
количествах в ткани головного мозга, больше их в периферических нервах.
Минеральные вещества.
Внутри клеток содержатся ионы калия, а в межклеточном пространстве –
ионы натрия. Они участвуют в передаче нервного возбуждения. Также
содержаться ионы кальция, магния, железа, меди, алюминия, цинка; анионы
представлены фосфатами и АК белков.
Особенности обмена веществ в нервной ткани
Энергетический обмен.
В ткани головного мозга увеличено клеточное дыхание (преобладают
аэробные процессы). Мозг потребляет большее количество кислорода, чем
постоянно работающее сердце, в 20 раз больше, чем покоящиеся мышцы.
20-25% всего кислорода приходится на долю головного мозга. У детей до 50%.
Ткань головного мозга использует весь кислород, находящийся в ней, за
10 секунд. Следовательно, важное значение имеет кровоснабжение головного
мозга. при нарушении кровообращения через 6-8 секунд наступает потеря
сознания.
Дыхательный коэффициент (отношение объема СО2 к объему О2) в тканях
головного мозга приблизительно равно 1, следовательно, углеводы – это
основной субстрат для окисления. Мозг – единственный орган, который
использует в качестве источника энергии практически одну только глюкозу
(при патологии могут использоваться кетоновые тела), т.е. функционирование
головного мозга зависит от снабжения глюкозой.
70% АТФ в тканях головного мозга используется для поддержания ионных
градиентов (энергия используется для удаления ионов натрия из клетки).
Углеводный обмен.
Исходным субстратом для окисления является глюкоза (не гликоген!).
Гипогликемия приводит к судорогам и, возможно, к смерти. 85% глюкозы
окисляется аэробно (до углекислого газа и воды), 15% - анаэробно (до
лактата). Анаэробное окисление – это аварийный механизм.
Гликогена содержится немного – 0,1%, но интенсивность его обновления
достаточно велика. Весь гликоген в ткани головного мозга обновляется за 4
часа. Распад гликогена идет 2 путями:
- фосфорилический (с участием фосфорилазы);
- гидролитический - гамма-амилаза отщепляет остатки глюкозы.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Нарушения обмена углеводов ведут к нарушению функций головного
мозга. При авитаминозе В1 нарушается превращение ПВК, следовательно,
развиваются полиневриты. Угнетение окисления углеводов ведет к развитию
торможения в нервной системе (используется при разработке снотворных
веществ). Во сне потребление глюкозы снижается, а при возбуждении
увеличивается.
Белковый обмен.
При возбуждении увеличивается распад белков и, как следствие,
образуется больше аммиака и азота АК. При торможении распад белков
снижается.
У человека в больших количествах образуется аммиак, являющийся
токсичным веществом для нервной ткани и поэтому он должен быть
обезврежен. Обезвреживание происходит путем образования амидов
моноаминодикарбоновых АК. Этот процесс интенсивно протекает в нервной
ткани, т.к. глутамин свободно выходит из клеток.
Глутаминовая кислота играет особенную роль в обмене веществ:
1. связывает аммиак;
2. участвует в реакциях переаминирования, в результате которых
образуются заменимые АК (аспарагиновая кислота);
3. подвергается декарбоксилированию: Образующаяся
аминомасляная кислота является тормозящим нейромедиатором;
гамма
-
4. подвергается окислительному дезаминированию. В результате этого
многие АК теряют NH2-группу;
5. является возбуждающим нейромедиатором;
6. стабилизирует содержание ионов калия в клетках нервной ткани.
До 10% глюкозы используется в качестве субстрата для синтеза
глутаминовой кислоты.
Липидный обмен.
В нервной ткани липиды не играют энергетической роли. Содержащиеся в
основном фосфолипиды и холестерин играют структурную функцию.
Нейтральные жиры играют защитную функцию.
Нейромедиаторы
Каждый нейромедиатор действует в синапсах на свой рецептор.
В холинергических синапсах основным медиатором является ацетилхолин
(АХ). Он образуется из Ац-КоА и холина: Разрушается АХ под влиянием
холинэстеразы.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В адренергических
синапсах образуются
ДОФамин,
норадреналин.
Образование происходит из фенилаланина, который сначала преобразуется в
тирозин: ФЕН (фенилаланингидроксилаза) ТИР. Далее ТИР (гидроксилаза)
ДОФА (декарбоксилаза) дофамин (гидроксилаза) норадреналин. Разрушаются
эти нейромедиаторы под действием моноаминооксидаз.
В серотонинергических
синапсах образуется
серотонин
триптофана. Разрушается под действием моноаминооксидаз
из
АК
91. Диагностическое значение определения метаболитов в крови
и моче.
Метаболиты — вещества, принимающие участие в процессе метаболизма
клеток человеческого организма. Данные вещества активно участвуют в
разных энергетических обменах, считаются необходимыми в развитии
организма и в поддержании его жизненной активности.
Метаболиты в моче и крови могут свидетельствовать о разных патологиях
внутри тела, как и о негативных внешних влияниях на человеческий организм.
КРОВЬ
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Показатель
Норма
Глюкоза
3,5 – 6,2ммоль/л
Холестерин
3,9 - 6,5 ммоль/л
Гемоглобин
Общий белок
130 - 160 г/л
65 – 85 г/л
Альбумин
40 – 50 г/л
Мочевина
3,3 – 6,6 ммоль/л
Креатинин
Мочевая кислота
0,06 – 0,16 ммоль/л
0,24 - 0,29 ммоль/л
Билирубин общий
4 – 26 мкмоль/л
Билирубин непрямой
4 - 26 мкмоль/л
Билирубин прямой
0 - 4 мкмоль/л
С-реактивный белок
до 5 мг/л
С-пептид
1,4-2,2 мкг/л
Гликозилированный
гемоглобин
4,4-6,6%
Железо
9-31 мкмоль/л
Насыщение трансферрина
АЛТ
20-50%
7-53 МЕ/л
АСТ
11-47 МЕ/л
Амилаза
35-118 МЕ/л
ЛДГ общая
90-280 МЕ/л
ЛДГ 1
17-27%
Креатинкиназа
20-220 МЕ/л
К+
3,5-5 ммоль/л
Na+
135-145 ммоль/л
2,23-2,57 ммоль/л
Са2+ общий
Дегидрогеназа Г-6-Ф
эритроцитов
10-14 МЕ/г Hb
МОЧА
Показатель
Диурез
Норма
1,2-1,5 л
Цвет
Соломенно-желтый,
насыщенно-желтый
Плотность
1,01-1,025 г/мл
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Белок
Нет
Сахар
Нет
Кетоновые тела
Не обнаружены
1. Глюкоза – что повышение, что понижение может свидетельствовать о
диабете.
2. Гемоглобин, железо, трансферрин – если понижены, то это
железодефицитная анемия.
3. Гемоглобин, Г-6-Ф – если понижены, то это гемолитическая желтуха.
4. Общий белок – если повышен, обезвоживание.
5. Белок, Nа, К – если повышены, несахарный диабет.
6. С-реактивный белок в моче – воспалительный процесс.
7. Глюкоза, холестерин, железо, альбумины – если понижены,
голодание.
8. Мочевина, креатинин – если понижены повреждена печень, если
повышены повреждены почки.
9. Мочевая кислота – если повышена, подагра.
10. Билирубин (все) – желтухи.
11. АЛТ – повышение, повреждение печени.
12. АСТ – повышение, повреждение почек.
13. АЛТ/АСТ = коэффициент Деритис (в норме 1/1)
14. Амилаза – повышение, повреждение поджелудочной.
15. ЛДГобщ. – ЛДГобщ-ЛДГ1, печень (считать если ЛДГ1 в норме)
16. ЛДГ1 – повышение, повреждение миокарда
17. Креатинкиназа – повышение, миокада
18. К, Nа – секреция (гипер, гипо) альдостерона
19. Са общий – гормоны щитовидной и паращитовидной.
92. Обмен
железа.
Суточная
потребность,
источники,
всасывание, транспорт, депонирование, использование в организме,
реутилизация железа.
Железо входит в состав белков
Железо в организме находится в составе:
примерно 25% всего железа в запасной форме (в комплексе с белком
ферритином) в селезенке, костном мозге, печени,
в составе гемоглобина – около 2/3 всего количества,
в миоглобине и других внутриклеточных гемопротеинах (каталаза,
цитохромы и др.),
только 0,1% железа находится в плазме крови.
Железосодержащие белки
К железосодержащим белкам относятся:
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
1. Гемопротеины – гемоглобин, миоглобин, цитохромы,
цитохромоксидаза, гомогентизатоксидаза, пероксидаза, миелопероксидаза,
каталаза, тиреопероксидаза.
2. Железофлавопротеины – сукцинатдегидрогеназа, НАДФ-оксидаза (в
гранулоцитах), ацил-S-КоА-дегидрогеназа, ксантиноксидаза,
пролил-гидроксилаза и др.
3. Железосвязывающие белки – трансферрин, ферритин,
гемосидерин, мобилферрин, лактоферрин и др.
Суточная потребность
С пищей в сутки должно поступать для мужчин 10 мг, для женщин
детородного возраста в связи с регулярной кровопотерей – 20 мг, у женщин
при беременности – 40-50 мг и при лактации – 30-40 мг.
Всасывание
При попадании в желудок под действием HCl желудочного сока железо
высвобождается из элементов пищи.
Всасывание происходит в проксимальном отделе тонкого кишечника в
количестве около 1,0-2,0 мг/день (10-15% пищевого железа). При этом железо
должно быть в виде двухвалентного иона, в то же время с пищей поступает
преимущественно трехвалентное железо. Для восстановления Fe3+ в
Fe2+ используется аскорбиновая кислота и соляная кислота. Только
железо мясных продуктов находится в двухвалентной гемовой форме, и
поэтому хорошо всасывается.
После всасывания формируется пул внутриклеточного железа. Далее
железо может
остаться в клетке в составе ферритина (Fe3+),
выходить из клетки при помощи ферропортина,
окисляться гефестином (феррооксидазой) и связываться
с трансферрином (Fe3+).
Метаболизм железа
После всасывания железо либо откладывается в клетках кишечника в
составе ферритина, либо сразу попадает в кровоток и в комплексе
с трансферрином переносится в клетки печени, костного мозга или других
тканей. Нагруженный железом трансферрин (холотрансферрин)
взаимодействует со своим специфическим мембранным рецептором.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Выведение железа
В сутки обычные потери железа составляют 1-2 мг и происходят
несколькими путями:
с желчью
вместе со слущивающимся эпителием ЖКТ,
десквамация кожи,
у женщин детородного возраста – с месячными кровотечениями от 14 до
140 мг/месяц,
выпадение волос, срезание ногтей.
Гепсидин
синтезируется
в
печени
при достаточном
количестве железа в гепатоците и особенно при перегрузке железом.
Эффектом пептида в клетках-мишенях является интернализация и
деградация белка ферропортина, отвечающего за выход ионов железа
в кровь:
93. Важнейшие
биополимеры
соединительной
ткани
и
межклеточного матрикса (коллаген, эластин, протеогликаны), состав,
пространственная структура, биосинтез, функции.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Межклеточный
матрикс
—
это
надмолекулярный
комплекс,
образованный сложной сетью связанных между собой макромолекул.
В
организме
межклеточный
матрикс
формирует
такие
высокоспециализированные структуры, как хрящ, сухожилия, базальные
мембраны, а также (при вторичном отложении фосфата кальция) кости и зубы.
Эти структуры различаются между собой как по молекулярному составу, так и
по способам организации основных компонентов (белков и полисахаридов) в
различных формах межклеточного матрикса.
В состав межклеточного матрикса входят:
коллагеновые и эластиновые волокна. Они придают ткани
механическую прочность, препятствуя ее растяжению.
аморфное веществов виде протеогликанов. Оно удерживает
воду и минеральные вещества, препятствует сдавливанию ткани.
неколлагеновые структурные белки - фибронектин,
ламинин и др.
Кроме того, в межклеточном матриксе может присутствовать минеральный
компонент - в костях и зубах: гидроксиапатит, фосфаты кальция, магния и т.д.
Он придает механическую прочность костям, зубам, создает запас в организме
кальция, магния, натрия, фосфора.
Коллаген— фибриллярный белок, основной структурный компонент
межклеточного матрикса. Коллаген обладает огромной прочностью. Это самый
распространенный белок организма, на него приходиться от 25 до 33% общего
количества белка в организме, т.е. 6% массы тела. Молекулы коллагена
состоят из трёх полипептидных цепей, называемых α-цепями. В составе
преобладает глицин, пролин и гидроксипролин.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Синтез:
гидроксилирование пролина и лизина с образованием
гидроксипролина и гидроксилизина
гликозилирование гидроксилизина
частичный протеолиз - отщепление "сигнального" пептида, а
также N- и С-концевых пропептидов
образование тройной спирали.
После
того
как
во
внеклеточном
пространстве
сформировались коллагеновые фибрилы, их прочность существенно
увеличивается, так как образуются ковалентные сшивки между
остатками лизина внутри и между молекулами тропоколлагена.
Эластин — основной белок эластических волокон, которые в больших
количествах содержатся в межклеточном веществе кожи, стенок кровеносных
сосудов, связках, лёгких. Эти ткани могут растягиваться в несколько раз по
сравнению с исходной длиной, сохраняя при этом высокую прочность на
разрыв. Эластин содержит в составе около 800 аминокислотных остатков,
среди которых преобладают аминокислоты с неполярными радикалами, такие
как глицин, валин, аланин. Эластин содержит довольно много пролина и
лизина, но лишь немного гидроксипролина.
Эластин синтезируется фибробластами в виде растворимого мономера «тропоэластина». В межклеточном пространстве после образования
поперечных сшивок эластин приобретает свою конечную внеклеточную
форму, которая характеризуется нерастворимостью, высокой стабильностью и
очень низкой скоростью обмена.
Другая группа гликоконъюгатов – протеогликаны – характеризуется
наличием крупных полисахаридов, состоящих из повторяющихся
дисахаридных остатков.
Дисахариды включают в себя какую-либо уроновую кислоту и
аминосахар. Многократно дублируясь, дисахариды образуют олиго- и
полисахаридные цепи – гликаны. Для
углеводной части встречаются другие
названия – кислые
гетерополисахариды (т.к. имеют много
кислотных
групп), гликозаминогликаны (содержат
аминогруппы). Избыток анионных групп
(сульфатных, карбоксильных) придает
молекулам гликозаминогликанов
высокий отрицательный заряд.
Основными представителями
структурных гликозаминогликанов
являются гиалуроноваякислота, хондр
оитинсульфаты, кератансульфаты и д
ерматансульфаты. Эти молекулы входят
в состав протеогликанов, функцией
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
которых является заполнение межклеточного пространства и удержание здесь
воды, также они выступают как смазочный и структурный компонент суставов
и других тканевых структур.
94. Метаболизм
эритроцита:
роль
гликолиза
и
пентозофосфатного
пути.
Метгемоглобинемия.
Ферментативная
антиоксидантная система клетки. Причины и последствия дефицита
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы эритроцитов.
Эритроциты - высокоспециализированные клетки, основной функцией
которых является транспорт кислорода из лёгких в ткани. Продолжительность
жизни эритроцитов составляет в среднем 120 суток; разрушение их
происходит в клетках ретикуло-эндотелиальной системы. В отличие от
большинства клеток организма, у эритроцита отсутствуют клеточное ядро,
рибосомы и митохондрии.
Основным энергетическим субстратом эритроцита является глюкоза,
которая поступает из плазмы крови путём облегчённой диффузии. Около 90%
используемой эритроцитом глюкозы подвергается гликолизу (анаэробному
окислению) с образованием конечного продукта - молочной кислоты (лактата).
Функции, которые выполняет гликолиз в зрелых эритроцитах:
в реакциях гликолиза образуется АТФ путём субстратного
фосфорилирования. Основное направление использования АТФ в
эритроцитах - обеспечение работы Na+, K+-АТФазы. Этот фермент
осуществляет транспорт ионов Nа+ из эритроцитов в плазму крови,
препятствует накоплению Na+ в эритроцитах и способствует сохранению
геометрической формы этих клеток крови (двояковогнутый диск).
в реакции дегидрирования глицеральдегид-3-фосфата в
гликолизе образуется НАДН. Этот кофермент является кофактором
фермента метгемоглобинредуктазы, участвующей в восстановлении
метгемоглобина в гемоглобин. Эта реакция препятствует накоплению
метгемоглобина в эритроцитах.
метаболит гликолиза 1,3-дифосфоглицерат способен при участии
фермента
дифосфоглицератмутазы
превращаться
в
2,3-дифосфоглицерат: 2,3-Дифосфоглицерат принимает участие в
регуляции сродства гемоглобина к кислороду. Его содержание в
эритроцитах повышается при гипоксии.
Приблизительно 10% глюкозы, потребляемой эритроцитом, используется
в пентозофосфатном пути окисления. Реакции этого пути служат основным
источником НАДФН для эритроцита. Данный кофермент необходим для
перевода окисленного глутатиона в восстановленную форму. Дефицит
ключевого
фермента
пентозофосфатного
пути
-
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы
–
сопровождается
уменьшением
в
эритроцитах отношения НАДФН/НАДФ+, увеличением содержания окисленной
формы глутатиона и снижением резиcтентности клеток (гемолитическая
анемия).
Метгемоглобинемия – состояние, характеризующееся повышенным
содержанием метгемоглобина (окисленного гемоглобина) в крови и тканевой
гипоксией.
Молекулярный кислород в определённых условиях может превращаться в
активные формы, к которым относятся супероксидный анион О2-, пероксид
водорода Н2О2, гидроксильный радикал ОН.
Эти формы кислорода обладают высокой реакционной способностью,
могут оказывать повреждающее действие на белки и липиды биологических
мембран, вызывать разрушение клеток. Чем выше содержание О2, тем больше
образуется
его
активных
форм.
Поэтому
эритроциты,
постоянно
взаимодействующие с кислородом, содержат эффективные антиоксидантные
системы, способные обезвреживать активные метаболиты кислорода.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Важным компонентом антиоксидантных систем является трипептид
глутатион, образующийся в эритроцитах в результате взаимодействия
γ-глутамилцистеина и глицина.
Восстановленная форма глутатиона (сокращённое обозначение Г-SH)
участвует в реакциях
обезвреживания пероксида водорода и органических пероксидов
(R-O-OH). При этом образуются вода и окисленный глутатион
(сокращённое обозначение Г-S-S-Г).
Превращение
окисленного
глутатиона
катализирует фермент глутатионредуктаза.
в
восстановленный
В эритроцитах имеются также ферменты супероксиддисмутаза
каталаза, осуществляющие следующие превращения:
и
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Антиоксидантные системы имеют для эритроцитов особое значение, так
как в эритроцитах не происходит обновления белков путём синтеза.
95. Особенности обмена в скелетных мышцах и миокарде:
характеристика
основных
белков,
молекулярные
механизмы
мышечного сокращения, энергетическое обеспечение мышечного
сокращения.
Белковый обмен
Мышцы характеризуются высоким обменом белков и АК. Белки и АК в
мышцах активно синтезируются и распадаются. Белок скелетных мышц
является важным источником АК для всего организма. В условиях голодания и
энергодефицита белки мышц разрушаются, а образовавшиеся АК покидают
мышцы и активно используются организмом в качестве источника энергии.
Липидный обмен
В мышцах преобладает катаболизм липидов. Жирные кислоты, кетоновые
тела в аэробных условиях окисляются в мышцах для получения энергии. В
мышцах синтезируется немного холестерина.
Углеводный обмен
В мышцах преобладает катаболизм углеводов. Глюкоза окисляется в
аэробных или анаэробных условиях для синтеза АТФ. Из глюкозы в мышцах
образуется аланин. Также в мышцах протекает глюконеогенез, однако он идет
не до конца, и свободная глюкоза не выделяется в кровь. Глюкоза,
поступившая из крови и образовавшаяся в глюконеогенезе, запасается в
мышцах в форме гликогена (до 1%).
Энергетический обмен
Энергетический обмен в мышцах отличается от всех тканей тем, что в
состоянии покоя он очень низкий, а при интенсивной физической нагрузке он
значительно возрастает.
Миокард в норме в качестве субстратов для синтеза АТФ использует
жирные кислоты, глюкозу и молочную кислоту. Роль аминокислот, кетоновых
тел и пирувата в энергообеспечении миокарда сравнительно невелика.
Основным потребителем АТФ в мышечной ткани является процесс мышечного
сокращения. Запасы АТФ в скелетной мышце при сокращении быстро
истощаются, и их хватает менее чем на секундное сокращение.
Для того, чтобы обеспечить интенсивно работающую мышцу достаточным
количеством энергии, в мышце АТФ образуется в реакциях субстратного и
окислительного фосфорилирования.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Мышечные белки:
1. Сократительные (миофибриллярные) белки.
Основными сократительными белками являются миозин (55% от общей
массы белка) и актин (25% от общей массы белка). Также в мышцах
содержатся тропомиозин и тропонин. Тропомиозин имеется во всех мышцах, а
тропонины есть только в поперечнополосатых мышцах.
2. Саркоплазматические белки.
В саркоплазме мышц содержатся глобулины, миогены, миоглобин,
нуклеопротеиды и ферменты. В миокарде содержится много АСТ,
АЛТ, ЛДГ1,2, КФК МВ.
В скелетной мышце содержится много ЛДГ3,4, КФК ММ.
3.
Белки стромы. Белки стромы мышечной ткани представлены в
основном коллагеном и эластином.
Мышечное сокращение состоит из циклов присоединения и
отсоединения
глобулярной
«головки»
миозина
от
нити
F-актина.
Биохимический цикл мышечного сокращения состоит стадий:
Присоединение головки миозина к активному центру;
Присоединение АТФ;
Гидролиз АТФ до фосфата и АДФ;
Холостое движение головки во взведенное состояние;
Присоединение головки к следющему активному центру;
Отсоединение фосфата, «гребущее» протаскивание актиновой нити;
Отсоединение АДФ, и начало цикла заново, пока не закончится
кальциевый ток либо актин не упрется в Z мембрану.
Источники энергии мышечного сокращения:
В состоянии покоя. Свободные жирные кислоты (СЖК) и кетоновые тела
(КТ).
При умеренной нагрузке. СЖК + КТ + глюкоза крови.
При максимальной нагрузке. СЖК + КТ + глюкоза крови + гликоген мышц.
Единственным прямым источником энергии для мышечного сокращения
является аденозинтрифосфат (АТФ). Запасы АТФ в мышце незначительны и их
хватает на обеспечение нескольких мышечных сокращений только в течение
0,5 -1 секунд.
При расщеплении АТФ образуется аденозиндифосфат (АДФ). Для того,
чтобы мышечное сокращение могло продолжаться дальше, необходимо
постоянное восстановление АТФ с такой же скоростью, с какой она
расходуется.
Восстановление
АТФ
при
сокращении
мышц
может
осуществляться за счет реакций, которые происходят без кислорода
(анаэробных), а также за счет окислительных процессов в клетках, связанных
с потреблением кислорода (аэробных).
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Как только количество АТФ в мышцах начинает снижаться, а АДФ –
повышаться, сразу же подключается креатин-фосфатный механизм
восстановления АТФ. Креатин-фосфатный источник является самым быстрым
путем восстановления АТФ, происходящий без доступа кислорода (анаэробным
путем). Он обеспечивает мгновенное восстановление АТФ за счет
высокоэнергетического соединения – креатин-фосфата (КрФ). Содержание
КрФ в мышцах в 3-4 раза выше, то концентрация АТФ. По сравнению с другими
источниками
восстановления
АТФ,
КрФ источник имеет
наибольшую
мощностью, из-за этого
он играет решающую
роль
в
энергообеспечении
кратковременных мышечных сокращений взрывного характера. Такая работа
продолжается до тех пор, пока не будут значительно израсходованы запасы
креатин-фосфата в мышцах. На это уходит примерно 6-10 секунд.
Креатинин – один из конечных продуктов азотистого обмена в организме,
он выводится с мочой. Суточное выделение креатинина у здорового человека
пропорционально его мышечной массе. Креатинин не реабсорбируется в
почечных канальцах,
поэтому его суточная
экскреция является
показателем
фильтрационной
функции почек.
Содержание
креатинина в крови снижается при заболеваниях мышц и увеличивается при
нарушении функции почек. Выделение креатинина с мочой снижается в обоих
случаях.
Только после того, как запасы КрФ в мышцах будут исчерпаны примерно на 1/3
(на это уходит примерно 5-6 секунд), скорость восстановления АТФ за счет
КрФ начинает снижаться, и к процессу восстановления АТФ подключается
следующий источник – гликолиз.
Это происходит при увеличении длительности работы. К 30 секунде
скорость реакции уменьшается наполовину, а к 3-й минуте она составляет
лишь около 1,5% от начального значения. Гликолитический источник
обеспечивает восстановление АТФ и КрФ за счет анаэробного (без кислорода)
расщепления углеводов – гликогена и глюкозы. В процессе гликолиза
внутримышечные запасы гликогена и глюкоза, поступающая в клетки из
крови, расщепляются до молочной кислоты. Образование молочной
кислоты – конечного продукта гликолиза – происходит только в анаэробных
условиях, но гликолиз может осуществляться и в присутствии кислорода,
однако в этом случае он заканчивается на стадии образования
пировиноградной кислоты. Гликолиз обеспечивает поддержание заданной
мощности упражнения от 30 секунд до 2,5 минут. Продолжительность периода
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
восстановления АТФ за счет гликолиза ограничивается не запасами гликогена
и глюкозы, а концентрацией молочной кислоты, которая растет с каждой
секундой упражнения, и волевыми усилиями спортсмена. Накопление
молочной кислоты при анаэробной работе находится в прямой
зависимости от мощности и продолжительности упражнения.
(и дабы не разрывать тему, вот реакции синтеза креатина в печени)
96. Неорганические метаболиты: натрий, калий, медь, цинк,
магний, фтор, йод, селен, сульфат, роль в организме.
Кроме шести главных элементов - С, Н, О, Р, N, S, из которых состоят все
органические молекулы, человеку необходимо получать ещё около 20
химических элементов. В зависимости от количества, в каком они должны
поступать в организм, минеральные вещества делятся на: макроэлементы кальций, хлор, магний, калий, натрий - суточная потребность более 100 мг и
микроэлементы - железо, марганец, медь, йод, фтор, молибден, селен, цинк и
др. - суточная потребность - несколько миллиграммов.
Биологическая роль минеральных веществ:
являются структурными компонентами тканей (кальций, фтор)
обеспечивают водно-солевой баланс (натрий, калий)
являются простетической группой ферментов, входят в состав
активных
центров,
стабилизируют
структуру
ферментов
и
фермент-субстратных комплексов (магний, железо, медь)
участвуют в передаче нервных импульсов (кальций)
участвуют в гормональной регуляции обмена веществ (иод
входит в состав гормонов щитовидной железы, цинк – в состав инсулина).
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
в организме синтезируются селенопротеины (селен), которые
являются активными биоантиоксидантами. Данный микроэлемент
способен обеспечить защиту клеточных мембран и эритроцитов от
свободных радикалов.
Дефицит микроэлементов в воде и пище может приводить к развитию
заболеваний. Например, недостаток железа и меди может вызывать анемию,
недостаток фтора способствовать возникновению кариеса.
97. Характеристика
основных
факторов
гемокоагуляции.
Свертывание крови как каскад реакций активации проферментов
путем протеолиза. Биологическая роль витамина К.
(про роль витамина К читаем соответствующий вопрос, а сам вопрос советую
читать по физиологии)
Свёртывание крови - совокупность молекулярных процессов, приводящих
к прекращению кровотечения из повреждённого сосуда в результате
образования кровяного сгустка (тромба).
Большинство факторов свёртывания присутствует в крови в виде
неактивных предшественников - проферментов, активация которых
осуществляется путём частичного протеолиза. Ряд факторов свёртывания
крови являются
витамин
К-зависимыми: протромбин
(фактор II),
проконвертин (фактор VII), факторы Кристмаса (IX) и Стюарта-Прауэра (Х).
Роль витамина К определяется участием в карбоксилировании
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
остатков глутамата в N-концевом участке этих белков с образованием
γ-карбоксиглутамата.
Свёртывание крови представляет собой каскад реакций, в котором
активированная форма одного фактора свёртывания катализирует активацию
следующего до тех пор, пока конечный фактор, который является структурной
основой тромба, не будет активирован.
Особенности каскадного механизма заключаются в следующем:
1) в отсутствие фактора, инициирующего процесс тромбообразования,
реакция не может произойти. Поэтому процесс свёртывания крови будет
ограничен только тем участком кровяного русла, где появляется такой
инициатор;
2) факторы, действующие на начальных этапах свёртывания крови,
требуются в очень малых количествах. На каждом звене каскада их эффект
многократно усиливается (амплифицируется), что обеспечивает в итоге
быструю ответную реакцию на повреждение.
В обычных условиях существуют внутренний и внешний пути свёртывания
крови.
Внутренний путь инициируется соприкосновением с атипичной
поверхностью,
что
приводит
к активации
факторов,
исходно
присутствовавших в крови.
Внешний путь свёртывания инициируется соединениями, в
обычных условиях в крови не присутствующими, но поступающими туда в
результате повреждения тканей. Для нормального протекания процесса
свёртывания крови необходимы оба эти механизма; они различаются
только на начальных этапах, а затем объединяются в общий путь,
приводящий к образованию фибринового сгустка.
Далее рассматриваются только молекулярные механизмы общего пути
свёртывания – активация протромбина и превращение фибриногена в
фибрин-мономер и фибрин-полимер.
Механизм активации протромбина.
Неактивный предшественник тромбина – протромбин – синтезируется в
печени. В его синтезе участвует витамин К. Протромбин содержит остатки
редкой аминокислоты – γ-карбоксиглутамата сокращённое обозначение – Gla).
В процессе активации протромбина участвуют тромбоцитарные фосфолипиды,
ионы Са2+ и факторы свёртывания Va и Хa. Механизм активации
представляется следующим образом
Повреждение кровеносного сосуда приводит к взаимодействию
тромбоцитов крови с коллагеновыми волокнами сосудистой стенки. Это
вызывает разрушение тромбоцитов и способствует выходу наружу
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
отрицательно заряженных молекул фосфолипидов внутренней стороны
плазматической
мембраны
тромбоцитов.
Отрицательно
заряженные
группировки фосфолипидов связывают ионы Са2+. Ионы Са2+ в свою очередь
взаимодействуют с остатками γ-карбоксиглутамата в молекуле протромбина.
Эта молекула фиксируется на мембране тромбоцита в нужной ориентации.
Тромбоцитарная мембрана содержит также рецепторы для фактора Va.
Этот фактор связывается с мембраной и присоединяет фактор Хa. Фактор Хa
является протеазой; он расщепляет молекулу протромбина в определённых
местах, в результате образуется активный тромбин.
Превращение фибриногена в фибрин. Фибриноген (фактор I) растворимый гликопротеин плазмы с молекулярной массой около 340 000. Он
синтезируется в печени. Молекула фибриногена состоит из шести
полипептидных цепей: две А α-цепи, две В β-цепи, и две γ-цепи. Концы
полипептидных цепей фибриногена несут отрицательный заряд. Это
обусловлено присутствием большого количества остатков глутамата и
аспартата в N-концевых областях цепей Аa и Вb. Кроме того, В-области цепей
Вb содержат остатки редкой аминокислоты тирозин-О-сульфата, также
заряженные отрицательно:
Это способствует растворимости белка в воде и препятствует агрегации
его молекул.
Превращение фибриногена в фибрин катализирует тромбин (фактор IIa).
Тромбин гидролизует четыре пептидные связи в фибриногене: две связи в
цепях А α и две связи в цепях В β. От молекулы фибриногена отщепляются
фибринопептиды А и В и образуется фибрин-мономер (его состав α2 β2 γ2).
Мономеры фибрина нерастворимы в воде и легко ассоциируют друг с другом,
образуя фибриновый сгусток.
Стабилизация
фибринового
сгустка
происходит
под
действием
фермента трансглутаминазы (фактор XIIIa). Этот фактор также активируется
тромбином.
Трансглутаминаза
образует
поперечные
сшивки
между
мономерами фибрина при помощи ковалентных изопептидных связей.
98. Белки плазмы крови — биологическая роль. Гипо- и
гиперпротеинемии, диспротеинемия. Альбумин — функции, причины
гипоальбуминемии и ее проявления. Иммуноглобулины.
Белки
острой фазы. Диагностическое значение определения фракций белков
плазмы крови.
Плазма крови содержит сложную многокомпонентную (более 100) смесь
белков, различающихся по происхождению и функциям. Большинство белков
плазмы синтезируется в печени. Иммуноглобулины и ряд других защитных
белков иммунокомпетентными клетками.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Содержание общего белка в сыворотке крови здорового человека
составляет 60 - 80 г/л (в плазме крови этот показатель на 2 – 4 г/л выше за счёт
фибриногена).
Белковые фракции.
При помощи высаливания белков плазмы можно выделить альбуминовую
и глобулиновую фракции. В норме соотношение этих фракций составляет 1,5 –
2,5.
Альбумины – белки с молекулярной массой около 70 000 Да. Благодаря
гидрофильности и высокому содержанию в плазме играют важную роль в
поддержании коллоидно-осмотического (онкотического) давления крови и
регуляции обмена жидкостей между кровью и тканями. Выполняют
транспортную функцию: осуществляют перенос свободных жирных кислот,
желчных пигментов, стероидных гормонов, ионов Са2+, многих лекарств.
Альбумины также служат богатым и быстро реализуемым резервом
аминокислот.
α1-Глобулины:
Ретинолсвязывающий
белок
осуществляет
транспорт
жирорастворимого витамина А.
Тироксинсвязывающий белок – связывает и транспортирует
иодсодержащие гормоны щитовидной железы.
Транскортин – связывает и транспортирует глюкокортикоидные
гормоны (кортизол, кортикостерон).
Кислый α1-гликопротеин (орозомукоид) – на ранних
стадиях
воспалительного
процесса
орозомукоид
способствует
образованию коллагеновых волокон в очаге воспаления.
α1-Антитрипсин –
ингибитор
ряда
протеаз
(трипсина,
химотрипсина,
калликреина,
плазмина).
Врождённое
снижение
содержания
α1-антитрипсина
в
крови
может
быть
фактором
предрасположенности к бронхолёгочным заболеваниям, так как
эластические волокна лёгочной ткани особенно чувствительны к
действию протеолитических ферментов.
α2-Глобулины:
Гаптоглобины
–
образуют
стабильный
комплекс
с
гемоглобином, появляющимся в плазме в результате внутрисосудистого
гемолиза эритроцитов. Комплексы гаптоглобин-гемоглобин поглощаются
клетками РЭС, где гем и белковые цепи подвергаются распаду, а железо
повторно
используется
для
синтеза
гемоглобина.
Тем
самым
предотвращается потеря железа организмом и повреждение почек
гемоглобином.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Церулоплазмин – белок, содержащий ионы меди. Является
транспортной формой ионов меди в организме
β-Глобулины:
Трансферрин – главный белок β-глобулиновой фракции, участвует
в связывании и транспорте трёхвалентного железа в различные
ткани. Трансферрин регулирует содержание Fe3+ в крови,
предотвращает избыточное накопление и потерю с мочой.
Гемопексин – связывает гем и предотвращает его потерю почками.
С-реактивный белок (С-РБ) – биологическая роль определяется
способностью активировать фагоцитоз и ингибировать процесс
агрегации тромбоцитов.
γ-Глобулины:
Иммуноглобулины (IgA, IgG, IgM, IgD, IgE) представляют собой антитела,
вырабатываемые организмом в ответ на введение чужеродных веществ с
антигенной активностью.
Гиперпротеинемия - увеличение содержания общего белка плазмы.
Причины: потеря большого количества воды (рвота, диарея, обширные
ожоги), инфекционные заболевания (за счёт увеличения количества
γ-глобулинов).
Гипопротеинемия - уменьшение содержания общего белка в плазме.
Наблюдается при заболеваниях печени (вследствие нарушения синтеза
белков), при заболеваниях почек (вследствие потери белков с мочой), при
голодании (вследствие недостатка аминокислот для синтеза белков).
Диспротеинемия - изменение процентного соотношения белковых
фракций при нормальном содержании общего белка в плазме крови, например,
снижение содержания альбуминов и увеличение содержания одной или
нескольких глобулиновых фракций при различных воспалительных
заболеваниях.
Белки острой фазы воспаления. Это белки, содержание которых
увеличивается в плазме крови при остром воспалительном процессе. К ним
относятся, например, следующие белки:
1. гаптоглобин
2. церулоплазмин
3. С-реактивный белок
4. фибриноген (компонент свёртывающей системы крови).
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Скорость синтеза этих белков увеличивается прежде всего за счёт
снижения образования альбуминов, трансферрина, концентрация которых при
остром воспалении снижается.
Биологическая роль белков острой фазы:
а) все эти белки являются ингибиторами ферментов, освобождаемых при
разрушении клеток, и предупреждают вторичное повреждение тканей
б) эти белки обладают иммунодепрессорным действием.
99. Монооксигеназная
цепь
окисления
в
мембранах
эндоплазматической
сети
печеночных
клеток,
компоненты,
последовательность реакций, роль в метаболизме ксенобиотиков и
природных соединений.
Цитохром Р450. Индукторы и ингибиторы
микросомальных монооксигеназ.
Микросомальное окисление является одним из этапов биотрансформации
– обезвреживания неполярных (нерастворимых в воде) соединений как
эндогенного
происхождения,
так
и
чужеродных
для
организма
(ксенобиотиков).
Эндогенные
субстраты
холестерол,
стероидные
гормоны,
ненасыщенные жирные кислоты, витамин D3.
Экзогенные субстраты - лекарственные вещества.
В результате окисления субстратов повышается их растворимость в воде,
скорость выведения из организма. Биотрансформация лекарственных
веществ, как правило, снижает их токсичность.
Ферментная система микросомального окисления встроена в мембраны
эндоплазматического ретикулума клетки (ЭПР).
Она представляет собой короткую
цепь переноса водорода и включает
несколько
последовательно
расположенных
в
мембране
белков-ферментов.
Источником электронов и протонов в этой цепи является восстановленный
кофермент НАДФН2, который образуется в реакциях пентозофосфатного
пути окисления глюкозы. Промежуточным акцептором Н+ и е— служит
флавопротеин (ФлПр), содержащий кофермент ФАД. Конечное звено в
цепи микросомального окисления - цитохром Р450.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Это - сложный белок, хромопротеин, в качестве простетической группы
содержит гем. Цитохром Р450 является монооксигеназой, то есть ферментом,
включающим один из атомов молекулярного кислорода в окисляемое
вещество. Поэтому цепь реакций микросомального окисления называют также
монооксигеназной цепью.
Цитохром Р450 выполняет две функции. Он связывает окисляемый субстрат
и активирует молекулярный кислород, облегчая их взаимодействие друг с
другом. Реакция, катализируемая цитохромом Р450, называется реакцией
гидроксилирования, так как образующийся продукт содержит ОН-группу.
При переносе электронов в монооксигеназной цепи не происходит
аккумулирования энергии в виде АТФ. Поэтому микросомальное
окисление является свободным окислением.
Основные факторы, влияющие на активность монооксигеназной системы
печени, которые следует учитывать при выборе дозировки лекарственных
веществ:
а) возраст – в детском возрасте и у пожилых людей активность ферментов
микросомального окисления ниже, чем у людей среднего возраста;
б) пол – мужские половые гормоны повышают скорость реакций
гидроксилирования субстратов в печени, женские половые гормоны, наоборот,
понижают;
в) характер питания – при недостаточном поступлении белков с пищей в
печени снижается синтез ферментов, участвующих в микросомальном
окислении;
Индукторы и ингибиторы микросомальных монооксигеназ.
Влияние лекарственных веществ и ядов:
некоторые лекарственные препараты (например, фенобарбитал и
другие
барбитураты,
некоторые
антибиотики)
являются
индукторами микросомального окисления и ускоряют процессы
гидроксилирования субстратов;
другие вещества (угарный газ СО, амизил, дезипрамил) снижают
скорость микросомального окисления.
100. Безопасность
пищи.
Химические
и
биологические
загрязнители, их влияние на обмен веществ. Метаболизм этанола.
Химические
загрязнители
пищи продукты
технологической
деятельности человека. Они попадают в организм с растительной пищей,
молоком и мясом животных, выращенных в экологически неблагополучных
регионах, а также с консервированными продуктами, приготовленными с
нарушением технологии.
К химическим загрязнителям относят:
радиоактивные изотопы;
ионы тяжёлых металлов;
органические продукты химической промышленности;
сельскохозяйственные яды;
пищевые добавки.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
Большинство химических загрязнителей могут накапливаться в организме
человека и нарушать обмен веществ.
Ионы тяжёлых металлов: ртуть, свинец, медь, олово, цинк, железо взаимодействуют с атомами азота нуклеиновых кислот и серы в составе
белков, вызывают нарушение функционирования этих макромолекул. При
отравлении свинцом отмечаются повышенная утомляемость, бессонница,
позднее - расстройства нервной системы, поражение головного мозга. У детей
накопление свинца в тканях вызывает снижение умственных способностей.
Нитраты попадают в организм с растительной пищей и водой, в кишечнике
восстанавливаются до нитритов, которые окисляют гемоглобин (Fe2+) в
метгемоглобин
(Fe3+).
При
отравлении
нитритами
появляются одышка, головокружение, цианоз, метгемоглобинемия.
Кроме
того, нитриты, взаимодействуют с аминами (содержащимися в продуктах)
образуют нитрозамины - вещества, вызывающие возникновение мутаций и
развитие раковых опухолей.
Фенолы, содержащиеся в стоках металлургических предприятий, в
питьевой воде в присутствии хлора и на свету способны превращаться
в диоксины. Это липофильные соединения, легко встраивающиеся в
клеточные мембраны, поражают иммунокомпетентные клетки, вызывают
врожденные уродства у детей и опухолевые заболевания.
Биологические
загрязнители
пищи: токсичные
вещества,
продуцируемые бактериями, низшими грибами, одноклеточными водорослями;
биологически активные соединения, содержащиеся в высших растениях.
Микотоксины - продуцируются микроскопическими грибами - плесенью.
Многие из этих веществ способны накапливаться в организме и вызывать при
этом
эмбриотоксический,
мутагенный
и
канцерогенный
эффекты.
Например, афлатоксин, вырабатывается грибками, поражающими арахис и
кукурузу, является сильнейшим печеночным ядом с выраженным
канцерогенным эффектом.
Альготоксины - синтезируются низшими водорослями. Отравление
происходит при купании в водоёмах, зараженных такими водорослями, и
поедании обитающей в них рыбы. Например, анатоксин, вызывает
блокирование нервно-мышечной передачи, что приводит к параличу
скелетной и дыхательной мускулатуры.
Растительные гликозиды - могут содержаться в продуктах в дозах,
сопоставимых с фармакологическими. Соланин - образуется в клубнях
картофеля под действием солнечного света. Он обладает раздражающим
действием на слизистые, угнетает деятельность центральной нервной системы.
Метаболизм этанола.
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
В организм поступают и в результате метаболизма образуются в клетках
головного мозга и печени, в других тканях, при жизнедеятельности
микрофлоры кишечника различные спирты и альдегиды, которые могут
являться промежуточными метаболитами
или конечными продуктами.
Взаимопревращение
спиртов
и
альдегидов
осуществляют алкогольдегидрогеназы.
С медицинской и социальной точки зрения определенный интерес
вызывает метаболизм этилового спирта в организме человека.
Этанол является энергетически богатым соединением: при метаболизме
125 г этанола количество образующегося НАДН такое же, как при окислении
500 г глюкозы. При полноценном питании и частом потреблении этилового
спирта, например, в виде пива, "этанольный" ацетил-SКоА не столько сгорает
в ЦТК, сколько используется для синтеза холестерола и нейтральных жиров, то
есть происходит переход энергии этанола в запасную форму, что приводит к
"пивному ожирению".
Обезвреживание этанола
Метаболизм
поступающего
этанола
в
организме
происходит
преимущественно в печени тремя способами. (нам нужна средняя часть)
Первый путь начинается в цитозоле и заключается в окислении
спирта по алкогольдегидрогеназному пути до ацетальдегида, который
переходит в митохондрии и окисляется до уксусной кислоты. Последняя в
виде ацетил-SКоА поступает в ЦТК. Через этот путь проходит 80-90%
всего этанола.
За
окисление
10-20%
этанола
отвечает алкогольоксидаза (цитохром
P450),
также
называемая
микросомальная этанолокисляющая система (МЭОС) При регулярном
поступлении этанола доля микросомального окисления возрастает (до 7
Секта свидетелей Диска — vk.com/ss_disk
раз), так как этанол является индуктором алкогольоксидазы и количество
ее молекул увеличивается.
Третий способ – реакция окисления этанола каталазой с
использованием перекиси водорода. Протекает реакция в пероксисомах и
цитозоле, значение ее не велико, не более 2%.