Экзаменационные вопросы/ответы на экзамен по биохимии для стоматологического факультета 2012 года 1. Биохимия, ее задачи. Значение биохимии для медицины. Современные биохимические методы исследования. БХ—наука о структуре веществ, входящих в состав живого организма, их превращениях и физико-химических процессах, лежащих в основе жизнедеятельности. Задачи БХ 1.Изучение процессов БИОКАТАЛИЗА. 2.Изучение механизмов наследственности на молекулярном уровне. 3.Изучение строения и обмена нуклеиновых кислот. 4.Изучение строения и обмена белков, жиров 5.Изучение превращения углеводов. 7.Изучение биологической роли сигнальных молекул (ГОРМОН). 8.Изучение роли витаминов в обмене веществ. 9.Изучение роли минеральных веществ. Значение БХ для медицины. Основные задачи медицины: патогенез, диагностика, лечение, профилактика заболеваний. 1.Значение БХ для понимания механизма заболевания. ПР. Сердечно-сосудистые заболевания (атеросклероз). В настоящее время предполагают, что важным является чувствительность рецепторов клеток к ЛПНП 2.Значение БХ для диагностики заболеваний. Широкое использование биохимических исследований биологических жидкостей. A. Количество субстратов. Б. Исследование активности ферментов. B. Исследование уровня гормонов. Методы РИА, ИФА. Выявление ПРЕДЗАБОЛЕВАНИЙ. 3. Значение БХ для лечения. Выявление нарушенных звеньев метаболизма, создание соответствующих лекарственных препаратов, широкое использование природных препаратов. 4.Значение БХ для профилактики заболеваний. ПР. Недостаток вит. С —цинга—для профилактики вит. С. Недостаток вит. D— рахит—вит. D 2. Аминокислоты, их классификация. Строение и биологическая роль аминокислот. Хроматография аминокислот. Белки состоят из АК. Все АК можно разделить на 4 группы: 1 .Заменимые - синтезируются в организме: АЛА, АСП, АСН, ГЛУ, ГЛН, ГЛИ, ПРО, СЕР. 2.Незаменимые - не синтезируются в организме и поступают с пищей: ВАЛ, ЛЕЙ, ИЛЕ. ЛИЗ. ТРЕ, МЕТ, ФЕН, ТРИ. 3.Частично заменимые - синтезируются в организме, но очень медленно и не покрывают всех потребностей организма: ГИС, АРГ. 4.Условно заменимые - синтезируются из незаменимых аминокислот: ЦИС (МЕТ), ТИР (ФЕН). Полноценность белкового питания определяется: 1. Наличием всех незаменимых аминокислот. Отсутствие даже одной незаменимой аминокислоты нарушает биосинтез белка. 2. Аминокислотным составом белка. Все АК могут содержаться в продуктах как животного, так и растительного происхождения. В изоэлектрическом состоянии белок менее устойчив. Это свойство белков используется при их ФРАКЦИВАНИИ: 1.ИОНООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ. Для неё используется ИОНООБМЕННИКИ, которые изготавливаются из чистой целлюлозы: ДЭАЭ - целлюлоза (содержит катионные группы); КМ - целлюлоза (содержит анионные группы). На ДЭАЭ разделяют отрицательно заряженные белки, на КМ положительно заряженные. Чем больше в белке СООН групп, тем прочнее он связывается с ДЭАЭ целлюлозой. 2.Разделение белков на основании величины заряда - электрофорез белков. С помощью электрофореза в сыворотке крови выделяют как минимум 5 фракций: АЛЬБУМИНЫ, альфа, альфа-2, гамма, бета - глобулины. 3. Строение белков. Уровни структурной организации белка. Характеристика связей, стабилизирующих их. Доменные белки. 1. Белки - АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ вещества (до 16 %). 2. Структурной единицей белков являются альфа АК L-РЯДА. З.АК связываются ПЕПТИДНЫМИ связями в ПОЛИПЕПТИДНУЮ цепь, 4. Большая молекулярная масса белков (от 20000 до нескольких миллионов дальтон). 5. Сложная структурная организация. ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА - последовательное соединение АК в ПОЛИПЕПТИДНОЙ цепи с помощью ПЕПТИДНЫХ связей. Свойства ПОЛИПЕПТИДНОЙ цепи зависят от составляющих её АК. ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА - способ укладки в пространстве ПОЛИПЕПТИДНОЙ цепи. Образуется за счет водородных связей между 1 и 4 АК. Выделяют 3 вида вторичной структуры: 1 .Альфа спираль ( Л.ПОЛЛИНГ) - виток составляет от 3 до 6 АК. Терминатором спирали является АК-ПРОЛИН. 2.Бетта складчатый слой. 3.Петли ПОЛИПЕПТИДНОЙ цепи (соединительные петли). 1 ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА - укладка вторичной структуры более компактно, в виде ГЛОБУЛЫ или ФИБРИЛЛЫ. Осуществляется за счёт водородных, ионных, ДИСУЛЬФИДНЫХ и гидрофобных связей. Домены - это фрагменты ПОЛИПЕПТИДНОЙ цепи, сходные по свойствам с самостоятельными глобулярными белками. Домен автономен. Домены возникают в результате слияния нескольких генов отдельных белков. ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА - объединение неск. доменов. П. Гемоглобин-4 субъединицы. Фолдинг белка. Шапероны. Аминокислотная последовательность не является единственным фактором, определяющим форму белковой молекулы. В клетке существуют специальные молекулы, которые активно участвуют в фолдинге белков. В совокупности молекулы, участвующие в фолдинге белков, называют регуляторами фолдинга, среди которых выделяют несколько типов. Молекулы, ускоряющие фолдинг, называются катализаторами фолдинга. Молекулы, служащие для изменения формы белка, — шаперонами фолдинга. Существует четыре типа молекул, которые играют роль таких шаперонов. 1. Молекулы, обеспечивающие правильный фолдинг белков (фолдинг-шапероны — folding chaperones). 2. Молекулы, созданные для удержания частично свернутой молекулы белка в определенном положении. Это необходимо, чтобы система имела возможность закончить фолдинг (удерживающие шапероны — holding chaperones). 3. Шапероны, разворачивающие белки с неправильной формой (дезагрегирующие шапероны— disaggregating chaperones). 4. Шапероны, сопровождающие белки, транспортируемые через клеточную мембрану (секреторные шапероны — secretory chaperons). 4. Электро-химические свойства белков как основа методов их исследования. Электрофорез белков крови. 1.Молекулярная масса белков определяет многие свойства белков: седиментация, диффузия, плотность белковых растворов, коллоидные свойства белков и др. характеристики. Молекулярную массу белка можно определить по скорости седиментации (осаждения) при УЛЬТРАЦЕНТРИФУГИРОВАНИИ. На основании этого определяют коэффициент седиментации. Др. методом определения молекулярной массы является метод ГЕЛЬФИЛЬТРАЦИИ (молекулярное просеивание). 2.Способность белков связываться с ЛИГАНДАМИ. Белки способны связываться с определенными веществами. Белки специфично узнают свои ЛИГАНДЫ. ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ обеспечивается белковой частью гемоглобина. Центр связывания ЛИГАНДА называется активным центром. Это свойство лежит в основе АФФИНой ХРОМОТОГРАФИи. 3.Электрохимические свойства белков. А. АМФОТЕРНОСТЬ. Белки - АМФОТЕРНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ.Проявляют как основные так и кислотные свойства. Б. Буферные свойства - способность поддерживать РН среды. Наиболее мощным буфером крови является ГЕМОГЛОБИНОВЫЙ буфер, т.к. в большом количестве содержит ГИСТИДИН. B. Белки содержат заряд, который зависит от соотношения кислотных и основных групп, а оно в свою очередь зависит от их диссоциации, определяющейся РН среды. Изоэлектрическое состояние - это состояние молекулы белка, при котором её заряд равен 0. В изоэлектрическом состоянии белок менее устойчив. Это свойство белков используется при их ФРАКЦИВАНИИ: 1.ИОНООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ. Для неё используется ИОНООБМЕННИКИ, которые изготавливаются из чистой целлюлозы: ДЭАЭ - целлюлоза (содержит катионные группы); КМ - целлюлоза (содержит анионные группы). 2.Разделение белков на основании величины заряда - электрофорез белков. С помощью электрофореза в сыворотке крови выделяют как минимум 5 фракций: АЛЬБУМИНЫ, альфа, альфа-2, гамма, бета - глобулины. Коллоидные свойства белков. Гидратация. Растворимость. Денатурация, роль шаперонов. 1) Коллоидные свойства A. Оптические свойства:- ОПАЛЕСЦЕНЦИЯ. Рассеивание света ( конус ТИНДАЛЯ). Б. Высокая вязкость растворов белка. B. Малая скорость диффузии. Г. Неспособность белков проникать через полупроницаемые мембраны. Диализ - очистка белковых растворов от низкомолекулярных веществ. В клинике используется ГЕМОДИАЛИЗ - очистка крови от азотистых компонентов. Д. Способность белковых растворов переходить из состояния золя в гель. 2). Гидратация белков - способность белков связывать воду. Она осуществляется за счёт полярных групп и ПЕПТИДНЫХ связей. 100 г. белка связывает 30-35 г. воды. Вода может проникать в молекулы и связываться с внутренними структурами белка с образованием раствора воды в белке. Вода может связываться с наружными структурами с образованием ГИДРАТНОЙ оболочки. 3) Растворимость белков в воде (устойчивость белков в водном растворе). Многие белки хорошо растворимы в воде, что определяется количеством полярных групп. Факторы, определяющие стабильность белковых растворов: - наличие зарядов в белковой молекуле. Одноименные заряды способствуют растворимости белка. - Наличие ГИДРАТНОЙ оболочки, препятствующей объединению белковых молекул. 4) ЛАБИЛЬНОСТЬ пространственной структуры белка. Под действием внешних факторов может происходить нарушение высших уровней организации белковой молекулы при сохранении первичной структуры. При этом белок теряет свои свойства. Это денатурация. Ее вызывают физические факторы ( повышение температуры, давления, механическое воздействие, УЗ, ионизирующее излучение), химические факторы ( кислоты, щелочи, спирт, фенол; соли тяжёлых металлов). В некоторых случаях возможна РЕНАТУРАЦИЯ. ШАПЕРОНЫ - класс белков, защищающий в условиях клетки др. белки от денатурации. Они 2 облегчают формирование пространственной конфигурации белков. К ним относятся белки теплового шока или белки стресса. ШАПЕРОНЫ - над молекулярные комплексы белковой природы, способствующие быстрому и правильному ФОЛДИНГУ. В большом числе представлены белками теплового шока. Неудачный ФОЛДИНГ заканчивается появлением аномальных белков, которые должны быть элиминированы. (О бщая)Принципы классификации белков. Простые и сложные белки. Фосфопротеины и металлопротеины, их роль в клетке. В состав многих белков помимо пептидных цепей входят и неаминокислотные фрагменты, по этому критерию белки делят на две большие группы — простые и сложные белки (протеиды). Простые белки содержат только аминокислотные цепи, сложные белки содержат также неаминокислотные фрагменты. Эти фрагменты в составе сложных белков называются «простетическими группами». В зависимости от химической природы простетических групп среди сложных белков выделяют следующие классы: Гликопротеиды, содержащие в качестве простетической группы ковалентно связанные углеводные остатки и протеогликаны, с мукополисахаридными простетическими группами. Большая часть внеклеточных белков, иммуноглобулины — гликопротеиды. Протеогликаны являются основным компонентом межклеточного матрикса. Липопротеиды, содержащие в качестве простетической части нековалентно связанные липиды. Липопротеиды выполняют функцию транспорта липидов. Металлопротеиды, содержащие негемовые координационно связанные ионы металлов. Среди металлопротеидов есть белки, выполняющие депонирующие и транспортные функции (ферритин и трансферрин) и ферменты (карбоангидраза и различные супероксиддисмутазы) Как правило, металлопротеины - ферменты. Нуклеопротеиды, содержащие нековалентно связанные ДНК или РНК. Составные части клеточных ядер. Нуклеопротеиды являются важнейшей составной частью вирусов. Фосфопротеиды, содержащие ковалентно связанные остатки фосфорной кислоты. В образовании сложноэфирной связи с фосфатом участвуют гидроксильные группы серина или треонина, фосфопротеинами являются казеин молока. Большое количество их содержится в ЦНС. Многие важные ферменты клетки активны только в фосфорилированной форме. Фосфопротеины являются источником энергетического и пластического материала. Хромопротеиды. К ним относится множество белков с металлсодержащей порфириновой простетической группой, выполняющие разнообразные функции — гемопротеины, хлорофиллы; флавопротеиды с флавиновой группой, и др. 5. Принципы классификации белков. Характеристика простых белков. Характеристика гистонов и протаминов. Альбумины и глобулины крови, их физико-химические свойства, функции. 1 .По функции выделяют: 1. Транспортные белки (гемоглобин О2, альбумин жирные кислоты). 2. Каталитические (ферменты), 3. Регуляторные (гормоны). 4. Структурные (белки соединительной ткани, мембранные белки). 5. Защитные (антитела). 6. Сократительные (актин, миозин). 7. Рецепторные участвуют в образовании рецепторов. 2. По форме выделяют: 1. Глобулярные. 2. Фибриллярные белки Просты́е белки́ — белки, которые построены из остатков α-аминокислот и при гидролизе распадаются только на аминокислоты. Простые белки по растворимости и пространственному строению разделяют на глобулярные и фибриллярные. Глобулярные белки отличаются шарообразной формой молекулы, растворимы в воде. К этой группе относятся все ферменты и БАВ. Среди глобулярных белков можно выделить: альбумины — растворимы в воде в широком интервале рН ( 4 -8,5), осаждаются 70-100% раствором сульфата аммония; полифункциональные глобулины с большей молекулярной массой, труднее растворимы в воде, растворимы в солевых растворах, часто содержат углеводную часть; гистоны — низкомолекулярные белки с высоким содержанием в молекуле остатков аргинина и лизина, что обусловливает их основные свойства; протамины отличаются еще более высоким содержанием аргинина (до 85 %), как и гистоны, образуют устойчивые ассоциаты с нуклеиновыми кислотами, выступают как регуляторные и репрессорные белки — составная часть нуклеопротеинов; проламины характеризуются высоким содержанием глутаминовой кислоты (30-45 %) и пролина (до 15 %), нерастворимы в воде, растворяются в 50-90 % этаноле; глутелины содержат около 45 % глутаминовой кислоты, как и проламины, чаще содержатся в белках злаков. Фибриллярные белки характеризуются волокнистой структурой, практически нерастворимы в воде и солевых растворах. Полипептидные цепи в молекулах расположены параллельно одна другой. Участвуют в образовании структурных элементов соединительной ткани (коллагены, кератины, эластины). сложные белки содержат также неаминокислотные фрагменты. Эти фрагменты в составе сложных белков называются «простетическими группами». 6. Хромопротеины. Строение и функции гемоглобина. Типы гемоглобинов. Миоглобин. 3 Хромопротеиды. К ним относится множество белков с металлсодержащей порфириновой простетической группой, выполняющие разнообразные функции — гемопротеины, хлорофиллы. Гемоглобин — это гемопротеин, с молекулярной массой около 60 тыс.дальтон, окрашивающий эритроцит в красный цвет после связывания молекулы O2 с ионом железа (Fe++). У мужчин в 1 л крови содержится 157 (140—175) г, у женщин — 138 (123—153) г. Молекула гемоглобина состоит из четырех субъединиц гема, связанных с белковой частью молекулы — глобином, сформированной из полипептидных цепей. Главная функция гемоглобина состоит в переносе кислорода. У плода содержится фетальный гемоглобин. Соединение гемоглобина с молекулой 02 называется оксигемоглобином. Оксигемоглобин, отдавший кислород, называется дезоксигемоглобином. Гемоглобин способен связывать в тканях небольшое количество CO2 и освобождать его в лёгких. Монооксид углерода (CO) связывается с гемоглобином крови намного сильнее, чем кислород, образуя карбоксигемоглобин (HbCO). Некоторые процессы приводят к окислению иона железа в геме до степени окисления +3 и образуется метгемоглобин (HbOH). Миоглоби́н — кислород-связывающий белок скелетных мышц и мышцы сердца. Миоглобин отвечает за транспорт кислорода в скелетных мышцах и в мышце сердца. Этот факт используется для определения диагноза инфаркта миокарда по появлению специфического «сердечного» изотипа миоглобина. 7. Углевод-белковые комплексы. Строение углеводных компонентов. Гликопротеины и их протеоглиганы. 1) ГАГ – линейные неразветвленные гетерополисахариды, состоящие из повторяющихся дисахаридов. Мономеры дисахаридов: гексуроновая к-та, глюкозамин или галактозамин, сульфаты Классификация: Гиалуроновая к-та хондроитин-4-сульфат хондороитин-6-сульфат дерматансульфат гепарин Гепарансульфат 2) Протеогликаны Это ВМС, состоящие из белка и ГАГ. Они образуют основное вещество межклеточного матрикса. В матриксе представлены крупные и малые протеогликаны. Крупные: агрекан и версикан. Агрекан - основной протеогликан хрящевого матрикса. Белковый компонент агрекана – коровый белок + ГАГ. Функции: Является структурным компонентом межклеточ. Матрикса Необходим для взаимодействия с другим белком межклеточного матрикса Обеспечивает упругость ткани Препятствует распространению МО Гепарин - антикоагулянт, гепарансульфат – компонент мембран клеток Синтез этих соединений состоит из этапов: Синтез корового белка Присоединение связующего трисахарида Синтез ПС цепей Сульфатирование Синтез аминосахаров Катаболизм происходит при обновлении клеток. Коровый белок расщепляется протеиназами. Цепи ГАГ разрушаются эндо и экзогликозидазами. Расщепление необходимых фрагментов до моносахаридов осуществляется лизосомальными гидролазами 8. Современные представления о структуре и функциях нуклеиновых кислот. Первичная и вторичная структуры ДНК. Строение мономеров нуклеиновых кислот Нуклеи́новая кисло́та — высокомолекулярное органическое соединение, биополимер, образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации. Генетическая догма: информация записана в ДНК и передаётся на дочерние молекулы ДНК из поколения в поколение с помощью процесса репликации. ДНК РНК белок РЕПЛИКАЦИЯ - процесс самоудвоения ДНК Строение Полимерные формы нуклеиновых кислот называют полинуклеотидами. Цепочки из нуклеотидов соединяются через остаток фосфорной кислоты(фосфодиэфирная связь). Поскольку в нуклеотидах существует только рибоза и дезоксирибоза, то и имеется лишь дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). Мономерные формы также встречаются в клетках и играют важную роль в процессах передачи сигналов или запасании энергии. Наиболее известный мономер РНК — АТФ, важнейший аккумулятор энергии в клетке. ДНК. Сахар — дезоксирибоза, азотистые основания: пуриновые — гуанин (G), аденин (A),пиримидиновые — тимин (T) и цитозин (C). ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, направленных антипараллельно. РНК. Сахар — рибоза, азотистые основания: пуриновые — гуанин (G), аденин (A), пиримидиновые урацил (U) и цитозин (C). Структура полинуклеотидной цепочки аналогична таковой в ДНК. Из-за особенностей рибозы молекулы РНК часто имеют различные вторичные и третичные структуры. 4 Гуанин аденин тимин цитозин урацил 9. Ферменты, их химическая природа, структурная организация. Активный центр ферментов, его строение. Роль металлов в ферментативном катализе, примеры. Ферменты - это биологические катализаторы белковой природы. Ферменты начинают своё каталитическое действие в ЖКТ, продолжают его в тканях, на этапе выведения и образования конечных продуктов. Все реакции в организме ферментативные. 1. Повышают скорость реакции. 2. В реакциях они не расходуются. 3. Для обратимых процессов и прямая, и обратная реакция катализируется одним и тем же ферментом. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ. 1 .Ферменты обладают более высокой эффективностью действия. 2.Ферменты чувствительны к температуре (ТЕРМОЛАБИЛЬНЫ) 3.Ферменты чувствительны к значениям РН среды. 4.Ферменты обладают высокой специфичностью действия. 5.Ферменты - это катализаторы с регулируемой активностью. Ферменты, как и все функциональные белки, могут быть простыми и сложными. Простые ферменты представлены только белковой частью (состоят из АК) - ПЕПСИН, ТРИПСИН, ФОСФАТАЗЫ. В структурном отношении имеют 3 уровня организации. Сложные ферменты представлены: 1 .Белковой частью (состоит из АК) - АПОФЕРМЕНТ; 2.Небелковой частью - КОФАКТОР. Выделяют 2 основных КОФАКТОРА: А. Ионы металлов (К, Na, Ca, Mg, Mn) большинство всех ферментов являются МЕТАЛЛОФЕРМЕНТАМИ. В продуктах питания должны обязательно содержаться микроэлементы. В. КОФЕРМЕНТЫ - низкомолекулярные органические вещества не белковой природы. Активный центр - это участок в молекуле фермента, где происходит связывание и превращение субстрата. АКТ. Ц обычно располагается в гидрофобном углублении , изолируя субстрат от воды. В образовании АКТ. Ц, участвуют боковые группы АК (12-20 АК), причём эти АК могут находиться на разных участках ПОЛИПЕПТИДНОЙ цепи, но при формировании пространственной конфигурации фермента они укладываются т.о., что располагаются в области активного центра. В образовании активного центра принимают участие следующие группы: NH2 (АРГ,ЛИЗ), СООН (АСП, ГЛУ), SH (ЦИС), ОН (СЕР,ТРЕ), ИМИДАЗОЛ (ГИС), ГУАНИДИНО-группа.. Контактный участок -это место в активном центре фермента, где происходит связывание субстрата с его активным центром. Контактный участок обеспечивает специфическое сродство субстрата к ферменту. Каталитический участок - место, где проходит сама каталитическая реакция. Свойства ферментов. Лабильность конформации, влияние температуры и рН среды. Специфичность действия ферментов, примеры реакций. СВ-ВА ФЕРМЕНТОВ. 1 .Высокая каталитическая активность. УРЕАЗА повышает скорость реакции в 10 раз. 2.Ферменты проявляют ТЕРМОЛАБИЛЬНЫЕ свойства - чувствительность к изменению температуры. При повышении температуры на каждые 10 градусов, скорость ферментативных реакций повышает в 1,5-2 раза (правило ВАНТ - ГОФФА). Уже при 50-60 градусах наблюдается денатурация, а при 100 гр. - полная денатурация с потерей активности. При понижении температуры структура его сохраняется, поэтому при последующем повышении Т. активность восстанавливается. Температура, при которой фермент проявляет максимальную активность, называется ОПТИМАЛЬНОЙ. 3.Ферменты чувствительны к изменениям РН среды. Ферменты с оптимальными значениями РН в нейтральной среде КАТАЛАЗа РН=7, в кислой среде (пепсин РН=1,5-2,5), в щелочной среде (АРГИНАЗА РН=10-11). Изменение РН приводит к конформационной перестройке не только активного центра, но и всей молекулы фермента. При оптимальном значении РН функциональные группы активного центра находятся в наиболее реакционно-способном состоянии. 4.Специфичность действия ферментов. Различают следующие виды специфичности: А) Абсолютная специфичность. Ферменты, которые действуют только на 1 субстрат и не действуют на другие субстраты. УРЕАЗА ГИДРОЛИЗУЕТ МОЧЕВИНУ. В) СТЕРИОСПЕЦИФИЧНОСТЬ. Ей обладают ферменты, действующие на пространственные или стереоизомеры. ЦИС и ТРАНС изомеры; оптические изомеры (ЭНАНТИОМЕРЫ). 5 С) Групповая специфичность. Ей обладают ферменты, которые катализируют реакции сходных по строению субстратов. Пример: ЛИПАЗА - участвует в расщеплении ЛИПИДОВ. ПЕПТИДАЗЫ действуют на субстраты с ПЕПТИДНЫми связями. 10. Коферменты и их функции в ферментативных реакциях. Витаминные коферменты. Примеры реакций с участием витаминных коферментов. КОФЕРМЕНТЫ - низкомолекулярные органические вещества не белковой природы. Они чаще всего содержат в своём составе различные витамины, следовательно, их делят на две группы: 1.Витаминные. 2.Невитаминные. 1.ТИАМИНОВЫЕ в составе витамин В1 (ТИАМИН) - ТМФ – ТИАМИНМОНОФОСФАТ, ТДФ- ТИАМИНДИФОСФАТ, ТТФ ТИАМИНТРИФОСФАТ. ТПФ связана с ферментами ДЕКАРБОКСИЛАЗАМИ альфа КЕТОКИСЛОТ (ПВК, альфа КГК) 2.ФЛАВИНОВЫЕ содержат витамин В2 - ФМН – ФЛАВИНМОНОНУКЛЕОТИД, ФАД - ФЛАВИИАДЕНИНДИНУКЛЕОТИД. ФМН и ФАД связанны с ферментами ДЕГИДРОГЕНАЗАМИ. Участвуют в реакциях ДЕГИДРИРОВАНИЯ. 3. ПАНТОТЕИНОВЫЕ (витамин ВЗ) - KOF A (HS-KOA - HS КОЭНЗИМ А) - КОФЕРМЕНТ АЦИЛИРОВАНИЯ. 4. НИКОТИНАМИДНЫЕ содержат витамин РР (НИАЦИН)- НАД (НИКОТИНАМИДАДЕНИНДИНУКЛЕОТИД), НАДФ (НИКОТИНАМИДАДЕНИНДИНУКЛЕОТИДФОСФАТ). Связаны с ДЕГИДРОГЕНАЗАМИ: 5.ПИРИДОКСИНОВЫЕ содержат витамин В6. ПАФ – ПИРИДОКСАМИНОФОСФАТ, ПФ - ПИРИДОКСАЛЬФОСФАТ.: 1.Реакции ПЕРЕАМИНИРОВАНИЯ (ТРАНСАМИНИРОВАНИЕ). Связан с ферментами АМИНОТРАНСФЕРАЗАМИ. 2.РЕАКЦИИ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ АК. 11. Номенклатура и классификация ферментов. Характеристика класса оксидоредуктаз. Примеры реакций с участием оксидоредуктаз 1. ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ. 2. ТРАНСФЕРАЗЫ. 3. ГИДРОЛАЗЫ. 4. ЛИАЗЫ. 5. ИЗОМЕРАЗЫ. 6. ЛИГАЗЫ. Каждый класс делится на подклассы. Подклассы делятся на ПОДПОДКЛАССЫ. 1 .ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ. 6 Ферменты этого класса участвуют в ОВР. Это наиболее многочисленный класс ферментов (более 400 ОКСИДОРЕДУКТАЗ). 1.АЭРОБНЫЕ ДЕГИДРОГЕНАЗЫ. Они участвуют в реакциях ДЕГИДРИРОВАНИЯ. Некоторые АЭРОБНЫЕ ДЕГИДРОГЕНАЗЫ называют ОКСИДАЗАМИ. Например, ОКСИДАЗЫ АК. 2.АНАЭРОБНЫЕ ДГ. Эти ферменты также участвуют в реакциях ДЕГИДРИРОВАНИЯ, т.е. отнятия Н2 от окисляемого субстрата и транспортировка его на любой др. субстрат, кроме О2. 3.ПЕРОКСИДАЗЫ. Ферменты, которые отнимают Н2 от окисляемого субстрата и транспортируют его на ПЕРОКСИД. 4.ЦИТОХРОМЫ. Они содержат в своем составе ГЕМ. ЦИТОХРОМЫ участвуют в транспорте только электронов. Характеристика класса лиаз, изомераз и лигаз (синтетаз), примеры реакций. Лиазы. 1 .ДЕКАРБОКСИЛАЗЫ участвуют в реакциях ДЕКАРБКСИЛИРОВАНИЯ. 2.Ферменты, разрывающие связи между атомами углеводов не ГИДРОЛИТИЧЕСКИМ путём без участия воды (АЛЬДОЛАЗА). 3.Ферменты, участвующие в реакциях ГИДРАТАЦИИ и ДЕГИДРАТАЦИИ. ИЗОМЕРАЗЫ. Ферменты этого класса участвуют в ИЗОМЕРИЧЕСКИХ превращениях. При этом один структурный изомер может превращаться в другой, за счёт внутри молекулярной перегруппировки атомов. ЛИГАЗЫ. Ферменты этого класса участвуют в реакциях соединения двух и более простых веществ с образованием нового вещества. Эти реакции требуют затрат энергии извне в виде АТФ. Характеристика классов ферментов трансфераз и гидролаз. Примеры реакций с участием данных ферментов. ТРАНСФЕРАЗЫ. Ферменты этого класса участвуют в транспорте атомных групп от донора к акцептору. В зависимости от переносимых групп, ТРАНСФЕРАЗЫ делятся на несколько подклассов: 1.АМИНОТРАНСФЕРАЗЫ. Они участвуют в реакциях ПЕРЕАМИНИРОВАНИЯ. 7 АСАТ - АСПАРАГИНОВАЯ АМИНОТРАНСФЕРАЗА. 2.МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ (СНЗ группы). 3.ФОСФОТРАНСФЕРАЗЫ (ФОСФАТНЫЕ группировки). 4.АЦИЛТРАНСФЕРАЗЫ (кислотные остатки). ГИДРОЛАЗЫ. Ферменты этого класса участвуют в реакциях разрыва связей в молекулах субстратов при участии воды. 1.ЭСТЕР АЗЫ действуют на СЛОЖНО-ЭФИРНЫЕ связи. К ним относятся ЛИПАЗЫ, ФОСФОЛИПАЗЫ, ХОЛЕСТЕРАЗЫ. 2.ГЛИКОЗИДАЗЫ - действует на ГЛИКОЗИДНУЮ связь, находящуюся в сложных углеводах. К ним относятся АМИЛАЗА, САХАРАЗА, МАЛЬТАЗА, ГЛИКОЗИДАЗЫ, ЛАКТАЗА. 3.ПЕПТИДАЗЫ участвуют в разрыве ПЕПТИДНЫХ связей в белках. К ним относятся ПЕПСИН, ХИМОТРИПСИН, АМИНОПЕПТИДАЗА, КАРБОКСИПЕПТИДАЗА и т.д. 12. Современные представления о механизме действия ферментов. Стадии ферментативной реакции, молекулярные эффекты, примеры. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ. С термодинамической точки зрения, действие любого фермента направлено на понижение энергии активации. Чем ниже энергия активации, тем выше скорость реакции. Теория действия ферментов была предложена БЕЙЛИСОМ и ВАНБУРГОМ. Согласно ей, фермент представляет собой "губку", которая адсорбирует на своей поверхности молекулы реагирующих веществ. Она как бы стабилизирует их, способствует взаимодействию. 70 лет назад была предложена др. теория МИХАЭЛИСОМ и МЕНТЕНОМ. Они выдвинули понятие о F-S комплексе. Фермент взаимодействует с субстратом, образуя нестойкий промежуточный F-S комплекс, который затем распадается с образованием продуктов реакции (Р) и освобождением фермента. В этом процессе выделяют несколько стадий: 1.Диффузия S к F и их СТЕРИЧЕСКОЕ взаимодействие с образованием F-S комплекса. Эта стадия не продолжительна. На этой стадии практически не происходит понижения энергии активации. 2.Преобразование F-S комплекса в один или несколько активированных комплексов. Эта стадия является наиболее продолжительна. При этом происходит разрыв связей в молекуле субстрата, образование новых связей. Е активации 3.Освобождение продуктов реакции от фермента и поступление их в окружающую среду. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЭФФЕКТЫ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ. 1. Эффект концентрации. Поэтому основная роль ферментов заключается в притяжении молекул реагирующих веществ на свою поверхность и концентрация этих молекул в области активного центра фермента. 2. Эффект, сближения и ориентации. Контактные участки активного центра фермента связывают специфически молекулы субстрата, сближают их и обеспечивают ориентацию так, чтобы это было выгодно для действия каталитических групп фермента. 3. Эффект натяжения ("дыбы"). До присоединения субстрата к активному центру фермента его молекула в расслабленном состоянии. После связывания молекула субстрата растягивается и принимает напряжённую деформированную конфигурацию. Понижается Е активации. 4. Кислотно-основной катализ. Группы кислотного типа отщепляют Н+ и имеют отрицательный заряд. Группы основного типа присоединяют Н+ и имеют положительный заряд. Это приводит к понижению энергии активации. 5.Эффект индуцированного соответствия. Он объясняет специфичность действия ферментов. По этому поводу имеется 2 точки зрения: А). Гипотеза ФИШЕРА. Согласно ей имеется строгое СТЕРИЧЕСКОЕ соответствие субстрата и активного центра фермента. В). Теория индуцированного соответствия КОШЛЕНДА. Согласно ей молекула фермента - это гибкая структура. После связывания фермента с субстратом, изменяется КОНФОРМАЦИЯактивного центра фермента и всей молекулы субстрата. Они находятся в состоянии индуцированного соответствия. Это происходит в момент взаимодействия. 13. Ингибирование ферментов. Конкурентное и неконкурентное ингибирование, примеры реакций. Лекарственные вещества как ингибиторы ферментов. ИНГИБИТОРЫ. Ферменты - это катализаторы с регулируемой активностью. Ею можно управлять с помощью различных веществ. Действие фермента можно ИНГИБИРОВАТЬ определёнными химическими веществами- ИНГИБИТОРАМИ. По характеру действия ингибиторы делятся на 2 большие группы: 1.Обратимые - это соединения, которые НЕКОВАЛЕНТНО взаимодействуют с ферментом, при этом образуется комплекс, способный к диссоциации. 2.Необратимые - это соединения, которые могут специфически связывать определенные функциональные группы активного центра фермента. Они образуют с ним прочные КОВАЛЕНТНЫЕ связи, поэтому такой комплекс трудно разрушить. ВИДЫ ИНГИБИРОВАНИЯ. По механизму действия выделяют следующие виды ИНГИБИРОВАНИЯ: 8 1. Конкурентное ингибирование-торможение ферментативной реакции, вызванное действием ингибиторов, структура которого очень близка к структуре S, поэтому и S, и ингибитор конкурируют за АЦ Ф. и связывается с ним то соединение. концентрация которого в окружающей среде больше. E+S — ES—EP Многие лекарственные препараты действуют по типу конкурентного ингибитора. Примером является применение СУЛЬФАНИЛА (СА). При различных инфекционных заболеваниях, которые вызываются бактериями, применяются СА препараты. Введение СА приводит к ИНГИБИРОВАНИЮ фермента бактерий, которые синтезируют ФОЛИЕВУЮ кислоту. Нарушение синтеза этой кислоты проводит к нарушению роста микроорганизмов и их гибели. 2.НЕКОНКУРЕНТНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ-ингибитор и субстрат не имеют структурного сходства; ингибитор не влияет на образование F-S-комплекса; образуется тройной ESI -комплекс. Такие ингибиторы влияют на каталитическое превращение субстрата. Они могут связываются как непосредственно с каталитическими группами AЦ Ф, так и вне АЦ Ф. Но в любом случае они влияют на конформацию активного центра. В качестве неконкурентного ингибитора выступают ЦИАНИДЫ. Они прочно связываются с ионами железа ЦИТОХРОМОКСИДАЗЫ. Этот фермент является одним из компонентов дыхательной цепи. Блокирование дыхательной цепи приводит к мгновенной гибели организме. Действие можно снять только с помощью РЕАКТИВАТОРОВ. 3.СУБСТРАТНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ - это торможение ферментативной реакции, вызванное избытком субстрата. При этом образуется F-S комплекс, но он не подвергается каталитическим превращениям, т.к. делает молекулу фермента неактивной. Действие субстратного ингибитора снимается путём уменьшения концентрации субстрата. 4.АЛЛОСТЕРИЧЕСКОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ. АЛЛОСТЕРИЧЕСКИЕ ферменты могут иметь 2 и более единиц протомеров. При этом одна имеет каталитический центр и называется каталитической, а другая - АЛЛОСТЕРИЧЕСКИЙ центр и называется регуляторной. В отсутствии АЛЛОСТЕРИЧЕСКОГО ИНГИБИТОРА субстрат присоединяется к каталитическому центру, и идёт обычная каталитическая реакция. При появлении АЛЛОСТЕРИЧЕСКОГО ИНГИБИТОРА, он присоединяется к регуляторной единице и изменяет КОНФОРМАЦИЮ центра фермента, в результате этого активность фермента снижается. 14. Понятие об изоферментах. Характеристика изоферментов лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и креатинкиназы (КК). Диагностическая роль изоферментов КК. Использование ферментов в медицине. Энзимодиагностика и энзимотерапия. Энзимопатология, примеры. Изоферменты - это группа Ф-ов, которые катализируют одну и ту же реакцию, но отличаются по некоторым физико-химическим свойствам. Они возникли вследствие генетических различий при формировании первичной структуры ферментного белка. Изоферменты обладают строгой органной специфичностью. Определение активности ИЗОФЕРМЕНТОВ имеет диагностическое значение. ЛДГ (лактатдегидрогеназа) имеет 5 изоферментов, каждый из которых является тетрамером. Эти Ф-ты ЛДГ различаются сочетанием – H и М-типа. В печени и мышцах преобладают и максимально активны ЛДГ-4 и ЛДГ-3. В миокарде, почечной ткани максимально активны ЛДГ-1 и ЛДГ-2. При патологии печени в сыворотке крови резко возрастает активность ЛДГ-4, ЛДГ5. КФК (КРЕАТИНФОСФОКИНАЗА) - 0,16 - 0,3ммоль/л. Состоит из 2-х единиц: В (мозг), М (мышцы). КФК-1 (ВВ, 0%, ЦНС) повышается при глубоком тяжёлом поражении (опухоль, травма, ушиб мозга). КФК-2 (MB, 3%, миокард) повышается при инфаркте миокарда, травме сердца. КФК-3 (ММ, 97%, мышечная ткань) повышается при поражении миокарда, синдром длительного давления. Энзимопаталогия - изучает заболевания, связанные с нарушением деятельности Ф. в организме, либо полным их отсутствием. Нр, фенилкетонурия: фенилаланин превращается в различные продукты, но только не в тирозин - фенилПВК, фениллактат. Это приводит к нарушению физических возможностей организма. Другой пример - отсутствие гистидазы. Этот Ф. участвует в превращении гистидина, отсутствие его приводит к накоплению гис в крови и моче, что оказывает негативное влияние на все обменные процессы, тормозится умственное и физическое развитие. Энзимодиагностика - определение активности Ф. в диагностических целях. В основе этого лежит органоспецифичность Ф. Н-р. щелочная фосфатаза - специфический Ф, характеризует состояние костной ткани. Активность его повышается при рахитах, механической желтухе. При различных деструктивных процессах происходит нарушение целостности мембран поряженных органов, наблюдается выброс Ф. в кровь. Н-р. инфаркт миокарда. Энзимотерапия - использование различных Ф в клинической практике в лечебных целях. Н-р при пониженной кислотности пепсин. 15. Обмен веществ и энергии. Этапы обмена веществ. Общий путь катаболизма. Катаболизм пирувата. Обмен веществ - необходимое условие жизни. Обмен веществ всегда связан с обменом энергии. Выделяют закрытые и открытые системы. Обмен веществ - это процессы взаимоотношения организма с внешней средой, представляющие совокупность химических реакций, которым подвергаются различные вещества с момента их поступления в организм до момента их выделения в виде конечных продуктов. Основные компоненты живых систем - белки, жиры, углеводы. В организм человека должно поступать: Белков - 100 г. в сутки, Жиров - 100 г. в сутки, Углеводов - 400 г. в сутки. За сутки при обмене этих веществ образуется 2000-3000 ккал энергии. ЭТАПЫ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ. 1.Поступление веществ из внешней среды посредством питания и дыхания. 2.Превращение веществ в организме - МЕЖУТОЧНЫЙ обмен 3.Выделение конечных продуктов. 9 Распад БЖУ до ПИРУВАТА группы органических специфического пути ПИРУВАТА начинается для обмена всех питательных идёт индивидуально для каждой соединений и носит название катаболизма. С образованием общий путь катаболизма, идентичный веществ. 16. Цитратный цикл, его биологическое значение, последовательность реакций. В цикле КРЕБСА АЦЕТИЛ-КОА распадается до СО2 с образованием восстановленных КОФЕРМЕНТОВ - НАДН АТФ в реакции не участвует, а используется энергия макроэргической связи АЦЕТИЛ-КОА ЦИТРИЛ-КОА не устойчив и очень быстро распадается под влиянием воды. Цитрат превращается в свой изомер (ИЗОЦИТРАТ) под влиянием фермента АКОНИТАЗЫ. ИЗОЦИТРАТ подвергается далее ДЕГИДРИРОВАНИЮ под влиянием -ИЗОЦИТРАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ. ЩЯВЕЛЕВО-ЯНТАРНАЯ К-ТА подвергается прямому ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЮ. -КГК подвергается реакции ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ, катализируемой комплексом ферментов (КЕТОГЛУТАРАТДЕГИДРОГЕНАЗНЫЙ комплекс), включающий 3 фермента и 5 КОФЕРМЕНТОВ. СУКЦИНИЛ-КОА подвергается реакции субстратного ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ. 10 Т.о. происходит распад АЦЕТИЛ-КОА до СО2 и восстановленного HSKOA. ФУНКЦИИ ЦТК. 1.Катаболическая - распад АЦЕТИЛА. 2.Анаболическая. Компоненты ЦТК могут использоваться для синтеза др. соединений. ЩУК - синтез АСП. 3.Интегративная. Взаимосвязь обмена БЖУ. 4.Энергетическая. Образование 1 молекулы АТФ. Если ЦТК работает вместе с дыхательной цепью, то образуется ещё 1 АТФ. 5.ВОДОРОДГЕНЕРИРУЮЩАЯ - в результате ЦТК образуется 3 молекулы НАДН2 и 1 молекула ФАДН2. Они транспортируются в ЦТЭ. 22. Сопряжение реакций цикла трикарбоновых кислот с дыхательной цепью ферментов. Написать эти реакции. ИЗОЦИТРАТ подвергается далее ДЕГИДРИРОВАНИЮ под влиянием фермента -ИЗОЦИТРАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ. -КГК подвергается реакции ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ, катализируемой комплексом ферментов (КЕТОГЛУТАРАТДЕГИДРОГЕНАЗНЫЙ комплекс), включающий 3 фермента и 5 КОФЕРМЕНТОВ. СУКЦИНАТ превращается в фумарат, малат в ЩУК 23. Реакции прямого и окислительного декарбоксилирования, примеры. ЩЯВЕЛЕВО-ЯНТАРНАЯ К-ТА подвергается ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЮ достаточно легко и не требует участия дополнительных ферментов - ПРЯМОЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ. -КГК подвергается реакции ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ, катализируемой комплексом ферментов (КЕТОГЛУТАРАТДЕГИДРОГЕНАЗНЫЙ комплекс), включающий 3 фермента и 5 КОФЕРМЕНТОВ. 17.Современные представления о биологическом окислении. НАД-зависимые дегидрогеназы. Строение окисленной и восстановленной форм НАД. 1. Биологическое окисление есть процесс переноса электронов. То вещество, что отдаёт электроны, окисляется, то, что принимает, восстанавливается. Биологическое окисление предполагает ДЕГИДРИРОВАНИЕ с образованием воды. 11 Если водород взаимодействует с кислородом с образованием воды вне организма, то это сопровождается взрывом. 2. Биологическое окисление - это процесс многоступенчатый - многоступенчатая передача электронов с постепенным выделением энергии, что исключает взрыв. 3. Биологическое окисление - это процесс, требующий много ферментов. Этот комплекс ферментов называется ЦЕПЬЮ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ (ЦПЭ), или дыхательной цепью. ЦПЕ - своеобразный КОНВЕЕР по переносу электронов и протонов от субстрата к кислороду. НАД-зависимые дегидрогеназы. В качестве кофермента содержат НАД и НАДФ. Пиридиновое кольцо никотинамида способно присоединять электроны и протоны водорода. СТРОЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ. НАД НАДФ. Рабочей частью является витамин РР НИКОТИНАМИД (ДОПОЛНИТЕЛНЬО) Альтернативные пути биологического окисления, оксигеназный путь. Микросомальные монооксигеназы. В организме возможен и ОКСИГЕНАЗНЫЙ путь биологического окисления. Он не снабжает клетку энергией. Ферменты этого пути включают кислород и субстрат. Стадии ОКСИГЕНАЗНОГО ПУТИ: 1.Связывание кислорода с активным центром фермента. 2.Восстановление кислорода и перенос его на субстрат. Выделяют 2 типа ОКСИГЕНАЗ: 1.ДИОКСИГЕНАЗЫ - ферменты, включающие в субстрат молекулу кислорода. А + О2 = АО2 В живых тканях этот процесс практически не встречается. 2.МОНООКСИГЕНАЗЫ - они катализируют включение в субстрат 1 атома кислорода, др. атом кислорода восстанавливается до воды. Для реакций катализируемых МОНООКСИГЕНАЗАМИ необходим КОСУБСТРАТ - донор электронов. А-Н + О2 + ZH2 А-ОН + Z + Н2О, где А-Н – субстрат, ZH2 – КОСУБСТРАТ, А-ОН - окисленный субстрат. В организме есть несколько видов МОНООКСИГЕНАЗ и прежде всего МИКРОСОМАЛЬНЫЕ МОНООКСИГЕНАЗЫ, содержащие ЦИТОХРОМ Р-450.Т.к. образуется -ОН группа, то это реакции ГИДРОКСИЛИРОВАНИЯ. МИКРОСОМАЛЬНАЯ система участвует в деградации многих умеренно токсических соединений, лекарственных веществ. Восстановленным КОСУБСТРАТОМ в этих реакциях является НАДФ*Н2. Этот путь окисления иногда называют ГИДРОКСИЛАЗНЫМ ЦИКЛОМ. (ДОПОЛНИТЕЛЬНО)Свободнорадикальное окисление. Токсичность кислорода. Активные формы кислорода. Антиокислительная защита. Роль СРО в патологии. Свободные радикалы - это молекулярные частицы, у которых на внешней оболочке имеется неспаренный электрон. Они могут образовываться: при окислении (отрывании атома водорода) при восстановлении О2 + е О2Атомарный кислород имеет на внешнем электронном уровне 2 неспареных электрона. Он не слишком активный, но может образовывать высоко активные формы. О2+4е + 4Н 2Н2О О2 + е = 02- - СУПЕРОКСИДНЫЙ АНИОН 2-02 + 2е = 022- - ПЕРОКСИДНЫЙ АНИОН НО, - ГИДРОКСИЛ РАДИКАЛ Н2О2, О2-, О22-, ОН, - активные формы кислорода (АФК). Они образуются в организме при различных физиологических и патологических процессах. Все свободные радикалы в организме классифицируют: 1. Первичные радикалы (О2, N,O). Они образуются в результате ферментативных реакций. Они являются физиологическими. Способствуют образованию вторичных радикалов. 2. Вторичные радикалы (ОН, ЛИПИДНЫЕ радикалы – L,, LO,, LOO,). Это патологические продукты. 3. Третичные радикалы (АНТИОКСИДАНТЫ) - образуются под влиянием вторичных радикалов. СУПЕРОКСИДНЫЙ АНИОН легко присоединяет Н+, е. Он хорошо растворяется в жирах, легко взаимодействует с ЛИПИДАМИ мембран, и с ПОЛИНЕНАСЫЩЕННЫМИ ЖИРНЫМИ КИСЛОТАМИ, отнимая у них водород. Этот процесс называется ПЕРЕКИСНЫМ ОКИСЛЕНИЕМ ЛИПИДОВ (ПОЛ). Это патологическое явление, приводящее к нарушению целостности мембран клеток. Поэтому в организме есть система, которая предотвращает ПОЛ АНТИОКИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (АОС), препятствующая образованию свободных радикалов. Она включает: 1 .Фермент - СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА (СОД), ГЛУТАТИОНПЕРОКСИДАЗА. 2.Альфа- ТОКОФЕРРОЛ (вит. Е) - основной не ферментный АНТИОКСИДАНТ. 3.УБИХИНОН. 4.МОЧЕВАЯ К-ТА. 5.БИЛИРУБИН. 6.ГЛУТАТИОН. 7.КОМПЛЕКСОНЫ ЖЕЛЕЗА. 12 Активные формы кислорода повреждают структуру ДНК, белков и различные мембранные структуры клеток. В результате появления в гидрофобном слое мембран гидрофильных зон в клетки могут проникать вода, ионы натрия, кальция, что приводит к набуханию клеток, органелл и их разрушению. Активация ПОЛ характерна для многих заболеваний: дистрофии мышц (болезнь Дюшенна), болезни Паркинсона, при которых ПОЛ разрушает нервные клетки в стволовой части мозга, при атеросклерозе, развитии опухолей, старении, ишемии. 18. Компоненты дыхательной цепи и их характеристика. ФМН и ФАД-зависимые дегидрогеназы. Строение окисленной и восстановленной форм ФМН. Компоненты ДЦ 1 .НИКОТИНЗАВИСИМЫЕ ДГ, т.е. содержащие КОФЕРМЕНТЫ - НАД, НАДФ 2.ФЛАВИНЗАВИСИМЫЕ ДГ, т.е. содержащие КОФЕРМЕНТЫ - ФМН, ФАД. З.УБИХИНОН (Ko-Q). 4.ЦИТОХРОМЫ: в, с, c1., а, а3. Почти все эти компоненты, за исключением первого, встроены во внутреннюю мембрану МИТОХОНДРИЙ. ФАД и ФМН-зависимые дегидрогеназы содержат в качестве кофермента фосфорный эфир витамина В 2 (ФАД). СТРОЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ. 1 .В НАД и НАДФ рабочей частью является витамин РР - НИКОТИНАМИД. НАД*2Н + 2е = НАДН+Н 2.В ФАД и ФМН рабочей частью является ФЛАВИИ (компонент витамина В2) 3.УБИХИНОН легко переходит в восстановленную форму KOQ +2Н +2е =KOQ*H2 4.ЦИТОХРОМЫ - это ГЕТЕРОПРОТЕИНЫ. Их белковой частью является ГЕМ. Белки хромопротеиды, способные присоединять электроны, благодаря наличию в своем составе в качестве простетических групп железопорфиринов. Они принимают электрон от вещества, являющегося немного боле сильным восстановителем, и передают его более сильному окислителю. Цитохромы электронтранспортной цепи. Их функционирование. Образование воды как конечного продукта обмена. ЦИТОХРОМЫ - это ГЕТЕРОПРОТЕИНЫ. Их белковой частью является ГЕМ, структура которого представляет собой 4 ПИРРОЛЬНЫХ кольца и атом железа, который легко меняет валентность. Также могут включать медь. 13 20. Пути синтеза АТФ. Субстратное фосфорилирование (примеры). Молекулярные механизмы окислительного фосфорилирования (теория Митчелла). Разобщение окисления и фосфорилирования. Процесс образования АТФ в дыхательной цепи – окислительное фосфорилирование. За счет энергии транспорта электронов в ДЦ из АДФ и неорганического фосфата образуется АТФ. Субстратное фосфорилирование – процесс синтеза АТФ из АДФ и фосфата за счет энергии окисленного субстрата в цитоплазме клетки. Примером субстратного фосфорилирования могут служить реакции: Основные положения теории Митчела: 1.Мембрана МИТОХОНДРИЙ не проницаема для протонов. 2.Образуется протонный потенциал в процессе транспорта электронов и протонов. 3.Обратный транспорт протонов в МАТРИКС сопряжен с образованием АТФ. Процесс транспорта электронов происходит во внутренней мембране. Протоны переносятся в межмембранное пространство, а электроны продвигаются по дыхательной цепи. Внутренняя мембрана со стороны матрикса заряжается отрицательно, а со стороны межмембранного пространства - положительно. Во время дыхания создается ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ градиент; концентрационный и разности потенциалов. Электрический и концентрационный градиент составляет ПРОТОНДВИЖУЩУЮ силу, которая дает силу для синтеза АТФ. На определенных участках внутренней мембраны есть протонные каналы. Протоны могут проходить обратно в матрицу, при этом образующаяся энергия идёт на синтез АТФ. Разобщение дыхания и фосфорилирования Некоторые химические вещества (протонофоры) могут переносить протоны или другие ионы (ионофоры) из межмембранного пространства через мембрану в матрикс, минуя протонные каналы АТФ-синтазы. В результате этого исчезает электрохимический потенциал и прекращается синтез АТФ. Это разобщение дыхания и фосфорилирования. В результате разобщения количество АТФ снижается, а АДФ увеличивается. Разобщители - липофильные вещества, легко проходящие через липидный слой мембраны. Это 2,4-динитрофенол, присоединяющий протон в межмембранном пространстве и перенося его в матрикс . 21. Потребность человека в белках. Незаменимые аминокислоты. Биологическая ценность белков. Роль белков в питании. В нашем организме идёт постоянный синтез и распад белков. Ежесуточно распадается 400гр. белка и столько же синтезируется. Из общей массы организма белка приходится 15кг. Синтез обновленного белка происходит из аминокислот, которые образуются при распаде. Все АК можно разделить на 4 группы: 1 .Заменимые - синтезируются в организме: АЛА, АСП, АСН, ГЛУ, ГЛН, ГЛИ, ПРО, СЕР. 2.Незаменимые - не синтезируются в организме и поступают с пищей: ВАЛ, ЛЕЙ, ИЛЕ. ЛИЗ. ТРЕ, МЕТ, ФЕН, ТРИ. 3.Частично заменимые - синтезируются в организме, но очень медленно и не покрывают всех потребностей организма: ГИС, АРГ. 4.Условно заменимые - синтезируются из незаменимых аминокислот: ЦИС (МЕТ), ТИР (ФЕН). Полноценность белкового питания определяется: 1. Наличием всех незаменимых аминокислот. Отсутствие даже одной незаменимой аминокислоты нарушает биосинтез белка, т.е. каждая незаменимая АК может быть лимитирующей в процессе синтеза белка. 14 2. Аминокислотным составом белка. Все АК могут содержаться в продуктах как животного, так и растительного происхождения. Суточная потребность человека в белках составляет 100гр. БЕЛКИ, ИХ БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ. Белки - это высокомолекулярные азотсодержащие органические вещества, состоящие из АК. соединённых ПЕПТИДНЫМИ связями в ПОЛИПЕПТИДНУЮ цепь, и имеющие сложную структурную организацию. Роль в питании: .Каталитическая функция Структурная функция Защитная функция Регуляторная функция Сигнальная функция Транспортная функция Моторная (двигательная) функция 22.Превращение белков в органах пищеварительной системы. Превращение белков в желудке. Роль соляной кислоты в переваривании белков. Показать действие пептидгидролаз. Качественный и количественный анализ желудочного содержимого. Пищевые белки подвергаются гидролитическому расщеплению под действием ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ (ПЕПТИДАЗЫ). Большинство этих ферментов вырабатывается в неактивной форме, а затем активируется путём ЧАСТИЧНОГО ПРОТЕОЛиЗА. Это предохраняет стенки органов ЖКТ от самопереваривания. Поверхность желудка и кишечника покрыта слизью, в составе которой содержатся ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИДЫ. Проферменты вырабатываются слизистой желудка или кишечника и поступают в полость этих органов, где происходит их активация. В пристеночном слое вырабатываются БИКАРБОНАТЫ, которые создают среду близкую к нейтральной (рН=5-6). 1)В ротовой полости происходит лишь механическая переработка пищи. 2)В желудке начинается химическое превращение белков. Здесь действуют два основных фермента: ПЕПСИН и ГАСТРИКСИН. ПЕПСИН вырабатывается главными клетками слизистой желудка в неактивной форме -ПЕПСИНОГЕН, который под действием соляной кислоты активируется и превращается в пепсин. Процесс активации является АУТОКАТАЛИТИЧЕСКИМ путём ЧАСТИЧНОГО ПРОТЕОЛИЗА. Соляная кислота вырабатывается обкладочными клетками слизистой желудка и играет очень важную роль в переваривании белков: -активирует ПЕПСИНОГЕН, превращая его в пепсин, - создаёт оптимум рН для действия пепсина (1,5 - 2), -обладает бактерицидным действием, -денатурирует белки, которые потом гидролизуются. Внутренние ПЕПТИДНЫЕ связи становятся доступными для действия пепсина, способствует продвижению желудочного содержимого далее в кишечник. Пепсин - это фермент, который является ЭНДОПЕПТИДАЗОЙ, т.е. действует на внутренние ПЕПТИДНЫЕ связи, в образовании которых участвуют ароматические аминокислоты (ФЕН, ТИР, ТРИ) своими АМИДНЫМИ группами. ГАСТРИКСИН по действию аналогичен пепсину. Это тоже ЭНДОПЕПТИДАЗА. Его оптимум рН = 3 - 3,5. Действует на ПЕПТИДНЫЕ связи. В желудке под действием ПЕПСИНА и ГАСТРИКСИНА сложные белковые молекулы распадаются на высокомолекулярные ПОЛИПЕПТИДЫ. Ими являются так называемые АЛЬБУМОЗЫ, ПЕПТОНЫ, которые поступают в тонкий кишечник. В тонком кишечнике эти ПОЛИПЕПТИДЫ подвергаются действию целого ряда протеолитических ферментов ПЖЖ: ТРИПСИНОГЕН, ХИМОТРИПСИНОГЕН, ПРОЭЛАСТАЗА, ПРОКАРБОКСИПЕПТИДАЗА. Механизм активации всех этих ферментов ЧАСТИЧНЫЙ ПРОТЕОЛИЗ по каскадному механизму. Переваривание белков в кишечнике. Покажите действие трипсина и химотрипсина на конкретных примерах. Механизм активации всех этих ферментов - ЧАСТИЧНЫЙ ПРОТЕОЛИЗ по каскадному механизму. ТРИПСИН, ХИМОТРИПСИН, ЭЛАСТАЗА - ЭНДОПЕПТИДАЗЫ. ТРИПСИН разрушает внутренние ПЕПТИДНЫЕ связи, в образовании которых принимают участие ЛИЗ и АРГ. ХИМОТРИПСИН разрушает внутренние связи, в образовании которых принимают участие ароматические аминокислоты (ТИР, ТРИ, ФЕН). ЭЛАСТАЗА разрушает внутренние ПЕПТИДНЫЕ связи, в образовании которых принимают участие АЛА, ГЛИ, ПРО, ЦИС. В результате действия ПЕПСИНА, ХИМОТРИПСИНА и ЭЛАСТАЗЫ высокомолекулярные ПЕПТИДЫ расщепляются до низкомолекулярных, которые подвергаются действию ЭКЗОПЕПТИДАЗ, действующих на крайние связи, отщепляя отдельные концевые аминокислоты. КАРБОКСИПЕПТИДАЗА разрушает крайние связи, отщепляя аминокислоты с С-конца. АМИНОПЕПТИДАЗА действует на крайние ПЕПТИДНЫЕ связи со стороны N-конца, отщепляя отдельные аминокислоты. ДИПЕПТИДЫ подвергаются действию ДИПЕПТИДАЗ, продуцирующихся слизистой кишечника сразу в активной форме. Т.о. в результате действия всей этой группы ферментов в ЖКТ белки пищи расщепляются до аминокислот. Образующиеся аминокислоты всасываются стенкой кишечника в кровь и поступают во все органы и ткани. Не всосавшиеся аминокислоты поступают в толстую кишку, где подвергаются процессам гниения. Это процесс бактериального распада веществ под действием микрофлоры или ферментов, вырабатывающихся этой микрофлорой. В норме в толстой кишке подвергаются аминокислоты, а при патологии - белки. Это происходит и в других отделах ЖКТ: в желудке (при понижении кислотности), ротовой полости (при кариесе). 15 23. Гниение белков и аминокислот в кишечнике. Пути образования продуктов гниения. Примеры. Не всосавшиеся аминокислоты поступают в толстую кишку, где подвергаются процессам гниения. Это процесс бактериального распада веществ под действием микрофлоры иди ферментов, вырабатывающихся этой микрофлорой, В норме в толстой кишке подвергаются аминокислоты, а при патологии - белки. Это происходит и в других отделах ЖКТ. ПУТРЕСЦИН и КАДАВЕРИН являются токсическими веществами, входят в состав трупных ядов. 24. Механизм обезвреживания продуктов гниения белков. Роль ФАФС и УДФ-ГК в этом процессе (конкретные примеры). Все токсические вещества (индол, скатол, фенол), образующиеся при гниении, поступают в печень, где и происходит их обезвреживание. В печени имеется две системы, участвующие в обезвреживании этих веществ: 1. УДФГК - УРИДИНДИФОСФОГЛЮКУРОНОВАЯ К-ТА. 2. ФАФС - ФОСФОАДЕНОЗИНФОСФОСУЛЬФАТ. Процесс обезвреживания - это процесс конъюгации токсических веществ с одной из этих систем и образование конъюгатов, которые являются уже нетоксическими веществами. 16 Индол предварительно подвергается ГИДРОКСИЛИРОВАНИЮ. ИНДОКСИЛСУЛЬФАТ нейтрализуется и превращается в натриевую или калиевую соль. Все эти вещества выводятся из организма с мочой. В норме реакция на индол должна быть отрицательна. При положительной реакции на индол - нарушена детоксикационная функция печени. Положительная реакция на ИНДИКАН наблюдается при очень активном гниении белков в толстом кишечнике. 25. Переаминирование и декарбоксилирование аминокислот. Химизм процессов, характеристика ферментов и коферментов. Образование амидов. 1). Основной путь превращения аминокислот в тканях - это реакции ПЕРЕАМИНИРОВАНИЯ -реакции между АМИНО- и КЕТОКИСЛОТАМИ. Эти реакции катализирует фермент - АМИНОТРАНСФЕРАЗА. ТРАНСАМИНИРОВАНИЮ могут подвергаться все аминокислоты кроме ЛИЗ и ТРЕ. Наибольшее значение имеют AT, донорами аминогрупп которых являются АЛА, АСП, ГЛУ. Роль реакций ТРАНСАМИНИРОВАНИЯ: 1. используются для синтеза заменимых аминокислот. 2. Является начальным этапом катаболизма аминокислот 3. В результате ТРАНСАМИНИРОВАНИЯ образуются альфа -КЕТОКИСЛОТЫ, которые включаются в гЛЮКОНЕОГЕНЕЗ. 4. Протекают в разных тканях, но более всего в печени. Определение активности AT имеет диагностическое значение в клинике. При избытке АЛАНИНА или недостатке АСПАРАГИНОВОЙ К-ТЫ: 1. АЛА + альфа-КГК ↔ ГЛУ + ПВК 2. ГЛУ + ЩУК ↔АСП + альфа-КГК 26.Декарбоксилирование аминокислот,роль витамина В6.Образование биогенных аминов 2).Реакции ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ - разрушение СООН-группы с выделением СО2. При этом аминокислоты в тканях образуют биогенные амины, которые являются биологически активными веществами (БАВ): 1. НЕЙРОМЕДИАТОРОВ (СЕРЕТОНИН, ДОФАМИН, ГАМК), 2. Гормоны (АДРЕНАЛИН, НОРАДРЕНАЛИН), 3. Регуляторы местного действия ( ГИСТАМИН). ГАМК является НЕИРОМЕДИАТОРОМ тормозного действия. ДОФАМИН является НЕИРОМЕДИАТОРОМ возбуждающего действия. Он является основой для синтеза АДРЕНАЛИНА и НОР АДРЕНАЛИНА. ГИСТАМИН повышает секрецию желудочного сока, поэтому применяется в клинической практике при зондировании. Обладает сосудорасширяющим действием, понижает АД. 17 27. Дезаминирование аминокислот. Виды дезаминирования. Окислительное дезаминирование. Непрямое дезаминирование аминокислот на примере тирозина. ДЕЗАМИНИРОВАНИе - разрушение NН2-группы с выделением аммиака. В организме возможны следующие виды: 1. Восстановительное 2.ГИДРОЛИТИЧЕСКОЕ: 3. Внутримолекулярное: Эти три вида ДЕЗАМИНИРОВАНИЯ имеют место при гниении. 4. Окислительное. ОКИСЛИТЕЛЬНОМУ ДЕЗАМИНИРОВАНИЮ подвергается только ГЛУ. ОКИСЛИТЕЛЬНОМУ ДЕЗАМИНИРОВАНИЮ подвергаются и другие аминокислоты, но этот путь является непрямым. Он идёт через ГЛУ и называется процессом НЕПРЯМОГО ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕЗАМИНИРОВАНИЯ. 28. Синтез мочевины (орнитиновый цикл), последовательность реакций. Биологическая роль. Синтез мочевины - основной путь обезвреживания аммиака - ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ. КАРБОМОИЛФОСФАТ 18 Образование мочевины идёт только в печени. Две первые реакции цикла (образование ЦИТРУЛЛИНА и АРГИНИНОСУКЦИНАТА) идут в МИТОХОНДРИЯХ, остальные в цитоплазме. В организме в сутки образуется 25гр мочевины. Этот показатель характеризует мочевино- образующую функцию печени. Мочевина из печени поступает в почки, где и выводится из организма как конечный продукт азотистого обмена. 29. Особенности обмена пуриновых нуклеотидов. Их строение и распад. Образование мочевой кислоты. Подагра. Для биосинтеза ПУРИНОВЫХ оснований доносами атомов и атомных групп являются: Окисление мочевой кислоты - окисление ПУРИНОВЫХ НУКЛЕОЗИДОВ. Мочевая кислота является конечным продуктом распада ПУРИНОВЫХ НУКЛ. 19 Уровень мочевой кислоты свидетельствует об интенсивности распада ПУРИНОВЫХ оснований тканей организма и пищи. НАРУШЕНИЕ ОБМЕНА НУКЛЕОТИДОВ. ГИПЕРУРИКЕМИЯ - повышение уровня мочевой кислоты в крови указывает на повышенный распад нуклеиновых кислот или пуриновых нуклеотидов.(подагру). Заболевание генетически детерминировано и носит семейный характер. При подагре кристаллы мочевой кислоты откладываются в суставных хрящах, синовиальной оболочке, клетчатке. Развивается тяжелый острый механический подагрический артрит и нефропатии. 30.Генетический код Генетический код и его свойства. Генетический код – способ записи информации об А-К последовательности нуклеотидов в ДНК или РНК. Свойства: 1) Триплетность – 3 нуклеотидных остатка кодируют 1 АК 2) Квазидуплетность – информацию об АК несут первые 2 нуклеотида в кодоне, а 3 малозначим 3) Однозначность – каждый триплет кодирует только 1 АК 4) Вырожденность – свойство ген. Кода, при которомодну и ту же АК могут кодировать несколько триплетов 5) Универсальность – свойство в том, что генетический код одинаков почти у всех видов организмов 6) Линейность – информация заключается в зрелой мРНК, в процессе трансляции считывается последовательно, строго в определенном направлении без остановок 7) Коллинеарность – соответствие последовательности кодонов в зрелой мРНК последовательности АК в синтезируемом белке Современные представления о структурно-функциональной организации ДНК: генная (структурные, регуляторные элементы ДНК) и негенная (тандемные повторы, псевдогены, мобильные элементы ДНК) области. Основные направления молекулярной биологии (OMICS): геномика, транскриптомика, РН-омика . 95% ДНК человека представляет негенная часть. 5% - собственно гены. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГЕНОМА: 1. СТРУКТУРНЫЕ ГЕНЫ 2. РЕГУЛЯТОРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Структурные гены кодируют синтез МРНК, ТРНК, РРНК. Регуляторные элементы не кодируют РНК и, соответственно, белков; влияют на работу структурных генов. Не генная часть представлена: 1. ТАНДЕМНЫЕ ПОВТОРЫ монотонные повторы НУКЛЕОТИДОВ, не имеющие смысла. Это так называемые «пустынные участки» ДНК. В настоящее время смысл этих участков: выполнение структурной функции и площадки для образования генов в эволюции (эволюционный резерв). 2. ПСЕВДОГЕНЫ - неактивные, но стабильные генетические элементы, возникающие в результате мутации в ранее работавших генах (гены, выключенные мутацией). Это побочный продукт и генетический резерв эволюции. Составляют 20 - 30% не генной части ДНК. 3. Мобильные генетические элементы: -ТРАНСПОЗОНЫ - участки ДНК, способные вырезаться и встраиваться в другие области ДНК. Это так называемые «странники генов». -РЕТРОТРАНСПОЗОНЫ - участки ДНК, копирующиеся в пределах генома, как внутри хромосомы, так и между ними. Могут изменять смысл структурных генов человека, приводят к мутациям. Геном человека изменяется в течении жизни на 10 - 30%. - поврежденные неактивные, мобильные генетические элементы. Не могут ни вырезаться, ни встраиваться из-за отсутствия в клетке ОБРАТНОЙ ТРАНСФЕРАЗЫ. Если фрагмент поступает в клетку с вирусом, то тогда эти гены начинают транскрибироваться. Основные направления молекулярной биологии: ГЕНОМИКА - отрасль молекулярной биологии, изучающая структуру и механизмы работы гена. Транскриптомика – изуение и идентификация всех мРНК, кодирующих белки, изучение их количества и закономерностей экспрессии структурных генов. РН-омика – раздел молекулярной биологии, занимающийся изучением и идентификацией всех некодирующих РНК 31. Механизмы репликации ДНК (матричный принцип, полуконсервативный способ). Условия, необходимые для репликации. Этапы репликации Механизмы РЕПЛИКАЦИЯ - процесс самоудвоения ДНК. В основе механизма репликации лежит принцип комплиментарности. К механизму репликации относится матричный биосинтез. Репликация ДНК идёт полуконсервативным способом: на каждой материнской полинуклеотидной цепи синтезируется дочерняя цепь. Условия необходимые для репликации: 1. Матрица - нити ДНК. Расщепление нити называется РЕПЛИКАТИВНАЯ ВИЛКА 2. Субстрат. Пластическим материалом являются ДЕЗОКСИНУКЛЕОТИДТРИФОСФАТЫ: дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ. 3. Ионы магния. Репликативный комплекс ферментов: A) ДНК -раскручивающие белки: 20 DNA-A (вызывает расхождение нитей) ХЕЛИКАЗЫ (расщепляют цепь ДНК) ТОПОИЗОМЕРАЗЫ 1 и 2 (раскручивают свер спирали). Разрывают (3',5')-фосфодиэфирные связи. B) Белки, препятствующие соединению нитей ДНК (SSB -белки) C) ДНК-ПОЛИМЕРАЗА (катализирует образование фосфодиэфирных связей). ДНК- ПОЛИМЕРАЗА только удлиняет уже существующую нить, но не может соединить два свободных НУКЛЕОТИДА. D) ПРАЙМАЗА (катализирует образование «затравки» к синтезу). Е)ДНК-ЛИГАЗА. 5. ПРАЙМЕРЫ - «затравка» для репликации. Это короткий фрагмент из рИБОНУКЛЕОТИДТРИФОСФАТОВ (2 - 10).. Основные этапы репликации. I. ИНИЦИАЦИЯ репликации. Происходит под влиянием внешних стимулов (факторов роста). Белки соединяются с рецепторами на плазматической мембране и вызывают репликацию в синтетическую фазу клеточного цикла. Смысл инициации заключается в присоединении в точку репликации DNА-А, стимулирующего расхождение двойной спирали. В этом принимает участие и ХЕЛИКАЗА. Действуют ферменты (ТОПОИЗОМЕРАЗЫ), вызывающие раскручивание сверх спирали. SSВ-белки препятствуют соединению дочерних цепей. Образуется РЕПЛИКАТИВНАЯ ВИЛКА. 2. Образование дочерних нитей. Этому предшествует образование ПРАЙМЕРОВ с помощью ПРАЙМАЗЫ. Действует ДНК-ПОЛИМЕРАЗА и образуется дочерняя нить ДНК. Этот процесс происходит по принципу комплиментарности, и синтез идёт от 5* к 3* концу синтезируемой нити. На одной из материнских нитей будет строиться непрерывная цепь, а на противоположной нити – фрагменты ОКАЗАКИ. 3. Удаление ПРАЙМЕРОВ с помощью ЭКЗОНУКЛЕАЗЫ, 4. Соединение коротких фрагментов с помощью ДНК-ЛИГАЗЫ. 32. Биосинтез РНК (транскрипция). Условия транскрипции. Транскрипция - передача информации с ДНК на РНК (биосинтез РНК). Транскрипции подвергаются только определённые части молекулы ДНК. Эта часть называется ТРАНСКРИПТОНОМ. ДНК эукариот прерывистая: участки, несущие информацию (ЭКЗОНЫ), чередуются с участками, не несущими информацию (ИНТРОНЫ). В ДНК с 5'-конца выделяют ПРОМОТОРНУЮ область - место присоединения РНК-ПОЛИМЕРАЗЫ. С 3'-конца - ТЕРМИНАТОРНАЯ зона. Эти области не транскрибируются. УСЛОВИЯ ТРАНСКРИПЦИИ. 1. Матрица - 1 нить ДНК. Образуется транскрипционный глазок. 2. Структурные компоненты - РИБОНУКЛЕОЗИД-3-ФОСФАТЫ (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ). 3. ДНК-зависимая РНК-ПОЛИМЕРАЗА. 33.Этапы транскрипции ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ТРАНСКРИПЦИИ. 1. ИНИЦИАЦИЯ. Заключается в присоединении РНК-ПОЛИМЕРАЗЫ к ПРОМОТОРУ, что приводит к расхождению нитей ДНК. Импульсом к присоединению РНК-ПОЛИМЕРАЗЫ является присоединение ТВР-белка к TATA-боксу. 2. ЭЛОНГАЦИЯ (удлинение). Соединение РИБОНУКЛЕОЗИДМОНОНУКЛЕОТИДОВ и образование фосфодиэфирных связей между НУКЛЕОТИДАМИ с помощью РНК-ПОЛИМЕРАЗЫ, которая передвигается вдоль нити ДНК. Присоединение НУКЛЕТИДОВ идет в соответствии с принципом комплиментарности, только будут РИБОНУКЛЕОТИДЫ и - УМФ. 3. ТЕРМИНАЦИЯ (окончание).Заключается в том, что со стороны 3'-конца образованной РНК присоединяется множество (до 200 - 300) АДЕНИЛОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ - поли А. Образуется точная копия гена. АДЕНИЛОВЫЕ НУКЛЕОТИДЫ защищают 3'конец от действия ЭКЗОНУКЛЕАЗ. С 5'-конца образуется защита, так называемый «САР» (чаще всего УДФ). Эта образовавшаяся копия гена называется ТРАНСКРИПТ. 4. ПРОЦЕССИНГ (созревание). Кепирование 5-конца Формирование полиадениловой последовательности СПЛАЙСИНГ - удаление интронов и соединение ЭКЗОНОВ между собой. Играет важную роль в эволюции организмов, Альтернативный СПЛАЙСИНГ- из одной пре-иРНК образуется несколько ИРНК и соответственно несколько белков, что проявляется в разнообразии признаков у организмов. 34. Биосинтез белка. Этапы трансляции и их характеристика. Белковые факторы биосинтеза белка. Энергетическое обеспечение биосинтеза белка. Трансляция - это перевод генетического текста М-РНК в последовательность аминокислот в белке. Характеристика белоксинтезирующего аппарата клетки. 1. МРНК - источник информации. Несоответствие числа транспортных РНК и числа кодонов (61) снимается за счёт возможности узнавания одной транспортной РНК нескольких кодонов данной аминокислоты. Транспортная РНК выполняет функцию АДАПТОРА между МРНК и белком. Фермент синтеза комплекса транспортной РНК с аминокислотой - АМИНОАЦИЛ-ТРНК-СИНТЕТАЗА (требует энергии АТФ). Белковые факторы: факторы ИНИЦИАЦИИ (ФИ) начала трансляции, факторы ЭЛОНГАЦИИ (ФЭ) - продолжатели, факторы ВЫСВОБОЖДЕНИЯ (R-факторы). Ионы магния, как КОФАКТОРЫ. АТФ, ГТФ - поддержка энергией. 21 Этапы трансляции: 1.РЕКОГНИЦИЯ (распознавание) - узнавание между аминокислотами и их транспортной РНК. 2.АК + ТРНК аминоацил-т-РНК-синтетаза АК-ТРНК -ТРНК РЕКОГНИЦИЯ происходит столько раз, сколько аминокислот входит в состав белка. 3. ИНИЦИАЦИЯ - начало процесса трансляции. На этом этапе РИБОСОМА взаимодействует с МРНК и находит стартовый кодон. Малая её единица взаимодействует с МЕТИОНИЛ-ТРНК и образует инициирующий комплекс, способный распознавать стартовый кодон. Этому предшествует разделение РИБОСОМЫ с помощью ФИ-3. Образование инициирующего комплекса происходит с помощью ФИ-2. Затем инициирующий комплекс присоединяется к МРНК с 5'-конца. Узнаванию 5'-конца способствуют САР и САР-связывающие белки. 4. ЭЛОНГАЦИЯ (продолжение) протекает циклически в виде последовательной смены трёх фаз: - присоединение следующей АМИНОАЦИЛ-ТРНК в соответствии со смыслом следующего кодона. Для процесса требуется энергия ГТФ и ФЭ-1 (проникновение в РИБОСОМУ). - ПЕПТИЗАЦИЯ. ПЕПТИДИЛТРАНСФЕРАЗА образует ПЕПТИДНУЮ связь между двумя аминокислотными остатками и одновременно разрушает сложноэфирную связь между первой аминокислотой и её ТРНК. В результате идёт образование растущего ПЕПТИДА в А-участке и высвобождение первой ТРНК - ТРАНСЛОКАЦИЯ (перемещение). При этом происходит перемещение РИБОСОМЫ на один кодон в направлении 3'-конца. При этом все остальные компоненты (МРНК, ТРНК) остаются на месте. Для процесса требуется энергия ГТФ и белковый ФЭ-2. 5. ТЕРМИНАЦИЯ (прекращение). Стоп -кодон распознаётся R-факторами (РЕЛИЗИНГ). Эти факторы высвобождают из связи компоненты белоксинтезирующего комплекса: РИБОСОМУ, МРНК, ПОЛИПЕПТИД. Помогает ПЕПТИДИЛТРАНСФЕРАЗА, отщепляющий транспортную РНК от образованного ПОЛИПЕПТИДА. Для ТЕРМИНАЦИИ нужна энергия АТФ. РИБОСОМА может повторно использоваться в трансляции. Матричная РНК или повторно используется в трансляции, или гидролизуется. ПОЛИПЕПТИД вступает в этап ПРОЦЕССИНГА белка. 6. ПРОЦЕССИНГ белка (созревание) совокупность химических модификаций ПОЛИПЕПТИДА, заканчивающихся формированием зрелой белковой молекулы. ПРОЦЕССИНГ белка может быть: КОНТРАНСЛЯЦИОННЫЙ (во время трансляции) ПОСТТРАНСЛЯЦИОННЫЙ. Посттрансляционный процессинг. Виды химической модификации, фолдинг и адресование белков. Шапероны, прионы. ПРОЦЕССИНГ включает в себя наивысшую точку - ФОЛДИНГ - сворачивание, обретение белком высших уровней пространственно-структурной организации, заканчивающееся формированием структурно и функционально зрелой молекулы. ШАПЕРОНЫ - над молекулярные комплексы белковой природы, способствующие быстрому и правильному ФОЛДИНГУ. ШАПЕРОНЫ препятствуют приобретению белком неправильной конформации. Неудачный ФОЛДИНГ заканчивается появлением аномальных белков, которые должны быть элиминированы. УБИКВИТИН белок, присутствующий в каждой клетке организма. Это «билет» на уничтожение аномального белка. Белок, меченый УБИКВИТИНОМ, разрушается в ПРОТЕОСОМАХ. В норме обеспечивается гомеостаз структуры белка, сохранение его нативной структуры. При заболеваниях образуются аномальные белки, которые не утилизируются - ПРИОНЫ ПРОТЕИНОГЕННЫЕ, информативные частицы. Это продукты неправильного ФОЛДИНГА, которые, попадая в организм извне, трансформируют нормальные белки данного организма в виде цепной реакции. ПРИОННЫЕ белки не расщепляются в ЖКТ, а всасываются в неизменённом виде. КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИЯ БЕЛКОВ (механизмы адресования). Белки должны быть правильно распределены в клетке или выделены из неё на экспорт. За этот процесс отвечает сигнальный участок - фрагмент аминокислотной последовательности синтезированного ПОЛИПЕПТИДА, содержащего условный адрес размещения белка. Преобладание гидрофильных аминокислот в сигнальном участке способствует проникновению белка в цитоплазму и выделение на экспорт. Синтезированные белки могут быть в виде над молекулярных комплексов (ШАПЕРОНЫ, ПРОТЕОСОМЫ, белки мокро трубочек). 35. Строение оперона. Регуляция биосинтеза белка у прокариотов. Функционирование лактозного и гистидиновых оперонов. Регуляция биосинтеза белка у ПРОКАРИОТ: 1. Регуляция происходит только на уровне транскрипции. Первичные транскрипты генов у них транслируются до завершения транскрипции. 2. Неоднородность ГЕНОМОВ. В геноме есть структурные гены и есть регуляторные области, которые могут включать регуляторные элементы и регуляторные гены. Структурные гены кодируют синтез структурных и функциональных белков. Регуляторные элементы не кодируют синтез белков вообще, но влияют на процесс транскрипции. Регуляторными элементами являются: - ПРОМОТОР - место прикрепления к ДНК РНК-ПОЛИМЕР АЗЫ, ОПЕРАТОР - место взаимодействия регуляторных белков с ДНК. Регуляторные гены кодируют синтез регуляторных белков. К ним относится белок -РЕПРЕССОР, который Может блокировать считывание информации, связываясь с оператором. Фрагмент ДНК, подверженный транскрипции называется ОПЕРОН (ПРОМОТОР, ОПЕРАТОР, структурный ген). За пределами ОПЕРОНА находятся гены-регуляторы, кодирующие синтез белка - РЕПРЕССОРА. 3. Регуляция биосинтеза белков у ПРОКАРИОТ протекает альтернативно путём репрессии и индукции. ПРИМЕР: ЛАКТОЗНЫЙ ОПЕРОН. В микробной клетке лактоза с помощью лактазы расщепляется до галактозы и глюкозы. Лактозный ОПЕРОН регулирует синтез лактазы. Если в среде присутствует лактоза, то БЕЛОК-РЕПРЕССОР вытесняется из связи с оператором и гены лактазы транскрибируются. Лактоза выступает индуктором. Гистидиновый оперон. В отсутствие гистидина белок-репрессор не имеет сродства к оператору, РНК-полимераза присоединяется к промотору, и происходит транскрипция 10 структурных генов, кодирующих строение ферментов, участвующих в синтезе 22 гистидина; в присутствии гистидина в среде комплекс белка-репрессора с Гис, связывается с оператором, препятствует присоединению РНК-полимеразы к промотору и останавливает транскрипцию. 36. Особенности и уровни регуляции биосинтеза белка у эукариотов. Амплификация генов, энхансерные и сайленсерные элементы. Регуляция биосинтеза белка у ЭУКАРИОТ происходит на всех уровнях матричных биосинтезов. 1. На уровне транскрипции - групповая репрессия гистонами. У человека 90% ДНК репрессировано. 2. Амплификация генов - повышение числа копий гена в геноме (повышается площадь транскрипции). 3. Регуляция транскрипции сигналами-регуляторами (усилителями и душителями). Для сигналов усилителей принят термин ЭНХАЙСЕР. Они не кодируют синтез белка, чрезвычайно эффективны, может наблюдаться 200-кратное усиление транскрипции. Действие не специфично (одновременно может влиять на группу генов). Значительно удалён от ПРОМОТОРА гена-мишени. Подвержен влиянию регуляторных факторов (гормонов). Сигналы-душители называются САЙЛЕНСЕРЫ - угнетатели транскрипции. Особенности действия подобны ЭНХАЙСЕРАМ, только действие противоположное. 4. Регуляция на уровне процессинга МРНК разрешение или запрещение процессинга дифференциальный процессинг включает альтернативный СПЛАЙСИНГ - сборка РНК из разных экзонов, и редактирование МРНК - замена одного из нуклеотидов с изменением генетической информации, приводящее к образованию изменённых белков 5. На уровне стабильности и активности МРНК. МРНК в клетке образует комплекс с белками, который называется ИНФОРМОСОМА. В их составе МРНК не разрушается ферментами, сохранения в активном, стабильном состоянии. При необходимости она высвобождается из комплекса и транслируется. Процесс образования и распада ИНФОРМОСОМ регулируется гормонами. С одной молекулы РНК транслируется большое количество белков. 6. Регуляция на уровне трансляции: Тотальная регуляция может быть в виде тотальной репрессии или индукции за счёт изменения концентрации белковых факторов трансляции Избирательная дискриминация. Определённые виды МРНК избирательно не транслируются. С них не синтезируется белок. Трансляция с альтернативных стартовых участков. Т.о. образом может происходить выбор исходной стартовой точки трансляции. 38. Виды молекулярных мутаций и их метаболические последствия. ДЕПУРИНИЗАЦИЯ - потеря или замена пуриновых оснований. За 70 лет теряется до 40%. С меньшей скоростью происходит ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ и ДЕПИРИМИДИРОВАНИЕ. Белок Р-53 метит повреждённый участок ДНК. Если он работает, то включаются механизмы репарации. Если этого белка нет, то наступают мутации (хромосомные, геномные). Генные мутации затрагивают небольшой участок ДНК в пределах гена. Виды генных мутаций: 1. замена: а) одного нуклеотида на другой без изменения смысла кода ААГ = ААА (ЛИЗИН) (квазидуплетность) б) замена одного нуклеотида на другой с изменением смысла кодона - МИССЕНС-МУТАЦИЯ в) замена с образованием терминирующего кодона- НОНСЕНС-МУТАЦИЯ. 2. вставка: а) вставка одного или нескольких кодонов без сдвига рамки считывания. В результате образуется белок, удлинённый на одну или несколько аминокислот. б) вставка не кратного 3 нуклеотидов. Происходит сдвиг рамки считывания. В результате синтезируется белок со случайной аминокислотной последовательностью. 3. ДЕЛЕЦИЯ (выпадение): а) выпадение одного или нескольких кодонов без сдвига рамки считывания. Образуется укороченный белок. б) выпадение одного или нескольких (но не кратное 3) нуклеотидов со сдвигом рамки считывания. Образуется белок со случайной последовательностью аминокислот . По биологическим последствиям все мутации делятся на: 1. Нейтральные. В результате образуются белки с неизменёнными свойствами. Может произойти замена одной аминокислоты на другую, эквивалентную по свойствам (ВАЛ — АЛА, АСП — ГЛУ). Последствия не проявляются. 2. «Молчащие». В результате одна аминокислота заменяется на другую близкую по свойствам, но не эквивалентную. Свойства белка близки. Эта мутация в физиологических условиях может никак не проявиться, а в экстремальной ситуации может выявиться (обуславливает предрасположенность к заболеваниям) Патогенные. Например, в гемоглобине А ГЛУТАМИНОВАЯ кислота даёт дополнительный отрицательный заряд, что способствует устойчивости белка в растворе. При замене её на ВАЛ устойчивость утрачивается и гемоглобин выпадает в осадок. Полезные. Организм получает преимущества для выживания. Играют роль в эволюции организмов. 39. Основные углеводы организма человека, их строение и классификация, биологическая роль. Углеводы - это ПОЛИОКСИКАРБОНИЛЬНЫЕ соединения и их производные. МОНОСАХАРИДЫ: ТРИОЗЫ (ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД, ДИОКСИАЦЕТОН), ТЕТРОЗЫ (ЭРИТРУЛОЗА), ПЕНТОЗЫ (РИБОЗА, ДЕЗОКСИРИБОЗА, КСИЛУЛОЗА), ГЕКСОЗЫ (ГЛЮКОЗА, ГАЛАКТОЗА, ФРУКТОЗА). ОЛИГОСАХАРИДЫ: МАЛЬТОЗА, ЛАКТОЗА, САХАРОЗА. ПОЛИСАХАРИДЫ делятся на ГОМОПОЛИСАХАРИДЫ и ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИДЫ. ГОМОПОЛИСАХАРИДЫ - КРАХМАЛ, ГЛИКОГЕН. ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИДЫ ХОНРОЭТИНСЕРНАЯ К-ТА, ГИАЛУРОНОВАЯ К-ТА, НЕЙРАМИНОВАЯ К-ТА, ГЕПАРИН. 23 БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ УВ. 1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ. При окислении 1 гр. УВ до конечных продуктов (СО2 и Н2О) выделяется 4,1-ккал-60-70 % всей калорийности пищи. 2. Структурная. УВ используется как строительный материал для образования структурных компонентов клеток (ГЛИКОЛИПИДЫ, ГЛИКОПРОТЕИНЫ, ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИДЫ межклеточного вещества). 3. Резервная. УВ в виде гликогена могут откладываться в запас. 4. Защитная. ГЛИКОПРОТЕИНЫ принимают участие в образовании антител. ГИАЛУРОНОВАЯ К-ТА препятствует проникновению чужеродных веществ. ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИДЫ участвуют в образовании слизи слизистых оболочек дыхательных путей, ЖКТ. 5. Регуляторная. Некоторые гормоны являются ГЛИКОПРОТЕИНАМИ (ТИРИОГЛОБУЛИН) 6. Участвуют в процессах распознавания клеток (СИАЛОВАЯ и НЕЙРОЛИНОВАЯ К-ТЫ). 7. Входя в состав оболочек эритроцитов, определяют группы крови. 8. Участвуют в процессах свёртывания крови, входя в состав ФИБРИНОГЕНА и ПРОТРОМБИНА. Препятствуют свёртыванию крови, входя в состав ГЕПАРИНА. 40. Роль углеводов в питании. Переваривание и всасывание углеводов в органах пищеварительной системы. Написать реакции. Непереносимость дисахаридов. Основными УВ для организма человека являются УВ пищи: крахмал, сахароза, лактоза. Поступивший с пищей крахмал в ротовой полости будет подвергаться гидролизу под действием альфа -АМИЛАЗЫ слюны. Она расщепляет альфа (1,4)-ГЛИКОЗИДНЫЕ связи. Поскольку пища в ротовой полости задерживается недолго, то крахмал здесь переваривается лишь частично. Гидролиз крахмала завершается образованием АМИЛОДЕКСТРИНОВ. Далее пища поступает в желудок. В желудке действие альфа АМИЛАЗЫ прекращается. Однако в более глубоких слоях действие фермента, крахмал проходит следующую стадию гидролизаЭРИТРОДЕКСТРИНОВ. Основным местом переваривания крахмала служит тонкий отдел кишечника. В 12 п.к. открываются протоки ПЖЖ. Под действием фермента в её секрете будет идти гидролиз крахмала. Выделяющийся панкреатический сок содержит БИКАРБОНАТЫ, которые нейтрализуют желудочное кислое содержимое. Альфа -АМИЛАЗА завершает разрыв внутренних альфа(1,4)-ГЛИКОЗИДНЫХ связей с образованием ДИСАХАРИДОВ (МАЛЬТОЗ). Образованная МАЛЬТОЗА быстро гидролизуется под действием МАЛЬТАЗ. Из тех же остатков, которые в молекулах крахмала были соединены альфа(1,6)ГЛИКОЗИДНЫМИ связями, образуются ДИСАХАРИДЫ -ИЗОМАЛЬТОЗЫ. Они будут гидролизоваться ИЗОМАЛЬТАЗАМИ. ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ в присутствии АТФ и фермента -ГЕКСОКИНАЗЫ. Глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат. Теперь он будет использоваться в АНАБОЛИЧЕСКИХ и КАТАБОЛИЧЕСКИХ реакциях. Глюкоза из клетки может выйти, если в реакции гидролиза при участии глюкозо-6-фосфатазы освободится от остатка фосфорной кислоты. Этот фермент находится в печени, почках, эпителии кишечника. Проникновение глюкозы в клетки этих органов и тканей необратимы. Процесс биосинтеза: 1) Сахароза глюкоза 2) 3) ГЛИКОГЕНСИНТАЗА - ТРАНСФЕРАЗА, которая переносит остатки глюкозы, входящие в УДФ- глюкозу, на ГЛИКОЗИДНУЮ связь остаточного в клетке гликогена. Образование альфа(1,6)-ГЛИКОЗИДНЫХ связей в точках ветвления гликогена катализирует ГЛИКОГЕН-ВЕТВЯЩИЙ фермент. На каждую молекулу глюкозы, включающуюся в структуру гликогена, расходуется 2 молекулы АТФ. Гликоген в клетках накапливается во время пищеварения и рассматривается как резервная форма глюкозы, которая используется клетками в промежутках между приёмами пищи. 41. Биосинтез и распад гликогена в тканях. Биологическая роль этих процессов. Гликогеновые болезни. Гликоген может синтезироваться практически во всех органах и тканях. Большая часть гликогена содержится в мышцах. Глюкоза из крови легко проникает в клетки органов и тканей, проходя через биологические мембраны клеток. Как только глюкоза заходит в клетку, она превращается в глюкозо-6-фосфат. Процесс биосинтеза протекает в 4 стадии: 24 ГЛИКОГЕНСИНТАЗА - ТРАНСФЕРАЗА, которая переносит остатки глюкозы, входящие в УДФ- глюкозу, на ГЛИКОЗИДНУЮ связь остаточного в клетке гликогена. Образование альфа(1,6)-ГЛИКОЗИДНЫХ связей катализирует специальный ГЛИКОГЕНВЕТВЯЩИЙ фермент. Образовавшийся в последней реакции УДФ, превращается в УТФ, при этом поглощается I молекула АТФ. Гликоген в клетках накапливается во время пищеварения и рассматривается как резервная форма глюкозы, которая используется клетками в промежутках между приёмами пищи. РАСПАД ГЛИКОГЕНА. Может идти 2 путями: 1. ОСНОВНОЙ ФОСФОРОЛИТИЧЕСКИЙ ПУТЬ Он протекает в печени, почках, эпителии кишечника. Схематично можно записать в виде 3 реакций. 2.НЕОСНОВНОЙ АМИЛОЛИТИЧЕСКИЙ. Его доля незначительна. Протекает в печени при участии 3 ферментов: альфа АМИЛАЗА, АМИЛО-1,6-ГЛИКОЗИДАЗА, гамма -АМИЛАЗА. ГЛИКОГЕНОВЫЕ БОЛЕЗНИ. Это наследственное нарушение обмена гликогена, которое связано с недостатком какого-либо из ферментов, участвующих в синтезе или распаде гликогена. ГЛИКОГЕНОЗЫ - болезни, связанные с нарушением процессов распада гликогена. Клинически проявляются увеличением печени, мышечной слабостью, ГИПОГЛЮКОЗЭМИЕЙ натощак. Наиболее часто встречаются: 1.болезнь ФЕРСА - ФОСФОРИЛАЗА ПЕЧЕНИ. 2. Болезнь МАК-АРДЛЯ - ФОСФОРИЛАЗА МЫШЦ. 3. Болезнь ПОМПЕ- альфа- 1,4-ГЛИКОЗИДАЗА. 4. Болезнь КОРИ - АМИЛО-1.6-ГЛИКОЗИДАЗА. 5. Болезнь ГИРКЕ - ГЛЮКОЗО-6-ФОСФОТАЗА. АГЛИКОГЕНОЗЫ характеризуются признаками нарушения синтеза. Клинически проявляются резкой ГИПОГЛЮКОЗЭМИЕЙ натощак, рвотой, судорогами, потерей сознания. Наиболее часто встречаются: 1. болезнь ЛЬЮИСА - ГЛИКОГЕНСИНТЕТАЗА. 2. Болезнь АНДЕРСЕНА - ГЛИКОГЕН-ВЕТВЯЩИЙ фермент. 42. Катаболизм глюкозы в анаэробных условиях. Химизм процесса, биологическая роль. АНАЭРОБНЫЙ ГЛИКОЛИЗ протекает в цитоплазме клеток. Окисление глюкозы или глюкозного остатка гликогена всегда завершается образованием конечного продукта этого процесса- лактата. Окисление глюкозы и глюкозного остатка гликогена в тканях отличается начальных стадиях превращения, до образования глюкозо-6-фосфата. Дальнейшее окисление с этого этапа в тканях как в АНА-, так и в АЭРОБНЫХ условиях полностью совпадает до стадии образования ПИРУВАТА. Процесс АНАЭРОБНОГО ГЛИКОЛИЗА сложный и многоступенчатый: -первая стадия заканчивается образованием из ГЕКСОЗЫ двух ТРИОЗ -ДИОКСИАЦЕТОНФОСФАТА и ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3ФОСФАТА. -Вторая стадия - ГЛИКОЛИТИЧЕСКОЙ ОКСИДОРЕДУКЦИИ. Она сопряжена с образованием АТФ за счёт реакций СУБСТРАТНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ, окислением ГЛИЦРАЛЬДЕГИД -3-ФОСФАТА, восстановлением ПИРУВАТА до ЛАКТАТА. .В процессе превращения глюкозы было израсходовано 2 молекулы АТФ (ГЕКСОКИНАЗНАЯ и ФОСФОФРУКТОКИНАЗНАЯ реакции). С этапа образования ТРИОЗ идёт одновременное их окисление. В результате этих реакций образуется энергия в виде АТФ за счёт реакций СУБСТРАТНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ (ГЛИЦЕРАТКИНАЗНАЯ и ПИРУВАТКИНАЗНАЯ). На этапе ГЛИКОЛИТИЧЕСКОЙ ОКСИДОРЕДУКЦИИ идёт окисление ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3-ФОСФАТА в присутствии НЗРО4 и НАД- зависимой ДГ. ПВК, принимая НАДН2, восстанавливается с образованием ЛАКТАТА. 25 43. Катаболизм глюкозы в тканях в аэробных условиях. Гексозодифосфатный путь превращения глюкозы и его биологическая роль. Эффект Пастера. ГЕКСОЗОДИФОСФАТНЫЙ ПУТЬ - это аэробное превращение глюкозы в тканях. При поступлении кислорода в клетки происходит подавление анаэробного ГЛИКОЛИЗА. При этом понижается потребление глюкозы, блокируется образование ЛАКТАТА. Эффект торможения анаэробного гликолиза дыханием получил название эффекта ПАСТЕРА. Процесс окисления начинается в цитоплазме до стадии образования ПИРУВАТА. Затем ПВК поступает в МИТОХОНДРИИ, где в матрице подвергается ОКИСЛИТЕЛЬНОМУ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЮ Образующийся АЦЕТИЛ-КОА поступает для дальнейшего окисления в основной метаболический ЦТК КРЕБСА. С участием ферментов ЦТК и сопряженных с ним ферментов дыхательной цепи происходит образование конечных продуктов (СО2 и Н2О) И выделяется 38 АТФ, а при окислении глюкозного остатка гликогена - 39 АТФ. Н2О образуется на этапе превращения: 1. ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3-ФОСФАТ 2. 2-ФОСФОГЛИЦЕРИНОВАЯ К-ТА 3. ПИРУВАТА 4. Альфа- КЕТОГЛУТАРОВАЯ К-ТА 5. СУКЦИНАТ 6. ИЗОЦИТРАТ 7. МАЛАТ СО2 образуется на этапе превращения; 1. ПИРУВАТ 2. ОКСАЛОСУКЦИНАТ 3. Альфа-КЕТОГЛУТАРОВАЯ К-ТА, АТФ образуется: А. За счет реакций субстратного ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ на этапе превращения: 1,3-ДИФОСФОГЛИЦЕРИНОВАЯ К-ТА 2-ФОСФОЕНОЛПИРУВАТ СУКЦИНИЛ-КОА В. За счёт реакций ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ на этапе превращения: ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3-ФОСФАТ ПИРУВАТ ИЗОЦИТРАТ альфа-КГК СУКЦИНАТ МАЛАТ. 44. Гексозомонофосфатный путь превращения глюкозы в тканях и его биологическая роль. Реакции окислительной стадии образования пентоз. ГЕКСОЗОМОНОФОСФАТНЫЙ ПУТЬ протекает в цитоплазме клетки и представлен 2 ветвями: окислительной и неокислительной. Особенно активно этот путь протекает в тех органах и тканях, в которых активно синтезируются жиры. Биологическая роль этого пути окисления глюкозы анаболическая и связывается прежде всего с производством двух веществ: 1. НАДФ*Н2, который поступает в клетку для реакций синтеза и восстановления веществ. 2. РИБОЗО-5-ФОСФАТА и др. ПЕНТОЗ, которые используются в клетке для синтеза важнейших биологических молекул: ДНК, РНК, НТФ (АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ),Н5КОА, НАД, ФАД. Неокислительная стадия ПЕНТОЗНОГО ПУТИ окисления глюкозы даёт субстраты, которые в анаэробных условиях поддерживают ГЛИКОЛИЗ (ФРУКТОЗО-6-ФОСФАТ, ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3-ФОСФАТ). Окислительная стадия представляет 5 реакций и предусматривает образование ПЕНТОЗ. ГЕКСОЗОМОНОФОСФАТНЫЙ путь отличается от ГЕКСОЗОДИФОСФАТНОГО пути с этапа превращения глюкозо-6-фосфата. 26 При определенных условиях подвижное равновесие. на этом заканчивается окислительная стадия. Между ПЕНТОЗАМИ устанавливается 45. Пути образования глюкозы в организме. Глюконеогенез. Возможные предшественники, последовательность реакций, биологическая роль. ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ - это биосинтез глюкозы из неуглеводных предшественников, главными из которых являются ПИРУВАТ, ЛАКТАТ, ГЛИЦЕРИН, ряд АК, тем или иным путем превращающиеся в ФУМАРАТ, который в дальнейшем превращается в ЩУК. Другие АК превращаются в ПИРУВАТ. Главным местом синтеза глюкозы является печень. ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ обеспечивает синтез глюкозы, а также возврат ЛАКТАТА, образованного в реакциях анаэробного ГЛИКОЛИЗА, в клеточный фонд углеводов. За счет этого процесса поддерживается уровень глюкозы при углеводном голодании, сахарном диабете. Большинство реакций ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА представляют собой обратные реакции ГЛИКОЛИЗУ, за исключением трёх (ГЕКСОКИНАЗНОЙ, ФОСФОФРУКТОКИНАЗНОЙ, ПИРУВАТКИНАЗНОЙ), которые при ГЛюКОНЕОГЕНЕЗЕ имеют обходные пути. Первая обходная реакция ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА связана с образованием 2-ФОСФОЕНОЛ ПВК и протекает в две стадии: Вторая обходная реакция связана с образованием фруктозо-6-фосфата. Образовавшаяся глюкоза может вновь использоваться клетками как пластический и энергетический материал, откладываться про запас в виде гликогена. В организме взрослого человека за сутки может быть образованно 80 гр. глюкозы. 60.Основные проявления патологии углеводного обмена и возможные причины нарушения обмена углеводов на различных этапах обмена веществ. (Написать реакции). Гликемия как показатель состояния углеводного обмена. Количественная оценка гликемии в норме и при патологии. Развитие сахарного диабета. Нарушение углеводного обмена может быть на различных этапах. ГИПО-, ГИПЕРГЛюКОЗЭМИЯ, ГЛЮКОЗУРИЯ является показателями углеводного иомена. ГЛЮКОЗУРИЯ возможна в том случае, если превышается величина почечного порога больше 10 ммоль/л. Наиболее часто нарушения углеводного обмена возможны на следующих этапах: 1. на этапе поступления углеводов с пищей. Большая нагрузка углеводов ведёт к развитию ГИПЕРГЛЮКОЗЕМИИ, ГЛЮКОЗУРИИ, усиленному биосинтезу жира, развитию ожирения. 2. При поражении слизистых оболочек ЖКТ. При поражении слизистой желудка нарушается выработка соляной кислоты. При поражении слизистой оболочки тонкого кишечника нарушается всасывание и гидролиз ДИСАХАРИДОВ пищи. При поражении ПЖЖ нарушается переваривание гликогена, крахмала пищи под влиянием ферментов. Наиболее грозным заболеванием является сахарный диабет. В ПЖЖ в В -клетках синтезируется белок инсулин, который обеспечивает транспорт глюкозы из крови в ткани. В случае недостаточной выработки инсулина развивается ГИПЕРГЛЮКОЗЕМИЯ, ГЛЮКОЗУРИЯ, КЕТОНУРИЯ. В клетках развивается энергетический голод, который компенсируется за счёт процессов ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА и усиления процессов окисления белков и жиров, что сопровождается избыточной продукцией АЦЕТИЛ-КОА, NH3. NH3 токсичный продукт, создаёт предпосылки для конденсации АЦЕТИЛ-КОА и образования кетоновых тел: 27 При поражении печени нарушается процесс биосинтеза и распада гликогена. Наследственные заболевания наблюдаются при генетических дефектах ферментов, участвующих в метаболизме углеводов. Наиболее часто встречаются ГЛИКОГЕНОЗЫ (ГИРКЕ, ПОМПЕ) и АГЛИКОГЕНОЗЫ (ЛЬЮИСА, АНДЕРСЕНА), которые связаны с недостаточной активностью или полным отсутствием ферментов, участвующих в распаде или синтезе гликогена. У детей встречается АЛАКТОЗИЯ - непереносимость лактозы в виду генетического дефекта ЛАКТАЗЫ ЭНТЕРОЦИТОВ. Глюкоза в цельной капиллярной крови натощак - 3,3 - 5,5ммоль/л ГИПЕРГЛИКЕМИЯ: избыток контринсулярных гормонов, дефицит инсулина (ИЗСД), нарушение функции рецепторов (ИНСД), стресс (адреналин повышает уровень глюкозы), употребление избытка углеводов. ГИПОГЛИКЕМИЯ: передозировка инсулина, недостаток контринсулярных гормонов в организме, голодание. Кетоновые тела (не более 0,1 г/л) - ацетон, ацетоуксусная кислота, бета -гидроксимасляная кислота. Опасно в отношении КЕТОАЦИДОЗА. ГИПОГЛИКЕМИЯ ведёт к судорогам, смерти. 0,1% гликогена обновляется в ткани мозга за 4 часа. При нарушении обмена углеводов нарушается функция головного мозга. 46. Характеристика основных липидов организма человека, их строение, классификация, суточная потребность и биологическая роль. ЛИПИДАМИ называются сложные органические вещества биологической природы нерастворимые в воде, но растворимые в органических растворителях. ЛИПИДЫ являются основным продуктом питания. Они поступают в организм с продуктами растительного и животного происхождения. Суточная потребность в ЛИПИДАХ для взрослого человека составляет 80-100 гр. Воска - это сложные эфиры одно- или двухатомных спиртов с количеством углеводных звеньев в цепи 16-35 и ВЖК. Они входят в состав ЛИПИДОВ. В организме человека ЛИПИДЫ представлены: 1. структурными липидами. 2. резервными липидами. 3. свободными липидами - хиломикроны, лпнп, лпонп, лпвп. ЛИПОПРОТЕИНЫ осуществляют транспорт ЛИПИДОВ от органов и тканей, где они синтезируются к местам их потребления. С их помощью осуществляется транспорт ВЖК и жирорастворимых витаминов A, D, Е, К. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЛИПИДОВ. 1 .Структурная. ЛИПИДЫ являются обязательным структурным компонентом биологических мембран клеток. 2.Резервная. ЛИПИДЫ могут откладываться в запас. 3.Энергетическая. Было установлено, что при окислении 1 гр. ЛИПИДОВ до конечных продуктов выделяется 9,3 ккал энергии. 4.Механическая. ЛИПИДЫ подкожной жировой клетчатки, соединительной ткани предохраняют внутренние органы от механических повреждений. 5 .Теплоизолирующая. Защищают организм от переохлаждения и перегревания. 6.Транспортная. ЛИПИДЫ мембран клеток участвуют в транспорте катионов. 7.Регуляторная. Некоторые гормоны являются СТЕРОИДАМИ (АНДРОГЕНЫ, ЭСТРОГЕНЫ, ГЛЮКО- и МИНЕРАЛОКОРТИКОИДЫ), «Местные» гормоны - ПРОСТАГЛАНДИНЫ, ПРОСТАЦИКЛИНЫ, тромбоксаны, лейкотриены образуются в организме из ПОЛИНЕНАСЫЩЕННЫХ ВЖК, входящих в состав ЛИПИДОВ. 8.Участвуют в передаче нервного импульса. 9.Являются источником эндогенной воды. При окислении 100 гр. ЛИПИДОВ выделяется 107гр эндогенной воды. 10.Растворяющая роль. В ЛИПИДАХ растворяются витамины A, D, E, К. 11.Питательная. С пищей в организм поступают незаменимые ВЖК, (ЛИНОЛЕВАЯ, ЛИНОЛЕНОВАЯ, АРАХИДОНОВАЯ). 47. Биологическая ценность липидов пищи. Переваривание, всасывание и ресинтез липидов в органах пищеварительной системы. Структурная. ЛИПИДЫ являются обязательным структурным компонентом биологических мембран клеток. Резервная. ЛИПИДЫ могут откладываться в запас. Энергетическая. При окислении 1 гр. ЛИПИДОВ до конечных продуктов выделяется 9,3 ккал энергии. Механическая. ЛИПИДЫ подкожной клетчатки, соед. ткани предохраняют внутренние органы от повреждений. Теплоизолирующая. Защищают организм от переохлаждения и перегревания. Транспортная. ЛИПИДЫ мембран клеток участвуют в транспорте катионов. Регуляторная. Некоторые гормоны являются СТЕРОИДАМИ (АНДРОГЕНЫ, ЭСТРОГЕНЫ, ГЛЮКО- и МИНЕРАЛОКОРТИКОИДЫ), «Местные» гормоны - ПРОСТАГЛАНДИНЫ, ПРОСТАЦИКЛИНЫ, тромбоксаны, лейкотриены образуются в организме из ПОЛИНЕНАСЫЩЕННЫХ ВЖК, входящих в состав ЛИПИДОВ. Участвуют в передаче нервного импульса. Являются источником эндогенной воды. При окислении 100 гр. ЛИПИДОВ выделяется 107гр эндогенной воды. Растворяющая роль. В ЛИПИДАХ растворяются витамины A, D, E, К. Питательная. С пищей в организм поступают незаменимые ВЖК (ЛИНОЛЕВАЯ, ЛИНОЛЕНОВАЯ, АРАХИДОНОВАЯ). 28 ПЕРЕВАРИВАНИЕ ЛИПИДОВ. Поступающие с пищей ЛИПИДЫ в ротовой полости подвергаются только механической переработке. Переваривание жиров у взрослого человека будет происходить в кишечнике, где для этого имеются все условия: 1. Наличие желчных кислот. 2. Наличие ферментов. 3. Оптимальная рН среды. У детей до 1 года в кишечнике выделяется ЛИПАЗА, рН оптимум которой = 5-5,5. Под влиянием этого фермента расщепляются только жиры молока. У взрослого человека она не активна. Переваривание жиров в желудке не происходит (в норме). Переваривание ЛИПИДОВ пищи в кишечнике происходит при наличии вышеуказанных условий. При поступлении пищи из желудка в 12перстную кишку в слизистой оболочке тонкой кишки начинают выделяться регуляторы: секретин, холецистокинин, ХИМОДЕНИН, ИНТЕРОКЛИИН. Они обеспечивают: образование желчи в печени, сокращение желчного пузыря, выделение панкреатического сока, секрецию желез тонкого кишечника. Всё это обеспечивает быстрое переваривание пищи. Особую роль в переваривании играют желчные кислоты. Все они образуются в печени и являются конечным продуктом окисления холестерина в организме. 48. Характеристика липопротеинов крови, их биологическая роль. Роль липопротеинов в патогенезе атеросклероза Коэффициент атерогенности крови и его клинико- диагностическое значение. Выделяют 4 класса ЛИПОПРОТЕИНОВ крови: 1. ХИЛОМИКРОНЫ. Образуются в стенке кишечника и имеют самый крупный размер частиц. 2. ЛПОНП. Синтезируются в стенке кишечника и печени. 3. ЛПНП. Образуются в эндотелии капилляров из ЛПОНП. 4. ЛПВП. Образуются в стенке кишечника и печени. Т.о. транспортные ЛП крови синтезируются двумя видами клеток - ЭНТЕРОЦИТАМИ и ГЕПАТОЦИТАМИ. Максимальная концентрация хиломикронов достигается к 4 - 6 часам после приёма пищи. Принято считать, что ХИЛОМИКРОНЫ отсутствуют в крови натощак и появляются только после приёма пищи. В основном они транспортируют ТРИГЛИЦЕРИДЫ (83 - 85 %). ЛПОНП и ЛПНП в основном транспортируют холестерин и его эфиры в клетки органов и тканей. Эти фракции относятся к АТЕРОГЕННЫМ. ЛПВП в основном осуществляют транспорт ФОСФОЛИПИДОВ и ХОЛЕСТЕРИНА. Холестерин транспортируется в печень для последующего окисления с образованием желчных кислот и выделяется из организма в виде КОПРОСТЕРИНОВ. Эту фракцию называются АНТИАТЕРОГЕННОЙ. На этапе обмена холестерина наиболее частым заболеванием является АТЕРОСКЛЕРОЗ. Болезнь развивается тогда, когда между клетками тканей и ЛП крови растёт содержание АТЕРОГЕННЫХ ФРАКЦИЙ и понижается содержание ЛПВП, назначение которых удалять холестерин из клеток тканей в печень для последующего его окисления. Все ЛП за исключением ХИЛОМИКРОНОВ быстро метаболизируются. ЛПНП задерживаются в сосудистой стенке. Они содержат много ТРИГЛИЦЕРИДОВ и ХОЛЕСТЕРИНА. Они, фагоцитируясь, разрушаются ферментами ЛИЗОСОМ, за исключением холестерина. Он накапливается в клетке в большом количестве. Клетки разрушаются и гибнут. Холестерин откладывается в межклеточном пространстве и инкапсулируется соединительной тканью. В сосудах образуются АТЕРОСКЛЕРОТИЧЕСКИЕ БЛЯШКИ. Для оценки угрозы развития атеросклероза кроме уровня общего холестерина необходимо знать коэффициент атерогенности, который должен быть ≤3. Если коэффициент атерогенности больше 3, значит в крови много «плохого» холестерина, имеется угроза развития атеросклероза. 49. Окисление высших жирных кислот в тканях. Окисление жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов, энергетический эффект. Окисление ВЖК в тканях изучалось Ф. КНООПОМ (1904г.), который назвал окисление ВЖК бета- окислением. Он показал, что процесс этот циклический.В настоящее время бета-окисление называют ЦИКЛОМ КНООПА - ЛИНЕНА. Транспорт ВЖК внутрь возможно только при участии КАРНИТИНА. АЦЕТИЛ-КОА в цитоплазме соединяется с КАРНИТИНОМ при участии фермента АЦЕТИЛ-КОА-КАРНИТИНТРАНСФЕРАЗЫ. Образуется комплекс, который легко проникает через мембрану. В межмембранном пространстве уже при участии МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ТРАНСФЕРАЗЫ комплекс распадается. КАРНИТИН возвращается в цитоплазму, а ВЖК в матрице подвергается окислению. При бета -окислении выделилось 5АТФ и 12АТФ выделилось при окислении АЦЕТИЛ-КОА в ЦТК и сопряженных с ним ферментов дыхательной цепи. Окисление ВЖК будет происходить циклически одинаково, но только до последней стадии стадии превращения масляной кислоты (БУТИРИЛ-КОА), которая имеет свои особенности. 29 66. Окисление глицерина в тканях. Энергетический эффект этого процесса. В результате гидролиза жира образуются общие метаболиты: глицерины и ВЖК, окисление которых сопровождается образованием конечных продуктов -воды и углекислого газа -и выделением энергии в форме АТФ. Окисление глицеринов в тканях тесно связано с ГЛИКОЛИЗОМ, в который вовлекаются метаболиты обмена глицерина по следующей схеме: Т.о. при окислении глицерина образовались конечные продукты: Н2О на этапе превращения: 1 . альфа -ГЛИЦЕРОФОСФАТА 2. ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3-ФОСФАТА 3. 2-ФОСФОГЛИЦЕРИНОВОЙ К-ТЫ 4. ПВК 5. ИЗОЦИТРАТА 6. Альфа-КЕТОГЛУТАРАТА 7. СУКЦИНАТА 8. МАЛАТА СО2 на этапе превращения: 1. ПВК 2. ОКСАЛОСУКЦИНАТА 3. Альфа-КЕТОГЛУТАРАТА АТФ на этапе превращения: 1 . альфа -ГЛИЦЕРОФОСФАТА 2. ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3-ФОСФАТА 3. 1,3-ДИФОСФОГЛИЦЕРИНОВОЙ К-ТЫ (СУБСТРАТНОЕФОСФОРИЛИРОВАНИЕ) 4. 2-ФОСФОЕНОЛПИРУВАТА (СУБСТРАТНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ) 6. ИЗОЦИТРАТА 7. Альфа-КЕТОГЛУТАРАТА 8. СУКЦИНИЛ-КОА (СУБСТРАТНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ) 9. СУКЦИНАТА 10. МАЛАТА АТФ = (3+3+1 + 1+3+12) -1 =22 67. Биосинтез высших жирных кислот в тканях. Биосинтез жиров в печени и жировой ткани. Биосинтез ВЖК протекает в ЭПС клеток. Исходным материалом для синтеза заменимых ВЖК является АЦЁТИЛ-КОА. Условия для биосинтеза ВЖК: 1.Наличие АТФ, СО2, Н2О, НАДФ*Н2, поступающий из ГЕКСОЗОМОНОФОСФАТНОГО пути превращения глюкозы. 2.Наличие специальных белков-переносчиков (HS -АПБ). 3.Наличие специальных ферментов синтеза. Процесс биосинтеза циклический. Каждый цикл включает в себя 6 этапов. АЦЕТИЛ-КОА используется на первом этапе, как «затравка» синтеза. Первый этап. Этап образования 3-углеродного соединения - МАЛОНИЛ-КОА. Второй этап. Этап переноса МАЛОНИЛА и АЦЕТИЛА на специальные белки - HS-АПБ. 30 Третий этап. Этап конденсации МАЛОНИЛА-АПБ и АЦЕТИЛА-АПБ с участием ТРАНСФЕР АЗЫ - СИНТАЗЫ. Четвёртый этап. Этап восстановления бета -КЕТОАЦИЛ-АПБ. Пятый этап. Этап ДЕГИДРАТАЦИИ бета-ГИДРОКСИАЦИЛ-АПБ. Шестой этап. Этап восстановления ЕНОИЛАЦИЛ-АПБ. Т.о. завершается 1 цикл синтеза ВЖК образованием масляной кислоты (БУТИРИЛ-АПБ). В дальнейшем последовательно и циклично к 4-углеродному фрагменту будут присоединяться молекулы МАЛОНИЛ-КОА. Для подсчёта количества циклов синтеза ВЖК, подсчёта молекул АТФ, МАЛОНИЛ-КОА можно пользоваться формулой: N/2 - 1, где N-это число углеродных звеньев в молекуле ВЖК. Завершается биосинтез любой ВЖК в тканях ДЕАЦИЛАЗНОЙ реакцией. Так в организме человека происходит синтез всех заменимых ВЖК - всех предельных и непредельных ВЖК, имеющих одну двойную связь. 51. Холестерол. Его химическое строение, биосинтез и биологическая роль. Причины гиперхолестеринемии. Холестерин является одноатомным циклическим спиртом, который в тканях легко образует ХОЛЕСТЕРИДЫ. В организм человека поступает в составе пищи и синтезируется г.о. в печени, тонком отделе кишечника и коже. Биологическая роль холестерина: 1.Структурная. Свободный холестерин является, обязательным структурным компонентом мембран клеток. 2.Метаболическая. Холестерин является предшественником биологически активных веществ: витамина D3,СТЕРОИДНЫХ гормонов (АНДРОГЕНОВ, ЭСТРОГЕНОВ, КОРТИКОИДОВ) При окислении холестерина в печени при участии ЦИТОХРОМА Р-450 образуются желчные кислоты. В свободном виде холестерин транспортируется по организму с помощью транспортных ЛИПОПРОТЕИНОВ крови. Источники холестерина: 1. Пища. За сутки в организм взрослого человека поступает 0,3гр. холестерина. 2. У человека в среднем с массой 65-70кг за сутки синтезируется 3.5 -4,2гр. холестерина. Печень занимает главное место в синтезе холестерина (85%), холестерин синтезируется в кишечнике (10%) и коже (5%). Процесс биосинтеза многоступенчат: 31 Образовавшийся в результате распада мембранных ЛИПИДОВ, а также излишки холестерина с помощью ЛПВП доставляется для окисления в печень, и в составе желчных кислот удаляется из организма с каловыми массами. При поражении печени и кишечника нарушается образование и транспорт ЛП крови. При поражении печени и желчевыводяицих путей нарушается образование и экскреция желчных кислот, участвующих в переваривании жиров пищи. В случае нарушения оттока желчи происходит насыщение её холестерином, что ведёт в этих условиях к застою и образованию холестериновых камней. Развивается ЖЕЛЧЕКАМЕННАЯ БОЛЕЗНЬ. В крови отмечается ГИПЕРХОЛЕСТЕРИНЕМИЯ. 52. Основные проявления патологии липидного обмена и возможные причины их возникновения на различных этапах обмена веществ. Образование кетоновых тел в тканях. Кетоацидоз. Биологическое значение кетоновых тел. 1 .На этапе поступления жиров с пищей: A. Обильная жирная пища на фоне ГИПОДИНАМИИ приводит к развитию АЛИМЕНТАРНОГО ОЖИРЕНИЯ. B. Недостаточное поступление жиров или их отсутствие приводит к ГИПО- и АВИТАМИНОЗАМ A, D, Е, К. Могут развиваться ДЕРМАТИТЫ, СКЛЕРОЗ сосудов. Также нарушается процесс синтеза ПРОСТАГЛАНДИНОВ. C. Недостаточное поступление с пищей ЛИПОТРОПНЫХ(холин, серин, инозит, витамины В12, В6) веществ приводит к развитию жировой инфильтрации тканей. 2.На этапе пищеварения. A. При поражении печени и кишечника нарушается образование и транспорт ЛП крови. B. При поражении печени и желчевыводяицих путей нарушается образование и экскреция желчных кислот, участвующих в переваривании жиров пищи. Развивается ЖКБ. В крови отмечается ГИПЕРХОЛЕСТЕРИНЕМИЯ. C. Если поражается слизистая оболочка кишечника и нарушается выработка и поступление ферментов ПЖЖ, содержание жира в кале увеличивается. Если содержание жира будет превышать 50%, развивается СТЕАТОРЕЯ. Кал становится бесцветным. D. Наиболее часто в последнее время среди населения встречается поражение бета -клеток ПЖЖ, что ведет к развитию сахарного диабета, который сопровождается интенсивным окислением в клетках белков и жиров. В крови у таких больных отмечается ГИПЕРКЕТОНЕМИЯ, ГИПЕРХОЛЕСТЕРИНЕМИЯ. Кетоновые тела и холестерин синтезируются из АЦЕТИЛ-КОА. 3.На этапе обмена холестерина наиболее частым заболеванием является АТЕРОСКЛЕРОЗ. Болезнь развивается тогда, когда между клетками тканей и ЛП крови растёт содержание АТЕРОГЕННЫХ ФРАКЦИЙ и понижается содержание ЛПВП, назначение которых удалять холестерин из клеток тканей в печень для последующего его окисления. Все ЛП за исключением ХИЛОМИКРОНОВ быстро метаболизируются. ЛПНП задерживаются в сосудистой стенке. Они содержат много ТРИГЛИЦЕРИДОВ и ХОЛЕСТЕРИНА. Они, фагоцитируясь, разрушаются ферментами ЛИЗОСОМ, за исключением холестерина. Он накапливается в клетке в большом количестве. Холестерин откладывается в межклеточном пространстве и инкапсулируется соединительной тканью. В сосудах образуются АТЕРОСКЛЕРОТИЧЕСКИЕ БЛЯШКИ. Кетоновые тела (не более 0,1 г/л) - ацетон, ацетоуксусная кислота, бета -гидроксимасляная кислота. При дефиците углеводов в клетке жиры не могут полностью окисляться, и избыток ацетил-КоА компенсируется образованием кетоновых тел. Опасно в отношении КЕТОАЦИДОЗА. 78. Витамин В6 и PP. Роль в обмене аминокислот, примеры реакций, строение. 1. Участвует в образовании НАД и НАДФ. 2. Компонент дыхательной цепи. 32 КОФЕРМЕНТ различных дегидрогеназ. Суточная потребность в витамине РР 20 - 25мг. Источниками витамина РР являются дрожжи, говяжья печень, рыба, грибы, мука пшеничная, соя, бобы, хлеб, картофель, мясо. Может синтезироваться в организме при поступлении с пищей белков и витамина В6. Гиповитаминоз проявляется в виде пеллагры: 1.Дерматит с повреждением симметричных участков кожи, повреждённых УФО. 2. Диарея. 3. Деменция. Причины гиповитаминоза: белковое голодание, недостаток витамина В6. Участвует в образовании ПФ: -КОФЕРМЕНТАМИНОТРАНСФЕРАЗ. -КОФЕРМЕНТДЕКАРБОКСИЛАЗ. -Принимает участие в ДЕЗАМИНИРОВАНИИ. -Необходим для образования витамина РР из триптофана. -Сигма-АМИНОЛЕВУЛИНОВАЯ кислота гем. Т.о. витамин В6 участвует в обмене аминокислот, следовательно, необходим для нормального обмена белков. Суточная потребность-2мг. Источники вит.В6: картофель, пшеница, рис, отруби, печень, дрожжи. Гиповитаминоз приводит к нарушению белкового обмена, что проявляется развитием анемии, дерматита, стоматита, глоссита. 82. Биотин, пантотеновая кислота, их роль в обмене веществ. Биотин (Витамин Н антисеборейный). Метаболические функции витамина Н 1. Является КО-ферментом карбоксилаз ПВК, ацетил -КОА, пропионил-КОА. ПВК + CО2 (вит.Н) ЩУК 2. Участвует в реакциях синтеза жирных кислот и стерина. Суточная потребность в витамине Н 0,15 - 0,2мг. Источниками витамина Н являются: печень, соя, молоко, яйца, мука, лук, морковь, апельсины, дрожжи, арахис. Синтезируется микрофлорой кишечника. Гиповитаминоз проявляется в виде чешуйчатого дерматита (носогубной треугольник и волосистая часть головы), конъюктивита, анемии, себореи. Причины гиповитаминоза: дисбактериозы., заболевания ПЖЖ, в которой синтезируется фермент БИОТИНИДАЗА, освобождающий биотин от белка; если этого фермента нет, то БИОТИН не усваивается. ПАНТОТЕИНОВАЯ КИСЛОТа (витамин ВЗ или В5). Является производной бета -АЛАНИНА, соединенной с производным масляной кислоты. Метаболические функции ПАНТОТЕИНОВОЙ кислоты. 1. Входит в состав КО-фермента А, следовательно, участвует в синтезе АЦЕТИЛ-КОА, различных АЦИЛ-КОА, образующихся в результате следующих реакций: -ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ альфа –КЕТОКИСЛОТ. - Синтез и окисление жирных кислот, синтез СТЕРОИДОВ. 2. Участвует в синтезе более 80 различных ферментов. Суточная потребность 10-15мг. Источники: печень, дрожжи, пчелиное молочко. Синтезируется микрофлорой кишечника. Гиповитаминоз характеризуется поражением -малых -артерий нижних конечностей. 53. Сигнальные молекулы и химические частицы, их классификация. Виды регуляторных эффектов сигнальных молекул. Факторы роста. Отличительные признаки гормонов. Классификация гормонов. Понятие о клетке мишени. Роль гипоталамуса в гормональной регуляции. Виды регуляции обмена веществ. Внешняя регуляция. Сигнальные молекулы являются лигандами для рецепторов клеток-мишеней. Характерные особенности сигнальных молекул. 33 1.малый период жизни (динамичность, оперативность регуляции). 2.высокая биологическая активность (действие развивается при очень низких концентрациях). 3.уникальность, неповторимость действия. 4.наличие эффекта усиления (одна сигнальная молекула может усиливать каскады биохимических реакций). 5.один вид сигнальных молекул может иметь несколько клеток-мишеней. 6.реакция разных клеток-мишеней на одну и ту же сигнальную молекулу отличается. Регуляция метаболизма: внутренняя и внешняя. Внутренняя регуляция - управляющие сигналы образуются и действуют внутри одной и той же клетки (само-регуляция). Внешняя регуляция - управляющие сигналы поступают к клетке из внешней среды. Внутренняя регуляция осуществляется путём изменения активности ферментов активаторами или ингибиторами. Внешняя регуляция обеспечивается специализированными сигнальными молекулами, которые в результате взаимодействия с ферментами обеспечивают внешнее управление биохимическими процессами в клетках-мишенях. Клетка-мишень - это клетка, имеющая специализированные воспринимающие рецепторы для данного вида сигнальных молекул. Виды регуляторных эффектов сигнальных молекул: 1.Эндокринный. Сигнальные молекулы поступают с током крови из желудочно-воротной системы к клеткам-мишеням. 2.Паракринный - сигнальные молекулы вырабатывают в пределах одного органа или участка ткани. 3.Аутокринное - сигнальные молекулы действуют на клетку, их образовавшую. КЛАССИФИКАЦИЯ СИГНАЛЬНЫХ МОЛЕКУЛ. 1)По химической природе: 1.Органические (производные аминокислот, жиров). СТЕРОИДЫ, ПРОСТОГЛАНДИНЫ. 2.Неорганические - 1992г. МОНООКСИДАЗОТА (NO). 2)По физико-химическим свойствам: 1.Липофобные - не могут проникать через мембрану клетки. Они растворимы в воде. 2.Липофильные - растворяются в жирах. Свободно проникают через ЦПМ и действуют на рецепторы внутри клетки. 3)По биологическому принципу: 1.Гормоны - сигнальные молекулы с выраженным эндокринным эффектом. 2.Цитокины - факторы роста. Это сигнальные молекулы белковой природы, которые выделяются неспециализированными клетками организма. Они регулируют рост, дифференцировку, пролиферацию соседних клеток. Действие пара- и аутокринно. 3.Нейромедиаторы сигнальные молекулы, вырабатывающиеся нервными клетками, координирующие работу нейронов и управление периферическими тканями. Их действие связано с влиянием на ионные каналы. Они изменяют их проницаемость и вызывают деполяризацию мембраны. ГИПОТАЛАМУС является компонентом и своеобразным «выходным каналом» лимбической системы. Это отдел промежуточного мозга, контролирующий различные параметры гомеостаза. С одной стороны он связан с ЦНС (центры ВНС), с другой - с гипофизом через нервные проводники и особую портальную систему. ГИПОТАЛАМУС участвует во многих функциях нервной регуляции, выделяя НЕЙРОТРАНСМИТТЕРЫ и. а также регулирует эндокринную систему. 54. Вторые посредники в действии липофобных сигнальных молекул, цАМФ и цГМФ -зависимые механизмы действия. Аденилатциклаза, протеинкиназа. Продемонстрировать эффекты гормонов, осуществляющие регуляторное действие при участии цАМФ. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ, ЗАВИСИМЫЙ ОТ ЦАМФ. Факторы, необходимые для этого: o растворимая в воде сигнальная молекула; o поверхностные рецепторы клетки-мишени; o внутриклеточный трансдуктор G-белок. Состоит из 3 единиц: альфа, бета, гамма. G-белок может быть ингибирующий и активирующий. G-белок способен присоединять ГДФ или ГТФ. o АДЕНИЛАТЦИКЛАЗА(АЦ) (превращает АТФ в ЦАМФ); ПРОТЕИНКИНАЗА-А ЦАМФ-зависимая. Она катализирует реакцию фосфорилирования белков; o Регуляторные элементы ДНК (ЭЕХАНСЕР и САЙЛЕНСЕР); o ФОСФОДИЭСТЕРАЗА - разрушает ЦАМФ; o ФОСФАТАЗА - дефосфорилируют белки; o Белок-синтетический аппарат клетки. Этапы, стимулирующие ЦАМФ -зависимый механизм: 1. взаимодействие сигнальной молекулы с рецептором; 2. изменение конформации G-белка; 3. замена ГДФ на ГТФ в альфа-S единице G-белка; 4. альфа-S ГТФ активирует АЦ; 5. АЦ синтезирует ЦАМФ; 6. ЦАМФ активирует ПРОТЕИНКИНАЗУ-А (ПКА); 7. ПКА фосфорилирует белки и белковые факторы транскрипции, изменяющие активность и количество ферментов; 8. Прекращение действия. - ФОСФОДИЭСТЕРАЗА - разрушает ЦАМФ. - ФОСФАТАЗА - ДЕФОСФОРИЛИРУЕТ белки. Этапы, ингибирующие ЦАМФ -зависимый механизм: 34 С первого по третий те же самые этапы, отличие в G-белке (альфа-I единица). Четвёртый этап - связывание ГТФ с альфа-I единицей будет ингибировать АЦ. Ингибируюший механизм противодействует и прекращает эффекты ЦАМФ в клетке. ЦГМФ зависимый стимулирующий механизм действия. Рецептор встроен в мембрану клетки и связан с ферментом ГУАНИЛАТЦИКЛАЗОЙ (ГЦ). При присоединении сигнальной молекулы ГЦ активируется и катализирует реакцию ГТФ * ЦГМФ. Последний активирует ПРОТЕИНКИНАЗУ-G (ПКО), а она запускает реакцию фосфорилирования белков (ферментов и факторов транскрипции). Альдостерон - регуляция объема внутриклеточной жидкости, повышение реабсорбции воды и натрия. Тироксин – повышение основного обмена 55. Механизм действия липофильных сигнальных молекул. Механизм действия NО. Действие сигнальных молекул через тирозинкиназные рецепторы. Принципы иммунноферментного анализа уровня сигнальных молекул. 1.взаимодействие с внутриклеточными рецепторами, 2.регуляторный эффект связан с изменением количества белков в результате влияния на экспрессию генов 3. биологическое действие продолжительное, но развивается медленно в пределах часов. Факторы, необходимые для их действия: - сигнальные молекулы, - воспринимающий внутриклеточный рецептор, связанный с шапероном. - участок ДНК, регулирующий транскрипцию определённых генов (ЭНХАНСЕР, САЙЛЕНСЕР), - белок синтетический аппарат клетки. Этапы действия: 1. проникновение внутрь клетки, 2. связывание с внутриклеточным рецептором, 3. освобождение шаперона (запуск таймера действия), 4. взаимодействие комплекса сигнальных молекул с регуляторными элементами ДНК, изменение биосинтеза некоторых белков, в том числе и их ферментов. 5. изменение метаболизма и клеточных функций. Механизм прекращения действия органических липофильных сигнальных молекул: o разрушение рецепторов, обусловленное отсутствие защиты со стороны шаперона, o протеолиз синтезированных белков, o разрушение факторов транскрипции, участвующих в передаче сигналов к структурному гену. По перечисленному механизму действуют СТЕРОИДНЫЕ гормоны и ЙОДТИРОНИН. ТИРОЗИНКИНАЗА - фермент, фосфорилирующий белки. По этому механизму действует большинство факторов роста и пролиферации. Наблюдается отсутствие МЕССЕНДЖЕРОВ. Рецептор оказывает влияние на ферментные системы клетки. Он может поступать в ядро вместе с сигнальными молекулами и усиливать транскрипцию генов и изменять митотическую активность клетки. Механизм действия НЕОРГАНИЧЕСКИХ ЛИПОФОБНЫХ сигнальных молекул (NO). NO беспрепятственно проникает через мембрану клетки. Образуется из аргинина. В клетке NO взаимодействует с ГЦ, активирует её, что вызывает накопление в клетке ЦГМФ. который активирует ПКО, и развивается клеточный ответ по выше рассмотренному механизму. Эффекты NO: 1. фактор расширения сосудов; 2. регулятор АПОПТОЗА (запрограммированной клеточной смерти); 3.NO является свободным радикалом, поэтому способен влиять на ПОЛ и регулировать функции МИТОХОНДРИЙ; 4. является ИММУНОМОДУЛЯТОРОМ. 57. Гормоны передней доли гипофиза, классификация, их химическая природа, участие в регуляции процессов метаболизма. Семейство пептидов проопиомеланокортина. АДЕНОГИПОФИЗ (выделяет тропные гормоны) ТРОПНЫЕ гормоны можно разделить на 3 группы в зависимости от их химической природы: 1. простые белки; 35 2. ГЛИКОПРОТЕИНЫ; 3. ПЕПТИДЫ, образующиеся из предшественников ПРООПИОМЕЛАНОКОРПИНА (ПОМК). Гормон роста. Усиливается ЛИПОЛИЗ ВЖК АЦЕТИЛ-КОА ХОЛЕСТЕРОЛ. ГР близок по строению с ХС на 85%, ПРЛ на 35%. Секреция ГР эпизодическая. Максимальная секреция в момент засыпания или перед пробуждением. На секрецию влияют стресс, голод, физические упражнения. ГР сберегает глюкозу для тканей. Он повышает ЛИПОЛИЗ, повышается концентрация жирных кислот, повышает транспорт в клетку повышает концентрацию аминокислот повышает ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ повышение глюкозы мозг. Влияние ГР на обмен веществ: 1. Стимуляция синтеза белка: (через ИФР I.)_ - повышение транспорта аминокислот в клетки, - повышение интенсивности процесса трансляции, - повышение синтеза РНК и ДНК 2. Влияние на углеводный обмен: - повышение глюкозы (уменьшение утилизации глюкозы периферическими тканями, стимуляция ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА), 3. Влияние на минеральный обмен (через ИФР1) - задержка кальция, фосфора, магния в организме, 4. Влияние на липидный обмен (не через ИФР 1): повышение ЛИПОЛИЗА, повышение окисления ВЖК. ГИПОСЕКРЕЦИЯ в детском возрасте приводит к нарушению синтеза белка, понижению минерализации костной ткани, задержке роста и развитию карликовости в нескольких вариантах. ГИПЕРСЕКРЕЦИЯ гормона роста в детском возрасте приводит к развитию гигантизма, во взрослом развитию акромегалии. АКТГ - полипептид, состоящий из 39 аминокислот. Клетки-мишени - клетки коры надпочечников. Стимулирует синтез стероидов коры надпочечников из холестерина через ЦАМФ. Повышается АДЕНИЛАТЦИКЛАЗА в жировой ткани. Усиливается ЛИПОЛИЗ ВЖК АЦЕТИЛ-КОА ХОЛЕСТЕРОЛ. АКТГ стимулирует процессы пентозного цикла и является поставщиком НАДН2 Повышает синтез белка и нуклеиновых кислот в надпочечниках. ГИПЕРСЕКРЕЦИЯ проявляется в виде синдрома КУШИНГА. Бета -ЛИПОТРОПИН усиливает липолиз. МСГ стимулирует образование меланина. ГЛИКОПРОТЕИНЫ. Действуют через ЦАМФ. ФСГ: Женские клетки-мишени - фолликулярные клетки яичника, мужские клетки-мишени - клетки СЕРТОЛИ семенников. В женском организме стимулирует рост фолликулов, подготавливают их к действию ЛГ. В мужском организме индуцирует синтез АНДРОГЕНСВЯЗЫВАЮЩЕГО белка. Стимулирует рост семенных канальцев семенников и сперматогенез. Л Г: Женские клетки-мишени - клетки желтых тел, Мужские клетки-мишени - клетки ЛЕЙДЕГА. Стимулирует образование в женском организме ПРОГЕСТЕРОНА, а в мужском -ТЕСТОСТЕРОНА. Предшественником их является ХОЛЕСТЕРОЛ. ЛГ индуцирует овуляцию у женщин. ХГЧ синтезируется в плаценте и близок по эффектам к ЛГ. Появляется в моче после имплантации зародыша. Его определение служит диагностическим маркером беременности. ТТГ: Клетки-мишени - ТИРЕОЦИТЫ. - Повышает синтез ТРИЙОДТИРОНИНА и ТИРОКСИНА. - Повышает гидролиз белка - ТИРЕОГЛОБУЛИНА. - Повышает включение йода в структуру ТИРЕОИДНЫХ гормонов. - Стимулирует синтез белка и нуклеиновых кислот в щитовидной железе 58. Гормоны задней доли гипофиза, место их образования, химическая природа, влияние на функции органов-мишеней. 1. Вазопрессин (АДГ). 2. Окситоцин. Образуются в ядрах гипоталамуса. Являются циклическими НАНАПЕПТИДАМИ (9 аминокислот) АДГ: клетки-мишени - клетки кровяных сосудов, дистальных извитых канальцев и собирательных трубочек почек. Повышают реабсорбцию воды в почках. Действует через ЦАМФ. ГИПОСЕКРЕЦИЯ - несахарный диабет. ОКСИТОЦИН: клетки-мишени - главные миоциты матки, клетки молочных желез. Повышает сокращение матки и секрецию молока. Используется для стимуляции родовой деятельности. 59. Инсулин, схема строения, участие в регуляции метаболических процессов. Специфика в действии на рецепторы органов мишеней, инсулиноподобные факторы роста (ИФР) Инсулин - это пептид, состоящий из 51 аминокислотных остатка в двух цепях. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНСУЛИНА. Клетки-мишени: клетки печени, миоциты, жировой ткани. Рецепторы находятся на поверхности ЦПМ. Может встречаться явление интернализации рецепторов. Т.о. количество рецепторов к инсулину снижается. С этим явлением связано возникновение инсулиннезависимого сахарного диабета. ВЛИЯНИЕ НА МЕТАБОЛИЗМ: 1. Углеводный обмен: это единственный гормон, понижающий уровень глюкозы в крови, за счёт повышения транспорта глюкозы через мембрану клеток жировой и мышечной ткани. В печени инсулин повышает активность фермента ГЛюКОКИНАЗЫ. 36 Повышает активность процессов гликолиза. Повышает активность фермента ГЛЮКОГЕНСИНТЕТАЗЫ. Понижает активность глюкозо-6-фосфатазы, катализирующей превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу. Инсулин необходим для усвоения глюкозы. 2. ЛИПИДНЫЙ ОБМЕН: - ингибирует липолиз. - стимулирует липогенез из углеводов. 3. Обмен белков: Стимулирует синтез белков. Стимулирует транспорт аминокислот в клетку. Тормозит распад белков. Активизирует процесс транскрипции и трансляции. Стимулирует пролиферацию клеток за счёт повышения секреции фактора роста фибробластов, тромбоцитарного фактора роста, фактора роста эпидермиса. Дефицит инсулина проявляется в виде сахарного диабета. 1. Инсулин зависимый сахарный диабет связан с нарушением секреции инсулина ( генетические нарушения, поражение ПЖЖ). Встречается у 10%. 2. Инсулин независимый сахарный диабет - уменьшение количества рецепторов к инсулину в результате интернализации. Встречается у 90%. Предрасполагающий фактор - ожирение. 61. Тиреоидные гормоны, место их образования, строение, транспорт и механизм действия на метаболические процессы. В щитовидной железе синтезируется и выделяется 3 гормона: 1. ТРИЙОДТИРОНИН (ТЗ). 2. ТЕТРАЙОДТИРОНИН (Т4). 3. КАЛьцИТОНИН. Трийодтиронин и тетрайодтиронин синтезируются из тирозина. Через СООН- и NН2-группы тироксин встроен в структуру тиреоглобулина. Две молекулы тироксина связываются с помощью конденсирующего фермента. Для синтеза тироксина требуется йодид. Превращение йода в йодид происходит путём окисления с помощью ТИРЕОПЕРОКСИДАЗЫ. Синтез тиреоидных гормонов происходит в составе тиреоглобулина. В свободном виде гормоны из железы выделяются в кровь после гидролиза тиреоглобулина с образованием свободных ТЗ и Т4. Этот процесс стимулирует ТТГ гипофиза. Тормозит распад тиреоглобулина ионы йода. ТЗ и Т4 плохо растворимы в воде и транспортируются с кровью тироксин связывающим глобулином (ТСГ). В клинической практике большой интерес представляет определение свободных ТЗ и Т4. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ТИРЕОИДНЫХ ГОРМОНОВ. Т.к. они гидрофобны. то легко проникают через мембрану клетки. Рецепторы к ним находятся внутри клетки, главным образом в ядре, небольшая часть в цитоплазме. Сродство рецепторов к ТЗ больше, чем к Т4 в 10 раз, несмотря на то, что образуется больше Т4. Рецептор внутри ядер -негистоновый белок хроматина. ВЛИЯНИЕ НА МЕТАБОЛИЗМ. 1. Повышение поглощения тканями кислорода за исключением мозга, ретикуло-эпителиальной системы и гонад. 2. Повышается активность натрий-калиевой АТФ-азы, при этом уровень АТФ понижается. 3. Повышается синтез белка, положительный азотистый баланс - эффект физиологической концентрации гормонов. При повышении концентрации тиреоидных гормонов синтез белка понижается и наблюдается отрицательный азотистый баланс. 4. Повышает транскрипцию гена гормона роста. ГИПОФУНКЦИЯ (ГИПОТИРЕОЗ): 1. У детей возникает кретинизм. 2. У взрослых возникает МИКСДЕМА (слизистый отёк). ГИПЕРФУНКЦИЯ (ГИПЕРТИРЕОЗ) проявляется: Повышением потоотделения. - Экзофтальм. - Повышение окислительных процессов. - Повышение температуры тела.- Похудание и т.д. 62. Тиреокальцитонин, паратиреоидный гормон. Химическая природа, участие в регуляции обмена веществ. ТИРЕОКАЛЬЦИТОНИН - полипептид, синтезирующийся К-клетками щитовидной железы. Снижает уровень кальция в крови. Паращитовидка синтезирует ПАРАТИРЕОИДНЫЙ ГОРМОН (паратгормон) ПТГ. Это пептид, состоящий из 84 аминокислотных остатка. Увеличивает уровень кальция в крови за счёт: 1. стимулирует выход кальция и фосфора из костей в кровь, 2. повышает реабсорбцию кальция в почках, 3. стимулирует образование из витамина D3 гормона кальцитриола в почках, который стимулирует всасывание кальция в кишечнике. 91. Глюкагон и соматостатин. Химическая природа. Влияние на обмен веществ. ГЛЮКАГОН -полипептид, состоящий из 29 аминокислот. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ. Клетки-мишени: гепатоциты. Рецепторы лежат на поверхности мембраны клеток. Действует через циклическую АМФ. Активизирует превращение фосфорилазы В в фосфорилазу А, в результате гликоген расщепляется с образованием глюкозы. ВЛИЯНИЕ НА МЕТАБОЛИЗМ: 1. Повышает концентрацию глюкозы в крови, 2. Усиливает процессы глюконеогенеза, 3. Повышает интенсивность липолиза. 37 СОМАТОСТАТИН - пептид, состоящий из 14 аминокислот. Подавляет образование других гормонов ПЖЖ. Функция ПАНКРЕАТИЧЕСКОГО ПОЛИПЕПТИДА недостаточно изучена. 63. Участие адреналина в регуляции обмена веществ. Место выработки. Структура адреналина,механизм его гормонального действия, метаболические эффекты. ГОРМОНЫ НАДПОЧЕЧНИКОВ. 1. Мозговой слой А) Адреналин (гормон) образуются из аминокислоты тирозина. В) Норадреналин (нейромедиатор). Это гормоны стресса. Их действие близко. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ. Клетки мишени: клетки печени, скелетных мышц, сердца, слюнных желез, матки. Рецепторы находятся на поверхности мембран. Посредником является ЦАМФ, которая активизирует протеинкиназу. ВЛИЯНИЕ НА МЕТАБОЛИЗМ. 1. Повышает уровень глюкозы в крови. 2. Адреналин действует не только на печень, но и на мышцы, где из глюкозы образуется молочная кислота. 3. Усиливают липолиз. 4. Повышается содержание не этерефицированных жирных кислот. 5. Повышает АД, частоту сердечных сокращений и т.д. 64. Кортикостероидные гормоны. Структура, механизм действия, их роль в поддержании гомеостаза. Участие глюкокортикоидов и минералокортикоидов в обмене веществ. Кортикостероиды. 1. ГЛЮКОКОРТИКОИДЫ (кортикостерон, кортизол, кортизон). В организме человека наибольшую роль играет кортизол - производное ЦИКЛОПЕНТАНПЕРГИДРОФЕНАНТРЕНА 2. МИНЕРАЛОКОРТИКОИДЫ (альдостерон). МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ. Механизм действия цитозольный (проникают через мембрану). Рецепторы находятся внутри клетки. Действуют по принципу гормон ген белок. В печени, почках усиливают синтез белков; в лимфатической ткани, соединительной ткани, скелетных мышцах - тормозят синтез белка. ВЛИЯНИЕ НА МЕТАБОЛИЗМ. 1. Глюкокортикоиды: - повышают глюконеогенез, - повышают синтез гликогена, - усиливают липолиз, - усиливают образование кетоновых тел, - понижают синтез антител, следовательно, противовоспалительное противоаллергическое действие. 2. Минералокортикоиды: - повышают транспорт натрия через мембрану, - задерживают натрий, хлор в организме, - понижают содержание калия в организме. Недостаточность гормонов коры ведёт к АДДИСОНОВОЙ болезни: - пигментация кожи, - ГИПЕРКАЛИЕМИЯ, - ГИПОТОНИЯ, - Понижение резистентности к стрессовым воздействиям. 65. Гормоны половых желез: эстрадиол и тестостерон, их строение, механизм действия и биологическая роль. Образование и освобождение ФСГ и ЛГ стимулируется гонадотропин-рилизинггормоном. Гонадотропные гормоны связываются с рецепторами клеток-мишеней 38 в яичках и яичниках. У женщин ЛГ стимулирует образование прогестерона желтым телом, у мужчин – синтез тестостерона клетками Лейдига. ФСГ ускоряет развитие фолликулов и образование эстрогена, а в клетках Сертоли запускает сперматогенез. Механизм действия липофильный. Эффекты андрогенов: у эмбриона формируется придаток яичка, скачкообразный рост в препубертатный период роста, изменение структуры кожи, волос, снижение тембра голоса. Биологические эффекты эстрогенов: вместе с прогестинами подготавливает матку к имплантации зародыша, развитие по женскому типу, стимулируют синтез ЛПВП и тормозят образование ЛПНП. ПРОГЕСТЕРОН: увеличение температуры тела на 0,5 градусов, которое происходит в лютеиновую фазу цикла при овуляции, ПМС. 95. Простаноиды - регуляторы обмена веществ. Биологические эффекты простаноидов и химическая природа. Простаноиды — группа высокоактивных веществ-регуляторов короткодистанционного действия, синтезируемых из арахидоновой кислоты при участии фермента циклооксигеназы. В группу простаноидов входят простагландины, тромбоксанами, простациклины. Все эти вещества, в свою очередь, входят в класс эйкозаноидов. Простагландины обладают широким спектром биологической активности: регулируют сокращение мускулатуры внутренних органов; поддерживают тонус сосудов; регулируют функции различных отделов мозга, например центры теплорегуляции. Повышение температуры при ряде заболеваний связано с усилением синтеза простагландинов и возбуждением центра терморегуляции Тромбоксаны взаимодействуют с рецепторами, сопряженными с G белком. Тромбоксан сужает сосуды, повышает артериальное давление и активирует агрегацию тромбоцитов. Концентрация тромбоксана находится в равновесии с уровнем его антагониста простациклина. Простациклины образуются в эндотелиальных клетках и подавляет агрегацию тромбоцитов. Простациклин является сильным ингибитором агрегации тромбоцитов и вазодилятором . Обе эти активности простациклина связаны с его способностью активировать аденилатциклазу через взаимодействие со специфическими рецепторами . Простациклин способен ингибировать всасывание ионов натрия в прямой почечный каналец и вызывать сокращение продольных гладких мышц тонкого кишечника 66. Межклеточный матрикс, его компоненты, функции. Характеристика коллагена, его строение. Полиморфизм коллагеновых белков. Межклеточный матрикс – структурный и упорядоченный комплекс макромолекул, который окружает клетки соединительной ткани и влияет на их развитие, организацию, метаболизм. Состав: структурные белки (коллаген, эластин, протеогликаны), неорганические ионы. Функции: 1) Опорная 2) Адгезивная 3) Механическая 4) Защитная 5) Регуляция водно-солевого баланса 6) Метаболическая 7) Образует высокоспециализированные структуры Коллаген – основной структурный белок матрикса (25-33% общего количества белка в организме). Структурной единицей коллагеновой фибриллы является тропоколлаген (3 цепочки). АК состав: глицин – 1/3, пролин – 1/5, аланин – 1/10. Коллаген – полиморфный белок (20 типов): I типа – кости, сухожилия, роговица, печень, дентин; II типа – хрящевая ткань, стекловидное тело III типа – артерии, матка, кожа плода IV типа – базальные мембраны 67. Этапы синтеза и созревания коллагена. Роль ферментов и витаминов в этом процессе. Катаболизм коллагена. Внутриклеточный этап: 1) Трансляция и пострансляционные модификации полипептидной цепи 2) Образование коллагеновых волокон: синтез препроколлагена. После отщепления синтезированного пептида образуется проколлаген. Молекула содержит N и C –концевые пропетиды. 39 Внеклеточный этап: 1) Отщепление N и C концевых пептидов. Образуется тропоколлаген 2) Образование нерастворимого коллагена 3) Ассоциация молекул коллагена по принципу «бок в бок» Катаболизм осуществляется коллагеназами при участии аскорбиновой кислоты, гормонов. Активаторами тканевой коллагеназы являются плазмин, калликреин, катепсин В. Бактериальная коллагеназа вырабатывается МО. У молодых обмен коллагена протекает более активно, с возрастом снижаетс 68. Особенности строения и функции эластина. Неколлагеновые структурные белки: фибронектин и ламинин. Основной белок эластических волокон. Содержится в стенках кровеносных сосудов, периодонте, легких и коже. Особенности структуры: 1) АК состав: 27% глицин, 19 – аланин, 10 – валин, 5 – лейцин. Молекула эластина образует волокна, в которых отдельные петидные цепи связаны сшивками, в их образовании участвуют лизин и до 4 остатков петидных цепей. Образуется десмозин: Синтез эластина: 1) Синтез тропоэластина (растворим) 2) Образование нерастворимого эластина Катаболизм осуществляется под действием эластазы нейтрофилов. Неколлагеновые структурные белки представлены фибронектином и ламинином. Фибронектин состоит из 2 цепей с дисульфидными мостиками. Выполняет интегративную функцию в организации межклеточного вещества, способствует адгезии клеток. Ламинин - неколлагеновый протеин базальных мембран. Обладает способностью связывать клетки, влияет на рост и дифференцировку клеток. 69. Гликозаминогликаны. Строение, функции. ГАГ – линейные неразветвленные гетерополисахариды, состоящие из повторяющихся дисахаридов. Мономеры дисахаридов: гексуроновая к-та, глюкозамин или галактозамин, сульфат-группы в виде О-эфиров или N-сульфата.ОЛ Классификация: Гиалуроновая к-та ондроитин-4-сульфатУИ хондороитин-6-сульфат 40 дерматансульфат гепарин Гепарансульфат Функции: 1) они являются структурными компонентами межклеточного матрикса; 2) специфически взаимодействуют с коллагеном, эластином, фибронектином, ламинином; 3) могут присоединять большие количества катионов (Na+, K+, Са2+) и участвовать в формировании тургора тканей; 4) препятствуют распространению патогенных микроорганизмов; 5) выполняют рессорную функцию в суставных хрящах; 6) гепарансульфатсодержащие протеогликаны способствуют созданию фильтрационного барьера в почках; 7) кератансульфаты и дерматансульфаты обеспечивают прозрачность роговицы; 8) гепарин - антикоагулянт; 9) гепарансульфаты - компоненты плазматических мембран клеток. 70. Протеогликаны межклеточного матрикса, их состав, функции. Образование надмолекулярных комплексов. Метаболизм протеогликанов. Это ВМС, состоящие из белка и ГАГ. Они образуют основное вещество межклеточного матрикса. В матриксе представлены крупные и малые протеогликаны. Крупные: агрекан и версикан. Агрекан - основной протеогликан хрящевого матрикса. Белковый компонент агрекана – коровый белок + ГАГ. Конечный надмолекулярный комплекс состоит из одной молекулы гиалуроновой кислоты и 100 молекул агрекана. Координация сборки этих агрегатов является центральной функцией хондроцитов. Агрекан и связывающий белок продуцируются этими клетками в необходимых количествах. Функции: Является структурным компонентом межклеточ. матрикса Необходим для взаимодействия с другим белком межклеточного матрикса Обеспечивает упругость ткани Препятствует распространению МО Гепарин - антикоагулянт, гепарансульфат – компонент мембран клеток Синтез этих соединений состоит из этапов: Синтез корового белка Присоединение связующего трисахарида Синтез ПС цепей Сульфатирование Синтез аминосахаров Катаболизм происходит при обновлении клеток. Коровый белок расщепляется протеиназами. Цепи ГАГ разрушаются эндо и экзогликозидазами. Отличаются высокой скоростью обмена. Расщепление необходимых фрагментов до моносахаридов осуществляется лизосомальными гидролазами 41
