Ответы на экз. добавить. 1. Аллостерические эффекторы, их особенности, биологическое значение
 Скачать 1.45 Mb.
|
|
1. Аллостерические эффекторы, их особенности, биологическое значение. Аллостерические эффекторы – вещества, повышающиеся скорость реакции и обладающие рядом особенностей для выделения их в самостоятельную группу. 1. Их структура значительно отличается от природной структуры субстрата фермента. 2. Они настолько специфичны, что даже вещества сходные с ним по структуре не смогут выполнять тех же функций. 3. Действуют исключительно на фермент, катализирующий первую реакцию. Ферменты, которые активируют аллостерические активаторы отличаются наличием двух центров 1. Активный центр (каталитический) – для связывания субстрата, образование фермент- субстратного комплекса и катализа реакции, находится на удаленном участке от регуляторного центра. 2. Регуляторный – обеспечивает связывание с аллостерическим активатором. Ферменты, активизирующиеся от аллостерических активаторов, так же называются аллостерическими и состоят из нескольких симметричных субъединиц с регуляторным центром на одной субъединице и активным центром на другой. Фермент может находится в двух формах 1. Активная – присоединен активатор и идет катализ реакции. 2. Ингибированная – присоединен ингибитор и потеряно сродство к субстрату. Подобными активаторами зачастую являются метаболиты (!). 2. Альдостерон, вазопресин. Место и регуляция секреции. Органы – мишени. Биохимические эффекты. Альдостерон – один из самых активных минералкортикоидов синтезирующийся в коре надпочечников из холестерола. Стимулирует выработку альдостерона адренокортикотропный гормон, ингибирует соматотропный гормон. Синтез и секреция. Клубочковая зона из-за низкого содержания ионов натрия и высокой концентрацией ионов калия стимулирует выработку альдостерона. Наиболее важное влияние на синтез оказывает ренин-ангиотензиновая система. Альдостерон захватывается гепатоцитами и превращается в тетрагидроальдостерон-3-глюкуронид и экскретируется мочой. Механизм действия. При его секреции клетками-мишенями являются клетки почечного канальца, имеющие уникальные рецепторы для данного гормона локализованные либо в цитозоле, либо в ядре клетки. Результатом действия комплекса гормон-рецептор происходит действие на ДНК из-за чего происходит экспрессирование специфичных генов, происходит: 1. Синтез белков переносчиков ионов натрия из почечного канальца в эпителиальную клетку канальца, а из неё в межклеточное пространство за счет Na/K АТФ фазы. 2. Удаление ионов калия из межклеточного пространство в эпителиальную клетку почечного канальца и удаление в первичную мочу. 3. Синтез цитратсинтазы, для синтеза АТФ (необходимого участника Na/К АТФ фазы). Вазопресин (антидиуретический гормон АДГ) – гормон задней доли гипофиза или нейрогипофиза образующийся в супраоптических и паравентрикулярных ядрах. Секреция контролируется меланостатином и меланолиберином. При изменении осмотичности внеклеточной жидкости в сторону повышения ионов натрия происходит высвобождения вазопрессина из-за «срабатывания» рецепторов осмотичности нейрогипофиза. Имеет структуру нонапептида, в активной форме, в неактивной имеют структуру прогормона с траспортным пептидом нейрофизин II образующиеся в гипоталамусе и транспортирующиеся в гипофиз. Основное действие. Взаимодействие со специфическими рецепторами гладкой мускулатуры сосудов и их дальнейшее сокращение. Взаимодействие с клетками почечных канальцев, активируя аденилатциклазную систему, которая активирует протеинкиназу А, для фосфорилирования белков, стимулирующих экспрессию белков для формирования каналов для реабсорбции воды. 3. Антикоагулянты. Представители. Их характеристика. Значение. Свертывание крови должно быть ограничено не только в пространстве, но и во времени. Антикоагулянтная фаза ограничивает время существования активных факторов в крови и инициируется самим тромбином. Следовательно, с одной стороны тромбин – последний участник свертывания крови, активирующий фибриноген. А с другой – тормозит свертывание, путем образования антикоагуляционных комплексов. Тромбомодулин – интегральный белок мембран эндотелиальных клеток. Он не требует протеолитической активации и служит белком-активатором тромбина. Тробин преобретает способность активировать протеин С, только после взаимодействия с тромбином, причем комплекс тромбин-тромбомодулин не способен активировать фибриноген, а также факторы VII, V, VIII. Протеин С – профермент, который при действии IIa, тромбомодулин, Ca, комплекса активируется и способен образовывать комплекс протеин C, белок-активатор S, Са. Кальций в составе этого комплекса инактивирует факторы свертывания VIIIа, Vа. Тем самым тормозя процесс свертывания крови. Ингибиторы факторов свертывания. Физиологические ингибиторы свертывания ограничивают распространение тромба за пределы поврежденного участка. Антитромбин III – белок плазмы крови, наиболее сильный ингибитор, инактивирует IXa, Xa, XIIa факторы свертывания крови, калликреин, плазмин, урокиназу. Не инактивирует факторы VII, V, VIII, для того, чтобы не нарушать процесс свертывания крови сопряженного с поврежденными мембранами. Инактивация факторов свёртывания ускоряется в присутствии гепарина. Гепарин – гетерополисахарид, который синтезируется в тучных клетках. При взаимодействии с антитромбином III повышается сродство к сериновым протеазам крови. Альфа-2-макроглобулин – образует комплексы с протеазами, в результате которых прекращается взаимодействие тромбина с фибриногеном. Антиконвертин – специфически взаимодействует с комплексом VIIa, фактор свертывания III, Ca и потом улавливается печенью и разрушается. Альфа-1-антитрипсин – ингибирует тромбин, фактор XIIa, калликреин, не является важным антикоагулянтом, зато инактивирует протеазы панкреатические, лейкоцитарные, коллагеназу, ренин, урокиназу. 4. Белки. Химическая природа: состав, уровни структурной организации и типы связей. Белки – это полимерные молекулы, в которых мономерами служат аминокислоты. В составе белков в организме человека встречают только 20 α-аминокислот. Аминокислоты в молекуле белка соединены пептидной связью. Классификация аминокислот: а) глюкопластичные (глюкогенные) – при недостаточном поступлении углеводов или нарушении их превращения они через щавелевоуксусную и ФЕП превращаются в глюкозу (глюконеогенез) или гликоген. К ним относятся: глицин, аланин, серин, треонин, валин, аспарагиновая кислота и глутаминовая кислота, аргинин, гистидин, метионин. б) кетопластичные (кетогенные) – ускоряют образование кетоновых тел – лейцин, изолейцин, тирозин, фенилаланин. Заменимые Незаменимые: гистидин, изолейцин, лейцин, метионин, лизин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин. Классификация белков: а) простые: глобулярные – шарообразная форма молекулы, растворимы в воде и разнообразных солевых растворах. (альбумины, полифункциональные глобулины, гистоны, проламины, протамины) фибрилярные – волокнистая структура, не растворим в воде и солевых растворах. б) сложные (протеины) содержат наряду с протеиногенными аминокислотами органический или неорганический компонент иной природы – простетическую группу. (гликопротеиды, липопротеиды, металлопротеины, фосфопротеины, нуклеопротеины, хромопротеины) Характеристика пептидной связи. Пептидная связь имеет характеристику частично двойной связи. Связь между α-углеродным и α-аминогруппой или α-карбоксильной группой способна к свободным вращениям, поэтому полипетидная цепь способна принимать различные конфигурации. Пептидные связи расположены в транс-конфигурации. Она очень прочная и самопроизвольно не разрывается при нормальных условиях. Уровни структурной организации. 1. Первичная структура – линейная последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Вид связи: пептидная. 2. Вторичная структура – пространственная структура, образующаяся в результате взаимодействий между функциональными группами, входящими в состав пептидного остова (-NH-CH- CO-). При этом пептидные цепи могут приобретать регулярные структуры двух типов: α-спираль и β- структура. α-Спираль. В данном типе структуры пептидный остов закручивается в виде спирали за счет образования водородных связей между атомами кислорода карбонильных групп и атомами азота аминогрупп, входящих в состав пептидных групп через 4 аминокислотных остатка. Водородные связи ориентированы вдоль оси спирали. β-Структура. Формируется за счет образования множества водородных связей между атомами пептидных групп линейных областей одной полипептидной цепи. Она образует фигуру, подобную листу, сложенному гармошкой. Водородные связи, образующиеся между атомами пептидного остова различных полипептидных цепей, называются межцепочечными. Водородные связи, возникающие между линейными участками внутри одной полипептидной цепи, называют внутрицепочечными. 3. Третичная структура – трехмерная пространственная структура, образующаяся за счет взаимодействий между радикалами аминокислот, которые могут располагаться на значительном расстоянии друг от друга в полипептидной цепи. Конфигурация: спираль, образованная на цилиндре, ось которого периодически меняет направление, что приводит к образованию клубка (глобула или фибрилярные). Гидрофильные группы располагаются на поверхности молекулы, гидрофобные – сближены между собой в ее внутренних областях. Типы связи: Ионные связи – между отрицательно заряженными карбоксильными группами радикалов аспарагиновой и глутаминовой кислот и положительно заряженными группами радикалов лизина, аргинина, гистидина; Водородные связи – между гидрофильными незаряженными группами и любыми другими гидрофильными группами; Дисульфидные связи – взаимодействие SH-групп двух остатков цистеина. 4. Четвертичная структура – образуется путем объединения одинаковых субъединиц в более сложное образование. Субъединицы соединяются слабыми связями, которые легко диссоциируют под действием кислых и солевых растворов, мочевины, детергентов с высвобождением субъединицы. Денатурация белка – разрыв большого количества слабых связей в молекуле белка. При денатурации не происходит разрыва пептидной связи, то есть первичная структура белка не разрушается. Факторы: высокая температура, интенсивное встряхивание раствора, органические вещества (этиловый спирт), кислоты и щелочи, изменение рН среды, соли тяжелых металлов (медь, ртуть), детергенты – вещества содержащие гидрофобный углеродный радикал и гидрофильную функциональную группу. 5. Биогенные амины. Представители и их образование. Значение в организме. Синтез серотонина. Образуется из триптофана в гипофизе и стволе мозга. Функционирует как медиатор этих нейронов. Так же обладает сосудосуживающим действием, регулирует АД, дыхание, температуру тела, обладает антидепрессантным действием. В дальнейшем переходит в гормон мелатонин, который обладает регуляцией метаболизма от сезона и времени года. Образуется из 5-гидрокситриптофана под действием пиридоксальфосфат зависимой декарбоксилазы. Синтез в тетради. (смотри вопрос 42). Синтез ацетилхолина. Происходит из серина в нервной ткани, является важным медиатором вегетативной системы. Механизм в тетради. Синтез гаммааминомасляной кислоты. Служит тормозным медиатором в высшем отеле мозга. Синтез происходит при отщеплении СО2 от альфа карбоксильной группы глутамата. Дальше происходит переаминирование с альфа-кетоглутаратом и вступление в ЦТК. Синтез гистамина. Происходит в тучных клетках соединительной ткани путем декарбосилирования гистидина. Выбрасывается наружу при повреждениях, иммунных, аллергических реакциях. Гистамин выполняет следующие функции 1. Секреция желудочного сока. 2. Повышает проницаемость капилляров, снижает АД, повышает внутричерепное давление, вызывает отеки. 3. Сокращение гладкой мускулатуры легких, вызывает удушье. 4. Формирование воспалительной реакции. Покраснение, отечность. 5. Медиатор боли. 6. Выполняет роль нейромедиатора. 7. Сосудорасширяющее вещество. Синтез ДОФА. Происходит в почках, надпочечниках, ганглиях. Катализируется ферментом ДОФА- декарбоксилазой, субстратом для которой является 3,4-диоксифенилаланин. 3,4-диоксифенилаланин декарбоксилируется с образованием дофамина. Дофамин подвергается гидроксилированию с образованием норадреналина. Норадреналин в надпочечниках подвергается действию этаноламинметилтрансферазы с образованием адреналина. Дофамин и норадреналин служат передатчиками импульса в постсинаптической щели, а адреналин гормон борьбы и бегства. Синтез таурина. Происходит из аминокислоты цистеина. Необходим для синтеза конъюгированных желчных кислот, как антиоксидант снижающий перекисное окисление липидов. 6. Биологическая роль АТФ. Во всех тканях свободно содержатся нуклеозидполифосфаты. Особенно известны моно- ди- и трифосфаты аденозина, соединенного с рибозой. Превращения аденозинфосфатов связано с его наращиванием и отщеплением фосфатных остатков, соединенных между собой ангидридными связями, называемыми макроэргическими, так как при расщеплении одной такой связи образуется 32 кДж/моль, отсюда главная функция АТФ – поставка энергии на нужды клетки. Ещё одной существенной функцией АТФ является перенос фосфатных групп к субстрату, например на всем протяжении катаболизма глюкозы происходит либо фосфорилирование субстрата или же его дефосфорилирование с превращением АДФ в АТФ. Участие в образовании активированной жирной кислоты через ациладенилата. 7. Биологическая роль белков (функции в организме). Полифункциональность белков. Примеры белков, выполняющих разные функции. Функции белков: 1) Структурная – белки отвечают за поддержание формы и стабильности клеток и тканей. Фибрилярные белки обеспечивают прочность и эластичность соединительной ткани. 2) Каталитическая – все химические превращения осуществляются при помощи катализаторов. Катализаторы по химической природе белки. 3) Транспортная – белки переносят биологически значимые соединения. Альбумины переносят метаболиты, лекарственные вещества, жирные кислоты. Гемоглобин переносит углекислый газ и кислород. Мембранные белки переносят соединения из зон с низкой концентрацией в зону с высокой. 4) Регуляторная – реализуется гормонами пептидной или белковой природы. Влияют на продукцию или активность белков-ферментов, изменяют скорость химических реакций, управляют обменными процессами. 5) Механохимическая – способность некоторых мелков изменять конформацию. Сократительные белки (актин, миозин) выполняют механическую работу за счет энергии химических связей. 6) Защитная – реализуется антителами, интерферонами, фибриногеном. Антитела – соединения белковой природы, синтез которых индуцируется в процессе иммунного ответа – реакции организма на проникновение во внутреннюю среду посторонних белков. Антитела соединяясь с антигеном, образуют нерастворимый комплекс, делая антиген безопасным для организма. Интерфероны – гликопротеины, синтезирующиеся клеткой после проникновения в нее вируса. Они образуют внутриклеточные ферменты, которые блокируют синтез вирусных белков, препятствуя копированию вирусной информации. Фибриноген – растворимый белок плазмы, который на последней стадии коагуляционного процесса превращается в фибрин – нерастворимый белок. Плазмин – белок плазмы крови, катализирующий расщепление фибрина. 7) Энергетическая – обеспечивается за счет части аминокислот, высвобождающихся при расщеплении белка в тканях. В процессе окислительно-восстановительного распада аминокислоты высвобождают энергию и синтезируют энергоноситель – АТФ. 8. Биологические мембраны. Динамическая модель (состав, структура, свойства, функции) Основные мембранные образования клетки (плазматическая мембрана, выделяющая клетку в пространстве, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи митохондриальная и ядерная мембраны) Главные составные компоненты мембран — липиды и белки. Наряду с этим мембраны содержат углеводные компоненты, которые связаны с липидами и белками. Мембрана — плоское образование толщиной в несколько молекул. Основу ее составляет липидный бислой (бимолекулярный слой), образованный преимущественно фосфолипидами и гликолипидами. Молекула липида представляет собой образование, в котором можно выделить гидрофобную часть — углеводородный радикал, гидрофильную головку — карбоксил у высших жирных кислот, азотистое основание у фосфолипидов, углеводный компонент у гликолипидов. Липидные бислои — нековалентные образования. Двуслойная липидная мембрана практически непроницаема для ионов и большинства полярных молекул. Исключение составляет вода. В силу избирательной проницаемости липидные мембраны создают барьеры проницаемости, ограничивая отдельные участки клетки. Мембраны, выполняющие разные функции, различаются по белковому составу. В зависимости от прочности связи с мембраной различают периферические и интегральные мембранные белки. Периферические белки связаны с мембранам электростатическими и водородными взаимодействиями. Эти взаимодействия полярные, поэтому их легко разрушить добавлением солей или изменением pH. В большинстве случаев периферические белки присоединены к поверхности интегральных белков. Они погружены в биполярный слой, образуют многочисленные связи с углеводородными цепями мембранных .липидов. Следовательно, отделить их можно только с помощью агентов, конкурирующих за неполярные взаимодействия (детергенты, органические растворители). Некоторые интегральные белки пронизывают мембрану, выступая за ее пределы, т.е. возвышаясь над обеими ее поверхностями. В этом случае, если белок представлен гликопротеидом, углеводная часть оказывается на наружной поверхности. Пример такого гликопротеина — интегрального белка плазматической мембраны эритроцита — гликофорин А. Белки обеспечивают выполнение свойственных мембранам функций: 1. Транспорт (трансмембранный перенос веществ). 2. Преобразование энергии (белки-ферменты дыхательной цепи) 3. Коммуникацию, связь клетки с окружением (гормональные рецепторы). 4. Специфические функции, например восприятие света (родопсин зрительных палочек). Мембрана — плоская структура с расстоянием между поверхностями от 60 до 100 А, основу которой составляет билипидный слой, пронизанный интегральными белками. На обеих поверхностях располагаются связанные с выступающими полюсами интегральных белков периферические белки. Благодаря жидкокристаллической структуре липидного бислоя, определяющей ее поведение как двумерного раствора, липиды сохраняют способность к диффузии в направлении, параллельном поверхности мембраны (латеральная диффузия), без выхода за пределы слоя. Эту способность мембран можно охарактеризовать как их текучесть. Текучесть зависит от состава жирных кислот и содержания холестерола. |