119. Окисление глюкозы по основному и анаэробному пути. Химизм. Энергетический эффект.
Механизм образования АТФ.
Процесс включает в себя три стадии.
1. Анаэробный гликолиз – окисление глюкозы с образованием двух молекул пирувата.
2. Общий путь катаболизма с образованием ацетил-КоА и его участие в цитратном цикле.
3. ЦПЭ на кислород, сопряжённая с реакциями дегидрирования, происходящее в процессе распада глюкозы.
Анаэробный распад. В определенных ситуациях (борьба, бегство) сердечно-сосудистая и дыхательная системы не могут обеспечить кислородом ткани и включается анаэробный гликолиз с образованием пирувата, который окисляется в лактат.
Процесс малоэнергитичен, но достаточный на определенном участке. Кроме того на таком виде окисления работает самый главный анаэроб организма человека – эритроцит у которого отсутствуют митохондрии.
Этапы анаэробного гликолиза.
1. Подготовительный. Глюкоза фосфорилируется и расцепляется на две фосфотриозы. Этап затрачивает две молекулы АТФ.
2. Фосфотриозы превращаются в пируват, из получаемой энергии образуется 10 молекул АТФ.
Второй этап. Декарбоксилирование пирувата.
1. Присоединение к тиаминдифосфату (витамин B1).
2. Перенос ацетильной группы на окисленную липоевую кислоту.
3. Взаимодействие с HSKoA и образование ацетил-KoA.
4. Восстановление липоевой кислоты с образование НАДН2.
Третий этап. Цикл трикарбоновых кислот, цикл Кребса, цикл лимонной кислоты.
В тетради все.
120. Смотри тканевое дыхание. 121. Описать взаимодействие вазопрессина, альдостерона и натрийуретического гормона на внеклеточную жидкость. 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.
Натрийуретический гормон – секретируется клетками предсердия, вызывает повышенную фильтруемость почками первичной мочи, тем самым происходит увеличение мочи без увеличения или уменьшения в ней натрия.
122. Смотри вопрос витамин D.
123. Определите понятие «кофермент»
Для проявления каталитической активности большинству ферментов необходимо наличие кофермента.
Кофермент, локализуясь в каталитическом участке активного центра, принимает непосредственное участие в химической реакции, выступая в качестве акцептора и донора химических группировок, атомов, электронов. Кофермент может быть связан с белковой частью молекулы ковалентными и нековалентными связями.
Апофермент обеспечивает специфичность действия и отвечает за выбор типа химического превращения субстрата. Один и тот же кофермент взаимодействуя с апоферментами, может участвовать в разных химических превращениях.
Различают коферменты:
1.
Коферменты-нуклеотиды в составе трансфераз участвуют в переносе фосфата, пирофосвата, аденозила и т.д.
2.
Коферменты-витамины участвуют в реакциях обмена. Одни из них взаимодействуют с ферментом в неизмененном виде, другие – после трансформации в коферментную форму витамина.
3.
Тетрапиррольные коферменты идентичны по структуре гему в гемоглобине. Содержат железо в двух и трехвалентной форме, участвуют в транспорте электронов в составе цитохромов, каталазы, пероксидазы.
К коферментам относят:
- производные витаминов
- гемы, входящие в состав цитохромов, каталазы, пероксидазы
- нуклеотиды – доноры и акцепторы остатка фосфорной кислоты
- убихинон – участвует в переносе электронов и протонов в ЦПЭ
- фосфоаденозилфосфосульфат – участвует в переносе сульфата
-S-аденозилметионин – донор метильной группы
- глутатион – участвует в ОВР
124. Смотри тканевое дыхание.
125. Изоэлектрическая точка. Изоэлектрическое состояние белка.
Суммарный заряд белковой молекулы при котором раствор имеет заряд рН=7, называется изоэлектрической точкой.
При нахождении радикалов, способных присоединять ионы (СОО до СООН, NH2 до NH3) изменяктся суммарный заряд молекулы, таким образом, в щелочной среде (приобладают ионы ОН) суммарный заряд молекулы поменяется на положительный, а в кислой – на отрицательный.
126. Смотри вопрос белки.
127. Определить понятие жизнь с позиции бихимии. Назвать задачи биохимии. Биохимия – наука, которая изучает
Задачи клинической биохимии – объяснить молекулярные процессы, лежащие в основе заболеваний и их эффективностью лечения.
1.
Химическую природу веществ, входящих в состав живых организмов.
2.
Их превращения.
3.
Связь этих превращений с деятельностью клеток.
Жизнь - это макромолекулярная система, для которой характерно иерархическая организация, а также способность к самовоспроизведению, обмена веществ и
тщательно регулируемый поток энергии, - является собой разрастающийся центр упорядоченности в менее упорядоченной Вселенной.
Хотя лучше поискать другое определение.
128. Орнитиновый цикл. Обезвреживание аммиака смотри. 129. Основные положения биоэнергетики. Сходство и различие в получении и использовании энергии ауто- и гетеротрофными организмами, связь между ними. Роль АТФ в клетке. Источник энергии, используемый организмом для выполнения всех видов работ (химической, механической, электрической и осмотической), — это энергия химической связи. Высвобождение энергии углеводов, белков, липидов и других органических соединений происходит при их окислительно-восстановительном распаде. Высвободившаяся энергия затрачивается на синтез универсального аккумулятора энергии — аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) или ее аналогов.
Окислительно-восстановительные процессы и синтез АТФ протекают в митохондриях.
Митохондрии—органеллы овальной формы. Внутренняя мембрана образует множество складок, которые называют кристами. Пространство между наружной и внутренней мембраной называют межмембранным пространством. Замкнутое пространство, ограниченное внутренней мембраной, — матрикс. Наружная мембрана проницаема для большинства мелких молекул и ионов, внутренняя — почти для всех ионов (исключение составляют протоны Н+) и для большинства незаряженных молекул. Окисление тех или иных субстратов может происходить как на внешней стороне внутренней мембраны, так и в матриксе. Доставка ряда соединений в матрикс обеспечивается специальными транспортными системами. В толще внутренней мембраны вмонтированы дыхательные ферменты — собственно структурные элементы мембраны.
Основной источник энергии в клетке — окисление субстратов кислородом воздуха. Реализоваться окисление может тремя различными, но эквивалентными способами: присоединением кислорода к атому углерода в субстрате, отщеплением водорода или потерей электрона. В клетке окисление протекает в форме последовательного переноса водорода и электронов от субстрата к кислороду.
Кислород играет в этом случае роль восстанавливающегося соединения (окислителя). Соединения, последовательно принимающие и отдающие протоны и электроны, играют роль промежуточных переносчиков.
Окислительные
реакции протекают с высвобождением энергии, т.е. они экзэргоничные.
Потребление кислорода тканями обозначают термином тканевое дыхание. Такой тип окисления можно называть еще аэробным окислением. Это основной путь окисления, поставщик значительной части энергии, в которой нуждается клетка.
Биологическое окисление с участием в качестве конечного акцептора водорода любого соединения, кроме кислорода, принято обозначать как анаэробное окисление.
Макроэргическая связь — связь, богатая энергией — это такая химическая связь, при разрыве которой высвобождается более 4 ккал/моль. Соединение, содержащее макроэргическую связь, называют макроэргическим или макроэргом. Энергия химических связей, разрушающихся при окислительном распаде, запасается (аккумулируется) в связях АТФ или ее аналогов. АТФ содержит макроэргическую связь между вторьм и третьим остатками фосфорной кислоты. Ее обозначают извилистой линией ( ).
130. Основные положения биоэнергетики. Сходство и различие в получении и использовании энергии ауто- и гетеротрофными организмами, связь между ними. Роль АТФ в метаболизме и функции клетки. Смотри 129 вопрос.
131. Отчего будет завесить воспринимает ли клетка сигнальный сигнал. Скорее всего от специфических рецепторов к этому сигналу.
132. Охарактеризовать зависимость скорости реакции (реакции первого порядка) от концентрации субстрата, температуры и рН. Графики. Зависимость скорости реакции от времени.
Реакции нулевого порядка – скорость исчезновения субстрата остается постоянной в течении всего времени.
Реакции первого порядка – проходят при убыли субстрата в секунду пропорционально течению времени.
Реакции в зависимости от концентрации фермента – выражается приростом скорости реакции до максимальной скорости.
От pH и температуры – подчиняются диапазону оптимума, например фермент проявляет максимальную активность в рН=7.40 и температуре 36.6 градусов.
133. Охарактеризуйте механизм первично-активного транспорта. Активный транспорт – перенос некоторых лигандов (ионов, глюкозы, аминокислот) через мембраны против градиента концентрации. Перенос лигандов через мембрану связанный с затратой АТФ – первично-активный транспорт.
Перенос некоторых неорганических ионов идет против градиента концентрации при участии транспортных АТФ-аз (ионных насосов) Собственно насос – это белковый комплекс, способный избирательно присоединять транспортируемый ион.
Na,K АТФ-аза. Этот фермент-переносчик катализирует АТФ-зависимый транспорт ионов Na и K через плазматическую мембрану. Она отвечает за поддержание высокой концентрации К в клетке и низкой концентрации Na. За один
цикл из клетки выводится три иона натрия, а в клетку поступают 2 иона калия. На мембране возникает электрический потенциал с отрицательным значением на внутренней части клетки по отношению к ее наружной.
Са АТФ-аза. Пронизывает клеточную мембрану. Поддерживает разницу в концентрации Са внутри и вне клетки. Са АТФ-аза плазматических мембран некоторых клеток регулируется белком кальмодулином. Активация перекисного окисления липидов ведет к нарушению активности Са АТФ- азы. Нарушение структуры липидного окружения приводит в изменению АТФ-азы, повышается концентрация внутриклеточного кальция, усиливает мышечное сокращение.
Н-АТФ-аза. За счет разницы концентрации протонов на поверхностях митохондрий фермент АТФ- синтетаза синтезирует АТФ.
134. Продукты декарбоксилирования аминокислот.
Смотри вопрос 42.
135. Природа гормонов мозгового и коркового вещества надпочечников.
Мозговое вещество вырабатывает два катехоламина – адреналин и норадреналин. Это производные аминокислот.
Корковое вещество производит гормоны липидной природы – производные холестерола. Это предшественника андрогенов и эстрогенов, альдостерон, кортизол.
Всякие синтезы есть в других вопросах.
136. Паратгормон и кальцитонин. Регуляция продукции. Клетки-мишени. Эффект на
метаболизм.
Паратгормон – синтезируется в паращитовидных железах и его непосредственными органами- мишенями служат почки и кости.Вырабатывается в ответ на снижение ионов кальция.
В костной ткани специфические рецепторы находятся на остеобластах и остеоцитах, при связывании с гормоном клетки начинают синтезировать инсулиноподобный фактор роста 1 и цитокины. В результате чего изменяется активность остеокластов, которые начинают вырабатывать щелочную фосфатазу и коллагеназу разрушающую кость и высвобождая ионы кальция.
В почках вызывает усиленную реабсорбцию кальция в дистальных извитых канальцах.
Кроме того, индуцирует синтез 1,25-дигидроксихолекальциферола, усиливающий поглощение кальция из кишечника.
Кальцитонин – синтезируется в С клетках паращитовидной железы или К-парафолликулярных клетками щитовидной железы. Является антагонистом паратгормона и активируется при повышении ионов кальция в крови. Действует подавляюще на остеокласты, и подавляет реабсорбцию в почках.
Сильно зависит от уровня эстрогенов (у женщин, ясное дело), при их снижении идет на спад синтез кальцитонина, что приводит к высвобождению кальция из костей ведущее к остеопорозу.
Предыдущие два гормона – полипептиды, кальцитонин из 32 аминокислотных остатков, паратгормон из 84 аминокислотных остатков.
137. Гликемия, патохимия.
Смотри вопрос патохимические сдвиги при диабете.
138. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы. Субстрат, ключевые ферменты, две
основные ветви процесса, роль ТДФ, биологическое значение.
Альтернативный путь окисления глюкозы-6-фосфата включающий два процесса – окислительный и неокислительный.
1. Окислительная часть – образуется рибулозо-5-фосфат (необратимо) и восстановленный
НАДФН2.
2. Неокислительная часть – рибулозо-5-фосфат превращается в рибозо-5-фосфат (обратимо) и метаболиты гликолиза.
Пентозофосфатный путь обеспечивает клеткурибулозой-5-фосфатом для синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов и восстановленным НАДФН2 для восстановительных процессов.
Окислительный этап. Все реакции и пояснения в тетради.
Неокислительный этап. Также в тетради.
139. Переваривание и всасывание нуклеопротеидов. Распад пуриновых и пиримидиновых
нуклеотидов. Химизм. Конечные продукты.
У нуклеопротеидов при поступлении в желудок отщепляется белковая молекула и происходит денатурация с помощью HCl, далее полинуклеотидная цепь гидролизуется в кишечнике до мононуклеотидов.
В расщеплении принимают участия ДНК- и РНК-азы панкреатического сока, которые гидролизуют их до олигонуклеотидов. Последние под действием фосфодиэстераз панкреатической железы расщепляются до 3’ и 5' мононуклеотидов, которые могут всасываться в стенку тонкого кишечника или же дальше расщепляются под действием нуклеозидфосфорилазами до пуринов, пиримидинов, дезоксирибозы-1-фосфата и рибозы-1-фосфата.
Однако всосавшиеся пурины и пиримидины не особо нужны организму и поэтому встают на свой путь катаболизма.
Катаболизм пуриновых оснований в другом вопросе.
Катаболизм пиримидиновых оснований.
Цитидиловые нуклеотиды могут терять аминогруппу и превращаться в УМФ. После этого с помощью фосфорилазы отщепляются фосфат и рибоза с образованием азотистого основания урацила.
Аналогично образуется тимин (ТМФ под действием фосфатазы теряет рибозу и фосфат).
Далее при участии дигидропиримидиндегидрогеназы присоединяют атомы водорода по месту двойной связи с образованием дегидроурацила или дигидротимина. Оба основания могут взаимодействовать с водой с образованием бета-уреидовую кислоту или бета-уреидоизомасляную кислоту под действием дигидропиримидинциклогидролазы. Оба бета производных под действием уреидопропионазы расщепляются до СО2, NH4, бета-аланина и бета-изомасляной кислоты соответсвенно.
Бета-аланин под действием микрофлоры включается в пантотеновую кислоту (витамин В3).
Бета-аминомасляная кислота окисляется до СО2 и Н2О или трансаминируется с альфа-кетоглутаратом и дает в дальнейшем малонил-КоА.
140. Смотри вопрос 21.
141. Переваривание липидов в ЖКТ. Липотические ферменты. Условия их функционирования.
Ресинтез липидов в кишечнике.
С пищей поступает 80-150 грамм липидов, которые обеспечивают 30% общего числа калорий. Также в составе этих липидов поступают полиненасыщенные жирные кислоты, не синтезирующиеся в организме и жирорастворимые витамины К, Е, D, А.
Переваривание происходит в кишечнике, продукты всасывания жирные кислоты и 2- моноацилглицеролы всасываются и в стенке слизистой подвергаются ресинтезу и упаковке в хиломикроны (ХМ).
Эмульгирование жиров.
Поступающие в составе липидов жиры составляют 90%. Действию
водорастворимых ферментов они подвергнутся не могут, поэтому действию панкреатической липазы предшествует эмульгирование.
Эмульгирование (смешивание жиров в воде) – происходит в тонком кишечнике под действием солей желчных кислот (представляют собой амфифильное соединение, то есть имеют и лиофильнкю часть и гидрофильную). Желчные кислоты снижают поверхностное натяжение и превращают большую каплю жира во множество мелких. Подобное дробление увеличивает площадь поверхности фазы жир/вода, что ускоряет гидролиз жира панкреатической липазой.
Гормоны, активирующие переваривание жиров.
При поступлении пищи происходит выделение холецистокинина слизистой кишечника, который циркулируя в крови способствует сокращению желчного пузыря и сбрасывание желчи в тонкий кишечник. Другие клетки выделяют секретин для включения бикарбоната в сок поджелудочной железы.
Переваривание жиров панкреатической липазой.
Переваривание жиров – гидролиз жиров панкреатической липазой. Оптимум работы фермента pH=8 образующееся путем нейтрализации желудочного сока бикарбонатом в составе сока поджелудочной железы.
При нейтрализации желудочного сока выделяется углекислый газ, что вместе с перистальтикой кишечника способствует ещё лучшему смешиванию пищи с ферментами.
Вместе с липазой выделяется колипаза – неактивный белок, который под действием трипсина частичным протеолизом активируется и воздействует на эмульгированную молекулу жира сближая активный центр липазы с каплей, чем способствует гидролизу.
Панкреатическая липаза гидролизует жиры преимущественно в положении 1и 3 с образование 2- моноацилглициридов.
Переваривание глицерофосфолипидов.
Происходит путем воздействия фосфолипазы А2 гидролизующую второй атом углерода в глицероле.
Далее воздействие лизофосфолипазой гидролизующей глицерол в положении один приводит к глицерофосфохолину в присутсвии ионов кальция. Далее глицерофосфохолин распадается до глицерола, холина и фосфорного остатка.
Переваривание эфиров холестерола происходит при участии холестеролэстеразы, расщепляющей на холестерол и жирную кислоту.
У детей присутствует липаза языка, которая гидролизует уже эмульгированные жиры в материнском молоке. Также имеется желудочная липаза, активная в нейтральных значениях pH характерной для желудочного сока детей. Ну и обычная панкреатическая липаза.
Ресинтез жиров в слизистой оболочке тонкого кишечника.
Первая стадия ресинтеза – это образование активной формы жирной кислоты с помощью коэнзима А.
Процесс энергозатратный (1 АТФ).
Второй этап – это включение жирных кислот в состав моноацилглицерола с образованием триацилглицеридов (присоединение 2 жирных кислот).
Холестерол также подвергается присоединению ацил-КоА, катализируемый ацилхолестеролацилтрансфераза (АХАТ). От активности этого фермента зависит поступление экзогенного, то есть не синтезирующегося холестерола в организме.
Транспорт жиров из кишечника хиломикронами.
Осуществляется с помощью хиломикрон транспорт ресинтезированных жиров. Хиломикроны имеют транспортный белок АпоИ-48, фосфолипиды, холестерол. Разносят жрные кислоты и глицерол по тканям и органам организма.
Скачать 1.45 Mb.