биохимия экзамен. 1. Белки элементный и аминокислотный состав. Физиологическая роль белков. Первичная структура белков и ее информационная роль. Конформация белка этапы формирования, особенности влияния условий среды. Конформационная лабильность белков
 Скачать 6.55 Mb.
|
|
Гликоген как резервный полисахарид. В клетках животных гликоген - основной резервный полисахарид. При полимеризации глюкозы снижается растворимость образующейся молекулы гликогена и, следовательно, её влияние на осмотическое давление в клетке. Это обстоятельство объясняет, почему в клетке депонируется гликоген, а не свободная глюкоза. Гликоген депонируется главным образом в печени и скелетных мышцах. Распад гликогена печени служит в основном для поддержания уровня глюкозы в крови в постабсорбтивном периоде. Поэтому содержание гликогена в печени изменяется в зависимости от ритма питания. При длительном голодании оно снижается почти до нуля. Гликоген мышц служит резервом глюкозы - источника энергии при мышечном сокращении. Мышечный гликоген не используется для поддержания уровня глюкозы в крови. Как уже упоминалось ранее, в клетках мышц нет фермента глюкозо-6-фосфатазы, и образование свободной глюкозы невозможно. Расход гликогена в мышцах зависит в основном от физической нагрузки.  Гликогеногенез..Глюкоза, поступающая в клетку, фосфорилируется при участии АТФ (реакция 1). Затем глюкозо-6-фосфат в ходе обратимой реакции превращается в глюкозо-1 -фосфат (реакция 2) под действием фермента фосфоглюкомутазы. Чтобы синтез гликогена был термодинамически необратимым, необходима дополнительная стадия образования уридинди-фосфатглюкозы из УТФ и глюкозо-1-фосфата (реакция 3). Фермент, катализирующий эту реакцию, назван по обратной реакции: УДФ-глюкопирофосфорилаза. Однако в клетке обратная реакция не протекает, потому что образовавшийся в ходе прямой реакции пирофосфат очень быстро расщепляется пирофосфатазой на 2 молекулы фосфата. Образованная УДФ-глюкоза далее используется как донор остатка глюкозы при синтезе гликогена (реакция 4). Эту реакцию катализирует фермент гликогенсинтаза (глюкозилтрансфераза). Поскольку в данной реакции не используется АТФ, фермент называют синтазой, а не синтетазой. Так как гликоген в клетке никогда не расщепляется полностью, синтез гликогена осуществляется путём удлинения уже имеющейся молекулы полисахарида, называемой "затравка", или "праймер". К "затравке" последовательно присоединяются молекулы глюкозы. Строением молекулы "затравки" как бы предопределяется тип связи, который возникает в реакции трансгли-козилирования. Таким образом, синтезируется полисахарид, аналогичный по строению с "затравочным". По окончании синтеза гликогенин остаётся включённым в гранулу гликогена. Разветвлённая структура гликогена образуется при участии амило-1,4 →1,6-глюкозилтрансферазы, называемой ферментом "ветвления" (от англ, branching enzyme). Как только гликогенсинтаза удлиняет линейный участок примерно до 11 глюкозных остатков, фермент ветвления переносит её концевой блок, содержащий 6-7 остатков, на внутренний остаток глюкозы этой или другой цепи. В точке ветвления концевой остаток глюкозы олигосахарида соединяется с гидроксильной группой в С6 положении с образованием α-1,6-гликозидной связи. Новая точка ветвления может быть образована на расстоянии не менее 4 остатков от любой уже существующей. Таким образом, по мере синтеза гликогена многократно возрастает число ветвлений. Концы цепей служат точками роста молекулы при её синтезе и началом при её распаде. Распад. Амилолитический путь заключается в гидролитическом распаде гликогена:  Гликоген +Н2О,амилаза глюкоза.Этот путь катализируют α - амилаза, которая расщепляет внутренние 1,4 -α-гликозидные связи и γ - амилаза, которая отрывает концевые остатки глюкозы. Основным способом распада гликогена является фосфоролитический путь при участии Н3РО4:  Гликоген + Н3РО4 фосфорилаза гликоген + глюкозо-1-фосфат Глюкозо-1-фосфат переходит в глюкозо-6-фосфат под действием фермента фосфоглюкомутазы.Только в печени имеются фермент – глюкозо-6-фосфатаза, способный отщеплять остатки Н3РО4 от глюкозо-6-фосфата, переводя глюкозо-6-фосфат в свободную глюкозу. Фосфорилаза расщепляет только 1,4 -α-гликозидные связи. В расщеплении 1,6 -α-гликозидных связей участвует дополнительный фермент – 1,6 -α-гликозидаза. Ключевым ферментом распада гликогена является фосфорилаза. В распаде гликогена участвуют активная фосфорилированная форма фосфорилазы (фосфорилаза «А»). Она образуется из неактивной фосфорилазы «В» путём фосфорилирования и увеличения олигомерности. Фосфорилаза «В» является нефосфорилированным димером, а фосфорилаза «А» представляет собой фосфорилированный тетрамер 55.Глюкоза крови. Регуляция уровня глюкозы крови. Роль адреналина, глюкагона, инсулина, тиреоидных гормонов. Гипо- и гипергликемия. Гипергликемия здоровых людей (алиментарная, эмоциональная). Гипогликемия новорожденных. Патологическая гипергликемия. Глюкозурия. Понятие о почечном пороге для глюкозы крови. C глюкозы в арт. крови в течение суток - 60-100 мг/дл (3,3-5,5 ммоль/л). После приёма углеводов - возрастает в течение примерно 1 ч до 150 мг/дл. C глюкозы в крови изменяется за счёт синтеза и распада гликогена. Глюкагон,_адреналин,_глюкокортикоиды,_соматотропный_гормон'>Глюкагон, адреналин, глюкокортикоиды, соматотропный гормон - влияя на печень, увеличивают гликемию. Инсулин снижеает уровень глюкозы крови. При его влиянии глюкозу усиленно поглощают мышцы и жировая ткань. Уменьшение С глюкозы - Переход глюкозы в клетки, вовлечение глюкозы в гликолиз, увеличение синтеза гликогена, активация пентозофосфатного пути, усиление липогенеза Глюкагон повышает содержание глюкозы крови: увеличивая мобилизацию гликогена через активацию гликогенфосфорилазы, стимулируя глюконеогенез Адреналин вызывает гипергликемию: активируя мобилизацию гликогена Глюкокортикоиды повышают глюкозу крови за счет подавления перехода глюкозы в клетку, стимулируя глюконеогенез Сахар крови ниже нормы <3,3 ммоль/л – гипогликемия, выше >5,5 ммоль/л – гипергликемия. Физиологическая гипергликемия: Алиментарные - связаны с приемом пищи и продолжаются в норме не более 2 часов после еды; Эмоциональные - нервное напряжение, стимулирующее секрецию адреналина и мобилизацию гликогена в печени; Патологическия гипогликемия: Новорожденных - охлаждение, малые запасы гликогена в печени и ее общая незрелость; при заболеваниях гипофиза, коры и мозгового слоя надпочечников, щитовидной железы, связанных с избытком гликемических гормонов; Патологическая гипергликемия: -при заболеваниях гипофиза, коры и мозгового слоя надпочечников, щитовидной железы, связанных с избытком гликемических гормонов; -раздражении ЦНС: кровоизлияния в мозг, травмы, опухоли, отравления окисью углерода, эфиром, синильной кислотой и т. п., менингит, эпилепсия; -заболеваниях поджелудочной железы: сахарный диабет, панкреатит, опухоли. Выраженная гипергликемия без кетоза встречаются у больных сахарным диабетом средней тяжести . Содержание глюкозы в крови может превышать 50 ммоль/л, в отличие от диабетического кетоацидоза, при котором уровень глюкозы вкрови часто ниже 33 ммоль/л; -при хронических заболеваниях печени и почек; Глюкозурии (наличие глюкозы в моче) могут быть физиологическими и патологическими: Физиологические: алиментарная глюкозурия, глюкозурия беременных и нейрогенная глюкозурия на почве стрессовых состояний.Патологическая глюкозурия при сахарном диабете, гиперплазии коры надпочечников, инфаркте миокарда, кровоизлияниях во внутренние органы, отравлениях фосфором, при острых инфекциях и нервных заболеваниях. В норме моча не содержит глюкозы, поскольку почки способны реабсорбировать весь объём глюкозы, прошедший через почечный клубочек в просвет канальцев нефрона. Тот уровень сахара крови, при котором он начинает поступать в мочу, называют «почечным порогом». (8-10 ммоль/л). 56.Изучение углеводного обмена методом однократной сахарной нагрузки: Нормальная сахарная кривая. Биохимические механизмы, определяющие изменения концентрации глюкозы после сахарной нагрузки. Изменения сахарной кривой, характерные для заболеваний печени, щитовидной и поджелудочной желез. Тест толерантности к глюкозе заключается в приеме внутрь или внутривенном введении глюкозы натощак. Перед приемом раствора сахара определяют содержание глюкозы в крови натощак. Затем отбирают пробы капиллярной крови через 30, 60, 90 и 120 мин с одновременным отбором проб мочи. Определяют концентрацию глюкозы в крови. Нормальные величины
В норме сразу после нагрузки глюкозой ее концентрация в крови возрастает, что стимулирует секрецию инсулина. Это в свою очередь снижает концентрацию глюкозы в крови, так что уже через 2 ч ее уровень практически возвращается к исходному. При поражениях печени - невозможность синтезировать гликоген. Гликемическая кривая быстро нарастает в результате ослабления ассимиляционной способности печени, к концу исследования не достигает исходного уровня (задержанная кривая), но максимальный подъем не достигает такого уровня, как при диабете. При гиперфункции щитовидной железы — гликемические кривые с более быстрым, чем в норме подъемом, что, вызвано более интенсивным обменом веществ и возбуждением симпатического отдела вегетативной нервной системы. Поджелудочная железа. Если «сахарная кривая» держится на отметке пика довольно долго и практически не снижается, то можно уже говорить как минимум о преддиабете. 57.Глюкоза как важнейший метаболит углеводного обмена: общая схема источников и путей расходования глюкозы в клетке. Общая характеристика гликолиза. Стадии гликолиза, гликолитическая оксидоредукция. Судьба лактата в организме. Энергетический эффект гликолиза Механизм образования АТФ (реакции гликолиза, сопряженные с синтезом АТФ). Ключевые ферменты гликолиза. Аллостерическая регуляция гликолиза. Наличие глюкозы в клетке обеспечивается проникновением ее из крови. После перемещения через мембраны глюкоза в цитозоле фосфорилируется ферментом гексокиназой. Также почти все клетки имеют запасы гликогена, который используется как внутриклеточный резерв глюкозы. После фосфорилирования глюкоза в зависимости от условий и вида клетки превращается по различным направлениям: -Обязательно используется в энергетическом обмене, она сгорает в реакциях катаболизма для синтеза АТФ; -Запасается в виде гликогена, к синтезу гликогена способны большинство тканей; -В гепатоцитах (при высокой концентрации) и в адипоцитах глюкоза перенаправляется на синтез триацилглицеролов и в печени на синтез холестерола; -При определенных условиях часть глюкозы идет в реакции пентозофосфатного пути, в котором образуются рибозо-5-фосфат и НАДФН; -Некоторая доля глюкозы используется для синтеза гликозаминов и далее структурных или иных гетерополисахаридов. Гликолиз - это анаэробный процесс расщепления углеводов с освобождением энергии. Для эритроцитов он является единственным источником энергии. Клетки скелетной мускулатуры за счет бескислородного расщепления глюкозы способны выполнять мощную, быструю, интенсивную работу. Вне физических нагрузок бескислородное окисление глюкозы в клетках усиливается при гипоксии — при анемиях, при нарушении кровообращения в тканях. C6H12O6 + 2 АДФ + 2 Фнеорг → 2 Лактат + 2 H2O + 2 АТФ Стадии: 1)Начинается с фосфорилирования глюкозы,катализирует гексокиназа. 2)Изомеризация г-6-ф во ф-6-ф (фермент глюкозофосфатизомераза.) 3)Фосфорилирование ф-6-ф с образованием фруктозо-1,6-бисфосфата (фермент фосфофруктокиназа). 4)расщепление фруктозо-1,6-бисфосфата на глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетат (фермент фруктозо-1,6-бисфосфат-альдолаза). 5)Взаимопревращение триозофосфатов (фермент триозофосфатизомераза) 6)Окисление глицеральдегид-3-фосфата до 1.3-дифосфоглицерата (фермент глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназа). 7)Перенос фосфатной группы с 1.3-дифосфоглицерата на АДФ (ферм фосфоглицераткиназа) 8)Изомеризация 3-фосфоглицерата в 2-фосфоглицерат (ферм фосфоглицерат-фосфомутаза) 9)Дегидратация 2-фосфоглицерата с образованием фосфоенолпирувата (ферменолаза). 10)Перенос фосфатной группы с фосфоенолпирувата на АДФ (ферм пируваткиназа) с образованием пирувата. Процесс циклического восстановления и окисления НАД в реакциях анаэробного окисления глюкозы - гликолитическая оксидоредукция. В анаэробном процессе пировиноградная кислота восстанавливается до молочной кислоты (лактата). Лактат является метаболическим тупиком и далее ни во что не превращается, единственная возможность утилизовать лактат — это окислить его обратно в пируват. Первый этап гликолиза - на этом этапе затрачиваются 2 АТФ. Второй этап гликолиза - 4 АТФ получаются в реакциях субстратного фосфорилирования. Фермент 3-фосфоглицеральде-гидцегидрогеназа катализирует отщепление 2 атомов водорода от молекулы субстрата, поставляя их в электронотранспортную цепь; результатом сопряжения окисления с фосфорилированием АДФ является образование 3 АТФ на каждый моль 3-фосфоглицеринового альдегида. Поскольку из 1 глюкозы образуется 2 3-фосфоглицеринового альдегида, в данном процессе образуется 6 АТФ. Ключевые ферменты: 1. Гексокиназа — это регуляторный фермент гликолиза во внепеченочных клетках. 2. Глюкокиназа — регуляторный фермент гликолиза в гепатоцитах. 3. Фосфофруктокиназа-1. Это главный ключевой фермент, катализирует реакцию, лимитирующую скорость всего процесса (наиболее медленная реакция). 4. Пируваткиназа. Фермент активен в нефосфорилированной форме. Глюкагон (в гепатоцитах) и адреналин (в миоцитах) стимулируют фосфорилирование фермента, а значит инактивируют фермент. Аллостерическая регуляция скорости гликолиза, зависимая от изменения соотношения АТФ/АДФ, направлена на изменение скорости использования глюкозы непосредственно клетками печени. 58.Аэробный распад глюкозы - основной путь катаболизма глюкозы у человека и других аэробных организмов. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты: последовательность реакций, строение пируватдегидрогеназного комплекса. Распространение, энергетическая эффективность и физиологическое значение аэробного распада глюкозы. Использование глюкозы для синтеза жиров в печени и жировой ткани. Аэробный распад глюкозы включает реакции аэробного гликолиза и последующее окисление пирувата в реакциях катаболизма. 1)Начинается с фосфорилирования глюкозы,катализирует гексокиназа. 2)Изомеризация г-6-ф во ф-6-ф (фермент глюкозофосфатизомераза.) 3)Фосфорилирование ф-6-ф с образованием фруктозо-1,6-бисфосфата (фермент фосфофруктокиназа). 4)Расщепление фруктозо-1,6-бисфосфата на глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетат (фермент фруктозо-1,6-бисфосфат-альдолаза). 5)Взаимопревращение триозофосфатов (фермент триозофосфатизомераза) 6)Окисление глицеральдегид-3-фосфата до 1.3-дифосфоглицерата (фермент глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназа). 7)Перенос фосфатной группы с 1.3-дифосфоглицерата на АДФ (ферм фосфоглицераткиназа) 8)Изомеризация 3-фосфоглицерата в 2-фосфоглицерат (ферм фосфоглицерат-фосфомутаза) 9)Дегидратация 2-фосфоглицерата с образованием фосфоенолпирувата (ферм енолаза). 10)Перенос фосфатной группы с фосфоенолпирувата на АДФ (ферм пируваткиназа) с образованием пирувата. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты: 1)Пируват теряет свою карбоксильную группу в результате взаимодействия с тиаминпирофосфатом (ТПФ) в составе активного центра фермента пируватдегидрогеназы 2)Оксиэтильная группа комплекса E1–ТПФ–СНОН–СН3 окисляется с образованием ацетильной группы, которая одновременно переносится на амид липоевой кислоты (кофермент), связанной с ф дигидроли-поилацетилтрансферазой 3)Этот ф катализирует III стадию – перенос ацетильной группы на коэнзим КоА с образованием конечного продукта ацетил-КоА, который является высокоэнергетическим соединением. 4)Регенерируется окисленная форма липоамида из восстановленного комплекса дигидролипоамид–Е2. При участии фермента дигидролипоилдегидрогеназы (Е3) осуществляется перенос атомов водорода от восстановленных сульфгидрильных групп дигидролипоамида на ФАД, который выполняет роль простетической группы данного фермента и прочно с ним связан. 5)Восстановленный ФАДН2 дигидро-липоилдегидрогеназы передает водород на кофермент НАД с образованием НАДН + Н+. Окисление пирувата до ацетил-КоА происходит при участии ряда ферментов и коферментов, объединенных структурно в мультиферментную систему, получившую название «пируватдегидрогеназный комплекс». Основное физиологическое назначение катаболизма глюкозы заключается в использовании энергии, освобождающейся в этом процессе для синтеза АТФ. Анаэробный распад глюкозы происходит в мышцах, в первые минуты мышечной работы, в эритроцитах (в которых отсутствуют митохондрии), а также в разных органах в условиях ограниченного снабжении их кислородом, в том числе в клетках опухолей. Процесс окислительного декарбоксилирования пирувата происходит в матриксе митохондрий. В нем принимают участие 3 фермента (пируватдегидрогеназа, ди-гидролипоилацетилтрансфераза, дигидролипоилдегидрогеназа) и 5 коферментов (ТПФ, амид липоевой кислоты, коэнзим А, ФАД и НАД), Энергетическая эффективность: 38 АТФ Использование глюкозы в жировых клетках происходит частично при участии фосфоглюконатного пути, обеспечивающего НАД-Н для восстановительных реакций липогенеза. Однако основная доля глюкозы, претерпевающей метаболизм в жировой ткани (более 80%), вступает в реакции гликолитического пути и цикла лимонной кислоты, обеспечивая АТФ и митохондриальный цитрат, необходимые для образования ацетил-Ко А в цитозоле. 59.Глюконеогенез. Локализация, субстраты процесса, его биологическая роль. Обходные пути глюконеогенеза. Взаимосвязь гликолиза в мышцах и глюконеогенеза в печени: цикл Кори.Аллостерические механизмы регуляции глюконеогенеза. Глюкозо-аланиновый цикл как способ доставки азота аминокислот из мышц в печень Глюконеогенез. Локализация, субстраты процесса, его биологическая роль. Глюконеогенез - процесс синтеза глюкозы из веществ неуглеводной природы. Функция-поддержание уровня глюкозы в крови в период длительного голодания и интенсивных физ нагрузок. Протекает в печени, менее интенсивно в корковом веществе почек, в СО кишечника. Субстраты- лактат глицерол аминокислоты. Регулирует процесс ацетил-КоА. Замедляет окислительное декарбоксилирование пирувата-активация глюконеогенеза. Био роль: 1. Обеспечение постоянства концентрации глюкозы в крови при углеводном голодании.2. Перераспределение метаболической нагрузки между органами. Печень берет часть нагрузки мышц. Обходные пути глюконеогенеза. Образование фосфоенолпирувата из пирувата:  Пируват в оксалоацетат в митохондриях. Выход в цитоплазму.превращение в фосфоенолпируват. фруктозо-1,6-бисфосфат в фруктозо-6-фосфат  фруктозо-6-фосфата в глюкозу  |