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.
|
|
Гипервитаминоз витамина С- это патологическое состояние, связанное с повышенным содержанием витамина С в организме. Симптомы: Как показала практика большие дозы витамина С, оказывают на организм неблагоприятное воздействие. Уже доза в 1-1,5 г может вызвать бессонницу, чувство жара, головную боль, повышение артериального давления. Повышается вероятность образования камней в почках, нарушения выработки гормонов надпочечниками. Может угнетаться выработка инсулина. Кроме то, отмечено, что при приеме больших доз аскорбиновой кислоты усвоение ее практически не увеличивается - весь избыток витамина выводится с мочой Основная функция – участие в окислительно-восстановительных реакциях, а также: Гидроксилирование триптофана в положении 5 (синтез серотонина). Гидроксилирование ДОФА (образование норадреналина).Гидроксилирование стероидов (синтез кортикостероидов). Гидроксилирование пролина и лизина в проколлагене (синтез коллагена).Образование коферментных форм фолацина. Участвует в обмене железа: в кишечнике обеспечивает восстановление трехвалентного в двухвалентное – обязательное условие всасывания железа; высвобождает железо из связанной транспортной формы в крови (из комплекса с трансферрином), что ускоряет его поступление в ткани. Источники витамина С: Больше всего витамин С содержат фрукты, овощи, зелень. Продукты животного происхождения практически его не содержат. В состав кожуры цитрусовых входят биофлавонойды, которые способствуют усвоению и удержанию витамина С. Витамин С, содержащийся в плодах шиповника, также содержит биофлавонойды и другие ферменты, которые помогают лучшему его усвоению. Кроме того, содержание витамина С снижается при хранении в связи с наличием в овощах и фруктах фермента аскорбиназы, разрушающего аскорбиновую кислоту. В организме человека аскорбиновая кислота не образуется, поэтому для человека необходимо регулярное ее поступление с пищей. Суточная потребность в витамине С составляет для взрослого человека - 80-120 мг, для новорожденных 20-30 мг, для детей и подростков- 30-80 мг. Потребность в витаминах зависит от возраста, пола, физической активности человека, климатических условий, физиологического состояния организма и других факторов. Потребность в витаминах возрастает в условиях холодного климата, недостаточной инсоляции, при усиленной умственной и нервно-психической деятельности. Физиологическая потребность в витаминах возрастает у женщин в период беременности и грудного вскармливания. Существенный ущерб витаминной обеспеченности наносит бесконтрольное частое использование антибиотиков, сульфаниламидов и других лекарственных веществ 20.Современное представление о механизме биологического окисления. Субстраты биологического окисления. Стадии (фазы) биологического окисления — этапы унификации энергетического материала. Биологическое окисление – это совокупность окислительно-восстановительных превращений различных веществ в живых организмах. Окислительно-восстановительными называют реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов вследствие перераспределения электронов между ними. Субстратом биологического окисления называют любое вещество, способное поставлять электроны и протон, энергия которых трансформируется в полезную конвертируемую форму. Субстраты биологического окисления – метаболиты, восстанавливающие НАД и ФАД, служащие предшественниками субстратов, зависящих от дегидрогеназ. Субстратами биологического окисления являются продукты превращений жиров, белков и углеводов. Однако эти вещества не могут служить субстратами биологического окисления. Они предварительно подвергаются расщеплению в пищеварительном тракте, где из белков образуются аминокислоты, из жиров — жирные кислоты и глицерин, из сложных углеводов — моносахариды, в первую очередь гексозы. Главными субстратами биологического окисления являются продукты тканевого обмена аминокислот, углеводов и жиров, получившие название веществ «лимоннокислого цикла». К ним относятся кислоты: лимонная, цисаконитовая, изолимонная, щавелевоянтарная, α-кетоглютаровая, янтарная, фумаровая, яблочная, щавелевоуксусная.  Этапы унификации: 1. I этап: полисахариды расщепляются до моносахаридов (обычно гексоз); жиры распадаются на глицерин и высшие жирные кислоты, а белки– на составляющие их свободные аминокислоты. Эти процессы в основном являются гидролитическими, поэтому освобождающаяся в небольшом количестве энергия почти целиком используется организмами в качестве тепла. 2. II этап: мономерные молекулы(гексозы,глицерин,жирные кислоты и аминокислоты) подвергаются распаду, в процессе которого образуются богатые энергией фосфатные соединения и ацетил-КоА. В частности, при гликолизе гексозы расщепляются до пировиноградной кислоты и далее до ацетил-КоА. На этом этапе высшие жирные кислоты аналогично распадаются до ацетил-КоА, в то время какг лицерин окисляется по гликолитическому пути до пировиноградной кислотыи далее до ацетил-КоА. При преимущественном использовании аминокислот в качестве источника энергии (при дефиците углеводов или при сахарном диабете) некоторые из них непосредственно превращаются в метаболиты лимоннокислого цикла (глутамат, аспартат), другие – опосредованно через глутамат(пролин,гистидин,аргинин), третьи – в пируват и далее в ацетил-КоА (аланин,серин,глицин,цистеин). 3. III этап: ацетил-КоА (и некоторые другие метаболиты, например α-кетоглутарат, оксалоацетат) подвергаются окислению(«сгоранию») в цикле ди- и трикарбоновых кислот ( цикл Кребса) .Окисление сопровождается образованием восстановленных форм НАДН + Н+ и ФАДН2. 4. IV этап: осуществляется перенос электроновот восстановленныхн уклеотидов на кислород(через дыхательную цепь). Он сопровождается образованием конечного продукта –молекулы воды. Этот транспорт электронв сопряжен с синтезом АТФ в процессе окислительного фосфорилирования. 21.Ферменты биологического окисления. Классификация по химической природе, характеру действия: пиридинзависимые дегидрогеназы, представители;флавинзависимые дегидрогеназы, представители;цитохромная система ферментов (b, с1, с, аа3- цитохромоксидаза). Биологическое окисление – совокупность реакций окисления субстратов в живых клетках, основная функция которых – энергетическое обеспечение метаболизма. Ферменты - это белки, которые действуют как катализаторы в био-логических системах. Строение: Ферменты характеризуются наличием специфических центров катализа. Активный центр (Ац) – это часть молекулы фермента, которая специфически взаимодей-ствует с субстратом и принимает непосредственное участие в катализе. Ац, как правило, нахо-диться в нише (кармане). В Ац можно выделить два участка: участок связывания субстрата – субстратный участок (контактная площадка) и собственно каталитический центр. Ферменты: *** Пиридинзависимые дегидрогеназы: 1. Это сложные ферменты, у которых в качестве кофактора выступает водорастворимые коферменты НАД+ или НАДФ+. 2. Ферменты локализованы в матриксе митохондрий и цитозоле. НАДН и НАДФН не проходят через внутреннюю мембрану митохондрий, но могут передавать электроны в митохондрию через специальные механизмы. 3. Уравнение реакции, катализируемой пиридинзависимыми дегидрогеназами, можно изобразить следующим образом: - SН2 + НАД+ ↔ S + НАДН + Н+ - SН2 + НАДФ+ ↔ S + НАДФН + Н+ 4. Активной частью НАД+ (НАДФ+) является никотинамидное кольцо (витамин РР, ниацин), которое в окисленном состоянии является ароматическим и имеет "+" заряд. 5. Суммарная концентрация НАД++НАДН в тканях составляет около 10-5 моль, НАДФ++НАДФН в 10 раз меньше. 6. Метаболическая роль коферментов: НАД+ используется в окислении, которое является частью катаболических процессов, НАДФН используется как восстановитель в анаболических реакциях (биосинтезы, обезвреживание). *** Флавинзависимые дегидрогеназы: 1. Это флавопротеины, простетическими группами в которых ФАД или ФМН - производные витамина В2, которые прочно (ковалентно) связаны с апоферментом. 2. Это мембраносвязанные ферменты, окисляющие неполярные и малополярные субстраты. 3. Рабочей частью молекулы ФАД или ФМН, которая участвует в окислительно-восстановительных реакциях, является изоалоксазиновое кольцо рибофлавина, который акцептирует два атома водорода (2Н+ + 2е-) от субстрата. 4. Общее уравнение реакции с участием флавинзависимых дегидрогеназ выглядит так: - SH2 + ФМН → S + ФМН-Н2 - SH2 + ФАД+ → S + ФАДН2 5. В процессах биологического окисления данные ферменты играют роль как анаэробных, так и аэробных дегидрогеназ: - К, анаэробным дегидрогеназам принадлежит НАДН-дегидрогеназа, ФМН-зависимый фермент, который передает электроны от НАДН на более электроположительны компоненты дыхательной цепи митохондрий. - Другие дегидрогеназы (ФАД-зависимые) переносят электроны непосредственно от субстрата на дыхательную цепь (например, сукцинатдегидрогеназа, ацил-КоА-дегидрогеназа). 6. Транспортировка электронов от флавопротеинов к цитохромоксидазам в дыхательной цепи обеспечивают цитохромы. ***Цитохромная система ферментов (b, с1, с, аа3-цитохромоксидаза): 1. Цитохромы - сложные железосодержащие белки, простетическая (небелковая) группа которых представлена гемом (гемопротеиды). 2. Цитохромная система беспечивает дыхание в клетке; цитохром и флавопротеиды - переносчики О2. 3. Цитохромоксидазы: - аа3-цитохромоксидаза: входят два цитохрома типа аа3, каждый из которых имеет центр связывания с кислородом. Цитохромы а и а3 имеют в своей структуре гем А, отличающийся от гема цитохромов с и с1 + он содержит формильную группу вместо одной из метильных групп и углеводородную цепь вместо одной из винильных групп + другая особенность комплекса аа3 – наличие в нем ионов меди, связанных с белковой частью в так называемых CuA- центрах + комплекс цитохромов а-а3 транспортирует электроны непосредственно на молекулярный кислород, активируя его + у активированного кислорода появляются две свободные валентности, к которым присоединяются 2 протона Н+ от первичных акцепторов водорода: НАД-зависимых дегидрогеназ, ФАД-зависимых дегидрогеназ; сукцинат-фумарат-дегидрогеназы (II комплекс) через убихинон (QН2). 22.Тканевое дыхание — терминальный этап биологического окисления. Роль кислорода в процессе тканевого дыхания. Структура дыхательных цепей (ЦПЭ). Редокс-потенциалы компонентовдыхательных цепей. Терминальное окисление происходит на третьей стадии клеточного дыхания. Суть этого процесса сводится к извлечению энергии из восстановленных в цикле Кребса коферментов (НАД и ФАД) путем их окисления. Процесс терминального окисления происходит с участием дыхательной цепи митохондрий. Дыхательная цепь (цепь транспорта электронов) представляет собой совокупность переносчиков, осуществляющих транспорт электронов от восстановленного субстрата (восстановленного НАД или ФАД) на конечный акцептор – кислород. Компонентами дыхательной цепи являются флавиновые дегидрогеназы, цитохромы, железосерные белки и др., которые функционируют в строго определенной последовательности. Роль О2: - О2 - универсальный химический окислитель - Высокомолекулярные энергоемкие соединения, например углеводы, под воздействием кислорода переходят в низкомолекулярные, бедные энергией -- такие, как двуокись углерода и вода. При этом часть энергии высвобождается. Структура дыхательных цепей (ЦПЭ): 1. Компоненты располагаются в порядке возрастания окислительно-восстановительного потенциала, т.е. окислительные свойства (способность забирать электроны) возрастает от начала цепи; самый сильный – кислород. 2. В ЦПЭ существуют подвижные и неподвижные компоненты. а) НАДН-ДГ (-дегидрогенеза) – неподвижный компонент. Это первый ферментный комплекс. Его называют первым участком сопряженного синтеза АТФ. Имеет кофермент ФМН (флавинмононуклеотид) и FeS. Принимает электроны и протоны от НАДН+Н+. б) Кофермент Q10 (убихинон) – подвижный компонент. Синтезируется из промежуточных продуктов биосинтеза холестерола. Принимает электроны и протоны и от первого компонента ЦПЭ, и от второго (ФАД∙Н2). 3. Следующие компоненты: а) Система цитохромов – сложные белки гемопротеины. Имеют в составе Fe, который может менять валентность при переносе электронов (2+ → 3+).Цитохромы переносят только электроны. bc1 – неподвижный компонент. б) Третий ферментный комплекс (QН2-ДГ) - Второй участок сопряженного синтеза АТФ. с – подвижный компонент. аа3 – неподвижный компонент в) Четвертый ферментный комплекс (цитохромоксидаза – передает электроны на кислород) -Третий участок сопряженного синтеза АТФ. Содержит Cu2+. г) Пятый ферментный комплекс – АТФ-синтаза – осуществляет синтез АТФ. Редокс-потенциалы: 1. Это мера способности химического вещества присоединять электроны (восстанавливаться). Окислительно-восстановительный потенциал выражают в милливольтах (мВ). 23.Окислительное фосфорилирование — главный механизм синтеза АТФ в аэробныхусловиях. Сопряжение процессов окисления и фосфорилирования. Представлениео хемиосмотической (протондвижущей) теории Митчелла. Коэффициентфосфорилирования (Р/О).Зависимость интенсивности тканевого дыхания от концентрации в клетке АДФ —дыхательный контроль. Окислительное фосфорилирование. Хемо-аосматическая теория Митчелла. По его мнениюэнерния переноса электронов и протонов вдоль дыхательной цепи первоначальна сосредотачивается в виде протонного потенциала или электорохим градиента ионов Н создающего движение ч/з мембрану заряженных протонов. Диффузия протонов обратно сопряжена с фофсфорилированием кот осущ-ся АТФ систетаза. Дыхание слвершаетасматическую работу, т.е концентрирует протоны в межмембранном пространстве митохондрий и электрическую разность потенциалов кот используется АТФ синтетаза на синтез АТФ. Сочетание этих двух фунций дых и фосфор дало основание назвать гипотезу химосматической или протондвижущей, поскольку движ силой фосфорилированияявл-ся протонный потенциал. Синтез одной мол АТФ из АДФ сопровождается проникновением 2 протонов из внешней среды внутрь митохондрий. Разность протонов выравнивается и происходит разрядка мембраны, исчезает электр потенциал. Механизм образования эл потенциала. Окисление субстратов и фосфорилирование АДФ в митохондриях прочно сопряжены, скорость использования АТФ регулирует скорость потока электронов в цепи переносов электронов, АТФ не используется, поток электронов прекращается. Распад АТФ и образование из него АДФ увеличивает окисление субстратов и поглощение О2. Зависимость интенсивности дыхания митохондрий от концентрации АДФ = дыхательная концентрация. В рез-те его действия скорость синтеза АТФ соответствует потребностям клеток в энергии. Общее сод-ие АТФ в организме 30-50 гр, но каждая молекула АТФ живет меньше 1 мин. Коэфф. фосфорилирования. В расчете на каждый атом поглащенного кислорода или на пару переносимых электронов от НАД*Н2 к О2, митохондрии образуют 3 молекулы АТФ. Отношение кол-ва связанной Н3РО4 и кол-ву поглащенного О2 называют коэффициентом фосфолирирования или стехиометрическим коэф. Он равен меньше 3. Если первичной дегидрогеназой является ФАД, то в цепи переноса действуют только 2 пункта перекачки протонов и стехкоэф меньше 2. А так как в среднем = 2,6 – 2,8. В митохондриях не всегда окисление сопряено с фосфолорированием, такой путь окисления сульфатом называется нефосфорилированным или свободным. Энергия идет на образование тепла. Дыхательный контроль: Окисление субстратов и фосфорилирование АДФ в митохондриях прочно сопряжены. Скорось использования АТФ регулирует скорость потока электронов в ЦПЭ. Если АТФ не используется и его концентрация в клетках возрастает, то прекращается и поток электронов к кислороду. С др. стороны расход АТФ и превращение его в АДФ увеличивает окисление субстратов и поглощениекислорода. Зависимость интенсивности дыхания митохондрий от концентрации АДФ называют дыхательным контролем. 24.Вещества, влияющие на энергетический обмен в клетках: разобщители дыхания и окислительного фосфорилирования (динитрофенолы, неэстерифицированные жирные кислоты, антибиотики).Свободное, нефосфорилирующее окисление в митохондриях, его биологическоезначение в процессе термогенеза (митохондрии бурого жира новорожденных). Разобщители: 1. Разобщители, как правило, липофильные соединения, содержащие фенольную группировку в молекуле и являющиеся слабыми органическими кислотами. 2. В результате их действия значительно активируются процесс биологического окисления и потребление кислорода тканями, однако содержание АТФ и других макроэргов в клетках при этом снижается. Развиваются типичные для отравления веществами общеядовитого действия признаки интоксикации. Образующаяся в ходе окисления субстратов энергия рассеивается в форме тепла, температура тела отравленного резко повышается, что является характерным признаком острого отравления «разобщителями». 3. Динитрофенол - расщепляет жиры. 4. Неэстерифицированные (свободные) жирные кислоты - возможно развитие инсулинорезистентности. 5. Антибиотики - влияют на иммунную систему организма, уничтожая кишечную микрофлору и вызывая дисбактериоз, что, в свою очередь, ведет к развитию патогенной микрофлоры и грибковых инфекций. Бурый жир:   |