БХ ЭКЗАМЕН. 1. Химический состав и природа белков
 Скачать 0.87 Mb.
|
| 55. Гннтез и расщеп.тение гликоееиа Повышение концентрации глюкозы в крови (например в результате ее всасывания из кишечника на высоте пищеварения) поступление глюкозы в клетку может увеличиваться и часть глюкозы может использоваться для синтеза гликогена Накопление резерва углеводов в клетках в виде гликогена имеет преимущество по сравнению с накоплением глюкозыПоступившая в клетку глюкоза подвергается фосфорилированию с участием фермента гексокиназы или гюкокиназы. Образующаяся глюкоза-6-фосфат с участием фермента фосфоглюкомутаэы изомеризуется в глюкоза-1-фосфат Далее глюкоза-1-фосфат за счет энергии уридинтрифосфорной кислоты с участием фермента глюкоза-I-фосфат уридил трансфераза превращается в уридиндифосфоглюкозу Образующийся пирофосфат немедленно расщепляется пирофосфотазой необратима - реакция термодинамического контроля УДФ глюкоза с участием фермента гликоген-синтетазы (этот фермент способен образовывать а-1,4-гликозидные связи в гликогене) включается в молекулу гликогена Фермент гликоген-синтетаза способен присоединять остатки к строящейся молекуле гликогена только путем образования а 1,4-гликозндной связи Следовательно с участием этого фермента может синтезироваться только линейный полимер Гликоген полимер разветвленный имеющий а-1,б-гликозидные связи в точках ветвления Оказывается для образования этих связей необходим еще один фермент получивший название фермента ветвления Синтез гликогена идет во всех органах и тканях Однако наибольшее количество содержится в печени и мышцах Включение одного остатка глюкозы в молекулу гликогена сопровождается использованием двух макроэргических эквивалентов Необходима одна молекула АТФ и одна молекула УДФ Поэтому синтез гликогена может идти только при достаточной энергообеспеченности клеток, т е при высокой концентрации АТФ. МОБИЛИЗАЦИЯ ГЛИКОГЕНА Гликоген как резерв глюкозы накапливается в клетках в постадсорбционном периоде (после всасывания) и расходуется затем. Расщепление гликогена в печени получило название мобилизация гликогена Происходит за счет фермента гликоген фосфорилазы Он катализирует расщепление а-1,4-гликозидные связи в молекулах гликогена Гликоген-» гл-1-ф <—> гл.-6-ф -> глюкоза + НзРО, (С,Н100,)п фосфородиз фосфоглюкомутаза глюкоза-6-фосфотаза Регуляция процессов синтеза и распада гликогена. Сопоставим эти процессы. Эти процессы различны Это обстоятельство дает возможность раздельно регулировать синтез и распад гликогена Регуляция осуществляется на уровне 2 ферментов гликогенфосфорилазы и гликогенсинтетазы Основным механизмом регуляции активаостн этих ферментов является их ковалентная модификация путем фосфорилирования – дефосфорилирования Фосфорилированная фосфорилаза активна (отвечает за расщепление гликогена) ее называют фосфорилаза-А В то время как фосфоритрованная гяикогенсинтетаза неактивна ( активная форма отвечает за синтез) а дефосфоршппмванные формы наоборот Дефосфорилированная фосфорилаза неактивна - фосфорилаза-В РАСПАД ГЛИКОГЕНА В ПЕЧЕНИПервичным сигналом стимулирующим мобилизацию гликогена в печени является снижение концентрации глюкозы в крови Если вы хотели есть, но вас отвлекли как ребенка и ничего не давать, то дальше он уже не просит есть Почему? 1. В ответ на это а-клетки островков Лангерганса панкреатической железы выбрасывают в кровь гормон ГЛЮКАГОН. 2. Глюкагон циркулирующий в крови взаимодействует со своим белком-рецептором находящимся на внешней стороне наружной клеточной мембраны и образует гормон-рецепторный комплекс 3. Затем с помощью специального механизма после образования гормон-рецепторного комплекса происходит активация фермента аденилатциклазы (G белки меняют свою конформацию и переводят в активную форму адекилатциклазу) 4. Активная форма начинает образовывать циклический АМФ из АТФ 5. ЦАМФ способен активировать еще один фермент - протеилкитза Этот фермент состоит из 4 субъединиц 2-х регуляторных и 2-х каталитических Две молекулы ЦАМФ присоединяются к регуляторньш субъединицам => происходит изменение конформации и высвобождаются каталитические субъединицы 6. Каталитические субъеднницы обеспечивают фосфорнлироваиие ряда белков, в том числе ферментов В частности они обеспечивают фосфорилирофание гликогенсинтетазы и это сопровождается блокированием синтеза гликоген Кроме этого происходит фосфорилирование киназы-фосфорилазы (слово киназа означает фосфорилироваиие) которая фосфорилирует пшкогекфосфоршшу Отсюда активация расщепления гликогена с выходом глюкозы в кровь. Выброшенная глюкоза в кровь увеличивает концентрацию доводя ее до нормальных величин Стимуляция расщепления гликогена в печени происходит так же за счет выброса адреналина | 56 АЭРОБНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ Анаэробное расщепление глюкозы до лактата(гликолиз)и гликогенолиз. Поскольку в ходе этого превращения используются молекулы восстановленного НАД которые образовались при окислении трифосфоглицеринового альдегида то система становиться независимой от киолдорода Комбинация реакции в ходе которых окисление трифосфоглицеринового альдегида в 1,3 дифосфоглицерат генерирует восстановленный НАД используемый в дальнейшем для восстановления пирувата в лактат получило название - гликолитическая оксидоредукция 1-ый этап Окисление глюкозы до пирувата. Что здесь важно подчеркнуть По свременным представлениям 1 этап окисления люкозы протекает в цитозоле и катализируется 1 этап в свою очередь может быть разделен на е стадии В реакциях 1-ой стадии происходит: а)фосфорилирование глюкозы б) изомеризация остатка глюкозы в остатокфруктозы. в) дополнительное фосфорилирование фруктозного остатка г) расщепление гексозрого Первая реакция катализируется ферментом гексокиназой. Эта реакция фосфорилирования глюкозы за счет энергии АТФ В ходе реакции теряется 5 ккал/моль и поэтому реакция в условиях клетки необратима Вторая реакция изомеризация катализируется ферментом фосфогексоизомеразой. Превращением в фруктозу 6 фосфат Третья реакция снова киназная которую катализирует фосфофруктокиназа Выделяется 3,4 ккал/моль практически в клетках необратима За счет энергии АТФ происходит фосфорилирование с образованием фруктоза б бифосфата Четвертая реакция альдолазная катализируемая ферментам альдолазой Входе этой реакции происходит альдолазное расщепление фруктоза-6-бисфосфата. в итоге образуется 2 фосфотриозы. Следующая реакция в ходе которои фосфодиоксиацетон изомеризуется с превращением трифосфоглицириновый альдегид Катализирует эту реакцию фосфотриоза-изомераза. Вывод: Таким образом в ходе первой стадии затрач 1Вается 2 молекулы АТФ и оорачуется молекулы фосфоглицеринового альдегида Иногда эту стадию называют подготовительной Т е идет дальнейшая подготовка к окислению уже образующихся фосфотриоз. На второй стадии первого этапа. Происходит окисление фоосфоглицеринового альдегида в пируват. Поскольку при распаде молекулы глюкозы образуется 2 молекулы фосфоглицеринового альдегида, то вдальнейшем при описании процесса мы должны учитывать это обстоятельство. Первая реакция является окислительной. Мы о ней говорили когда расматривали Дегидрогеназа трифосфоглицеринового альдегида. Одновременно участником реакции является фосфорная кислота Названный фермент является НАД зависимым т е одержи в качестве кофермента НАД Происходящий процесс окисления путем дегидрирования приводит запасается в образующимся окисленном соединении называющимся 1,3 дифосфоглицерат. Во второй реакции происходит образование АТФ Фермент катализирующий эту реакцию называется фосфоглицераткиназа В ходе этой реакции энергия вместе с фосфатной группой передается на АДФ образованием АТФ Образующееся оединение в ходе этои реакции это 3-фосфоглицерат. В третей реакции катализируемои фосфоглицератмутазой происходит перенос фэсфатной группы от 3 углеродного атома ко 2-му углеродному атому. Образуется фосфоглицерат. В четвертой реакции катализируемой ферментом енолазой, происходит перегруппировка связей и образование макроэргического соединения фосфоэнолпирувата(ФЭП). В ходе пятой реакции катализируемой ферментом пируваткиназой происходит перенос вместе с энергией фосфорильного остатка на АДФ с образованием АТФ. Образуется кетокислота простеишая извествой под названием пировиноградная кислота (пируват) Необратима т к сопровождаетсяч потерей 7,5 ккал/моль. На этом первый этап заканчивается. | 57. Аэробный распад глюкозы. Основными из них являются анаэробные расщепление глюкозы до лактата(гликолиз) и гликогенолиз. В анаэробных усповиях расщепление до лирувата идет аналогично аэробному пути окислению. Пировиноградная кислота за счет лактатдегидрогиназы с использованием восстановленного НАД восстанавливается до молочной кислоты. Поскольку в ходе этого превращения используются молекулы восстановленного НАД, которые образовались при окислении трифосфоглицеринового альдегида, то система становиться независимой от кислдорода. Комбинация реакций в ходе которых окисление тряфосфоглкцеринового альдегида в 1,3 дифоофоглицерат генерирует восстановленный НАД, используемый в дальнейшем для восстановления пирувата в лактат подучило название - гликолитическая оксидоредукция. Расщепление глюкозы до лактата сопровождается высвобождением примерно 1/12 части энергии заключенной в химической связи глюкозы. Тем не менее на каждую распавшуюся в ходе анаэробного гликолиза молекулу глюкозы клутка получает 2 молекулы АТФ. При гликогинолизе клетка получит 3 молекулы АТФ на каждый остаток глюкозы из молекулы гликогена. Почему 3 ? Потому, что фосфоролиз не требует АТФ в отличии от гексокиназной реакции, т.е. при гликогенолизе расходуется только 1 молекула АТФ, а 4 образуется. Несмотря на очевидную невыгодность в отношении количества высвобождаемой энергии анаэробный гликолиз и гликогенолиз позволяет клеткам существовать в условиях отсутствия кислорода. Когда такие ситуации возникают? Во-первых анаэробный путь окисления глюкозы обеспечивает энергией в условиях высокой экстренно возникающей нагрузке. Во-вторых эти процессы играют большую роль в обеспечении клеток энергией при выраженным расстройством гемодинамики. Суммарное уравнение гликолиза гл. + 2АДФ + 2Н3РО4 -> 2лактат + 2АТФ + 2НгО Сгл-3,3 - 5,5 норма Споч.порог= 9,0 млмоль/литр | 59. Окислительное декарбоксилирование пирувата. В аэробных условиях пируват поступает в митозхондрии, где под действием^ лируватдегидрогиназного комплекса подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием ацетил-КоА В состав пируватдегидрогиназного комплекса входит 3 фермента: пируватдекарбоксилаза, дегидролипоатацетилтрансфераза, дегидрогиназа липоевой кислоты. Их количественное соотноыение в составе комплекса как правило приближается 30:1:10. Первый фермент этого комплекса: пируватдекарбоксилаза катализирует следующую реакции: схема1 В качестве простетической группы этот фермент содержит ТДФ (тиаминдифосфат). Этот фермент отщепляет карбоксильную группу в виде СО2 и образует соединенный с ферментом активный ацетоальдегид (гидроксиэтил). Второй фермент этого комплекса катализирует две реакдии: В качестве простетической группы этот фермент содержит липоевую кислоту В ходе этой реакции происходит перенос остатка эфирного ацетоальдегида на ЛК. Параллельно происходит окисление альдегидной группы до карбоксильной. В ходе этой реакции происходит перенос ацетильного остатка на входящий в состав электроны и протоны на НАД. Фермент катализирующий данную реакцию - дегидрогиназа липоевой кислоты. Суммарное уравнение окислительного декарбоксилирования пирувата. 2пируват + 2НАД+ + 2HS-KoA -> 2Ацетил-КоА + 2НАДН+Н* + 2С02 Под действием пируватдегидрогиназного комплекса который содержит 3 фермента и 5 коферментов: ТДФ, ЛК, ФАД, НАД, HSKoA, происходит отщепление 2СО2, образование двух восстановленных НАД, т.е. энергия прошедшего окисления запасается в восстановленном НАД и образуется макроэргическое соединение - ацетил-КоА, которое дальше может использоваться в цикле трикарбоновых кислот Кребса. | 60. Патология углеводного обмена. Вторую группу нарушений составляют вторичные нарушенияобмена углеводов, которые развиваются на фоне того или иного заболевания. Так например многие эндокринные заболевания (сахарный диабет, бронзовая болезнь, болезнь Иценко-Кушинга) сопровождаются тяжелыми метаболическими нарушениями, в том числе нарушениями обмена углеводов Нарушение обмена углеводов наблюдается так же при заболеваниях печени, почек, кишечника, сердечно-сосудистой патологии ВТОРИЧНЫЕ НАРУШЕНИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА Эти нарушения не имеющие наследственного характера, встречаются в следствии того или иного заболевания или в результате прибывают человека в экстремальных условиях голодание или эмоциональный стресс Проявление этих нарушений метаболизма обычно яваяется изменение содержания глюкозы в крови, появление глюкозы в моче, изменение содержания различных промежуточных продуктов углеводного обмена вкрови, ликворе и тканяхНесомненно, что изменение содержания этих соединений в различных биологических объектах дает ценную информацию о состоянии внутренней среды оргашима на основании которых на ряду с другими данными может быть поставлен диагноз или сделано заключение о ходе развития патологического процесса Целый ряд физиологических и патологических состояний сопровождается изменениями содержания глюкозы в крови Повышение концентрации глюкозы в крови более 5,5 носит название гипергллкемии (более точио гиперглюкозэмия) Причиной гипергликемии может быть то или иное физиологическое состояние организма, но в то же время гштергликемия может развиваться как следствие различных заболеваний Поэтом; их подразделяют аа: | Физиологические. Наблюдаются после приема богатой углеводами пищи Алиментарные гипергликемии они являются следствием большого поступления глюкозы в кровь их кишечника При эмоциональных стрессах, в этих случаях повышение содержания глюкозы в крови вызвано большим выбросом адреналина в кровь и усиленной мобилизации гликогена в печени 'Эти физиологические гипергликемии носят временный характер | Патологические. Носят стойкий характер Не следует упускать из виду, что гипергликемии могут развиваться при различных патологических состояниях Приведем несколько примеров во-первых гипергликемия харак-ш при сахарном диабете (снижена или продукция инсулина или же уменьшено число рецепторов для инсулина в клетках инсулинзависимых тканях) Отсюда 2 варианта сахарного диабета 1-й инсулинзависимый 2-й инсулиннезависимьщ 90%людей В обоих зтях случаев прежде всего .заторможено поступление глюкозы в инсулинзавясишах тканей я поэтому глюкоза, накапливается в крови. Гипергликемия. Определенную роль играет так же нарушение усвоения глюкозы тканями, поскольку мы говорили, что инсулин активно влияет на процессы утилизации глюкозы клетками При так называемом стероидном диабете так же развивается стойкая гнпергликемвя В основе этого варианта лежит избыточная продукция корковым веществом надпочечников гормонов глюкокортикоядов. Глюкокортикоиды поступающие в кровь в избыточном количестве вызывают гиперстимуляцию глкжонеогенеза отсюда и гипергликемия Гиперплазия коры надпочечников и повышенная выработка ппококортикоидов наблюдается при синдрома болезни Иценко-Кушинга. При опухолях мозгового вещ-ва надпочечников так же развивается гипергликемия причиной является избыточная продукция опухолевыми клетками гормона адреналина Еще одним вариантом патологической гипергликемии является гипергдикемия развивающаяся при тяжелых поражениях печени например цирроза В этом случае причиной гипергликемии является нарушение способности пораженной печени депонировать поступающую во время пищеварения глюкозу в гликоген Гипергликемии встречаются и при других патологических состояниях, например при таких как поражение ЦНС, Базедова болезнь Гипергликемии может сопровождаться глкжозурией В норме содержание глюкозы в моче незначительно в виде следов и с помощью лабораторных методов эти следы не обнаруживаются При здоровых почтах глюкоза попадает в мочу только тогда когда ее концентрация превышает 8,5 - 9 млмоль/л т е превышает почечный порог для глюкозы - это максимальная концентрация глюкозы в крови при которой она еще полностью реабсорбируется из первичной мочи Величина почечного порога лимитируется мощностью мехшасшов реабсорбции вканалъцевом аппарате нефрона.При поражениях иефронного аппарата ( тяжелые нефриты, токсические поражения почек) величина почечного порога снижается и тогда глюкоза может появляться в моче даже при ее нормальном содержании в крови SO причинами глюкоэурии могут быть Во-первых высокий уровень гипергликемии с превышением почечного порога Во-вторых снижение способности пораженных почек реабсорбировать глюкозу из первичной мочи, что эквивалентно снижению почечного порога Гипогшкемия Снижение содержание глюкозы ниже 3,3 млмоль/л получило название - гипогликемии Значительно более опасна для человека по сравнению с гнпергликемией Почему гипогликемии более опасны? Дело в том, что снижение содержания глюкозы в крови приводит к нарушению энергообеспечения коры головного мозга Мозг за сутки потребляет примерно 120 гр глюкозы Другие источники энергии головной мозг абсолютно не может использовать поэтому при гипогликемии развивается потеря сознания, судороги и при ниже 2,2 млмоль/л - пиздец Причиной гипогликемии. может быть голодание или длительная физическая тяжелая работа Вполне понятно что эти гипогликемии носят временный характер Стойкие гипогликемии могут развиваться при нарушении деятельности желез внутренней секреции Например при бронзовой болезни В результате разрушения коры надпочечников в организме снижается содержание глкжокортикоидов, что сопровождается снижением уровня глюконеогенеза и падением содержания глюкозы в крови Гипогликемия развивается при гипотериозах, т е при пониженной функции щитовидной железы, когда мало выработки гормонов тироксина Может развиваться при инсуломе (опухоль) которая сопровождается гиперпродукции инсулина Тяжелая и опасная гипогликемия может развиваться у больных сахарным диабетом при передозировке инсулина. |