Шпоры химия. 1. Метаболизм, способы образования атф в организме. Метаболизм
 Скачать 0.62 Mb.
|
|
51 и 52. Нарушение углеводного обмена. Наследственные заболевания, которые характеризуются нарушением активности ферментов принимающих участие в синтезе и распаде гликогена и в процессах переваривания. Например – непереносимость молока у ребенка может быть связана с дефицитом фермента лактазы, наблюдается вздутие живота. Нарушение синтеза гликогена – если нарушена активность ферментов, участвующих в распаде гликогена, то это приводит к болезням накопления гликогена – гликогенные заболевания – всего их 11 типов (мышечная, печеночная, сердечная и т.д.). При нарушении синтеза гликогена наблюдается отсутствие гликогена в печени – агликогеноз – нарушение активности ферментов синтеза; истощенность. 53. Взаимосвязь всех обменов. Глюкозо6фосфат – активная форма глюкозы, которая идет на синтез гликогена. При распаде гликогена образуется глюкозо1фосфат и из нее глкозо6фосфат. Глюкозо6фосфат участвует в гликолизе, в результате чего образуется ПВК. С глюкозо6фосфата начинается ПФЦ, в результате чего образуется НАДФН (используется в реакциях восстановительного биосинтеза – синтез жирных кислот УиЛ) рубозо5фосфат и фосфорибозилпирофосфат синтез нуклеотидов (БиУ). ПВК – под действием лактатдегидрогеназы превращается в молочную кислоту. ПВК образуется при гликолизе, участвует в глюконеогенезе. ПВК превращается в оксалоацетат, который в реакции аминирования в аспартат (БиУ). Окислительное декарбоксилирование ПВК приводит к образованию АцКоА. АцКоА – образуется при окислительном декарбоксилировании ПВК, при бета-окислении жирных кислот (ЛиУ), из кетогенных а/к. АцКоА запускает ЦТК, идет на синтез жирных кислот, кетоновых тел и холестерина. 54. Роль ключевых метаболитов: глюкозо6фосфат, ПВК, АцКоА. Глюкозо6фосфат – активная форма глюкозы, которая идет на синтез гликогена. При распаде гликогена образуется глюкозо1фосфат и из нее глкозо6фосфат. Глюкозо6фосфат участвует в гликолизе, в результате чего образуется ПВК. С глюкозо6фосфата начинается ПФЦ, в результате чего образуется рубозо5фосфат фосфорибозилпирофосфат синтез нуклеотидов. ПВК – под действием лактатдегидрогеназы превращается в молочную кислоту. ПВК образуется при гликолизе, участвует в глюконеогенезе. Окислительное декарбоксилирование ПВК приводит к образованию АцКОА. АцКоА – образуется при окислительном декарбоксилировании ПВК, при бета-окислении жирных кислот, из кетогенных а/к. АцКоА запускает ЦТК, идет на синтез жирных кислот, кетоновых тел и холестерина. 124-126. Нервная ткань. Функции нервной системы: обработка, хранение, передача информации через синаптические связи клеток. Главный элемент нервной ткани – нейрон. Синапс – осуществляет связь между отдельными нейронами. Химический состав: 1) содержание липидов в сером веществе 25%, в белом 40%, в периферических нервах до 50%. Липидный состав меняется в онтогенезе, в раннем возрасте отсутствуют цереброзиды, далее увеличивается количество длинноцепочных жирных кислот с четырьмя и пятью двойными связями. 2) содержание белков 50% в сером веществе, 35% в белом. 3) малый запас гликогена и АТФ. Нейроспецифические белки (НСБ) – обнаруживаются в нервной ткани и количественно в ней преобладающие. Открыто более 200 НСБ. В нервной ткани присутствуют простые и сложные белки. Простые – нейроальбумины, глобулины и опорные белки – нейросклеропротеиды, нейроколлаген и нейроэластин. Сложные – нуклеопротеиды, липопротеины, фосфопротеины, протеолипиды, и надмолекулярные липонуклеопротеиды, липогликопротеиды, липогликонуклеопротеиды. НСБ: 1) Са связывающий НСБ – белок S100 – 1965 г – находится в мозге в глии – кислый гликопротеид, т.к. 60% его состава глутаминовая и аспарагиновая кислоты, он не осаждается в 100% (NH4)SO4. Появляется на 10-15 неделе эмбрионального развития, количество увеличивается по мере обучения, тренировок формирования условных рефлексов, в памяти. Молекула S100 соединяет 2Са меняет конформацию, на поверхности появляются гидрофобные группы – изменение проницаемости мембран. В 50 – основной фосфорилируемый белок мембраны синапсов, это приводит к продолжительному изменению заряда постсинаптической мембраны. При старении интенсивность ф-я падает, это приводит к снижению пластичности мембран. 2) НСБ связанные с адгезией и межклеточным узнаванием - гликопротеины, участвующие в синаптической передаче, рецепторной реакции, формирование и хранение памяти. Болезнь Альцгеймера – белок бета-АРР. Потеря интеллектуальной способности, теряется координация, кратковременная память, не узнавание себя. В норме белок бета-АРР погружен на половину в мембрану, верхняя половина отщепляется. А при болезни отщепляется только кончик, иногда остальное. 3) НСБ ферменты: белок 14-3-2-гамма гамма-енолаза, находится в цитоплазме нейронов, в основном в сером веществе больших полушарий. 4) Секретируемые НСБ – транспортер и защита от разрушения пептидных регуляторов, вырабатываемых в ЦНС: нейрофизин – используется для транспорта окситоцина и вазопрессина в соотношении 1:10 (окситоцин) и 1:14 (вазопрессин). 5) белок Р-400 (по молекулярной массе) – отвечает за двигательный контроль, находится в мозжечке. 6) белок – фактор роста нервов (ФРН) – NGF – вырабатывается клетками-мишенями, на аксоне есть его рецепторы. Если аксон в течение 12-15 дней достиг мишени – они выжили, другие погибают. Путем эндоцитоза NGF поглощается клеткой, в клетке может произойти частичная гидротация (дегродация) NGF, т.о. он выполняет трофическую функцию. NGF индуцирует тироксиноксидазу – основной фермент синтеза катехоламинов. Стимулирует поглощение уридина, образование полисом, синтез белка, липидов, РНК, потребление глюкозы. Он способствует выживанию нервных клеток – активирует рост аксонов и денритов, осуществляет контроль за сборкой микротрубочек. Белок РсI (пиайси) – его наличие связывают с шизофренией. Азотистый обмен. Метаболизм белков и а/к в головном мозге происходит интенсивнее, чем в других органах, в сером веществе выше чем в белом. Более интенсивнее идет синтез из глюкозы глутаминовой и аспарагиновой кислот, глицина, серина, аланина. Быстрый обмен между свободными а/к мозга и кровью. На долю глутаминовой и аспарагиновой кислот и их производных (глутамин, ГАМК, глутатион) приходится 75% от всех а/к мозга. Центральная роль принадлежит глутаминовой кислоте, она может использоваться как источник энергии - глутаматальфа-КГЦТК (АТФ, Н2О, СО2). Концентрация глутамата поддерживается на одном уровне. Источники глутамата – 1) восстановительное анимирование альфакетоглутарат + аммиак + НАД(Ф)Н2 под действием глутаматдегидрогеназы образуется глутамат + НАД(Ф) + вода 2) трансанимирование аспартат + альфаКГ под действием АсАТ об-ся ЩУК + глутамат 3) метаболизм ГАМК – образуется из глутаминовой кислоты в реакции декарбоксилирования и СО2 Т.К. ГАМК оказывает тормозящий эффект на синаптическую передачу в ЦНС , то судорожные явления при недостатке витамина В6 могут быть связаны с пониженным образованием ГАМК. Внутривенное введение ГАМК может привести к гибели определенных клеток. Образование аммиака – источниками являются а/к и ихпроизводные.А/к+альфа-КГальфа-кетокислоты+глутамат. Глутамат+ЩУКа-КГ+аспартат. В митохондриях – дезаминирование НАД. А/к глутамат аспартат + ДНАД (НАДсукцинатсинтетаза, ГТФ) НАДсукцинат ( ф лиаза) фумраровая кислота + НАД (дезаминаза) NH3 + H2O + фор. В цитоплазме источник аммиака – АМФ. а/к глутамат аспартат + ИМФ (аденозилсукцинатсинтетаза) аденозилсукцинат (лиаза) фумарат + АМФ (дезаминаза) H2O + NH3 + ИМФ. Высокая концентрация аммиака приводит к коматозам. Обезвреживание аммиака: NH3 + глутамат (инсинтетаза) глутамин с током крови в печень или почки. Удаление аммиака происходит за счет глутамина. Липиды – нейтральных липидов почти нет, преобладают сложные липиды – фосфолипиды, сфинголипиды – галактоцеребразиды, галактосульфатиды, много холестерина – 25% от всех липидов мозга. Сфинголипиды входят в состав миелиновых оболочек. Нарушение их деградации из-за дефекта фермента приводит к сфинголипидозам и демиелинизации. Ганглиозиды – участвуют в связывании натрия, калия, кальция, процессе адгезии, обеспечивает иммунохимическую специфичность. Свободных жирных кислот мало, в состав входят около 40 жк. Мозг не использует жк и липиды в качестве источника энергии, но может использовать бета-гидроксибутират. Энергетический обмен головного мозга: глюкоза – основной энергетический субстрат. В головном мозге потребляется до 70% глюкозы образующейся в печени и 20-25% от всего поступающего в кровь кислорода. Глюкоза: 90% окисляется аэробно до ПВК СО2, Н2О, АТФ (для поддержания электрических потенциалов), 5% анаэробно до молочной кислоты, а 5-7% идет на синтез гликопротеидов, в ПФЦ – образуется НАД(Ф)Н2, на синтез гликогена. Запаса гликогена хватило бы на 2-6 сек работы мозга, т.к. глюконеогенеза в мозге из а/к не происходит – нет соответствующих ферментов. Функционирование головного мозга зависит от поступающего уровня глюкозы с кровью. Нуклеиновые кислоты – репликация ДНК в нейронах отсутствует, работает система репарации ДНК, в мозге экспрессируется несколько десятков тысяч уникальных генов, из которых не менее половины экспрессируется только в головном мозге – это говорит о высокой скорости транскрипции РНК, широко распространен альтернативный сплайсинг и интенсивное образование белка. Синтеза пиримидиновых нуклеотидов не происходит, т.к. нет карбамоилфосфатсинтетазы, для синтеза пуринов все есть. Содержание циклических нуклеотидов очень высокое, т.к. они участвуют в синаптической передаче нервного импульса. Особенности обмена в нервной ткани: 1) много липидов, мало углеводов, нет их резерва 2) высокий обмен дикарбоновых кислот 3) глюкоза – основной источник энергии 4) мало гликогена, поэтому мозг зависит от поступления глюкозы с кровью 5) интенсивный дыхательный обмен 6) кислород используется постоянно и уровень не меняется 7) обменные процессы носят обособленный характер благодаря гематоэнцефалическому барьеру, высокая чувствительность к гипоксии и гипогликемии. Медиаторы: 1) возбуждения – ацетилхолин, адреналин, норадреналин (все они их тирозина), серотонин (из триптофана). 2) тормозные – ГАМК, глицин, ацетилхолин из АцКоА и холина. Основные возбуждающие медиаторы в мозге – глутамат и аспартат. При освобождении в синапс они через ионотропные рецепторы открывают Na-каналы, происходит быстрый вход Na в постсинаптическую мембрану. Происходит деполяризация мембраны, что приводит к возбуждению нейрона. Серотонин – играет роль в развитии патологических состояний – эффективное расстройство и шизофрения. При его недостатке наблюдаются нарушение сна, раздражение, агрессия. Адаптация к стрессу включает систему ГАМК, увеличивается содержание ГАМК и он связывается с фосфолипидными компонентами постсинаптических мембран и ингибируют выработка АХ. ГАМК и глицин открывают каналы пропускающие Cl возникают тормозные постсинаптические потенциалы. Медиаторы высших отделов нс: 1)Дофамин – осуществляет контроль движений. Болезнь Паркенсона – нарушение дофаминэргической передачи и концентрация дофамина падает и составляет 5-15% от нормы, вырабатывается в таламусе. При шизофрении концентрация увеличивается. Нейромедиаторы – нейропептиды, их несколько сотен, содержат от 2 до 50 а/к остатков и каждая имеет определенный комплекс биологической активности. Тиролиберин – активность эмоционального поведения, бодрствование, дых центра. Холицистокинин – мощный ингибитор пищедобывательного центра. Эндозепин 6 – вызывает беспокойство. Люлибирин – отвечает за половое поведение. Коннекторы – поведенческие пептиды – скотофобин. Аплоидные пептиды – обладает повышенной чувстваительностью к морфиновым рецепторам – эндоферины и бета-энкефалины. Они обладают значительным эффектом. 127. Мышечная ткань. Мышцы – гладкие (непроизвольные) и поперечно-полосатые (сердечная – непроизвольная, скелетные – медленные, самопроизвольно сокращающиеся, иннервируется вегетативной нервной системой – находятся в стенке трубчатых органов, кишечном тракте, мочеточнике, семявыводящих протоках, сосудах, мочевого пузыря). Сердечная мышца – самопроизвольная, иннервируется вегетативной НС, клетки не являются многоядерными, соединяются вставочными дисками. Скелетные мышцы – произвольные, иннервируется соматической нервной системой, обеспечивает передвижение, быстрое сокращение и утомление, многоядерные клетки. Гладкие мышцы – одноядерные клетки, веретенообразные соединяются в коллаген, миозин отличается от поперечно-полосатых мышц большей степенью укорочения. Поперечно-полосатые мышцы – мышечные волокна от 2 до 50 см, портняжная мышца самая длинная. Мышечная клетка несколько мм в длину, толщина 50 мкм. Многоядерные клетки, слияние происходит в онтогенезе, ядра нах-ся под плазматической мембранной. Основные элементы: мембрана – сарколемма; цитоплазма – саркоплазма, содержит большое число миофибрилл – специальные органеллы, которые отвечают за сокращение; саркоплазма содержит продольные цистерны ЭПР, гликоген, АТФ, креатинфосфат, гликолитические ферменты. Саркомер – его границы это линии Z. При большом увеличении наблюдается чередование белых полос – диск I (изотропные) и темных полос – диск А анизотропные диски. В диске А имеются менее темные участки – Н, и темная линия – М – в нее встроен фермент креатинфосфокиназа; белок миолизин – прикрепляет хвосты миозина. Миофиламенты 2х типов: 1) тонкие нити 7нм – содержат актин, тропомиозин, тропониновый комплекс 2) толстые нити 15 нм – миозин. К Z пластине присоединяются хвосты тропомиозина, белка тинина. Альфа-тинин связывает нити F-актина. Химический состав: 75-80% воды, 20-25% сухого остатка: 1) саркоплазматические белки – миоальбумины, миоглобулины, миоглобин, ферменты гликолиза и гликогемолиза 2) белки стромы – коллаген, эластин 3) сократительные белки – актин, миозин, тропомиозин, тропонин. 15% сухого остатка это: 1) азотсодержащие вещества – глутамин, карнозин, ансерин, креатин, креатинин, свободные а/к 2) фосфорсодержащие вещества – АТФ и другие нуклеопротеиды, креатинфосфат 3) липиды – фосфолипиды, фосфоглицериды 4) углеводы – гликоген 5) минеральные вещества. Миозин – миофибриллярный белок 520 кДа, на него приходится 50% всех белков мышц. Функция: 1) при физиологических значениях рН ионной силы, концентрации Mg, Ca, он образует пучки 2) он является АТФ-азой, т.е. АТФ в присутствии миозина дает АДФ и неорганический фосфор 3) миозин связывается с F-актином, это приводит к самопроизвольному сокращению. В основе миозина – длинный спиралевидный хвост, который заканчивается двумя глобулярными головками, около которых располагаются легкие цепи миозина. При действии трипсина миозин разрушается на легкий меромиозин (половина закрученной спирали) и тяжелый меромиозин (вторая половина закрученной спирали + две головки). Тяжелый меромиозин взаимодействуя с папаином распадается на 1фибриллярный компонент (S2), 2глобулярные головки (S1) – обладают АТФ-азной активностью. Там где действовал трипсин - шарнирное устройство – деспирализованные участки миозина. Актин – в глобулярной форме G-актин – 42 кДа. В присутствии АТФ полимеризуется в F-актин. На 7 молекул G-актина приходится 1 молекула тропомиозина (ТМ) – черный стержень в структуре тонкаго филамента. Есть еще дополнительные белки – тропонины – тропониновый комплекс (Тт) для связывания с тропомиозином, TI – ингибирует АТФ-азную активность миозина, ТС т- связывает ионы Са. Механизм взаимодействия нитей миозина и актина – химическая энергия АТФ преобразуется в механическую. 1) Головка миозина обладает АТФ-азной активностью. 2) Происходит гидролиз АТФ в АДФ + Н3РО4. 3) после прихода нервного импульса происходит поворот головки к нити актина, отщепляется остаток Н3РО4, образуется актин-миозин-АДФ, под углом 900. 4) головка поворачивается под углом 450 к миозину и выделяется молекула АДФ и актин с миозином отделяются. Все это происходит при наличии ионов магния. 1) гидролиз АТФ миозином идет быстро 2) АДФ и Фн освобождаются медленно и остаются связанными с головками миозина, они могут вращаться под большим углом 3) при поступлении сигнала миозиновые головки прочно связываются с актиновым филаментом под углом 900 и образуется актомиозин АДФ и высвобождается Фн. 4) т.к. актомиозиновый комплекс имеет наименьшую энергию при угле 900, происходит поворот головки на 450 что сопровождается выделением АДФ. Новая молекула АТФ отсоединяет актин от миозина. Миозиновые головки шагают вдоль актиновых нитей, т.о. происходит сближение Zлиний за счет перемещения толстых филаментов относительно тонких. В результате мышца сокращается до 1/3 своей иходной длинны. 1сек – 15 мкм – скольжение . Регуляция мышечной активности опосредован Са. 1) актиновая регуляция через освобождение у актина участка для связывания с миозином. Са концентрируется в саркоплазматическом ретикулуме при участии Са-связывающего белка – кальсеквестрин имеет 40 участков для связывания с ионами Са. При поступлении сигнала происходит деполяризация мембраны мышечных клеток и 2) открываются Са каналы. В покое ионы кальция составляют 10-7-10-8, после открытия Са каналов концентрация становится 10-6-10-5 степени. При низкой концентрации Са 10-7-10-8 и тропонин и тропомиозин препятствует взаимодействию актина с миозином. После повышения концентрации Са, Са связывается с белком тропонином С – его боковая петля оказывает влияние на тропонин I и Тт а они располагались рядом с тропомиозином и он с тропониновым комплексом отходит от участка актина, который способен взаимодействовать с миозином. Начинается взаимодействие актина и миозина, начинается сокращение. Сердечная мышца полностью зависит от поставки Са из внеклеточной жидкости. Роль оксида азота и его влияние на организм. Под его действием на гладкие мышечные клетки увеличивается поток Са из клеток, уменьшается фосфорилирование легких цепей миозина – протеинкиназы С. Это нарушает взаимодействие актина и миозина, что приводит к мышечной релаксации. Роль Са: 1) оттягивает тропин-тропомиозиновый комплекс от актина 2) активирует миозиновую АТФ-азу 3) непрямой эффект – осуществляет фосфорилирование легкой цепи миозина, что может ускорить взаимодействие актина с миозином. Миозиновая регуляция – в миозине открываются участки для связывания с актином. 2 легкие цепи миозина у глобулярной головки закрывают участки для связывания с АТФ и актином. Особенности сокращения гладких мышц – пусковой момент – концентрация Са, но тропониновая система в гладких мышцах отсутствует, то Са связывается с кальмодулином и активирует протеинкиназу легких цепей, в результате протеинкиназа будет фосфорилировать легкие цепи миозина и они будут отъезжать с головки открывая участки связывания миозина, что приводит к мышечному сокращению. При понижении Концентраци Са до 10-7 Са отсоединяется от кальмодулина, протеинкиназа инактивируется участки закрываются. Миоглобин (гемопротеид) – саркоплазматический белок, Fe2+, 1 гем, 1 бело, обладает большим сродством к кислороду чем гемоглобин, поэтому отнимает у него кислород и доставляет к тканям. Основной источник энергии – АТФ, но его хватило бы буквально на доли секунд. Источники АТФ: 1) креатинфосфат + АДФ (креатинфосфокиназа, магний) креатин+АТФ. При мышечном сокращении АТФ будет разлогаться на АДФ и Фн. 2) С помощью фермента аденилаткиназы (миокиназа) АДФ+АДФАТФ+АМФ – алостерический модулятор фосфофруктокиназа. 3) процессы гликолиза и гликогенолиза – анаэробный гликолиз для белых мышц, аэробный для простых мышц (глюПВКАцКоАЦТК). Исчезновение АТФ приводит к: 1) Са насос саркоплазматического ретикулума перестает поддерживать низкую концентрацию Са 2) не происходит зависимая от АТФ отделение миозиновых головок от F-актина – трупное окоченение.
|