Ы Строение, свойства и функции белков. Ферменты. Энергетический обмен
 Скачать 86.51 Kb.
|
|
вопрос 18.механизм сопряжения окисления и фосфорилирования через протонный градиент.Окисление фосфорелирования АТФ-синтаза. Окислительное фосфорилирование-синтез АТР из АДР и Н3РО4 за счет энергии, выдел из тканевого дыхания. Протоны переносены из матрекса мембран. пространство, не могут вернутся обратно, т.к. внутр мембране непроницаема для протонов и создается протонный градиент. Важную роль играет Ко Q - перенос электронна от комплекса 1 к 3 комплексу и протоны из матрикса в мембраного протранства. (Q- цикл.) Донор электр. для 3 востанавливает убихинон(QH2) акцептор-цитохром в итоге поступают на кислород. Энергия электрохим. потенц используется на синтез АТФ. (Дельта МЮ Н+) АТФ-синтеза: (Н+-АТФ-аза)-интегральный белок внутр мембр митохондрий. 2а белковых комплекса: 1-гидрофобнй , в мембране. Служит основанием, фиксирует АТФ-синтазу в мембране. Он имеет несколько субъединиц:они образую каналы по которым протоны идут в матрикс. F2-выступает в митохондриальный матрикс. Fсостоит из 6ти субъединиц. (3альфа, 3Бетта, гамма, епсел.,сигма) альфа и бетта образуют "головку", между ними - 3и активных центра ( там синтезируется АТФ) Гамма , сигма и епселент связывают F1 cF0/ Коофицент окислительного фосфорилирования. Субстрат т.к дых и велич. коэф окисл. фосфорилирования КОЭФ. Окисл фосф. - отношение кол-ва фосфорной кислоты (Р), использование на фосфорилирование АДФ; к ат. кислорода (О) поглащ. в процессе дыхания и для НАДН Р/o = 3, а для сукцината P/O = 2. Механизм сопряжения окисления и фосфоршшрования через ир протонный градиент. Окислительное фосфорилированис. АТФ- синтаза. Коэффициент окислительного фосфорилирования. Редокс-потенциал субстратов тканевого дыхания и величина коэффициента окислительного фосфорилирования. А. Механизм сопряжения окисления и фосфорилирования Каким же образом осуществляется сопряжение этих двух процессов? Наиболее обоснованный ответ на этот вопрос лает хемоосмотическая тео рия Митчелла, предложенная им в 1961 г. Основ ные положения были подтверждены и разработа ны детально совместными усилиями многих исследователей в последующие годы. 1. Протонный градиент изоэлектрохимический потенциал Перенос электронов по дыхательной цепи от NADH к кислороду сопровождается выа чиванием протонов из матрикса митохондрий через внутреннюю мембрану в межмембранное пространство. На эту работу затрачивается часть энергии электронов, переносимым ЦПЭ. Б. Транспорт АТФ и АДФ через МЕМБРАНЫ МИТОХОНДРИЙ В большинстве эукариотических клеток син тез основного количества АТФ происходит внутри митохондрии, а основные потребите ли АТФ расположены вне её. С другой сторо ны, в матриксе митохондрий должна поддер живаться достаточная концентрация АДФ. Эти заряженные молекулы не могут самостоятель но пройти через липидный слой мембран. Внутренняя мембрана непроницаема для за ряженных и гидрофильных веществ, но в ней содержится определённое количество транс портёров, избирательно переносящих подоб ные молекулы из цитозоля в матрикс и из матрикса в цитозоль. В мембране есть белок АТФ/АДФ-антипор-тер, осуществляющий перенос этих метаболи тов через мембрану (рис. 6-16). Молекула АДФ поступает в митохондриальный матрикс толь ко при условии выхода молекулы АТФ из мат рикса. Движущая сила такого обмена — мембранный потенциал переноса электронов по ЦПЭ. Расчё ты показывают, что на транспорт АТФ и АДФ расходуется около четверти свободной энергии протонного потенциала. Другие транспортёры тоже могут использовать энергию электрохими ческого градиента. Так переносится внутрь ми тохондрии неорганический фосфат, необходи мый для синтеза АТФ. Непосредственным источником свободной энергии для транспорта Са2+ в матрикс также служит протонный потен циал, а не энергия АТФ. 19.свободное окисление.Разобщители дыхания и фосфорилирования.Термогенез. Разобщители дыхания и фосфорилирования-некоторые химические в-ва ,переносящие протоны и другие ионы из межмембранного пространства в матрикс,минуя протонные каналы АТФ-синтазы ,в результате чего исчезает электрохимический потенциал и прекращается синтез АТФ. -далее АТФ снижается,АДФ увеличивается.Скорость окисления НАД Н и ФАД Н2 возрастает.Возрастает и кол-во поглощаемого кислорода,но энергия выделяется в виде тепла и коэффициент р/о снижается. Разобщители-липофильные в-ва ,легко проходящие через липидный слой мембран(2,4-динитрофенол) Термогенез-процесс поддерживающий тепло в организме -термогенин -разобщающий блок -при охлаждении стимулирует освобождение норадреналина из окончания симпатических нервов,далее топливо и регулятор -разобщение дыхания и фосфорилирования. вопрос 20.Понятие о свободных радикалах.Активные формы кислорода (пероксид,супероксид),строение,пути образования. супероксид,далее пероксид,далее гидроксильный радикал.. Супероксид,пероксид,гидроксильный радикал-активные окислители. -активные формы кислорода могут отщеплять электрон от многих соединений,превращая их в новые свободные радикалы(цепные окислительные р-ии) Образование:при переносе электрона в ЦПЭ при фукционировании QH2-дегидрогеназного комплекса(неферментативный перенос электрона с QH2 на кислород) Строение:О2 содержит 20 неспаренных електронов с параллельными спинами(не могут образовывать термодинамически стабильную пару и располагается на разных орбиталях) IV. ОБРАЗОВАНИЕТОКСИЧНЫХ ФОРМКИСЛОРОДАВЦПЭ Большая часть активных форм кислорода об разуется при переносе электронов в ЦПЭ, прежде всего, при функционировании (}Н2-дегидроге-назного комплекса. Это происходит в результате неферментативного переноса («утечки») элект ронов с QH2 на кислород (рис. 6-31). В отличие от рассмотренного механизма на этапе переноса электронов при участии цитохромоксидазы (комплекс IV) «утечка» электронов не происходит благодаря наличию в ферменте спе циальных активных центров, содержащих Fe и Си и восстанавливающих 02 без освобождения промежуточных свободных радикалов. В фагоцитирующих лейкоцитах (гранулоцитах, макрофагах и эозинофилах) в процессе фагоцитоза усиливаются поглощение .Ативные формы кислорода образуются в результате активации NADPH-оксидазы, преимуществен кализованной на наружной стороне плазматической мембраны. Защита организма от токсического дейсшиц ктивных форм кислорода связана с наличием во всех клетках высокоспецифичных фермен тов: супероксиддисмутазы, каталазы, глутатиом. пероксидазы, а также с действием антиоксилим-тов (см. раздел 8). Вопрос 23 Строение классификация и био. роль углеводов. Углеводы орг соед. содержат несколько гидрокс групп и одну карбонильную. Био.роль. Энерг-окисл нейтральных моносах. Пластич: структ функционал, компонент клеток и тканей. -См (Н2О)n -3и группы: моносахариды - глюкоза, фруктоза (производные многоатомных спиртов) Олигосахариды(дисахариды)-сахароза и лактоза, и мальтоза , и изомальтоза Полисахариды - Раст: крахмал и цилюлоза Жив - гликоген. -Био роль - уз углеводов в процессе метаболизма образуется большое число органических соединений , которые служат источником для синтеза липидов, АМК , нуклеотидов. Производные углеводов - гликопротеиды учавствуют в детоксикации ксенобиотиков . Являются обязательными пищевыми компонентами (если не исключить гипокликемию) тк помимо их основных функций они участвуют в метаболических клеточных процесса 24. Переваривание углеводов в желудочно-кишечном тракте.Пищеварительные ферменты: место синтеза, субстрат, гидролизуемые химические связи, продукты переваривания. Переваривание углеводов. А. Переваривание углеводов в ротовой полости В ротовой полости пища измельчается при пе режёвывании, смачиваясь при этом слюной. Слюна на 99% состоит из воды и обычно имеет рН 6,8. В слюне присутствует гидролитический фермент а-амилаза (а-1,4-гликозидаза), расщеп ляющая в крахмале а-1,4-гликозидные связи. В ротовой полости не может происходить пол ное расщепление крахмала, так как действие фер мента на крахмал кратковременно. Кроме того, амилаза слюны не расщепляет а-1,6-гликозид-ные связи (связи в местах разветвлений), поэто му крахмал переваривается лишь частично с об разованием крупных фрагментов — декстринов и небольшого количества мальтозы. Следует от метить, что амилаза слюны не гидролизует гликозидные связи в дисахаридах. Действие амилазы слюны прекращается в резко кислой среде содержимого желудка (рН 1,5—2,5). Однако внутри пищевого комка ак тивность амилазы может некоторое время сохраняться, пока рН не изменится в кислую сторону. Желудочный сок не содержит фермен тов, расщепляющих углеводы. В желудочном содержимом возможен лишь незначительный кислотный гидролиз гликозидных связей. Б. Переваривание углеводов в кишечнике Последующие этапы переваривания нерасщеплённого или частично расщ.ругих углеводов пищи происходит в тон ком кишечнике в разных его отделах под действи ем гидролитических ферментов — гликозидаз. Панкреатическая а-амилаза В двенадцатиперстной кишке рН среды желу дочного содержимого нейтрализуется, так как секрет поджелудочной железы имеет рН 7,5—8,0 и содержит бикарбонаты (НС03_). С секретом поджелудочной железы в кишечник поступает панкреатическая а-амилаза. Этот фермент гидролизует а-1,4-гликозидные связи в крахмале и декстринах. Продукты переваривания крахмала на этом этапе — дисахарид мальтоза, содержащая 2 ос татка глюкозы, связанные ос-1,4-связью. Из тех остатков глюкозы, которые в молекуле крахмала находятся в местах разветвления и соединены а-1,6-гликозидной связью, образуется дисахарид изомальтоза. Кроме того, образуются олигосахариды, содержащие 3—8 остатков глюкозы, свя занные ос-1,4- и а-1,6-связями (рис. 7-11). а-Амилаза поджелудочной железы, так же, как а-амилаза слюны, действует как эндогликозидаза. Панкреатическая а-амилаза не расщепляет а-1,6-гликозидные связи в крахмале. Этот фер мент также не гидролизует (3-1,4^гликозидные связи, которыми соединены остатки глюкозы в молекуле целлюлозы. Целлюлоза, таким образом, проходит через кишечник неизменённой. Тем не менее непереваренная целлюлоза выполняет важ ную функцию балластного вещества, придавая пище дополнительный объём и положительно влияя на процесс переваривания. Кроме того, в толстом кишечнике целлюлоза может подвергаться действию бактериальных ферментов и частично расщепляться с образованием спиртов, органи ческих кислот и С02. Продукты бактериального расщепления целлюлозы важны как стимулято ры перистальтики кишечника. Мальтоза, изомальтоза и триозосахариды, об разующиеся в верхних отделах кишечника из крахмала, — промежуточные продукты. Даль нейшее их переваривание происходит под дей ствием специфических ферментов в тонком ки шечнике. Дисахариды пищи сахароза и лактоза также гидролизуются специфическими дисахаидазами в тонком кишечнике. Особенность переваривания углеводов в тон ком кишечнике заключается в том, что актив ность специфических олиго- и дисахаридаз в просвете кишечника низкая. Но ферменты!акивно действуют на поверхности эпителм ных клеток кишечника. Тонкий кишечник изнутри имеет форму а цеобразных выростов — ворсинок, покрвИ эпителиальными клетками. Эпителиальныеот ки, в свою очередь, покрыты микроворсинищ обращенными в просвет кишечника. Эти от ки вместе с ворсинками образуют щёточную 1 ёмку, благодаря которой увеличивается пои ность контакта гидролитических ферментов ■ субстратов в содержимом кишечника. На 1 I поверхности тонкой кишки у человека прей дится 80—140 млн ворсинок. Ферменты, расщепляющие гликозидные см зи в дисахаридах (дисахаридазы), образуют Вопрос 24 Переваривание углеводов в ЖКТ Процесс происходит в тонком кишечнике , в разных его отделах под дей-ем гидролитических ферментов - гликозидаз! Панкреатическая альфа амилаза - этот фермент гидролизует альфа 1-4 гликозидные связи в крахмале. Продукты перевар.крахмала на этом этапе - дисахарид мальтоза (2а остатка глюкозы, связь альфа 1,4 и альфа 1,6 - связями) альфа амилаза поджелуд железы, действует как эндогликозидаза. Панкреа альфа амилаза не расщепляет альфа 1,6 - гликозидные связи , в крахмале, не гидролизует бетта 1, 4 - гликозидные связи. Мальтоза , изомальтоза и триозисахариды обр. из крахмала - промеж продукты. Ферм расщепл. гликозидн. св в дисахариды, обр. ферментативные комплексы, локализов на наружней поверхности ЦПМ энтероцитов. Желудочный сок не содержит ферментов, расщепляющих пищевые углеводы. АМИЛАЗА слюны инактивируется в желудке. Целлюлоза не расщепляется в ЖКТ, тк фермент способный расщеплять бетта 1,2 связи не выраб. у человека, он образовывается бактериями в толстой кишке. Этот полисахарид усиливает перестальтику в кишеч. Вопрос 25.Механизмы всасывания продуктов переваривания углеводов в жКТ. Механизмы всасывания продуктов переваривания углеводов в ЖКТ.Процесс идет 2я способами: -путем облегченной диффузии. -активного транспорта. В случае активного транспорта глюкоза и натрий проходят через мембрану связываясь с разными участк. белка переносчика . Натрий поступает в кл. по градиенту концентрации, а глю против градиента( вторично активный транспорт - чем больше градиент натрия , тем больше поступление глюкозы в энтероциты!!!) Градиент к-ции натрия - это движ. сила акт транспорта, создается работой Na, К - АТФ-азы. Перенос в кл. слизистой обол.кишчникапо механизму вторично активного транспорта - для галактозы. Мех всас. глюкозы. первый путь - облегч диффуз ( по градиенту конц.) вторично актив транспорт(против гр. конц.) После всасыв. глюкозы по системе воротной вены в печень( там глюкоза пополняет запасы кликогена) затем поступает в кровь для энерг и пласт. целей клетки. Вопрос 26. Гликоген его строение и био роль Гликоген - разветвленный гомополимер глюкозы, в котором остатки глюкозы соеденены в линейный участок, альфа 1,4 гликозидной св. В точках ветвления мономеры соед. альфа 1.6 -гликозидные связи. Точки ветвления в гликоген встречаются примерно через 10 остатков глюкозы. В мол.гликогена имеется только 1а анемерная ОН гркппа значит только 1н восстанавливающий конец. ................................................................................................................................................ Био роль. В кл животных является основным резервным полисахарид. Он влияет на осмотическое давление. Депонируется в печени и скелетных мышцах. Синтезируется во многих клетках. Разветвлен.структ. гликогена обуславливает большое кол-во концевых мономеров, что способствует работе ферментов. Синтез и распад гликогена, ключивые ферменты: -Гликоген синтезируется в период пищеварения. Синтез требует энергии. При включении одного мономера в полисахаридную цепь протекают 2е реакции, сопряженные с расходованием АТР и UТР. - Мобилизация происходит в период между приемом пищи и ускоряется во время физической работы. Этот процесс происходит путем последовательного отщепления остатков глюкозы в виде глюкоза 1 фосфата с помощью гликогенфосфорилзы. Этот фермент не расщепл альфа 1,6 гликозидные связи в местах развития поэтому необходимы еще 2а фермента, после д-я которых глюкозидный остаток в точке ветвления выходит.в форме своб. глюкозы. Гликоген распадается до глюкозо - 6-фосфата без затрат АТР. Распад в печени и в т. имеет 1о различие - в печени имеется ферм.фосфатазы глюкозо 6-фосфата.................................................................................................................................................... В переключении процессов синтеза и распада в печени уч. инсулин, глюкагон и адреналин, а в тканях -инсулин и адреналин. -2а ключ.фермента: -гликогенсинтетаза гликогенфосфорилаза.(с помощью их фосфорилирования и дифосфорилирования) -Значение регуляции скоростей синтеза и распада гликогена в печени заключается в обеспечении постоянства к-ции глюкозы в крови. Регуляция обмена гликогена в т обеспечивается энерг материалом , как интенсивную работу т, так и энергозатратную работу, так и энергозатраты в сост. покоя. Вопрос 27 Аэробный распад глюкозы. Био. роль, схема , конечные продукты ключевые Включает реакции аэробного гликолиза(аэробного) и последующим окислением пирувата по общему пути катаболизма. Таким образом, аэроб распад глюкозы полного окисл ее до СО2 и Н2О, а аэробный гликолиз - часть аэробного распада глюкозы. ............................................................................................................................................... Ключевой ферм - альдоза!!! -Био.роль - энергия АТФ составляет 2880 кДж на моль (65% от всей энергии). Аэробный распад происходит во многих органах , тк, и служит источником энергии для ж.д. Этот процесс также может использоватся дл\ синтеза новых соединений. Вопрос 28 Анаэробный распад глюкозы. Био роль схема!!!, ключ ферменты. Включает реакции специфического распада глюкозы до лактата. Происходит в тканях в первые минуты мыш работы, в эритроцитах, в которых нет митохондрий., а также в различных органах при недостаточном снабжении их кислородом Вопрос 31.Взаимосвязь гликолиза в мышцах и глюконеогенеза в печени. Использование лактата связано с его превращением в печени в пируват. Лактат образуется в интенсивно раб.тканях или в кл. с преобладающей анаэробной способом катоболизма глюкозы, поступает в кровь а затем и в печень. В печени NАД/NAД нити, чем в тканях. Происходит образование пирувата из лактата. Далее пируват включается в глюконеоген., а обр. глюкоза поступает в кровь.и поглащается скелетными т. образуя ЦИКЛ КОРИ!!!! Цикл кори выполняет 2-е функции: 1 обеспечивает утил. лактата. 2 Предотвращ. накопление лактата, как следствие опасное снижение рН Вопрос 32. Гор.регул. уровня глюкозы в крови. Гипер и гипоглик. Инсулин..... Гипогликемия - сопровождается уменьшением содерж. инсулина и снижением отношения инсулин -глюкагон. что приводит к ускорению липолиза жировой ткани. Гормоны ЖКТ - гастрин, секретин, энтероглюкагон. Гипергликемия -повыш. содер. глюкозы в крови. Инсулин - это белковый гормон, 51а аминокислота сост из 2х полипептидных ципей. - Снижается в бетта кл. поджелудочной железы и секретируется в кровь в ответ на повышение конц. глюкозы в крови. Инсулин стимулирует перемещение ГЛЮТ -4 и встраивание их в мембрану кл. Влияние инсулина на скорость синтеза гликогена в тк. осущ посредств.измен. активности гликогенсинтетазы и гликогенфосфорилазы - ключевых ферментов. Вопрос 33. Гармональная регуляция уровня глюкозы в крови.Гипер и гипо гликемические гармоны.Глюкагон,кортизол,адреналин. Гор регул.уровня глюк. в крови. Гипер и гипогликемические гормоны. Глюкагон, кортизол, адреналин, хим природа и место синтеза, тк-мишени, эффекты на углеводный обмен в тк-мишенях. Глюкагон связывается с рецептором на плазматической мембране и активируется при посредничестве G-белка аденилатциклазу, катализирует образование АМФ и АТФ. Далее в печени проис. активация гликогенфосфорилазы и ингибировние гликогенсинтетезы. Это приводит к высвобождению из гликогена глюкозо-1-фосфата, который прев.в глюкозо-6 -фосфат, под влиянием глюкозо-6 фосфотазы образуется свободная глюкоза, способная выйти из клетки в кровь. Адреналин: Стимулирует выделение глюкозы из печени в кровь чтобы снабдить тк. "топливом" в экстрим.ситуации. Эффект адреналина в печени обусловлен фосфорилированиемгликогенфосфорилазы. Система передачи сигнала в кл. зависит от типа рецептора, с которым взаимодейст адреналин. Пример: Взаимодействие адрен. с бетта 2 -рецептором кл. печени приводит в действие аденилатциклазную систему. А с альфа1 -рец включает инозитолфосфатный механизм трансмемб. передачи гормонального сигнала. Результат действия обоих систем фосфорилирование ключевых ферментов и переключ. прод. синтеза гликогена и его распад. Кортизол - синтезируется из холестерола, который поступает из крови в составе ЛПНП или синтезируется в клет.из АЦЕТИЛ-КоА. Скорость синтеза и секреции кортизола стимулируется в ответ на стресс "травму" повышение к-ции кортизола подавляет синтез кортиколиберина и АКТГ по мех.отриц. обратной связи. Вопрос 34.КОНЦ.глю в крови как интегральный показатель углев. Обмена в организме… К-ция глюкозы крови как интегральный показатель углеодного обмена в организме. Глюкозо - 6 фосфат центральный метаболит внутркл. обмена глюк. возможные причины гипер и гипогликемии. Конц. глюкозы в артери крови на постоянном уровне 60-100 мг/л (3,3 - 5,5 ммоль/л) после приема углеводов уровень глюкозы возрастает в течении примерно 1го часа до 150 мг/дл(8 ммоль/л) затем возвр к норме. Гипергликемия - скрытая форма сах диабета к-ция глюкозы натощак соотв норме. Вопрос 35.Нарушение углеводного обмена при сахарном диабете…. Глю. способна неферментативно связывться с лизином белков крови и тк.(неэнзим гликозил) нарушая их структуру и функцию. Эти измен.белки восприн как чужеродные с активацией имунных реакций, направленных на их уничтожение что приводит к развит патологич реакций. |