Шпоры по БХ. Истмэнергии. Катаболизм, анаболизм. Осне разделы и направления в биохимии. Значение биохимии для биологии и мед
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
13 Липоротеиды,строение,представители,роль.Тра нспортные липопротеиды крови. Липопротеиды, липопротеины, комплексы белков и липидов. Липопротеины представляют собой комплексы, состоящие из белков (аполипопротеинов; сокращенно — апо-ЛП) и липидов, связь между которыми осуществляется посредством гидрофобных и электростатических взаимодействий. Липопротеины подразделяют на свободные, или растворимые вводе (липопротеины плазмы крови, молока и др, и нерастворимые, т. н. структурные (липопротеины мембран клетки, миелиновой оболочки нервных волокон, хлоропластов растений).Представлены в растительных и животных организмах в составе всех биологических мембран, пластинчатых структур (в миелиновой оболочке нервов, в рецепторных клетках сетчатки глаза) ив свободном виде в плазме крови. Л. различаются по химическому строению и соотношению липидных и белковых компонентов. По скорости оседания при центрифугировании Л. подразделяют на 4 главных класса 1) Л. высокой плотности 2) Л. низкой плотности очень низкой плотности) хиломикроны. Липопротеиды высокой плотности переносят жирные кислоты, холестерин, фосфолипиды, триглицериды. Проникая в стенку сосуда, они не только не "разваливаются" с высвобождением холестерина, а наоборот "захватывают" его и уносят в печень. Они являются самыми важными факторами обратного транспорта холестерина из тканей в печень, где происходит его катаболизм. Хиломикроны – частицы, которые образуются в слизистой кишечника с пищевого жира и содержат преимущественно триглицериды. Они поступают в системный кровоток через грудной лимфатический протоки метаболизируются ферментом, который локализируется на поверхности эндотелия сосудов – липопротеидлипазой. Липопротеиды очень низкой плотности образуются в печени, содержат 10-15% от общего холестерина и обогащены триглицеридами. В метаболизме липопротеидов очень низкой плотности также принимает участие липопротеидлипаза. В результате липопротеиды очень низкой плотности трансформируются в более мелкие частицы (ЛППП), почти половина которых у здоровых людей выводится печенью, другие деградирют в липопротеиды низкой плотности. Некоторые формы остаточных липопротеидов очень низкой плотности являются атерогенными. Липопротеиды промежуточной плотности являются промежуточной фазой липопротеидов очень низкой плотности. Они также атерогенны. Липопротеиды низкой плотности содержат 60-70% общего холестерина сыворотки крови. Они считаются основными переносчиками холестерина к периферическим тканям.Они осуществляют транспорт липидов как экзогенного (пищевого, таки эндогенного происхождения. Отдельные липопротеины захватывают избыточный холестерин из клеток периферических тканей для транспорта его в печень, где происходит его окисление в желчные кислоты и выведение с желчью. С участием ЛП транспортируются также жирорастворимые витамины и гормоны. Плазменные липопротеины имеют сферическую форму. Внутри находится жировая капля, содержащая неполярные липиды (ТГ и эстерифицированный ХС) и формирующая ядро ЛП-частицы. 14 Углеводы,роль.Моносахариды,представители и св-ва. Наследственные нарушения обмена галактозы. Глюкоза. Углеводы-содержат 2 компонента-углерод и воду. точки зрения химии углеводы являются органическими веществами, содержащими неразветвленную цепь из нескольких атомов углерода, карбонильную группу, а также несколько гидроксильных групп. По способности к гидролизу на мономеры углеводы делятся на две группы(по количеству мономеров простые (моносахариды) и сложные олигосахариды и полисахариды. Сложные углеводы, в отличие от простых, способны гидролизоваться с образованием простых углеводов, мономеров. Простые углеводы легко растворяются вводе. Биологическая роль и биосинтез углеводов - выполняют структурную функцию, то есть участвуют в построении различных клеточных структур (например, клеточных стенок растений - выполняют пластическую функцию — хранятся в виде запаса питательных вещества также входят в состав сложных молекул например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК - являются основным энергетическим материалом - участвуют в обеспечении осмотического давления и осморегуляции. Так, в крови содержится 100—110 мг глюкозы. От концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови - выполняют рецепторную функцию — многие олигосахариды входят в состав воспринимающей части клеточных рецепторов или молекул- лигандов. Представители моносахариды- глюкоза или виноградный сахарили декстроза встречается в соке многих фруктов и ягод, в том числе и винограда, отчего и произошло название этого вида сахара. Является шестиатомным сахаром (гексозой. Как и все альдегиды, глюкоза легко окисляется. Также обладает специфическими свойствами:а) спиртовое брожение с образованием этилового спирта и углекислого газа C6H12O6-> 2 C2H5OH+ 2 CO2, б) молочнокислое брожение с образованием молочной кислоты, в) маслянокислое брожение, при котором образуется масляная кислота и выделяются углекислый газ и водород. Глюкоза — основной продукт фотосинтеза. Глюкозу используют при интоксикации (например при пищевом отравлении или деятельности инфекции, вводят внутривенно струйно и капельно, так как она является универсальным антитоксическим средством. - фруктоза, или плодовый сахар C6H12O6 — моносахарид, который в свободном виде присутствует почти во всех сладких ягодах и плодах. - манноза — моносахарид с общей формулой C6H12O6 (эпимер глюкозы компонент многих полисахаридов и смешанных биополимеров растительного, животного и бактериального происхождения. В свободном виде обнаружена в плодах многих цитрусовых. олигосахариды- сахароза C12H22O11, или свекловичный сахар, тростниковый сахар, в быту просто сахар — дисахарид, состоящий из двух моносахаридов — глюкозы и фруктозы она встречается во многих фруктах, плодах и ягодах. Особенно велико содержание сахарозы в сахарной свёкле и сахарном тростнике, которые и используются для промышленного производства пищевого сахара.Сахароза имеет высокую растворимость. - мальтоза- солодовый сахар- природный дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы содержится в больших количествах в проросших зёрнах (солоде) ячменя, ржи и других зерновых обнаружен также в томатах, в пыльце и нектаре ряда растений. - лактоза С12Н22О11 — углевод группы дисахаридов, содержится в молоке и молочных продуктах. Молекула лактозы состоит из остатков молекул глюкозы и галактозы.Лактозу иногда называют молочным сахаром. 3) полисахариды - гликоген — полисахарид, образованный остатками глюкозы основной запасной углевод человека и животных. Гликоген является основной формой хранения глюкозы в животных клетках. Откладывается в виде гранул в цитоплазме во многих типах клеток (главным образом печении мышц. Гликоген образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы. - крахмал полисахариды амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Формула крахмала. Крахмал представляет собой смесь линейных и разветвлённых макромолекул.При действии ферментов или нагревании с кислотами подвергается гидролизу. Крахмал в качестве резервного питания накапливается в клубнях, плодах, семенах растений. - целлюлоза [С6Н7О2(OH)3]n, полисахарид, клетчатка главная составная часть клеточных оболочек всех высших растений. Целлюлоза состоит из остатков молекул глюкозы. Глюкоза является одним из важнейших компонентов крови количество ее отражает состояние углеводного обмена. Глюкоза равномерно распределяется между плазмой и форменными элементами крови с некоторым превышением ее концентрации в плазме. Содержание глюкозы в артериальной крови выше, чем в венозной, что объясняется непрерывным использованием глюкозы клетками. Уровень глюкозы в крови регулируется центральной нервной системой, гормональными факторами и функцией печени. Углеводный обмен, процессы усвоения углеводов в организме их расщепление с образованием промежуточных и конечных продуктов деградация, диссимиляция, а также новообразование из соединений, не являющихся углеводами (глюконсогенез), или превращение простых углеводов в более сложные. Под влиянием пищеварительных ферментов гидролаз (различного типа амилаз, гликозидаз) сложные поли- и олигосахариды подвергаются расщеплению до моносахаридов — гексоз или пентоз, которые утилизируются организмом. Полисахариды ферментативно расщепляются также фосфорилазами с образованием глюкозо-1- фосфата. Один из наиболее важных углеводов — глюкоза — является не только основным источником энергии, но и предшественником пентоз, уроновых кислот и фосфорных эфиров гексоз. Глюкоза образуется из гликогена и углеводов пищи — сахарозы, лактозы, крахмала, декстринов. Кроме того, глюкоза синтезируется в организме из различных неуглеводных предшественников (рис. 1). Этот процесс носит название глюконеогенеза и играет важную роль в поддержании гомеостаза. В процессе глюконеогенеза участвует множество ферментов и ферментных систем, локализованных в различных клеточных органеллах. Глюконеогенез происходит главным образом в печении почках. Глюкоза является субстратом сложного энергообразующего процесса, называемого гликолизом. Помимо гликолиза, глюкоза может превращаться окислительным, или пентозофосфатным, путем, ведущим к образованию рибозы и дезоксирибозы - углеводов, необходимых для синтеза нуклеиновых кислот и ряда коферментов. 15 .Ферменты,история. Ферменты,как биологические катализаторы. Роль и значение ферм-в. Химическая природа. Простые и сложные ферменты. Апофермент и кофермент. Ферменты- катализаторы, которые способны ускорять химические реакции. Входе реакции они претерпевают физические изменения, но по ее завершении возвращаются в исходное состояние.Ферменты являются белковыми катализаторами биохимических реакций, большая часть которых в отсутствие ферментов протекала бы крайне медленно. В отличие от небелковых катализаторов (НОН, ионы металлов) каждый фермент способен катализировать лишь очень небольшое число реакций, часто только одну. Таким образом, ферменты представляют собой реакционно-специфические катализаторы.Практически все биохимические реакции катализируются ферментами. Экспериментальное изучение ферментативных процессов началось в XYIII столетии, когда французский естествоиспытатель Р. Реомюр поставил опыты, чтобы выяснить механизм переваривания пищи в желудке хищных птиц. Он давал хищным птицам глотать кусочки мяса, заключенные в просверленную металлическую трубочку, которая была прикреплена к тонкой цепочке. Через несколько часов трубочку вытягивали из желудка птицы и выяснилось, что мясо частично растворилось. Поскольку оно находилось в трубочке и не могло подвергаться механическому измельчению, естественно было предположить, что на него воздействовал желудочный сок. Это предположение подтвердил итальянский естествоиспытатель Л. Спалланцани. В металлическую трубочку, которую заглатывали хищные птицы, Л.Спалланцани помещал кусочек губки. После извлечения трубки из губки выжимали желудочный сок. Затем нагревали мясо в этом соке, и оно полностью в нем " растворялось".Значительно позже ( г) Т. Шванн открыл в желудочном соке фермент пепсин (от греческого слова pepto - "варю) под влиянием которого и происходит переваривания мяса в желудке. Эти работы послужили началом изучения так называемых протеолитических ферментов. Ферменты действуют в очень мягких условиях при нормальном давлении (не более нескольких атмосфер, невысокой температуре (25-40оС) и при значениях рН=4-8. Ферменты обладают очень высокой интенсивностью катализа. Например, ионы железа способны катализировать разложение перекиси водорода на воду и молекулярный кислород. Ферменты обладают высокой специфичностью действия, катализируя превращения либо одного вещества, либо близких по химической структуре группы веществ. Вещество, на которое действует фермент, называется субстратом (S). В связи с этим различают ферменты, обладающие узкой абсолютной) субстратной специфичностью, которые избирательно действуют на один субстрат. Фермент широкой (групповой) специфичностью, действует наряд близких по структуре субстратов. Пример фермента с абсолютной специфичностью – аргиназа, катализирующая реакцию расщепления аргинина до мочевины и орнитина. Групповой специфичностью обладает панкреатическая липаза, ускоряющая гидролиз триглицеридов (жиров, вне зависимости от содержания высших жирных кислот. Высокая интенсивность катализа при участии ферментов связана стем, что в их присутствии снижается энергия активации – то дополнительное количество энергии, которое должно быть сообщено субстрату (S) для достижения им переходного состояния, с которого начинается любая химическая реакция. Многие болезни (врожденные нарушения метаболизма) определяются генетически обусловленными нарушениями в синтезе ферментов. При повреждении клеток вызванном, например, недостатком кровоснабжения или воспалением) некоторые ферменты попадают в плазму крови. Диагностическая энзимология является областью медицины, использующей ферменты для диагностики и контроля за результатами лечения. Большинство ферментов для проявления ферментативной активности нуждается в низкомолекулярных органических соединениях небелковой природы (коферментах) или ионах металлов (кофакторах. Многие ферменты оказывают каталитическое действие на субстраты только в присутствии специфического термостабильного низкомолекулярного органического соединения - кофермента. В таких случаях холофермент(каталитически активный комплекс) состоит из апофермента белковая часть) и связанного с ним кофермента.Кофермент может быть связан с апоферментом ковалентными или нековалентными связями. Термин простетическая группа относится к ковалентно связанному коферменту. Коферменты можно считать вторичными субстратами, т.т. они входе реакции они претерпевают изменения,противоположные изм-м субстрата. Ферменты бывают простыми или сложными белками, в состав которых наряду с белковым компонентом (апоферментом) входит небелковая часть — кофермент. Простые ферменты состоят только из аминокислот – например, пепсин, трипсин,лизоцим. Сложные ферменты (холоферменты) имеют в своем составе белковую часть, состоящую из аминокислот – апофермент, и небелковую часть – кофактор. Кофактор, в свою очередь, может называться коферментом или простетической группой. Примером могут быть сукцинатдегидрогеназа (содержит ФАД) (в цикле трикарбоновых кислот, аминотрансферазы содержат пиридоксальфосфат) функция, пероксидаза (содержит гем. 16 Изоферменты.Лактатдегидрогеназа. ИЗОФЕРМЕНТЫ (изоэнзимы, изозимы)- это различные по аминокислотной последовательности изоформы или изотипы одного итого же фермента, существующие водном организме, но, как правило, в разных его клетках, тканях или органах -это ферменты, катализирующие идентичные реакции, но отличающиеся друг от друга строением и каталитических свойствами. К изоферментам относят только те формы ферментов, появление которых связано с генетически детерминированными различиями в первичной структуре пептидной цепи. Все изоферменты одного итого же фермента выполняют одну и туже каталитическую функцию, но могут значительно различаться по степени каталитической активности, по особенностям регуляции или другим свойствам. Примером фермента, имеющего изоферменты, является гексокиназа, имеющая четыре изотипа, обозначаемых римскими цифрами от I до IV. При этом один из изотипов гексокиназы, а именно гексокиназа IV, экспрессируется почти исключительно в печении обладает особыми физиологическими свойствами, в частности её активность не угнетается продуктом её реакции глюкозо-6-фосфатом. Ещё одним примером фермента, имеющего изоферменты, является амилаза — панкреатическая амилаза отличается по аминокислотной последовательности и свойствам от амилазы слюнных желёз, кишечника и других органов. Это послужило основой для разработки и применения более надёжного метода диагностики острого панкреатита путём определения не общей амилазы плазмы крови, а именно панкреатической изоамилазы. Лактатдегидрогеназа- фермент класса оксидоредуктаз; катализирует обратимое восстановление пировиноградной кислоты до молочной кислоты с потреблением в качестве кофермента восстановленного никотинамидадениндинуклеотида (НАД×Н+Н+). Известно 5 изоферментов Л, различающихся как по аминокислотному составу, таки по некоторым физическим, иммунологическими каталитическим свойствам. Определение активности Л. в плазме крови имеет диагностическое значение. Это фермент, который участвует в процессе окисления глюкозы и образовании молочной кислоты. Лактат (соль молочной кислоты) образуется в клетках в процессе дыхания. Лактатдегидрогеназа содержится почти во всех органах и тканях человека, особенно много его в мышцах. При полноценном снабжении кислородом лактат в крови не накапливается, а разрушается до нейтральных продуктов и выводится. В условиях гипоксии недостатка кислорода) накапливается, вызывает чувство мышечной усталости, нарушает процесс тканевого дыхания.Изофермент ЛДГ 1 присутствует в большой концентрации в мышце сердца, а также в эритроцитах и корковом веществе почек изофермент 5 - в скелетной мускулатуре ив печени. ЛДГ 3 характерен для лёгочной ткани. В норме основным источником изоферментов ЛДГ в сыворотке являются разрушающиеся клетки крови. При повреждении тканей ЛДГ поступает из них в кровь. Определение изоферментов имеет важное диагностическое значение, т. к. повышение концентрации отдельных изоферментов характеризует повреждение конкретных органов. Ингибиторы ферментов. Типы ингибирования. Исп-е ингибиторов в качестве лекарств. Ингибирование ферментативной активности- снижение каталитической активности фермента под действием ингибиторов. Ингибиторы ферментов принято делить на 2 класса обратимые и необратимые.Обратимые ингибиторы связываются с ферментом слабыми нековалентными связями и при определенных условиях легко отделяются от фермента. Обратимые ингибиторы бывают конкурентными и неконкурентными. Типы ингибирования конкурентное ингибирование – это обратимое снижение скорости ферментативной реакции, вызванное ингибитором, связывающимся с активным центром фермента и препятствующим образованию фермент- субстратного комплекса. Такой тип ингибирования наблюдают, когда ингибитор – структурный аналог субстрата, в результате возникает конкуренция молекул субстрата и ингибитора заместо в активном центре фермента. В этом случае с ферментом взаимодействует либо субстрат, либо ингибитор, образуя комплексы фермент- субстрат или фермент-ингибитор(пример конкурентного ингибирования - ингибирование сукцинатдегидрогеназной реакции малоновой кислотой. Сукцинат связывается с активным центром фермента сукцинатдегидрогеназы. Входе ферментативной реакции происходит отщепление двух атомов водорода от сукцината и присоединение их к коферменту ФАД. В результате образуется фумарат, который высвобождается из активного центра сукцинатдегидрогеназы. Малоновая кислота структурный аналог сукцината и может также взаимодействовать с активным центром сукцинатдегидрогеназы. При этом химическая реакция не идет -неконкурентное ингибирование – ингибирование ферментативной реакции, при котором ингибитор взаимодействует с ферментом в участке, отличном от активного центра. Неконкурентный ингибитор связывается либо с ферментом, либо с фермент-субстратным комплексом, образуя неактивный комплекс. Присоединение неконкурентного ингибитора вызывает изменение конформации молекулы фермента таким образом, что нарушается взаимодействие субстрата с активным центром фермента, что приводит к снижению скорости ферментативной реакции необратимое ингибирование наблюдается в случае образования ковалентных связей между молекулой ингибитора и фермента. Чаще всего модификации подвергается активный центр фермента. В результате фермент не может выполнять каталитическую функцию. К необратимым ингибиторам относят ионы тяжелых металлов (ртути, серебра, мышьяка, которые в малых концентрациях блокируют сульфгидрильные группы активного центра -аллостерическими называют ферменты, действие которых по определению связано с изменением формы (alios — иной, другой stereos — форма).Активность таких ферментов регулируют вещества, действующие подобно неконкурентным ингибиторам. Эти вещества присоединяются к ферментам в особых участках, удаленных от активного центра, и меняют активность фермента, вызывая обратимое изменение в структуре активного центра. В результате меняется и способность субстрата связываться с ферментом (чем данное явление и отличается от неконкурентного ингибирования. Действующие таким образом вещества называются аллостерическими ингибиторами. Примером данного явления служит реакция, протекающая вовремя гликолиза, который составляет одну из стадий процесса клеточного дыхания. Клеточное дыхание служит источником АТФ. Если концентрация АТФ высока, то АТФ, действуя как аллостерический ингибитор, подавляет активность одного из ферментов гликолиза. Если же клеточный метаболизм усиливается, а следовательно, АТФ расходуется и его общая концентрация падает, то после того как ингибитор будет удален, данный метаболический путь снова вступает в действие. Многие лекарственные препараты оказывают свое терапевтическое действие по механизму конкурентного ингибирования. Например, аммониевые основания ингибируют ацетилхолинэстеразу, катализирующую реакцию гидролиза ацетилхолина на холин и уксусную кислоту. При добавлении ингибитора активность ацетилхолинэстеразы уменьшается, концентрация ацетилхолина субстрата) увеличивается, что сопровождается усилением проведения нервного импульса. Ингибиторы холинэстеразы используют при лечении мышечной дистрофии. Эффективные ацетилхолинэстеразные препараты – прозерин, эндрофоний. Изменение активности ферментов при заболеваниях. Наследственные |