билеты. Комплементарность взаимодействия молекул белка с лигандом. Обратимость связывания. Основы функционирования белков
 Скачать 488.86 Kb.
|
|
Билет 1 (8,65,122,149) 1. ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БЕЛКОВ. АКТИВНЫЙ ЦЕНТР БЕЛКОВ И ЕГО СПЕЦИФИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ЛИГАНДОМ КАК ОСНОВА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ ВСЕХ БЕЛКОВ. КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЛЕКУЛ БЕЛКА С ЛИГАНДОМ. ОБРАТИМОСТЬ СВЯЗЫВАНИЯ. ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БЕЛКОВ Каждый индивидуальный белок обладает и уникальной функцией, отличающей его от остальных белков. Набор индивидуальных белков выполняет в клетке множество разнообразных и сложных функций. Необходимое условие для функционирования белков - присоединение к нему другого вещества, "лиганда". Лиганд – вещество, с которым взаимодействует белок при выполнении своих биологических функций. Лигандами могут быть: неорганические вещества (кислород, ион металла); низкомолекулярные органические вещества (АК, липиды, витамины); высокомолекулярные органические вещества (полисахарид, нуклеиновая кислота). Типы лигандов: присоединяющиесяк белку только в момент функционирования (кислород, транспортируемый гемоглобином); постоянно связанные с белком и выполняющие вспомогательную роль при функционировании белка (железо, входящее в состав гемоглобина). Активный центр белков (центр связывания) - участок белковой молекулы, находящийся в её углублении ("кармане"), сформированный радикалами аминокислот, собранных на определённом пространственном участке при формировании третичной структуры и способный комплементарно связываться с лигандом. СПЕЦИФИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ЛИГАНДОМ Высокая специфичность связывания белка с лигандом обеспечивается комплементарностью структуры активного центра белка структуре лиганда. Быстрое насыщение (1 лиганд - 1 АЦ) Взаимодействие обратимо Связи между лигандом и активным центром белка могут быть как нековалентными (ионными, водородными, гидрофобными), так и ковалентными. 2.ОБРАЗОВАНИЕ ХИЛОМИКРОНОВ И ТРАНСПОРТ ЖИРОВ. РОЛЬ АПОПРОТЕИНОВ В СОСТАВЕ ХИЛОМИКРОНОВ. ЛИПОПРОТЕИНЛИПАЗА. ОБРАЗОВАНИЕ ХИЛОМИКРОНОВ И ТРАНСПОРТ ЖИРОВ. Ресинтезированные в эпителиальных клетках кишечника триглицериды и фосфолипиды, а также поступивший в эти клетки из полости кишечника холестерин соединяются с небольшим количеством белка и образуют относительно стабильные комплексные частицы – хиломикроны (ХМ). ХМ- около 2% белка, 7% фосфолипидов, 8% холестерина и его эфиров и более 80% триглицеридов. Диаметр ХМ от 0,1 до 5 мкм. Благодаря большим размерам частиц ХМ не способны проникать из эндотелиальных клеток кишечника в капилляры и диффундируют в лимфатическую систему кишечника, а из нее – в грудной лимфатический проток. Затем попадают в кровяное русло, т.е. с их помощью осуществляется транспорт экзогенных триглицеридов, холестерина и частично фосфолипидов из кишечника через лимфатическую систему в кровь Липопротеинлипаза — фермент, относящийся к классу липаз. ЛПЛ расщепляет триглицериды самых крупных по размеру и богатых липидами липопротеинов плазмы крови — хиломикронов и липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП или ЛПНП)). ЛПЛ регулирует уровень липидов в крови, что определяет её важное значение в атеросклерозе 3. АДАПТИВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ГЕНОВ 4. БИОТРАНСФОРМАЦИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ ВЛИЯНИЕ ЛЕКАРСТВ НА ФЕРМЕНТЫ, УЧАСТВУЮЩИЕ В ОБЕЗВРЕЖИВАНИИ КСЕНОБИОТИКОВ Типы метаболизма лекарственных веществ: энтеральный; гуморальный – в биологических жидкостях (эстеразы, фосфатазы); клеточный. Типы реакций биотрансформации (те же, что и реакции обезвреживания, и проходят также в печени): 1. Метаболическая: микросомальное окисление; микросомальное восстановление; немикросомальные окислительновосстановительные реакции; гидролиз. 2. Конъюгация: метилирование; ацетилирование; конъюгация с ФАФС, УДФГК; конъюгация с глицином, глутамином Окислительные реакции превращения лекарственных веществ: - гидроксилирование ароматических веществ (салициловая кислота); - гидроксилирование алифатических соединений (мепробамат); - окислительное дезаминирование (фенамин); - S-дезалкилирование (6-метилтиопурин); - N-дезалкилирование (ипрониазид); - сульфоокисление (тиобарбитал); - N-окисление (диметиланилин). Пути выведения лекарственных веществ: Почки (основная масса) – с мочой в свободном или конъюгированном виде; Кишечник – желчь; Легкие – выдыхаемый воздух; Ротовая полость – слюна; Кожа – пот. Билет 2 (9,73,151,136) 1. ДОМЕННАЯ СТРУКТУРА И ЕЁ РОЛЬ В ФУНКЦИОНИРОВАНИИ БЕЛКОВ. Если первичная структура белка содержит более 200 аминокислотных остатков, то в третичной структуре могут выделяться самостоятельные участки – домены. Причем на одной пептидной цепи может быть два или больше доменов. Доме́н белка́ — элемент третичной структуры белка, представляющий собой достаточно стабильную и независимую подструктуру белка, чей фолдинг проходит независимо от остальных частей. В состав домена обычно входит несколько элементов вторичной структуры. Сходные по структуре домены встречаются не только в родственных белках (например, в гемоглобинах разных животных), но и в совершенно разных белках. Каждый домен выполняет самостоятельную функцию в общей функции белка. Например, в межклеточном веществе присутствует белок фибронектин, задача которого состоит в связывании компонентов межклеточного матрикса (коллагена, эластина, протеогликанов) между собой и с клеточными структурами. Каждый домен фибронектина взаимодействует с определёнными веществами, выполняя свою функцию. Благодаря доменной структуре белков облегчается формирование третичной структуры. Достаточно часто доменам присваивают отдельные названия, так как их присутствие непосредственно влияет на выполняемые белком биологической функции, к примеру, Ca2+-связывающий домен кальмодулина, гомеодомен, отвечающий за связывание с ДНК в различных факторах транскрипции. Разные домены в белке могут перемещаться друг относительно друга при взаимодействии с лигандом, что облегчает дальнейшее функционирование белка. 2.ОСНОВНЫЕ ФОСФОЛИПИДЫ И ГЛИКОЛИПИДЫ ТКАНЕЙ ЧЕЛОВЕКА (ГЛИЦЕРОФОСФОЛИПИДЫ, СФИНГОФОСФОЛИПИДЫ, ГЛИЦЕРОЛГЛИКОЛИПИДЫ, СФИГОГЛИКОЛИПИДЫ), РОЛЬ ЭТИХ СОЕДИНЕНИЙ В ПРОЦЕССАХ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О БИОСИНТЕЗЕ И КАТАБОЛИЗМЕ ЭТИХ СОЕДИНЕНИЙ. ГЛИКОЛИПИДЫ Церамиды - основа большой группы липидов - гликолипидов. Водород в гидроксильной группе церамида может быть замещён на разные углеводные фрагменты, что определяет принадлежность гликолипида к определённому классу. Гликолипиды находятся в основном в мембранах клеток нервной ткани. Названия "цереброзиды" и "ганглиозиды" указывают на ткани, откуда они впервые были выделены. В классе гликолипидов выделяют две группы - цереброзиды и ганглиозиды. В составе обеих групп находится церамид и углевод, представленный моно- или олигосахаридом или их производными. Цереброзиды. Цереброзиды имеют в своём составе моносахариды. Наиболее распространены цереброзиды, имеющие в своём составе галактозу (галактоцереброзид), реже - глюкозу (глюкоцереброзид). Цереброзиды содержат необычные жирные кислоты, например, галактоцереброзид френозин содержит цереброновую кислоту - 2-гидроксикислоту, содержащую 24 атома углерода. Глобозиды, Глобозиды отличаются от цереброзидов тем, что имеют в своём составе несколько углеводных остатков, связанных с церамидом. Цереброзиды и глобозвды относят к нейтральным сфинголипидам, так как они не содержат заряженных групп. ФОСФОЛИПИДЫ Фосфолипиды - разнообразная группа липидов, содержащих в своём составе остаток фосфорной кислоты. Фосфолипиды делят на глицерофосфолипиды, основу которых составляет трёхатомный спирт глицерол, и сфинго-фосфолипиды - производные аминоспирта сфингозина. Фосфолипиды имеют амфифильные свойства, так как содержат алифатические радикалы жирных кислот и различные полярные группы. Благодаря своим свойствам фосфолипиды не только являются основой всех клеточных мембран, но и выполняют другие функции: образуют поверхностный гидрофильный слой липопротеинов крови, выстилают поверхность альвеол, предотвращая слипание стенок во время выдоха. Некоторые фосфолипиды участвуют в передаче гормонального сигнала в клетки. Сфингомиелины являются фосфолипидами, формирующими структуру миелиновых оболочек и других мембранных структур нервных клеток. Аминоспирт сфингозин, состоящий из 18 атомов углерода, содержит гидроксильные группы и аминогруппу. Сфингозин образует большую группу липидов, в которых жирная кислота связана с ним через аминогруппу. Продукт взаимодействия сфингозина и жирной кислоты называют «церамид». В церамидах жирные кислоты связаны необычной (амидной) связью, а гидроксильные группы способны взаимодействовать с другими радикалами. Церамиды отличаются радикалами жирных кислот, входящих в их состав. Обычно это жирные кислоты с большой длиной цепи - от 18 до 26 атомов углерода. Сфингомиелины являются фосфолипидами, формирующими структуру миелиновых оболочек и других мембранных структур нервных клеток. 3. .ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ, СТРОЕНИЯ И МЕТАБОЛИЗМА ЭРИТРОЦИТОВ. РАЗВИТИЕ Гормон эритропоэтин (вырабатывается в почках) регулирует образование эритроцитов. Процесс начинается в костном мозге, проходит за 2-3 недели, заканчивается в кровеносном русле. Стадии: 1. Пролиферация, клеточная дифференцировка, созревание: Достаточно сказать, что на этой стадии исчезает. • исчезновение белоксинтезирующей системы • исчезновение клеточных органелл (ядра, митохондрий) • резкое ослабление дыхательного метаболизма ТС также отдельно выделяла Ретикулоцит (в кровеносном русле созревает за 2 дня): нет ядра, но есть много мРНК, которая несет информацию о структуре гемоглобина, и белоксинтезирующая система в цитоплазме. 2. Период активного функционирования (90-120 дней) Эритроцит: цитоплазма и клеточная мембрана. Сухое вещество: более 90% - гемоглобин. • транспорт газов • поддержание КОС (гемоглобиновая буферная система) 3. Деградация СТРОЕНИЕ Эритроцит – двояковогнутый диск с толстой мембраной (до 6 нм) с низким дыхательным метаболизмом и высоким содержанием гемоглобина (32-37%). В эритроците содержится до 100 различных белков, в основном ферментов – гликолиза, пентозофосфатного цикла, карбоангидраза, антиоксидантные ферменты (каталаза, пероксидаза, глутатионредуктаза). Мембрана эритроцита двухслойная, содержит 49% белка, 44% липидов (большая часть – фосфолипиды, много холестерола и сфинголипидов) и 7% углеводов. Белки мембраны эритроцита: 1 - Гликофорин, 2 - Спектрин, 3 - Белок типа миозина (сократительный), 4 - Гликопротеины групповой специфичности крови, 5 - Рецепторные трансмембранные белки, 6 – Белок полосы 3 МЕТАБОЛИЗМ Поскольку у эритроцита отсутствуют митохондрии, единственным путем получения энергии АТФ для него является анаэробный гликолиз. АТФ, получаемая при гликолизе, используется на поддержание и изменение формы эритроцита, а также на трансмембранный перенос (К+,Na+-АТФаза). Второй способ использования глюкозы – пентозофосфатный путь. При нем образуется восстановленный НАДФН+Н+, который необходим для поддержания железа гема в степени окисления 2+. Фермент, восстанавливающий метгемоглобин до гемоглобина называется метгемоглобинредуктаза. 4. СИСТЕМА РЕНИН-АНГИОТЕНЗИН-АЛЬДОСТЕРОН. БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЧЕЧНОЙ ГИПЕРТОНИИ, ОТЕКОВ, ДЕГИДРАТАЦИИ. СИСТЕМА РЕНИН-АНГИОТЕНЗИН-АЛЬДОСТЕРОН Главным механизмом регуляции синтеза и секреции альдостерона служит система ренин-ангиотензин. Действие ренин-ангиотензиновой системы направлено на увеличение объема циркулирующей крови, уменьшение объема сосудистого русла, повышение артериального давления. Ренин-ангиотензиновая система – система, действие которой направлено на увеличение объема циркулирующей крови, уменьшение объема сосудистого русла, повышение артериального давления. Компоненты системы: 1. Ренин – протеолитический фермент, выделяемый почками при снижении кровотока через почки и катализирующий превращение ангиотензиногена в ангиотензин I. 2. Ангиотензиноген – предшественник ангиотензина, белок, синтезирующийся в печени. 3. Ангиотензин I – неактивный предшественник ангиотензина II. 4. Ангиотензинпревращающий фермент (АПФ), синтезирующийся в легких, катализирует образование ангиотензина II из ангиотензина I. 5. Ангиотензин II – биологически активный пептид, оказывающий стимулирующее действие на продукцию и секрецию альдостерона клетками клубочковой зоны коры надпочечников. Альдостерон – гормон коры надпочечников, вызывающий задержку ионов натрия и воды, в результате чего объем жидкости в организме восстанавливается. БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПОЧЕЧНОЙ ГИПЕРТОНИИ Местное снижение давления в почечной артериоле (например, при атеросклерозе, опухолях близлежащих органах) способствует активации ренин-ангиотензиновой системы. Данная система повышает давление, в результате чего и развивается почечная гипертония, которая трудно поддается лечению. БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ОТЕКОВ Гипергидратация (отеки) – гидратация межклеточного пространства. гипопротеинемия (нарушается коллоидно-осмотическое давление, при этом жидкость выходит из сосудистого русла в окружающие ткани); первичный и вторичный гиперальдостеронизм; повышенное содержание в крови АДГ в связи с его гиперпродукцией в гипоталамусе нарушение проницаемости сосудистой стенки (воспалительные процессы, аллергии нарушение гидростатического давления сосудов (при сердечной недостаточности). БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ДЕГИДРАТАЦИИ. Дегидратация (обезвоживание, эксикоз) – нарушение водноэлектролитного баланса организма при различных патологических состояниях, сопровождающихся усиленной потерей жидкости и, соответственно, электролитов. Абсолютная – вода не поступает в организм. Относительная: A. внутриклеточная (гипертоническая, или вододефицитная) – возникает при потере преимущественно воды (при преобладании диареи над рвотой, высокой температуре тела, одышке, повышенной потливости), что приводит к увеличению концентрации электролитов в крови, в частности ионов натрия. ОЦК поддерживается перемещением интерстициальной жидкости в кровяное русло, вследствие чего возникает увеличение осмотического давления интерстициальной (межклеточной) жидкости, для снижения которого внутриклеточная вода выходит в экстрацеллюлярное пространство, вызывая обезвоживание клеток. B. внеклеточная (гипотоническая, или соледефицитная) – возникает вследствие преобладания потерь электролитов над потерями воды и сопровождается снижением осмолярности плазмы (при частой упорной рвоте, превалирующей над жидким стулом). Для поддержания гомеостаза натрий из межклеточного пространства перемещается в сосудистое русло, а вода – в обратном направлении. Снижение осмолярности интерстициальной жидкости способствует её перемещению в клетки. Одновременно с этим ионы калия выходят из клеток и выводятся почками из организма. Переход жидкости во внутриклеточное пространство приводит к относительной внутриклеточной гипергидратации C. общая потеря воды (изотоническая, или соразмерная дегидратация) – возникает в случае эквивалентной потери воды и электролитов, при этом все три жидкостные системы организма (кровь, лимфа, тканевая жидкость) теряют их равномерно. Осмолярность и концентрация натрия в сыворотке крови сохраняются в пределах нормы. Билет 3 (6,67,121,175) 1. ЗАВИСИМОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БЕЛКОВ ОТ ПЕРВИЧНОЙ СТРУКТУРЫ. ВИДОВАЯ СПЕЦИФИЧНОСТЬ ПЕРВИЧНОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛКОВ (ИНСУЛИНЫ РАЗНЫХ ЖИВОТНЫХ). ЗАВИСИМОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БЕЛКОВ ОТ ПЕРВИЧНОЙ СТРУКТУРЫ 1. Первичная структура белков уникальна и детерминирована генетически. Каждый индивидуальный гомогенный белок характеризуется уникальной последовательностью аминокислот: частота замены аминокислот приводит не только к структурным перестройкам, но и к изменениям физико-химических свойств и биологических функций. 2. Стабильность первичной структуры обеспечивается в основном главновалентными пептидными связями; возможно участие небольшого числа дисульфидных связей. 3. В полипептидной цепи могут быть обнаружены разнообразные комбинации аминокислот; в полипептидах относительно редки повторяющиеся последовательности. 4. В некоторых ферментах, обладающих близкими каталитическими свойствами, встречаются идентичные пептидные структуры, содержащие неизменные (инвариантные) участки и вариабельные последовательности аминокислот, особенно в областях их активных центров. Этот принцип структурного подобия наиболее типичен для ряда протеолитических ферментов: трипсина, химотрипсина и др. 5. В первичной структуре полипептидной цепи детерминированы вторичная, третичная и четвертичная структуры белковой молекулы, определяющие ее общую пространственную конформацию. ИНСУЛИНЫ РАЗНЫХ ЖИВОТНЫХ Первичная структура инсулина у разных биологических видов несколько различается, как различается и его важность в регуляции обмена углеводов. Наиболее близким к человеческому является инсулин свиньи, который различается с ним всего одним аминокислотным остатком: в 30 положении B-цепи свиного инсулина расположен аланин, а в инсулине человека —треонин; бычий инсулин отличается тремя аминокислотными остаткам |