билеты. Комплементарность взаимодействия молекул белка с лигандом. Обратимость связывания. Основы функционирования белков
 Скачать 488.86 Kb.
|
|
3.НЕЗАМЕНИМЫЕ КОМПОНЕНТЫ ОСНОВНЫХ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ. НЕЗАМЕНИМЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ; ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ПИЩЕВЫХ БЕЛКОВ. ЛИНОЛЕВАЯ КИСЛОТА – НЕЗАМЕНИМАЯ ЖИРНАЯ КИСЛОТА. НЕЗАМЕНИМЫЕ КОМПОНЕНТЫ ОСНОВНЫХ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ Среди пищевых веществ есть такие, которые не образуются в организме человека. Эти пищевые вещества называются незаменимыми, или эссенциальными. Они обязательно должны поступать с пищей. Отсутствие в рационе любого из них приводит к заболеванию, а при длительном недостатке – к смерти. В настоящее время науке о питании известно около 50 незаменимых веществ, которые не могут образоваться в организме и единственным источником их является пища. К незаменимым элементам пищи человека относят следующие четыре категории: незаменимые жирные кислоты, незаменимые аминокислоты, витамины и минеральные соли. НЕЗАМЕНИМЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ В ходе эволюции человек утратил способность синтезировать почти половину из двадцати аминокислот, входящих в состав белков. К их числу относят те аминокислоты, синтез которых включает много стадий и требует большого количества ферментов, кодируемых многими генами. Следовательно, те аминокислоты, синтез которых сложен и неэкономичен для организма, очевидно, выгоднее получать с пищей. Такие аминокислоты называют незаменимыми. К ним относят: валин (содержится в зерновых, мясе, грибах, молочных продуктах, арахисе, сое); изолейцин (содержится в миндале, кешью, курином мясе, турецком горохе (нут), яйцах, рыбе, чечевице, печени, мясе, ржи, большинстве семян, сое); лейцин (содержится в мясе, рыбе, буром рисе, чечевице, орехах, большинстве семян); лизин (содержится в рыбе, мясе, молочных продуктах, пшенице, орехах); метионин (содержится в молоке, мясе, рыбе, яйцах, бобах, фасоли, чечевице и сое); треонин (содержится в молочных продуктах и яйцах, в умеренных количествах в орехах и бобах.); триптофан (содержится в овсе, бананах, сушёных финиках, арахисе, кунжуте, кедровых орехах, молоке, йогурте, твороге, рыбе, курице, индейке, мясе); фенилаланин (содержится в говядине, курином мясе, рыбе, соевых бобах, яйцах, твороге, молоке. Также является составной частью синтетического сахарозаменителя – аспартама); аргинин (содержится в семенах тыквы, свинине, говядине, арахисе, кунжуте, йогурте, сыре); гистидин (источники: тунец, лосось, свиная вырезка, говяжье филе, куриные грудки, соевые бобы, арахис) Аргинин и гистидин – частично заменимы. Две другие аминокислоты – тирозин и цистеин – условно заменимые, так как для их синтеза необходимы незаменимые аминокислоты. Тирозин синтезируется из фенилаланина, а для образования цистеина необходим атом серы метионина. ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ПИЩЕВЫХ БЕЛКОВ Питательная ценность белка зависит от его аминокислотного состава и способности усваиваться организмом. Белки значительно различаются по аминокислотному составу. Некоторые их них содержат полный набор незаменимых аминокислот в оптимальных соотношениях, другие не содержат одной или нескольких Некоторые белки по аминокислотному составу близки к белкам тела человека, но не используются в качестве пищевых, так как имеют фибриллярное строение, малорастворимы и не расщепляются протеазами ЖКТ. К ним относят белки волос, шерсти, перьев и другие. Если белок содержит все незаменимые аминокислоты в необходимых пропорциях и легко подвергается действию протеаз ЖКТ, то биологическая ценность такого белка условно принимается за 100, и он считается полноценным. К таким относят белки животного происхождения, в частности белки яиц и молока. Белки мяса говядины имеют биологическую ценность 98. Растительные белки по биологической ценности уступают животным, так как труднее перевариваются и бедны лизином, метионином и триптофаном. Однако при определённой комбинации растительных белков организм можно обеспечить полной и сбалансированной смесью аминокислот. ЛИНОЛЕВАЯ КИСЛОТА Линолевая кислота (ω-6 жирная кислота), относится к незаменимым жирным кислотам, необходимым для нормальной жизнедеятельности; в организм человека и животных эти кислоты поступают с пищей, главным образом в виде сложных липидов – триглицеридов и фосфатидов. В виде триглицерида линолевая кислота в значительных количествах (до 40—60 %) входит в состав многих растительных масел и животных жиров, соевого, хлопкового, подсолнечного, льняного, конопляного масел, китового жира. Важность линолевой кислоты в физиологии человека определяется тем, что она участвует в синтезе арахидоновой кислоты (и, таким образом, некоторых простагландинов), а также в формировании фосфолипидов клеточных мембран. Билет 24 (129, 51, 111, 78) 1 .КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРМОНОВ ПО ХИМИЧЕСКОМУ СТРОЕНИЮ И БИОЛОГИЧЕСКИМ ФУНКЦИЯМ по месту синтеза: гормоны гипоталамуса (статины и либерины); гормоны гипофиза (тропные гормоны – соматотропин, тиреотропин, меланотропин и др.); гормоны щитовидной железы (йодтиронины, кальцитонин); гормоны поджелудочной железы (инсулин, глюкагон); половые гормоны и т.д. по регуляторному действию: o гормоны, регулирующие обмен углеводов (инсулин, глюкагон, глюкокортикоиды); o гормоны, регулирующие фосфорно-кальциевый обмен (паратгор- мон, кальцитонин) и т.д. по химической природе: гормоны пептидной природы (пептиды, простые белки, гликопротеины); производные аминокислот (адреналин, гистамин); гормоны липидной природы (стероиды, эйкозаноиды). по способу рецепции и механизму действия: o гормоны мембранного способа рецепции (опосредованного меха-низма действия); o гормоны внутриклеточного способа рецепции (прямого механизма действия). По биологическим функциям гормоны: o углеводный, липидный, белковый обмены (инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол, тироксин, соматотропин) o водно-электролитный обмен (альдостерон, вазопрессин); o фосфорно-кальциевый обмен (паратгормон, кальцитонин); o репродуктивную функцию (эстрадиол, тестостерон, прогестерон); o синтез и секрецию гормонов эндокринных желез (тропные гормоны гипофиза, либерины и статины гипоталамуса) o изменение метаболизма в клетках, синтезирующих гормон (гистамин, соматостатин). 2 АНАЭРОБНЫЙ РАСПАД ГЛЮКОЗЫ (АНАЭРОБНЫЙ ГЛИКОЛИЗ). ГЛИКОЛИТИЧЕСКАЯ ОКСИДОРЕДУКЦИЯ, ПИРУВАТ КАК АКЦЕПТОР ВОДОРОДА. СУБСТРАТНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ. РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЭТОГО ПУТИ РАСПАДА ГЛЮКОЗЫ. АНАЭРОБНЫЙ ГЛИКОЛИЗ Реакции анаэробного гликолиза При анаэробном гликолизе в цитозоле протекают все 10 реакций, идентичных аэробному гликолизу. Лишь 11-я реакция, где происходит восстановление пирувата цитозольным NADH, является специфической для анаэробного гликолиза. Восстановление пирувата в лактат катализирует лактатдегидро-геназа (реакция обратимая, и фермент назван по обратной реакции). С помощью этой реакции обеспечивается регенерация NAD+ из NADH без участия митохондриальной дыхательной цепи в ситуациях, связанных с недостаточным снабжением клеток кислородом. Роль акцептора водорода от NADH (подобно кислороду в дыхательной цепи) выполняет пируват. Таким образом, значение реакции восстановления пирувата заключается не в образовании лактата, а в том, что данная цитозольная реакция обеспечивает регенерацию NAD+ . К тому же лактат не является конечным продуктом метаболизма, удаляемым из организма. Это вещество выводится в кровь и утилизируется, превращаясь в печени в глюкозу, или при доступности кислорода превращается в пируват, который вступает в общий путь катаболизма, окисляясь до СО2 и Н2О Локализация: 1) В эритроцитах гликолиз – единственный путь получения энергии АТФ, поскольку в них отсутствуют митохондрии, а аэробные окислительные процессы идут только в митохондриях. 2) В интенсивно работающей скелетной мышце, особенно на начальных этапах нагрузки или при длительной работе мышцы. 3) В головном мозге примерно 13-15% всей глюкозы окисляется анаэробно, но, в целом, анаэробный гликолиз для нервной ткани – «аварийный» путь. 4) В клетках злокачественных опухолей глюкоза окисляется анаэробно. 5) Преимущественно за счет анаэробного гликолиза обеспечиваются энергией сетчатка глаза, мозговое вещество надпочечников. СУБСТРАТНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ – образование АТФ из высокоэнергетических соединений. Субрстратное фосфорилирование с использованием макроэргических эфиров фосфорной кислоты имеет место в гликолизе, происходящем в цитозоле: Также, субстратное фосфорилирование присутствует в цикле трикарбоновых кислот (образование ГТФ): РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ Неэкономный, но в бескислородных условиях единственный способ получения полезной энергии для Эритроцитов, сетчатки, коры надпочечников Поставщик субстратов в реакции аэробного окисления Путь, обеспечивающий взаимосвязь аэробного и анаэробного окисления и всех видов метаболизма Энергетика: На стадии фосфорилирования расходуется 2 АТФ. На стадии оксидоредукции образуется 4 АТФ. Окончательный выход энергии составляет 2 АТФ. Физиологическое значение процесса: единственный способ получения энергии в бескислородных условиях; поставщик субстратов в реакции аэробного окисления; обеспечивает взаимосвязь аэробного и анаэробного окисления и всех видов метаболизма 3 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О БИОСИНТЕЗЕ ПУРИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ; НАЧАЛЬНЫЕ СТАДИИ БИОСИНТЕЗА (ОТ РИБОЗО-5-ФОСФАТА ДО 5-ФОСФОРИБОЗИЛАМИНА). ИНОЗИНОВАЯ КИСЛОТА КАК ПРЕДШЕСТВЕННИК АДЕНИЛОВОЙ И ГУАНИЛОВОЙ КИСЛОТ. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ СИНТЕЗА МОНОНУКЛЕОТИДОВ 1. Синтез идёт из простых предшественников (ак, углекислого газа и т.п.) 2. Синтезируются не отдельные азотистые основания, а нуклеотиды 3. Синтез протекает ферментативно, с затратой энергии 4. Синтезируются общие предшественники (для пуриновых нуклеотидов инозинмонофосфат – ИМФ, для пиримидиновых – уридинмонофосфат – УМФ) БИОСИНТЕЗ ПУРИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ; Пуриновый цикл синтезируется поэтапно путем присоединения необходимых фрагментов к рибозо-5-фосфату. В результате к моменту завершения построения цикла образуется готовый нуклеотид. Иными словами, синтез пуринов de novo не дает свободных пуриновых оснований - сразу образуются пуриновые нуклеотиды. Процесс присоединения к рибозо-5-фосфату называется риботтированием ИНОЗИНОВАЯ КИСЛОТА КАК ПРЕДШЕСТВЕННИК АДЕНИЛОВОЙ И ГУАНИЛОВОЙ КИСЛОТ Образование пуриновых нуклеотидов (адениловой и гуаниловой кислот, АМФ и ГМФ) осуществляется из инозиновой кислоты (ИМФ). Причем в синтезе обоих мононуклеотидов участвуют по два фермента, отличных по своему механизму действия. Образование ГМФ из ИМФ катализируют ИМФ-дегидрогеназа и ГМФ-синтетаза, а образование АМФ из того же предшественника катализируется последовательным действием аденилосукцинатсинтетазы и аденилосукцинатлиазы. 4 .НАРУШЕНИЕ ОБМЕНА НЕЙТРАЛЬНОГО ЖИРА (ОЖИРЕНИЕ), ФОСФОЛИПИДОВ И ГЛИКОЛИПИДОВ. СФИНГОЛИПИДОЗЫ. При ожирении в адипоцитах накапливается избыточное количество нейтрального жира, и масса тела человека увеличивается. Выделяют первичное и вторичное ожирение. Первичное ожирение – развивается в результате алиментраного дисбаланса – избыточной калорийности питания по сравнению с расходами энергии. Причины: 1. Генетические нарушения: активность того или иного фермента повышена; окислительное фосфорилирование тесно сопряжено с тканевым дыханием (вес набирается быстрее), если связь не тесная, то вес набирается медленнее. 2. Алиментарное ожирение: состав и количество потребляемой пищи, метод питания в семье. 3. Уровень физической активности. 4. Психологические факторы. Вторичное ожирение – развивается в результате какого-либо основного заболевания, чаще всего эндокринного (нарушение работы гормонов). Например, к развитию ожирения приводят гипотиреоз, синдром Иценко-Кушинга. (если не помните эти заболевания, лучше и не говорить) Нарушение работы отдельных белков (или снижение чувствительности к ним = белкам рецепторов): Например, белок лептин (продукт экспрессии так называемого «гена ожирения»), который вырабатывается в адипоцитах, его концентрация воздействует на центр голода и обеспечивает правильное пищевое поведение у человека. Лептин оказывает анорексигенное действие (подавляет аппетит). Снижение концентрации лептина ведёт к развитию ожирения. Нарушения обмена фосфолипидов и гликолипидов: если будут нарушения в их обмене на мембране, то мембрана перестанет выполнять свою функцию. Остальное – все сфинголипидозы (фосфолипиды – сфингомиелин, гликолипиды – все остальные) Сфинголипидозы – группа врожденных, генетически обусловленных заболеваний, в основе которых лежит наследственный дефект ферментов, обеспечивающих катаболизм сфинголипидов. Заболевания сопровождаются накоплением сфинголипидов в том или ином органе, нарушающим функции этого органа. Сфинголипидозы относятся к лизосомным болезням – болезням накопления. НАРУШЕНИЯ ПРИ ОЖИРЕНИИ. Резистентность к инсулину. Ожирение связано со снижением способности инсулина стимулировать элиминацию периферической глюкозы и подавлять выброс глюкозы печенью. С целью компенсации организм затем увеличивает секрецию глюкозы. Эта резистентность к инсулину и гиперинсулинемия могут быть вызваны поступлением свободных жирных кислот к печени из жировой ткани в брюшной полости. Возможно, поэтому абдоминальное ожирение связано с большим числом метаболических осложнений. Нарушение обмена липидов. Содержание триглицеридов в плазме часто повышено у людей, страдающих ожирением. Это приводит к снижению количества холестерина-ЛВП вследствие усиления катаболизма ЛВП. Концентрация холестеринаЛИП также может быть повышена. Изменения уровня половых гормонов. Обследование мужчин с ожирением свидетельствует о снижении содержания тестостерона и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ). Билет 25 (10, метод, 35, 150) 1 .ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКОВ. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОЛИГОМЕРНЫХ БЕЛКОВ НА ПРИМЕРЕ ГЕМСОДЕРЖАЩЕГО БЕЛКА – ГЕМОГЛОБИНА. Четверичная структура (или субъединичная, доменная) —способ укладки в пространстве отдельных полипептидных цепей, обладающих одинаковой (или разной) первичной, вторичной или третичной структурой, и формирование единого в структурном и функциональном отношениях макромолекулярного образования. СТРОЕНИЕ Белки, имеющие четвертичную структуру, называются олигомерными, а каждая отдельная полипептидная цепь – мономером, протомером или субъединицей. Типы связей: ионные, водородные, гидрофобные взаимодействия. Субъединица – это функционально активная часть молекулы белка. Кооперативность функционирования четвертичной структуры: если белок имеет четвертичную структуру, то функционировать он будет при наличии всех субъединиц, каждая субъединица влияет на остальные, усиливая их действие, например, присоединение первой молекулы кислорода к гемоглобину (тетрамеру, т.е. состоящему из четырёх протомеров), облегчает присоединение последующих таким образом, что четвёртая молекула О2 присоединяется в 450-600 раз легче первой. Специфичность связывания протомеров за счет зависит от совокупности радикалов третичной структуры и определяется комплементарностью протомеров. Олигомерные белки чаще построены из четного числа протомеров (от 2 до 4, реже от 6 до 8) с одинаковыми или разными молекулярными массами – от нескольких тысяч до сотен тысяч. В молекуле белка имеются прочные (ковалентные) связи, а также слабые, что обеспечивает содной стороны стабильность молекулы, а с другой лабильность. ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОЛИГОМЕРНЫХ БЕЛКОВ НА ПРИМЕРЕ ГЕМОГЛОБИНА Многие функциональные белки состоят из нескольких полипептидных цепей, соединенных не главновалентными связями, а нековалентными (аналогичными тем, которые обеспечивают стабильность третичной структуры). Гемоглобин состоит из 4 протомеров: 2 α и 2 β – цепей, т.е. представляет собой тетрамер. Четыре полипептидные цепи, соединенные вместе, образуют почти правильную форму шара, где каждая αцепь контактирует с двумя β-цепями. Каждая из этих цепей окружает группу гема – пигмента, придающего крови ее характерный красный цвет. Основной вклад во взаимодействие субъединиц вносят гидрофобные взаимодействия. И α, и β-цепи относятся к α-спиральному структурному классу, так как содержат исключительно α-спирали. Каждая цепь содержит восемь спиральных участков. Простетическая группа нековалентно связана с гидрофобной впадиной молекулы гемоглобина. В определенных условиях (присутствие солей, 8М мочевины или резкие изменения рН) молекула гемоглобина обратимо диссоциирует на две α-и две β-цепи. Эта диссоциация обусловлена разрывом водородных связей. После удаления солей или мочевины происходит автоматическая ассоциация исходной молекулы гемоглобина. |