|
|
билеты. Комплементарность взаимодействия молекул белка с лигандом. Обратимость связывания. Основы функционирования белков
3 .СТРОЕНИЕ ХРОМАТИНА И ХРОМОСОМЫ.
Хроматин – это деспирализованная форма существования хромосом. В деспирализованном состоянии
хроматин находится в ядре неделящейся клетке.
По химической организации как хроматин, так и хромосомы не отличаются. Химическую основу составляет
дезоксирибонуклеопротеин – комплекс ДНК с белками. С помощью белков происходит многоуровневая
упаковка молекул ДНК, при этом хроматин приобретает компактную форму.
Спирализованные участки хроматина называются гетерохроматин, неактивный участок хроматина, здесь не
происходит транскрипции. Деспирализованные – эухроматин. На участках эухроматина идут процессы
транскрипции (синтез иРНК).
В начале клеточного деления хроматин скручивается (спирализуется) и образует хромосомы, которые
хорошо различимы в световой микроскоп. Значит, хромосома – суперспирализованный хроматин.
Спирализация достигает своего максимума в метафазе митоза. Каждая метафазная хромосома состоит из
двух сестринских хроматид. Хроматиды содержат одинаковые молекулы ДНК, которые образуются при
удвоении (репликации) ДНК в синтетический период интерфазы. Хроматиды соединены друг с другом в
области первичной перетяжки – центромеры. Центромеры делят хромосомы на два плеча. В зависимости от
места расположения центромеры различают следующие
Типы хромосом (Парижская классификация)
метацентрические (равноплечие);
субметацентрические (неравноплечие);
акроцентрические (палочковидные с очень коротким плечом);
телоцентрические (палочковидные хромосомы с центромерой, расположенной на проксимальном конце).
Число, величина и форма хромосом в ядрах клеток являются важными знаками каждого вида. Набор хромосом
соматических клеток данного вида называется кариотипом.
4 ЭНДЭРГОНИЧЕСКИЕ И ЭКЗЭРГОНИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В ЖИВОЙ КЛЕТКЕ. МАКРОЭРГИЧЕСКИЕ
СОЕДИНЕНИЯ. ПРЕДСТАВИТЕЛИ.
ЭНДЭРГОНИЧЕСКИЕ И ЭКЗЭРГОНИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ
Направление химической реакции определяется значением ΔG.
Экзергоническая реакция=величина отрицательна-реакция протекает самопроизвольно и сопровождается
уменьшением свободной энергии
Если при этом абсолютное значение ΔG велико, то реакция идёт практически до конца, и её можно
рассматривать как необратимую.
Эндергоническая реакция= ΔG положительно, то реакция будет протекать только при поступлении свободной
энергии извне
Если абсолютное значение ΔG велико, то система устойчива, и реакция в таком случае практически не
осуществляется
При ΔG, равном нулю, система находится в равновесии.
Энергетически сопряжённые реакции- в биологических системах термодинамически невыгодные
(эндергонические) реакции могут протекать лишь за счёт энергии экзергонических реакций
—Многие происходят при участии аденозинтрифосфата (АТФ), играющего роль сопрягающего фактора.
МАКРОЭРГИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
—это соединения имеющие макроэргическую связь.
—является непрочной богатой энергетической связью
—устанавливают связь между катаболизмом и анаболизмом
—при расщеплении:1)Выделяется не менее 5ккал/моль энергии (20 и более кдж/моль)
2)Эта энергия превращается в полезную работа, минуя стадию тепла.
Типы: 1)Производные фосфорной кислоты
o карбоксилфосфатные (1,3-дифосфоглицерат);
o аминофосфатные (креатинфосфат);
o енолфосфатные (фосфоенолпируват);
o пирофосфатные (примеры далее). Самые энергетически выгодные –(АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ), они
содержат 2 макроэргические связи.
2)Тиоэфирные соединения
Макроэргическая связь - это такая ковалентная связь, при гидролизе которой выделяется не менее 30
кДж/моль энергии. Эта связь обозначается знаком
АТФ
—в клетке непрерывно участвуют в реакциях
—постоянно расщепляются до АДФ и вновь регенерируют (гидролиз концевой
фосфоангидридной связи АТФ превращается в АДФ и ортофосфат)
—Цикл АТФ-АДФ - основной механизм обмена энергии в биологических
системах,
—Использование АТФ как источника энергии возможно только при условии
непрерывного синтеза АТФ из АДФ за счёт энергии окисления органических
соединений
—главный, непосредственно используемый донор свободной энергии в
биологических системах
—молекула АТФ расходуется в течение одной минуты после её образования
—У человека количество АТФ, равное массе тела, образуется и разрушается
каждые 24 ч
—При условиях, существующих в клетке в норме (рН 7,0, температура 37 °С), фактическое значение ΔG0' для
процесса гидролиза составляет около -12 ккал/мол
—Величина свободной энергии гидролиза АТФ делает возможным его образование из АДФ за счёт переноса
фосфатного остатка от таких высокоэнергетических фосфатов, как, например, фосфоенолпируват или 1,3-
бисфосфоглицерат; в свою очередь, АТФ может участвовать в таких эндергонических реакциях, как
фосфорилирование глюкозы или глицерина
Энергия АТФ используется для совершения видов работ:
- механической (мышечное сокращение);
- электрической (проведение нервного импульса);
- химической (синтез веществ);
- осмотической (активный транспорт веществ через мембрану) 30% от общего количества расходуемого АТФ
приходится на Na+
,К+
-АТФазу.
По мере использования энергии, АТФ превращается в АДФ, заряд клетки становится равным 0- начинается
синтез АТФ.
Другие нуклеозидтрифосфаты (аналоги АТФ): образуются при использовании свободной энергии концевой
фосфатной группы АТФ.
гуанозинтрифосфат (ГТФ)
уридинтрифосфат (УТФ)
цитидинтрифосфат (ЦТФ)
Билет 28 (158, 112, 51, 85)
1 .ОСНОВНЫЕ БЕЛКОВЫЕ ФРАКЦИИ ПЛАЗМЫ КРОВИ И ИХ ФУНКЦИИ. ЗНАЧЕНИЕ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ. ЭНЗИМОДИАГНОСТИКА.
ОСНОВНЫЕ БЕЛКОВЫЕ ФРАКЦИИ ПЛАЗМЫ КРОВИ
Альбумины (40–50 г/л);
Глобулины (20–35 г/л):
- -глобулины (2–4%);
- -глобулины (6–12%);
- -глобулины (8–12%);
- -глобулины (12–22%).
Функции:
поддержание онкотического давления, так как белки связывают воду и удерживают ее в кровеносном
русле;
образуют важнейшую буферную систему крови и поддерживают рН крови в пределах 7,37–7, 43;
транспортная функция (альбумины переносят ЖК, придавая им растворимость);
определяют вязкость крови и, следовательно, играют важную роль в гемодинамике кровеносной
системе;
являются резервом аминокислот для организма;
осуществляют защитную функцию.
Значение их определения для диагностики заболеваний: при различных заболеваниях концентрация
белков плазмы крови может варьировать.
Повышение фракции альбуминов наблюдается при:
дегидратации;
гиперпротеинемии.
Понижение при:
поражении почек, печени;
наследственных дефектах;
токсикозе при беременности;
ожоговой болезни;
квашиоркоре;
голодании.
Повышение фракции глобулинов наблюдается
при:
коллагенозах;
поражении почек.
Понижение при:
некрозе печени;
нефротическом синдроме.
ЭНЗИМОДИАГНОСТИКА– определение
активности ферментов с диагностической целью
2 .ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О РАСПАДЕ И БИОСИНТЕЗЕ ПИРИМИДИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ.
РАСПАД
Распад пиримидиновых нуклеотидов происходит в ряде реакций:
1.Отщепление 5'-фосфатной группы от ЦМФ, УМФ и ТМФ фермент
5'-нуклеотидаза.
2.Окислительное дезаминирование цитидина – аденозиндезаминаза.
3.Дерибозилирование уридина и тимидина – нуклеозидфосфорилаза.
4.Восстановление урацила и тимина – дегидрогеназа.
5.Гидролитическое расщепление пиримидинового кольца
дигидропиримидиназой.
6.Отщепление аммиака и углекислого газа.
7.Вовлечение β-аминокислот в реакции трансаминирования,
При этом происходит разрушение пиримидинового кольца.
Образовавшийся в результате распада пиримидиновых
оснований бета-аланин не используется для синтеза
собственных белков, но входит в состав карнозина,
ансерина
БИОСИНТЕЗ
Процесс идет в цитоплазме
Оротовая кислота переносится ферментом трансферазой на
фосфорибозилпирофосфат, образуется ОМФ (оротоидинмонофосфат), из
которого по реакции декарбоксилирования (фермент – декарбоксилаза)
образуется УМФ – предшественник, который дает остальные нуклеотиды с
пиримидиновыми азотистыми основаниями.
3 .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.
4 .ОБЩАЯ СХЕМА ИСТОЧНИКОВ И ПУТЕЙ РАСХОДОВАНИЯ АМИНОКИСЛОТ В ТКАНЯХ.
ДИНАМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ БЕЛКОВ В ОРГАНИЗМЕ.
Белки – незаменимый фактор питания, потребность, составляет 1,0-1,5 г/кг массы у взрослого человека и
зависит от возраста, интенсивности метаболических процессов в тканях и качества пищевого белка
(содержания в нем незаменимых аминокислот, способности гидролизоваться в желудочно-кишечном тракте). В
переваривании белков участвует две группы протеолитических пищеварительных ферментов:
– эндопептидазы – ферменты, рвущие внутренние пептидные связи,
– экзопептидазы, отщепляющие N-концевые и С-концевые аминокислотные остатки и завершающие протеолиз
ОБЩАЯ СХЕМА ИСТОЧНИКОВ И ПУТЕЙ РАСХОДОВАНИЯ АМИНОКИСЛОТ В ТКАНЯХ
Катаболизм аминокислот – внутриклеточный процесс, в котором выделяют два варианта:
1. Общие пути катаболизма, в результате которых все аминокислоты могут первично терять α-аминогруппу
(дезаминирование, трансами-нирование) или α-карбоксильную группу (декарбоксилирование).
2. Индивидуальные пути катаболизма, при которых
имеют место пе-ричные превращения аминокислоты по
радикалу (трансметилирова-ние, де- и
транссульфирование, гидроксилирование и др.).
Пути использования аминокислот после всасывания:
1. Синтез специфических белков тканей, плазмы крови,
ферментов, гормонов.
2. Синтез углеводов (глюконеогенез).
3. Синтез липидов.
4. Синтез гистамина, серотонина, креатина,
порфиринов, холина, адреналина, пуриновых,
пиримидиновых нуклеотидов.
5. Синтез мочевины.
6. Оставшиеся неиспользованные аминокислоты
подвергаются распаду с выделением энергии (10-
15%).
Общие пути распада аминокислот:
1. Декарбоксилирование;
2. Трансаминирование;
3. Дезаминирование;
ДИНАМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ БЕЛКОВ В ОРГАНИЗМЕ
– изменение белкового состава без нарушения функции
Фонд свободных аминокислот организма составляет примерно
35 г. Содержание свободных аминокислот в крови в среднем 35-
65 мг/дл. Большая часть входит в состав белков, масса которых
во взрослом организме 15 кг. В организме в сутки распадается
на аминокислоты 400 грамм белка, столько же синтезируется.
Для поддержания баланса необходимо 30-50 г в сутки, при
физической нагрузки 100-120 г в сутки.
Азотистый баланс – соотношение поступившего в организм азота (в виде азота аминокислот) и выведенного
азота (в виде конечных продуктов обмена – мочевины и солей аммония)
Виды азотистого баланса:
«положительный» – если азота выведено меньше, чем введено, т.е. азот задерживается в организме (в
норме это имеет место у беременных, в растущем организме). При этом происходит накопление белков в
тех или иных органах и тканях.
«нулевой» – азотистое равновесие.
«отрицательный» – если азота выведено больше, чем введено. Это значит, что в организме идет распад
белков органов и тканей (сахарный диабет, ожоги, злокачественные новообразования и др.), который не
компенсируется белками пищи. Он наблюдается при заболеваниях, связанных с усиленным распадом
белков тканей, в старческом возрасте.
Коэффициент изнашивания – это результат ежесуточного распада тканевого белка, который равняется 23,2 г.
Определен он был на добровольцах, у которых на 8-10 день безбелковой диеты начинает выделяться
постоянное количество азота (53 мг в сутки на 1 кг массы тела).
Потребность в пищевых белках
• 23,2 г/сут – коэффициент Рубнера – «коэффициент изнашивания» (азотистый баланс отрицательный).
• 30-45 г/сут – «физиологический минимум белка». Это минимальное количество белка, позволяющее
поддерживать азотистое равновесие.
• Физиологическая норма – 1-1,2 г белка на кг массы тела.
Билет 29 (23, 57, - , 102)
1 ИНГИБИТОРЫ ФЕРМЕНТОВ. ОБРАТИМОЕ И НЕОБРАТИМОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ. КОНКУРЕНТНОЕ
ИНГИБИРОВАНИЕ. ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ КАК ИНГИБИТОРЫ ФЕРМЕНТОВ.
ИНГИБИТОРЫ (снижают скорость реакции)
По прочности соединения ингибитора с ферментом
Обратимые ингибиторы –соединения, которые нековалентно взаимодействуют с ферментом и отщепляются
от фермента.
Необратимые ингибиторы – соединения, которые образуют ковалентные, прочные связи с ферментом.
Специфическое--ингибиторы тормозят действие определенных ферментов, связывая отдельные
функциональные группы активного центра. (Например, тиоловые яды ингибируют ферменты, в активный
центр которых входят SН-группы; угарный газ (СО) ингибирует ферменты, имеющие в активном центре
Fe²+)
Неспецифические--ингибиторы тормозят действие всех ферментов. К ним относятся все
денатурирующие факторы (высокая температура, кислоты, соли тяжелых ме)
По механизму действия:
1)Конкурентное ингибирование
-ингибитор имеет структурное сходство с субстратом и конкурирует с ним за место в
активном центре фермента→уменьшение связывания субстрата с ферментом и
нарушение катализа
-возможность усилить или ослабить ингибирование путѐм изменения концентраций
субстрата и ингибитора
Клиника: многие лекарственные средства являются конкурентными ингибиторами ферментов.
2)Неконкурентное ингибирование
- вызывается веществами, не имеющими структурного сходства с субстратом.
- неконкурентные ингибиторы взаимодействуют с функциональными
группами белка-фермента или в самом активном центре
(«выключая» активный центр – А), или вне активного центра
(приводя к изменению конформации активного центра – В).
- образуются прочные ковалентные связи, что является причиной
необратимости неконкурентного ингибирования.
степень ингибирования не зависит от концентрации субстрата;
ингибирование необратимо;
ингибирование наступает при малых количествах ингибитора
Ингибиторы:
• соли тяжѐлых металлов (вызывают денатурацию белка и разрушение АЦ – неспецифическое
ингибирование)
• яды (цианиды связываются с активным центром цитохром-оксидазы и нарушают образование АТФ)
• фосфорорганические вещества, пестициды, инсектициды (ДФФ – диизопропилфторфосфат прочно и
необратимо связывается с гидроксигруппой серина в активном центре фермента ацетилхолинэстеразы,
гидролизующей ацетилхолин в нервных синапсах);
• боевые отравляющие вещества (зарин, зоман, табун – ингибиторы холинэстеразы).
Клиника: ацетилсалициловая кислота (аспирин) ингибирует циклооксигеназу – ключевой фермент синтеза
простагландинов – веществ, вызывающих повышение температуры и болевой синдром при воспалениях. Эта
кислота входит в состав средств, использующихся при воспалительных заболеваниях и лихорадочных
состояниях. Пенициллин необратимо влияет на фермент транспептидазу, нарушая образование клеточной
стенки бактерий.
3)Бесконкурентное ингибирование
-торможение ферментативной реакции, вызванное присоединением ингибитора
только к комплексу фермент-субстрат с образованием тупикового продукта ESI.
-ингибитор вызывает такие конформационные изменения фермента, которые не
дают возможности превращать субстрат в продукт реакции.
-снижена скорость реакции
4)Субстратное ингибирование – ингибирование избытком субстрата.
-между молекулами субстрата происходит своеобразная конкуренция за
место в активном центре, в результате чего скорость реакции снижается
-ингибирование обратимо
5)Аллостерическое ингибирование.
-ингибиторы связываются с отдельными участками фермента вне активного центра.
-конформационные изменения в молекуле фермента, которые приводят к
уменьшению его активности
ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ КАК ИНГИБИТОРЫ ФЕРМЕНТОВ
сульфаниламиды – структурные аналоги парааминобензойной кислоты (фрагмента фолиевой кислоты,
витамина В9) используют для лечения бактериальных инфекций;
ловастатин – ингибитор синтеза холестерина (ингибирует ГМГ-S-КоА-редуктазу);
дикумарол и варфарин – антикоагулянты, конкуренты витамина К;
аллопуринол – средство для лечения подагры (ингибирует ксантиноксидазу);
этиловый спирт – может быть использован при отравлении метанолом (как антидот), так как между этими
спиртами происходит конкуренция за активный центр алкогольдегидрогеназы.
средство для лечения подагры аллопуринол, ингибирующий ксантиноксидазу. |
|
|
Скачать 488.86 Kb.