билеты. Комплементарность взаимодействия молекул белка с лигандом. Обратимость связывания. Основы функционирования белков
 Скачать 488.86 Kb.
|
|
2 .КАТАБОЛИЗМ ОСНОВНЫХ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ – УГЛЕВОДОВ, ЖИРОВ, БЕЛКОВ, ЭТАПЫ (СХЕМА). ПОНЯТИЕ О СПЕЦИФИЧЕСКИХ И ОБЩИХ ПУТЯХ КАТАБОЛИЗМА. 1-й этап. Образование мономеров из полимеров (гидролиз, деполяризация, дезинтеграция) – расщепление в желудочно-кишечном тракте белков, жиров и углеводов до мономеров (аминокислот, высших жирных кислот и глицерина, моносахаридов). —В процессе пищеварения теряется видовая специфичность питательных веществ —1% энергии Полимеры -------->Мономеры Белки ----------->Аминокислоты Крахмал --------->глюкоза Жиры ------------>глицерин + жирные кислоты 2-й этап. Превращение мономеров в ПВК и Ацетил-КоА. (в-ва: ЩУК,аКГ,Фу) – внутриклеточный катаболизм- глюкоза, высшие жирные кислоты, аминокислоты подвергаются специфическим превращениям до образования ацетил-КоА (гликолиз, β-окисление высших жирных кислот, трансаминирование аминокислот) - процессы протекают в цитоплазме —20-30% энергии 3-й этап. Превращение Ацетил-КоА в конечные продукты катаболизма: СО2 и Н2О. – общий путь катаболизма – цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса); терминальная фаза окисления- тканевое дыхание, ЦПЭ- цепь переноса электронов (дыхательная цепь). Для всех классов веществ последний этап катаболизма одинаков: на 3-м этапе образуется большинство субстратов митохондриального окисления - 4 вещества из 9 основных и 5-й субстрат - ПВК. —70-80 % энергии Тканевое дыхание – совокупность протекающих в каждой клетке ферментативных процессов, в результате которых молекулы углеводов, жиров и аминокислот расщепляются, в конечном счете, до углекислоты и воды, а освобождающаяся энергия запасается клеткой в виде аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и затем используется в жизнедеятельности организма (биосинтез молекул, процесс деления клеток, сокращение мышц, активный транспорт, продукция тепла и др.) СПЕЦИФИЧЕСКИЙ ПУТЬ КАТАБОЛИЗМА – совокупность превращений, свойственная только определенному соединению (например, только углеводам, только липидам или АК), этот путь разный для разных классов веществ. ОБЩИЙ ПУТЬ КАТАБОЛИЗМА служит единым продолжением специфических путей катаболизма. Общие пути катаболизма: окислительное декарбоксилирование ПВК и ЦТК. На этих стадиях катаболизма происходит образование основной массы первичных доноров водорода для дыхательной цепи. 3 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 Билет 40 (61, 42, 73, 94) 1 .НАСЛЕДСТВЕННЫЕ НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ДИСАХАРИДОВ: ПОНЯТИЕ О МАЛЬАБСОРБЦИИ. ГЛИКОГЕНОЗЫ И АГЛИКОГЕНОЗЫ. Поступившие с пищей дисахариды в щеточной кайме на поверхности слизистой кишечника подвергаются расщеплению при участии ферментов кишечного сока: мальтазы, расщепляющей мальтозу на две молекулы глюкозы; сахаразы, расщепляющей сахарозу на фруктозу и глюкозу; лактазы, расщепляющей лактозу на глюкозу и галактозу. МАЛЬАБСОРБЦИЯ – синдром, обусловленный расстройством переваривания и всасывания пищевых веществ в тонком кишечнике, сопровождающийся нарушением процессов метаболизма в тканях. В основе мальабсорбции лежат генетически обусловленные или сформировавшиеся при стойком повреждении слизистой тонкой кишки дефекты ферментных систем. Виды: - наследственная как результат генетического дефекта ферментов лактазы, мальтазы или сахаразы; - приобретенная – при нарушении функции тонкого кишечника. Нерасщепленные ферментами тонкой кишки дисахариды спускаются в толстый кишечник и подвергаются сбраживанию ферментами микрофлоры толстого кишечника. Клинически это проявляется чувством переполнения после приема пищи, содержащей дисахариды, вздутием живота, болями, жидким стулом. Недостаточное всасывание моносахаров приводит к гипоэнергетическому состоянию вследствие расстройства метаболизма. АГЛИКОГЕНОЗЫ – генетически обусловленные, врожденные заболевания, связанные с дефектом ферментов синтеза гликогена (чаще всего гликогенсинтаза). Симптомами является резкая гипогликемия натощак, особенно утром, появляется рвота, судороги, потеря сознания. В результате гипогликемии наблюдается задержка психомоторного развития, умственная отсталость. Болезнь несмертельна при адекватном лечении (частое кормление), хотя и опасна. ГЛИКОГЕНОЗЫ – наследственные болезни, в основе которых лежит генетический дефект ферментов, принимающих участие в метаболизме гликогена. Характерный общий признак – чрезмерное отложение гликогена или изменение его структуры в миоцитах, гепатоцитах и других клетках организма. Гликогенозы проявляются симптомами гипогликемии, гепатомегалии, мышечной слабости, печеночной, сердечной, дыхательной и почечной недостаточности. Самая тяжелая болезнь Гирке – печеночная форма (не дает свободную глюкозу крови). Это ведет к превращению глюкозо-6-фосфата в лактат, его накоплению и к ацидозу – закисление pH крови. Мышечные формы не дают распад гликогена. 2 .РЕГУЛЯЦИЯ ЦЕПИ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ (ДЫХАТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ). ТЕРМОРЕГУЛЯТОРНАЯ ФУНКЦИЯ ТКАНЕВОГО ДЫХАНИЯ. РЕГУЛЯЦИЯ ЦЕПИ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ Дыхательный контроль: o Окисление субстратов и фосфолирирование АДФ в митохондриях прочно сопряжены. o Скорость использования АТФ регулирует скорость потока электронов в ЦПЭ. o Если АТФ не используется, и его концентрация в клетках возрастает, то прекращается поток электронов к О2 o С другой стороны, расход АТФ и превращение его в АДФ увеличивает окисление субстратов и поглощение О2 ТЕРМОРЕГУЛЯТОРНАЯ ФУНКЦИЯ ТКАНЕВОГО ДЫХАНИЯ На синтез молекулы АТФ расходуется примерно 40-45% всей энергии электронов, переносимых по ЦПЭ, 25% тратится на работу по переносу веществ через мембрану. Остальная часть энергии рассеивается в виде теплоты и используется на поддержание температуры тела. Дополнительное образование теплоты происходит при разобщении дыхания и фосфорилирования, которое может быть биологически полезным. Оно позволяет генерировать тепло для поддержания температуры у новорожденных, у зимнеспящих животных и у всех млекопитающих в процессе адаптации к холоду. У них существует бурый жир – особая ткань, специализирующаяся на теплопродукции посредством разобщения дыхания и фосфорилирования. Бурый жир содержит много митохондрий. Около 10% всех белков приходится на так называемый разобщающий белок (РБ-1) – термогенин. Около 55% энергии полного расщепления глюкозы аккумулируется в виде АТФ. Остальная часть энергии является источником теплообразования. Тем самым образуется для поддержания температуры тела. Процессы разобщения тканевого дыхания и окислительного фосфорилирвания приводит к повышению температуры тела. Регуляция дыхательной цепи – состояние такой энергии, целостность мембран митохондрии и их проницаемость, состояние коферментов, наличие разобщителей. Тканевое дыхание – завершающийся этап биологического окисления, при этом 90% О2 восстанавливается до Н2О. О2 + 4Н(+)+4Е(- )=2Н2О 3 .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. 4 ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ; ГЛУТАМАТДЕГИДРОГЕНАЗА. НЕПРЯМОЕ ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ. Дезаминирование – процесс потери аминокислотой аминогруппы, в результате чего образуется соответствующая α-кетокислота (безазотистый остаток) и выделяется молекула аммиака. В организме подвергается этому процессу только глутаминовая кислота, т.к. в организме активен фермент глутаматдегидрогеназа (ГДГ). Фермент ГДГ активен в митохондриях клеток всех органов, кроме мышечной ткани. ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ Окислительное дезаминирование аминокислот является необратимым процессом. В организме не встречается, т.к. аммиак, образующийся в результате данной реакции, токсичен для организма; оксидазы L-аминокислот работают при рН=10, что не соответствует оптимуму большинства клеток, а оксидазы D-аминокислот работают в нормальном оптимуме, однако в организме человека D-аминокислоты практически не образуются. Биологическое значение: - обеспечивает распад аминокислот; - образующиеся α-кетокислоты могут поступать в ЦТК (α-кетоглутарат, ЩУК). ГЛУТАМАТДЕГИДРОГЕНАЗА Наиболее активно в тканях происходит дезаминирование глутаминовой кислоты. Реакцию катализирует фермент глутаматдегидрогеназа, коферментом глутаматдегидрогеназы является NAD+ . Реакция идёт в 2 этапа. Вначале происходит ферментативное дегидрирование глутамата и образование а-иминоглутарата, затем - неферментативное гидролитическое отщепление иминогруппы в виде аммиака, в результате чего образуется акетоглутарат. Окислительное дезаминирование глутамата - обратимая реакция и при повышении концентрации аммиака в клетке может протекать в обратном направлении, как восстановительное шинирование α-кетоглутарата. Глутаматдегидрогеназа очень активна в митохондриях клеток практически всех органов, кроме мышц. Этот фермент - олигомер, состоящий из 6 субъединиц (молекулярная масса 312 кД). Глутаматдегидрогеназа играет важную роль, так как является регуляторным ферментом аминокислотного обмена. Аллостерические ингибиторы глутаматдегидрогеназы (АТФ, ГТФ, NADH) вызывают диссоциацию фермента и потерю глутаматдегидрогеназной активности. Высокие концентрации АДф активируют фермент. Таким образом, низкий энергетический уровень в клетках стимулирует разрушение аминокислот и образованиеα-кетоглутарата, поступающего в ЦТК как энергетический субстрат. Глутаматдегидрогеназа может индуцироваться стероидными гормонами (кортизолом). НЕПРЯМОЕ ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ (трансдезаминирование) Большинство аминокислот не способно дезаминироваться в одну стадию, подобно Глу. Аминогруппы таких аминокислот в результате трансаминирования переносятся на αкетоглутарат с образованием глутаминовой кислоты, которая затем подвергается прямому окислительному дезаминированию. Такой механизм дезаминирования аминокислот в 2 стадии получил название трансдезаминирования, или непрямого дезаминирования: Стадии: 1. Перенос аминокислот в результате трансаминирования на αкетоглутарат с образованием глутаминовой кислоты (при участии аминотрансферазы). 2. Прямое окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты (при участии глутаматдегидрогеназы). Непрямое дезаминирование аминокислот происходит при участии 2 ферментов: аминотрансферазы (кофермент ПФ) и глутаматдегидрогеназы (кофермент NAD+ ). непрямое дезаминирование - основной способ дезаминирования большинства аминокислот. Обе стадии непрямого дезаминирования обратимы, что обеспечивает как катаболизм аминокислот, так и возможность образования практически любой аминокислоты из соответствующей α-кетокислоты. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ: Азот всех аминокислот собирается в форме одной аминокислоты (глутамата), которая обратимо подвергается окислительному дезаминированию. |