билеты. Комплементарность взаимодействия молекул белка с лигандом. Обратимость связывания. Основы функционирования белков
 Скачать 488.86 Kb.
|
|
Билет 5 (5,83,133,145) 1. АМИНОКИСЛОТЫ, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ БЕЛКОВ, ИХ СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА. ПЕПТИДНАЯ СВЯЗЬ. ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКОВ. Структурными единицами (мономерами) белков являются α-аминокислоты (это АК, у которых амино- и карбоксильная группа связаны с одним и тем же α-углеродным атомом), соединённые между собой пептидными связями. 20 аминокислот, из которых построены все белки, называются протеиногенными. СТРОЕНИЕ α-Аминокислоты представляют собой производные карбоновых кислот, у которых один водородный атом, у α-углерода, замещен на аминогруппу (—NH2). Аминокислоты будут отличаться друг от друга химической природой радикала R, представляющего группу атомов в молекуле аминокислоты, связанную с α-углеродным атомом и не участвующую в образовании пептидной связи при синтезе белка. N-конец – начало (свободная аминогруппа); C-конец – конец (свободная карбоксильная группа). Классификация производных аминокислот - 2-10 аминокислотных остатков – пептид; - 10-100 аминокислотных остатков – полипептид; - больше 100 аминокислотных остатков – белок. СВОЙСТВА Амфотерность, т.е. каждая аминокислота содержит как минимум одну кислотную и одну основную группы; Кислотно-основные свойства – определяют многие физико-химические и биологические свойства белков. На этих свойствах основаны, кроме того, почти все методы выделения и идентификации аминокислот; Легко растворяются в воде. Они кристаллизуются из нейтральных водных растворов в форме биполярных (амфотерных) ионов, а не в виде недиссоциированных молекул. В связи с этим, они могут проявлять как основные, так и кислотные свойства, что зависит еще от природы входящего в их состав радикала; Оптическая активность: будучи растворенными в воде (или в НСl), они способны вращать плоскость поляризованного луча. Это свойство связано с наличием в молекуле всех природных аминокислот (за ислючением глицина) в α-положении асимметрического атома углерода (т. е. атома углерода, все четыре валентные связи которого заняты различными заместителями). Стереохимия аминокислот. Важнейшим свойством аминокислот, освобождающихся в процессе гидролиза природных белков в условиях, исключающих рацемизацию, является их оптическая активность. Это свойство связано с наличием в молекуле всех природных аминокислот (за ислючением глицина) в α-положении асимметрического атома углерода. Все аминокислоты, образующиеся при гидролизе природных белков в условиях, исключающих рацемизацию, принадлежит к L-ряду. ПЕПТИДНАЯ СВЯЗЬ Пептидная связь — вид амидной связи, возникающей при образовании белков и пептидов в результате взаимодействия α-аминогруппы (—NH2) одной аминокислоты с α-карбоксильной группой (—СООН) другой аминокислоты. Из двух аминокислот (1) и (2) образуется дипептид (цепочка из двух аминокислот) и молекула воды. По этой же схеме рибосома генерирует и более длинные цепочки из аминокислот: полипептиды и белки. ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКОВ. – строго определённая последовательность аминокислотных остатков, детерминированную строением ДНК. Изменение местоположения хотя бы одной аминокислоты (или её замена, или отсутствие) приводят изменению строения, свойств и биологической активности белка. Закономерности первичной стуктуры: 1. Чем важнее роль белка в процессах жизнедеятельности, тем разнообразнее его аминокислотный состав (и, наоборот, чем примитивнее функция белка, тем беднее его «аминокислотная корзина»). 2. Чем важнее роль белка в процессах жизнедеятельности, тем больше сходство первичных структур гомологичных белков (гомологичные белки – белки, выполняющие одну и ту же функцию у разных видов). 3. Чем ближе расположены виды на эволюционной лестнице, тем больше сходство первичных структур гомологичных белков. Первичная структура определяет: - физико-химические свойства (размер, массу, растворимость, заряд и т.д.); - все последующие уровни структурной организации белка, а следовательно: - биологическую активность белка; - видовую и тканевую специфичность белка. Типы первичной структуры: одна длинная полипептидная цепь (связи только пептидные); две или больше коротких полипептидных цепей (связи пептидные и дисульфидные между цепями). Типы связей в первичной структуре: пептидные; дисульфидные (присутствуют в некоторых белках, первичная структура которых состоит из 2 и более полипептидных цепей). Методы изучения первичной структуры белка: 1. Методы «меток» – определение концевых аминокислот (Сэнджера, Эдмана, Акабори, дансильный); 2. Гидролиз; 3. Хроматография; 4. Секвенирование 2. ЛПНП И ЛПВП – ТРАНСПОРТНЫЕ ФОРМЫ ХОЛЕСТЕРИНА В КРОВИ, ОБРАЗОВАНИЕ, РОЛЬ В ОБМЕНЕ ХОЛЕСТЕРИНА. ГИПЕРХОЛЕСТЕРИНЕМИЯ. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ АТЕРОСКЛЕРОЗА. ЛПНП И ЛПВП – ТРАНСПОРТНЫЕ ФОРМЫ ХОЛЕСТЕРИНА В КРОВИ Холестерол транспортируется кровью только в составе ЛП. ЛП обеспечивают поступление в ткани экзогенного холестерола, определяют потоки холестерола между органами и выведение избытка холестерола Холестерол поступает с пищей в количестве 300-500 мг/сут, в основном в виде эфиров. После гидролиза, всасывания в составе мицелл, этерификации в клетках слизистой оболочки кишечника эфиры холестерола и небольшое количество свободного холестерола включаются в состав ХМ и поступают в кровь. После удаления жиров из ХМ под действием ЛП-липазы холестерол в составе остаточных ХМ доставляется в печень. Остаточные ХМ взаимодействуют с рецепторами клеток печени и захватываются по механизму эндоцитоза. В гепатоцитах триацилглицеролы и холестерол упаковываются в ЛПОНП. В их состав входят, кроме того, апопротеин В-100 и фосфолипиды. ЛПОНП секретируются в кровь, где получают от ЛПВП апопротеины Е и СII. В крови на ЛПОНП действует ЛП-липаза, которая, как и в ХМ, активируется апоС-II и гидролизует жиры до глицерола и жирных кислот. По мере уменьшения количества ТАГ в составе ЛПОНП они превращаются в ЛППП. Когда количество жиров в ЛППП уменьшается, апопротеины С-II переносятся обратно на ЛПВП. Содержание хо-лестерола и его эфиров в ЛППП достигает 40%; часть этих липопротеинов захватывается клетками печени через рецепторы ЛПНП, которые взаимодействуют и с апоЕ и с апоВ-100. На ЛППП, оставшиеся в крови, продолжает действовать ЛП-липаза, и они превращаются в ЛПНП, содержащие до 50% холестерола и его эфиров. Апопротеины Е и С-II переносятся обратно в ЛПВП. Поэтому основным апопротеином в ЛПНП служит апоВ-100, Апопротеин В-100 взаимодействует с рецепторами ЛПНП и таким образом определяет дальнейший путь холестерола. ЛПНП - основная транспортная форма холестерола, в которой он доставляется в ткани. Около 70% холестерола и его эфиров в крови находится в составе ЛПНП. Из крови ЛПНП поступают в печень (до 75%) ЛПВП выполняют 2 основные функции: они поставляют апопротеины другим ЛП в крови и участвуют в так называемом «обратном транспорте холестерола». ЛПВП синтезируются в печени и в небольшом количестве в тонком кишечнике в виде «незрелых липопротеинов» - предшественников ЛПВП. Они имеют дисковидную форму, небольшой размер и содержат высокий процент белков и фосфолипидов. В печени в ЛПВП включаются апопротеины А, Е, С-II, фермент ЛХАТ. В крови апоС-II и апоЕ переносятся с ЛПВП на ХМ и ЛПОНП. Предшественники ЛПВП практически не содержат холестерола и ТАГ и в крови обогащаются холестеролом, получая его из других ЛП и мембран клеток. ГИПЕРХОЛЕСТЕРИНЕМИЯ Увеличение содержания холестерина в крови (гиперхолестеринемия) наблюдается при атеросклерозе, сахарном диабете, липоидном нефрозе, микседеме, при механической желтухе, наследственных нарушениях липидного обмена. Гипохолестеринемия характерна для анемии, туберкулеза, гипертиреоза, голодания, кахексии, паренхиматозной желтухи. Гиперхолестеролемия обычно развивается вследствие избыточного поступления холестерола с пищей, а также углеводов и жиров. Гиперкалорийное питание - один из распространённых факторов развития гиперхолестеролемии, так как для синтеза холестерола необходимы только ацетил-КоА, АТФ и NADРН. Все эти субстраты образуются при окислении глюкозы и жирных кислот, поэтому избыточное поступление этих компонентов пищи способствует развитию ги-перхолестеролемии. В норме поступление холе-стерола с пищей снижает синтез собственного холестерола в печени, однако с возрастом эффективность регуляции у многих людей снижается. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ АТЕРОСКЛЕРОЗА Процесс начинается с повреждения эндотелия сосудов, причём повреждение может иметь различные механизмы. Важнейший механизм - повреждение эндотелия за счёт изменённой структуры ЛПНП, например, в результате активации свободнорадикального ПОЛ в составе ЛПНП; повреждение провоцируется свободными радикалами, образующимися в процессе метаболизма или поступающими извне. В ходе ПОЛ в ЛПНП изменяется не только структура самих липидов, но и нарушается структура апопротеинов. Окисленные ЛПНП захватываются макрофагами через скевенджер-рецепто-ры. Этот процесс не регулируется количеством поглощённого холестерола, как в случае его поступления в клетки через специфические рецепторы, поэтому макрофаги перегружаются холестеролом и превращаются в «пенистые клетки», которые проникают в субэндотелиальное пространство. Это приводит к образованию жировых полосок в стенке сосудов. При увеличении количества «пенистых клеток» происходит повреждение эндотелия сосудов. 3. ИЗМЕНЕНИЯ МЕТАБОЛИЗМА ПРИ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ. ПАТОГЕНЕЗ ОСНОВНЫХ СИМПТОМОВ САХАРНОГО ДИАБЕТА Типы сахарного диабета: Сахарный диабет I типа (инсулинзависимый) – следствие абсолютного дефицита инсулина. В основном поражает детей, подростков, молодых людей до 30 лет. На его долю приходится примерно 10–15% всех случаев СД. Люди, болеющие данным типом сахарного диабета, нуждаются в экзогенном (инъекционном) инсулине. Причины: деструкция или нарушение клеточной дифференцировки βклеток островкового аппарата железы; вирусные инфекции, избирательно поражающие β-клетки, вызывая их лизис; травмы и заболевания поджелудочной железы (избыточное отложение железа при идиопатическом гемохроматозе, токсическое воздействие на железу ядов и лекарств и др.). Сахарный диабет II типа (инсулиннезависимый) – следствие недостаточной выработки инсулина или снижения чувствительности клеток-мишеней к гормону (инсулинорезистентность). Страдают люди старше 40 лет. На его долю приходится примерно 90–85% всех случаев СД. Люди, болеющие данным типом сахарного диабета, как правило, в экзогенном (инъекционном) инсулине не нуждаются, но инсулинотерапия назначается Причины генетические дефекты рецепторов инсулина; образование антител к рецепторам инсулина; нарушение превращения проинсулина в инсулин; повышенная скорость катаболизма инсулина (за счет инсулиназы); нарушение секреции инсулина. ПАТОГЕНЕЗ ОСНОВНЫХ СИМПТОМОВ САХАРНОГО ДИАБЕТА Глюкоза – это источник энергии, главнейший метаболит в человеческом организме. Глюкоза поступает в наш организм с пищей, затем всасывается в тонком кишечнике, немедленно поступая в печени или скелетные мышцы, где глюкоза запасается в виде особого вещества - гликогена. Уровень глюкозы контролируется специальным гормоном – инсулином. Инсулин продуцируется бета-клетками эндокринного аппарата поджелудочной железы. Роль инсулина в организме исключительна. Инсулин регулирует весь энергообмен, под его воздействием глюкоза и аминокислоты проникают внутрь клеток. В жировых клетках под действием инсулина синтезируется ДНК, влияет на рост и дифференцировку других клеток, усиливает синтез белков. При недостаточности инсулина возникает сахарный диабет 1-го типа, проявления которого наблюдаются при разрушении более 80% клеток Лангерганса поджелудочной железы. При нарушении чувствительности тканей к инсулину развивается сахарный диабет 2-го типа. Инсулинорезистентность проявляется даже в условиях нормального уровня инсулина. Глюкоза, не имея возможности проникнуть в клетку, циркулирует и накапливается в крови. В связи с возникшими нарушениями происходит накопление сорбитола, гликозилированного гемоглобина и гликозаминогликанов. Эти вещества поражают различные клетки организма: сорбитол вызывает катаракту, микроангиопатию и нейропатию, а поражению суставов способствуют гликозамингликаны. Сердечно-сосудистые нарушения, мышечная слабость развивается из-за активного распада белков. Усиление перекисного окисления липидов и последующее накопление токсических веществ приводит к повышению кетоновых тел. 4. МЕТАБОЛИЗМ ЭНДОГЕННЫХ И ЧУЖЕРОДНЫХ ТОКСИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ: РЕАКЦИИ МИКРОСОМАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ И РЕАКЦИИ КОНЪЮГАЦИИ С ГЛУТАТИОНОМ, ГЛЮКУРОНОВОЙ КИСЛОТОЙ, СЕРНОЙ КИСЛОТОЙ. МЕТИЛИРОВАНИЕ. В печени обезвреживаются вещества: Собственные (эндогенные): конечные продукты метаболизма (NH3, продукты гниения аминокислот); промежуточные метаболиты (билирубин); биологически активные вещества (гормоны, биогенные амины). Экзогенные (ксенобиотики): яды; лекарства. Стадии обезвреживания: I. Метаболическая (микросомальное окисление, восстановление, гидролиз; немикросомальное окисление); II. Конъюгация (объединение с эндогенными молекулами или группами): ацетильная (с ацетил-КоА); метильная (с SAM); глутатионовая; аминокислотная (с Гли или Глн); сульфатная (с ФАФС); глюкуронидная (с УДФГК). Обезвреживание токсичных эндогенных и экзогенных веществ: снижение токсичности и увеличение гидрофильности обезвреживаемого соединения. На метаболической стадии в структуру соединения включаются химически активные функциональные группы (−ОН, −СООН, −NH2), которые могут участвовать в реакциях конъюгации. Обезвреживание может включать обе стадии или только одну из них (чаще только реакцию конъюгации, если у обезвреживаемого вещества уже присутствуют функциональные группы). РЕАКЦИИ МИКРОСОМАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ (монооксигеназная система) окислительные ферменты – монооксигеназы; промежуточные переносчики Н+ и е- – флавопротеины (ФП); гемсодержащие белки – цитохромы с самоокисляющимся железом гема. РЕАКЦИИ КОНЪЮГАЦИИ 1. С глутатионом: 2. С серной кислотой: 3. Метилирование: Билет 6 (143,31,61,152) 1..ПОЛОВЫЕ ГОРМОНЫ: СТРОЕНИЕ, ВЛИЯНИЕ НА ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ФУНКЦИИ ПОЛОВЫХ ЖЕЛЕЗ, МАТКИ И МОЛОЧНЫХ ЖЕЛЕЗ Половые гормоны – гормоны стероидной природы, определяющие у человека и животных половую дифференцировку в эмбриональном периоде, характер вторичных половых признаков, функциональную активность репродуктивной системы и формирование специфических поведенческих реакций. Мужские половые гормоны (андрогены) – андростерон и тестостерон. Биосинтез андрогенов осуществляется в семенниках (в клетках Лейдига) и частично в яичниках и надпочечниках. Регуляция биосинтеза андрогенов в семенниках осуществляется гонадотропными гормонами гипофиза (лютеинизирующего и фолликулостимулирующего), андрогены, в свою очередь, регулируют секрецию гонадотропинов по механизму отрицательной обратной связи Механизм действия половых гормонов – прямой. Их влияние сказывается в первую очередь на дифференцировке и развитии клеток мужской репродуктивной системы: в эмбриональном периоде они оказывают существенное влияние на дифференцировку мужских половых желез; во взрослом организме регулируют развитие мужских вторичных половых признаков, сперматогенез в семенниках и т.д.; обладают ярко выраженным анаболическим действием, усиливают синтез РНК, ДНК, белка во всех тканях, особенно в мышцах, а также липидов, полисахаридов большинства тканей. Женские половые гормоны (эстрогены и гестагены) – эстрадиол, эстрон, эстриол и прогестерон. Биосинтез эстрогенов осуществляется в фолликулах яичника, а прогестерона – в желтом теле. При беременности эстрогены и прогестерон синтезируются также в плаценте. Активация синтеза и секреции осуществляется гипофизарными гормонами: синтез эстрогенов – лютеинизирующим и фолликулостимулирующим, синтез прогестерона – лютеинизирующим гормоном. Снижение синтеза происходит под действием половых гормонов по механизму обратной отрицательной связи. Синтез эстрогенов и прогестерона начинается после наступления половой зрелости, и основная биологическая роль их заключается в обеспечении репродуктивной функции организма женщины. Эстрогены: синтез нуклеиновых кислот и белков в тканях половой системы и организма в целом; развитие вторичных половых признаков, распределение жира и оволосение по женскому типу; созревание яйцеклетки; создание оптимальных условий для плодотворения яйцеклетки после овуляции. Прогестерон: подготавливает слизистую оболочку матки к успешной имплантации яйцеклетки в случае ее оплодотворения; при наступлении беременности обеспечивает ее сохранение; оказывает тормозящее влияние на овуляцию; стимулирует развитие ткани молочной желез |