|
|
билеты. Комплементарность взаимодействия молекул белка с лигандом. Обратимость связывания. Основы функционирования белков
3. РНК, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, УРОВНИ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ. ТИПЫ РНК, ФУНКЦИИ.
СТРОЕНИЕ РИБОСОМЫ.
РНК –УРОВНИ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ
Первичная структура РНК – линейная последовательность мононуклеотидов, соединенных прочной
ковалентной фосфодиэфирной связью. Начало молекулы – 5′-конец, где к пятому атому углерода в пентозе
присоединено три остатка фосфорной кислоты. У последнего нуклеотида в полинуклеотидной цепочке у
третьего атома углерода в пентозе свободная ОН-группа. Эта часть называется 3′-конец.
Вторичная структура РНК Молекулы РНК в отличие от ДНК построены из одной полинуклеотидной цепи.
Однако в этой цепи имеются комплементарные друг другу участки, которые могут взаимодействовать, образуя двойные спирали. При этом соединяются нуклеотидные пары A-U и G-C. Такие спирализованные участки (их называют шпильками) обычно содержат небольшое число нуклеотидных пар, в пределах двух-трех десятков, и чередуются с неспирализованными участками:
Третичная структура РНК. Одноцепочечные РНК характеризуются компактной и упорядоченной третичной
структурой, возникающей путём взаимодействия спирализованных элементов вторичной структуры.
Так, возможно образование дополнительных водородных связей между нуклеотидными остатками, достаточно удалёнными друг от друга, или связей между ОН-группами остатков рибозы и основаниями.
Третичная структура РНК стабилизирована ионами двухвалентных металлов, например ионами Mg2+,
связывающимися не только с фосфатными группами, но и с основаниями.
ТИПЫ РНК
- м-РНК является копией гена и матрицей (планом) для синтеза белка;
т-РНК осуществляет транспорт аминокислот к месту синтеза белка и встраивает аминокислоту в
полипептидную цепочку в соответствии с кодоном;
р-РНК вместе с белками формирует рибосому – место синтеза белка.
СТРОЕНИЕ РИБОСОМЫ.
Различают рибосомы эукариот и рибосомы прокариот. Число рибосом прокариот - 10(в 4 степени), диаметр
8 нм. Число рибосом эукариот 10 ( в 5 степени), диаметр 23 нм..Химически рибосомы представляют собой
нуклеопротеины, состоящие из РНК и белков, причем 80S (Сведбергов) рибосомы эукариот содержат примерно равное соотношение РНК и белка, а у 70S рибосом прокариот соотношение составляет 65% и 35%
соответсвенно. Рибосома представляет собой сложную молекулярную "машину" синтеза белка. Так же
рибосома представлена двумя субчастицами - большой и малой. Большая субчастица рибосомы состоит из
одной высокомолекулярной рРНК, двух низкомолекулярных рРНК и 41 белка. В состав малой субчастицы
рибосомы входит другая высокомолекулярная РНК и 31 белок.
Сборка полипептидной цепи начинается с соединения молекулы иРНК с рибосомой. По принципу
комплементарности тРНК с первой аминокислотой соединяется антикодоном с соответствующим кодоном
иРНК и входит в рибосому. Информационная РНК сдвигается на один триплет и вносит новую тРНК со второй
аминокислотой. Первая тРНК передвигается в рибосоме. Аминокислоты сближаются друг с другом, между
ними возникает пептидная связь. Затем иРНК вновь передвигается ровно на один триплет. Первая тРНК
освобождается и покидает рибосому. Вторая тРНК с двумя аминокислотами передвигается на ее место, а в
рибосому входит следующая тРНК с третьей аминокислотой. Весь процесс вновь и вновь повторяется.
Информационная РНК, последовательно продвигаясь через рибосому, каждый раз вносит новую тРНК с
аминокислотой и выносит освободившуюся. На рибосоме постепенно растет полипептидная цепь. Весь
процесс обеспечивается деятельностью ферментов и энергией АТФ.Сборка полипептидной цепи прекращается как только в рибосому попадает один из трех стоп-кодонов. С ними не связана ни одна тРНК. Освобождается последняя тРНК и собранная полипептидная цепь, а рибосома снимается с иРНК. После завершения синтеза полипептидная цепочка сворачивается в спираль и приобретает свойственную ей (вторичную, третичную или четвертичную) структуру
4. БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПРИ МЫШЕЧНЫХ ДИСТРОФИЯХ И ДЕНЕРВАЦИИ МЫШЦ.
КРЕАТИНУРИЯ.
ДИСТРОФИЯ и ДЕНЕРВАЦИИ МЫШЦ
1. Падение содержания миофибриллярных белков и увеличение белков саркоплазматических и белков
стромы.
2. Падение концентрации АТФ и креатинфосфата. Уменьшение содержания карнозина и анзерина.
3. Изменение липидного состава: уменьшение глицеролипидов и увеличение сфинголипидов.
4. Падение активности саркоплазматических ферментов и рост активности лизосомальных ферментов.
5. Падение активности креатинкиназы, снижение способности креатина фосфорилироваться.
КРЕАТИНУРИЯ– появление креатина в моче (в норме отсутствует). В моче он появляется, когда в сыворотке
крови его уровень достигает 0,12 ммоль/л.
Причины:
употребление большого количества креатина с пищей;
нарушение его превращения в креатинин;
заболевания мышц (миопатиях, мышечных дистрофиях);
поражение печени;
сахарный диабет;
гипертиреоз;
инфекции.
Билет 11 (63, 114, 38, 145)
1.НЕЗАМЕНИМЫЕ ФАКТОРЫ ПИТАНИЯ ЛИПИДНОЙ ПРИРОДЫ. ЭССЕНЦИАЛЬНЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ:
-3- И -6-КИСЛОТЫ КАК ПРЕДШЕСТВЕННИКИ СИНТЕЗА ЭЙКОЗАНОИДОВ.
Полиеновые кислоты не синтезируются и должны поступать с пищей. Эти ЖК называются незаменимыми,
или эссенциальными.
Выделяют два семейства полиненасыщенных жирных кислот: омега-3 и омега-6.
Они относятся к полиеновым, которые в организме не синтезируются. Сопряженных связей нет, стоят через
одну связь.
Находятся в ЦИС форме. ТРАНС форма в организме не связывается.
Питание:
подсолнечное масло и кукурузное содержит много омега 6;
оливковое масло содержит омега 6;
льняное содержит омега 3, но вкус на любителя (жарить на нем нельзя, но можно добавлять в салат).
Основные источники полиеновых ЖК: жидкие растительные масла, рыбий жир (содержит много кислот
семейства ω-3). Лучше всего микс подсолнечного и кукурузного масла в питании.
Роль:
полиненасыщенные жирные кислоты входят в состав структурных фосфолипидов;
необходимы для образования тканевых гормонов – эйкозаноидов, поэтому обязательно должны
содержаться в пище;
ЖК семейства омега-3 уменьшают риск тромбообразования
2. НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА НУКЛЕОТИДОВ. ПОДАГРА; ПРИМЕНЕНИЕ АЛЛОПУРИНОЛА ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ
ПОДАГРЫ. КСАНТИНУРИЯ. ОРОТАЦИДУРИЯ.
НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА НУКЛЕОТИДОВ
Нарушение синтеза пиримидинов – оротацидурия-наследственное заболевание синтеза пиримидинов, которое проявляется повышенной экскрецией оротовой кислоты (оротата) с мочой, недостаточностью Т-лимфоцитов, мегалобластной анемией и задержкой умственного и физического развития.
Нарушения обмена пуринов:
– ксантинурия – дефект ксантиноксидазы (увеличение ксантина в моче, образование ксантиновых камней)
– подагра
– синдром Лёша-Нихана
ПОДАГРА
Гиперурикемия - увеличение концентрации мочевой кислоты в крови. И вследствие может развиться
подагра - заболевание, при котором кристаллы мочевой кислоты и уратов откадываются в суставных хрящах,
синовиальной оболочке, подкожной клетчатке, с образование подагрических узлов, или тофусов.
Сопровождается повторением приступов острого воспаления суставов -острого подагрического артрита.
Но это еще не всё! Лейкоциты устраивают ном-ном-ном кристаллам урата. Те, в свою очередь, способны
разрушать мембраны лизосом. Лизосомальные ферменты выбираются в цитозоль и начинают разрушение
клетки, продукты клеточного катаболизма вызывают воспаление
ФРДФ синтетаза - фермент-стахановец, который смутно понимает, что все должно быть в меру. Он
синтезирует мочевую кислоту в больших количествах, не смотря на потребности клетки. И возникает подагра
Гипоксантин-гуганинфосфорибозилтрансфераза, фермент-инвалид, а вот это звено не справляется со
своей работы и происходит накопление мочевой кислоты в клетке, что также вызывает подагру.
Препаратом для лечения гиперурикемии, является аллопуринол - структурный аналог гипоксантина.
ПРИМЕНЕНИЕ АЛЛОПУРИНОЛА ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ПОДАГРЫ
Аллопуринол оказывает двоякое действие на обмен пуриновых нуклеотидов:
• ингибирует ксантиноксидазу и останавливает катаболизм пуринов на стадии образования гипоксантина,
растворимость которого почти в 10 раз выше, чем мочевой кислоты. Действие препарата на фермент
объясняется тем, что сначала он, подобно гипоксантину, окисляется в гидроксипуринол, но при этом
остаётся прочно связанным с активным центром фермента, вызывая его инактивацию; с другой стороны,
будучи псевдосубстратом, аллопуринол может превращаться в нуклеотид по «запасному» пути и ингибировать ФРДФ синтетазу и амидофосфорибозил-трансферазу, вызывая торможение синтеза пуринов de novo. При лечении аллопуринолом детей с синдромом Лёша-Нихена удаётся предотвратить развитие патологических изменений в суставах и почках, вызванных гиперпродукцией мочевой кислоты, но препарат не излечивает аномалии в поведении, неврологические и психические расстройства.
КСАНТИНУРИЯ
(xanthinuria; ксантин +греч. uron моча) -- наследственная болезнь, обусловленная недостаточностью
фермента ксантиноксидазы и характеризующаяся нарушением пуринового обмена; проявляется
рецидивирующей гематурией и болями в поясничной области, повышением содержания ксантина в плазме
крови и моче.
Симптомы: Ксантин является непосредственным предшественником мочевой кислоты. Он образуется из
некоторых пуринов, в то время как гипоксантин относится к промежуточным продуктам. Окисление
гипоксантипа в ксантин, а последнего в мочевую кислоту опосредуется ксантиноксидазой, выявленной в печени
Встречаемость: редко. Уровень мочевой кислоты в сыворотке больных (1 - 8 мг/л) обычными методами не
выявляется. Низкий уровень гипоксантина отмечается как в крови, так и в моче. При потреблении продуктов, не содержащих пуринов, мочевая кислота прекращает экстретироваться. Ксантин даже менее растворим в моче, чем мочевая кислота; соответственно у некоторых больных с ксантинурией образуются мочевые камни,
состоящие из чистого ксантина
ОРОТАЦИДУРИЯ
Это нарушение синтеза пиримидинов. Оно вызвано снижением активности УМФ-синтазы, которая
катализирует образование и декарбоксилирование ОМФ. Поскольку в эмбриогенезе от образования
пиримидинов зависит обеспечение синтеза ДНК субстратами, то жизнь плода невозможна при полном
отсутствии активности этого фермента. Очень низкая активность УМФ-синтазы. Установлено, что содержание
оротовой кислоты в моче пациентов (1 г/сут и более) значительно превосходит количество оротата, которое
ежедневно синтезируется в норме (около 600 мг/сут). Снижение синтеза пиримидиновых нуклеотидов, –
возникает гиперпродукция оротата.
Клинически наиболее характерное следствие оротацидурии - мегалобластная анемия, вызванная
неспособностью организма обеспечить нормальную скорость деления клеток эритро-цитарного ряда. Её
диагностируют у детей на том основании, что она не поддаётся лечению препаратами фолиевой кислоты.
Недостаточность синтеза пиримидиновых нуклеотидов сказывается на интеллектуальном развитии,
двигательной способности и сопровождается нарушениями работы сердца и ЖКТ. Нарушается формирование
иммунной системы, и наблюдается повышенная чувствительность к различным инфекциям.
3. 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 12 (105, 120, 147)
2. ОБМЕН БЕЗАЗОТИСТОГО ОСТАТКА АМИНОКИСЛОТ. ГЛИКОГЕННЫЕ И КЕТОГЕННЫЕ
АМИНОКИСЛОТЫ. СИНТЕЗ ГЛЮКОЗЫ ИЗ АМИНОКИСЛОТ. СИНТЕЗ АМИНОКИСЛОТ ИЗ ГЛЮКОЗЫ.
ОБМЕН БЕЗАЗОТИСТОГО ОСТАТКА АМИНОКИСЛОТ
В ходе катаболизма аминокислот происходит отщепление аминогруппы и выделение аммиака. Другим продуктом дезаминирования аминокислот служит их безазотистый остаток в виде α-кетокислот.
Катаболизм аминокислот происходит практически постоянно. За сутки в норме в организме человека распадается примерно 100 г. аминокислот, и такое же количество должно поступать в составе белков пищи.
Большая часть безазотистых остатков аминокислот превращается в пируват либо непосредственно (Ала, Сер), либо в результате более сложного пути, превращаясь вначале в один из метаболитов ЦТК. Затем в реакциях цитратного цикла происходит образование оксалоацетата, который превращается в фосфоенолпируват. Из фосфоенолпирувата под действием пируваткиназы образуется пируват. Пируват подвергается окислительному декарбоксилированию и превращается в ацетил-КоА, который окисляется в ЦТК до СО2 и Н2О с выделением энергии. Такой путь проходят преимущественно аминокислоты пищи.
При недостатке глюкозы в организме фосфоенолпируват включается в глюконеогенез. Это происходит при голодании, длительной физической работу при сахарном диабете и других тяжёлых хронических заболеваниях, сопровождающихся распадом собственных белков организма. Скорость глюконеогенеза из аминокислот регулируется гормонами. Так, под действием глюкагона увеличивается активность
регуляторных ферментов процесса, а кортизол индуцирует синтез ферментов глюконеогенеза в печени. Активация глюконеогенеза из аминокислот происходит и при преимущественно белковом питании.
Катаболизм всех аминокислот сводится к образованию шести веществ, вступающих в общий путь
катаболизма: пируват, ацетил-КоА, α-кетоглутарат, сукцинил-КоА, фумарат, оксалоацетат.
ГЛИКОГЕННЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ – аминокислоты, которые превращаются в результате катаболизма в пируват, сукцинил-КоА, альфа-кетоглутарат, оксалоацетат и фумарат и могут быть использованы на синтез глюкозы (гликонеогенез) сразу (ПВК, ЩУК) или через превращения в цикле Кребса.
КЕТОГЕННЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ – аминокислоты, дающие при катаболизме ацетил-КоА, являющийся сырьем для синтеза кетоновых тел и других компонентов липидного обмена. Чисто кетогенных аминокислот всего две –лизин и лейцин, остальные смешанного типа, но с преобладанием или одних, или других метаболитов
СИНТЕЗ ГЛЮКОЗЫ ИЗ АМИНОКИСЛОТ
Из аминокислот могут образовываться пируват и оксалоацетат, из которых в дальнейшем синтезируется
глюкоза. На синтез одной молекулы глюкозы используется две молекулы ПВК (или ЩУК), а энергии затрачивается 6 АТФ (или 4 АТФ).
СИНТЕЗ АМИНОКИСЛОТ ИЗ ГЛЮКОЗЫ
В организме человека возможен синтез восьми заменимых аминокислот: Ала, Асп, Асн, Сер, Гли, Глу, Глн,
Про. Углеродный скелет этих аминокислот образуется из глюкозы. α-аминогруппа вводится в соответствующие αкетокислоты в результате реакций трансаминирования.
Универсальным донором α-аминогруппы служит глутамат. Путём трансаминирования α-кетокислот,
образующихся из глюкозы, синтезируются аминокислоты. |
|
|
Скачать 488.86 Kb.