Вопрос Биологическая роль белков и пептидов. Простые и сложные белки. Первичная, вторичная структуры белка, химические связи их стабилизирующие. Особенности состава и структуры глобулярных и фибриллярных белков (кератин, коллаген, эластин)
 Скачать 3.84 Mb.
|
|
Механизм сопряжения окисления и фосфоршшрования через ир протонный градиент. Окислительное фосфорилированис. АТФ- синтаза. Коэффициент окислительного фосфорилирования. Редокс-потенциал субстратов тканевого дыхания и величина коэффициента окислительного фосфорилирования. А. Механизм сопряжения окисления и фосфорилирования Каким же образом осуществляется сопряжение этих двух процессов? Наиболее обоснованный ответ на этот вопрос лает хемоосмотическая теория Митчелла, предложенная им в 1961 г. Основные положения были подтверждены и разработаны детально совместными усилиями многих исследователей в последующие годы. 1. Протонный градиент изоэлектрохимический потенциал Перенос электронов по дыхательной цепи от NADH к кислороду сопровождается выа чиванием протонов из матрикса митохондрий через внутреннюю мембрану в межмембранное пространство. На эту работу затрачивается часть энергии электронов, переносимым ЦПЭ. Б. Транспорт АТФ и АДФ через МЕМБРАНЫ МИТОХОНДРИЙ В большинстве эукариотических клеток синтез основного количества АТФ происходит внутри митохондрии, а основные потребители АТФ расположены вне её. С другой стороны, в матриксе митохондрий должна поддерживаться достаточная концентрация АДФ. Эти заряженные молекулы не могут самостоятельно пройти через липидный слой мембран. Внутренняя мембрана непроницаема для заряженных и гидрофильных веществ, но в ней содержится определённое количество транспортёров, избирательно переносящих подобные молекулы из цитозоля в матрикс и из матрикса в цитозоль. В мембране есть белок АТФ/АДФ-антипор-тер, осуществляющий перенос этих метаболитов через мембрану (рис. 6-16). Молекула АДФ поступает в митохондриальный матрикс только при условии выхода молекулы АТФ из матрикса. Движущая сила такого обмена — мембранный потенциал переноса электронов по ЦПЭ. Расчёты показывают, что на транспорт АТФ и АДФ расходуется около четверти свободной энергии протонного потенциала. Другие транспортёры тоже могут использовать энергию электрохимического градиента. Так переносится внутрь митохондрии неорганический фосфат, необходимый для синтеза АТФ. Непосредственным источником свободной энергии для транспорта Са2+ в матрикс также служит протонный потенциал, а не энергия АТФ. 19. Свободное окисление. Разобщители дыхания и фосфорилирования. Термогенез. В. Разобщение дыхания И ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ Некоторые химические вещества (протонофоры) могут переносить протоны или другие ионы (ионофоры) из межмембранного пространства через мембрану в матрикс, минуя протонные каналы АТФ-синтазы. В результате этого исчезает электрохимический потенциал и прекращается синтез АТФ. Это явление называют разобщением дыхания и фосфорилирования. В результате разобщения количество АТФ снижается, а АДФ увеличивается. В этом случае скорость окисления NADH и FADH2 возрастает, возрастает и количество поглощённого кислорода, но энергия выделяется в виде теплоты, и коэффициент Р/О резко снижается. Как правило, разобщители — липофильные вещества, легко проходящие через липидный слой мембраны. Одно из таких веществ — 2,4-ди-нитрофенол (рис. 6-17), легко переходящий из ионизированной формы в неионизированную, присоединяя протон в межмембранном пространстве и перенося его в матрикс. -некоторые лекарства, например дикумарол — антикоагулянт или метаболиты которые образуются в организме, билирубин -продукт катаболизма гема (см. раздел 13), тироксин — гормон щитовидной железы (см раздел 11). Все эти вещества проявляют разобщающее действие только при их высокой концентрации. 19.свободное окисление.Разобщители дыхания и фосфорилирования.Термогенез. Разобщители дыхания и фосфорилирования-некоторые химические в-ва ,переносящие протоны и другие ионы из межмембранного пространства в матрикс,минуя протонные каналы АТФ-синтазы ,в результате чего исчезает электрохимический потенциал и прекращается синтез АТФ. -далее АТФ снижается,АДФ увеличивается.Скорость окисления НАД Н и ФАД Н2 возрастает.Возрастает и кол-во поглощаемого кислорода,но энергия выделяется в виде тепла и коэффициент р/о снижается. Разобщители-липофильные в-ва ,легко проходящие через липидный слой мембран(2,4-динитрофенол) Термогенез-процесс поддерживающий тепло в организме -термогенин -разобщающий блок -при охлаждении стимулирует освобождение норадреналина из окончания симпатических нервов,далее топливо и регулятор -разобщение дыхания и фосфорилирования. Понятие о свободных радикалах. Активные формы кислорода (супероксид, гидроксильный радикал, оксид азота и перекись водорода), химическая структура, пути образования. IV. ОБРАЗОВАНИЕ ТОКСИЧНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА В ЦПЭ Большая часть активных форм кислорода образуется при переносе электронов в ЦПЭ, прежде всего, при функционировании (}Н2-дегидроге-назного комплекса. Это происходит в результате неферментативного переноса («утечки») электронов с QH2 на кислород (рис. 6-31). В отличие от рассмотренного механизма на этапе переноса электронов при участии цитохромоксидазы (комплекс IV) «утечка» электронов не происходит благодаря наличию в ферменте специальных активных центров, содержащих Fe и Си и восстанавливающих 02 без освобождения промежуточных свободных радикалов. В фагоцитирующих лейкоцитах (гранулоцитах, макрофагах и эозинофилах) в процессе фагоцитоза усиливаются поглощение .Ативные формы кислорода образуются в результате активации NADPH-оксидазы, преимуществен кализованной на наружной стороне плазматической мембраны. Защита организма от токсического дейсшиц ктивных форм кислорода связана с наличием во всех клетках высокоспецифичных ферментов: супероксиддисмутазы, каталазы, глутатиом. пероксидазы, а также с действием антиоксилим-тов (см. раздел 8). вопрос 20.Понятие о свободных радикалах.Активные формы кислорода (пероксид,супероксид),строение,пути образования. супероксид,далее пероксид,далее гидроксильный радикал.. Супероксид,пероксид,гидроксильный радикал-активные окислители. -активные формы кислорода могут отщеплять электрон от многих соединений,превращая их в новые свободные радикалы(цепные окислительные р-ии) Образование:при переносе электрона в ЦПЭ при фукционировании QH2-дегидрогеназного комплекса(неферментативный перенос электрона с QH2 на кислород) Строение:О2 содержит 20 неспаренных електронов с параллельными спинами(не могут образовывать термодинамически стабильную пару и располагается на разных орбиталях) Вопрос 23 Строение классификация и био. роль углеводов. Углеводы орг соед. содержат несколько гидрокс групп и одну карбонильную. Био.роль. Энерг-окисл нейтральных моносах. Пластич: структ функционал, компонент клеток и тканей. -См (Н2О)n -3и группы: моносахариды - глюкоза, фруктоза (производные многоатомных спиртов) Олигосахариды(дисахариды)-сахароза и лактоза, и мальтоза , и изомальтоза Полисахариды - Раст: крахмал и цилюлоза Жив - гликоген. -Био роль - уз углеводов в процессе метаболизма образуется большое число органических соединений , которые служат источником для синтеза липидов, АМК , нуклеотидов. Производные углеводов - гликопротеиды учавствуют в детоксикации ксенобиотиков . Являются обязательными пищевыми компонентами (если не исключить гипокликемию) тк помимо их основных функций они участвуют в метаболических клеточных процесса 24. Переваривание углеводов в желудочно-кишечном тракте.Пищеварительные ферменты: место синтеза, субстрат, гидролизуемые химические связи, продукты переваривания. Переваривание углеводов. А. Переваривание углеводов в ротовой полости В ротовой полости пища измельчается при пережёвывании, смачиваясь при этом слюной. Слюна на 99% состоит из воды и обычно имеет рН 6,8. В слюне присутствует гидролитический фермент а-амилаза (а-1,4-гликозидаза), расщепляющая в крахмале а-1,4-гликозидные связи. В ротовой полости не может происходить полное расщепление крахмала, так как действие фермента на крахмал кратковременно. Кроме того, амилаза слюны не расщепляет а-1,6-гликозид-ные связи (связи в местах разветвлений), поэтому крахмал переваривается лишь частично с образованием крупных фрагментов — декстринов и небольшого количества мальтозы. Следует отметить, что амилаза слюны не гидролизует гликозидные связи в дисахаридах. Действие амилазы слюны прекращается в резко кислой среде содержимого желудка (рН 1,5—2,5). Однако внутри пищевого комка активность амилазы может некоторое время сохраняться, пока рН не изменится в кислую сторону. Желудочный сок не содержит ферментов, расщепляющих углеводы. В желудочном содержимом возможен лишь незначительный кислотный гидролиз гликозидных связей. Б. Переваривание углеводов в кишечнике Последующие этапы переваривания нерасщеплённого или частично расщ.ругих углеводов пищи происходит в тонком кишечнике в разных его отделах под действием гидролитических ферментов — гликозидаз. Панкреатическая а-амилаза В двенадцатиперстной кишке рН среды желудочного содержимого нейтрализуется, так как секрет поджелудочной железы имеет рН 7,5—8,0 и содержит бикарбонаты (НС03_). С секретом поджелудочной железы в кишечник поступает панкреатическая а-амилаза. Этот фермент гидролизует а-1,4-гликозидные связи в крахмале и декстринах. Продукты переваривания крахмала на этом этапе — дисахарид мальтоза, содержащая 2 остатка глюкозы, связанные ос-1,4-связью. Из тех остатков глюкозы, которые в молекуле крахмала находятся в местах разветвления и соединены а-1,6-гликозидной связью, образуется дисахарид изомальтоза. Кроме того, образуются олигосахариды, содержащие 3—8 остатков глюкозы, связанные ос-1,4- и а-1,6-связями (рис. 7-11). а-Амилаза поджелудочной железы, так же, как а-амилаза слюны, действует как эндогликозидаза. Панкреатическая а-амилаза не расщепляет а-1,6-гликозидные связи в крахмале. Этот фермент также не гидролизует (3-1,4^гликозидные связи, которыми соединены остатки глюкозы в молекуле целлюлозы. Целлюлоза, таким образом, проходит через кишечник неизменённой. Тем не менее непереваренная целлюлоза выполняет важную функцию балластного вещества, придавая пище дополнительный объём и положительно влияя на процесс переваривания. Кроме того, в толстом кишечнике целлюлоза может подвергаться действию бактериальных ферментов и частично расщепляться с образованием спиртов, органических кислот и С02. Продукты бактериального расщепления целлюлозы важны как стимуляторы перистальтики кишечника. Мальтоза, изомальтоза и триозосахариды, образующиеся в верхних отделах кишечника из крахмала, — промежуточные продукты. Дальнейшее их переваривание происходит под действием специфических ферментов в тонком кишечнике. Дисахариды пищи сахароза и лактоза также гидролизуются специфическими дисахаидазами в тонком кишечнике. Особенность переваривания углеводов в тонком кишечнике заключается в том, что активность специфических олиго- и дисахаридаз в просвете кишечника низкая. Но ферменты!акивно действуют на поверхности эпителм ных клеток кишечника. Тонкий кишечник изнутри имеет форму а цеобразных выростов — ворсинок, покрвИ эпителиальными клетками. Эпителиальные от ки, в свою очередь, покрыты микроворсинищ обращенными в просвет кишечника. Эти от ки вместе с ворсинками образуют щёточную 1 ёмку, благодаря которой увеличивается пои ность контакта гидролитических ферментов ■ субстратов в содержимом кишечника. На 1 I поверхности тонкой кишки у человека прей дится 80—140 млн ворсинок. Ферменты, расщепляющие гликозидные см зи в дисахаридах (дисахаридазы), образуют Вопрос 24 Переваривание углеводов в ЖКТ Процесс происходит в тонком кишечнике , в разных его отделах под дей-ем гидролитических ферментов - гликозидаз! Панкреатическая альфа амилаза - этот фермент гидролизует альфа 1-4 гликозидные связи в крахмале. Продукты перевар. крахмала на этом этапе - дисахарид мальтоза (2а остатка глюкозы, связь альфа 1,4 и альфа 1,6 - связями) альфа амилаза поджелуд железы, действует как эндогликозидаза. Панкреа альфа амилаза не расщепляет альфа 1,6 - гликозидные связи , в крахмале, не гидролизует бетта 1, 4 - гликозидные связи. Мальтоза , изомальтоза и триозисахариды обр. из крахмала - промеж продукты. Ферм расщепл. гликозидн. св в дисахариды, обр. ферментативные комплексы, локализов на наружней поверхности ЦПМ энтероцитов. Желудочный сок не содержит ферментов, расщепляющих пищевые углеводы. АМИЛАЗА слюны инактивируется в желудке. Целлюлоза не расщепляется в ЖКТ, тк фермент способный расщеплять бетта 1,2 связи не выраб. у человека, он образовывается бактериями в толстой кишке. Этот полисахарид усиливает перестальтику в кишеч. Вопрос 25.Механизмы всасывания продуктов переваривания углеводов в жКТ. Механизмы всасывания продуктов переваривания углеводов в ЖКТ.Процесс идет 2я способами: -путем облегченной диффузии. -активного транспорта. В случае активного транспорта глюкоза и натрий проходят через мембрану связываясь с разными участк. белка переносчика . Натрий поступает в кл. по градиенту концентрации, а глю против градиента( вторично активный транспорт - чем больше градиент натрия , тем больше поступление глюкозы в энтероциты!!!) Градиент к-ции натрия - это движ. сила акт транспорта, создается работой Na, К - АТФ-азы. Перенос в кл. слизистой обол. кишчникапо механизму вторично активного транспорта - для галактозы. Мех всас. глюкозы. первый путь - облегч диффуз ( по градиенту конц.) вторично актив транспорт(против гр. конц.) После всасыв. глюкозы по системе воротной вены в печень( там глюкоза пополняет запасы кликогена) затем поступает в кровь для энерг и пласт. целей клетки. Вопрос 26. Гликоген его строение и био роль Гликоген - разветвленный гомополимер глюкозы, в котором остатки глюкозы соеденены в линейный участок, альфа 1,4 гликозидной св. В точках ветвления мономеры соед. альфа 1.6 -гликозидные связи. Точки ветвления в гликоген встречаются примерно через 10 остатков глюкозы. В мол. гликогена имеется только 1а анемерная ОН гркппа значит только 1н восстанавливающий конец. ................................................................................................................................................ Био роль. В кл животных является основным резервным полисахарид. Он влияет на осмотическое давление. Депонируется в печени и скелетных мышцах. Синтезируется во многих клетках. Разветвлен. структ. гликогена обуславливает большое кол-во концевых мономеров, что способствует работе ферментов. Синтез и распад гликогена, ключивые ферменты: -Гликоген синтезируется в период пищеварения. Синтез требует энергии. При включении одного мономера в полисахаридную цепь протекают 2е реакции, сопряженные с расходованием АТР и UТР. - Мобилизация происходит в период между приемом пищи и ускоряется во время физической работы. Этот процесс происходит путем последовательного отщепления остатков глюкозы в виде глюкоза 1 фосфата с помощью гликогенфосфорилзы. Этот фермент не расщепл альфа 1,6 гликозидные связи в местах развития поэтому необходимы еще 2а фермента, после д-я которых глюкозидный остаток в точке ветвления выходит.в форме своб. глюкозы. Гликоген распадается до глюкозо - 6-фосфата без затрат АТР. Распад в печени и в т. имеет 1о различие - в печени имеется ферм. фосфатазы глюкозо 6-фосфата.................................................................................................................................................... В переключении процессов синтеза и распада в печени уч. инсулин, глюкагон и адреналин, а в тканях -инсулин и адреналин. -2а ключ. фермента: -гликогенсинтетаза гликогенфосфорилаза.(с помощью их фосфорилирования и дифосфорилирования) -Значение регуляции скоростей синтеза и распада гликогена в печени заключается в обеспечении постоянства к-ции глюкозы в крови. Регуляция обмена гликогена в т обеспечивается энерг материалом , как интенсивную работу т, так и энергозатратную работу, так и энергозатраты в сост. покоя. Вопрос 27 Аэробный распад глюкозы. Био. роль, схема , конечные продукты ключевые Включает реакции аэробного гликолиза(аэробного) и последующим окислением пирувата по общему пути катаболизма. Таким образом, аэроб распад глюкозы полного окисл ее до СО2 и Н2О, а аэробный гликолиз - часть аэробного распада глюкозы. ............................................................................................................................................... Ключевой ферм - альдоза!!! -Био.роль - энергия АТФ составляет 2880 кДж на моль (65% от всей энергии). Аэробный распад происходит во многих органах , тк, и служит источником энергии для ж.д. Этот процесс также может использоватся дл\ синтеза новых соединений. Вопрос 28 Анаэробный распад глюкозы. Био роль схема!!!, ключ ферменты. Включает реакции специфического распада глюкозы до лактата. Происходит в тканях в первые минуты мыш работы, в эритроцитах, в которых нет митохондрий., а также в различных органах при недостаточном снабжении их кислородом Вопрос 31.Взаимосвязь гликолиза в мышцах и глюконеогенеза в печени. Использование лактата связано с его превращением в печени в пируват. Лактат образуется в интенсивно раб. тканях или в кл. с преобладающей анаэробной способом катоболизма глюкозы, поступает в кровь а затем и в печень. В печени NАД/NAД нити, чем в тканях. Происходит образование пирувата из лактата. Далее пируват включается в глюконеоген., а обр. глюкоза поступает в кровь. и поглащается скелетными т. образуя ЦИКЛ КОРИ!!!! Цикл кори выполняет 2-е функции: 1 обеспечивает утил. лактата. 2 Предотвращ. накопление лактата, как следствие опасное снижение рН |