Файл: 1 Билет Биохимия наука, изучающая вещества, входящие в состав живых организмов, их превращения, а также взаимосвязь этих превращений с деятельностью органов и тканей..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 144
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Билет 42
1) Синтез жиров из глюкозы. Роль пентозофосфатного пути
Реакции биосинтеза липидов могут идти в гладкой эндоплазматической сети клеток всех органов. Субстратом для синтеза жиров de novo является глюкоза.
Как известно, попадая в клетку, глюкоза превращается в гликоген, пентозы и окисляется до пировиноградной кислоты. При высоком поступлении глюкоза используется для синтеза гликогена, но этот вариант ограничивается объемом клетки. Поэтому глюкоза "проваливается" в гликолиз и превращается в пируват либо напрямую, либо через пентозофосфатный шунт. Во втором случае образуется НАДФН, который понадобится впоследствии для синтеза жирных кислот.
Пируват переходит в митохондрии и декарбоксилируется в ацетил-SКоА и вступает в ЦТК. Однако в состоянии покоя, при отдыхе, при наличии избыточного количества энергии в клетке реакции ЦТК (в частности, изоцитратдегидрогеназная реакция) блокируются избытком АТФ иНАДН.
В результате накапливается первый метаболит ЦТК – цитрат. По градиенту концентрации он перемещается в цитозоль, расщепляется с образованием ацетил-SКоА, который далее используется в биосинтезе холестерола, жирных кислот и триацилглицеролов.
Оксалоацетат, также образуемый из цитрата, восстанавливается до яблочной кислоты и возвращается в митохондрии
посредством малат-аспартатного челнока,
после декарбоксилирования малата до пирувата НАДФ-зависимым малик-ферментом. Образованный НАДФН будет использован при синтезе жирных кислот.
Пентозофосфатный путь наиболее активно протекает в печени, жировой ткани, лактирующей молочной железе.
Состоит из двух этапов: окислительного и неокислительного. Окислительная фаза пентозофосфатного пути приводит к образованию пентоз. Ключем ферментом является глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, коферментом которой является
НАДФ+. глюкозо-6-фосфат___глюконолактон-6-фосфат__6-фосфоглюконат__рибулозо-5-фосфат
Неокислительная фаза заключается в преобразовании пентоз с образованием фосфоглицеринового альдегида, фруктозо-6-фосфата, используемых в гликолизе. Ферментами, участвующими в переносе двухуглеродных фрагментов в неокислительном этапе пентозного пути являются транскетолаза и трансальдолаза
, активных с коферментом тиаминдифосфатом, производным витамина Б1. Еще эпимераза, пентозофосфатизомераза.
Если клетке необходим только рибозо-5-фосфат, то идет неокислительный этап.
Значение пентозофосфатного пути:
1. Обеспечивает организм пентозами, необходимыми для синтеза нуклеиновых кислот, свободных нуклеотидов, никотинамидных коферментов.
2. Образует НАДН2, необходимый для синтеза холестерина, высших жирных кислот, стероидных гормонов, принимающих участие в процессах детоксикации в системе микросомального окисления.
3. Энергетическая
2) Переваривание белков
Процесс переваривания начинается в желудке. За сутки вырабатывается около 2 л желудочного сока, содержащего минеральные и органические вещества, pH желудочного сока 1,5-2,5. Главные компоненты – пепсин и соляная кислота, которая вырабатывается обкладочными клетками. Желудочный сок – 0,5% раствор соляной кислоты.
Биологическая роль соляной кислоты:
1.
Активация пепсиногена
2.
Создание оптимальных значений рН для действия пепсина
140 3.
Способствует набуханию и денатурации пищевых белков
4.
Обладает антимикробным действием
5.
Способствует выработке местных гормонов (секретина), т.е. принимает участие в регуляции пищеварения.
6.
Способствует всасыванию железа, меди и других микроэлементов.
Переваривание белков осуществляется в ЖКТ под действием протеиназ (петидаз).
Общие свойства протеиназ:
1.
Синтезируются и поступают в пищеварительный тракт в неактивной форме в виде профермента.
2.
Активируются путем частичного протеолиза отщеплением пептида, играющего роль ингибитора.
3.
Обладают относительной субстратной специфичностью, т.е. способностью гидролизовать белки любого происхождения, массы, структуры.
4.
Действуют на пептидные связи.
Различают эндо- и экзопептидазы. Эндопептидазы гидролизуют пептидные связи внутри молекулы белка, продукты гидролиза – пептиды. Экзопептидазы отрывают концевые аминокислоты.
Характеристика протеиназ желудочного сока.
Пепсин – фосфопротеин, синтезируется главными клетками желудка в неактивной форме в виде пепсиногена.
Оптимум pH 1,5-2,5. Активация пепсина происходит двуми пятями: под действием соляной кислоты и аутокаталитическим путем под действием самого пепсина. Он действует на связи, образованные преимущественно ароматическими аминокислотами.
Гастриксин – пепсиноподобный фермент. Оптимум рН 3,0.
Реннин – содержится в желудочном соке детей грудного возраста, вырабатывается в виде прореннина. Действует на казеиноген молока, створаживая его в казеин.
Выработка ферментов слизистой оболочки желудка контролируется местным гормоном гастрином.
В результате действия ферментов в желудке из белка образуются пептиды, поступающие в двенадцатиперстную кишку, где происходит дальнейшее переваривание.
Сок поджелудочной железы – за сутки образуется от 1,0 до 4,0 л панкеатического сока, рН 7,8-8,4. Сок поджелудочной железы состоит из 2 компонентов:
-воды, в которой растворены электролиты, 95% всех катионов составляют Na+. Важной частью является гидрокарбонат. Его биологическая роль: нейтрализация кислого желудочного содержимого; создание в кишечнике щелочной среды, оптимальной для действия ферментов.
-более 20 ферментов, катализирующих расщепление белков, жиров и углеводов.
Протеиназы панкеатического сока синтезируются и поступают в кишечник в виде проферментов, активация которых происходит в просвете 12-перстной кишки.
Эндопептидазы панкеатического сока
Трипсин действует в молекуле пептида на связи, в образовании которых принимает участие основные аминокислоты лизин и аргинин.
Химотрипсин разрывает пептидные связи, в образовании которых принимают участие карбоксильные группы ароматических аминокислот.
Эластаза гидролизует пептидные связи, образованные в основном глицином, аланином, серином.
Экзопептидазы
Например, дипептидазы, действующие на дипептиды, завершают процесс переваривания пептидов до аминокислот.
3) Витамин Д
Витамин D – групповое название нескольких веществ, относящих по химической структуре к стеринам. Имеется 7 форм витамина D. Наиболее активны эргокальциферол (D2) и холкальциферол (D3). D2 образуется из растительного предшественника – эргостерина, D3 – из 7-дегидрохолестерина после облучения кожи ультрафиолетовыми лучами.
Функционирует в организме не сам витамин, а его метаболиты. В печени D2 и D3 подвергаются гидроксилированию с образованием 25-гидроксихолекальциферола и 25-гидроксиэргокальциферола, которые являются основной транспортной формой витамина D.
В почках под действием ферментов образуется активная форма витамина D: 1,25-дигидроксикальциферол, регулирующий обмен кальция и фосфора в организме. В организме витамин D накапливается исключительно в жировой ткани.
Гипо- и авитаминоз
Гиповитаминоз D у детей – рахит: нарушение остеогенеза, гипотония мышц, расстройства нервной систему.
Причины гиповитаминоза: недоношенность, искусственное вскармливание, длительный период грудного вскармливания, генетическая ферментопатия, недостаточность УФ облучения и прогулок.
Гиповитаминоз D у взрослых – остеопороз вследствие вымывания солей кальция (хрупкость костей, частые переломы). Причины: обездвиженность, длительный постельный режим, старческий возраст, нарушение секреции желчи, хроническая печеночная и почечная недостаточность.
Гипервитаминоз
141
Поражение ЦНС, деминерализация костей, переломы, кальциноз почек, сосудов, сердца, легких. Причины: у детей – при переходе с естественного на искусственное питание, при проведении специфической профилактики рахита препаратами в весенне-летний период,при искусственном вскармливании на фоне употребления витаминизированных витамином D смесей и одновременно УФ облучения.
Биологическая роль:
Регулятор кальций-фосфорного обмена, фиксация и мобилизация кальция в костной ткани, нормальная минерализация костной ткани, усиление реабсорбции кальция, фосфатов в почечных канальцах, поддержание нормального уровня кальция в крови.
Источники витамина:
Сливочное масло, жиры, печень, рыбий жир, растительные масла, дрожжи. Суточная потребность: для детей 500-
1000 МЕ, для взрослых – минимальные количества.
4) Методы количественного определения ферментов: спектрофотометрия, фотоколориметрия
В повседневной биохимической практике практически не оценивается количество фермента, а только его активность. Активность подразумевает в первую очередь результат реакции, а именно убыль субстрата или накопление продукта.
Основы количественного определения активности ферментов
1. Активность фермента выражается в скорости накопления продукта или скорости убыли субстрата в пересчете на количество материала, содержащего фермент.
2. Создание стандартных условий, чтобы можно было сравнивать результаты, полученные в разных лабораториях – оптимальная рН и фиксированная температура, например, 25°С или 37°С, соблюдение времени инкубации субстрата с ферментом.
3. Необходимо наличие избытка субстрата, чтобы работали все имеющиеся в растворе молекулы фермента.
За единицу активности любого фермента принимают такое его кол-во которое катализирует превращ-е 1мкм вещ-ва в 1 минуту.
Фотоколориметрия
Фотоколориметрический метод анализа основан на измерении поглощения света немонохроматического излучения окрашенными соединениями в видимой области спектра.
Если исследуемые соединения бесцветны, их переводят в окрашенные соединения путем взаимодействия с различными реактивами.
Методы фотоколориметрического анализа подразделяются на два вида: визуальные и фотоэлектрические.
При визуальном методе - колориметрическим, интенсивность окраски исследуемых растворов сравнивается с интенсивностью окраски стандартных растворов, в которых концентрация вещества известна.
При фотоэлектрических методах анализа интенсивность окраски, т. е. погашениеокрашенного раствора исследуемого вещества, измеряют с помощью приборов - фотоэлектроколориметров (ФЭК) или спектрофотометра в видимой области спектра.
Спектрофотометрия (абсорбционная) — физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра.
Основная зависимость, изучаемая в спектрофотометрии, — зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны.
Потенциометрия— метод, основанный на измерении электродвижущих сил (ЭДС) обратимых гальванических элементов. Широко применяют потенциометрию в аналитической химии для определения концентрации веществ в растворах, для измерения рН.
Полярография — метод качественного и количественного химического анализа, основанный на получении кривых зависимости величины тока от напряжения в цепи состоящей из исследуемого раствора и погруженных в него электродов, один из которых сильно поляризующийся, а другой практически неполяризующийся.
Полярографический метод анализа обладает большой чувствительностью и дает возможность определять вещества при очень незначительной (до 0,0001%) концентрации их в растворе.
Билет 43
1. . Биологическое окисление – путь трансформации органических веществ с момента поступления в организм до момента образования АТФ и конечных продуктов – CO2 и H2O.
Состоит из 4х этапов. Первые три этапа - этапы унификации энергетического материала, четвертый этап – терминальная фаза биологического окисления – тканевое дыхание.
I этап БО протекает в ЖКТ. На этом этапе из сотен полимеров образуются десятки мономеров
(аминокислоты, моносахариды, высшие жирные кислоты, глицерин, сфингозин, холистерин).Из белков под действием протеиназ(пепсин,ренин,гастриксин-желудочный сок; трипсин,химотрепсин,эластаза- панкреатический сок,также карбоксипептидаза и аминопептидаза)желудочно-кишечного тракта образуется
142 двадцать аминокислот. Липиды гидролизуются липазами и фосфолипазами на глицерины и высшие жирные кислоты. Из углеводов под действием амилазы, сахаразы получается смесь моносахаридов. Теряется специфика энергетического материала (белков, жиров, сложных углеводов).
II этап БО протекает внутриклеточно. На этом этапе происходит распад мономеров по специфическим путям катаболизма. Аминокислоты подвергаются процессам трансаминирования, дезаминирования, декарбоксилирования. Моносахариды, в основном, глюкоза, превращаются по анаэробному, аэробному и пентозофосфатному путям.Высшие жирные кислоты окисляются путем β-окисления с образованием ряда карбоновых кислот: молочной, пировиноградной, лимонной, изолимонной, оксалоацетата, 2-оксоглутарата, яблочной, фумаровой, янтарной и ацетил –КоА.
III этап БО - цикл трикарбоновых кислот, действие дегидрогеназ приводит к образованию восстановленных коферментов – НАДН₂, ФАДН₂, НАДФН₂. НАДФН₂ используется на биосинтетические процессы и в системе микросомального окисления. При необходимости под действием трансгидрогеназы НАДФН₂ может отдавать протон водорода на НАД⁺ с образование соответственно НАДН₂ и НАДФ⁺.Таким образом, в результате трех этапов унификации энергетического материала все энергия НАДН₂, ФАДН₂, НАДФН₂ и в дальнейшем источником энергии является водород.
IV этап БО Тканевое дыхание - полиферментную цепь переноса электронов и протонов от субстрата - донора водорода к кислороду, заключительному акцептору восстановленных эквивалентов. Эта цепь переносчиков называется дыхательной цепью. Она встроена поперёк внутренней мембраны митохондрий и состоит из следующих переносчиков протонов и электронов: флавопротеида, содержащего в качестве кофермента ФМН, кофермента Q (или убихиона), двухжелезосерных белков, содержащих негеминовое железо, и цитохромов b,c
1
, c, a+a
3
НАДН
2
служит субстратом НАДН
2
- дегидрогеназа (флавопротеида). В результате его окисления первым акцептором водорода служит ФМН. В случае, если субстратам окисления служит не НАДН
2
, а ФАДН
2
, образуемый в частности, при b- окислении высших жирных кислот и окислении сукцината в цикле трикарбоновых кислот, то водород в составе ФАДН
2
подключается на том участке дыхательной цепи, где находится КоQ. Участок дыхательной цепи от НАДН
2
до КоQ представлен переносчиками и протонов, и электронов. Начиная с цитохромов b и до кислорода потоки протонов водорода и электронов разделаются, так как этот участок дыхательной цепи содержит только переносчики электронов.
2. Пентозофосфатный путь - прямое окисление глюкозы, протекает в цитоплазме клеток. Наибольшая
активность ферментов пентозофосфатного пути - в клетках печени, жировой ткани, коры надпочечников,
молочной железы в период лактации, зрелых эритроцитах. Низкий уровень этого процесса выявлен в
скелетных и сердечной мышцах, мозге, щитовидной железе, легких.
Пентозофосфатный путь называют также апотомическим путём, так как в его реакциях происходит укорочение углеродной цепи гексозы на один атом, который включается в молекулу СО2.
Выполняет в организме две важнейшие метаболические функции:
Является главным источником НАДФН для синтеза жирных кислот, холестерола, стероидных гормонов, микросомального окисления; в эритроцитах НАДФН используется для восстановления глутатиона – вещества, препятствующего пероксидному гемолизу;
Является главным источником пентоз для синтеза нуклеотидов, нуклеиновых кислот, коферментов (АТФ, НАД,
НАДФ, КоА-SН и др.).
В пентозофосфатном пути можно выделить две фазы - окислительную и неокислительную.
143
Исходный субстрат окислительной фазы - глюкозо-6-фосфат, который непосредственно подвергается дегидрированию с участием НАДФ-зависимой дегидрогеназы (рисунок 16.1, реакция 1). Продукт реакции гидролизуется (реакция 2), а образующийся 6-фосфоглюконат дегидрируется и декарбоксилируется (реакция 3).
Происходит укорочение углеродной цепи моносахарида на один углеродный атом («апотомия»), и образуется рибулозо-5-фосфат.
Неокислительный этап пентозофосфатного пути начинается с реакций изомеризации. В ходе этих реакций одна
часть рибулозо-5-фосфата изомеризуется в рибозо-5-фосфат, другая - в ксилулозо-5-фосфат ( реакции 4 и 5).
Следуюшая реакция протекает при участии фермента транскетолазы, коферментом которой является тиаминдифосфат (производное витамина B1). В этой реакции происходит перенос двухуглеродного фрагмента с ксилулозо-5-фосфата на рибозо-5-фосфат:
Образовавшиеся продукты взаимодействуют между собой в реакции, которая катализируется трансальдолазой и заключается а переносе остатка дигидроксиацетона на глицеральдегид-3-фосфат.
Продукт этой реакции эритрозо-4-фосфат участвует во второй транскетолазной реакции вместе со следующей молекулой ксилулозо-5-фосфата:
Три молекулы пентозофосфатов в результате реакций неокислительной стадии превращаются в две молекулы фруктозо-6-фосфата и одну молекулу глицеральдегид-3-фосфата. Фруктозо-6-фосфат может изомеризоваться в глюкозо-6-фосфат, а глицеральдегид-3-фосфат может подвергаться окислению в гликолизе или изомеризоваться в дигидроксиацетонфосфат. Последний вместе с другой молекулой глицеральдегид-3-фосфата может образовывать фруктозо-1,6-дифосфат, который также способен переходить в глюкозо-6-фосфат.
144
Посредством пентозофосфатного пути может происходить полное окисление глюкозо-6-фосфата до шести молекул
СО2. Все эти молекулы образуются из С-1-атомов шести молекул глюкозо-6-фосфата, а из образовавшихся при этом шести молекул рибулозо-5-фосфата снова регенерируются пять молекул глюкозо-6-фосфата:
Если упростить представленную схему, то получится:
Полное окисление 1 молекулы глюкозы в пентозофосфатном пути сопровождается восстановлением 12 молекул
НАДФ.
Суммарное уравнение окислительного этапа пентозофосфатного пути можно представить в виде:
1) Синтез жиров из глюкозы. Роль пентозофосфатного пути
Реакции биосинтеза липидов могут идти в гладкой эндоплазматической сети клеток всех органов. Субстратом для синтеза жиров de novo является глюкоза.
Как известно, попадая в клетку, глюкоза превращается в гликоген, пентозы и окисляется до пировиноградной кислоты. При высоком поступлении глюкоза используется для синтеза гликогена, но этот вариант ограничивается объемом клетки. Поэтому глюкоза "проваливается" в гликолиз и превращается в пируват либо напрямую, либо через пентозофосфатный шунт. Во втором случае образуется НАДФН, который понадобится впоследствии для синтеза жирных кислот.
Пируват переходит в митохондрии и декарбоксилируется в ацетил-SКоА и вступает в ЦТК. Однако в состоянии покоя, при отдыхе, при наличии избыточного количества энергии в клетке реакции ЦТК (в частности, изоцитратдегидрогеназная реакция) блокируются избытком АТФ иНАДН.
В результате накапливается первый метаболит ЦТК – цитрат. По градиенту концентрации он перемещается в цитозоль, расщепляется с образованием ацетил-SКоА, который далее используется в биосинтезе холестерола, жирных кислот и триацилглицеролов.
Оксалоацетат, также образуемый из цитрата, восстанавливается до яблочной кислоты и возвращается в митохондрии
посредством малат-аспартатного челнока,
после декарбоксилирования малата до пирувата НАДФ-зависимым малик-ферментом. Образованный НАДФН будет использован при синтезе жирных кислот.
Пентозофосфатный путь наиболее активно протекает в печени, жировой ткани, лактирующей молочной железе.
Состоит из двух этапов: окислительного и неокислительного. Окислительная фаза пентозофосфатного пути приводит к образованию пентоз. Ключем ферментом является глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, коферментом которой является
НАДФ+. глюкозо-6-фосфат___глюконолактон-6-фосфат__6-фосфоглюконат__рибулозо-5-фосфат
Неокислительная фаза заключается в преобразовании пентоз с образованием фосфоглицеринового альдегида, фруктозо-6-фосфата, используемых в гликолизе. Ферментами, участвующими в переносе двухуглеродных фрагментов в неокислительном этапе пентозного пути являются транскетолаза и трансальдолаза
, активных с коферментом тиаминдифосфатом, производным витамина Б1. Еще эпимераза, пентозофосфатизомераза.
Если клетке необходим только рибозо-5-фосфат, то идет неокислительный этап.
Значение пентозофосфатного пути:
1. Обеспечивает организм пентозами, необходимыми для синтеза нуклеиновых кислот, свободных нуклеотидов, никотинамидных коферментов.
2. Образует НАДН2, необходимый для синтеза холестерина, высших жирных кислот, стероидных гормонов, принимающих участие в процессах детоксикации в системе микросомального окисления.
3. Энергетическая
2) Переваривание белков
Процесс переваривания начинается в желудке. За сутки вырабатывается около 2 л желудочного сока, содержащего минеральные и органические вещества, pH желудочного сока 1,5-2,5. Главные компоненты – пепсин и соляная кислота, которая вырабатывается обкладочными клетками. Желудочный сок – 0,5% раствор соляной кислоты.
Биологическая роль соляной кислоты:
1.
Активация пепсиногена
2.
Создание оптимальных значений рН для действия пепсина
140 3.
Способствует набуханию и денатурации пищевых белков
4.
Обладает антимикробным действием
5.
Способствует выработке местных гормонов (секретина), т.е. принимает участие в регуляции пищеварения.
6.
Способствует всасыванию железа, меди и других микроэлементов.
Переваривание белков осуществляется в ЖКТ под действием протеиназ (петидаз).
Общие свойства протеиназ:
1.
Синтезируются и поступают в пищеварительный тракт в неактивной форме в виде профермента.
2.
Активируются путем частичного протеолиза отщеплением пептида, играющего роль ингибитора.
3.
Обладают относительной субстратной специфичностью, т.е. способностью гидролизовать белки любого происхождения, массы, структуры.
4.
Действуют на пептидные связи.
Различают эндо- и экзопептидазы. Эндопептидазы гидролизуют пептидные связи внутри молекулы белка, продукты гидролиза – пептиды. Экзопептидазы отрывают концевые аминокислоты.
Характеристика протеиназ желудочного сока.
Пепсин – фосфопротеин, синтезируется главными клетками желудка в неактивной форме в виде пепсиногена.
Оптимум pH 1,5-2,5. Активация пепсина происходит двуми пятями: под действием соляной кислоты и аутокаталитическим путем под действием самого пепсина. Он действует на связи, образованные преимущественно ароматическими аминокислотами.
Гастриксин – пепсиноподобный фермент. Оптимум рН 3,0.
Реннин – содержится в желудочном соке детей грудного возраста, вырабатывается в виде прореннина. Действует на казеиноген молока, створаживая его в казеин.
Выработка ферментов слизистой оболочки желудка контролируется местным гормоном гастрином.
В результате действия ферментов в желудке из белка образуются пептиды, поступающие в двенадцатиперстную кишку, где происходит дальнейшее переваривание.
Сок поджелудочной железы – за сутки образуется от 1,0 до 4,0 л панкеатического сока, рН 7,8-8,4. Сок поджелудочной железы состоит из 2 компонентов:
-воды, в которой растворены электролиты, 95% всех катионов составляют Na+. Важной частью является гидрокарбонат. Его биологическая роль: нейтрализация кислого желудочного содержимого; создание в кишечнике щелочной среды, оптимальной для действия ферментов.
-более 20 ферментов, катализирующих расщепление белков, жиров и углеводов.
Протеиназы панкеатического сока синтезируются и поступают в кишечник в виде проферментов, активация которых происходит в просвете 12-перстной кишки.
Эндопептидазы панкеатического сока
Трипсин действует в молекуле пептида на связи, в образовании которых принимает участие основные аминокислоты лизин и аргинин.
Химотрипсин разрывает пептидные связи, в образовании которых принимают участие карбоксильные группы ароматических аминокислот.
Эластаза гидролизует пептидные связи, образованные в основном глицином, аланином, серином.
Экзопептидазы
Например, дипептидазы, действующие на дипептиды, завершают процесс переваривания пептидов до аминокислот.
3) Витамин Д
Витамин D – групповое название нескольких веществ, относящих по химической структуре к стеринам. Имеется 7 форм витамина D. Наиболее активны эргокальциферол (D2) и холкальциферол (D3). D2 образуется из растительного предшественника – эргостерина, D3 – из 7-дегидрохолестерина после облучения кожи ультрафиолетовыми лучами.
Функционирует в организме не сам витамин, а его метаболиты. В печени D2 и D3 подвергаются гидроксилированию с образованием 25-гидроксихолекальциферола и 25-гидроксиэргокальциферола, которые являются основной транспортной формой витамина D.
В почках под действием ферментов образуется активная форма витамина D: 1,25-дигидроксикальциферол, регулирующий обмен кальция и фосфора в организме. В организме витамин D накапливается исключительно в жировой ткани.
Гипо- и авитаминоз
Гиповитаминоз D у детей – рахит: нарушение остеогенеза, гипотония мышц, расстройства нервной систему.
Причины гиповитаминоза: недоношенность, искусственное вскармливание, длительный период грудного вскармливания, генетическая ферментопатия, недостаточность УФ облучения и прогулок.
Гиповитаминоз D у взрослых – остеопороз вследствие вымывания солей кальция (хрупкость костей, частые переломы). Причины: обездвиженность, длительный постельный режим, старческий возраст, нарушение секреции желчи, хроническая печеночная и почечная недостаточность.
Гипервитаминоз
141
Поражение ЦНС, деминерализация костей, переломы, кальциноз почек, сосудов, сердца, легких. Причины: у детей – при переходе с естественного на искусственное питание, при проведении специфической профилактики рахита препаратами в весенне-летний период,при искусственном вскармливании на фоне употребления витаминизированных витамином D смесей и одновременно УФ облучения.
Биологическая роль:
Регулятор кальций-фосфорного обмена, фиксация и мобилизация кальция в костной ткани, нормальная минерализация костной ткани, усиление реабсорбции кальция, фосфатов в почечных канальцах, поддержание нормального уровня кальция в крови.
Источники витамина:
Сливочное масло, жиры, печень, рыбий жир, растительные масла, дрожжи. Суточная потребность: для детей 500-
1000 МЕ, для взрослых – минимальные количества.
4) Методы количественного определения ферментов: спектрофотометрия, фотоколориметрия
В повседневной биохимической практике практически не оценивается количество фермента, а только его активность. Активность подразумевает в первую очередь результат реакции, а именно убыль субстрата или накопление продукта.
Основы количественного определения активности ферментов
1. Активность фермента выражается в скорости накопления продукта или скорости убыли субстрата в пересчете на количество материала, содержащего фермент.
2. Создание стандартных условий, чтобы можно было сравнивать результаты, полученные в разных лабораториях – оптимальная рН и фиксированная температура, например, 25°С или 37°С, соблюдение времени инкубации субстрата с ферментом.
3. Необходимо наличие избытка субстрата, чтобы работали все имеющиеся в растворе молекулы фермента.
За единицу активности любого фермента принимают такое его кол-во которое катализирует превращ-е 1мкм вещ-ва в 1 минуту.
Фотоколориметрия
Фотоколориметрический метод анализа основан на измерении поглощения света немонохроматического излучения окрашенными соединениями в видимой области спектра.
Если исследуемые соединения бесцветны, их переводят в окрашенные соединения путем взаимодействия с различными реактивами.
Методы фотоколориметрического анализа подразделяются на два вида: визуальные и фотоэлектрические.
При визуальном методе - колориметрическим, интенсивность окраски исследуемых растворов сравнивается с интенсивностью окраски стандартных растворов, в которых концентрация вещества известна.
При фотоэлектрических методах анализа интенсивность окраски, т. е. погашениеокрашенного раствора исследуемого вещества, измеряют с помощью приборов - фотоэлектроколориметров (ФЭК) или спектрофотометра в видимой области спектра.
Спектрофотометрия (абсорбционная) — физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра.
Основная зависимость, изучаемая в спектрофотометрии, — зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны.
Потенциометрия— метод, основанный на измерении электродвижущих сил (ЭДС) обратимых гальванических элементов. Широко применяют потенциометрию в аналитической химии для определения концентрации веществ в растворах, для измерения рН.
Полярография — метод качественного и количественного химического анализа, основанный на получении кривых зависимости величины тока от напряжения в цепи состоящей из исследуемого раствора и погруженных в него электродов, один из которых сильно поляризующийся, а другой практически неполяризующийся.
Полярографический метод анализа обладает большой чувствительностью и дает возможность определять вещества при очень незначительной (до 0,0001%) концентрации их в растворе.
Билет 43
1. . Биологическое окисление – путь трансформации органических веществ с момента поступления в организм до момента образования АТФ и конечных продуктов – CO2 и H2O.
Состоит из 4х этапов. Первые три этапа - этапы унификации энергетического материала, четвертый этап – терминальная фаза биологического окисления – тканевое дыхание.
I этап БО протекает в ЖКТ. На этом этапе из сотен полимеров образуются десятки мономеров
(аминокислоты, моносахариды, высшие жирные кислоты, глицерин, сфингозин, холистерин).Из белков под действием протеиназ(пепсин,ренин,гастриксин-желудочный сок; трипсин,химотрепсин,эластаза- панкреатический сок,также карбоксипептидаза и аминопептидаза)желудочно-кишечного тракта образуется
142 двадцать аминокислот. Липиды гидролизуются липазами и фосфолипазами на глицерины и высшие жирные кислоты. Из углеводов под действием амилазы, сахаразы получается смесь моносахаридов. Теряется специфика энергетического материала (белков, жиров, сложных углеводов).
II этап БО протекает внутриклеточно. На этом этапе происходит распад мономеров по специфическим путям катаболизма. Аминокислоты подвергаются процессам трансаминирования, дезаминирования, декарбоксилирования. Моносахариды, в основном, глюкоза, превращаются по анаэробному, аэробному и пентозофосфатному путям.Высшие жирные кислоты окисляются путем β-окисления с образованием ряда карбоновых кислот: молочной, пировиноградной, лимонной, изолимонной, оксалоацетата, 2-оксоглутарата, яблочной, фумаровой, янтарной и ацетил –КоА.
III этап БО - цикл трикарбоновых кислот, действие дегидрогеназ приводит к образованию восстановленных коферментов – НАДН₂, ФАДН₂, НАДФН₂. НАДФН₂ используется на биосинтетические процессы и в системе микросомального окисления. При необходимости под действием трансгидрогеназы НАДФН₂ может отдавать протон водорода на НАД⁺ с образование соответственно НАДН₂ и НАДФ⁺.Таким образом, в результате трех этапов унификации энергетического материала все энергия НАДН₂, ФАДН₂, НАДФН₂ и в дальнейшем источником энергии является водород.
IV этап БО Тканевое дыхание - полиферментную цепь переноса электронов и протонов от субстрата - донора водорода к кислороду, заключительному акцептору восстановленных эквивалентов. Эта цепь переносчиков называется дыхательной цепью. Она встроена поперёк внутренней мембраны митохондрий и состоит из следующих переносчиков протонов и электронов: флавопротеида, содержащего в качестве кофермента ФМН, кофермента Q (или убихиона), двухжелезосерных белков, содержащих негеминовое железо, и цитохромов b,c
1
, c, a+a
3
НАДН
2
служит субстратом НАДН
2
- дегидрогеназа (флавопротеида). В результате его окисления первым акцептором водорода служит ФМН. В случае, если субстратам окисления служит не НАДН
2
, а ФАДН
2
, образуемый в частности, при b- окислении высших жирных кислот и окислении сукцината в цикле трикарбоновых кислот, то водород в составе ФАДН
2
подключается на том участке дыхательной цепи, где находится КоQ. Участок дыхательной цепи от НАДН
2
до КоQ представлен переносчиками и протонов, и электронов. Начиная с цитохромов b и до кислорода потоки протонов водорода и электронов разделаются, так как этот участок дыхательной цепи содержит только переносчики электронов.
2. Пентозофосфатный путь - прямое окисление глюкозы, протекает в цитоплазме клеток. Наибольшая
активность ферментов пентозофосфатного пути - в клетках печени, жировой ткани, коры надпочечников,
молочной железы в период лактации, зрелых эритроцитах. Низкий уровень этого процесса выявлен в
скелетных и сердечной мышцах, мозге, щитовидной железе, легких.
Пентозофосфатный путь называют также апотомическим путём, так как в его реакциях происходит укорочение углеродной цепи гексозы на один атом, который включается в молекулу СО2.
Выполняет в организме две важнейшие метаболические функции:
Является главным источником НАДФН для синтеза жирных кислот, холестерола, стероидных гормонов, микросомального окисления; в эритроцитах НАДФН используется для восстановления глутатиона – вещества, препятствующего пероксидному гемолизу;
Является главным источником пентоз для синтеза нуклеотидов, нуклеиновых кислот, коферментов (АТФ, НАД,
НАДФ, КоА-SН и др.).
В пентозофосфатном пути можно выделить две фазы - окислительную и неокислительную.
143
Исходный субстрат окислительной фазы - глюкозо-6-фосфат, который непосредственно подвергается дегидрированию с участием НАДФ-зависимой дегидрогеназы (рисунок 16.1, реакция 1). Продукт реакции гидролизуется (реакция 2), а образующийся 6-фосфоглюконат дегидрируется и декарбоксилируется (реакция 3).
Происходит укорочение углеродной цепи моносахарида на один углеродный атом («апотомия»), и образуется рибулозо-5-фосфат.
Неокислительный этап пентозофосфатного пути начинается с реакций изомеризации. В ходе этих реакций одна
часть рибулозо-5-фосфата изомеризуется в рибозо-5-фосфат, другая - в ксилулозо-5-фосфат ( реакции 4 и 5).
Следуюшая реакция протекает при участии фермента транскетолазы, коферментом которой является тиаминдифосфат (производное витамина B1). В этой реакции происходит перенос двухуглеродного фрагмента с ксилулозо-5-фосфата на рибозо-5-фосфат:
Образовавшиеся продукты взаимодействуют между собой в реакции, которая катализируется трансальдолазой и заключается а переносе остатка дигидроксиацетона на глицеральдегид-3-фосфат.
Продукт этой реакции эритрозо-4-фосфат участвует во второй транскетолазной реакции вместе со следующей молекулой ксилулозо-5-фосфата:
Три молекулы пентозофосфатов в результате реакций неокислительной стадии превращаются в две молекулы фруктозо-6-фосфата и одну молекулу глицеральдегид-3-фосфата. Фруктозо-6-фосфат может изомеризоваться в глюкозо-6-фосфат, а глицеральдегид-3-фосфат может подвергаться окислению в гликолизе или изомеризоваться в дигидроксиацетонфосфат. Последний вместе с другой молекулой глицеральдегид-3-фосфата может образовывать фруктозо-1,6-дифосфат, который также способен переходить в глюкозо-6-фосфат.
144
Посредством пентозофосфатного пути может происходить полное окисление глюкозо-6-фосфата до шести молекул
СО2. Все эти молекулы образуются из С-1-атомов шести молекул глюкозо-6-фосфата, а из образовавшихся при этом шести молекул рибулозо-5-фосфата снова регенерируются пять молекул глюкозо-6-фосфата:
Если упростить представленную схему, то получится:
Полное окисление 1 молекулы глюкозы в пентозофосфатном пути сопровождается восстановлением 12 молекул
НАДФ.
Суммарное уравнение окислительного этапа пентозофосфатного пути можно представить в виде:
1 ... 21 22 23 24 25 26 27 28 ... 38