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: 162
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
82 2) транспорт жирных кислот внутрь митохондрий возможен при присоединении активной формы жирной кислоты к картинину, находящиемуся на наружной поверхности внутренней мембраны митохондрий.
Образуется ацил-карнитин, обладающий способностью проходить через мемрану. На внутренней поверхности комплекс распадается и карнитин возвращается на наружную поверхность мембраны:
3) После прохождения ацилкарнитина через мембрану митохондрии происходит обратная реакция - расщепление ацилкарнитина при участии HS-KoA и митохондриальной карнитин-ацил-КоА-трансферазы:
При этом карнитин возвращается в цитоплазму клетки, а ацил-КоА подвергается в митохондриях окислению.
Внутримитохондриальное окисление жирных кислот состоит из последовательных ферментативных реакций:
1 - Стадия дегидрирования. Ацил-КоА в митохондриях подвергается ферментативному дегидрированию; при этом ацил-КоА теряет два атома водорода в α- и β-положении, превращаясь в КоА-эфир ненасыщенной кислоты:
2 - Стадия гидратации. Ненасыщенный ацил-КоА (еноил-КоА) при участии фермента еноил-КоА-гидратазы присоединяет молекулу воды. В результате образуется β-гидроксиацил-КоА:
3 - Вторая стадия дегидрирования. Образовавшийся β-гидроксиацил-КоА затем дегидрируется. Эту реакцию катализируют НАД-зависимые дегидрогеназы. Реакция протекает по следующему уравнению:
83 4 - Тиолазная реакция. β-кетоацил-КоА взаимодействует с коэнзимом А. В результате происходит расщепление β- кетоацил-КоА и образуется укороченный на два углеродных атома ацил-КоА и двууглеродный фрагмент в виде ацетил-КоА. Данная реакция катализируется ацетил-КоА-ацилтрансфе-разой (или тиолазой):
Образовавшийся ацетил-КоА подвергается окислению в цикле трикарбоновых кислот (цикле Кребса), а ацил-КоА, укоротившийся на два углеродных атома, снова многократно проходит весь путь β-окисления вплоть до образования бутирил-КоА (4-углеродное соединение), который в свою очередь окисляется до двух молекул ацетил-КоА.
β-Окисление жирных кислот - специфический путь катаболизма жирных кислот, протекающий в матриксе митохондрий только в аэробных условиях и заканчивающийся образованием ацетил-КоА. Водород из реакций β- окисления поступает в ЦПЭ(цепь переноса электронов, дыхательная цепь), а ацетил-КоА окисляется в цитратном цикле, также поставляющем водород для ЦПЭ. Поэтому β-окисление жирных кислот - важнейший метаболический путь, обеспечивающий синтез АТФ в дыхательной цепи.
Регуляция в-окисления: Активируют: катехоламины, СТГ, глюкагон. Ингибирует: инсулин.
В состоянии покоя печень, сердце, скелетные мышцы и другие ткани (кроме эритроцитов и нейроцитов) более 50% энергии получают из окисления жирных кислот, поступающих из жировой ткани благодаря фоновому липолизу.
Мобилизация триацилглицеролов и окисление жирных кислот активируется при нормальных физиологических стрессовых ситуациях – эмоциональный стресс, мышечная работа, голодание, при патологических состояниях – сахарный диабет I типа, другие гормональные заболевания (гиперкортицизм, гипертиреоз). В результате липолиза в адипоцитах образуются свободный глицерол и жирные кислоты. Глицерол с кровью доставляется в печень и почки, здесь фосфорилируется и окисляется в метаболит гликолиза диоксиацетонфосфат. В зависимости от условий ДАФ может включаться в реакции глюконеогенеза (при голодании, мышечной нагрузке) или окисляться в гликолизе до пировиноградной кислоты. Жирные кислоты транспортируются в крови в комплексе с альбуминами плазмы:
-при физической нагрузке – в мышцы,
-в обычных условиях и при голодании – в мышцы и большинство тканей, однако при этом около 30% жирных кислот захватывается печенью.
При голодании и физической нагрузке после проникновения в клетки жирные кислоты вступают на путь β- окисления.
2. Методы выделения и очистки ферментов. Основные этапы. Способы изучения эффективности поэтапной
1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 ... 38
очистки до получения гомогенного индивидуального фермента.
Для разделения и очистки ферментов используются – высаливание, хроматография, электрофорез, диализ и другие способы.
Высаливание - метод осаждения нативного белка, основанный на различной растворимости белков при разной концентрации в растворе солей щелочных и щелочноземельных металлов. Для разделения белков данным методом используют сульфат аммония, при воздействии различных концентраций которого, происходит обратимое осаждение белков. После его удаления белки вновь переходят в растворенное состояние, сохраняя при этом свои нативные свойства.
84
Для удаления низкомолекулярных соединений, в частности сульфата аммония после высаливания, используют
диализ. Метод основан на том, что через полупроницаемую мембрану пропорционально градиенту концентрации проходят низкомолекулярные вещества и не проходят белки.
Из хроматографических методов, основанных на распределении веществ между двумя фазами, одна из которых подвижна, а другая неподвижна, для распределения белков используются:
1. Адсорбционная хроматография - разделение компонентов смеси белков основано на их различной сорбируемости на твердом сорбенте.
Разновидность - ионообменная хроматография. В качестве неподвижной фазы используются ионообменники – полимерные органические вещества, содержащие заряженные функциональные группы. ТО ЧТО В СКОБКАХ
ДИКТОВАТЬ ЕСЛИ ЕСТЬ ВРЕМЯ (Различают анионообменники (положительно заряженные), например, ДЭАЭ- целлюлоза, и катионообменники (отрицательно заряженные) – КМ-целлюлоза. Исходя из заряда выделяемого белка определяют вид ионообменника. Для выделения отрицательно заряженного белка используют анионообменник, а для положительно заряженного – катионообменник. При прохождении раствора белка через ионообменную колонку прочность связывания белка зависит от количества заряженных групп в молекуле. После проведения хроматографии ферменты, адсорбированные на ионообменнике, можно удалить (элюировать) буферными растворами с различными значениями ρН. Отбор проб проводят с помощью коллектора фракций.)
2. Распределительная хроматография может осуществляться на бумаге и на колонках. Твердая фаза служит только опорой для стационарной жидкой фазы. Стационарная фаза - влажный крахмал или силикагель. Образец растворяют в подходящем растворителе, наносят на колонку. Разделяемые ферменты, подвергающиеся многократному распределению между неподвижной стационарной фазой (водный слой) и движущейся фазой (органического растворителя), с разной скоростью перемещаются ко дну колонки.
3. Гель-хроматография (гель – фильтрация). Основана на том, что вещества, отличающиеся по молекулярной массе, распределяются между неподвижной и подвижной фазами различным образом. ТО ЧТО В СКОБКАХ ДИКТОВАТЬ ЕСЛИ ЕСТЬ ВРЕМЯ (В этом случае хроматографическая колонка заполняется гранулами пористого полисахаридного вещества
(сефадекс, тойоперл и др.), в структуре которого имеются поперечные связи и формируются сферические гранулы с различной величиной пор (через них могут легко проходить вода и низкомолекулярные вещества), что находит отражение в соответствующей маркировке. Разделение ферментов основано на том, что большие молекулы не проникают во внутреннюю водную фазу геля, являющуюся стационарной, и остаются снаружи, двигаясь вместе с подвижной фазой вниз вдоль колонки; небольшие молекулы, напротив, свободно диффундируют внутрь гранул, и соответственно с меньшей скоростью движутся вдоль колонки. Разница во времени выхода белка с колонки определяется его молекулярной массой, в силу чего данный вид хроматографии обозначают как метод молекулярных сит.)
4. Аффинная хроматография (хроматография по сродству). Основана на принципе избирательного взаимодействия фермента с закрепленными на носителе специфическими веществами – лигандами, которыми могут быть субстраты или коферменты. При этом благодаря высокой специфичности белков к иммобилизованному лиганду, связанному с носителем, на колонке остается только один фермент из смеси, остальные – выходят с элюатом. Фермент, адсорбированный на колонке, можно снять, промыв ее буферным раствором с измененным pH или ионной силой, а также введением в состав элюента веществ, ослабляющих связи между белками и лигандами. Метод позволяет выделить заданный белок с высокой степенью чистоты.
Метод электрофореза основан на том, что при определенном значении pH и ионной силы раствора ферменты двигаются в электрическом поле со скоростью, пропорциональной их суммарному заряду. Ферменты, имеющие суммарный отрицательный заряд, двигаются к аноду (+), а положительно заряженные – к катоду ( - ). Электрофорез проводят на различных носителях: бумаге, крахмальном или полиакриламидном геле и других.
Разрешающая способность электрофореза в полиакриламидном геле выше, чем на бумаге, поскольку в этом случае скорость движения ферментов пропорциональна не только их суммарному заряду, но и их молекулярным массам.
Электрофоретическое разделение ферментов позволяет изучать их биологические и физические характеристики, а также выявлять патологические состояния.
Очистка фермента начинается с выделения данного фермента из грубого клеточного экстракта, содержащего множество других компонентов. Небольшие молекулы удаляются диализом или гель-фильтрацией, нуклеиновые кислоты осаждаются путем добавления антибиотиков (стрептомицина) и т.д. Основная проблема—отделить нужный
85 фермент от других химически и физически сходных белков. О присутствии фермента и его количестве на всех этапах очистки можно следить по его активности. Активность - это изменение количества субстрата под влиянием фермента в единицу времени. Изменение субстрата - снижающееся в единицу времени количество субстрата или же увеличивающееся количество продукта. Ферментативная активность выражается в единицах активности -
интернациональная (стандартная)единица активности. Она носит символ "U" (unit-единица) и определяется как 1 мкмоль субстрата/мин. В системе СИ в качестве единицы ферментативной активности используют "катал" (kat).
Катал определяется как 1 моль/сек.
3. Минеральные вещества как микронутриенты. Общие функции. Источники и потребность
Микронутриенты
- незаменимые пищевые вещества (витамины, минеральные вещества и микроэлементы), которые содержатся в пище в очень малых количествах
(миллиграммах или микрограммах).
Они не являются источниками энергии, но участвуют в усвоении пищи, регуляции функций, осуществлении процессов роста, адаптации и развития организма.
Источники кальция: молочные продукты, сардины, темные листовые овощи (шпинат, кудрявая капуста и так далее), бобовые, соевое молоко, ржаной хлеб и злаки.
Потребность:
Кальция 1000мг/сут
Кальций – один из самых важных для человека минералов. Необходим для сокращения скелетных мышц и сердца, для передачи нервного импульса, для нормальной свёртываемости крови (способствует переходу протромбина в тромбин), для построения каркаса костей и зубов.
Около 99 % этого минерала сосредоточено в костях и менее 1 % циркулирует в крови. Почти половина Ca в крови является метаболически активной (ионизированной), оставшаяся часть связана с белками (в основном с альбуминами) и с анионами (лактатом, фосфатом, бикарбонатом, цитратом) и является неактивной.
Общий кальций в крови – это концентрация свободной (ионизированной) и связанной его форм. Только свободный Ca может быть использован организмом.
Часть Ca ежедневно уходит из организма, фильтруясь из крови почками и выделяясь с мочой. Для поддержания равенства между выделением и использованием этого минерала его должно поступать около 1 г в сутки.
При
концентрации Ca в крови уровень фосфата снижается, когда же содержание фосфата повышается –
доля Са.
Механизмы фосфорно-кальциевого обмена:
паращитовидные железы при высоком содержании фосфата (при низком уровне Ca) выделяют паратгормон, разрушающий костную ткань, тем самым увеличивая концентрацию Ca,
при высоком уровне Ca в крови щитовидная железа вырабатывает кальцитонин, который вызывает перемещение Ca из крови в кости,
гормон паращитовидных желез активирует витамин D, увеличивая всасывание Ca в ЖКТ и обратное всасывание катиона в почках.
4. Источники и пути использования молочной кислоты. Методы определения в биологических жидкостях.
Молочная кислота (лактат) формируется при распаде глюкозы
. Глюкоза -главный источник углеводов в организме.
При расщепляении глюкозы клетки производят АТФ, который обеспечивает энергией большинство химических реакций в организме. Уровень АТФ определяет, как быстро и как долго мышцы смогут сокращаться при физ. нагрузке.
Синтез молочной кислоты не требует присутствия кислорода, поэтому этот процесс называют «анаэробным метаболизмом».
количества молочной кислоты в крови означает то, что уровень её поступления
уровеня удаления. Резкое
(в 2—3 раза) уровня лактата в сыворотке крови наблюдается при тяжёлых расстройствах кровообращения: геморрагический шок, острая левожелудочковая недостаточность и др., когда одновременно страдает и поступление О
2
в ткани и печеночный кровоток.
86
При отдыхе и умеренной нагрузке организм расщепляет жиры для получения энергии. При нагрузках в 50 % от максимума организм перестраивается на потребление углеводов. Чем
углеводов используется, тем
синтез лактата
Определение
концентрации
молочной
кислоты
в
биологических
жидкостях
энзиматическим
колориметрическим методом.
Принцип метода
Молочная кислота+О
2
──лактатоксидаза→пируват + 2 Н
2
О
2
;
Н
2
О
2
+ аминоантипирин + 4-хлорфенол ── пероксидаза → хинонимин + 4Н
2
О
Концентрация окрашенного комплекса, определенная фотометрически при λ=500 нм, пропорциональна концентрации молочной кислоты в исследуемом образце.
Референтные величины:
Венозная кровь – 0,5-2,2 ммоль/л;
Артериальная кровь – 0,5-1,6 ммоль/л;
Моча суточная – 5,5-22,0 ммоль/л;
Ликвор – 1,1 – 2,4 ммоль/л.
Диагностическое значение: отражение степени гипоксии тканей.4
24 билет
1.
Пуриновые
основания
К пуриновым азотистым основаниям относят аденин и гуанин. Гипоксантин и мочевая кислота являются конечными продуктами обмена пуринов в организме человека и большинства млекопитающих и птиц.
На основе азотистых оснований синтезируются нуклеозиды, представляющие собой комбинацию азотистого основания и рибозы
(или дезоксирибозы).
Функции
пуриновых
нуклеотидов:
1. метаболическая – нуклеотиды входят в состав нуклеиновых кислот.
2. энергетическая – в качестве источника энергии используются НТФ и в частности АТФ и ГТФ, т.к. они содержат макроэргические связи.
3. регуляторная: а) нуклеозид трифосфат является донором фосфатной группы и с помощью фосфокиназы можнно переносить фосфатную группу на молекулу и тем самым изменять ее конформацию и активировать их. б) некоторые пурины могут служить сигнальными молекулами и выполнять функции нейромедиаторов в нервных синапсах.
Роль свободных нукдеотидов.
Свободные нуклеотиды, в частности Атф, цАМф, АДФ, играют важную роль в энергетических и информационных внутриклеточных процессах, а также являются составляющими частями нуклеиновых кислот и многих коферментов.
Обмен пуриновых нуклеотидов.
Синтез
пуриновых
оснований
и
нуклеотидов
Синтез пуриновых оснований происходит во всех клетках организма, глвнам образом в печени.
На синтез пуринового кольца затрачивается
6 молекул
АТФ.
Рибозо-5-фосфат является тем якорем, на основе которого синтезируется сложный пуриновый цикл. Первая реакция синтеза пуринов заключается в активации углерода в первом положении рибозо-5-фосфата,это достигается синтезом
5-фосфорибозил-1-пирофосфата. Вторая реакция – это перенос амино-группы глутамина на активированный углеродный атом рибозо-5-фосфата с образованием 5-фосфорибозиламина. 5-фосфорибозиламин вовлекается еще в несколько реакций, и в результате образуется первый пуриновый нуклеотид – инозинмонофосфорная кислота
(ИМФ).
Из нее синтезируются
АМФ и
ГМФ, по две реакции для каждого нуклеотида.
Регуляция
синтеза
пуринов
Регуляция синтеза пуринов происходит по механизму обратной отрицательной связи, т.е. продукт реакции ингибирует начальные этапы процесса. Для синтеза пуринов такими ингибиторами являются АМФ и ГМФ. ГМФ блокирует первые две реакции синтеза ИМФ, а также ИМФ-дегидрогеназную реакцию. АМФ блокирует первую реакцию синтеза ИМФ и аденилосукцинатсинтетазную реакцию.
87
2.
Минеральные
компоненты
костной
ткани,
регуляция
обмена
Минеральный компонент костной ткани – состоит главным образом из гидроксиапатита (приблизительный состав Са10(РО4)6(ОН)2), кроме того, он включает фосфаты кальция (Са3(РО4)2), магния (Mg3(РО4)2), карбонаты, фториды, гидроксиды, цитраты (1%) и т.д. В состав костей входит большая часть Mg2+, около четверти Na+ и небольшая часть
К+, содержащихся в организме.
Ионы Na+ адсорбируются на поверхности кристаллов. В растущую кристаллическую решетку гидроксиапатита могут внедряться ионы тяжелых металлов: свинец, радий, уран и тяжелые элементы, образующиеся при распаде урана, например стронций.
Первично синтез костной ткани начинается с образования хряща, в котором органический компонент затем частично замещается минеральным.
Минерализация кости, т.е. отложение неорганических веществ в ранее образованный органический матрикс, осуществляется с участием коллагена как каркаса. При этом минеральные кристаллы включаются внутрь коллагеновых фибрилл и скрепляются с ними с помощью протеогликанов. Основным минеральным соединением фосфата кальция в кости является гидроксиаппатит.
Процесс минерализации кости состоит в образовании остеобластами или хондробластами мембранных везикул. В везикулах содержится много фосфолипидов и щелочная фосфатаза. Везикулы захватывают и накапливают кальций и фосфор, после чего первично образуется фосфат кальция, преобразуемый затем в гидроксиаппатит с участием щелочной фосфатазы. Благодаря наличию в везикулах фосфолипидов, начинается непрерывный рост кристаллов оксиаппатита, продолжающийся и после разрыва пузырька. Щелочная фосфатаза взаимодействует с коллагеном, структура которого способствует упорядочиванию пролиферации кристаллов.
Процессы минерализации и деминерализации кости обеспечивают гомеостазис кальция и фосфора в организме и регулируются тремя кальций регулирующими гормонами — паратирином, кальцитонином и кальцитриолом.
Содержание в костной ткани больших количеств кальция и фосфора, а также непрерывность процессов образования и разрушения ткани говорит о том, что костная ткань выполняет резсрвуарно-депонирующую функцию по отношению к этим ионам.
3. Витамин А. Строение, протовитамины, биологические функции, суточная потребность, причины и
следствия
гипо-
гипервитаминозов
Витамин А представляет собой циклический непредельный одноатомный спирт, состоящий из β-иононового кольца и боковой цепи из двух остатков изопрена и первичной спиртовой группы. В организме ретинол (спиртовая форма) превращается в ретиналь (альдегидную форму) и ретиноевую кислоту. В печени витамин А может депонироваться в виде более устойчивых сложных эфиров с уксусной и пальмитиновой кислотами.
Источники
витамина
.потребность.
Продукты животного происхождения: печень (особенно богата витаминами А печень океанических рыб, рыбий жир), желток яиц, сливочное масло, сметана, цельное молоко.
Растительные продукты: облепиха, плоды шиповника, морковь, томаты, перец, абрикосы.
Суточная
потребность
в
витамине
А
для
взрослого
человека
1,5
мг
Провитамины.
Провитамином А являются каротины растений: α, β, γ- каротины. Наибольшей активностью обладает β-каротин.
Наиболее ранним и специфическим симптомом является ночная слепота - потеря остроты зрения в сумерках при нормальной функции зрения днем.
Специфично также поражение глазного яблока (сухость роговицы вследствие закупорки слезного канала), которая может осложниться кератомаляцией
(изъявлением и размягчением роговицы).
Характерными симптомами являются также:
-поражение эпителия кожи
— сухость, шелушение кожи, фолликулярный гиперкератоз;
-поражение эпителия желудочно-кишечного тракта, дыхательной и мочеполовой системы;
-похудание, общее истощение организма.
Гипервитаминоз Возможен при употреблении в пищу продуктов, содержащих очень много витамина А — печень белого медведя, тюленя, моржа. Очень редко наблюдается острый гипервитаминоз А у детей, когда по ошибке вместо рыбьего жира дают ложками концентрированный раствор ретинола. Чаще встречается постепенно развивающийся гипервитаминоз вследствие длительного приема доз, превышающих суточную потребность.
При гипервитаминозе
А наблюдаются:
-упорные головные боли, головокружения, тошнота, рвота
-нарушение функции печени и почек;
-снижение уровня белков и протромбина в плазме крови;
-сильные боли по ходу костей из-за повышения активности остеокластов.
Биологическая роль витамина:
-в виде 11-цис-рентиналя необходим для синтеза зрительного пурпура родопсина, обеспечивающего нормальное