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: 139
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
кофермент
ФАД. В свою очередь сукцинатдегидрогеназа прочно связана с внутренней митохондриальной мембраной:
Седьмая реакция осуществляется под влиянием фермента фума-ратгидратазы (фумаразы). Образовавшаяся при этом фумаровая кислота гидратируется, продуктом реакции является яблочная кислота (малат). Следует отметить, что фумаратгидратаза обладает стереоспецифичностью – в ходе реакции образуется L-яблочная кислота:
Наконец, в ходе восьмой реакции цикла трикарбоновых кислот под влиянием митохондриальной НАД-зависимой
малатдегидрогеназы происходит окисление L-малата в оксалоацетат:
3. Железо и медь.
Эритроциты содержат белок гемоглобин, каждая молекула которого содержит четыре атома железа. Железо в гемоглобине связывает кислород, проходящий через кровеносные сосуды легких, и высвобождает его в тканях.
После высвобождения кислорода гемоглобин связывает углекислый газ, выделяемый при дыхании, и несет его назад к легким. Эритроциты (и железо в них) перерабатываются и обновляются каждые 120 дней.
Важное биологически активное соединение, которое включает в себя атомы железа, называется миоглобин – дыхательный белок сердечной и скелетной мускулатуры. Это соединение активно участвует в обеспечении кислородом интенсивно работающих мышц. Железо в составе миоглобина помогает поддерживать работоспособность мышечных волокон в период длительных физических нагрузок, когда поступающий из крови кислород расходуется очень быстрыми темпами. За счёт выполнения миоглобином своей функции можно развивать и тренировать такое важное для спортсмена качество как выносливость.
Основным белком, используемым для сохранения избытка железа в организме, является ферритин — водорастворимый комплекс гидроокиси трехвалентного железа и белка апоферритина. Гидроокись железа соединена с остатком фосфорной кислоты. Ферритин напоминает по форме грецкий орех, скорлупа ореха — это белок апоферритин, а внутри находятся в различном количестве атомы железа, почти вплотную прилегающие один к другому. Ферритин может вместить до 4500 атомов железа, практически одна молекула содержит около 3000 атомов. (Ферритин в норме имеется в плазме и практически почти во всех клетках организма,) но основные ткани, в которых он содержится, — это печень и мышцы.
Гемосидерин — белок, содержащий железо, обнаруживается в фагоцитирующих макрофагах и их производных,
макрофагах костного мозга, макрофагах селезенки, купферовских клетках печени. Гемосидерин — это частично денатурированный и частично депротеинизированный ферритин. В гемосидерине нет белка, отличного от ферритина. Гемосидерин иммунологически полностью идентичен ферритину. Молекула ферритина содержит 20% железа, тогда как в гемосидерине содержание железа более высокое —25—30%. В отличие от ферритина гемосидерин нерастворим в воде. Как гемосидерин, так и ферритин используется в качестве белков запаса, однако скорость использования гемосидерина значительно более медленная, чем ферритина. Железо запасов может быть, как в паренхиматозных клетках, так и в фагоцитирующих макрофагах. В норме основную часть железа,
связанного с трансферрином, организм использует для эритропоэза. Фагоцитирующие макрофаги, получившие
8 железо при разрушении в них эритроцитов, в основном передают это железо трансферрину, который использует это железо вновь для эритропоэза. Паренхиматозные клетки тоже содержат железо, но это железо в основном в них откладывается, и лишь малая часть его передается трансферрину и используется для эритропоэза.
Функции железа:
Железо является составной частью гемоглобина, который транспортирует кислород к тканям и органам, а углекислый газ — обратно к легким. Именно благодаря соединению железа с кислородом наша кровь имеет красный цвет.
Синтез различных ферментов, необходимых для существования организма: синтез ДНК, синтез гормонов щитовидной железы.
Достаточное количество железа является условием деления клетки, при его нехватке деление клетки прекращается.
Присутствие железа в миоглобине способствует созданию запаса кислорода.
Польза железа состоит также в том, что оно нейтрализует токсичное действие переизбытка перекиси водорода, которая продуцируется лейкоцитами.
Медь – является одним из важнейших незаменимых элементов, необходимых для живых организмов.
Она входит в состав многих витаминов, гормонов, ферментов, дыхательных пигментов, участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании и т.д. Медь имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий (коллаген), эластичности стенок кровеносных сосудов, легочных альвеол, кожи
(эластин).
Медь входит в состав миелиновых оболочек нервов.
Действие меди на углеводный обмен проявляется посредством ускорения процессов окисления глюкозы, торможения распада гликогена в печени. Медь входит в состав многих важнейших ферментов, таких как цитохромоксидаза, тирозиназа, аскорбиназа и др. Медь присутствует в системе антиоксидантной защиты
организма, являясь кофактором фермента супероксиддисмутазы, участвующей в нейтрализации свободных радикалов кислорода. Этот биоэлемент повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков. Медь обладает выраженным противовоспалительным
свойством, смягчает проявления аутоиммунных заболеваний (напр., ревматоидного артрита), способствует
усвоению
железа.
Медь необходима для регулирования процессов снабжения клеток кислородом, образования гемоглобина и
"созревания" эритроцитов. Она также способствует более полной утилизации организмом белков, углеводов и
повышению активности инсулина. Медь не только участвует в процессе усвоения кислорода и многих ферментативных реакциях, но и увеличивает скорость кровообращения при интенсивной физической нагрузке.
В
норме
связан
с
цирулоплазмином
Медь всасывается из желудочно-кишечного тракта. Транспортный белок на клетках тонкой кишки CMT1 перемещает медь внутрь клеток. (дальше не надо, слишком сложно, только выделенное) Часть меди связывается с металлотионеином, а другая — перемещается в сеть Гольджи с помощью транспортного белка ATOX1. В аппарате
Гольджи в ответ на повышение концентрации меди фермент ATP7A 1) высвобождает этот элемент через воротную вену в печень. В печёночных клетках белок ATP7B связывает медь с церулоплазмином и высвобождает его в
кровь, а также удаляет избыток меди с выделяющейся жёлчью. Обе функции ATP7B нарушены при болезни
Вильсона. Медь накапливается в ткани печени; церулоплазмин продолжает выделяться, но с недостатком меди
(апоцерулоплазмин) и быстро разрушается в кровотоке.
Когда меди в печени становится больше, чем белков её связывающих, происходит их окислительное повреждение за счёт реакции Фентона. Это приводит к воспалению печени, её фиброзу и в итоге к циррозу. Также из печени в кровоток выделяется медь, которая не связана с церулоплазмином. Эта свободная медь оседает по всему организму, особенно в почках, глазах и головном мозге.
Снижение экскреции меди болезни Вильсона-Коновалова связывается с дефицитом или полным отсутствием транспортирующего медь АТФазного протеина Р-типа (его детерминирует ген ATP7B), который в норме способствует транспорту меди в аппарат Гольджи и его высвобождению лизосомами в желчь.
9
При болезни Вильсона-Коновалова также нарушается включение меди в церулоплазмин, синтезируемый в печени, следствием чего является низкий уровень церулоплазмина в сыворотке крови (определение этого показателя имеет диагностическое значение).
Снижение билиарной экскреции меди приводит к ее избыточному накоплению в организме. Первоначально медь накапливается в печени, поэтому заболевание чаще всего манифестирует с появления симптомов поражения именно этого органа (в 42% случаев). У больных это происходит в возрасте 8-12 лет (иногда раньше), хотя уже с рождения у пациентов с болезнью Вильсона-Коновалова могут повышаться уровни печеночных аминотрансфераз.
После того как печень насыщается медью, что в ряде случаев происходит бессимптомно, накопление меди происходит в других органах и системах, прежде всего в ЦНС, в базальных ганглиях головного мозга (хвостатом ядре, скорлупе, бледном шаре), в которых содержание меди увеличивается в 50 и более раз по сравнению с нормой.
Это приводит к возникновению нейропсихических нарушений.
При быстром поступлении больших количеств меди в кровь развивается значительная купремия, и медь, фиксируясь на мембране эритроцитов и образуя комплексы с белками, провоцирует развитие гемолитической анемии. Поэтому у 15% больных заболевание проявляется гематологическими синдромами, прежде всего гемолитической анемией.
Отложение меди в десцеметовой мембране роговицы проявляется формированием колец Кайзера-Флейшера. В
роговице отложение меди происходит почти одновременно с появлением нейропсихической симптоматики (после насыщения медью печени). Накопление меди в десцеметовой мембране роговицы приводит к образованию пигментации желто-коричневого (иногда зеленоватого) цвета: кольца Кайзера-Флейшера.
Не связанная с церулоплазмином (свободная) медь вызывает внепеченочное повреждение тканей почек,
сердца, суставов.
4. Методы количественного определения белка в биологических жидкостях
3 Билет
1. Четвертичная структура - это и количество, и способ укладки полипептидных цепей (протомеров) в пространстве. Если белки состоят из двух и более полипептидных цепей, связанных между собой нековалентными
(не пептидными и не дисульфидными) связями, говорят, что они обладают четвертичной структурой. Такие агрегаты стабилизируются водородными связями, ионными связями и электростатическими взаимодействиями между остатками аминокислот, находящимися на поверхности глобулы. Подобные белки называются
олигомерами, а их индивидуальные цепи – протомерами . Если белки содержат 2 протомера, то они называются димерами, если 4, то тетрамерами и т.д.
Протомеры связаны друг с другом посредством лишь нековалентных связей (ионных, водородных, гидрофобных). Причем протомеры взаимодействуют друг с другом только определенными участками своей поверхности (контактные участки). Взаимное «узнавание» контактных участков происходит по принципу
комплементарности. Каждый протомер взаимодействует с другим во многих точках. Следовательно, ошибочные комплексы в олигомере практически невозможны. Так как субъединицы в олигомерах очень тесно взаимодействуют между собой, то любое изменение конформации какой-либо одной субъединицы обязательно влечет за собой изменение других субъединиц. – эффект называется кооперативное взаимодействие.
Например, у гемоглобина такое взаимодействие субъединиц в легких ускоряет в 300 раз присоединение О2 к гемоглобину. В тканях отдача О2 также ускоряется в 300 раз. Присоединение в легких первой молекулы кислорода к одной из субъединиц гемоглобина изменяет ее конформацию. В результате она начинает влиять на следующую субъединицу, облегчая присоединение к ней кислорода. После этого они вдвоем влияют на третью субъединицу и так далее. В тканях первая молекула кислорода отделяется от своей субъединицы не очень легко, вторая уже быстрее и т.д.
Олигомерные белки способны взаимодействовать с несколькими лигандами в центрах, удаленных друг от друга.
Связывание одного протомера с лигандом изменяет конформацию этого протомера, а также всего олигомера и, кроме того, сродство к другим лигандам. Таким образом, функциональная активность олигомерных белков
может регулироваться аллостерическими лигандами.
Аллостерическими ферментами называют ферменты, активность которых регулируется не только количеством молекул субстрата, но и другими веществами - эффекторами. Обычно это олигомерные белки, состоящие из нескольких протомеров или имеющие доменное строение; они имеют аллостерический центр, пространственно удалённый от каталитического активного центра; эффекторы присоединяются к ферменту нековалентно в аллостерических центрах; аллостерические ферменты обладают свойством кооперативности: регуляция
10 аллостерических ферментов обратима. Участвующие в аллостерической регуляции эффекторы - клеточные метаболиты часто именно того пути, регуляцию которого они осуществляют.
Связь между структурой белка и его функцией можно рассмотреть на примере двух родственных белков:
миоглобина и гемоглобина: Миоглобин - мономер (состоит из одной полипептидной цепи), основная его
функция - запасание кислорода в тканях. Имея высокое сродство к кислороду, миоглобин легко
присоединяет его и отдает кислород только при интенсивной мышечной работе, когда парциальное давление
кислорода падает ниже 10 мм рт. ст. Гемоглобин- тетрамер (состоит из 4х протомеров). Основная функция
гемоглобина - обратимое связывание с кислородом в легких, где парциальное давление кислорода высокое и
гемоглобин взаимодействует с четырьмя молекулами кислорода.
В тканях СО2 и Н2О, образующиеся при катаболизме пищевых веществ, взаимодействуют с гемоглобином и
уменьшают его сродство к кислороду, это облегчает поступление кислорода в ткани. В эритроцитах имеется
аллостерический лиганд 2,3-дифосфоглицерат, способный взаимодействовать с дезоксигемоглобином. Это
препятствует обратному связыванию освободившегося О2 с гемоглобином.
Таким образом, связывание гемоглобина с аллостерическими лигандами в тканях, при относительно высоком
парциальном давлении, обеспечивает поступление кислорода в ткани.
Из рассмотренных примеров следует заключить, что аллостерический эффект является результатом связывания
лиганда со специфическим участком белка. Это вызывает значительное изменение в белковой молекуле, которая в свою очередь влияет на активность другого, пространственно удаленного участка. Кооперативные изменения конформации олигомерных белков составляют основу механизма регуляции функциональной активности не только гемоглобина, но и многих других белков. Соединение протомеров или субъединиц в олигомерную молекулу происходит за счет взаимодействия определенных контактных участков, между которыми образуются десятки связей. Процесс самосборки отличается высокой специфичностью. Протомеры белка «узнают» друг друга и соединяются только между собой комплементарными поверхностями, и ошибочное соединение практически невозможно.
Примером олигомерного белка является молекула гемоглобина, состоящая из 4-х субъединиц (4 полипептидных цепей двух типов ббвв). Одноименные субъединицы, в основном, связаны между собой ионными связями, а
разноименные – в основном, гидрофобным взаимодействием. При обработке раствором мочевины молекула гемоглобина распадается на четыре неактивных протомера, а после удаления мочевины они вновь соединяются, образуя нативную молекулу гемоглобина. Примерами самосборки является образование молекулы вируса табачной мозаики, клеточных структур – мембран, микротрубочек и т.д.
2. Окисление жирных кислот, локализация, последовательность реакций, био.значение.
За счет этого процесса обеспечивается половина энергии, поставляемой окислительными процессами в состоянии покоя. При длительной физической нагрузке доля энергии, выделяющейся за счет окисления жирных кислот, становится еще более значительной.
Источники жирных кислот:
липиды жировой ткани;
липопротеины;
триацилглицерины эндогенного происхождения в цитоплазме клеток;
фосфолипиды клеточных мембран.
Окисление жирных кислот осуществляется исключительно в митохондриях и называется β-
окислением. Доставка к тканям и органам - при участии альбумина, а транспорт из цитоплазмы в
митохондрии – при участии карнитина.
Установлено, что окисление жирных кислот протекает в печени, почках, скелетной и сердечной
мышцах, жировой ткани. В мозговой ткани скорость окисления жирных кислот весьма незначительна.
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, 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.
11
Регуляция в-окисления:Ключевой фермент – карнитинацилтрансфераза1, аллостерический фермент, в печени его аллостерический ингибитор – малонилКоА. Активируют: катехоламины, СТГ, глюкагон. Ингибирует: инсулин.
По современным представлениям β-окисление жирных кислот складывается из следующих этапов:
(диктуем реакции по названиям, пояссняем)
1. активация жирной кислоты на наружной поверхности мембраны митохондрии при участии АТФ, коэнзима А и ионов магния – образуется активная форма жирной кислоты – ацил-КоА:
2. транспорт жирных кислот внутрь митохондрий возможен при присоединении активной формы жирной кислоты к картинину, находящемуся на наружной поверхности внутренней мембраны митохондрий. Образуется ацил-карнитин, обладающий способностью проходить через мембрану. На внутренней поверхности комплекс распадается и карнитин возвращается на наружную поверхность мембраны:
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.
3. внутримитохондриальное окисление жирных кислот состоит из последовательных ферментативных реакций:
ФАД. В свою очередь сукцинатдегидрогеназа прочно связана с внутренней митохондриальной мембраной:
Седьмая реакция осуществляется под влиянием фермента фума-ратгидратазы (фумаразы). Образовавшаяся при этом фумаровая кислота гидратируется, продуктом реакции является яблочная кислота (малат). Следует отметить, что фумаратгидратаза обладает стереоспецифичностью – в ходе реакции образуется L-яблочная кислота:
Наконец, в ходе восьмой реакции цикла трикарбоновых кислот под влиянием митохондриальной НАД-зависимой
малатдегидрогеназы происходит окисление L-малата в оксалоацетат:
3. Железо и медь.
Эритроциты содержат белок гемоглобин, каждая молекула которого содержит четыре атома железа. Железо в гемоглобине связывает кислород, проходящий через кровеносные сосуды легких, и высвобождает его в тканях.
После высвобождения кислорода гемоглобин связывает углекислый газ, выделяемый при дыхании, и несет его назад к легким. Эритроциты (и железо в них) перерабатываются и обновляются каждые 120 дней.
Важное биологически активное соединение, которое включает в себя атомы железа, называется миоглобин – дыхательный белок сердечной и скелетной мускулатуры. Это соединение активно участвует в обеспечении кислородом интенсивно работающих мышц. Железо в составе миоглобина помогает поддерживать работоспособность мышечных волокон в период длительных физических нагрузок, когда поступающий из крови кислород расходуется очень быстрыми темпами. За счёт выполнения миоглобином своей функции можно развивать и тренировать такое важное для спортсмена качество как выносливость.
Основным белком, используемым для сохранения избытка железа в организме, является ферритин — водорастворимый комплекс гидроокиси трехвалентного железа и белка апоферритина. Гидроокись железа соединена с остатком фосфорной кислоты. Ферритин напоминает по форме грецкий орех, скорлупа ореха — это белок апоферритин, а внутри находятся в различном количестве атомы железа, почти вплотную прилегающие один к другому. Ферритин может вместить до 4500 атомов железа, практически одна молекула содержит около 3000 атомов. (Ферритин в норме имеется в плазме и практически почти во всех клетках организма,) но основные ткани, в которых он содержится, — это печень и мышцы.
Гемосидерин — белок, содержащий железо, обнаруживается в фагоцитирующих макрофагах и их производных,
макрофагах костного мозга, макрофагах селезенки, купферовских клетках печени. Гемосидерин — это частично денатурированный и частично депротеинизированный ферритин. В гемосидерине нет белка, отличного от ферритина. Гемосидерин иммунологически полностью идентичен ферритину. Молекула ферритина содержит 20% железа, тогда как в гемосидерине содержание железа более высокое —25—30%. В отличие от ферритина гемосидерин нерастворим в воде. Как гемосидерин, так и ферритин используется в качестве белков запаса, однако скорость использования гемосидерина значительно более медленная, чем ферритина. Железо запасов может быть, как в паренхиматозных клетках, так и в фагоцитирующих макрофагах. В норме основную часть железа,
связанного с трансферрином, организм использует для эритропоэза. Фагоцитирующие макрофаги, получившие
8 железо при разрушении в них эритроцитов, в основном передают это железо трансферрину, который использует это железо вновь для эритропоэза. Паренхиматозные клетки тоже содержат железо, но это железо в основном в них откладывается, и лишь малая часть его передается трансферрину и используется для эритропоэза.
Функции железа:
Железо является составной частью гемоглобина, который транспортирует кислород к тканям и органам, а углекислый газ — обратно к легким. Именно благодаря соединению железа с кислородом наша кровь имеет красный цвет.
Синтез различных ферментов, необходимых для существования организма: синтез ДНК, синтез гормонов щитовидной железы.
Достаточное количество железа является условием деления клетки, при его нехватке деление клетки прекращается.
Присутствие железа в миоглобине способствует созданию запаса кислорода.
Польза железа состоит также в том, что оно нейтрализует токсичное действие переизбытка перекиси водорода, которая продуцируется лейкоцитами.
Медь – является одним из важнейших незаменимых элементов, необходимых для живых организмов.
Она входит в состав многих витаминов, гормонов, ферментов, дыхательных пигментов, участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании и т.д. Медь имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий (коллаген), эластичности стенок кровеносных сосудов, легочных альвеол, кожи
(эластин).
Медь входит в состав миелиновых оболочек нервов.
Действие меди на углеводный обмен проявляется посредством ускорения процессов окисления глюкозы, торможения распада гликогена в печени. Медь входит в состав многих важнейших ферментов, таких как цитохромоксидаза, тирозиназа, аскорбиназа и др. Медь присутствует в системе антиоксидантной защиты
организма, являясь кофактором фермента супероксиддисмутазы, участвующей в нейтрализации свободных радикалов кислорода. Этот биоэлемент повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков. Медь обладает выраженным противовоспалительным
свойством, смягчает проявления аутоиммунных заболеваний (напр., ревматоидного артрита), способствует
усвоению
железа.
Медь необходима для регулирования процессов снабжения клеток кислородом, образования гемоглобина и
"созревания" эритроцитов. Она также способствует более полной утилизации организмом белков, углеводов и
повышению активности инсулина. Медь не только участвует в процессе усвоения кислорода и многих ферментативных реакциях, но и увеличивает скорость кровообращения при интенсивной физической нагрузке.
В
норме
связан
с
цирулоплазмином
Медь всасывается из желудочно-кишечного тракта. Транспортный белок на клетках тонкой кишки CMT1 перемещает медь внутрь клеток. (дальше не надо, слишком сложно, только выделенное) Часть меди связывается с металлотионеином, а другая — перемещается в сеть Гольджи с помощью транспортного белка ATOX1. В аппарате
Гольджи в ответ на повышение концентрации меди фермент ATP7A 1) высвобождает этот элемент через воротную вену в печень. В печёночных клетках белок ATP7B связывает медь с церулоплазмином и высвобождает его в
кровь, а также удаляет избыток меди с выделяющейся жёлчью. Обе функции ATP7B нарушены при болезни
Вильсона. Медь накапливается в ткани печени; церулоплазмин продолжает выделяться, но с недостатком меди
(апоцерулоплазмин) и быстро разрушается в кровотоке.
Когда меди в печени становится больше, чем белков её связывающих, происходит их окислительное повреждение за счёт реакции Фентона. Это приводит к воспалению печени, её фиброзу и в итоге к циррозу. Также из печени в кровоток выделяется медь, которая не связана с церулоплазмином. Эта свободная медь оседает по всему организму, особенно в почках, глазах и головном мозге.
Снижение экскреции меди болезни Вильсона-Коновалова связывается с дефицитом или полным отсутствием транспортирующего медь АТФазного протеина Р-типа (его детерминирует ген ATP7B), который в норме способствует транспорту меди в аппарат Гольджи и его высвобождению лизосомами в желчь.
9
При болезни Вильсона-Коновалова также нарушается включение меди в церулоплазмин, синтезируемый в печени, следствием чего является низкий уровень церулоплазмина в сыворотке крови (определение этого показателя имеет диагностическое значение).
Снижение билиарной экскреции меди приводит к ее избыточному накоплению в организме. Первоначально медь накапливается в печени, поэтому заболевание чаще всего манифестирует с появления симптомов поражения именно этого органа (в 42% случаев). У больных это происходит в возрасте 8-12 лет (иногда раньше), хотя уже с рождения у пациентов с болезнью Вильсона-Коновалова могут повышаться уровни печеночных аминотрансфераз.
После того как печень насыщается медью, что в ряде случаев происходит бессимптомно, накопление меди происходит в других органах и системах, прежде всего в ЦНС, в базальных ганглиях головного мозга (хвостатом ядре, скорлупе, бледном шаре), в которых содержание меди увеличивается в 50 и более раз по сравнению с нормой.
Это приводит к возникновению нейропсихических нарушений.
При быстром поступлении больших количеств меди в кровь развивается значительная купремия, и медь, фиксируясь на мембране эритроцитов и образуя комплексы с белками, провоцирует развитие гемолитической анемии. Поэтому у 15% больных заболевание проявляется гематологическими синдромами, прежде всего гемолитической анемией.
Отложение меди в десцеметовой мембране роговицы проявляется формированием колец Кайзера-Флейшера. В
роговице отложение меди происходит почти одновременно с появлением нейропсихической симптоматики (после насыщения медью печени). Накопление меди в десцеметовой мембране роговицы приводит к образованию пигментации желто-коричневого (иногда зеленоватого) цвета: кольца Кайзера-Флейшера.
Не связанная с церулоплазмином (свободная) медь вызывает внепеченочное повреждение тканей почек,
сердца, суставов.
4. Методы количественного определения белка в биологических жидкостях
3 Билет
1. Четвертичная структура - это и количество, и способ укладки полипептидных цепей (протомеров) в пространстве. Если белки состоят из двух и более полипептидных цепей, связанных между собой нековалентными
(не пептидными и не дисульфидными) связями, говорят, что они обладают четвертичной структурой. Такие агрегаты стабилизируются водородными связями, ионными связями и электростатическими взаимодействиями между остатками аминокислот, находящимися на поверхности глобулы. Подобные белки называются
олигомерами, а их индивидуальные цепи – протомерами . Если белки содержат 2 протомера, то они называются димерами, если 4, то тетрамерами и т.д.
Протомеры связаны друг с другом посредством лишь нековалентных связей (ионных, водородных, гидрофобных). Причем протомеры взаимодействуют друг с другом только определенными участками своей поверхности (контактные участки). Взаимное «узнавание» контактных участков происходит по принципу
комплементарности. Каждый протомер взаимодействует с другим во многих точках. Следовательно, ошибочные комплексы в олигомере практически невозможны. Так как субъединицы в олигомерах очень тесно взаимодействуют между собой, то любое изменение конформации какой-либо одной субъединицы обязательно влечет за собой изменение других субъединиц. – эффект называется кооперативное взаимодействие.
Например, у гемоглобина такое взаимодействие субъединиц в легких ускоряет в 300 раз присоединение О2 к гемоглобину. В тканях отдача О2 также ускоряется в 300 раз. Присоединение в легких первой молекулы кислорода к одной из субъединиц гемоглобина изменяет ее конформацию. В результате она начинает влиять на следующую субъединицу, облегчая присоединение к ней кислорода. После этого они вдвоем влияют на третью субъединицу и так далее. В тканях первая молекула кислорода отделяется от своей субъединицы не очень легко, вторая уже быстрее и т.д.
Олигомерные белки способны взаимодействовать с несколькими лигандами в центрах, удаленных друг от друга.
Связывание одного протомера с лигандом изменяет конформацию этого протомера, а также всего олигомера и, кроме того, сродство к другим лигандам. Таким образом, функциональная активность олигомерных белков
может регулироваться аллостерическими лигандами.
Аллостерическими ферментами называют ферменты, активность которых регулируется не только количеством молекул субстрата, но и другими веществами - эффекторами. Обычно это олигомерные белки, состоящие из нескольких протомеров или имеющие доменное строение; они имеют аллостерический центр, пространственно удалённый от каталитического активного центра; эффекторы присоединяются к ферменту нековалентно в аллостерических центрах; аллостерические ферменты обладают свойством кооперативности: регуляция
10 аллостерических ферментов обратима. Участвующие в аллостерической регуляции эффекторы - клеточные метаболиты часто именно того пути, регуляцию которого они осуществляют.
Связь между структурой белка и его функцией можно рассмотреть на примере двух родственных белков:
миоглобина и гемоглобина: Миоглобин - мономер (состоит из одной полипептидной цепи), основная его
функция - запасание кислорода в тканях. Имея высокое сродство к кислороду, миоглобин легко
присоединяет его и отдает кислород только при интенсивной мышечной работе, когда парциальное давление
кислорода падает ниже 10 мм рт. ст. Гемоглобин- тетрамер (состоит из 4х протомеров). Основная функция
гемоглобина - обратимое связывание с кислородом в легких, где парциальное давление кислорода высокое и
гемоглобин взаимодействует с четырьмя молекулами кислорода.
В тканях СО2 и Н2О, образующиеся при катаболизме пищевых веществ, взаимодействуют с гемоглобином и
уменьшают его сродство к кислороду, это облегчает поступление кислорода в ткани. В эритроцитах имеется
аллостерический лиганд 2,3-дифосфоглицерат, способный взаимодействовать с дезоксигемоглобином. Это
препятствует обратному связыванию освободившегося О2 с гемоглобином.
Таким образом, связывание гемоглобина с аллостерическими лигандами в тканях, при относительно высоком
парциальном давлении, обеспечивает поступление кислорода в ткани.
Из рассмотренных примеров следует заключить, что аллостерический эффект является результатом связывания
лиганда со специфическим участком белка. Это вызывает значительное изменение в белковой молекуле, которая в свою очередь влияет на активность другого, пространственно удаленного участка. Кооперативные изменения конформации олигомерных белков составляют основу механизма регуляции функциональной активности не только гемоглобина, но и многих других белков. Соединение протомеров или субъединиц в олигомерную молекулу происходит за счет взаимодействия определенных контактных участков, между которыми образуются десятки связей. Процесс самосборки отличается высокой специфичностью. Протомеры белка «узнают» друг друга и соединяются только между собой комплементарными поверхностями, и ошибочное соединение практически невозможно.
Примером олигомерного белка является молекула гемоглобина, состоящая из 4-х субъединиц (4 полипептидных цепей двух типов ббвв). Одноименные субъединицы, в основном, связаны между собой ионными связями, а
разноименные – в основном, гидрофобным взаимодействием. При обработке раствором мочевины молекула гемоглобина распадается на четыре неактивных протомера, а после удаления мочевины они вновь соединяются, образуя нативную молекулу гемоглобина. Примерами самосборки является образование молекулы вируса табачной мозаики, клеточных структур – мембран, микротрубочек и т.д.
2. Окисление жирных кислот, локализация, последовательность реакций, био.значение.
За счет этого процесса обеспечивается половина энергии, поставляемой окислительными процессами в состоянии покоя. При длительной физической нагрузке доля энергии, выделяющейся за счет окисления жирных кислот, становится еще более значительной.
Источники жирных кислот:
липиды жировой ткани;
липопротеины;
триацилглицерины эндогенного происхождения в цитоплазме клеток;
фосфолипиды клеточных мембран.
Окисление жирных кислот осуществляется исключительно в митохондриях и называется β-
окислением. Доставка к тканям и органам - при участии альбумина, а транспорт из цитоплазмы в
митохондрии – при участии карнитина.
Установлено, что окисление жирных кислот протекает в печени, почках, скелетной и сердечной
мышцах, жировой ткани. В мозговой ткани скорость окисления жирных кислот весьма незначительна.
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, 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.
11
Регуляция в-окисления:Ключевой фермент – карнитинацилтрансфераза1, аллостерический фермент, в печени его аллостерический ингибитор – малонилКоА. Активируют: катехоламины, СТГ, глюкагон. Ингибирует: инсулин.
По современным представлениям β-окисление жирных кислот складывается из следующих этапов:
(диктуем реакции по названиям, пояссняем)
1. активация жирной кислоты на наружной поверхности мембраны митохондрии при участии АТФ, коэнзима А и ионов магния – образуется активная форма жирной кислоты – ацил-КоА:
2. транспорт жирных кислот внутрь митохондрий возможен при присоединении активной формы жирной кислоты к картинину, находящемуся на наружной поверхности внутренней мембраны митохондрий. Образуется ацил-карнитин, обладающий способностью проходить через мембрану. На внутренней поверхности комплекс распадается и карнитин возвращается на наружную поверхность мембраны:
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.
3. внутримитохондриальное окисление жирных кислот состоит из последовательных ферментативных реакций:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 38
