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: 159
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
107
Анализ продуктов ПЦР в процессе прямой ДНК-диагностики предполагает исследование конкретных особенностей амплифицированного участка гена (дополнительной копии гена).
Для РНК-вирусов доп стадия- обратная транскрипция. С помощью ревертазы происходит синтез одноцепочечной молекулы ДНК (матрица РНК), далее просиходит присединение по принципу комплементраности- 2 цепочки.
Достоинства: можно использовать любой био материал,диагностика на ранних стадиях, метод позволяет дать количественную оценку, высокая чувсвительность.
Применение% генная инженерия, диагностика инфекций, окологий, судебная медицина
В первую очередь ЦПР применяют для диагностики инфекционных болезней, таких как вирусные гепатиты В, С, D, цитомегаловирусная инфекция, заболевания инфекционные, передающиеся половым путем (гонорея, хламидийная, микоплаз-менная, уреаплазменная инфекция), туберкулез, ВИЧ-инфекция и т.д.
Билет 32
1. Катаболизм, анаболизм, АТФ
Катаболизм — это совокупность процессов расщепления сложных молекул, компонентов клеток, органов и тканей до простых веществ и до конечных продуктов метаболизма (с образованием макроэргических соединений).
Анаболизм — это совокупность процессов биосинтеза органических веществ, компонентов клетки и других структур органов и тканей. Анаболизм обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также непрерывный ресинтез макроэргических соединений и их накопление.
Взаимосвязь анаболических и катаболических процессов в организме могут осуществлять различные вещества, главную роль в этом играют АТФ, НАДФ • Н. АТФ циклически рефосфорилируется, а НАДФ • Н — восстанавливается, что обеспечивает непрерывность процессов катаболизма и анаболизма.
Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия либо преобладания чего то одного. Преобладание анаболических процессов приводит к росту, накоплению массы тканей, а катаболических — к частичному разрушению тканевых структур, выделению энергии. В детском возрасте преобладают процессы анаболизма, а в старческом — катаболизма. У взрослых находятся в равновесии.
АТФ - молекула, богатая энергией, поскольку она содержит две фосфоангидридные связи (β, γ). При гидролизе концевой фосфоангидридной связи АТФ превращается в АДФ и ортофосфат. При этом изменение свободной энергии составляет -7,3 ккал/моль. Величина свободной энергии гидролиза АТФ делает возможным его образование из АДФ за счёт переноса фосфатного остатка от таких высокоэнергетических фосфатов как, фосфоенолпируват или
1,3-бисфосфоглицерат; АТФ может участвовать в таких эндергонических реакциях, как фосфорилирование глюкозы или глицерина. АТФ выступает в роли донора энергии в эндергонических реакциях многих анаболических процессов. За счёт свободной энергии АТФ совершаются различные виды работы, лежащие в основе жизнедеятельности организма (мышечное сокращение, активный транспорт веществ).
АТФ - главный, непосредственно используемый донор свободной энергии в биологических системах. В клетке молекула АТФ расходуется в течение одной минуты после её образования. У человека количество АТФ, равное массе тела, образуется и разрушается каждые 24 ч.
2. Биогенные амины
Биогенные амины – это вещества, образующиеся в организме из аминокислот в результате декарбоксилирования ферментами декарбоксилазами и обладающие высокой биологической активностью. К биогенным аминам относятся: дофамин, норадреналин и адреналин (Синтезируются изначально из аминокислоты тирозина), серотонин, мелатонин и триптамин (синтезируются из триптофана) и др. В организме животных многие биогенные амины выполняют роль гормонов и нейромедиаторов.
Катехоламины - это физиологически активные вещества, которые являются медиаторами (норадреналин, дофамин, серотонин) и гормонами (адреналин, норадреналин). Основные регуляторные функции катехоламинов осуществляются через мозговое вещество надпочечников и специализированные адренергические нейроны.
108
Обмен катехоламинов в организме является ключевым звеном, как в умственной, так и в физической работоспособности, как в скорости мышления, так и в его качестве. Катехоламины активизируют окислительно- восстановительные процессы в организме.
1. Синтез и биологическая роль серотонина
Серотонин - нейромедиатор проводящих путей. Образуется в надпочечниках и ЦНС. Серотонин может превращаться в гормон мелатонин, регулирующий суточные и сезонные изменения метаболизма организма и участвующий в регуляции репродуктивной функции.
Серотонин - стимулирует сокращение гладкой мускулатуры, оказывает сосудосуживающий эффект, регулирует АД, температуру тела, усиливает дыхание, почечную фильтрацию, является медиатором ЦНС.
Найден в мозговом стволе, варолиевом мосту, ядрах шва. Максимальная концентрация в гиппокампе в период бодрствования. Высокие концентрации обнаружены в кишечнике (до 90% общ содержания), тромбоцитах, тучных клетках.
2. Мелатонин
Синтезируется в эпифизе, печени, почках, поджелудочной железе, надпочечниках, в тимусе. Синтез и секреция мелатонина в мозге находится под контролем норадреналина.
Мелатонин регулирует и координирует многие биологические процессы:
1.) Контроль циркадных ритмов
2.) Стимуляция многих метаболических процессов
3.) Вызывает антигонадотропные механизмы
4.) Проявляет седативное и галлюциногенное действие на ЦНС
5.) Подавляет клеточную пролиферацию.
6.) Является модулятором половой функции
3. Гистамин обладает сосудорасширяющим свойством. Вызывая расширение сосудов в очаге воспаления, гистамин тем самым ускоряет приток лейкоцитов, способствуя активации защитных сил в организме, участвует в секреции HCl в желудке. Является медиатором боли и компонентом аллергической реакции.
4. ГАМК
Синтезируется глутаматдекарбоксилазой из глутамата, не входящего в состав белков, в коре, гиппокампе, спинном мозге. ГАМКэргические интернейроны формируют тормозящие синапсы, является основным тормозным медиатором ЦНС. ГАМК повышает проницаемость постсинаптических мембран для К+.
5. Дофамин
Образуется из 3,4-диоксифенилаланина. Из него синтезируются катехоламины норадреналина и адреналина.
Образуется в синапсах ЦНС, сетчатке, симпатических ганглиях. Медиатор ЦНС. В небольшом кол-ве содержится в мозговом веществе надпочечников.
Роль в мозге: он участвует в регуляции сложных движений, принимает участие в формировании эмоций.
6. Норадреналин
Биосинтез катехоламинов: тирозин – диоксифенилаланин (ДОФА) – диоксифенилэтилаланин (дофамин) – норадреналин – адреналин.
7. Глутамат распространенный в мозге возбуждающий медиатор.
8. Глицин
Является тормозным медиатором нервной системы.
9. Ацетилхолин
109
Вырабатывается в холинэргических клетках. Синтезируется из холина и ацетил-КоА под действием фермента холинацетилтрансферазы. в ЦНС: учувствует в эмоциональной реакции; инициации и регуляции произвольных движений в механизмах памяти.
3. Витамин РР
Витамин
РР, ниацин, никотиновая кислота, антипеллагрический
Пиридин+карбоксильная группа. Хорошо растворим в воде и в щелочной среде. Коферментные формы: НАД – никотинамиддинуклеотид НАДФ – никотинамиддинуклеотидфосфат
Картина авитаминоза(пеллагра)
Нарушение функции ЦНС
Нарушение функции ЖКТ
В тяжѐлой форме развитие специфического фотодерматита
У детей остановка роста
Причины:
С рационом: недостаток полноценного белка
С избыточным питанием кукурузой(повышенное количество лейцина, нарушающего всасывание триптофана
С врождѐнной недостаточностью транспорта триптофана через клеточные мембраны (болезнь Хартнупа), нарушены всасывание, реабсорбция, проникновение в ткани
Биологическая роль
Окисление важнейших энергетических субстратов
Превращение субстратов в интегрирующем основные виды обмена ЦК
Участие в терминальной фазе биологического окисления
Обезвреживание ксенобиотиков
НАДФ.Н2 является донором водорода в процессах синтеза высших жирных кислот, холестерина и других стероидов
Участие в регуляции синтеза НК
Источники: печень, мясо, рыба, овощи, фрукты, гречневая крупа. Синтезируется из триптофана.
Суточная потребность 15-25м
4. Иммобилизованные ферменты
Сущность иммобилизации ферментов — прикрепление их в активной форме к нерастворимой основе или заключение в полупроницаемую мембранную систему. Прикрепление фермента к носителю осуществляется адсорбционно, химической связью или путем механического включения фермента в органический или неорганический гель (в капсулу и т. П).
Преимущества иммобилизованных ферментов перед нативными предшественниками:
1. Гетерогенный катализатор легко отделим от реакционной среды, что дает возможность остановить реакцию в любой момент, использовать фермент повторно, а также получать чистый от фермента продукт.
2. Ферментативный процесс с использованием иммобилизованных ферментов можно проводить непрерывно, регулируя скорость катализируемой реакции и выход продукта.
3. Модификация фермента целенаправленно изменяет его свойства, такие как специфичность (особенно в отношении макромолекулярного субстрата), зависимость каталитической активности от рН, ионного состава и других параметров среды, стабильность к денатурирующим воздействиям.
110 4. Можно регулировать каталитическую активность иммобилизованных ферментов путем изменения свойств носителя действием физических факторов, таких как свет и звук.
Широко используется в медицине способность ферментов реагировать на строго определенные вещества– на этом основаны новые, высокочувствительные методы анализа. Например, если человек болен, то его иммунная система вырабатывает определенные антитела – с помощью ферментов можно их определить; обнаруживать и самих возбудителей заболевания. Созданный в самые последние годы иммуноферментный метод позволяет ограничиваться всего одной каплей, чтобы определить содержание в крови около 50 веществ одновременно.
Существует два основных метода иммобилизации ферментов: физический и химический.
Физическая иммобилизация ферментов представляет собой включение фермента в такую среду, в которой для него доступной является лишь ограниченная часть общего объема. При физической иммобилизации фермент не связан с носителем ковалентными связями. Существует четыре типа связывания ферментов:
• Адсорбционная иммобилизация- достигается при контакте водного раствора фермента с носителем. После отмывки неадсорбировавшегося белка иммобилизованный фермент готов к использованию.
• Для иммобилизации ферментов в геле существует два основных способа. При одном из них фермент помещают в водный раствор мономера, а затем проводят полимеризацию, в результате чего образуется полимерный гель с включенными в него молекулами фермента. В другом случае фермент вносят в раствор готового полимера, который затем переводят в гелеобразное состояние.
• Общий принцип иммобилизации ферментов с использованием мембран заключается в том, что водный раствор фермента отделяется от водного раствора субстрата полупроницаемой перегородкой.
Полупроницаемая мембрана легко пропускает небольшие молекулы субстрата, но непреодолима для крупных молекул фермента. Существующие модификации этого метода различаются лишь способами получения полупроницаемой мембраны и ее природой.
Главным отличительным признаком химических методов иммобилизации является то, что путем химического взаимодействия на структуру фермента в его молекуле создаются новые ковалентные связи, в частности между белком и носителем. Достоинства: Во-первых, ковалентная связь фермента с носителем обеспечивает высокую прочность образующегося конъюгата. При широком варьировании таких условий, как рН и температура, фермент не десорбируется с носителя и не загрязняет целевых продуктов катализируемой им реакции. Это особенно важно при реализации процессов медицинского и пищевого назначения, а также для обеспечения устойчивых, воспроизводимых результатов в аналитических системах. Во-вторых, химическая модификация ферментов способна приводить к существенным изменениям их свойств, таких как субстратная специфичность, каталитическая активность и стабильность
Билет 33
1.
Пути окисления глюкозы в тканях. Характеристика анаэробного распада глюкозы: локализация в клетке, распространенность в организме, последовательность реакций, физиологическое значение.
Включение других углеводов в процесс гликолиза. Роль анаэробного и аэробного распада глюкозы в мышцах. Дальнейшее использование молочной кислоты.
Существуют 3 пути катаболизма глюкозы:
-анаэробное окисление
-аэробное окисление
-пентозофосфатный путь
Анаэробное окисление (гликолиз)
Окисление глюкозы в бескислородных условиях до молочной кислоты, протекает в цитоплазме клетки, состоит из
11 реакций. Выделяют 2 этапа процесса. Первый – до образования фосфотриоз с первой по пятую реакцию. В превращениях глюкоза участвует в виде фосфорных эфиров. Фосфорилирование моносахаридов обеспечивает образование более реакционно-способных соединений и является их активацией. В двух реакциях фосфорилирования с участием гексокиназы и фосфофруктокиназы расходуются 2 молекулы АТФ. Ключевой является третья реакция, которую катализирует регуляторный фермент фосфофруктокиназа. Аллостерическими активаторами процесса являются АДФ, НАД+, аллостерическими ингибиторами – АТФ, НАДН2.
Второй этап – гликолитическая оксидоредуктация – начинается с шестой реакции, катализируемой дегидрогеназой фосфоглицеринового альдегида.
111
На втором этапе гликолиза происходит субстратное фосфорилирование. Фосфорилирование – это перенос неорганического фосфата на молекулу АДФ с образованием АТФ. Механизм субстратного фосфорилирования заключается в том, что фосфатная группа с макроэргического соединения переносится на АДФ с образованием
АТФ. В гликолизе – это 6 и 7 реакции (образование 1,3-дифосфоглицерата и 2-фосфоглицерата, формируется 1 молекула АТФ). В шестой реакции гликолиза образуется молекула НАДН2, которая в анаэробных условиях используется в 11 реакции для образования молочной кислоты – конечного продукта гликолиза.
Превращение молочной кислоты:
-в печени используется для синтеза глюкозы и гликогена
-в миокарде является источником энергии
Значение гликолиза:
1.Единственный путь окисления глюкозы в бескислородных условиях.
2.Энергетическое – выход 2 молекул АТФ.
3.Пластическая роль. В десятой реакции образуется пировиноградная кислота, из которой могут синтезироваться заменимые аминокислоты, холестерин, кетоновые тела, высшие жирные кислоты. В 4 реакции образуется диоксиацетонфосфат, из него может образовываться глицерол-3-фосфат, из которого синтезируется триглицериды и глицерофосфолипиды.
1.
Свойства ферментов. Зависимость ферментативных реакций от рН, температуры. Специфичность ферментов.
Активаторы и ингибиторы ферментов. Виды ингибирования.
Свойства ферментов:
Термолабильность
Зависимость активности от pH среды
Специфичность действия
Влияние на активность активаторов и ингибиторов
Влияние температуры:
Оптимальной температурой для действия большинства ферментов является диапазон 37-40*С. До 45-50*С преобладает эффект повышения скорости реакции, выше – наступает тепловая денатурация и быстрое падение скорости реакции. При 100*С почти все ферменты утрачивают свою активность (искл. миокиназа мышц, аденилаткиназа). При низких температурах активность ферментов падает почти до 0.
Влияние pH:
Большинство ферментов наиболее активно в пределах узкой зоны концентрации водородных ионов (рН 6,0-8,0).
Оптимум рН для конкретного фермента – значение рН среды, при котором фермент проявляет максимальную активность.
112
Большая часть ферментов клеток имеет оптимум рН, близкий к нейтральному (искл.пепсин (рН 1,5-2,0)).
Отклонение рН ведет к снижению скорости ферментативной реакции, что связано с изменением ионизации аминокислотных остатков активного центра.
Специфичность ферментов:
1.
Относительная групповая специфичность – фермент специфически действует на вещества, имеющие определенный тип химической связи.
2.
Относительная субстратная специфичность – фермент катализирует превращение субстратов, принадлежащих к разным группам хим.соединений.
3.
Абсолютная групповая специфичность – фермент действует на субстраты, имеющие общую функциональную группу.
4.
Абсолютная субстратная специфичность – фермент катализирует превращение только одного субстрата.
5.
Стереохимическая субстратная специфичность – фермент катализирует превращение только одного из возможных стереоизомеров субстрата.
Активаторы и ингибиторы
Активаторы повышают скорость реакции, ингибиторы – тормозят.
Активаторами ферментов могут выступать вещества различной природы: НCl – активирует действие пепсина, желчные кислоты – панкреатической липазы. Часто активаторами являются ионы двухвалентных металлов, реже одновалентных. Многие ферменты вообще неактивны в отсутствии металлов.
Ингибиторы по типу ингибирования делят на:
1.
Обратимого действия – комплекс фермент-ингибитор непрочен и быстро диссоциирует, активность фермента при этом восстанавливается.
2.
Необратимого действия – стойкие изменения или модификации функциональных групп фермента.
По механизму действия ингибиторы делятся на: 1.конкурентные 2.неконкурентные 3.бесконкурентные
4.субстратные 5.аллостерические
Конкурентное ингибирование – вызванное связыванием с активным центром фермента ингибитора, сходного по структуре с субстратом и препятствующего образованию фермент-субстратного комплекса. Ингибитор и субстрат конкурируют за активный центр фермента. (метаболиты и чужеродные вещества)
Неконкурентное ингибирование – торможение, связанное с влиянием ингибитора на каталитическое превращение, но не на связывание фермента и субстрата. Изменяется конформация активного центра. (ионы тяжелых металлов и их органические соединения)
Бесконкурентное ингибирование – торможение, вызванное присоединением ингибитора к комплексу фермент- субстрат.
Субстратное ингибирование – торможение, вызванное избытком субстрата. Образуется фермент-субстратный комплекс, не способный подвергаться каталитическим превращениям.
Аллостерическое ингибирование – характерно только для ферментов, имеющих аллостерические центры.изменяется конформация активного центра фермента. (метаболиты, гормоны, ионы металлов, коферменты)
3. Витамин С, химическое строение. Суточная потребность, биологическая роль, распространение в природе.
Значение оценки содержания витамина С в моче.
Особенностью химического строения аскорбиновой кислоты является наличие в молекуле вещества двух енольных гидроксилов, обуславливающих кислотность этого соединения. Аскорбиновая кислота образует четыре оптических изомера. Природные изомеры, обладающие витаминной активностью, относятся к L
– ряду.
Аскорбиновая кислота – чрезвычайно сильный восстановитель. Аскорбиновая кислота разрушается под влиянием высоких температур, солей тяжелых металлов, фермента аскорбатоксидазы.
Аскорбиновая кислота устойчива в кислой среде; в щелочной среде и даже нейтральной подвергается переходу в форму, лишенную витаминной активности.
Суточная потребность составляет 50-100 мг в день. Обычная терапевтическая доза составляет 500-1500 мг ежедневно.
Биологическая роль
Аскорбиновая кислота вместе с образующейся из нее дегидроаскорбиновой кислотой образует окислительно – восстановительную систему, обеспечивающую процессы восстановления, необходимые для многих биохимических процессов.
Аскорбиновая кислота принимает участие в:
-образование оксилизина из лизина, оксипролина из пролина (в реакциях гидроксилирования) при синетзе коллагена, который является белковым матриксом костей, хрящей,
-образование компонентов основного вещества соединительной ткани – гиалуроновой и хондроитинсерной кислот;
-восстановление ионов Fe(3+) до Fe(2+) в кишечнике, необходимое для всасывания железа в двухвалентном состоянии;
-образование и сохранение восстановленной, коферментной формы фолиевой кислоты – тетрагидрофолиевой, регулирующей синтез нуклеиновых кислот и белка, процессы кроветворения;
- способствует освобождению железа из комплекса с трансферином, что облегчает депонирования железа в тканях;