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: 170
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
25
а) Цереброзиды - содержат гексозу, чаще галактозу, (галактоцерамид), реже глюкозу(глюкоцерамид). Жирные кислоты представлены лигноцериновой, нервоновой и цереброновой. Входят в белое вещество мозга и миелиновых оболочек, участвуют в функционировании биологических мембран. Они относятся к нейтральным сфинголипидам, так как не содержат заряженных групп.
б) Сульфатиды - производные цереброзидов, содержат остаток серной кислоты (цереброзидсульфат). Связанные с моносахаридом, содержатся в белом веществе ткани мозга. Обладают резко выраженными кислыми свойствами, участвуют в транспорте катионов ччерез мембраны нервных кислот и волокон.
в) Ганглиозиды - производные церамида, содержащие несколько углеводных остатков, включая глюкозу, производны аминосахаров - N-ацетилглюкозамин и N-ацитилнейраминовую кислоту, находятся преимущественно в сером веществе мозга в плазматических мембранах нервных и глиальных клеток, а также в эритроцитах, гепатоцитах и клетках других органов.
Ганглиозиды играют роль в рецепторном восприятии сигналов, обеспечивают специфичность и индивидуальность клеточной поверхности, межклеточные, межмолекулярные контакты.
3. Стероиды.
В этот класс липидов входят производные циклопентанпергидрофенантрена. Они содержат три конденсированных циклогексановых и одно циклопентановое кольцо.
В организме человека наиболее важным представителем является холестерин. Это - вторичный одноатомный циклический непредельный спирт. У третьего углеродного атома имеется гидроксильная группа, за счет которой образуются сложные эфиры холестерина с жирными кислотами - стериды.
В организме человека с массой тела 70 кг находится около 140 г холестерина, т.е. около 0,2% массы тела. В неэстерифицированном виде холестерин входит в состав различных клеток. Многие ткани наряду со свободным холестерином содержат эфиросвязанный холестерин (в печени 80% - свободного и 20% - связанного). В крови - 2/3 составляет эстерифичированный, 1/3 - свободный холестерин. Человек с пищей получает в среднем 0,4-0,5 г холестерина в день, синтезируется ежедневно в организме 1,5-4,2 г.
Биологическая роль холестерина заключается в том, что он входит в состав клеточных мембран в качестве
структурного элемента и выполняет там функцию антиоксиданта. Он придает определенную жесткость
мембране, способствует упорядоченному расположению и фиксации структурных компонентов биомембран. Кроме того, он служит предшественником ряда других стероидов - желчных кислот, стероидных гормонов, витамина
D
3
.
3. Витамин Б6
Витамин В6, пиридоксин, антидерматитный
Витамин В6 (3 производных 3-оксипиридина): пиридоксин (пиридоксол), пиридоксаль, пиридоксамин. Хорошо растворим в воде, этаноле, устойчив в кислой и щелочной средах. Коферментными формами являтся только фосфорилированные производные: пиридоксальфосфат и пиридоксаминфосфат.
Картина авитаминоза
Повышенная возбудимость НС (недостаток γ-аминомасляной кислоты)
Полиневриты
Пеллагроподобный дерматит. Наблюдается при длительном лечении TBSиониазидом, который выступает в роли антивитамина В6. У грудных детей может развиться при искуственном вскармливании.
Биологическая роль
Центральное место в регуляции азотистого обмена
Является коферментами трансаминаз, декарбоксилаз АМК
Регулирует образование биогенных аминов (y-аминомасляной кислоты, дофамина, серотонина)
Обеспечивает синтез никотинамида из триптофана, НАД и НАДФ
Участвует в изомеризации АМК
Синтез гемсодержащих ферментов
26
Обеспечивает неокислительное дезаминированиеоксиаминокислот (серина и треонина)
Синтез пуриновых и пиримидиновых оснований
Переход фосфорилазы «В» в «А» (активную форму) – в процессе гликогенолиза
Источники: мясо, печень, почки, дрожжи, яичный желток, бобовые, хлеб, зелѐные части растений.Синтезируется микрофлорой кишечника.
Суточная потребность 2-3мг
4. Современные методы определения глюкозы
1) Определение конц-ции полукачественным методом
Тест толерантности к глюкозе проводят для выявления скрытой (латентной) формы сахарного диабета. Если натощак содержание глюкозы превышает нормальные значения, то имеется явный сахарный диабет и тест толерантности к глюкозе не проводится.
Выполняется тест толерантности к глюкозе следующим образом: утром натощак берут кровь для исследования на глюкозу, затем дают нагрузку с глюкозой (а не с сахарным песком: эквивалент 1г глюкозы - 1,9г сахарозы). При массе тела до 100кг дают 75г глюкозы, при массе более 100кг - 100г глюкозы. Детям дают из расчета 1,75г на 1кг идеальной массы организма, но не более 75г. Глюкозу растворяют в 200-300 мл теплой воды. Нагрузку выпивают медленно, но залпом, но не более чем за 5 минут. За это время формируется адекватная физиологическая реакция организма на прием большого количества углеводов. После нагрузки определяют содержание глюкозы через 30 минут, 1 и 2 часа. На основании полученных данных строят сахарные кривые.
У здорового человека натощак содержание глюкозы в пределах нормальных значений, максимальный подъем уровня глюкозы наблюдается через 1 час после приема и составляет 50% от исходного уровня. К двум часам концентрация глюкозы снижается до исходного уровня или чуть ниже.
При латентной форме сахарного диабета наблюдается подъем более, чем на 50% от исходного уровня, на кривой имеется плато (повышенное содержание держится в течении какого-то времени), к исходному уровню к двум часам не возвращается.
8 билет
1. Регуляция действия генов. Представление об оперонах, обеспечивающих репрессию синтеза белков. Индукция и репрессия синтеза белков в организме человека: регуляция глюконеогенеза, синтеза холестерина, другие примеры.
Роль гормонов в регуляции действия генов.
Регуляция на уровне транскрипции (образование первичного транскрипта) — наиболее распространенный механизм регуляции синтеза белков. Этот процесс иначе называют регуляцией действия генов или регуляцией экспрессии белков. Различают две формы регуляции: индукция синтеза (положительная регуляция) и репрессия синтеза
(отрицательная регуляция).
Индукция и репрессия - изменение скорости синтеза по отношению к исходному, базальному уровню. Синтез в базальном состоянии -конститутивным синтезом. Если скорость конститутивного синтеза белка высока, то такой белок обычно регулируется по механизму репрессии синтеза, и наоборот — при низкой базальной скорости обычно бывает индукция синтеза. При промежуточной базальной скорости синтез белка может регулироваться и путем индукции, и путем репрессии. Понятия «положительная регуляция» и «отрицательная регуляция» относятся также и к регуляции активности белка — ингибированию или активации уже имеющегося белка.
Оперон (транскриптон) - совокупность генов, способных включаться и выключаться в зависимости от метаболических потребностей клетки. В состав оперона наряду со структурными генами (СГ), кодирующими структуру определённых белков, входят участки ДНК, выполняющие регуляторные функции. Группа структурных генов, отвечающих за синтез ферментов одного метаболического пути, находится под контролем гена-оператора
(ГО), расположенного рядом. Функция гена-оператора контролируется пространственно удалённым от него геном- регулятором (ГР), который продуцирует белок-репрессор, находящийся в активной либо в неактивной форме.
Активный белок-репрессор способен связываться с геном-оператором и тормозить транскрипцию структурных генов, следовательно, подавлять синтез белков. Вещества, вызывающие инактивацию белка-репрессора - индукторы
27 синтеза белка, оказывающие противоположный эффект – корепрессоры. В качестве индукторов могут выступать исходные субстраты метаболических путей, в качестве корепрессоров - конечные продукты этих путей.
Существуют два механизма регуляции синтеза белка – индукция и репрессия. Пример оперона, который регулируется по механизму индукции - лактозный оперон, в состав которого наряду с геном-оператором входят 3 структурных гена, кодирующие ферменты катаболизма лактозы. Лактоза - индуктор данного оперона. При высокой концентрации лактозы в среде ферменты синтезируются, при низкой концентрации – нет.
По механизму репрессии регулируется гистидиновый оперон, содержащий ген-оператор и 10 структурных генов, кодирующих ферменты, необходимые для биосинтеза Гистидин - корепрессор данного оперона. При высокой концентрации гистидина в среде синтез ферментов прекращается, при отсутствии гистидина они синтезируются.
Регуляция глюконеогенеза. Важным моментом в регуляции глюконеоге-неза является реакция, катализируемая пируваткарбоксилазой. Роль положительного аллостерического модулятора этого фермента выполняет ацетил-КоА.
В отсутствие ацетил-КоА фермент почти полностью лишен активности. Когда в клетке накапливается митохондриальный ацетил-КоА, биосинтез глюкозы из пирувата усиливается. ацетил-КоА одновременно является отрицательным модулятором пируватдегидрогеназного комплекса Следовательно, накопление ацетил-КоА замедляет окислительное декарбоксилирование пирувата, что также способствует превращению последнего в глюкозу.
Регуляция синтеза холестерола. Регуляторный фермент -гидроксиметилглутарил-SКоА-редуктаза, активность которой может изменяться в 100 и более раз.
1. Метаболическая регуляция
– по принципу обратной отрицательной связи фермент ингибируется конечным продуктом реакции
– холестеролом. Это помогает поддерживать внутриклеточное содержание холестерола постоянным.
2. Ковалентная модификация при гормональной регуляции: инсулин, активируя протеин-фосфатазу, способствует переходу фермента в активное состояние. Следствие такой регуляции - активация кетогенеза при отсутствии инсулина. Глюкагон и адреналин посредством аденилатциклазного механизма активируют протеинкиназу А, которая фосфорилирует фермент и переводит его в неактивную форму.
3. Скорость биосинтеза холестерола также зависит от концентрации специфического белка-переносчика, обеспечивающего связывание и транспорт гидрофобных промежуточных метаболитов синтеза.
Особенностью регуляции транскрипции у эукариот является подчиненность этих процессов регулирующим влияниям со стороны гормонов организма. Последние часто играют роль индукторов транскрипции. Так, некоторые стероидные гормоны обратимо связываются особыми белками-рецепторами, образуя с ними комплексы.
Активированный гормоном рецептор приобретает способность соединяться со специфическими участками хроматина, ответственными за регуляцию активности генов, в которых рецепторы узнают определенные последовательности ДНК.
Специфичность регулирующего воздействия гормона на транскрипцию обусловлена не только природой самого гормона, но и природой клетки-мишени, синтезирующей специфический белок-рецептор, который влияет на транскрипцию определенного для данной клетки набора генов. Примером участия гормонов в регуляции активности определенных генов может служить влияние тестостерона на развитие тканей организма по мужскому типу при наличии специфического белка-рецептора. Отсутствие последнего при мутации соответствующего гена не дает возможности гормону проникнуть в ядра клеток-мишеней и обеспечить включение определенного набора генов: развивается синдром тестикулярной феминизации, или синдром Морриса
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 38
2. Ресинтез липидов в стенке кишечника. В эпителиальных клетках слизистой оболочки стенок кишечника синтезируются жиры, специфичные для данного вида животного и отличающиеся от пищевого жира, т. к. в этом процессе принимают участие и эндогенные жирные кислоты.
Механизм ресинтеза заключается в:
1. Образование активной формы жирной кислоты – ацил-КоА.
2. Образование α-глицерофосфата
3. Превращение α- глицерофосфата в фосфатидную кислоту
4. Присоединение остатка жирной кислоты с образованием триацилглицерина
28
Ресинтез глицерофосфолипидов идет через стадийное образование фосфатидной кислоты и активацию азотистого основания путем фосфорилирования при участии АТФ.
Эфиры холестерина образуются в энтероцитах с участием фермента ацил-КоА –холестеринацилтрансферазы
(АХАТ, КФ 2.3.1.26). от активности этого фермента зависит скорость обеспечения организма эндогенным холестерином.
Эффективность этерификации холестерина имеет большое значение для всасывания. Предложены препараты, угнетающие активность АХАТ и, следовательно, уменьшающие всасывание холестерина.
Ресинтезированные и вновь синтезированные в стенке кишечника липиды не поступают в чистом виде в кровь, так как гидрофобны, а используются для образования особых триацилглицеролами липид-белковых комплексов – хилимикронов и в таком виде всасываются сначала в лимфу, затем в кровь.
Большинство ЛП синтезируется в печени или в слизистой оболочке кишечника. Они содержат гидрофобное липидное ядро, окруженное полярными липидами и оболочкой из белков, получивших название апопротеины.
Различают 8 типов апопротеинов: апо-AI, АII, В, CI, СII, CIII, D и Е. Обычно ЛП содержат до 5% углеводов
(глюкоза, галактоза, гексозамины, фукоза, сиаловая кислота), поэтому некоторые из них являются и гликопротеинами. Липопротеины сыворотки крови подразделяют на отдельные классы в зависимости от электрофоретической подвижности (с белками крови) и от плотности при ультрацентрифугировании. Различают ЛП низкой плотности (ЛПНП), очень низкой плотности (ЛПОНП), высокой плотности (ЛПВП), очень высокой плотности (ЛПОВП) и ЛП промежуточной плотности (ЛППП), а также – хиломикроны (ХМ) – самые крупные молекулы.
Мобилизация жиров из жировой ткани.
Мобилизация жира активируется в тех случаях, когда глюкозы недостаточно для обеспечения энергетических потребностей организма: в постабсорбтивный период, при голодании и физической работе под действием гормонов глюкагона, адреналина, соматотропина. Жирные кислоты поступают в кровь и используются тканями как источники энергии.
Адипоциты (место депонирования жиров) располагаются в основном под кожей, образуя подкожный жировой слой, и в брюшной полости, образуя большой и.малый сальники. Мобилизация жиров, т.е. гидролиз до глицерола и жирных кислот, происходит в постабсорбтивный период, при голодании и активной физической работе. Гидролиз внутриклеточного жира осуществляется под действием фермента гормончувствительной липазы - ТАГ-липазы. Этот фермент отщепляет одну жирную кислоту у первого углеродного атома глицерола с образованием диацилглицерола, а затем другие липазы гидролизуют его до глицерола и жирных кислот, которые поступают в кровь. Глицерол как водорастворимое вещество транспортируется кровью в свободном виде, а жирные кислоты (гидрофобные молекулы) в комплексе с белком плазмы - альбумином.
3. Полисахариды животных тканей. Классификация. Биологическая роль. Представители.
Полисахариды – высокомолекулярные продукты поликонденсации моносахаридов, связанных друг с другом гликозидными связями и образующих линейные или разветвленные цепи. Наиболее часто встречающимся моносахаридным звеном полисахаридов является D-глюкоза. В качестве компонентов полисахаридов могут быть также D-манноза, D- и L-галактоза, D-ксилоза и L-арабиноза, D-глюкуроновая, D-галактоуроновая и D- маннуроновая кислоты, D-глюкозамин, D-галактозамин, сиаловые и аминоуроновые кислоты.
Каждый моносахарид, входящий в состав полимерной молекулы, может находиться в пиранозной или фуранозной форме, а также может быть присоединен к любой из свободных гидроксильных групп следующего моносахаридного остатка α- или β-гликозидной связью. Полисахариды различаются не только своим моносахаридным составом, но также молекулярной массой и структурными особенностями. Так, некоторые полисахариды – линейные полимеры, другие – сильно разветвлены.Молекулярная масса полисахаридов относительно высока и может быть измерена существующими методами лишь с известной степенью приближения. Это отличает полисахариды от олигосахаридов, степень полимеризации которых может быть полно определена классическими химическими методами. Иными словами, однотипно построенные молекулы химически однородных полисахаридов чаще всего различаются величиной. Поэтому выделяемые индивидуальные полисахариды, как правило, являются смесями полимергомологов.
С точки зрения общих принципов строения, полисахариды можно разделить на 2 группы: гомополисахариды, состоящие из моносахаридных единиц только одного типа, и гетерополисахариды, для которых характерно наличие двух и более типов мономерных звеньев
29
Гомополисахариды
По своему функциональному назначению гомополисахариды могут быть разделены на две группы: структурные и резервные полисахариды. Важным структурным гомополисахаридом является целлюлоза, а главными ре- зервными – гликоген и крахмал (у животных и растений соответственно). чаще всего полисахариды «именуются» по источникам выделения, несмотря на то что один и тот же полисахарид может быть получен из совершенно разных источников.
Крахмал, как отмечалось, является основным резервным материалом растительных организмов. В небольших количествах он содержится в листьях, но главным образом накапливается в семенах (зерна злаков, например пшеницы, риса, кукурузы, содержат до 70% крахмала), а также в луковицах, клубнях и сердцевине стебля растений, где содержание его доходит до 30%.
Крахмал представляет собой смесь 2 гомополисахаридов: линейного – амилозы и разветвленного – амилопектина, общая формула которых
(С6Н10О5)n. Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет
10–30%, амилопектина – 70–90%. Полисахариды крахмала построены из остатков D-глюкозы, соединенных в амилозе и линейных цепях амило- пектина α-1–>4-связями, а в точках ветвления амилопектина – межцепо- чечными α-1–>6-связями
Единственным моносахаридом, входящим в состав крахмала, является D-глюкоза. В молекуле амилозы линейно связано в среднем около
1000 остатков глюкозы; отдельные участки молекулы амилопектина состоят из 20–30 таких единиц. В настоящее время общепринятой является
«ветвистая» структура отдельных цепочек с α-1–>4-связями в молекуле амилопектина (рис. 5.3).
Известно, что в воде амилоза не дает истинного раствора. Цепочка амилозы в воде образует гидратированные мицеллы. В растворе при добавлении йода амилоза окрашивается в синий цвет. Амилопектин также дает мицеллярный раствор, но форма мицелл несколько иная. Полисахарид амилопектин окрашивается йодом в красно-фиолетовый цвет.
Крахмал имеет молекулярную массу 105–107 Да. При частичном кис- лотном гидролизе крахмала образуются полисахариды меньшей степени полимеризации – декстрины *, при полном гидролизе – глюкоза.
30
Гликоген – главный резервный полисахарид высших животных и че- ловека, построенный из остатков D-глюкозы. Эмпирическая формула гликогена, как и крахмала, (С6Н10О5)n. Гликоген содержится практически во всех органах и тканях животных и человека; наибольшее количество обнаружено в печени и мышцах. Молекулярная масса гликогена 105–108 Да и более. Его молекула построена из ветвящихся полиглюкозидных цепей, в которых остатки глюкозы соединены α-1–>4-гликозидными связями.
В точках ветвления имеются α-1–>6-гликозидные связи. По строению гликоген близок к амилопектину. В молекуле гликогена различают внут- ренние ветви – участки от периферической точки ветвления до нередуцирующего конца цепи
Гликоген характеризуется более разветвленной структурой, чем амило- пектин; линейные отрезки в молекуле гликогена включают 11–18 остатков
α-D-глюкопиранозы.
При гидролизе гликоген, подобно крахмалу, расщепляется с обра- зованием сначала декстринов, затем мальтозы и, наконец, глюкозы.
Инулин – полисахарид, содержащийся в клубнях и корнях георгинов, артишоков и одуванчиков. При его гидролизе образуется фруктоза, сле- довательно, он представляет собой фруктазан.
Метилирование инулина свидетельствует, что остатки D-фруктозы свя- заны между собой 2–>1-связями и находятся в фуранозной форме
Степень полимеризации инулина равна примерно 35 моносахарным остаткам. Этот полисахарид в отличие от картофельного крахмала лег- ко растворяется в теплой воде. Инулин используют в физиологических исследованиях для определения скорости клубочковой фильтрации в почках.
Хитин – важный структурный полисахарид беспозвоночных животных
(главным образом членистоногих). Из него, в частности, построен на- ружный скелет ракообразных и насекомых.
Хитин также частично или полностью замещает целлюлозу в клеточных стенках сапрофитных растений, например грибов.
Структуру хитина составляют N-ацетил-D-глюкозаминовые звенья, со- единенные β-(1–>4)-гликозидными связями:
Целлюлоза (клетчатка) – наиболее широко распространенный струк- турный полисахарид растительного мира. Он состоит из α-глюкозных остатков в их β-пиранозной форме, т.е. в молекуле целлюлозы β-глюко-