Ферменты

В нашем организме ферменты катализируют самые разнообразные реакции:

- реакции внешнего обмена (ферменты пищеварения) и внутриклеточные реакции (ферменты специфического и общего обмена)

- передачу сигнала ( аденилаткиназа )

- процесс тканевого дыхания

- мышечное сокращение (миозинкиназа, миоаденилаткиназа)

- свёртываемость крови (фибриноген, протромбиназа, ..)

+ +

- транспорт веществ (К – Nа - АТФаза )

- обезвреживание токсинов и чужеродных соединений (цитохром Р450)

- нейротрансмиссию – передачу нервного сигнала.

Часто ферменты являются объединёнными в комплексы (например, пируватдегидрогеназный). Необходимо знать, и о существовании изоферментов- ферментов, катализирующих одни и те же химические реакции в различных органах. Их появление обусловлено мутациями и естественным отбором. Изучение изоферментного состояния крови используется в медицине при диагностике, т.е. при повреждении определённых органов ферменты из них выходят в кровь, и, обнаружив в крови определённый фермент, можно сказать какой орган повреждён (см. таблицу). Также используют тот факт, что специфичным для органа является и соотношение разных ферментов и изоферментов.

Применение ферментов в медицине

Основные разделы	Ферменты	Примеры использования
Диагностика	Лактатдегидрогеназа (изофермент ЛДГ-1)	Инфаркт миокарда.
	Аспартатаминотрансфераза (АСТ)	Инфаркт миокарда.
	Аланинаминотрансфераза (АЛТ)	Заболевания печени (например, инфекционный гепатит).
	Креатинкиназа (изофермент ММ – мышечный тип, изофермент МВ – сердечный тип)	Прогрессирующая дистрофия. Инфаркт миокарда.
	Кислая фосфатаза (КФ)	Рак предстательной железы.
	- Амилаза	Заболевания поджелудочной железы.
Лечение	Пепсин	Нарушение переваривания белков в желудке, нарушение синтеза или секреции пепсина.
	Трипсин, химотрипсин	Лечение гнойных ран.
	Стрептокиназа, урокиназа	Предотвращение тромбообразования при пересадке органов и других операциях.
	Гиалуронидаза	Рассасывание рубцов.
	Аспарагиназа	Лечение некоторых злокачественных образований.
	Нуклеазы (ДНКаза)	Вирусный конъюнктивит, ринит, гнойный бронхит.
	Уреаза	Удаление мочевины из организма в аппаратах «искусственная почка».
Использование ферментов в качестве аналитических реактивов	Глюкозооксидаза	Определение концентрации глюкозы в крови.
	Холестеролоксидаза	Определение холестерина в крови.
	Липаза	Определение триацилглицеринов в крови.
	Уреаза	Определение мочевины в крови.

С нижение * стереохимич. специфичность - катализ только определённого

специфичности стереоизомера (например, D-, L-АК).

действия * абсолютная субстратная - катализ только одного субстрата ( уреаза

фермента. ферментирует только мочевину).

* абсолютная групповая - катализ определённого класса веществ (алкогольдегидрогеназа)

* относит. групповая каталитич. действия на опред. связи в молекулах (липазы, протеазы)

* относится субстратн. – катализ субстратов, принадлежащих к

разным группам химических соединений (цитохром Р450)

По константе Михаэлиса (Км) определяют сродство фермента к субстрату, чем меньше её значение, тем больше сродство Е к S.

Скорость ферментативной реакции максимальна при полном насыщении активных центров фермента субстратом.

Км. – это такое количество субстрата, при котором достигается половина максимальной скорости реакции.

U U

___ _

| |

| |

Км1 [S] Км2 [S]

Км2 < Км1 => второй график показывает большее сродство фермента к S , т.е. при меньшей концентрации S наблюдаем ту же скорость.

Е1 – энергия активации реакции без фермента

Е2 – энергия активации ферментативной реакции.

Любая реакция протекает только потому,

Е1 что выделяется энергия (энергия Гиббса G ), но во

многих реакциях, для того, чтобы молекулы.

провзаимодействовали, нужно преодолеть барьер,

Е2 добавить Е извне. Использование фермента

понижает энергетический барьер активации.

G энергия активации - Е, необходимая для

активное состояние при данной температуре.

Класс	Реакции	Основные подклассы, группы
Оксидоредуктазы	Окислительно-восстановительные реакции А +В А +В восст окис окис восст	Дегидрогеназы, оксидазы, редуктазы, гидроксилазы.
Трансферазы	Перенос групп А – В + С  А + В - С	Киназы (фосфатные группы), трансаминазы (аминогруппы).
Гидролазы	Гидролиз связей (эфирных, пептидных, гликозидных, связей С-С, P-N) А – В + Н2О  А – Н + В - ОН	Эстеразы, фосфатазы, протеазы, липазы, нуклеазы, тиолазы.
Лиазы	Разрыв связей С-С, С-О, С- N, С-S путём элиминирования молекулы с образованием двойных связей. В обратной реакции ускоряют присоединение воды, аммиака и т.д. по двойной связи А (ХН) - В  А – Х + В - Н	Альдегидлиазы (альдолаза), углерод- кислородлиазы (фумараза), дегидратазы (енолаза), декарбоксилазы.
Изомеразы	Взаимопревращение изомеров А  Изо - А	Изомеразы, мутазы.
Лигазы	Соединение 2 молекул, сопряжённое с гидролизом АТР А + В + АТР  А – В + АDР + Рi	Карбоксилазы, синтетазы.

Уровни регуляции активности ферментов.

Организм очень сложная система, и все процессы в нём в норме взаимосвязаны, без лишних реакций и напрасных затрат. Но т.к. организм не закрытая система, и постоянно испытывает воздействия извне, нужны механизмы регуляции, которые бы приспосабливали его к этим изменениям.

Поскольку всеми процессами в нашем организме управляют ферменты (гормоны действуют через фермент), то при изменении условий для соответствия процессов этим условиям будет меняться активность и количество ферментов.

1 уровень. Изменения активности при изменении температуры, кол-ва субстрата, рН среды, т.к. в этих условиях меняется подвижность молекулы, ионизация функциональных групп, а следовательно, и активность фермента.

2. уровень. Влияния активаторов и ингибиторов на работу фермента (его количество не меняется, меняется конформация) через аллостерич. и иногда активный центр.

2. уровень. Индукция и репрессия синтеза Е, т.е. меняется его количество.

3. уровень – организменный (нейрорегуляция). Происходит регуляция синтеза ферментов, участвующих в процессах нормализации гомеостаза. 4.1. гормональная – одни гормоны влияют на выделение других (релизинг-факторы: статины, либерины, а затем - тропные гормоны). 4.2. регуляция продукции гормона по типу обратной связи (почти всегда по отрицательной). 4.3. регуляция с участием структур ЦНС. 4.4. саморегуляция, зависит от параметров гомеостаза.(околощитовидная железа при

2+

снижении Са в крови увеличивает продукцию паратгормона).

Регуляции активности ферментов.

1 . Частичный протеолиз - активатор

и з неактивного фермента

образуется активный. пептид

Это обеспечивает появление

активного фермента в нужный момент

и в нужном месте (пищеварительные ферменты; ферменты, участвующие в свёртывании крови).

2 . Белок – белковые C R

в заимодействия в виде C R +4сАМР 2 R 4сАМР + 2 С

присоединения или

отщепления регуляторных неактивн. ПК активная

субъединиц или регуляторов. Происходит связывание с АМР с регуляторн.

субъединицей (R) и тем самым освобождение

каталитической субъединицы, осуществляющей

фосфорилирование белков.

3. Фосфорилирование и

д ефосфорилирование – АТР АДР

основной механизм протеинкиназа

к онтроля скорости белок ФП

р-ий. Н2О

протеинфосфатаза

Р

Введение «-» заряженной фосфорной группы приводит к обратимым изменениям конформации, и к изменению активности фермента (гликогенсинтаза, тканевая липаза).

4. Аллостерическая:

*активатор взаимодействует

с аллостерич. центром 

изменяется конформ.

у лучшение связывания S с Е

и скоростьреакции. фосфофруктокиназа инибируется АТФ

* Ингитор взаимодействует изоцитратДГ игибируется АТФ,

с Е происходит ингибирование +

реакциив результате НАДН Н

невозможности

связывания S с Е.

Ингибирование ферментов бывает обратимое и необратимое (в таком случае образуется прочная ковалентная связь между S и Е)

ретроингибирование – ингибирование конечным продуктом при его избытке (метаболитами)

аллостерич.

центр

А А

S

католич

центр

У У

У

S

РИСУНОК на лист

Пояснение к рисунку.Клетка

* Белки в клетки проникают путём фаго- и пиноцитоза

* АК (как в клетку, так и через систему внутриклеточных мембран) – путём активного транспорта (с затратой Е.) при участии - глутамил ТФ. и глутатиона.

* Глю., вместе с Na+ – благодаря специфич. белку переносчику (вторичноактивный транспорт), который активируется с помощью инсулина (в инсулинзависимых клетках).

* Глицерин – свободно по градиенту концентраций.

* Ж.к. – свободно через плазматич. мембр., но их перемещение в матрикс МХ осуществляется с помощью карнитина.

* НАДН Н+, образующийся в результате гликолиза, не может проникать в МХ, челночные механизмы обеспечивают переброску 2Н с цитоплазматич. фракции НАДН Н+ на митохондриальную.

* образовавшийся в МХ ац.КоА не может пройти через МХ мембрану(в цитоплазме он необходим для синтеза ВЖК) , поэтому из него образуется цитрат, свободно через неё проникающий.

_

+СОО

ПВ карбоксилаза о-ац

П ВК

ПВК-ДГ-ый комплекс ац.КоА

_

- СОО

Основные мембраны клетки и их функции

Компонент клеточной структуры	Биологическая роль
Плазматическая мембрана	Обеспечивает перенос веществ из межклеточной среды в клетку и в обратном направлении, электрическую возбудимость, посредством белков-рецепторов взаимодействие клетки с гормонами и другими регулярными молекулами, межклеточные взаимодействия
Ядерная мембрана	Окружает ядерный материал, состоит из внешней и внутренней мембран, имеет поры, через которые РНК проникают из ядра в цитоплазму, арегулярные белки – из цитоплазмы в ядро
Эндоплазматический ретикулум (ЭР)	Обеспечивает биосинтез секреторных, лизосомальных и мембранных белков, микросомальное окисление нормальных метаболитов и чужеродных веществ, синтез стероидов и фосфолипидов
Мембрана аппарата Гольджи	Участвует в посттрансляционной модификации белков, синтезированных в ЭР, предназначенных для секреции, включения в плазматическую мембрану или доставки в лисозомы
Митохондриальная мембрана	Образована 2 мембранами - наружной и внутренней, разделёнными межмембранным пространством. Внутренняя мембрана содержит ферменты, участвующие в транспорте электронов и синтезе АТР (окислительное фосфорилирование)
Мембрана лизосом	Обеспечивает поддержание кислой среды (рН 5,0), необходимой для действя гидролитических ферментов (протеаз, липаз), ответственных за деградацию макромолекул и клеточных компонентов

Универсальные и специфические метаболические процессы.

Все соматические клетки (мышечные, нервные, ) имеют абсолютно одинаковый генотип. Но имеют разную морфологию, функции, т.к. в них идёт считывание разных генов – одни считываются, другие заблокированы. Причём блокирование может быть временным и это зависит от многих причин, в том числе и от возраста, периода развития( н-р,считывание для синтеза половых гормонов). Таким образом, разная морфология, фунуции определяются наличием различных структур, белков (ферментов). Универсальные процессы необходимы для обеспечения жизнедеятельности клеток, а специфические – выполнения специфических функций.

Следующие процессы протекают абсолютно во всех клетках:

- удвоение ДНК, синтез РНК, биосинтез белков (ферментов - Н-р. К-Nа, АТФаза, СДГ и др.)

- Гликолиз, пентозофесфатный путь (или гексозомонофосфатный шунт)(см. схему )

- –окисление ВЖК, окисление глицерина.

- в клетках, имеющих МХ- ЦТК, ОФ, субстратн. фосф-е.

- синтез для собственных нужд ж.к., жира, ХС, фосфолипидов, гликогена, глюкозы(для собственных нужд). Глюконеогенез не идёт только в мозге.

Специализированные функции определенных клеток.:

- печень и жировые ткани синтезируют жиры на экспорт.

- в нервных клетках синтезируются медиаторы, сфинголипиды,…

- в меланоцитах: меланин.

- в клетках коры надпочечника: альдостерон, кортизол, половые гормоны.

- в гипотоломусе: окситоцин, вазопрессин, статины, либерины.

- в эндотелиоцитах: NО , колониестимулирующих факторов, ИЛ-6.

- выработка компонентов меж кл. вещества: коллагеновые, ретикулярные, эластичные волокна и т.д.

-глюконеогенез ( на экспорт) в печени, почках.

- Белки и другие вещества для выполнения специализированных функций клеток.

Общие и специфические пути катаболизма

В организм поступают питательные вещества: углеводы, белки, жиры. Они идут по специфичным для каждого путям катаболизма. В результате образуется ПВК и ац КоА

белки углеводы Ж.К. Жиры

ам.к. глю Глицерин

общие пути – единое продолжение специфических путей

ПВК  окислительное декарбоксиливование ПВК

 ЦТК

ац КоА

Метаболизм включает в себя два взаимосвязанных процесса: катаболизм и анаболизм. Между ними три мостика:

- катаболизм обеспечивает анаболизм энергией (Е); анаболизм оба процесса – ферментами;

- обеспечивают друг друга субстратами,

- при катаболизме идёт окисление веществ, при анаболизме восстановление.

Е в организм поступает, будучи аккумулирована в химических связях сложных веществ: углеводов, белков, жиров пищи(S).

П роисходит биологическое окисление (тканевое дыхание – перенос 2Н от S к О2 с образованием Н2О через полиферментативную цепь переноса е- и протонов), и энергия отнятых от S электронов запасается в доступной для использования форме – в макроэргич. связях АТФ. (АТФ - главный и универсальный макроэрг, его синтезируется 62 кг/сут, столько же расходуется.Средняя продолжительность жизни 1 мин; 20-30 г – постояннo присутствуют в организме).

макроэнергетич. связи

NH2

N N

O O O

|| || ||

HO – P ~ O – P ~ O – P – O N N

| | \

HO HO CH2

О

восстановит.

р астения СО2 + Н2О = С6Н12О6 + О2 (фотосинтез)

синтез

окислительный Ткан. Дых, О.Ф.

животные S СО2 + Н2О + Е

распад (поддержание пост.

температ. тела)

50% запас в виде 50% тепло

АТФ и др. макроэн.

Макроэргической ( ~ ) высокоэнергетической называется связь, при гидролизе которой высвобождается Е выше 24 кДж/моль (5кКал).

Энергетические эффекты

Е окисляемых веществ

АДФ+Н3РО4 АТФ+Н2О

~

Е

мышечные синтез электрическая осмотическая

сокращения эндергический работа работа

(трансмембр. (трансмембранная

электрич. разность

потенциал) концентр). .

Окислительное фосфорилирование - синтез АТФ из АДФ и фосфорной кислоты за счёт энергии выделяющейся при тканевом дыхании. Тканевое дыхание- окисление органических вешеств в организме кислородом воздуха с образованием СО2 и Н2О. Во внутренней мембране МХ расположена цепь переноса электронов (ЦПЭ)

Мы знаем, что реакция горения Н2 + ½ О2  Н2О идёт со взрывом. Но в организме взрыва не происходит из-за поэтапного, постепенного высвобождения Е, - это обеспечивает ЦПЭ. На каждом её этапе происходит высвобождение порции Е (величина которой в электроновольтах равна разности стандартных восстановительных потэнциалов сопряженных ред-окс пар) Е

+

системы понижается за счёт совершения работы по переносу Н в межмембранное пространство МХ. В ЦПЭ электроны перемещается направленно. Это обеспечивается не только последовательным расположением ферментов цепи, но и тем, что каждое последующее звено

_

ЦПЭ (ред-окс пары) является менее электроотрицательным, т.е. к нему е притягиваются с большей силой, чем к предыдущему.

Итак, ЦПЭ от субстрата получает 2Н.

FМN и Q запросто переносят атомы H (через стадию образования FMNH2, QH2)

+ _ +

Но железосерный белок и цитохромы от Н (НН + е) принимают только электроны, а Н выбрасываются в межмембранное пространство. Электроны в конечном итоге перемещаются на

_ 2-

цитохром АА3 и передаются на атомы. О + 2е  О.

СХЕМА:

Т.о. по обе стороны мембраны возникает разность электрохимических потенциалов

_ +

( = + рН). Т.е. получилось, что Е, выделяющаяся при переносе е и Н по ЦПЭ с осредоточилась в виде и электрохимического( ) и протонного ( рН) градиента потенциалов.

И дальше эта накопленная Е будет использоваться на синтез АТФ.

Синтез происходит на (F1 –F0) комплексе (АТФаза) при прохождении через него протонов в матрикс.

Р азобщители О.Ф. понижают => Е идёт не на синтез АТФ, а выделяется в виде тепла.

Протонофоры: _

естеств. - холод.( R-СОО (Ж.К.)

искусств. -Тироксин, 2,4- динитрофенол

Ионофоры: валиномицин, нигерицин. (механизмы)

Схема: поток метаболитов пентозофосфатного пути и их связи с гликолизом.

глю-6ф. глю-6ф. глю-6ф.

+ + +

глюкозо 6ф. NAДP NAДP NAДP

ДГ + + +

NAДPН Н NAДPН Н NAДPН Н

6фосфоглюконат 6фосфоглюконат 6фосфоглюконат

(С6) (С6) (С6)

+ + +

NAДP NAДP NAДP

+ + +

6 фосфоглюнат NAДPН Н NAДPН Н NAДPН Н

ДГ

CO2 CO2 CO2

рибулозо5-ф рибулозо5- ф рибулозо5-ф

(С 5) (С 5) (С 5)

3-эпимераза кетоизомераза 3-эпимераза

ксилулозо 5-ф рибозо 5-ф ксилулозо 5-ф

транскетолаза

ГАФ седулозо 7-ф

трансальдолаза

фруктозо 6-ф эритрозо 4-ф

транскетолаза

фр-6 ф глицеральд.3ф (ГАФ)

фосфотриозощомераза

альдолода

1/2 -фр-1.6 ди.ф.

Фр. 1,6 дифосфотаза

гидролаза

1/2 фр.-6ф.

фосфогексозоизомераза

фосфогексозоизомераза

гл.6ф. гл.6ф. 1/2 глю-6ф.

Энергетические эффекты некоторых реакций.

** Митохондриальная ЦПЭ (О.Ф.) –основная система синтеза АТФ в организме

+

О.Ф. НАДН Н ----- 3АТФ

ФАД Н2 ------ 2АТФ

**Так же АТФ образуется в ходе субстратного фосфорилирования

С.Ф. 1 моллекула S - 1 АТФ

* окислит. декарбоксилирование ПВК.

+

3 АТФ (образовались при ОФ- НАДН Н )  15 АТФ 12АТФ (в результате окисления ацКоА в ЦТК )

* Ц. Т.К. +

3 3 АТФ (НАДН Н ) =9 2 АТФ ( ФАД Н2) 12 АТФ

1 АТФ (из1 ГТФ)

* анаэробное окисление глюкозы

2 АТФ (фосфоглицераткиназная реакция)

2 АТФ ( пируваткиназная)  2 АТФ

- 2 АТФ ( гексокиназная и фосфофруктокиназная реакции) .

* аэробное +

2 3 (НАДН Н )=6

2 15 (декарбоксилироание ПВК)=30  38 АТФ

- 2 АТФ 4АТФ(фосфоглицераткиназная и пируваткиназная реакции)

* окисление глицерина

+

3 (НАДН Н ) 15+3 (ДАФ)  22 АТФ

- 1 АТФ на активацию

* окисление ЖК вычисляется по общей формуле А+В-1=Х (число молекул АТФ)

А= n:2 12

В=5(n:2 -1),

n -число атомов С в молекуле ЖК

12 (ацКоА) + 1 ( ФАД Н2 и НАДН Н ) =5  22 АТФ

- 1 АТФ на активацию

Транспортные формы.

Транспорт веществ необходим, т.к.:

наш организм получает питательные вещества не всей поверхностью, а через ЖКТ,

клетки специализированны на выполнение определённой функции, а значит их нужно обеспечить пластическим материалом, Е и удалить продукты обмена.

Вещества, всосавшиеся в кишечнике и синтезированные в клетках, с помощью биологических жидкостей разносятся по организму.

Все гидрофильные вещества, хорошо растворимые в Н2О (а => и в биологических жидкостях), не требуют переносчиков. Переносчики нужны гидрофобным веществам для того, чтобы они не образовывали при слиянии агрегаты и тем самым не закупоривали капилляры (большинство веществ транспортируется альбуминами).

* Всосавшиеся в кишечнике:

Моносахариды, ам.к., глицерин, водорастворимые витамины, нуклеотиды, низшие ж.к. (ж.к. с небольшим количеством углеродных атомов) – хорошо растворимы, не требуют переносчика, поступают в кровь.

МАГ, Желчн. кислоты, ХС, ВЖК – поступают в энтероцит, в нём ресинтезиров. с ФА образуют хиломикроны, которые разносятся по организмучерез лимфоты системы, при их избытке в жировых клетках происходит запас жира ВЖК  ТАГ

при голоде в жировых клетках происходиттканевой липолиз:ТАГВЖКкровьпечень ВЖК  ацКа  кетон.тела, которые поступают в кровоток.

* Синтезированные в организме:

Жирные к-ты из жировых депо переносятся альбуминами. Синтезированные в печени. из углеводов ЖК транспортируются к тканям ЛПОНП. Холестерин к тканям переносится ЛПНП, а его избыток из тканей удаляется ЛПВП.

Стероидные гормоны транспортируются:

- транскортином (для кортикостероидов)

- тестостерон- эстроген связывающим глобулином.

Билирубин – непрямой-–альбуминами, не связываясь с ними

-– прямой – самостоятельно в коньюгированном виде.

Мочевая к-та – урат -связывающим белком.

Гормоны – специфич. белками, альбуминами.

В этом разделе также следует рассмотреть постоянно протекающие 2 цикла:

* Цикл Кори.

Скелетная мышца при активной работе (анаэробный гликолиз) потребляет глюкозу, окисляя её до лактата, который кровью переносится в печень, где из него синтезируется глюкоза, и опять доставляется к мышцам (то есть обеспечивается возвращение лактата в метаболический фонд).

мышцы кровь печень

гликоген глюкоза

глюкоза 6АТФ

2ПВК

2АТФ

лактат 2 лактата

* Глюкозо-аланиновый шунт (цикл) можно изобразить следующей схемой:

Скелетн. мышце

Глюкоза глюкоза мочевина

NH3

Л актат ПВК глу ПВК глу

АЛА -КГ кровь

АЛА -КГ

Выведение азота из организма

Пиримидины  мочевина

СО2 NH3 мочев.

к-та

мышцыAla

почки +

все клAsp,Gln выводят NH4

печень

синтез мочевины из Ala Asp Gln

и мочевой кислоты из пуринов

Цепь взаимосвязанных изменений метаболизма: на примере, Прием пищи – голод.

Итак, после приёма пищи кровь насыщена глюкозой, ЖК., АК, хиломикронами.

Глюкоза необходима всем клеткам как источник Е.

Избыток глюкозы в печени и мышцах превращается в гликоген (гликогенез).

Ж..К. так же является источником Е для всех клеток ( клетки мозга используют их только в крайнем случае), их избыток запасается в виде жира в жировой ткани и незначительное количество в печени (так при недостатке ЛПОНП, разносящих жир из печени по организму, происходит жировое перерождение печени).

Ам.к. поступают в клетки для синтеза белка и других веществ.

При голодании происходит:

1. гликогенолиз. Во всех органах, имеющих запасы гликогена, из него образуется глюкоза (источник Е), но только из печени она может выходить в кровоток, т.к. в других тканях отсутствует глюко 6 фосфатаза, катализирующая отщепление остатка фосфорной кислоты. А без действия этого фермента глюкоза будет находиться в клетках в виде гл-6-Ф. . И «-» заряд не позволит ей выйти ( в этом суть гексокиназной «ловушки»).

2. глюконеогенез (синтез глюкозы из неуглеводных источников). Идёт во всех тканях организма, больше всего в печени.

Субстратами могут быть: ПВК, лактат, АК

вещества превращаются в один из метаболитов гликолиза (глицерин, 2-глицерол Ф. --ДАФ), или в ПВК(гликогеннные ам к, все кроме Leu - см. схему), или в О-ац (субстраты ЦТК).

Вообще,включение различных субстратов в глюконеогенез зависит от физиологического состояния организма.

-лактат является продуктом анаэробного гликолиза в эритроцитах и работающих мышцах.

-глицерин высвобождается при гидролизе жиров в жировой ткани в постабсорбтивный период или при физической нагрузке.

-ам.к.образуются в результате распада мышечных белков.

3. синтез кетоновых тел(КТ). происходит в печени, но КТ используются всеми органами, кроме печени

кетотическая фаза продолжается до тех пор, полка жировые отложения организма способны расщепляться, образуя ац-КоА для последующего формирования кетоновых тел (КТ. Циркулируют в крови, поглощаются клетками, из них образуется ац-КоА, который вступает в ЦТК).

Но для метаболизма КТ. необходимо производное глю. – о-ац ( жиры сгорают в пламени углеводов). Глюкоза же образуется в результате глюконеогенеза из ам.к., появляющихся вследствие расщепления белка. В итоге смерть наступает в результате массового расщепления функциональных белков.

Включение ам.к. в ЦТК.

г идрокси Pro

Ser

C ys, Thr, Gly Лактат

Phe Tyr Trp

ф Ihe Lys

T rp  Ala ПВК Asp Leu

ф

фосфоЕПВ ПВДГый к/с ПВК-ДГ-ный

г люкоза ФЕПВ карбоксиназа о-ац ац КоА

фумарат

Tyr цитрат ф-трансаминаза

Phe

СО2

Val Ile сукцинил КоА - кетоглуторат

Met ф

СО2 глутамат His Arg

Pro

Gln

* глюкогенные * глюкокетогенные

Ala Ser Cus  ПВК Phe Tyr Ile Trp Lys

Gly Thr * кетогенная Leu

Asp Asn  о-ац

Val Thr Met сукцинил КоА

G lu Gln Pro Arg His  -Кт

Определения из темы «Молекулярная биология»

Репликация,транскрипция,трансляция (включают в себя 3 этапа)

1.1. Инициация

1.2. Элонгация

1.3. Терминация

Репликация (удвоение) - биосинтез ДНК

Ориджины репликации – точки инициации (их может быть много,т.о.ускоряется репликация )

Репликон – единица репликации—вся ДНК

Репликация происходит по лидирующей(3’-5’) и отстаюшей цепи (5’-3’)

Фрагменты Оказаки – короткие последовательности ДНК, синтезирующиеся на ”отстаюшей”

(5’-3’) цепи в процессе прерывистой репликации ДНК.

Транскрипция (переписывание) – первый этап реализации генетической информации

в клетке, в процессе которого происходит биосинтез молекул РНК на матрице ДНК.

Промотор – область связывания РНК – полимеразы с матрицей.

Сайт терминации – терминирующая последовательность УАГ УГА УАА.

Оператор (у микроорганизмов) - акцепторная зона для белка репрессора.

Транскриптон - единица транскрипции – участок ограниченный промотором и сайтом терминации.

Экзон – информативные участки первичного транскрипта.

Интрон – неинформативные участки первичного транскрипта.

Сплайсинг – вырезание интронов и сшивание концов экзонов.

Моноцистронная мРНК – содержит информацию только об одном белке.

Полицистронная мРНК – о нескольких (существует у прокариот).

В мРНК с 5’ конца за кэпом расположена лидирующая последовательность, а

затем индуцирующий кадон, обычно представленный триплетом (AUG).

Потом следует кодирующий участок, заканчивающийся терминирующим кадоном.

На 3’ конце находится нетранслируемая, трейлерная (дополнительная) последовательность,

за которой следует полиадениловый хвост.

Трансляция (перевод) – второй этап реализации генетической информации в клетке, в процессе которого происходит перевод информации, заключенной в полинуклеотидной последовательности мРНК, в аминокислотную последовательность (биологическое кодирование).

Транслокация – перемещение рибосомы на один кодон в направлении от 5' к 3' концу мРНК.

Полисома комплекс нескольких рибосом на мРНК.

Посттрансляционная модификация необходима для образования функционально активных белков.

Экспрессия (активность) генов регулируется по механизмам индукции и репрессии(н-р, по принципу лактозного оперона Жакоба Моно, т.е. наличием или отсутствием субстрата).

Энхансеры—участки ДНК, увеличивающие скорость транскрипции при присоединении к ним регуляторных белков

Сайленсеры--участки ДНК, уменьшающие скорость транскрипции при присоединении к ним ингибиторных белков

Нуклеосома – дисковидная спираль ДНК, делающая 1,5 витка вокруг комплекса кислых белков—гистонов. Полинуклеосома состоит из нескольких нуклеосом ,соединенных между собой молекулой ДНК.

Хроматин (состоит из ДНК и белка) конденсируется в хромосомы.

Репарация – процесс поддержания стабильности ДНК, путём удаления ошибок в последовательности оснований.

нуклеосома

полинуклеосома

Некоторые патологии, изучаемые в курсе биохимии.

*Серповидноклеточная анемия - эритроциты содержат НbS ( в В-цепи в шестом положении вместо Glu – Val).

*Энзимопатия – недостаточность какого-либо фермента.

*Энзимопатология -изменение какого-либо фермента.

*Пищеварение

-при инфицировании желудочно-кишечного тракта холерным вибрионом продуцируемые им токсины вызывают избыточное выделение электролитов (за счет увеличения внутриклеточного содержания сАМР) и вместе с ними воды – диарею, которая может привести к смерти. Лечение основано на независимости котранспорта Nа+ и глюкозы от сАМР, поэтому пероральное введение глюкозы способствует всасыванию Nа+.

- недостаточность дисахаридаз.

Из синдромов, связанных с недостаточностью дисахаридаз, чаще всего встречается недостаточность лактазы, или непереносимость молока, а также сахаразы и изомальтазы. Неспособность к перевариванию лактозы в верхней части тонкой кишки приводит к бактериальному сбраживанию сахара в нижней её части. Продуктами брожения являются газы, вызывающие вздутие живота и метеоризм, и осмотически активные вещества, приводящие к диарее. При непереносимости молока употреблять его в пищу следует только после предварительной обработки очищенным препаратом лактазы.

-стеатерея. При нарушении желчеобразования или желчевыделения ухудшаются условия для переваривания и всасывания продуктов гидролиза жира, и жиры выводятся с каловыми массами (характерный серый цветкала). - нарушение всасывания. Например, при нарушении всасывания витамина B-12(при недостаточном синтезе гастромукопротеина желудком,или повреждения/резекции тонкого кишечника) возникает макроцитарная анемия.

- рН желудочного сока. Общая кислотность (в норме составляет 40-60 мМ/л), выделяют свободную НСI(20-40мМ/л),связанную НСI (10-20мМ-л).Гиперхлоргидрия- увеличение кислотности желудочного сока. Наблюдается при язвенной болезни, гиперацидном гастрите. Гипохлоргидрия- уменьшение- при гипоацидном гастрите, раке желудка. Отсутствие НСI (ахлоргидрия) встречается при атрофических гастритах, раке желудка. Отсутствие НСI и пепсина (ахилия) наблюдается при тяжелых атрофических гастритах и раке желудка, злокачественном малокровии. При ахлоргидрии могут образовываться молочная кислота и летучие жирные кислоты (уксусная, масляная), так как под действием микроорганизмов в желудке развиваются процессы брожения. При изъязвлении стенок желудка в желудочный сок может попадать кровь(кровяные пигменты).Вследствие антиперистальтики в желудочный сок поподают желчные пигменты из двенадцатиперстной кишки.

- неполноценное питание

Каждый день к нам в организм должны поступать:

1) белки( минимум-55-60г)– 85-90г, или не менее 1г/кг массы тела, дети 1-12 лет -4,0-1,5г/кг, при берем. 3-4 г/кг. Причем обязательно поступление незаменимых ам.к.

2) жиры – 80-100г, из них 25-35 г растит.(т.к. в нем содержатся линолевая и линоленовая кислоты не синтезируемые в организме ) , 30-35 сливочное масло, остальное кулинарный жир

3) углеводы – 400-500 г, 350-400 г за счёт крахмала, 50-100 – моно-, дисахаридов, 25 г – балластных веществ

4) ретинол – 1,5-2,7 мг (ксерофтальмия, кератомаляция, нарушение сумеречного зрения).

5) кальциферолы – 0,01-0,025 мг (рахит, остеопорз).

6) Е 12-15мг(является антиоксидантом)

7) К-филохинон менахинон – 0,2-2 мг (частично синтезируется микрофлорой)(нарушение свертывания крови)

8) В1 – 1-3 мг (Бери-Бери)

9) В2 1-3,5 мг (арибофлавиноз)

10) РР (может синтезироваться в тканях из триптофана) – 18 мг (пеллагра)

11) В6 – 2-3 мг (синтезируется в небольших количествах ).

12) В12 – 0,002-0,005 мг (в растениях нет, синтезируется микрофлорой ) (перницитозная анемия, болезнь Адиссона, остротекущее малокровие)

13)Вс-фолиевая кислота – 1-4 мг, (частично синтезируется в организме)

14) В3 – 3-10мг

15) Н – 0,150-0,250мг (сибория )

16) С – 50-100 мг (цинга)

17) минеральные вещества

Механизм активизации витамина Д.

Эргокальциферол h

с пищей Д2 Д3  Д(предшественник) паращит.ж.

7-дегидро- паратгормон

холестерол на киш-к всас. Са

( печень ) (почка) на кости

25-гидрокси 1,25-диОНД почки вымыв. Са

кальциферол реабс. Са

Гиповитаминозы

Первичные, экзогенные- недостаточность поступления витаминов в организм с пищей.

Вторичные, эндогенные- витамины пищи не усваиваются.

-при употреблении больших количеств алкоголя наблюдается гипогликемия, так как

при постепенном окислении этанола увеличивается количество восстановленного НАД Н2 т.е. [НАД Н2/НАД ] увеличивается, и из-за этого снижается поступление глюкозы в кровь.

Гипервитаминоз – комплекс полофизиологических и биохимических нарушений, которые возникают вследствие длительного избыточного введения в организм любого витамина.

Термин не применим в отношении однократного введения витамина.

Авитаминоз – полное или почти полное отсутствие одного из витаминов.

Полиавитаминоз - совместная недостаточность нескольких витаминов.

Дисвитаминоз – антагонистическое взаимодействие между отдельными витаминами, когда одни из них препятствуют действию или всасыванию и ассимиляции другого.

Антагонистическим является витамин С и витамины группы В.

Гиповитаминоз - состояние, характеризующее частичную, но уже проявившуюся специфичным образом, недостаточность витаминов.

*Гликогеновые болезни – наследственные нарушения обмена гликогена, обусловленные недостаточностью какого-либо из ферментов

При гликогенозах (встречаются чаше)– нарушение процессов мобилизации гликогена и накопление его в больших количествах

Тип гликогена	Дефектный фермент	Поражённый орган
I (болезнь Гирке)	Глюкозо-6-фосфатаза	Печень, почки
II (болезнь Помпе)	a-1,4-Глюкозидаза (лизосомная)	Все органы
III ( болезнь Кори)	Амило-1,6-глюкозидаза	Печень, сердечная и скелетные мышцы, лейкоциты
IV (болезнь Андерсена)	Фермент ветвления	Печень, мышцы, почки, лейкоциты
V (болезнь Мак-Ардля)	Фосфорилаза (мышечная)	Мышцы
VI (болезнь Херса)	Фосфорилаза (печёночная)	Печень

Агликогенозы – нарушение синтеза гликогена. Гипоглюкоземия натощак.

*Обмен фруктозы и галактозы.

С наследственной недостаточностью фруктозо-1-фосфатальдолазы связана врождённая непереносимость фруктозы. В этом случае при наличии в пище фруктозы в тканях накапливается фруктозо-1-фосфат, который ингибирует альдолазу фруктозо-1,6-бисфосфата. В результате нарушается и распад, и синтез глюкозы. Кроме того, фруктозо-1-фосфат ингибирует фосфорилазу гликогена. Эти причины приводят к появлению гипоглюкоземии после приёма пищи, содержащей фруктозу. Болезнь обычно обнаруживается после перехода с грудного кормления на пищу, содержащую сахарозу, и проявляется приступами рвоты и судорог после еды. При устранении фруктозы из рациона дети развиваются нормально.

Известно также наследственное нарушение обмена – фруктоземия, вызываемая недостаточностью фруктокиназы. Поступающая в организм фруктоза не подвергается никаким изменениям, обнаруживается в крови и выводится с мочой.

Галактоза включается в метаболизм путём превращения в глюкозо-1-фосфат. Известно наследственное заболевание – галактоземия, при котором имеется недостаточность глюкозо-1-фосфат-уридилтрансферазы. Болезнь обнаруживается с первых дней рождения, проявляется в отказе от еды, рвоте, поносе. Характерным для галактоземии является развитие помутнения хрусталика (катаракты). Перевод на пищу, не содержащую галактозы, полностью предотвращает все проявления болезни. Однако уже развившаяся катаракта при этом не исчезает.

галактоза взрослый ребёнок

АТР

АДР галактоза

АТР

галактоза. 1ф.

УТР АДР

глюкоза 1 ф. галактоза 1ф

РР: пирофосфат УДР глюкоза УДР глюкозо

4-эпимераза

УДР-галактоза УДР галактоза

Н4Р2О7

глюкоза 1ф

УТР

* При высокой скорости окисления жирных кислот возникает кетоацидоз.

Кетоз – патологическое состояние, обусловленное накоплением кетоновых тел в организме. Его можно лишь условно рассматривать как патологию метаболизма липидов, поскольку избыточный биосинтез кетоновых тел в печени возникает при интенсивном сгорании в ней не только жирных кислот, но и кетогенных аминокислот. В ходе распада углеродных скелетов этих аминокислот образуются ацетил-Коа и ацетоацетил-КоА, используемые в кетогенезе. Кетоз сопровождается кетонемией и кетонурией, т.е. повышением содержания кетоновых тел в крови и выделением их с мочой. При тяжёлых формах кетоза содержание кетоновых тел в крови может повышаться до 10-20 ммоль/л. В суточной моче в норме имеются следы кетоновых тел, при патологии с мочой может выделяться за сутки от 1 до 10 г и даже более кетоновых тел. Кетонемия и кетонурия наиболее часто наблюдаются при сахарном диабете (выраженность кетоза зависит от тяжести этого заболевания), а также при длительном голодании, «стероидном» диабете.

* Снижение синтеза желчных кислот или увеличение образования холестерина приводит к относительному избытку холестерина в мицеллах желчи и образованию холестериновых камней в желчном пузыре или протоках, т.е. к развитию желчнокаменной болезни. В норме количество желчных кислот и холестерина, удаляющихся в составе мицелл желчи через кишечник, за сутки составляет 1,0-1,3 г., т.е. более 90% от количества холестерина, которое поступает с пищей и синтезируется в тканях.