Звягина Учебное пособие

а) гликолипиды б) фосфолипиды

в) интегральные белки г) витамины

2. Электрофоретический транспорт – это транспорт ...

а) вещества против градиента концентрации б) заряженных частиц в электрическом поле

в) крупных молекул и частиц через клеточную мембран г) транспорт чужеродных веществ с кровью или лимфой

3. Полноценными называются те белки, которые содержат ...

а) углеводы, липиды и микроэлементы б) витамины в) все незаменимые аминокислоты

г) ненасыщенные жирные кислоты 4. 30% из суточного потребления липидов должно приходиться

а) насыщенные жирные кислоты б) холестерин в) ненасыщенные жирные кислоты

г) триацилглицерины

5.Какой из ферментов не принимает участия в переваривании бел-

ков в желудке...

а) пепсин б) гастриксин в) реннин г) трипсин

6.Оптимум действия пепсина составляет ...

а) 1,5 – 2,5 б) 2,5 – 3,5 в) 7,0 – 8,0 г) 8,5 – 9,5

7. Соляная кислота (НСl) в процессе пищеварения...

а) транспортирует пищевые липиды б) оказывает антимикробное действие в) гидролизует белки

г) синтезирует протеолитические ферменты 8. Карбоксипептидазы А и В активируются при помощи ...

а) пепсина б) химотрипсина в) трипсина

61

г) эластазы

9.Фермент ... воздействует на пептидные связи, образованные глицином, аланином, пролином

а) пепсин б) карбоксипептидаза В

в) аминополипептидаза г) эластаза

10.Свободная соляная кислота в норме составляет ...

а) 1,5 – 2,5 ЕД б) 5 – 20 ЕД в) 20 – 40 ЕД г) 40 – 60 ЕД

11.Гидролиз ДНК в кишечной стенке происходит под действием панкреатического фермента ...

а) РНКазы б) ДНКазы

в) нуклеозидазы г) ДНК-фосфорилазы

12.Основное переваривание липидов происходит в ...

а) печени б) поджелудочной железе в) желудке

г) кишечнике 13. Какую функцию не выполняют желчные кислоты?

а) эмульгирующую б) активатора липолитических ферментов в) транспортную г) коферментную

14.Переваривание триацилглицеринов происходит под действием фермента...

а) РНКазы б) панкреатической липазы

в) фосфолипазы С г) холестеролэстеразы

15.Конечным продуктом гидролиза фосфолипидов не является ...

а) холестерин б) глицерин в) фосфохолин г) Н3РО4

62

16. Переваривание углеводов начинается в ...

а) ротовой полости б) желудке в) печени г) кишечнике

17. Оптимум действия α-амилазы составляет ...

а) 1,5 б) 6,0 в) 7,1 г) 8,5

18. α-амилазы гидролизует только...гликозидные связи а) α-1,2 б) α-1,4 в) α-1,6 г) β-1,2

III. Контрольные задания для самостоятельной работы:

А. Решите следующие ситуационные задачи

1.Приблизительно одна треть жиров, получаемых с пищей, должна быть растительного происхождения. Чем можно объяснить подобные рекомендации?

2.При титровании желудочного сока установлено, что общая кислотность равна 50 ммоль/л, свободная соляная кислота - 30 ммоль/л, связанная соляная кислота - 15 ммоль/л. Имеются ли отклонения от нормы?

3.Проанализируйте следующую ситуацию: «у пациента боли в области желудка, анемия. При анализе желудочного сока установлено: общая кислотность - 120 ммоль/л, свободная соляная кислота - 90 ммоль/л, связанная соляная кислота - 30 ммоль/л. Бензидиновая проба (на геминовую группу гемоглобина) положительна, проба Уфельмана (на наличие молочной кислоты) отрицательна». Дайте оценку результатам проведенного анализа. Проанализируйте возможные причины отклонения от нормы исследуемых биохимических показателей.

4.У больного плохой аппетит, тошнота, большая потеря веса, исхудание. При анализе желудочного сока определено: общая кислотность - 20 ммоль/л, свободной соляной кислоты нет, проба на кровь и молочную кислоту положительная. Дайте оценку результатам проведенного анализа.

63

5.У больного обнаружено большое количество жира в кале (стеаторрея). Назовите возможные причины такого состояния.

6.У больного обнаружена жировая инфильтрация печени (избыточное накопление ТАГ в цитозоле гепатоцитов). Какую диету Вы порекомендуете пациенту?

Частный модуль 1.4. Биоэнергетика

После изучения частного модуля 1.3. студент должен:

Знать: роль ключевых метаболитов – пирувата и ацетил КоА, последовательность их превращения в пируватдегидрогеназном комплексе и цикле Кребса, схему работы дыхательной цепи, последовательность переноса протонов и электронов системой дыхательных ферментов. Знать структуру АТФ и роль митохондрий в процессе окислительного фосфорилирования. Стадии фотосинтеза.

Уметь: представлять возможные пути образования и использования в организме ключевых метаболитов: пирувата, ацетил КоА; самостоятельно находить достаточное количество информации для решения ситуационных задач.

Владеть: навыками работы с информацией: учебной, научной, нор- мативно-справочной литературой; способностью проводить химический эксперимент и интерпретировать его результаты.

Метаболизм – это совокупность химических реакций, протекающих в организме. Метаболизм складывается из 2-х частей: катаболизма и анаболизма. В ходе катаболизма происходит разрушение, расщепление сложных веществ до более простых. В процессе анаболизма организм синтезирует собственные сложные органические вещества из простых. Оба процесса связаны между собой большим числом реакций, хотя в клетке часто бывают пространственно разделены.

В процессе извлечения энергии из углеводов, липидов и белков можно выделить три этапа.

1-й этап. Образование мономеров из полимеров.

Крахмал глюкоза Жиры глицерин + жирные кислоты Белки аминокислоты

Вэту фазу освобождается около 1% энергии, но она рассеивается

вформе тепла.

2-й этап. Превращение мономеров до ключевых промежуточных веществ: ПВК и ацетил-КоА.

64

В эту фазу освобождается до 29% энергии, часть которой используется для синтеза АТФ, часть рассеивается в виде тепла.

3-й этап. Превращение Ацетил-КоА в конечные продукты катаболизма: СО2 и Н2О.

Для всех классов веществ последний этап катаболизма одинаков: на 3-м этапе образуется большинство субстратов митохондриального окисления и выделяется основное количество энергии.

Схема этапов катаболизма

Глюкоза	Аминокислоты		Глицерол
	Пируват
	–СО2	Окислительное
		декарбоксилирование

Ацетил-КоА

Цикл лимонной кислоты

Н2О СО2

Структурная организация митохондрий. Ферментные системы митохондрий - генераторы водорода. Механизм окисления пирувата до ацетил-КоА.

В митохондриях производится основная часть всей энергии клетки, поэтому их также называют энергетическими станциями клеток. Митохондрии имеют наружную и внутреннюю мембраны. Внутренняя мембрана образует складки, которые называются кристами. Пространство между кристами заполнено водной фазой – матриксом.

Рисунок 7. Строение митохондрии

Основные функции митохондрий: 1)играют роль энергетических станций клеток. В них протекают процессы окислительного фосфорилирования (ферментативного окисления различных веществ с последующим накоплением энергии в виде молекул аденозинтрифосфата - АТФ);

65

2)хранят наследственный материал в виде митохондриальной ДНК. Митохондрии для своей работы нуждаются в белкаx, закодированных в генах ядерной ДНК, так как собственная митохондриальная ДНК может обеспечить митохондрии лишь несколькими белками.

Одним из важных субстратов окисления является пируват, который образуется как промежуточный продукт распада углеводов, белков, аминокислот и глицерина. Окисление пирувата происходит в матриксе митохондрий под влиянием полиферментного пируватдегидрогеназного комплекса (ПДК), который состоит из 3 сложных ферментов и 2 внешних коферментов. В ходе окислительного декарбоксилирования пирувата образуется ацетил КоА, НАДН2 и СО2.. НАДН2 – богатое энергией соединение, водород его поставляется в дыхательную цепь, ацетил КоА поступает в цикл Кребса.

Суммарная реакция:

Кроме пируватдегидрогеназного комплекса основным источником ацетил-КоА является β-окисление жирных кислот. Ацетил-КоА может использоваться как источник энергии (в цикле Кребса), а также участвовать в синтезе триглицеридов, холестерина, стероидов и образовании кетоновых тел. Пируват и ацетил-КоА получили название ключевых метаболитов, так как через них осуществляется взаимосвязь между обменом различных веществ в организме.

Рисунок 8. Участие ацетил-КоА в процессах метаболизма

66

Окисление ацетил-КоА в цикле трикарбоновых кислот. Биохимические функции цикла Кребса.

Цикл Кребса (цикл лимонной кислоты или цикл трикарбоновых кислот – ЦТК) представляет собой процесс из 8 реакций, протекающих в митохондриях, в ходе которых происходит катаболизм ацетил КоА (до 2СО2) и образование восстановленных эквивалентов (НАДН2 и ФАДН2), протоны и электроны которых далее поступают в дыхательную цепь.

1 – цитратсинтаза

2 – аконитатгидратаза

3 – изоцитратдегидрогеназа

4– 2-оксоглутаратдегидрогеназный комплекс

5– сукцинил-КоА-синтетаза (сукцинат-тиокиназа)

6– сукцинатдегидрогеназа

67

7 – фумаратгидратаза

8 – малатдегидрогеназа

Биохимические функции цикла Кребса

1.Интегративная – объединяет пути катаболизма белков, углеводов, липидов.

2.Катаболическая – происходит распад ацетильных остатков

3.Анаболическая – промежуточные соединения цикла Кребса используются на синтез других веществ, например, сукцинат идет на синтез гема, оксалоацетат – на синтез аспарагиновой кислоты.

4.Энергетическая – образуется 1 молекула АТФ на уровне субстратного фосфорилирования.

5.Водороддонорная – цикл Кребса является основным генератором водорода для дыхательной цепи, ходе реакций цикла образуется 3НАДН2 и ФАДН2

Биологическое окисление, его характеристика и роль как основного энергопроизводящего пути гетеротрофных организмов. История развития учения о биологическом окислении. Современная теория биологического окисления.

Биологическое окисление - это совокупность окислительных процессов в живом организме, протекающих с обязательным участием кислорода. Синоним - тканевое дыхание. Окисление одного вещества невозможно без восстановления другого вещества.

История развития учения о биоокислении.

А. Лавуазье в конце XVIII века показал, что животный организм потребляет из воздуха кислород и выделяет углекислый газ. Сделал вывод, что горение и окисление - это одно и то же, что биологическое окисление представляет собой "медленное горение", происходящее в присутствии воды и при низкой температуре.

В конце XIX века русские исследователи А.Н. Бах и В.И.Палладин предложили 2 основные теории для объяснения процессов, протекающих в ходе биологического окисления.

1-я теория: А.Н.Бах (1857-1946) полагал, что в живых клетках существуют особые ферменты - "оксигеназы", которые взаимодействуют с кислородом, образуя перекиси. Сам кислород является не очень активным окислителем. Зато перекиси ("активный кислород") являются очень сильными окислителями и способны передавать кислород окисляемому веществу.

68

2-я теория: В.И. Палладин (1859-1922) создал теорию "активации водорода". Считал, что универсальным путем окисления является отнятие от веществ (субстратов) водорода с участием специальных ферментов - хромогенов. После этого водород, по Палладину, может передаваться или на молекулу кислорода с образованием воды, или на другие молекулы, восстанавливая их.

Впоследствии теория В.И.Палладина блестяще подтвердилась для процессов митохондриального окисления, а ферменты, принимающие непосредственное участие в отнятии водорода от субстратов, в настоящее время называются дегидрогеназами.

Современная теория биоокисления

Согласно современной теории биоокисления в нашем организме окисление может происходить двумя способами:

1.Путем отнятия водорода от окисляемого субстрата.

2.Путем присоединения кислорода к окисляемому субстрату.

Структура и функция дыхательной цепи. Организация компонентов дыхательной цепи в митохондриях. Характеристика компонентов дыхательной цепи.

Тканевое дыхание — процесс окисления водорода кислородом до воды ферментами дыхательной цепи.

Дыхательная цепь — последовательность переносчиков электронов на кислород, локализованная во внутренней мембране митохондрий. Роль таких переносчиков выполняют:

▪коферментные формы витамина В2 — ФМН и ФАД (присоединяют электроны и протоны);

▪атомы железа и меди в составе цитохромов;

▪железосерные белки (FeS-белки); цитохромы и железосерные белки переносят только электроны;

▪жирорастворимый переносчик электронов и протонов, свободно перемещающийся по мембране, — убихинон (КоQ).

Цель работы дыхательной цепи: провести реакцию окисления водорода кислородом с образованием воды.

69

Принцип работы дыхательной цепи: разделение потоков протонов и электронов, поступающих из матрикса. Электроны передаются на конечный акцептор — кислород; протоны выбрасываются в межмембранное пространство.

Место того или иного переносчика в дыхательной цепи определяется величиной редокс-потенциала. Все реакции в дыхательной цепи направлены от компонента с самым отрицательным редокспотенциалом (НАДH·Н+) к кислороду, имеющему самый положительный редокс-потенциал.

Редокс-потенциал (Ео ) численно равен электродвижущей силе (эдс) в вольтах, возникающей между растворами окислителя и восстановителя (концентрации 1М, рН = 7,0, температура 25 С). Чем отрицательнее редокс-потенциал системы, тем выше ее способность отдавать электроны (восстановители), чем положительнее редокспотенциал, тем выше способность вещества присоединять электроны

(окислители).

Существует несколько вариантов дыхательных цепей:

главная (полная)

укороченная (сокращенная)

Главная (полная) дахательная цепь.

Во внутренней митохондриальной мембране переносчики электронов и протонов сгруппированы в 3 белково-липидных комплекса, пересекающих мембрану, обозначаются они латинскими цифрами – I, III и IV. Убихинон (КоQ) не входит в состав комплексов; цитохром с, являясь водорастворимым, находится в межмембранном пространстве.

Рисунок 9. Схема функционирования главной дыхательной цепи

Комплекс I (НАДН2 – ФП – КоQ) – состоит из НАДН 2 – дегидрогеназы с коферментом ФМН и железосерных белков. Катализирует

70