- •0Лекция № 1.
- •1.Статическая биохимия (изучает структуру веществ ) - биоорганическая химия.
- •2.Значение биохимии для диагностики заболеваний.
- •1 .Альфа спираль ( л.Поллинг) - виток составляет от 3 до 6 ак. Терминатором спирали является ак-пролин.
- •2.Бетта складчатый слой.
- •3.Петли полипептидной цепи (соединительные петли).
- •1.Физико-химические свойства белков. Их использование для разделения белков.
- •2.Принципы классификации белков.
- •3.Характеристика простых белков.
- •1.Молекулярная масса белков определяет многие свойства белков: седиментация, диффузия, плотность белковых растворов, коллоидные свойства белков и др. Характеристики.
- •2.Способность белков связываться с лигандами,
- •3.Электрохимические свойства белков.
- •1. Концевыми соон и nh2 группами.
- •2.Боковыми группами:
- •1.Ионообменная хроматография.
- •2.Разделение белков на основании величины заряда - электрофорез белков. С помощью электрофореза в сыворотке крови выделяют как минимум 5 фракций: альбумины, альфа, альфа-2, гамма, бета - глобулины.
- •4.Коллоидные свойства белков.
- •5. Гидратация белков - способность белков связывать воду. Она осуществляется за счёт:
- •1. Повышают скорость реакции.
- •1.Витаминные.
- •4.Специфичность действия ферментов. В основе специфичности действия ферментов лежит конформационное соответствие его активного центра молекуле субстрата. Различают следующие виды специфичности:
- •1.Ингибиторы ферментативной активности.
- •1. Класификация ферментов.
- •1.Энзимопатология (патологическое состояние, связанное с полным отсутствием фермента в организме).
- •1.Поступление веществ из внешней среды посредством питания и дыхания.
- •1 .Катаболическая - распад ацетила.
- •1.Теория «активации» кислорода академика баха. Ведущей ролью в процессе биологического окисления он представлял образование пероксидов.
- •1 .Механизм окислительного фосфорилирования.
- •1. Целостность мембраны - непроницаемость её для протонов.
- •1.Связывание кислорода с активным центром фермента.
- •2.Восстановление кислорода и перенос его на субстрат.
- •1.Диоксигеназы - ферменты, включающие в субстрат молекулу кислорода.
- •2. Вторичные радикалы (он, липидные радикалы – l,, lo,, loo,) Их образование происходит с участием железа (11). Это патологические продукты.
- •3. Третичные радикалы (антиоксиданты) - образуются под влиянием вторичных радикалов.
- •1 .Фермент - супероксиддисмутаза (сод).
- •2.Она раздражает слизистую оболочку жкт, усиливая секрецию желёз.
- •3.Усиливает сокращение кишечника,
- •4.В толстом кишечнике под действием ферментов условно-патогенной микрофлоры клетчатка подвергается брожению с образованием глюкозы, лактозы и газообразных веществ.
- •1. Основной фосфоролитический путь
- •2.Неосновной амилолитический.
- •1.Болезнь ферса - фосфорилаза печени.
- •3 Реакции гликолиза являются необратимыми:
- •1.Гексокиназная.
- •2.Фосфофруктокиназная.
- •3.Пируваткиназная.
- •1. Глицеральдегид-3-фосфат
- •1. Транскетолазные реакции:
- •1.Липиды, их классификация и биологическая роль.
- •2.Превращение липидов в органах пищеварения.
- •1.Структурными липидами.
- •2.Резервными липидами.
- •3.Свободными липидами. — хиломикроны,
- •1 .Структурная. Липиды являются обязательным структурным компонентом биологических мембран клеток.
- •1. Эмульгируют пищевые жиры.
- •2. Активируют липолитические ферменты.
- •3. Выполняют роль переносчиков трудно растворимых в воде продуктов гидролиза жира и жирорастворимых витаминов a, d, е, к.
- •1.Транспортные липопротеины крови. Состав и биологическая роль. 2.Простагландины, простациклины, тромбоксаны, лейкотриены. Механизм их образования и биологическая роль.
- •3.Окисление глицерина и вжк в тканях.
- •1. Хиломикроны. Образуются в стенке кишечника и имеют самый крупный размер частиц.
- •2. Лпонп. Синтезируются в стенке кишечника и печени.
- •3. Лпнп. Образуются в эндотелии капилляров из лпонп.
- •4. Лпвп. Образуются в стенке кишечника и печени.
- •1.Простагландины:
- •1 . Альфа -глицерофосфата
- •1.Биосинтез вжк в тканях, химизм реакций, биологическая роль. 2.Холестерин, биологическая роль, биосинтез, окисление. 3.Патология липидного обмена.
- •1.Наличие атф, со2, н2о, надф*н2, поступающий из гексозомонофосфатного пути превращения глюкозы.
- •2.Наличие специальных белков-переносчиков (hs -апб). 3.Наличие специальных ферментов синтеза.
- •1.Структурная. Свободный холестерин является, обязательным структурным компонентом мембран клеток.
- •2.На этапе пищеварения.
- •1. Белковое питание.
- •2. Превращение белков в органах пищеварения.
- •3. Гниение белков. Образование токсических продуктов и механизм их обезвреживания.
- •1 .На этапе поступления жиров с пищей:
- •2.На этапе пищеварения.
- •1. Белковое питание.
- •1.Реакция декарбоксилированая.
- •1. Источники аминокислот в клетке и пути их использования.
- •3.Реакции дезаминирования - разрушение nн2-группы с выделением аммиака. В организме возможны следующие виды дезаминирования.
- •1. Образование амидов
- •2. Восстановительное аминирование.
- •3. Образование солей аммония.
- •4. Синтез мочевины - основной путь обезвреживания аммиака - орнитиновый цикл.
- •1.Особенности метаболизма нуклеопротеинов.
- •2.Бета -аминоизобутират.
- •1.Азот промежуточных продуктов (пептиды, ао, ак, креатин, индол, скатол и т.Д.)
- •2.Азот конечных продуктов (мочевина, мочевая к-та, индикан, креатинин)—
- •1.Продукционная - повышение образования компонентов остаточного азота, главным образом
- •2.Ретенционная - задержка азотистых шлаков из-за нарушения выделительной функции почек.
- •1. Нарушение на этапе поступления белков. В норме в организм должно поступать 80 - юОгр белков. Обязательно поступление всех незаменимых ак.
- •2. Нарушение на этапе пищеварения:
- •3. Нарушение межуточного обмена - нарушение обмена аминокислот в тканях.
- •1. Матрица - нити днк. Расщепление нити называется репликативная вилка. Она
- •2. Репарация днк.
- •3. Транскрипция гена.
- •1. Матрица - 1 нить днк. Образуется транскрипционный глазок.
- •1.Рекогниция (распознавание) - узнавание между аминокислотами и их транспортной
- •3. Инициация - начало процесса трансляции.
- •4. Элонгация (продолжение) протекает циклически в виде последовательной смены трёх фаз:
- •5. Терминация (прекращение).
- •6. Броцессинг белка (созревание) совокупность химических модификаций
- •1. Регуляция происходит только на уровне транскрипции. Первичные транскрипты генов у них транслируются до завершения транскрипции.
- •3. Регуляция биосинтеза белков у прокариот протекает альтернативно путём репрессии и индукции.
- •1. Выделение днк из биологического материала.
- •2. Амплификация - репликация на органическом участке молекулы днк. Производится за счёт работы ферментов и смены температурных режимов.
- •3. Детекция продуктов pcr (копий заданного участка) Схема pcr:
- •1. Изучаемая днк,
- •1. Структурные гены
- •2. Регуляторные элементы
- •1. Фенотипическое различие между клетками,
- •2. Индивидуальные различия между организмами одного вида. Каждый человек отличается от другого человека на 0,1% генома.
- •3. Широкое разнообразие белков. На основе 35000 генов синтезируются около 5000000 белков. В настоящее время нельзя сказать точно, что изучать важнее - геном или белковый состав организма.
- •1. Лежит в основе развития предрасположенности к заболеваниям (атеросклероз)
- •1.Внутриклеточное и межклеточное согласование клеточных процессов,
- •1.Малый период жизни (динамичность, оперативность регуляции).
- •1. Фактор расширения сосудов;
- •1. Передняя
- •1. Стимуляция синтеза белка: (через ифр I.)_
- •2. Влияние на углеводный обмен:
- •3. Влияние на минеральный обмен (через ифр1) - задержка кальция, фосфора, магния в организме,
- •4. Влияние на липидный обмен (не через ифр 1):
- •1. Альфа -меланоцитстимулирующий гормон (мсг) (промежуточная доля).
- •1. Гормоны щитовидной и паращитовидной желез.
- •1. Повышение поглощения тканями кислорода за исключением мозга, ретикуло-эпителиальной системы и гонад.
- •1. Углеводный обмен:
- •2. Липидный обмен:
- •1. Выделяют группу энзимовитаминов - это предшественники коэнзимов или простетических групп ферментов:
- •4. Участвуют в синтезе медиаторов (вит.С - серотонин), стероидных гормонов. Авитаминоз - это патологическое состояние, которое развивается в результате отсутствия
- •1. Он принимает участие в дифференцировке эпителиальных тканей, а также участвует в регуляции роста и дифференцировке эмбриональных тканей. В эмбриональных тканях
- •1. Нарушение дифференцировки эпителия - кератинизация.
- •2. Нарушение восприятия света и сумеречного зрения - гемеролапия («куриная слепота»). При хроническом гиповитаминозе вит.А развивается дистрофия и необратимая дегенерация палочек.
- •1 Витамин к и витамин е.
- •2 Водорастворимые витамины.
- •1. Является кофактором карбоксилирования глу в протромбине, т.Е. Необходим для его поевпашения в тромбин.
- •2. Участвует в превращении проконвертина в конвертин
- •1. Участие в окислительно-восстановительных реакциях:
- •2. Синтез кортикостероидов
- •1. Входит в состав тдф: тиамин(атф) ® тдф
- •2.Участвует в передаче нервного импульса.
- •1. Участвует в окислительно-восстановительных реакциях, т.К. Входит в состав фермента фмн
- •I. Метилирование в12
- •1. Является ко-ферментом карбоксилаз пвк, ацетил -коа, пропионил-коа.
- •2. Участвует в реакциях синтеза жирных кислот и стерина.
- •1. Входит в состав ко-фермента а, следовательно, участвует в синтезе ацетил-коа, различных ацил-коа, образующихся в результате следующих реакций:
- •2. Участвует в синтезе более 80 различных ферментов.
- •1. Участвует в образовании фосфотидилхолина.
- •1. Прямо воздействующие:
- •2. Структуры аналогичные витаминам:
- •1. Снижение затрат энергии в современных условиях, следовательно, необходимость снижение
- •1. Для крови: нб - 75%, кб - 25%. Суммарно этот показатель обозначается, как общий билирубин крови, который в норме для взрослого человека составляет 8 -20ммоль/л.
- •2. Печеночная желтуха (токсические и вирусные и другие гепатиты).
- •3. Подпеченочная желтуха (механическая).
- •4. Физиологическая желтуха новорождёных.
- •1. Транспортирует ионы меди, связывает и удерживает их в кровеносном русле
- •3. Обладает противовоспалительным действием
- •4. Является антиоксидантом, обезвреживает активные формы кислорода и пол.
- •IgD. Функция неизвестна.
- •1. Метаболиты: аминокислоты (25%), креатин (5%), полипептиды и нуклеотиды (3,5%)
- •2. Конечные азотистые продукты: мочевина(50%), мочевая кислота (4%), креатинин (2,5%), индикан и аммиак.
- •1.Экскреторная функция - это выделение мочевины, мочевой кислоты, креатина, лекарств, токсинов, избытка воды, микроэлементов, электролитов. Состоит из трёх фаз:
- •2.Регуляторная и гомеостатическая.
- •3.Секреторная функция:
- •1.Мочевина (20 - 35г/сутки). Повышается при повышенном распаде белков при нормальной функции печени, высокобелковое питание. Понижается при нарушении синтеза в печени, нарушении функции почек.
- •3. Креатинин (0,8 - 2,3г/сутки). Повышается при усиленном распаде компонентов мышечной ткани (травмы мышц), увеличение употребления мясной пищи. Понижается при угнетении фильтрации почками.
- •4. Белок (не более зОмг/л). Качественными реакциями не обнаруживается. Протеинурия наблюдается при гематурии, нарушении функции почек.
- •1. Химический состав нервной ткани.
- •1. Глу связывает аммиак
1. Структурные гены
2. Регуляторные элементы
Структурные гены кодируют синтез МРНК, ТРНК, РРНК.
Регуляторные элементы не кодируют РНК и, соответственно, белков; влияют на работу
структурных генов.
ГЕНОМИКА - отрасль молекулярной биологии, изучающая структуру и механизмы работы гена. В настоящее время установлено и изучено 35000 генов человека. Из них в каждой клетке работает 25%.
СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРИРОДЕ БИОХИМИЧЕСКОГО ПОЛИМОРФИЗМА.
В 40-е годы 20в БИДЛОМ и ТЕЙТУМОМ выдвинут принцип: 1 ген - I фермент. Они исходили из общей схемы биосинтеза белка, однако этот принцип не объясняет:
1. Фенотипическое различие между клетками,
2. Индивидуальные различия между организмами одного вида. Каждый человек отличается от другого человека на 0,1% генома.
3. Широкое разнообразие белков. На основе 35000 генов синтезируются около 5000000 белков. В настоящее время нельзя сказать точно, что изучать важнее - геном или белковый состав организма.
ПРОТЕОМИКА - отрасль молекулярной биологии, изучающая структуру и функцию белков, взаимосвязь между ними.
ПРОТЕОМ - совокупность белков клетки или организма. В настоящее время можно составить протеомный портрет человека, существует ПРОТЕОМНАЯ ДАКТИЛОСКОПИЯ.
Развитие ГЕНОМИКИ и ПРОТЕОМИКИ невозможно без компьютерного обеспечения. Компьютеры помогают расшифровать геном, определять структуру белков, моделировать функции и признаки.
БИОДЕКОДОМИКА- раздел молекулярной биологии, занимающийся расшифровкой биологических тестов.
МЕТОДЫ И ПРИНЦИПЫ ГЕНОТЕРАПИИ.
ГЕНОТЕРАПИЯ - введение конструкции в организм человека с лечебной целью.
ГЕНОТЕРАПИЯ подразделяется на:
1. ГЕНОТЕРАПИЯ ex vivo, т.е. коррекция генов в клетках, выведенных за пределы организма, коррекция и возвращение клеток в организм. Появилась в 1986г. - впервые был вылечен иммунодефицит, что необходимо повторять 2 - 3 года, т.е. временные ограничения.
2. ГЕНОТЕРАПИЯ in vivo - системная генотерапия с заменой или введением вновь нормального гена во все клетки организма. Сложна и пока менее используется.
3. ГЕНОТЕРАПИЯ in situ - генетическую конструкцию вводят в зону патологического процесса. Например, блокаторы онкогенов вводят в место локализации опухоли после её удаления.
ГЕНОТЕРАПИЯ может быть фетальная (в настоящее время запрещена) и соматическая.
Способы доставки генов. Частицы, доставляющие фрагмент ДНК, называются векторами.
1. Вирусные - вирусные частицы, лишённые возможности вызывать заболевание, но сохраняют способность проникать в геном клетки и встраиваться в него. В них искусственно вводится нужный ген.
2. невирусные:
белковые - белок как доставляющая частица;
наначастицы - мельчайшие капсулы, представленные фосфолипидами, содержащие в
себе ген. Виды терапевтического переноса генов:
ИНТРО- или ЭКСТРОХРОМОСОМНАЯ КОРРЕКЦИЯ (за пределами хромосом),
Введение системы, продуцирующей нормальный белок взамен патологического - генно- клеточная патология.
3. Блокада аномальных генов - обеспечивается комплиментарной последовательностью ДНК. На 2001г. в мире было 3500 пациентов, получающих ГЕНОТЕРАПИЮ, более 2000 из них по поводу раковых заболеваний. В мире утверждено 320 клинических протоколов ГЕНОТЕРАПИИ. Перспективы: переход от генной к генно-клеточной терапии.
Лекция № 22. Матричные биосинтезы (окончание).
1.ВИДЫ ГЕННЫХ МУТАЦИЙ.
2.БИОХИМИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ И ЕГО ПОСЛЕДСТВИЯ.
3.ОБРАТНАЯ ТРАНСКРИПЦИЯ. ВЛИЯНИЕ АНТИБИОТИКОВ И ТОКСИНОВ НА 4.БИОСИНТЕЗ БЕЛКА.
5.ТЕЛОМЕРЫ И ТЕЛОМЕРАЗЫ. ИХ РОЛЬ В РАЗВИТИИ ОПУХОЛЕВОГО РОСТА.
ВИДЫ ГЕННЫХ МУТАЦИЙ.
ДЕПУРИНИЗАЦИЯ - потеря или замена пуриновых оснований. За 70 лет теряется до 40%. С меньшей скоростью происходит ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ и ДЕПИРИМИДИРОВАНИЕ. Белок Р-53 метит повреждённый участок ДНК. Если он работает, то включаются механизмы репарации. Если этого белка нет, то наступают мутации - нерепарированные изменения первичной структуры ДНК. Генные мутации затрагивают небольшой участок ДНК в пределах гена. Виды генных мутаций:
1. замена:
а) одного нуклеотида на другой без изменения смысла кода
ААГ ААА (ЛИЗИН)
КВАЗИДУПЛЕТНОСТЬ - смысловую нагрузку несут в коде только два нуклеотида
б) замена одного нуклеотида на другой с изменением смысла кодона - МИССЕНС-МУТАЦИЯ
в) замена с образованием терминирующего кодона- НОНСЕНС-МУТАЦИЯ.
2. вставка:
а) вставка одного или нескольких кодонов без сдвига рамки считывания. В результате образуется белок, удлинённый на одну или несколько аминокислот.
б) вставка 1, 2 (но не кратного 3) нуклеотидов. Происходит сдвиг рамки считывания. В результате синтезируется белок со случайной аминокислотной последовательностью.
3. ДЕЛЕЦИЯ (выпадение):
а) выпадение одного или нескольких кодонов без сдвига рамки считывания. Образуется полипетид, укороченный на одну или несколько аминокислот.
б) выпадение одного или нескольких (но не кратное 3) нуклеотидов со сдвигом рамки считывания. Образуется ПОЛИПЕПТИД со случайной последовательностью аминокислот . По биологическим последствиям все мутации делятся на:
1. Нейтральные. В результате образуются белки с неизменёнными свойствами. Может произойти замена одной аминокислоты на другую, эквивалентную по свойствам (ВАЛ — АЛА, АСП — ГЛУ). Последствия не проявляются.
2. «Молчащие». В результате одна аминокислота заменяется на другую близкую по свойствам, но не эквивалентную. Свойства белка близки, но не совсем идентичные. Эта мутация в физиологических условиях может никак не проявиться, а в экстремальной ситуации может выявиться (обуславливает предрасположенность к заболеваниям)
3. Патогенные. Например, в гемоглобине А ГЛУТАМИНОВАЯ кислота даёт дополнительный отрицательный заряд, что способствует устойчивости белка в растворе. При замене её на ВАЛ устойчивость утрачивается и гемоглобин выпадает в осадок.
4. Полезные. Организм получает преимущества для выживания. Играют роль в эволюции
организмов.
БИОХИМИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ И ЕГО ПОСЛЕДСТВИЯ.
В результате мутаций могут возникнуть варианты разных генов или одного и того же гена. Если они летальные, то наступает АПОПТОЗ. Если эти варианты не летальные, то они наследуются. Формируется генотипическая гетерогенность, следовательно, фенотипическая неоднородность.
Следствием генотипической гетерогенности является ПОЛИМОРФИЗМ белков -существование одного и того же белка в разных формах. Например, насчитывается около 700 вариантов гемоглобина. Каждый человек неповторим, биохимически уникален.
ПОСЛЕДСТВИЯ БИОХИМИЧЕСКОГО ПОЛИМОРФИЗМА.