- •Строение белка. Уровни структурной организации молекулы белка.
- •Строение, размер и форма белковой молекулы, функции белков.
- •Денатурация, причины и признаки, использование в медицине.
- •Ферменты. Особенности ферментативного катализа. Строение и структура ферментов.
- •Полиферментные комплексы, метаболоны.
- •Механизм действия ферментов. Этапы ферментативного катализа.
- •Факторы, определяющие активность ферментов [e], [s], [p], Km. Влияние pH, [p], tº, ионной силы на активность ферментов.
- •Изостерическая и аллостерическая регуляция.
- •Николаев а. Я. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1989. С. 52–92.
- •Марри р. И др. Биохимия человека. М.: Мир, 1993. Т. 1. С. 63–75.
- •Филиппович ю. Б. Основы биохимии. М.: Высшая школа, 1993. С. 105–144.
- •1. Мультимедийная презентация.
- •Механизмы и роль аллостерической регуляции. Характеристика аллостерических ферментов. Виды ингибирования (обратимое, необратимое, конкурентное, неконкурентное, бесконкурентное).
- •Изоферменты, их природа, биологическая роль, строение лдг.
- •Изменение активности ферментов в онтогенезе.
- •Николаев а. Я. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 1989. С. 52–92.
- •Марри р. И др. Биохимия человека. М.: Мир, 1993. Т. 1. С. 63–75.
- •Филиппович ю. Б. Основы биохимии. М.: Высшая школа, 1993. С. 105–144.
- •1. Мультимедийная презентация.
- •Локализация ферментов в клетке, органоспецифические и маркерные ферменты.
- •Качественное обнаружение и количественное определение активности. Единицы активности (мe, катал). Удельная активность. Число оборотов ферментов.
- •Сопряженные ферментные системы их применение. Номенклатура, классификация ферментов (тривиальная, рациональная, систематическая). Принципы классификации.
- •Медицинская энзимология. Основные направления Применение ферментов в лабораторной диагностике, производственной практике и биотехнологии.
- •Энзимопатии. Патогенез энзимопатий. Энзимодиагностика, цель, задачи. Типы ферментов плазмы крови.
- •Энзимотерапия. Примеры. Иммобилизованные ферменты, липосомы, тени эритроцитов, вирусные векторы. Биотехнология.
- •История развития учения о биологическом окислении
- •Современные представления о бо. Основные этапы бо. Строение атф, природа макроэргичности.
- •Митохондрия. Строение, функции, сравнительная характеристика мембран митохондрий. Характеристика ферментов мембран, межмембранного пространства, мx матрикса.
- •Цтк, история открытия, реакции, ферменты, коферменты, субстраты. Биологическая роль, регуляция цтк. Метаболоны цтк.
- •1. Энергетическая функция.
- •2. Пластическая функция.
- •3. Регуляторная.
- •Строение дыхательной цепи (дц), комплексы, ингибиторы. Механизм работы. Пункты сопряжения, величина овп компонентов дц. Коэффициент р/о, его значение.
- •Свободное и разобщенное дыхание. Теории сопряжения оф.
- •Структура и функция протонной атф-азы. Механизм разобщения.
- •Оф (снятие pH и ). Механизмы термогенеза. Роль бурой жировой ткани.
- •Пути потребления o2 в организме. Характеристика микросомальной дц, ее сравнение с митохондриальной. Характеристика цитохромов p450, их функция.
- •1. Сходства: а) они имеют одинаковые начало и конец и одинаковую суммарную разность потенциалов (а значит одинаковый градиент энергии в начале и конце);
- •2. Различия: а) по локализации;
- •Антиоксидантная защита: ферментная и неферментная.
- •1. Мультимедийная презентация.
- •1. Мультимедийная презентация.
-
Современные представления о бо. Основные этапы бо. Строение атф, природа макроэргичности.
Обмен веществ и энергии - закономерный порядок превращения вещества и энергии в живых организмах, направленный на их сохранение и самовоспроизведение. Обмен веществ и обмен энергии тесно связаны и представляют собой диалектическое единство.
Вся совокупность химических реакций, протекающих в живых органихмах, включая усвояемость веществ, поступающих извне (ассимиляция) и их расщепление (диссимиляция) вплоть до образования конечных продуктов, подлежащих выделению, составляет сущность и содержание обмена веществ.
Ассимиляция - одна из сторон обмена веществ.
Ассимиляция включает огромное количество химических превращений, приводящих к использованию органических и неорганических веществ, поступающих из внешней среды для построения специфических для данного организма белков, НК, липидов, углеводов. Процесс ассимиляции обеспечивает рост, развитие, обновление организма и накопление запасов, используемых в качестве источника энергии.
Диссимиляция - противоположная ассимиляции сторона обмена веществ: разрушение органических соединений с превращением их в простые вещества (в основном H2O, CO2, NH3).
Промежуточный обмен - превращение веществ в организме с момента поступления их в клетки до образования конечных продуктов.
Попав внутрь клетки, питательное вещество метаболизируется - претерпевают ряд химических изменений, катализируемых ферментами. Определенная последовательность таких химических изменений называется метаболическим путем, а образующиеся прмежуточные продукты - метаболитами.
Различают 2 стороны промежуточного обмена - анаболизм и катоболизм. Анаболические реакции направлены на образование и обновление структурных элементов клеток и тканей. Эти реакции преимущественно восстановительные, соправаждаются затратой свободной энергии.
Катоболические превращения - процессы расщепления сложных молекул, как поступивших с пищей, так и входящих в состав клетки до простых компонентов. Эти реакции обычно окислительные, сопроваждаются выделением свободной энергии.
Обе стороны промежуточного обмена тесно взаимосвязаны во времени и пространстве.
Боилогическое окисление - это совокупность биохимических реакций, приводящих к образованию полезной энергии за счет деградации компонентов пищи.
Принципиальной особенностью БО или тканевого дыхания является то, что оно протекает постепенно, через многочисленные промежуточные стадии, т. е. происходит многократная передача протонов и электронов от донора к акцептору.
Субстраты биологического окисления.
Субстратом БО является любое вещество, способное поставлять электроны и протоны, энергия которых трансформируется в полезную конвертируемую форму.
Субстраты БО: метаболиты восстанавливающие НАД, ФАД, служащие предшественниками субстратов, зависящие от дегидрогеназ Гл, АК.
Схема энергетического обмена.
Основные компоненты пищи - белки, липиды и углеводы проходят 3 этапа энергетического обмена:
1. ЖКТ - происходит деполимеризация сложных соединений: крахмал и гликоген -----> Гл
дисахариды и олиго -----> до моносахаридов
белки -----> до пептидов и АК.
2. С момента поступления мономеров в клетку начинается цитозольный этап: происходит дальнейший распад мономеров и унификация субстратов, превращение их в общие соединения:
Углеводы все идут в Гл.
Липиды ----> Гн и ЖК.
3. Митохондриальный - унификация субстратов продолжается в митохондриальном матриксе, тут субстраты подвергаются окислению путем вовлечения в цикл Кребса, который снимает с них электроны и протоны и трансформирует их энергию в конвертируемую форму АТФ.
Схема образования субстратов биологического окисления.
БЕЛКИ УГЛЕВОДЫ ЛИПИДЫ Энергия
| | | | |
АК Гл Гн ЖК |1; 0,5%
|
ЩУК |
| 3ФГА | | ПВК --- | | АцКоА |
> |
лактат |
| | | |2; 2,5% | | | | |
|
Цикл Кребса NAD 1/2O2 -------- АДФ + Фн |
| Цитрат NAD.H2 -> H2O АТФ работа |
|
----------------- |
| | | | | 3; 97% | | | ---------- |
Природа макроэргичности АТФ.
Роль АТФ - хранилище биологической энергии. В 1 молекуле АТФ имеется 2 макроэргические связи. При их расщеплении высвобождается 32 кДж энергии.
АТФ присутствует в клетках в диссоциированной форме: АТФ4-АТФ4- ------> АДФ3- + Фн2- + Н+
10-3 10-3 10-3 10-7
Т. о. всякая работа в клетке сопровождается образованием H+, которые захватываются буферами.
1 причина макроэргичности: т. к. концентрация АТФ, АДФ и Фн одинакова (по 10-3 моль), а концентрация Н+ = 10-7 моль,
согласно закону соотношения действующих масс равновесие сдвинуто вправо.
2 причина: в структуре АТФ имеется 3 фосфата и 2 ангидридные связи, за счет этого на хвосте молекулы АТФ создается конфармационная напряженность, возникает сила электростатического отталкивания и АТФ отдает молекулу фосфата. И при этом она переходит в более выгодное состояние АДФ + Фн, которое более устойчиво, это 3-я причина макроэргичности.
В клетках АТФ присутствует в виде магниевой соли. Существует точка зрения, что уровень Mg2+ отражает уровень АТФ.
В 1940-41 гг немецким биохимиком Фрицем Липманом была создана концепция АТФ-азного цикла: в процессе фото- или хемосинтеза энергия депонируется в форме АТФ. Синтез АТФ в организме происходит из АМФ:
Фн
АМФ + Фн ------> АДФ -------> АТФ
- HOH
фото -> АТФ ----------> осмотическая работа
синтез | ----> транспорт
хемо ---АДФ + Фн<-----> электрическая работа
----> химическая работа
----> тепловая работа
----> механическая и световая работа.
«Энергетической валютой» клетки является АТФ
Такое «центральное» расположение молекулы АТФ позволяет ей выполнять роль донора высокоэнергетического фосфата для соединений, расположенных ниже в таблице, превращаясь при этом в АДФ, а АДФ - роль акцептора высокоэнергетического фосфата у соединений, расположенных выше. Цикл АТФ/АДФ связывает, тем самым, процессы генерирующие «~Р» с процессами, использующими «~Р». Сумму всех адениловых нуклеотидов в клетке (АТФ,АДФ и АМФ) называют адениловой системой. Процессы гидролиза и синтеза АТФ происходят с высокой скоростью, поскольку общий фонд АТФ очень маленький и для поддержания процессов жизнедеятельности в клетке его хватает только на несколько секунд.
В клетках организмов животных есть три основных источника ~P для синтеза АТФ.
-
окислительное фосфорилирование – механизм образования АТФ, использующий для этого энергию градиента электрохимического потенциала, возникающего на внутренней мембране митохондрий.
-
Субстратное фосфорилирование – механизм синтеза АТФ, использующий энергию макроэргических соединений, образующихся в процессе метаболизма (1,3- дифосфоглицериновая кислота, сукцинил-КоА и т.д.).
-
Синтез АТФ с использованием макроэргов, выполняющих своеобразную роль молекул – депо макроэргических связей (креатинфосфат).
Тому, каким образом живые системы преобразуют энергию поступающих из внешней среды химических соединений, в энергию макроэргических соединений и посвящена значительная часть курса биохимии.