Механизмы переноса веществ через мембрану:

Простая диффузия

Небольшие нейтральные молекулы типа Н₂0, С0₂, 0₂, NH₃ (но не NH₄⁺), мочеви­на, этанол, а также гидрофобные низкомолекулярные органические вещества могут диффундировать через мембрану без участия каких-либо специальных ме­ханизмов. Если существует трансмембранный градиент концентра­ций вещества, то скорость диффузии в сторону меньшей концентрации будет больше, чем в об­ратном направлении, и перенос веществ будет происходить, пока сохраняется градиент концентрации.

Активный транспорт

перенос веще­ства совершается против градиента концентра-ции. Таким способом проис-ходит перенос многих мине-ральных ионов из межкле-точной жидкости в клетку или в об­ратном направлении, пе-ренос аминокислот из про-света кишечника в клетки Ки-шеч­ника, перенос глюкозы из первичной мочи через клетки канальцев почки в кровь. Транспорт против градиента концентрации — несамопро-извольный процесс: он связан с расходованием энергии. Источником энергии может быть или гидролиз АТФ (первично-активный транспорт), или одновремен-ный перенос другого веще­ства, которое движется по градиенту своей концентра-ции (вторично-активный транспорт).

Ионные насосы — это белковые устройства, способ-ные избирательно присое-динять переносимый ион и гидролизовать АТФ Na, K -АТФаза и Кальциевый насос (Са-АТФаза)

97. Биологическое окисле-ние определяется как савокуп-ность реакций окисления субстратов в живых клетках, основная функция которых – энергетическое обеспечение метаболизма. В организме протекает при относительно низкой температуре в присут-ствии воды, и его сворость регулируется обменом вещ-в.

98. Эндергонические и экзергонические р-и в жи-вой клетке:

Человек получает энергию за счет разло­жения органических веществ пищи. Самопроиз-вольные процессы — это экзергонические процессы, т. е. они сопровождаются умень-шением свободной энергии (-дельтаG), и поэтому могут служить источниками энергии для функционирования живой клетки. В результате самопроизвольного образуют-ся термодинамически стабиль-ные продукты: диоксид углерода и вода (мочевина служит для выведения избытка азота). Термо-динамически нестабильные вещества – глюкоза. В углеводах, жирах и белках (аминокислотах) содержание кислорода меньше, чем в конечных продуктах их распада. Иначе говоря, катаболизм этих веществ связан с потреблением кислорода и реакциями окисления.

Энергия, освобождающаяся при реакциях гидролиза разных веществ, обыч­но невелика. Если она превышает 30 кДж/моль, то гидролизуемую связь называ­ют высокоэнергетической (макроэргической).

99. Окислительное декарбо-ксилирование пировиног-радной кислотыВ результате окислительного декарбоксилирования пирува-та образуются ацетил-КоА, восстановленный НАД и диоксид углерода. процес­с, катализируется сложной ферментной системой — пируватдегидрогеназным комплексом. Комплекс содержит три фермента: пируватдекарбоксила-зу, ацетилтрансферазу и дегидрогеназу дигидролипоевой кислоты. Кроме того, в реакциях участвуют пять коферментов: НАД, ФАД, тиаминдифосфат, липоевая кислота и кофермент А (КоА).На I стадии этого процесса пируват (рис. 10.8) теряет свою карбоксильную группу в результате взаимодействия с тиаминпирофосфатом (ТПФ) в составе активного центра фермента пируватдегидрогеназы (E₁). На II стадии оксиэтильная группа комплекса E₁–ТПФ–СНОН–СН₃ окисляется с образованием ацетильной группы, которая одновременно переносится на амид липоевой кислоты (кофермент), связанной с ферментом дигидроли-поилацетилтрансферазой (Е₂). Этот фермент катализирует III стадию – перенос ацетильной группы на коэнзим КоА (HS-KoA) с образованием конечного продукта ацетил-КоА, который является высокоэнергетическим (макроэргическим) соединением. На IV стадии регенерируется окисленная форма липоамида из восстановленного комплекса дигидролипоамид–Е₂. При участии фермента дигидролипоилдегидрогеназы (Е₃) осуществляется перенос атомов водорода от восстановленных сульфгидрильных групп дигидролипоамида на ФАД, который выполняет роль простетической группы данного фермента и прочно с ним связан. На V стадии восстановленный ФАДН₂ дигидро-липоилдегидрогеназы передает водород на кофермент НАД с образованием НАДН + Н⁺. Суммарную реакцию, катализируемую пируватдегидрогеназным комплексом, можно представить следующим образом: Пируват + НАД⁺ + HS-KoA –> Ацетил-КоА + НАДН + Н⁺ + СO₂.

Образовавшийся в процессе окислительного декарбоксилирования аце-тил-КоА подвергается дальнейшему окислению с образованием СО₂ и Н₂О. Полное окисление ацетил-КоА происходит в цикле трикарбоновых кислот (цикл Кребса).

100.Цикл Кребса:

101.Строение митохондрий: Митохондрии обычно имеют форму цилиндра с закруглен-ными концами, длиной 1-4 мкм и поперечником 0,3-0,7 мкм. Однако в разных клетках размеры и форма митох различны. Количество митох в разных клетках также различно; гепатоцит содержит около 2000 митох.

Митохи имеют внешнюю (свободно проницаема для моле­кул с молекулярной масс-сой примерно до 5000) и внутрен­нюю(образует складки — кристы,, проницаемость ограничена и избирательна) мембраны. Содержимое пространства, ограничиваемо-го внутренней мембраной, называют матриксом.

Согласно хемиосмотической концепции, движение электро-нов по дыхательной цепи является источником энергии для транслокации протонов через митохондриальную мем-брану. Возникающая при этом разность электрохимических потенциалов (дельта мю H) приводит в действие АТФ-синтазу, катализирующую ре-акцию АДФ + Р = АТФ. (3)

В дыхательной цепи есть только 3 участка, где перенос электронов сопряжен с нако-плением энергии, достаточ-ным для образования АТФ, на других этапах возникающая разность потенциалов для этого процесса недостаточна. Максимальная величина коэф-фициента фосфорилирования, таким образом, составляет 3, если реакция окисления идет с участием НАД, и 2, если окис-ление субстрата протекает через флавиновые дегидроге-назы. Теоретически еще одну молекулу АТФ можно получить в трансгидрогеназ-ной реакции (если процесс начинается с восстановлен-ного НАДФ):

НАДФН + НАД = НАДФ + НАДН + 30 кДж/моль. (4)

  Функция дыхательной цепи – утилизация восстановленных дыхательных переносчиков, образующихся в реакциях ме-таболического окисления субстратов. Каждая окисли-тельная реакция в соответ-ствии с величиной высвобож-даемой энергии «обслужи-вается» соответствующим дыхательным переносчиком: НАДФ, НАД или ФАД. Соответственно своим окис-лительно-восстановительным потенциалам эти соединения в восстановленной форме под-ключаются к дыхательной цепи. В дыхательной цепи происходит дискриминация протонов и электронов: в то время как протоны перено-сятся через мембрану,создавая дельта рН. электроны дви-жутся по цепи переносчиков от убихинола к цитохро-моксидазе, генерируя разность электрических потенциалов, необходимую для образования АТФ протонной АТФ-син-тазой. Таким образом, ткане-вое дыхание «заряжает» мито-хондриальную мембрану, а окислительное фосфорилиро-вание «разряжает» ее.

Эффективность окислитель-ного фосфорилирования в ми-тохондриях определяется как отношение величины образо-вавшегося АТФ к поглощен-ному кислороду: АТФ/О или Р/О (коэффициент фосфо-рилирования).

102.Трансмембранный электро-химический потенциал:

Ферменты цепи переноса электронов фиксированы в митохондриальной мембра­не их действие векторно, т. е. характеризуется не только ве-ли­чиной скорости реакции, но и пространственной направ-ленностью, подобно дей­ствию транспортных АТФаз. Основ-ным проявлением векторности в дыхательной цепи является перенос ионов водорода со сто­роны матрикса в межмем-бранное простраство.В дыха-тельной цепи есть три пункта, связанные с перекачкой про-тонов: ком­плексы I, III и IV.

Кофермент Q при участии НАДН-дегидрогеназы (ком-плекс I) присоединяет элек-троны от компонентов дыха-тельной цепи с матриксной стороны мембраны, а осво-бождаются электроны и про-тоны на противоположной стороне мембраны, причем электроны акцептируются очередным компонентом дыхательной цепи, а протоны уходят в межмембранное пространство. Такой ме­ханизм называют Q-циклом. Сходным образом действует и цито-хром-с-редуктаза (комплекс III). В области цитохром-оксидазы (комплекс IV) в перекачке протонов, воз-можно, участвуют ионы Сu2.

Перенос двух электронов че-рез каждый комплекс обеспе-чивает перекачку четырех протонов.,т.о. цепь переноса электронов работает как про­тонный насос, перекачивая ионы водорода из матрикса на наружную сторону мембраны.

В результате по сторонам мембраны возникает разность концентраций про­тонов и одновременно разность элек-трических потенциалов со знаком «плюс» на наружной поверхности. Иначе говоря, энергия разности окисли-тельно-восстано­вительных по-тенциалов веществ трансфор-мируется в энергию протон-ного элек­трохимического по-тенциала дельта мю Н⁺.

Электрохимический потенци-ал понуждает протоны дви-гаться с наружной поверхно-сти внутрь, но мембрана не-проницаема для них, за иск-лючением участков, с фермен-том  Н⁺АТФ-синтетаза, ката-лизирующим такую реакцию:

АДФ + Н3Р04 -> АТФ + Н20

АТФ-синтетаза —крупный олигомерный белок, в кото-ром выделяют три части: выступающую в матрикс митохи (F1), построенную из трех пар димеров альфа бета; трансмембранную (F0), обра-зующую гидрофильный канал, и промежуточную область FA. F1 содержит активные цен-тры, синтези­рующие АТФ. Протоны движутся через кА-нал АТФ-синтазы, и энергия этого дви­жения используется для образования АТФ. Меха-низмы трансформации элек-трохимического потенциала в энергию макроэргической свя-зи АТФ, все еще не вполне ясны.Образующаяся АТФ при участии АДФ-АТФ-трансло-казы транспортируется из матрикса на наружную сторону мембр и попадает в цитозоль. Одновременно та же транслоказа переносит АДФ в обратном направлении, из цитозоля в мат­рикс митохи.

103. Дыхательная цепь митох. Согласно хемиосмотической концепции, движение электро-нов по дыхательной цепи является источником энергии для транслокации протонов через митохондриальную мем-брану. Возникающая при этом разность электрохимических потенциалов (дельта мю H) приводит в действие АТФ-синтазу, катализирующую ре-акцию АДФ + Р = АТФ. (3)

В дыхательной цепи есть только 3 участка, где перенос электронов сопряжен с нако-плением энергии, достаточ-ным для образования АТФ, на других этапах возникающая разность потенциалов для этого процесса недостаточна. Максимальная величина коэф-фициента фосфорилирования, таким образом, составляет 3, если реакция окисления идет с участием НАД, и 2, если окис-ление субстрата протекает через флавиновые дегидроге-назы. Теоретически еще одну молекулу АТФ можно получить в трансгидрогеназ-ной реакции (если процесс начинается с восстановлен-ного НАДФ):

НАДФН + НАД = НАДФ + НАДН + 30 кДж/моль. (4)

  Функция дыхательной цепи – утилизация восстановленных дыхательных переносчиков, образующихся в реакциях ме-таболического окисления субстратов. Каждая окисли-тельная реакция в соответ-ствии с величиной высвобож-даемой энергии «обслужи-вается» соответствующим дыхательным переносчиком: НАДФ, НАД или ФАД. Соответственно своим окис-лительно-восстановительным потенциалам эти соединения в восстановленной форме под-ключаются к дыхательной цепи. В дыхательной цепи происходит дискриминация протонов и электронов: в то время как протоны перено-сятся через мембрану,создавая дельта рН. электроны дви-жутся по цепи переносчиков от убихинола к цитохро-моксидазе, генерируя разность электрических потенциалов, необходимую для образования АТФ протонной АТФ-син-тазой. Таким образом, ткане-вое дыхание «заряжает» мито-хондриальную мембрану, а окислительное фосфорилиро-вание «разряжает» ее.

104. Глицин является единственной из всех входящих в состав белков аминок-т, в молекуле которой нет ассиметричного атома углерода. Г.незаменим в синтезе в боразовании белков,париновых нуклеотидов, гемма гемоглобина, парных желчных кислот, креатина, глутатиона.

Серин легко превращается в пируват под действием сериндегидратазы. В связи с этим в тканях имеются условия для превращения глицина (через серин) в пируват. Этим путем осуществляется участие глицина в обмене углеводов.

Роль тирозина в метаболизме чел. И жив.:

Молек тирозина уч-ют в биосинтезе гормонов щит.железы, также является предшественником меланинов, в биологическом процессе обеспечивающем пигментацию кожи, глаз, волос.

105.Аргинин и его роль в обмене в-в участвует в орнитиновом цикле синтеза мочевины, он является донором амидиновой группы в процессе синтеза креатина (уч-ют также глицин и метионин), А. служит источником для образования пролина(через орнитин и глутаминовую кислоту)

S-аденозилметионин,

Фактическим донором метильных групп в реакциях трансметилирования является не свободный метионин, а так называемый активный метионин – S-аденозилметионин, который образуется в процессе АТФ-зависимой реакции, катализируемой метионин-аденозилтрансферазой.

.

Своеобразие данной реакции заключается в том, что СН₃-группа ме-тионина активируется под действием положительного заряда соседнего атома серы. S-аденозилметионин участвует во всех реакциях, где метильная группа используется в биосинтетических реакциях: например, в синтезе адреналина, креатинина, тимина, фосфатидилхолина, бетаина и др.

Распад пуриновых оснований

Конечные продукты: мочевая кислота, СО2, Н2О,фосфаты, аммиак.

108. Распад пиримидин. Осн.:

Продукты распада:аммиак, СО2, Н2О,фосфаты

Обезвреживание аммиака.

Основная масса аммиака обезвреживается в печени с образованием мочвины и в почках с образованием аммонийных солей. Мочевина и соли аммония это конечные продукты азотистого обмена, они выводятся почками.

Способы:

_основной реакцией выведения аммиака является синтез глутамина под действием глутаминсинтетазы. Глутамат+NН3+АТФ->Глутамин +АДФ+Pi. Глутаминсинтетаза обладает высоким сродством к аммиаку и благодаря этой реакции в крови и в тканях поддерживается низкая концентрация NН3. Глутамин явл транспортной формой аммиака т.к. представляет собой нейтральную амино к-ту, способную протекать через клеточные мембраны путем облегченной диффузии.Образовавшийся в тканях глутамин транспортируется в почки и кишечник. В клетках киш от глутамина отщепляется амидная группа в виде NН3, образовавшийся глутамат трансаминируется с образованием аммиака: Глутамин+Н2О à глутамат+ NН3

Глутамат +пируватà альфа-кетоглутамат=аланин. Первая р-я катализируется глутаминазой, вторая - АЛТ

-н.сист: аммиак выводится при помощи восстановительного аминирования, альфа-кетоглутарата под действием глутаматдегидрогеназы, Глутамат в дальн-м может превращаться в глутамин.

                                NН3

Альфа-кетоглутара à глутамат

NН3                         ГД                        

à глутамин

Глутаминсинтетаза

 

-из мышц избыток азота выводится в виде аланина. Аланин получается из ПВК трансаминированием. Источником ПВК в м-цах является глю и также распадающиеся аминокислоты. Аланин из мышц поступает в печень, где из него непрямым дезаминированием получается амиак и ПВК. Аммиак обезвреживается, а ПВК включается в глюконеогенез, образовавшаяся в результате глюконеогенеза глю из печени поступает в ткани, а там окисляется до пирувата.

110.Синтез серотонина

 В организме человека и животных С. синтезируется во мн. тканях из триптофана путем его гидроксилирования (фермент триптофангидрок-силаза) с образованием 5-гид-рокси-триптофана, кот. затем под действием декарбокси-лазы ароматич. L-аминокислот превращается в С. Играет важную роль в деятельности центр. и периферич. нервной системы в качестве медиатора (передатчика) нервных импульсов.

111. гормоны задней доли гипофиза:

Вазопрессин(В) и окситоцин(О) синтезируются в рибосомах. В гипоталамусе синтезируются белки нейрофизин I, II и III способные связывать В иО и транспортировать их в нейросекреторные гранулы гипоталамуса, из ядер гипоталамуса мигрируют вдоль аксона и достигают задней доли гипофиза – резерв гормонов

Химич.строние:О:

  S----------------------------S

Н-Цис-Тир-Иле-Глн-Асн-Цис-Про-Лей-Гли-СО-NН2

  S---------------------------S

Н-Цис-Тир-Иле-Глн-Асн-Цис-Про-Арг-Гли-СО-NН2

Физиолог.значение:

О: сокращение гладких мышц матки и циркулярных параальвеолярных мыш волокон мол.желез.

В: стимуляция сокращения гл.мышечн.волокон сосудов, регуляция водного обмена.

112. Гормоны передней доли гипофиза:

Гормон роста(СТГ), кортикотро-пин, тиротропин, пролактин, фолликулостимулирующий, лютеинизирующий

СТГ под его действием усиливается синтез белка, ДНК, РНК и гликогена, мобилизация жиров из депо и распад высших жирных кислот и глюкозы в тканях. + обладает лактогенной активностью.

Кортикотропин:: стимуляция синтеза и секреции гомонов коры надпочечников.

Пролактин: стимуляция развития мол.желез и лактации

Тиротропин: контролирование развития и функции щит.жел, регуляция и синтез в кровь тиреоидных гормонов..