Молекулярні механізми м’язового скорочення та розслаблення м’язів

м'язове скорочення, в основі якого лежить переміщення товстих і тонких філаментів, потребує участі АТФ; циклічне перетворення АТФ в АДФ є необхідною передумовою як скорочення, так і

розслаблення м'язів. Гідроліз АТФ до АДФ та Фн здійснюється завдяки АТФ-азній активності

глобулярних головок S1 міозину.

A. У м'язі, що перебуває в стані спокою, S1-головки міозину не сполучені з актиновими філамен-тами. Продукти гідролізу АТФ (АДФ та Фн) зв'язані з міозином.

B. При збудженні м'яза S1-головки зсуваються в напрямку тонких філаментів і сполучаються з

нитками актину (G-субодиницями). Фн вивільняється з комплексу з міозином.

C. Вивільнення АДФ з комплексу з міозином супроводжується конформаційним зсувом у

просторовому розташуванні головки S1, що зв'язана з актином (зміщенням кута між головкою і віссю міофібрили з 90° на 45°).

D. Взаємодія з актином молекули АТФ супроводжується розривом зв'язку між актином і міозином. S1-головка знову віддаляється від тонкого філамента.

E. АТФ, що вивільнився, гідролізується до АДФ та Фн, завдяки АТФ-азній активності вільних головок міозину. Продукти гідролізу знову сполучаються з міозином. Актинові та міозинові філамента готові до нового циклу взаємодії та пересування.

Головним біохімічним регулятором скорочення та розслаблення м'язів є зміни цитозольноїконцентрації іонів Са2+, яка у стані спокою (розслаблення) становить близько 10"8-10-7 моль/л. Поширення потенціалу дії з сарколеми на трубочки Т-системи, що контактують із мембранами саркоплазматичного ретикулуму, спричиняє вихід Са2+ з канальців СР, які відіграють роль депо Са2+ в міоцитах (у комплексі з білком секве-стрином). Внаслідок цих процесів концентрація Са2+ в саркоплазмі досягає 10~5 моль/л, що ініціює молекулярні процеси, які є м'язовим скороченням.

Енергетичний обмін в головному мозку людини. Значення аеробного окислення глюкози.

Загальний хімічний склад головного мозку характеризється наявністю білків (близько 8 % загальної маси тканин), значною кількістю ліпідів (10-12 %), вуглеводів (близько 1 %), інших низькомолекулярних біомолекул, неорганічних солей і води (77-78 %). надзвичайно високому вмісті ліпідів різноманітної хімічної структури. Біоенергетика мозку характеризується значною залежністю від постачання киснем, який використовується переважно на аеробне окислення глюкози. Основним споживачем метаболічної енергії в головному мозку, що використовується у формі АТФ, є процес генерації нервового потенціалу на мембрані нейронів, який вимагає постійного функціонування натрієвого насоса - мембранної Na+, К+-АТФази. Головною особливістю енергетичного обміну головного мозку є значне переважання рівня використання глюкози над іншими субстратами енергетичного обміну. У тканині головного мозку в реакції гідролітичного дезамінування АМФ постійно утворюється вільний аміак, який знешкоджується шляхом взаємодії з глутаматом, утворюючи глутамін, що виходить у кров.

Схема синтезу ІМФ

(1) взаємодія а-0-рибозо-5-фосфату з АТФ з утворенням 5-фосфорибозил-1-піро-

фосфату (ФРПФ);

(2) взаємодія ФРПФ із глутаміном з утворенням 5-фосфорибозиламіну;

(3) взаємодія 5-фосфорибозиламіну з гліцином з утворенням гліцинамід-рибозил-5-

фосфату (ГАР); о

(4) взаємодія ГАР з активною формою форміату (—С—Н) (К5,К10-метеніл-Н4-фо-

латом) з утворенням форміл-ГАР;

(5) взаємодія форміл-ГАР з глутаміном (донором аміногрупи) з утворенням форміл-

гліцинамідин-рибозил-5-фосфату(форміл-ГАМ);

(6) взаємодія форміл-ГАМ з АТФ із замиканням імідазольного кільця, тобто

утворенням сполуки, що містить п'ятичленне кільце пуринового циклу - аміноімідазол-

рибозил-5-фосфату (АІР);

(7) карбоксилування АІР з утворенням аміноімідазолкарбоксилат-рибозил-5-фос-

фату (АІКР);

(8) взаємодія АІКР із аспартатом (донором аміногрупи) з утворенням проміжної

сполуки - аміноімідазолсукцинілкарбоксамід-рибозил-5-фосфату (АІСКР);

(9) розщеплення АІСКР з елімінацією фумарату та утворенням аміноімідазолкарбо-

ксамід-рибозил-5-фосфату (АІКАР); О

(10) форматування АІКАР за рахунок (—С—Н)-групи №°-форміл-Н4-фолату з

утворенням формамідоімідазолкарбоксамід-рибозил-5-фосфату (ФАІКАР);

(11) дегідратація та циклізація ФАІКАР з утворенням першого пуринового нуклео-

тиду - інозинмонофосфорної (інозинової) кислоти, (ІМФ).

Білет 6