Физико-химические св-ва белков.

Физико-химические св-ва белков.

- Высокая вязк. растворов, незначит. диффузия, спос-ть к набуханию, оптич. акт-ть, подвиж-ть в электрич. поле, низкое осмот. давление, высокое онкотич. давление, амфотерность. Выраж. гидрофил. св-ва. Молек. масса 6000-100 000. Белки различ. первич. струк., конформ., ф-циями. Форма белк. молек. зав. от рН. Суммарный заряд молек. зав. от соотнош. анионных радик. глутаминовой и аспараг. к-ты и катионный радик. лизина, аргинина, гистидина.

Глобулляр. белки — сферич. ф., несут в кл. динамич. ф-ции, внутрь глобулы собраны гидрофобные радикалы, обр. гидрофоб. ядро, а на пов-ти — гидрофил. ост., что обесп. хорошую раств-ть глобуляр. белков. К ним относ. ферм., АТ, некот. гормоны (инсулин), трансп. белки.

Фибрилл. белки им. нитевид струк.. нераств. в воде и разбавл. солевых растворах, устойчивы. Осн. струк. эл. соединит. тк. Коллагены, a-кератин. эластин. В формир. простр. струк. уч-т ковалентные непептидные связи.

Простые белки сод. в своем сост. только полипет. цепи. При гидролизе дают только аминок-ты. Протамины и гистоны (основные), проламины и глютены, альбумины и глобулины (белки сыв. крови, молока, яич. белок, мышцы) — обл. кислым хар-ром.

Сложные белки сост. из белковой ч. и простетической гр. (ионы металлов, орг. молек.)

Ферменты — специализ. белки. им-е акт. центр. специф. связ. опр. лиганд и катализ. опр. тип хим. р-ции. Рецепторные белки встр. в клеточ. мембр. и локализ. в цитопл. кл. Транспортные взамно связ. и перен. специф. лиганды из одного органа к др. или транспорт. гидрофил. метаболиты и ионы через гидрофоб. мембр.

Защитные — АТ, фибриноген, тромбин.

Регуляторные — возд. на специф. кл-мишени, поддерж гомеостаз, ДНК-ассоциир. белки.

Сократительные — обесп. кл. спос-ю сокращаться или перемещ.. регулир. расхождение хроматид в период деления клетки.

Структурные — поддерж.формы и стабил-ти кл. и тк.

Гомологичные — послед-ти аминок-т, содерж. во многих положениях одни и те же аминокислоты. а внекоторых различные, но близкие по физ-хим св-вам. Их конформ. очень близки др. к др. Белки. сост из таких послед-тей, им-е схожие конформации и родственные ф-ции, объедин в семейства белков: сериновые протеазы (связ. и гидролизир. пепт. св. в белках), иммуноглобулины.

Суточная потр. в белках у взрос. 100-120г., у детей 55-75 г в сут.

Причины белковой недостаточности

алиментарная, врожденные нарушения обмена аминок-т. наруш. всас. белка в кишеч., потери белка с мочой, наруш. синт белка в орг., ожоги, различные хронич. забол.

Квашиокор — возн. вследствие длит. белкового голодания, распр. среди детей в разв. странах, тяж. пораж. печени, остановка роста, резкое сниж. сопрот. инфек.. отечность. атония мышц.

Азотистый балланс — соотношение кол-ва азота. пост. в орг-м в составе пищи и выдел.

 

Лабильность — св-во белков незначит. изм. конформацию посредством разрыва одних и обр-я других слабых связей без потери биологической акт-ти. Тепловое движ. атомов. входящих в сост. белка, выз. разрыв одних и обр- е других слабых св., что приводит к небольшим сдвигам отд. уч-ков полипептидной цепи, не привод. к нарушению биологич. ф-ции белка. Конформ. белка может изм. в некот диапазоне физич.. хим. параметров, при взаимод. с др. молек.

 

Денатурация — изм. нативной конформ. белков, сопров. потерей его биол. актив-ти. Разруш. акт. центр белка, изм трехмерная струк., но первич. не наруш. Изм. физ.-хим. св-ва. Факторы, выз. денат-ю: t выше 60^о., к-ты и щелочи(изм. иониз., разрыв. водород. и ионные св.), мочевина и гуанидинхлорид (разрывают и замыкают на себя водородные связи), спирт, фенол(разруш. гидрофоб. и водор. св.)
Фолдинг белков — пр-с сверт. полипет. цепи в трехмер. простр. биологич. акт. струк. Уч-т шапероны и ферменты.

Шапероны — кл. белков. защ. др. белки от денатур. в усл. кл-ки и облегч. формир. их нативной конформ. Они обладают выс. сродст. к экспонированным уч-м полипепт. цепи и спос. связ. с белками, наход. в неуст. сост. Предотвр. полную денат. Конструктивные и индуцибельные (белки теплового шока — их синт. при стресс. возд. возраст.). шапероны Ш-70 защищ. пептид в процессе синтеза на рибосоме. сопров. белки после трансляции к месте обр. макромолек. компл. Ш-60 уч. в фолдинге высокомолек. белков.

Прионы — класс белков. облад. инфек. св-вами, мельч. белк. струк.. лишенные нукл. к-т, спос. при опр. трансформир. и трансф. сходные белки. Могут приобретать уст-ть к дейст. ферм., физич. и хим. факторов. Повр. нерв. тк. с обр. губч. струк. - амилоида, без классич. восп. р-ций. Прионовые заб. - наруш. когнит. ф-ций, атаксия, миоклония, наруш. зрения, пирамид. и экстрапирамид. симпт. В их основе лежат наруш. фолдинга прионового белка. Скрепи-прионовое заб. овец. Норм. нативный прионовый белок чел-ка им-т много a-спирал. уч-ков, а патол. хар-ся выс. сод. b-слоев.

Витамин В1(тиамин).

Постр. из пиримидинового и тиазолового колец, соед. метиленовой гр. Акт. форма- тиаминдифосфат (ТПФ,ТДФ).

Вып. ф-цию простетической гр. ферментов-декарбоксилаз, уч-х в метаболизме ПВК и a-кетоглутората, явл. кофактором транскетолазы, катализир. петозофосфатный путь

Витамин В1 регулирует углеводный, жировой. белковый обм., обладает с-витаминсберегающей ф-цией, оказ. влияние на проведение нервного возбуждения в синапсах. ТПФ — кофактор прямого декарбоксилир. ПВК, окислит. декарбоксилир. ПВК и a-кетокислот, катализируя нач. этап их превращение в пределах пируватдегидрогеназного комплекса и а-кетоглуторатдегидрог-го компл. ТДФ явл. коферментом транскетолазы, перенос. 2углеродные фрагм. от ксилулозо-5-фосфата к рибулозо-5-фосфату. В1 принимает уч-е в синтезе ацетилхолина, катализ. обр-е ацетил-КоА, уч. в кроветворении, стероидогенезе.

 

Металлоферменты содержат связанные с молек. белка ионы металлов, опр. их ф-цию. Щелочная фосфатаза в акт. ц. сод. Zn. В нек. металлоферм. ион металла уч. в обр-ии связи между молек субстр. и акт. ц. кофермента. Ионы металла непосред. уч-т в катализе. В акт. ц. могут сод-ся Zn, Mn, Fe, Cu. Карбоангидраза сод. ион цинка в акт. ц. Zn отщеп протон от молек. воды с обр. иона гидроксила. к-й удерж-ся в акт. ц. ферм. за счет коорд. связи.

Уч. в электрофил. катлизе, ок-восст р-циях.

Биотин (витамин Н)

в основе тетрагидротиофеновое кольцо, к к-му присоед. молек. мочевины, а боковой радикал представлен валерьяновой кислотой. после всас. попад. в печень и аккумул. в митох. печени. Р-ция карбоксилирования субст. с уч. биотина: 1. фосфолирование Б. по акт. атому азота, 2. замещ. фосфат гр. на карбоксильную. 3. перенос карбоксильной гр. на субстрат.

Биотин ковалентно присоед. к актив. центру фермента, молекула кофермента сод. реакционно-активный атом азота. Уч. в активир. и переносе одноуглеродных групп с максимальной степенью окисления, реагир с СО2, присоединяя его к одному из ат. азота. Анаплеротическая роль — процесс возмещения резервов — пируваткарбоксилазная р-ция. в к-й обр оксалоацетат из ПВК. Синтез жир. к-т - карбоксилир. ацетил-КоА с получ. малонил КоА. Окисление жир к-т с нечет числом атомов С. при превращ. пропионил-КоА в D-метилмалонил-КоА. Ок-е аминок-т — распад лейцина (b-метилкротонил-КоА-карбоскилаза). Транскарбоксилирование, знач к-го сост. в обр. оксалоацетата для пополнения митох. резерва. не требует расхода АТФ.

 

 

В12 (кобаламин)

соединение. в основе которого цикл коррина. сост из 4 восст. пиррольных колец, сод. ковалентно связанный ион кобальта. Ядро молек — плоскостная струк. с препендикулярно располож. к ней нуклеотидом.

В организме обр-ся 2 кофермента: метилкобаламин в цитоплазме и дезоксиаденозилкобаламин в митох.

Метил-В12 явл. коферментом метионинсинтазы, перен. метильную гр. с 5-метил-ТГФК на гомоцистеин с обр метионина. Принимает участие в превращении производных фолиевой кислоты, необх. для синт. нуклеотидов.

Дезоксиаденозилкобаламин в кач-ве кофермента уч-т в метаб. жир. к-т с нечетным числом атомов С - изомеризация D-метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА.

НАДФ+ и НАД

никотианмид обр. в печени из триптофана. Витамин РР - предш коферментов НАД и НАДФ, входящих в состав дегидрогеназ и редуктаз. Молек. НАД предст. собой динуклеотид, постр. из аденинрибонуклеотида и никотинамидрибонуклеотида (последний отвеч. за проявл. каталитич. акт-ти), связ-х фосфоангидридным мостиком, а НАДФ имеет третий остаток фосфорной к-ты в полож. 2' рибозы аденилового нуклеотида. Спос-ть НАД и НАДФ переносить электроны и протоны от окисляемого субстрата к другому акцептору обесп-т выполнение этими коферм. важной биол. ф-ции в процессе клеточ. дыхания.Перен. эл. в процессах, связ. с извлечением энергии из поступ. в орг-м молек.

НАДФ Н-донор Н в р-циях синт жир. к-т, холестерина, стер. горм., детокс. антиб., коферменты р-ций, спос-х возникновению актив. форм О2 в фагоцитах.

НАДФ - аллостреич регул ферм. энерг. обм., ферм. ц. Кребса. р-ций глюконеогенеза.

 

ФАД его струк. эл. - рибофлавин (В2), фосфолирование к-го происх. в энтероцитах кишеч., печени, эритр-х. Постр. из изоаллоксазина и рибитола и 2 ост. фосф. к-ты. Явл. коферм. оксидаз, перен. эл. с окисл. субстр. на О2. Явл. промежут. переносчиками эл. и прот. в дых. цепи, вх. в сост. сукцинатдегидрогеназного комплекса, катализир. р-ции окисления жир. к-т в митохондриях.

 

 

Фосфопиридоксаль (произв. В6) Струк. особ. - наличие формильной гр.. необх. для формир. ковал. связи с аминокислотойи фосфат. гр., благодаря к-й коэнзим удерж. в активном центре фермента. Ковал. присоед. аминок-ты к пиридоксальфосфату в акт. ц. ферм.

Трансаминирование - пренос а-аминогруппы с аминоксилоты на а-кетокислоту. Р-ции катализ. ферм. аминотрансферазы, коферм. к-х служит пиридоксальфосфат.

Пиридоксальфосфат явл. простетич. гр. декарбоксилазы аминокислот.

Кофермент аминотрансфераз, синтетаз, гидроксилаз и других ферментов, уч. в метаб. аминок-т; особенно важна его роль в метаб. триптофана, глицина, серина, глутамата. Пиридоксальфосфат необходим также для синтеза предшественника гема. Кроме того, он стабилизирует структуру мышечной фосфорилазы (в составе этого фермента сосредоточена значительная часть запасов витамина В6).

 

Пантотеновая кислота (В3)

Обр-на из пантоевой к-ты и b-аланина.

В орг. чел превращ. в коэнзим А и 4-фосфопантотеин. КоА уч. во всех ключевых процессах метаболизма: преносе ацильных групп, активации жир. к-т, окислении их и синтезе. синтезе холестерина. кетоновых тел, обр-ии и расщиплении лимонной кислоты.

Обр-е ацетил-КоА - субтр. для синтеза жир. к-т, стер. горм, холестерина, кет. тел, АН и ацетилглюкозаминов. Трансп. короткоцепоч. жир. к-т в митох., окислит декарбокс. кетокислот ПВК и а-кетоглутората.

 

Фолиевая кислота сост. из производной птеридина, а-аминобензойной кислоты и глутамата (1-7 остатков), В орг. чел. превращ. в тетрагидрофолиевую к-ту. Осн. кол-во входит в сост. эритроцитов. ТГФК уч. в переносе одноуглерод. фрагм. с промежут. ст. окисления в пр-се биосинт. пуринов (тимина), метионина (из гомоцистеина), уч. во взаимопревращениях серина и глицина.

ТГФК служит донором одноуглерод. радик. в р-циях синт. пуриновых нукл-в.

 

Витамин А - циклич. непредельный одноатомный спирт сост. из b -иононового кольца и боковой цепи из 2 ост. изопрена с первичной спиртовой группой. С растит. пищей поступ. a-. b-, g- каротины. явл. провитаминами А, превращ. в витамин А под дейст. каротиндиоксигеназы и ретинальредуктазы в энтероцитах тонк. кишеч. В крови связ. с ретинолсвяз-м белком.

Ретинол - акт. струк. комп. клет. мембр.

Ретиноевая к-та регул. рост и диффер. кл эмбриона и молодого орг.. деление и диффер. быстро делящихся тк. Она обр. в ядре кл. компл. с рецеп.. к-й стимул транскрип. генов. 11 цис-ретиналь вх. в сост. родопсина в кач-ве кофермента. Антиокс. ф-ция, тормоз. процесс перикисного окисления липидов. Увелич. акт-ть Т-киллеров.

 

Аскорбиновая кислота g-лактон. близкий по струк. к глюкозе. Биологически акт-на L-аскорбиновая к-та. Антиоксидант. ф-ция - спос-ть окисляясь отдавать 2 Н. к-е исп-ся в р-циях обезвреж. свободных радикалов. Необх. для обр-я акт. форм фолиевой кислоты, защ. железо гемоглобина и миоглобина от окисления. поддерж. SH-гр. белков в восстановленном состоянии. Явл. протектором редуктазы фолиевой к-ты. Обесп. р-ции гидроксилир.. явл. донором Н: гидр-е "незрелого" коллагена пролилоксигеназой. аскорбат выст в кач-ве коферм. Гидр-е триптофана, гормонов корк. и мозг. вещ-ва надпоч., распад фенилаланина. Обезвреж. токсинов. антиканцероген

 

Токоферолы (витамин Е)

Наиболее активен а-токоферол. Токотриенолы явл. производ. токоферолов, отл. наличием 2ой связи в боковой цепи. Печень выдел. токоферол в сост ЛПОНП. Необх. для восст. убихинона и витамина А, защ. от окисления боковую ненасыщ цепь. Его гидроксильная гр. спос. взаимод. со своб радик О2 и св. радик. ненасыщ. жир. к-т. происх распределение неспар. эл над плоск-ю хроманового ядра молекулы. Токоферол спос. стабилиз. митохондриальную мембр., позволяет экономить О2, контролирует синт. нукл. к-т, гема, ингибирует в лизосомах фосфолипазу А2, снижает функ. акт-ть Т-лимфоцитов.

Витамин К (филлохинон и менахинон) Явл. кофактором р-ции g-карбоксилирования ост.глутаминовой к-ты. необх для связ. Са, факторов сверт сист. крови. Акт. комп. сверт - протромбин, проконвертин, факторы Крисмана и Стюарта), модиф. остеокальцин, белки почек и плац, связ с ионами Са.

 

История открытия и изучения ферментов. Первое научное представление о ферментах было дано К.С. Кирхгофом. к-й показал что экстракты из солода способны осахаривать крахмал с превращением его в мальтозу. Вещество извлекаемое и проросшего ячменя назвали амилазой. Э.Бухнер показал, что метаболические процессы могут функ. незав. от кл. Дж. Самнер док., что ферм. имеют белковую природу.

Скорость ферм. р-ции

опр. изм. кол-ва субстрата или прод. р-ции за ед. времени. Зав. от конц. субст, ферм., кофактора, прод. р-ции,

от рН обусл. влиянием на ионизацию функ. гр. в акт. центре ферм., функ. гр. субст. При значит откл рН от опт. знач. фермент. акт. утрач. из-за денатур.

от температуры - с ростом t увелич. ск-ть р-ции, т.к. увелич. ск-ть достижения перех. сост. субстр., с повыш t увелич вероятн. денатур. ферм. и разруш. струк. акт. центра.

При увелич. конц. ферм. ск-ть р-ции увелич. линейно. При пост. конц. ферм. скорость р-ции при увелич. кол-ва субст. увелич. гиперболически.

Конст. Михаэлиса числнно равна той конц. субстрата. прикоторой скорость р-ции сост. половине максимальной. Кm - хар-ка каталит. акт-ти фермента. Уравнение Михаэлиса-Ментен:

V= Vmax [S]/ Km+[S]. Чем меньше Km. тем выше акт-ть Ф. При низкой конц. субст. ск-ть ферм. р-ции опр. частотой столкновения молек. субст. и Ф. при полном насыщ. субстратом молек. Ф., дальнейшее увелич. конц. субст. не выз. повыш. ск-ти р-ции. Предст гиперб. зав-ти в обрат. коорд. преобр ее в прямую и дает возм.точного опред. макс. ск-ти р-ции и Km. - координаты Лайнуивера-Бэрка.

Km может служить мерой сродства субст. к Ф.

Особую гр. Ф. сост. мультиферм-е системы в сост. к-х входят не субъединицы, а разные Ф., катализ-е опр. послед-ые ступени превращ. какого-либо субст. Проч-ть ассоциации Ф. и опр. после-ть прохождения промежут. стадий во времени. обусл. порядком располож. каталит. акт. белков в пр-ве. Синтаза жирных кислот сост. из 6 Ф., связ-х с ацилпереносящим белком (АПБ). Этот белок относительно термостабилен. имеет 2 свободные SH-гр. (цистеина и фосфопатетеинового ост-ка, присоед к ОН-гр. серин), вовлекается в пр-сс синтеза высших жир. к-т практич. на всех этапах. Вып. роль КоА.

Регуляция акт-ти Ф. Аллостерическая контроль за ск-ью протекания отдельных метаболич. про-в в орг-ме за счёт изм. акт-ти регуляторных (аллостерич.) Ф. Направ. на наиболее экономич. исп-е материал. и энергетич. ресурсов клетки. Аллост. ферм. - олигомер. белки, у к-х кроме уч-ка связ-я субст., есть уч-к связ. др. соед. - аллост центр. Аллост. ингиб. уменьш. ск-ть реакции или сродство Ф. к субст. аллост. акт-ры увелич. сродство субст. к ферм. Аллостерич. р-ции не подч. уравн. Михаэлиса-Ментен. Аллост. ферм. - олигомер. белки, сост. из неск. протомеров или им. доменное стр-е. Им. аллостерич. ц., простр. удал. от каталитич. акт. ц., эффекторы присоед. к Ф. нековал. в регуляторных ц. Аллост. ц. могут прояв. различ. специф. по отнош. к лигандам. Регул. аллост. ф. обратима.

Фосфолир./дефосфорилирование ковал. модифик. аминок-т ост., фосф-е осущ протеинкиназами., а дефосф-е - фосфопротеинфосфатазами. Присоед. ост. фосф. к-ты прив. к изм. конформ. акт. ц. и его каталит. акт-ти. Ферм. может как акт-ся, или станов. менее акт. Изм-е обратимо. Акт-ть протеинкиназ и фосф-з регул гормонами.

Частич. протеолиз - некот. ферм. синт. в виде неакт. предш. и акт-ся в рез-те гидролиза 1 или неск. опр. пепетид св. Вост. ч. белк. молек. происх. конформац. перестр. и формир. акт. ц. ферм.

Ингибирование ферментативной акт-ти Обратимое инг-ры связ. нековал. связями. Конкурентное ингиб. - обратимое сниж. ск-ти ферм. р-ции. выз инг-ром. связ. с акт. ц. ферм. и препят. обр-ю фермент-субстрат. комплекса. С Ф.. взаимод. не субст., а ингибитор. Повыш. Km для данного субст. Неконкур. - ингиб. взаимод. с Ф. в уч-ке, отл. от акт. ц. Не явл. струк. аналогами субст. Может связ. с ферм. или ферм-субстр. компл., обр. неакт. компл. Происх. изм. конф. молек. Ф. и наруш взаимод. субс. с акт.ц. Ф.

Необратимое обр. ковал. св. между молек ингиб. и Ф. ионы тяж. мет.. блокир. сульфгидрильные гр. акт. ц.

Энзимопатии -нарушение функционирования ферментов в кл. Наслед. и приобрет. Наслед. по аутосомно-рецессивному типу. Наруш. обр-я конеч. продукто в,недост. конеч. продукта этого метаб. пути прив. к развитию клинич. симпт.. хар. для заб. Альбинизм - недост. синт. ферм. тирозингидроксилазы, катал. метаболич. путь обр-я меланинов.

Накомпление субстратов предшест, алкаптонурия - нарушение окисления гомогентизиновой кислоты в тк.. из-за недостат. диоксигеназы гомогентизата. Гомогентизат - промежут. метаболит катаболизма тирозина.

Нарушение образования конеч. прод. и накопл. субст. предш. б-нь Гирке набл. гипогликемия вслед. дефекта гл-6-фосфатазы. Накапл. неисп. гликоген.

Токсические энзимопатии: возн. в рез-те дейст. на ферментные сист. различ. токсинов, например, фторуксусная к-та, блокирует действие аконитаз цикла Кребса в рез-те наруш-ся энергетич. обмен.

Алиментарные энз-тии: возн.,когда в орг-м не поступают комп. необход. для обр-я Ф.: недостат. поступление белка и незаменимых аминок-т, недостаточное поступление витаминов. кот-е в дальнейшем становятся кофакторами Ф., и могут возникать такие патологии как пеллагра, цинга, макроцитарная анемия, болезнь бери-бери. недостаточное поступление минеральных веществ: - никель необходим для оргиназы, которая расщепляет аргини -мочевина и орнитин., молибден- необходим для действия ксантин -оксидазы, медь - для активации тирзиназы.

энзимопатии связ-е с наруш. нейрогуморальной регуляции синтеза и действия Ф.

энзимопатии в основе которых лежат нарушения внутриклеточной организации ферментативных процессов, например в следствии нарушения кровоснабжения ткани.

 

Первичные акцепторы водорода относят к никотинамидзависимым и флавинзависимым типам дегоидрогеназ. Никотинамидзав. д/г- зы сод. в кач-ве коферм. НАД и НАДФ. Эти коферменты входят в акт.ц. дегидрогеназ. но могут обратимо диссоц. из комплекса с апоферментами и включ. в состав фермента в ходе р-ции. Субст. НАД-зависимых дегидрогеназ нах. в матриксе митохондрий и в цитозоле. В окисленной ф. НАД несет положит. заряд на атоме азота пиримидинового кольца. В р-циях дегидрирования из 2 атомов Н. отщепляемых от окисляемого субст., никотинамидное кольцо присоед. имо водорода и 2 эл. в форме гидрид-иона. второй ион прех. в среду. вобратной р-ции НАДН выступ. в кач-ве доноров эл. и протонов.

НАДН-дегидрогеназа сост. из неск. полипепт. цепей.

Токсичность кислорода.

Среда с сод-м кислорода явл. агрессивной по отнош. к орг. формам жизни, что связано с обр-м активных форм О2 в процессе жизнедеят. или под дейст. различ. форм ионизир. излучения. Фактор, опр-й жизнеспос. орг-ма в среде ккислорода - наличие у него функциональной антиоксидантной системы, спос. к элиминации. Супероксиддисмутаза элим. супероксид-анион, каталаза элим. перекись водорода, цитохром - ферм., отвеч за перенос эл. от НАДН к О2. Дполнит. защита обеспеч. синтезом или накоплением низкомолек. антиоксидантов вит. А, С, Е. лим. к-ты.

Осн. субстратом перикисного окисления липидов явл. полиненасыщенные цепи жирных к-т, входящих в сост. клеточ. мембр., липопротеинов. Их атака кислородными радикалами приводит к обр-ю гидрофобных радикалов, взаимодейст. др. с др.

Антиоксиданты - ингибиторы окисления прир. или синтетич. в-ва. спос. тормозить окисление. Мех-м действия сост. в обрыве реакционных цепей, молек. антиокс. взаимод с акт. радик. с обр. малоакт. радик., уменьш скорость окисления

Цикл Кребса – общий конечный путь окисления ацетильных групп (в виде ацетил-КоА), в к-е превращ. в пр-се катаболизма большая часть орг. молекул, играющих роль «клеточного топлива»: углеводов, жирных к-т и аминок-т. Данный цикл происходит в матриксе митох. и состоит из 8 последовательных р-ций. Нач. цикл с присоед. ацетил-КоА к оксалоацетату и обр-ия цитрата. Затем лимонная кислота (шестиуглеродное соединение) путем ряда дегидрирований и двух декарбоксилирований теряет два углеродных атома и снова в цикле К. превращается в оксалоацетат (четырехуглеродное соединение), т.е. в рез-те полного оборота цикла одна молекула ацетил-КоА сгорает до СО2 и Н2О, а молекула оксалоацетата регенерируется. Ц. К. дает поток электронов в связ. НАДН2 и АТФ форме. При окислении 1 молек. ацетил-КоА в ц. К. и системе окислительного фосфорилирования может обр-ся 12 АТФ.

Амфиболические ф-ции ЦТК - двойственный хар-р, обеспечение распада ацетата и следоват. спос. катаболизму углеводов, липидов, ам-т, с др. стороны субстраты цикла исп. в анаболич. целях - для синтеза глюкозы, дикарбоновых к-т. порфиринов.

Анаболические ф-ции ЦТК - обр. ряд промежуточ. соед., исп. дляя синт. других соед-й, а-кетоглуторат - для глутамата, сукцинил КоА - для гема, малат - для пвк.

 

 

Гормоны - вещ-ва органич. природы, выраб. в специализ. кл. желез внутр. секреции, поступ. в кровь и оказ. регулир-ее влияние на обмен в-в и физиологич. ф-ции. гормоны занимают промежут. звено в регуляции процессов обмена между н.с. и действием ферментов.

По механизму действия гормоны можно разделить на 2 группы. К 1ой группе относят гормоны, взаимод с мембранными рецепторами (пептидные гормоны, адреналин, а также г. местного действия - цитокины, эйкозаноиды). 2ая группа включает г., взаимод-е с внутриклеточными рецепторами.

Гормоны, связываясь с рецепторами на пов-ти клеточной мембраны, образуют комплекс гормон-рецептор, к-ый трансформирует сигнал первич. посредника в изменение концентрации вторич. посред-в (цАМФ, цГМФ, ИФ3, ДАТ, Са2+, NO). Наиболее изученным является аденилатциклазный путь передачи гормонального сигнала. В нем задействованы: 1) рецептор гормона; 2) фермент аденилатциклаза, выполняющая функцию синтеза цАМФ; 3) G-белок, осуществляющий связь между аденилатциклазой и рецеп.; 4) цАМФ-зависимая протеинкиназа, катализ-ая фосфорилирование внутриклеточных ферментов или белков-мишеней, соответственно изменяя их активность; 5) фосфодиэстераза, которая вызывает распад цАМФ и тем самым прекращает действие сигнала.

Связ-е Г. с β-адренергическим рецептором приводит к струк. изм. внутриклет. домена рецептора, что в свою очередь обесп. взаимодействие рецеп. со 2м белком сигнального пути – ГТФ-связывающим(G-белком). Гормонрецептор. компл. переводит G-белок в активное состояние, перемещ. к аденилатциклазе и акт-т ее. Аденилатциклаза катализирует реакцию синтеза цАМФ из АТФ. Протеинкиназа – это внутриклеточный фермент, через который цАМФ реализует свой эффект. Протеинкиназа может существовать в 2 формах. В отсут. цАМФ прот-за представлена в виде тетрамерного комплекса, сост. из 2 каталитических и двух регуляторных субъед.; в этой форме фермент неактивен. В присутствии цАМФ протеинкиназный комплекс обратимо диссоциирует на одну регулят. субъединицу и две свободные каталитические субъед.; последние обладают ферментативной акт-тью, катализируя фосфорилирование белков и ферментов, изменяя клеточную акт-ть. Ряд Г. оказ. тормозящий эфф. на аденилатциклазу, соответственно снижая уровень цАМФ и фосфорилирование белков.

Реализация эффекта после проникновения гормона внутрь клетки - рецепторы для Г. нах. в цитоплазме клетки. Г. этого механизма действия в силу своей липофильности легко проникают через мембрану внутрь клетки-мишени и связ. в ее цитоплазме специфическими белками-рецепторами. Гормон-рецепторный комплекс входит в клеточное ядро. В ядре комплекс распадается, и Г. взаимод. с опр. уч-ми ядерной ДНК, обр-ся особая матрич. РНК. М-РНК выходит из ядра и спос. синтезу на рибосомах белка или белка-фермента (стероидные гормоны, гормоны щит. ж-зы). Для их действия характерна глубокая и длительная перестройка клеточного метаболизма.

Возд. некот. белково-пептидный гормонов выз. усленное поступление ионов Са в цитоплазму из митох. или через кальциевые каналы. Са взаимод. с кальмодуллином. возн. комплекс., активир. протеинкиназы. фосфолир-е кл. белки.

 

 

Г. передней доли гипофиза.

В перед. доле выраб. в основном белковые и полипептидные Г., называемые тропными

Адренокортикотропный гормон (АКТГ),

Влияние выраж. на пучковую зону --> увелич. обр. глюкокортикоидов. Стимул. липолиза (мобилизует жиры из жировых депо и спос. ок-ию жиров), увелич. секр. инсулина и соматотропина, накоплении гликогена в кл. мыш. тк., гипогликемии, усилении пигм. за счет действия на пигментные клетки меланофоры. Молекула АКТГ сод. 39 аминокислотных ост. Сод. 2 акт. уч-ка цепи, 1 отв. за связ. с соотв. рецептором, другой - за гормон. эфф. АКТГ взаимод. с рецеп. кл. мембр., сигнал перед. на ферм. аденилатциклазу, кат. распад АТФ и обр-е цАМФ, к-й акт-т протеинкиназу. Пр-за фосфолирует холинэстеразу, превращ-ю эфиры холестерина в своб холестерин, который поступ. в митох надпоч., где сод-ся все ферм., катализ -е превращ. холестерина в кортикостероиды.

Соматотропный гормон (СТГ)

сост. из 191 аминок-ты и содержит 2 дисульфидные связи, N и С концевые аминокислоты предст. фенилаланином. Влияет на все клетки организма. определяя интенс обм углеводов, белков. липидов и мин. в-в. Усил. биосинтез белка, ДНК, РНК, гликогена, спос. мобилиз. жиров из депо, распаду высших жир. к-т, глюкозы в тк. Стимул. рост скелета, Биол. эфф. осущ. через соматомедин - сульфирующий, или тимидиловый фактор, стимулир. вкл. сульфата в хрящи, тимидина - в ДНК. уридина - в РНК. пролина в коллаген.

Лактотропный гормон

Стимулир. лакт-ю и рост. мол. ж-з, стим. рост. внут. орг.. секр. желтого тела, ок. ренотропное, эритропоэт., гиперглик. дейст. 199 аминок-т, 3 дисульфид. св.

Тиреотропный гормон (ТТГ)

слож. гликопротеид, сост. из a (96 ам-ты)и b- субъед.(сод 112 ам-ты), контр. ф-цию и разв. щит. ж-зы.

Гонадотропные гормоны

фолликулостимулир. и лютеинизир. Рег. стероидо - и гаметогенез в пол. ж-зах. Гликопротеины. Лютропин a (89 ам-т и 2 углевод. радик.) и b-субъед.

Липотропные гормоны

Жиромобил. дейст.. кортикотроп., меланоцитстимул., гипокальциемич., повыш. ск-ти утилиз. глюкозы в тк. протеинкиназа фосфолир. неактивную тиацил-глицерол липазу, расщепл-ю нейтр. жиры на диацилглицерол и выс. жир. к-ту.

эти эфф. осущ. прод-ми распада b- липотропина. 91 ам-та. Явл. предш. метионин-энкефалин, лейци-энкефалин, эндорфин.

 

Г. задней доли гипофиза.

Вазопрессин и окситоцин отклад. в зад. доле. Нонапептиды. 9 аминокислот. Окситоцин стимул. сокр. гл. муск. матки, мыш. альвеол, вазопрессин стим. сокращ. глад. мыш. волокон сосудов. регул. вод. обм. контр. осмот. давление плазмы.

 

Кортикостероиды.

Глюкокортикоиды(влияние на обм. углеводов, белков, жиров и нукл. к-т) и минералокортикоиды(вл. на обм. солей и воды). В основе лежит кольцевая сист. циклопентанпергидрофенантрена. 21 углерод. атом. двойная св. между 4 и 5 ат, кетогруппа у 3го. боковая цепь -СО-СН2-ОН у 17го.

Прегнан, кортикостерон. кортизол. кортизон, дезоксикортикостерон, альдостерон. Предш. явл. холестерол. Горм. проник. через клет. мембр., обр. стероидорецепт. компл. в цитоплазме. транспорт в ядро и связывание с хроматином. Гл-ды прояв. катаб. дейст., сниж прониц. клет. мембр., тормож. поглощ. глюкозы и ам-т, в печени оказ противоп. дейст., сниж синт гликогена в м-цах, торм. ок-е глюкозы, усил. распада жиров. Мин-ды спос. удерж. ионов Na, Cl., вывед. К., за счет усил реабс. в кан. почек.

 

Эстрогены

Эстрадиол синт-ся в фоллик. Сост. из 18 ат. углерода. предш. явл. холестерин. Плацента также продуц эстр. Прогестерон сост из 18 ат. С. Эти горм выз. разв. вторич. пол. признаков., прог. подгот. слиз. об. матки к имплант. яйцекл., сохр. берем., торм. овуляцию и стимул. разв. тк. молоч. ж-зы. Эстрогены оказ. анаболич. дейст., стимул. синтез белка. Связ. с внутриклет. рецеп. и регулир. транскрип. генов подобно стер. горм.

 

Андрогены

Предш. - холестерол, к-й поступ. из плазмы в иде ЛПНП, либо синт. в пол. ж-за из ацетил_КоА. У эмб. под дейст. андрогенов из вольфова протока обр. придаток яичка. семявыносящ. проток и семенной пузырек. У плода муж. пола происх маскулм=инизация мозга. Стимул. клет. деление, стим. формир. вторич. пол. призн. Тестостерон и дигидротестостерон.

Инсулин.

Полипептид. сост. из 2 полипепт. цепей. Цепь А сод. 21 ам-тных ост., цепь В - 30 аминок. 2 цепи соед. между собой дисульфидными мостиками, дисульф. мостик. внутри а цепи соед. 6 и 11 ост. в А цепи. Инс. нах. в своб. и в связанной с белками плазмы крови формах. Своб. влияет на мет-м всех инсулинчувствит. тк., а связанный - на жировую ткань. Менее чув. к инсулину - печень, нечув. - нервная тк. В тк. обнаружены мембранные рецепторы к Инс. гликопротеидной природы. Когда Инс. соединяется с рецептором, комплекс гормон-рецептор обладает спос-тью резко изм. проницаемость клеточ. мембр. для глюкозы, аминок-т. ионов Са, К, Na/ Сущ. 2 мех-ма стимул. транспорта глюкозы внутрь клетки-мишени:

1. Инс. взаимод. с белками, формир. глюкозные каналы в мембр., при этом каналы открываются и глюкоза свободно входит внутрь кл.

2. Косвенный путь: Инс. передает сигнал на мембр. рецепторы, а далее этот сигнал идет на внутрикл. ферм. - гуанилатциклазу. Благодаря ей сигнал поступает на цГМФ. далее цГМФ фосфолирует внутриклеточные белки и в рез-те этого мембр. становится проницаемой для глюкозы. аминок-т, ионов. Глюкоза встает на синтез гликогена, усил. синтез триацилглицеридов, синт. белка. синт ДНК, ее репликация и транскрипция РНК, что прив. к ускор. росту кл. и их ускор. диффер. тормозится гликогенолиз и глюконеогенез. Инс. выз. сниж. конц. глюкозы. аминок-т, жир. к-т. глицерина, ионов К в крови. Уменьш. потеря с мочой аминок-т. ионнов К.

Глюкагон - одноцепоч. полипептид. сост. из 29 аминок-т. Глюкагон связ. с мембр. рецепторами тканей-мишеней. Сигнал, к-й глюкагон передает на мембр. рецептор, далее идет в клеточ. фермент аденилатциклазу. Далее сигнал перед. на цАМФ, потом на ферм. фосфорилазу, к-я выз-т мобилизацию гликогена в печени и распад триацилглицеридов в жировой ткани. Повыш. ур. глюкозы, жир. к-т. глицерина в крови, обр-е большого кол-ва ацетил-КоА. В печени глюкагон угнет. синтез белка на рибосомах и облегчает распад белков. Обр-е аминок-ты идут на глюконеогенез и синтез мочевины.

Общ. фундамент. мех-мом, посредством к-го реализ. биологич. эфф. вторич. посред. внутри кл. явл. процесс фосфолирования-дефосфолирования белков при участии широкого разнообразия протеинкиназ, катализ. транспорт концевой гр. от АТФ на ОН-гр. серина и треонина, тирозина белков-мишеней. Процесс фосф-я предст. собой важнейшую посттрансляционную химич. модифик. белк. молек. Изм их струк. и ф-ции, актив. или ингибир. их каталитич. св-в. опр. скорость хим. р-ций и функ. акт-ть кл.

Синтез.

Глюкоза, поступ. в кл., фосфорилируется при участии АТФ. Затем глюкозо-6-фосфат превращ. в глюкозо-1-фосфат под действием фермента фосфоглюкомутазы. Чтобы синтез гликогена был термодинамически необратимым, необходима дополнительная стадия образования уридинди-фосфатглюкозы из УТФ и глюкозо-1-фосфата. Фермент, катализирующий эту реакцию, - УДФ-глюкопирофосфорилаза. Образованная УДФ-глюкоза далее используется как донор остатка глюкозы при синтезе гликогена. Эту реакцию катализирует фермент гликогенсинтаза (глюкозилтрансфераза). Так как гликоген в клетке никогда не расщеп. полностью, синтез гликогена осущ. путём удлинения уже имеющейся молекулы полисах. К "затравке" последовательно присоед. молекулы глюкозы. Разветвлённая структура гликогена образуется при участии амило-1,4 →1,6-глюкозилтрансферазы.

 

Распад.

Распад гликогена происх. путём послед. отщепления ост. глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата. Гликозидная связь расщепляется с исп. неорганического фосфата, процесс называется фосфоролизом, а фермент гликогенфосфорилазой.

Гликогенфосфорилаза расщепляет только α-1,4-гликозидные связи. Продукт дейст. гликогенфосфорилазы - глюкозо-1-фосфат, изомеризуется в глюкозо-6-фосфат фосфоглюкомутазой. Далее глюкозо-6-фосфат включ. в пр-с катаболизма или др. метаболич. пути.В печени (но не в мышцах) глюкозо-6-фосфат может гидролизоваться с образованием глюкозы, которая выделяется в кровь. Эту реакцию катализирует фермент глюкозо-6-фосфатаза.

 

 

Гликогенозы.

гр. наслед. заб., обусловленная недостат. 1 или неск. ферментов, уч-х в синтезе или распаде гликогена.

Гликогеноз I типа (болезнь Гирке) - дефект синтеза глюкозо-6-фосфатазы. Набл. отсут. аппетита, рвота, гипогликемия. Гепатомегалия и нефромегалия за счет гликогенной инфильтрации. Отставание в росте, диспропорция формы тела, гипотония м-ц, пол. созр. задерж. Нервно – психич. разв. удовл В крови повыш. ур. пвк и лактата

 

Глюконеогенез. Цикл Кори.

Некот. ткани, напр. мозг, нуждаются в постоянном поступлении глюкозы. Когда поступ. углеводов в составе пищи недост., сод-е глюкозы в крови некоторое время поддерж. в пределах нормы за счёт расщепления гликогена в печени. Однако запасы гликогена в печени невелики. Они значительно уменьшаются к 6-10 ч голодания и практич. полностью исчерп. после суточ. голодания. В этом случае в печени начинается синтез глюкозы de novo - глюконеогенез - процесс синтеза глюкозы из веществ неуглеводной природы. Его основной функцией является поддержание уровня глюкозы в крови в период длит. голодания и интенс. физич. нагрузок. Протекает в основном в печени и менее интенс. в корковом в-ве почек, в слиз. об-ке кишеч.

Первич. субстраты глюконеогенеза - лактат, ам-ты и глицерол. Лактат - продукт анаэр. гликолиза. Он обр-ся при любых состояниях организма в эритроцитах и работающих мышцах. Ииспользуется в глюконеогенезе постоянно. Глицерол высвоб. при гидролизе жиров в жир. тк. в период голодания или при длит. физич. нагрузке. Ами-ты обр-ся в рез-те распада мыш. белков и включ. в глюконеогенез при длит. голодании или продолжит. мыш. работе.

Большинство р-ций глюконеогенеза протекает за счёт обратимых р-ций гликолиза и катализируется теми же ферментами. Однако 3 реакции необратимы. На этих стадиях р-ции глюконеогенеза протекают другими путями. Часть реакций глюконеогенеза происходит в митохондриях.

ПВК --> оксалоацетат(пируваткарбоксилаза) Оксалоацетат --> фосфоенолпируват (фосфоенолпируваткарбоксикиназа — ГТФ-зависимый фермен