- •Ионнообменная хроматография
- •2. Этапы истории биохимии, основные направления биохимии,
- •5.Биологические функции и классификация белков.
- •6. Значение и специфичность действия ферментов.
- •7. Строение фермента.
- •8. Активный центр.
- •9. Определение активности ферментов.
- •10. Локализация ферментов в клетке, маркёрные и органоспецифические ферменты.
- •11. Механизм действия ферментов.
- •12 . Кинетика ферментативных реакций.
- •13. Регуляция активности ферментов.
- •14. Ингибирование ферментов.
- •15 . Номенклатураи классификация. Изоферменты. Изменение активности в энтогенезе.
- •15 . Энзимопатия.
- •16. Обмен веществ. Ката- и анаболизм .
- •17.Биологическое окисление.
- •18. Природа макроэргичности атф.
- •19. Цикл кребса.
- •20 . Тканевое дыхание.
- •21 . Дыхательная цепь.
- •22. Механизм сопряжения окислительного фосфорилирования.
- •23 . Термогенез.
- •24 . Микросомальная дыхательная цепь.
- •25 . Перекисное окисление и антиоксидантная защита.
- •26 . Углеводы и их переваривание.
18. Природа макроэргичности атф.
NHРоль АТФ – хранение биологической энергии.
NВ одной молекуле АТФ имеется две макроэрги -
ONческие связи. При их расщеплении высвобожда -
// ется 32 кДж энергии.
HOPOCHNNАТФ присутствует в клетках в диссоциирован -
Oной форме.
OАТФ ------ АДФ +Фн+ Н
То есть, всякая работа в клетке сопровождается
HOP=Oобразованием Н, который эахватывается буфе -
OHOHрами. На это есть несколько причин:
1 – ая причина макроэргичности: так как концен-
Oтрация АТФ, АДФ и Фнодинакова, а концент-
рация Н меньше, то по закону действующих
масс равновесие сдвинуто вправо.
HOPOH2 – ая причина: в структуре АТФ имеется три
\\ фосфатных и две ангидридных связи, за счёт
Oэтого на хвосте молекулы АТФ создаётся кон-
формационная напряжённость, возникает сила электростатического отталкивания, и АТФ отдаёт молекулу фосфата, при этом она переходит в более выгодное состояние АДФ + Фн, которое более устойчиво.
В клетках АТФ присутствует в виде магниевой соли. Существует точка зрения, что уровень Mgотражает уровень АТФ.
В 1940 – 41 году была создана концепция АТФ – азного цикла: в процессе фото- или хемосинтеза энергия депонируется в форме АТФ. Синтез АТФ происходит из АМФ:
О
// О
НО-Р-О-СН2О А //Н3РО4
\ + НО – Р – ОН -------- АДФ --------- АТФ
ОН \- НОН
ОН ОН ОН
осмотическая работа
АТФ транспорт
фото электрическая работа
синтез химическая работа
хемо тепловая работа
АДФ +Фнмеханическая и световая
работа
19. Цикл кребса.
Цикл трикарбоновых кислот или цикл лимонных кислот был открыт Гансом Кребсом в 1937 году. Он брал измельчённые мышцы голубя, добавлял на них трикарбоновые кислоты и определял скорость дыхания; те трикарбоновые кислоты, которые составляют цикл Кребса, усиливают дыхание. Цикл Кребса протекает в митохондриях (они способны к движению и размножению, относительно автономны, то есть окисляют вещества и регенерируют АТФ). Митохондрии происходят от самостоятельных организмов, специализировавшихся когда – то на окислении.
Митохондрии - постоянные органеллы всех клеток (кроме эритроцитов), имеют две мембраны.
ПРИЗНАК ВНУТРЕННЯЯ МЕМБРАНА НАРУЖНАЯ МЕМБРАНА
1) форма складчатая (кристы) гладкая
2) плотность 1,2 1,1
3) белки 0,27 / 0,73 0,82 / 1,8
4) проницаемость высокоактивная низкоактивная
5) ферменты сукцинатдегидрогеназа ферменты синтеза жирных
кислот
В процессе старения генома митохондрии мигрируют в ядро, то есть возникают летальные мутации, связанные с деформацией митохондриальных белков, генерирующих АТФ.
Цикл Кребса– это 8 последовательных стадий;исходный субстрат- ацетилКоА, который взаимодействует со ЩУК под действием фермента цитратсинтетазы.
СН3 О = С – СООН СН2 – СООН
\\ \ +НОН\
С= О + СН2 НО -С – СООН
\ \ - НSКоА\
SКоА СООН СН2– СООН
ацКоА ЩУК цитрат
2) СН2– СООНаконитатгидротаза СН2– СООН+ НОНСН2– СООН
\ \ \
НО - С – СООН -НОН С – СООН СН – СООН
\ \\ \
СН2– СООН+ НОНСН – СООН- НОНСН – СООН
цитрат цисаконитовая \
кислота ОН
изоцитрат
3) СН2– СООН СООН
\ + - СО2\
СН – СООН + НАД СН2+ НАД*Н2 + СО23 АТФ
\ изоцитратдегидрогеназа\
НО – СН – СООН СН2
изоцитрат \
С = О
\
СООН а– кетоглутаровая кислота
4) СООН СООН
\ НАД, ФАД, НSКоА\
СН2 СН2
\ \ 3 АТФ
СН2 - СО2 , - НАД * Н2 СН2
\ \
С = О С = О
\ \
СООН SKoA
а– кетолутаратдегидрогеназный комплекс сукцинил КоА
Этот комплекс напоминает пирувадегидрогеназный комплекс. Реакция катализируется а-кетоглу – таратдегидрогеназой декарбоксилирующей иа– кетоглутаратдекарбоксилазой окислительной.
СООН СООН
\ \
СН2 Фн, ГДФ СН2
\\
СН2 СН2 1 АТФ = 1 ГТФ
\ - HSКоА, - ГТФ \
С = О СООН
\ сукцинат
SКоА
Образующийся при этом гуанодинтрифосфат (ГТФ), как и АТФ, используется в реакциях синтеза белка на рибосомах, в синтеза нуклеиновых кислот, либо в реакциях переноса макроэргичской связи на АДФ.
ГТФ + АДФ АТФ + ГДФ
6) COOHCOOH
\ \
CH2 CH
\ \\ 1 АТФ
CH2 сукцинатдегидро - CH
\ геназа\
COOH COOH
сукцинат фумарат
7) СООН СООН
\ \
СН НО- С- Н
\\ \
СН СН2
\ \
СООН СООН
фумараза L– яблочная кислота
СООН СООН
\ \
НО- С - Н С = О
\ \
СН2 малатдегидрогеназа СН2
\ \
СООН СООН
оксалоацетат
За один оборот цикла Кребса происходит полное окисление одной молекулы ацетил – КоА. Для непрерывной работы цикла необходимо постоянное поступление ацетил – КоА, а коферменты НАД и ФАД должны снова окисляться. Освобождающаяся при окислении аце –
тил – КоА энергия расходуется на образование макроэргических связей АТФ. Из четырёх пар атомов Н2, три пары переносятся через НАД, а одна пара – через ФАД. На каждую пару атомов Н2 в системе биологического окисления образуется 3 АТФ (1 НАД * Н2 = 3 АТФ). Следовательно, всего 9 АТФ. Одна пара атомов иона попадает в систему биологического окисления через ФАД – в результате образуется 2 АТФ. Кроме этого в ходе сукцинатилокиназной реакции образуется 1 ГТФ = 1 АТФ. Поэтому в ходе цикла Кребса образуется 12 АТФ.
Биологическое значение.
Цикл трикарбоновых кислот – универсальный компонент биологического окисления, который базируется на принципе унификации, что имеет огромное значение потому, что организм не может точно дозировать потребность в каждом субстрате. Унификация позволяет уравновешивать и оптимизировать соотношение основных субстратов, то есть если имеется избыток углеводов, то часть их перекачивается в липиды, если белка – то тоже в липиды или углеводы.
Функции цикла Кребса:
1) Энергетическая (цикл Кребса – конечный этап биологического окисления, в котором окисляется унифицированные соединения различного происхождения);
2) Пластическая (поскольку цикл «питается» субстратами различного происхождения, то он может быть источником углеродных скелетов для различных веществ);
3) Регуляторная.
Регуляция цикла трикарбоновых кислот.
Цикл трикарбоновых кислот связан с предшествующими стадиями энергетического обмена (гликолиз, окисление жирных кислот), поэтому механизмы регуляции этих процессов будут справедливы и для цикла Кребса.
Типы регуляции:
Ретроингибирование;
Путём изменения концентрации субстрата на выходе цикла;
Аллостерическая регуляция (с помощью НАД, НАД * Н2, АТФ).
4) Ионная (рН, концентрация Са)
Так как цикл Кребса начинается со стадии ЩУК + ацетилКоА, то эти метаболиты управляют интенсивностью цикла. Первым регуляторным факторомявляется концентрация ЩУК, которая в основном образуется из ПВК. ПВК же образуется из углеводов (глюкозы), поэтому при диабете или углеводном голодании наблюдается недостаток ПВК, а значит и ЩУК и сам цикл блокируется. АцетилКоА не является лимитирующим субстратом, так как в основном образуется при окислении жирных кислот. Но в то же время ЩУК – конкурентный ингибитор сукцинатдегидрогеназы, поэтому при избытке ЩУК цикл трикарбоновых кислот блокируется на 6 – ой стадии. Это торможение можно убрать глутамином, который переаминирует ЩУК в аспарагин.Второй регуляторный центр– концентрация НАД и НАД * Н2. В живых системах концентрация НАД и НАД * Н2 =const. Любые факторы, ведущие к увеличению НАД * Н2 (алкогольная интоксикация) и дефекту НАД блокируют цикл Кребса. Следовательно, увеличение концентрации НАД стимулирует цикл трикарбоновых кислот.
Так как АТФ является косвенно конечным продуктом, то её избыток блокирует реакции, а значит АДФ стимулирует цикл (АДФ рассматривается как аллостерический активатор изоцитратдегидрогеназы). Стимулятором цикла является также и кислород, так как стимулирует работу АТФ. При повышении концентрации Са в клетке активируются дегидрогеназные реакции. Цикл Кребса активируется при сердечной недостаточности. Это объясняется тем, что миокард не может самостоятельно убрать избыток Са и эту роль берут на себя митохондрии, возрастает потребность в кислороде.