2010/2011 Учебный год

1. Основные пути распада углеводов.

О сн. путь расщепления Глю – гликолиз – последовательные реакции окисления Глю.

Биозначение:

1) Образование Е;

2) Обр. промеж. метаболитов, кот. исп. как стру-ые предшесв. для синтеза а.к., Л., азотистых осн. и др.;

3) В анаэробных усл. – это ед. процесс в кл. → к обр. АТФ. Челу это позв. А мышцам в усл. сильных физ. нагрузок.

4) В аэр. усл. обр-тся ПВК, кот. идет в ЦТК и далее подверг. полному расщеплению.

АНАЭРОБНЫЕ УСЛ.: C₆H₁₂O₆+2ADP+2H₃PO₄=2CH₃CHOHCOOH (лактат)+2ATP+2H₂O.

АЭРОБНЫЕ:C₆H₁₂O₆+2ADP+2H₃PO₄+2NAD+=2CH₃COCOOH (пируват)+2ATP+2H₂O+2NADH*H^+.

1) Стадия подготовки / активации Глю. Вкл. 5 реакций. В итоге 1 мол. Глю (6С) расщепл. на 2 мол. глицеральдегид-3-Р (3С, триоза). Образуются макроэргические производные: *Глю-6-Р → Фру – 6-Р → *Фру -1,6 – диР → дегидроксиацетон – 3Р → глицеральдегид-3-Р. На стадиях * тратятся 2 АТФ.

2) Стадия окислительных реакций (генерация АТФ). В анаэр. усл. 6 реакций, в аэр. – 5 реакций.

Е окислительных реакций превращается в хим. Е АТФ (субстратное фосфорилирование) → обр. 4 АТФ (без участия митохондрий, весь гликолиз идет в цитозоле). В аэробных условиях происходит окисление 2 NADН→ 2NADH*H⁺ в дыхательной цепи. На стадии обр. пирувата происх. 2 субстратных фосфор. с образование 4 АТФ и восстановление NAD⁺. Обр. 2 мол. лактата из 2 мол. пирувата. Общий Е выход при анаэробном сост. 2 АТФ, при аэробном – 6 АТФ.

Эффект Пастера (кислородный эффект) – в присутствии О анаэробный гликолиз подавляется. В основе лежит взаимовлияние субстратов и конечных продуктов реакции.

ПФП – это ступенчатый распад гексоз. Сущ.отличается от гликолиза. Окисление осущ. на 1 стадии, и в нем уч. не NAD, а NADP; 1 из продуктов явл. CO₂ кот. в гликолизе не обр. Наконец, ПФП не генерирует ATP, проходит в ЦП. Во время ПФП происх. восстановление NADP, кот. необходим для синтеза Л и обр. предшественники синтеза нуклеотидов, аромат. а.к. и НК (рибоза), а NADPH*H⁺ м. выполнять Е роль. Включает 2 стадии:

1) Окислительная стадия (3 реакции): Глю-6Р → пентозо-Р.

2) Неокислительная (5 р-ий) – взаимопревращения С3-С7 сахароР, в ходе кот. регенерируется Глю-6Р.

Это альтернативным путь окисления Глю. Он вкл. несколько циклов, в результате кот. из 3 мол. Глю-6Р обр. 3 мол. CO2 и 3 мол. пентоз. Последние исп. для регенерации 2 мол. Глю-6Р и 1 мол. глицеральдегид-3Р. Поскольку из 2 мол. ГА-3Р м. регенерировать мол. Глю-6Р, Глю м. б. полностью окислена при превращении по ПФП: 3Глю-6Р+6NADP⁺=3CO₂+2Глю-6Р+ГА-3Р+6NADPH*H⁺

Глюконеогенез - это синтез ГЛЮ и гликогена из орг. молекул, не относящихся к У. Гл. субстратами сл. глюкогенные а.к., лактат, аланин, глицерол и (у жвачных) пропионат . Глюкогенные а.к. сначала превращаются в пируват, α-кетоглутарат, фумарат / оксалоацетат. Это обращенные реакции гликолиза.

2ПВК+4АТФ+2ГТФ+2NADH=1 Глю.

2.Биосинтез белка и ею основные этапы. Структурно-функциональная организация рибосом, их роль в биосинтезе белка.

Биосинтез белка — сложный многостадийный процесс синтеза полипептидной цепи из аминокислот, происходящий на рибосомах с участием молекул мРНК и тРНК. Процесс биосинтеза белка требует значительных затрат энергии.

Биосинтез белка происходит в два этапа. В первый этап входит транскрипция и процессинг РНК, второй этап включает трансляцию. Во время транскрипции фермент РНК-полимераза синтезирует молекулу РНК, комплементарную последовательности соответствующего гена (участка ДНК). Терминатор в последовательности нуклеотидов ДНК определяет, в какой момент транскрипция прекратится. В ходе ряда последовательных стадий процессинга из мРНК удаляются некоторые фрагменты, и редко происходит редактирование нуклеотидных последовательностей. После синтеза РНК на матрице ДНК происходит транспортировка молекул РНК в цитоплазму. В процессе трансляции информация, записанная в последовательности нуклеотидов переводится в последовательность остатков аминокислот.

Процессинг РНК

Между транскрипцией и трансляцией молекула мРНК претерпевает ряд последовательных изменений, которые обеспечивают созревание функционирующей матрицы для синтеза полипептидной цепочки. К 5΄-концу присоединяется кэп, а к 3΄-концу поли-А хвост, который увеличивает длительность жизни иРНК. С появлением процессинга в эукариотической клетке стало возможно комбинирование экзонов гена для получения большего разнообразия белков, кодируемых единой последовательностью нуклеотидов ДНК, — альтернативный сплайсинг.

Трансляция

У прокариот мРНК может считываться рибосомами в аминокислотную последовательность белков сразу после транскрипции, а у эукариот она транспортируется из ядра в цитоплазму, где находятся рибосомы. Скорость синтеза белков выше у прокариот и может достигать 20 аминокислот в секунду[1].

Процесс синтеза белка на основе молекулы мРНК называется трансляцией. Во время начальной стадии биосинтеза белков, инициации, обычно метиониновый кодон узнаётся малой субъединицей рибосомы, к которой при помощи белковых факторов инициации присоединена метиониновая транспортная РНК (тРНК). После узнавания стартового кодона к малой субъединице присоединяется большая субъединица и начинается вторая стадия трансляции — элонгация. При каждом движении рибосомы от 5' к 3' концу мРНК считывается один кодон путём образования водородных связей между тремя нуклеотидами (кодоном) мРНК и комплементарным ему антикодоном транспортной РНК, к которой присоединена соответствующая аминокислота. Синтез пептидной связи катализируется рибосомальной РНК (рРНК), образующей пептидилтрансферазный центр рибосомы. Рибосомальная РНК катализирует образование пептидной связи между последней аминокислотой растущего пептида и аминокислотой, присоединённой к тРНК, позиционируя атомы азота и углерода в положении, благоприятном для прохождения реакции. Ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы присоединяют аминокислоты к их тРНК. Третья и последняя стадия трансляции, терминация, происходит при достижении рибосомой стоп-кодона, после чего белковые факторы терминации гидролизуют последнюю тРНК от белка, прекращая его синтез. Таким образом, в рибосомах белки всегда синтезируются от N- к C-концу.

Синтез белка протекает в пять основных этапов

Сегодня мы знаем, что процесс белкового синтеза протекает в пять основных этапов, каждый из которых требует ряда компонентов. В табл. 29-1 перечислены компоненты, необходимые для синтеза белка в Е. coli и других прокариотах.

Таблица 29-1. Компоненты, необходимые для осуществления пяти основных этапов полипептидного синтеза в Е coli

Белковый синтез в эукариотических клетках протекает в принципе по той же схеме, несколько отличаясь от синтеза в прокариотах в деталях. Ниже дана краткая характеристика этапов биосинтеза белка.

а. Этап 1: активация аминокислот

На этом этапе, который протекает не в рибосоме, а в цитозоле, каждая из 20 аминокислот ковалентно присоединяется к определенной тРНК, используя для этого энергию АТР. Эти реакции катализируются группой требующих присутствия ионов активирующих ферментов, каждый из которых является специфическим по отношению к одной из аминокислот и к соответствующей этой аминокислоте тРНК.

б. Этап 2: инициация полипептидной цепи

На этом этапе мРНК, содержащая информацию о данном полипептиде, связывается с малой субчастицей рибосомы, а затем и с инициирующей аминокислотой, прикрепленной к соответствующей тРНК; в результате образуется инициирующий комплекс. тРНК, несущая инициирующую аминокислоту, взаимодействует по принципу комплементарности с находящимся в составе мРНК особым триплетом, или кодоном, который сигнализирует о начале полипептидной цепи.

Осуществлению этого процесса, который требует участия гуанозинтрифосфата (GTP), способствуют три специфических белка, присутствующие в цитозоле и называемые факторами инициации.

в. Этап 3: элонгация

Далее полипептидная цепь удлиняется за счет последовательного ковалентного присоединения аминокислот, каждая из которых доставляется к рибосоме и встраивается в определенное положение с помощью соответствующей тРНК, образующей комплементарные пары с отвечающим ей кодоном в мРНК. Элонгация осуществляется при помощи белков цитозоля, называемых факторами элонгации. Для связывания каждой поступающей аминоацил-тРНК и для перемещения рибосомы вдоль мРНК на один кодон, т. е. для удлинения растущего полипептида на одно звено, затрачивается энергия, получаемая при гидролизе двух молекул GTP.

г. Этап 4: терминация и высвобождение

После завершения синтеза полипептидной цепи, о котором сигнализирует терминирующий кодон мРНК, происходит высвобождение полипептида из рибосомы при участии особых -факторов (от англ. release - высвобождать), или факторов терминации.

д. Этап 5: сворачивание полипептидной цепи и процессинг

Чтобы принять свою нативную биологически активную форму (разд. 8.1), полипептид должен свернуться, образуя при этом определенную пространственную конфигурацию. До или после сворачивания новосинтезированный полипептид может претерпевать процессинг, осуществляемый ферментами и заключающийся в удалении инициирующих аминокислот, в отщеплении лишних аминокислотных остатков, во введении в определенные аминокислотные остатки фосфатных, метальных, карбоксильных и других групп, а также в присоединении олигосахаридов или простетических групп.

З.Морфо-биологическая характеристика первично-водных челюстных позвоночных.

Это самая большая по числу видов и более 20 тыс. видов и наиболее древняя группа первичноводных хордовых животных. Рыбы заселили все вида пресных и соленых водоемов. Главные особенности организации рыб:

1. Форма тела обтекаемая за счет плавного перехода от отделов – головы, туловища, хвоста – друг в друга и сплющенная с боков.

2.Кожа богата железами, обильно выделяющими слизь, и покрыта чешуей.

2. Органы движения и стабилизации положения тела спиной вверх – это непарные и парные плавники. Плавучесть костных раб поддерживает гидростатический орган – плавательный пузырь.

3. Скелет хрящевой или костный. Череп неподвижно соединен с позвоночником. В позвоночнике два отдела: туловищный и хвостовой. Пояса конечностей не связаны с осевым скелетом.

4. Мышца слабо дифференцированы, сегментированы. Движения тела однообразны, змеевидны и преимущественно в горизонтальной плоскости.

5. Захват пищи активный с помощью челюстей. Рот ведет в ротовую полость в которой обычно находятся многочисленные зубы, расположенные на челюстях, небных и других костях. Слюнных желез нет. Из ротовой полости пища попадает в глотку, пронизанную жаберными щелями, и по пищеводу попадает в желудок, железы которого обильно выделяют желудочный сок. Развиты пищеварительные железы: печень и поджелудочная железа. Передний и средний отделы кишечника сильно дифференцированы. У некоторых раб (карповые) желудка нет, и пища поступает сразу в тонкий кишечник, где переваривается под влиянием ферментов.

6. Орган дыхания – жабры – расположены на верхней стороне четырех жаберных дуг в виде ярко-красных лепестков. Вода попадает в рот рыбы, процеживается сквозь жаберные щели, омывая жабры, и выводится наружу из под жаберной крышки. Газообмен осуществляется в многочисленных жаберных капиллярах, кровь в которых течет навстречу омывающей жабры воде.

7. Кровеносная система замкнутая и сердце двухкамерное. Состоит из предсердия и желудочка. Венозная кровь из желудочка поступает в брюшную аорту, несущую ее к жабрам, где она обогащается кислородом и освобождается от углекислого газа. Оттекается от жабр артериальная кровь собирается в спинную аорту, расположенную под позвоночником. От спинной аорты к различным органам и тканям отходят многочисленные артерии. Венозная кровь собирается вены и по ним поступает в предсердие, а из него – в желудочек.

8. Органы выделения – парные лентовидные туловищные почки, расположенные в полости тела под позвоночником. У пресноводных рыб конечным продуктом обмена является токсичный аммиак, поэтому он растворяется в большом количестве воды. А у морских – мочевина. Образовавшая в почках моча выводится с помощью мочеточников в мочевой пузырь, а затем в выделительной отверстие.

9. ЦНС состоит из головного и спинного мозга. Головной мозг состоит пяти отделов: передний, промежуточный, средний, мозжечок и продолговатый. От переднего мозга отходят хорошо развитые обонятельные доли. Наибольшего развития достигает средний мозг, осуществляющий анализ зрительных восприятий, а так же мозжечок, регулирующий координацию движений и сохранение равновесия.

10. Органы чувств. Глаза имеют плоскую роговицу и почти шаровидной формы хрусталик, что дает рыбам видеть только на расстоянии 10 – 15 метров. Дальнее зрение у рыб не развито. Наводка четкости производится сокращением мышечного отростка хрусталика, перемещающего его по сетчатке.

Орган обоняния представляет собой парные мешочки, выстланные чувствительными клетками, к основанию которых подходят волокна обонятельного нерва. Обонятельные мешочки открываются наружу отверстием – ноздрей.

Органы вкуса представлены многочисленными вкусовыми сосочками, расположенными на губах, в пищеводе, глотке и даже на плавниках.

Орган слуха и равновесия представлен только внутренним ухом, расположены по бокам задней части черепа.

Орган боковой линии представлении продольными каналами, лежащими по бокам тела в коже и сообщающимися с наружной средой через большое число линейно расположенных отверстий. На дне каналов лежат чувствительные клетки, они воспринимают данные об изменении давления.

11. Размножение. Большинство рыб раздельнополые, но встречаются гермафродиты. Парные половые железы – яичники и семенники – имеют выводящие протоки. Оплодотворение у большинства рыб наружное и происходит в воде. Подготовка к половому процессу и сам его ход сопровождается сложным инстинктивным поведением рыб – нерестом. Из яйца вылупляется личинка с желточным мешком на брюшной стороне тела, в течение нескольких дней не способная к питанию. Истратив запасы питательных веществ желточного мешка, личинка переходит на питание простейшими и мелкими ракообразными.

12. Разнообразие рыб. Надкласс рыбы подразделяют на два класса – Хрящевые и Костные. К классу хрящевых принадлежа два отряда: Акулы и Скаты. А к классу Костных свыше 19 тыс. видов. Среди них: Осетрообразные, Сельдеобразные, Лососеобразные, Карпообразные, Кистеперые.

№22