70.Классиф-ция р-ций биолог-го окисления. Пути потребления кислорода в фермен-ых р-циях

.Изуч-ем превращ-ий энергии, сопров-щих хим-ие р-ции, заним-ся биоэнергетика, или биохим-ая термодинамика.1. Свободное окисление(СО), не обр-ся АТФ, не сопров-щееся обр-м макроэргических связей, энергия переходит в тепловую и рассеив-ся. (р-ии обр-я перекиси вод, в лизосомах, в АГ, в ядре). 2. Окисл-ие, сопряж-ое с обр-м АТФ или субстратное фосфрилирование.

Сущ-ет 3 пути исп-ия кислорода в клетке, кот-ые хар-тся след-щими р-иями:

1) оксидазный путь (90% поступившего кислорода восст-ся до Н₂О при участии фермента цитохромоксидазы) 0₂+4е+4Н⁺ → 2Н₂О

2) оксигеназный путь (включ-ие в субстрат одного атома кислорода -монооксигеназный путь, двух атомов кислорода -диоксигеназный путь)

3) свободно-радикальный путь (идет без участия ферментов и АТФ не образуется).

71. Микросомальное и свободнорадикальное окисление. В некоторых случаях при окислении атомы кислорода включаются в молекулы окисляемых веществ. Такое окисление протекает на мембранах эндоплазматической сети и называется микросомальное окисление. За счет включения кислорода окисляемого субстрата возникает гидроксильная группа (-ОН). Поэтому этот процесс часто называют гидроксилирование. В этом процессе активное участие принимает аскорбиновая кислота или витамин С.Биологическая роль этого процесса не связана с синтезом АТФ. Она состоит в следующем.1. Включаются атомы кислорода в синтезируем ее вещества.2. Обезвреживаются различные токсичные вещества, так как включение атома кислорода в молекулу яда уменьшает токсичность этого яда, делает его водорастворимым, и облегчат почкам его выведение. В редких случаях кислород, поступающий из воздуха в организм, превращается в активные формы (О2, НО2, НО+, Н2 О2 и др.), называемые свободными радикалами или оксидантами. Свободные радикалы кислорода вызывают реакции окисления, затрагивающие белки, жиры, нуклеиновые кислоты. Это окисление получило название свободнорадикальное окисление.Особенное влияние этот процесс оказывает на жирные кислоты..Свободнорадикальное окисление может приносить и вред, если происходит слишком интенсивно. Поэтому в организме существует специальная антиоксидантная система, важнейшей частью которой является витамин Е (токоферол).

72. Активные формы кислорода. Перекисное окисление липидов. Их биологическая роль. Антиоксидантная си-ма организма.

Кислород, необход-й организму для функц-я ЦПЭ(цепь переноса электр-в) и м-х др-х ре-й, явл-ся одновр-но и токсич-м ве-м, если из него образ-ся так наз-е акт-е ф-мы. К акт-м фо-м кислорода отн-т:ОН• - гидрокс-й рад-л; О^-- супероксидный анион;Н2О2 - пероксид водорода.Акт-е ф-мы кисл-да образ-ся во мн-х кл-х в рез-те послед-го одноэлектр-го присоед-я 4 электр-в к 1 мол-ле кисл-да. Конечн.прод-т этих ре-й - вода, но по ходу ре-й образ-ся хим-ки акт-е ф-мы кисл-да. Наибол.акт-н гидрокс-й рад-л, взаимод-й с больш-м орг-х мол-л. Он отним-т от них электрон и иниц-т т. о. цепные ре-и окисл-я. Эти свободнорад-е ре-и окисл-я могут выполн.полезн.фу-и, напр., когда к-ки белой крови с уч-м акт-х форм кисл-да разруш-т фагоцитиров-е к-ки бакт-й. Но в ост-х кл-х свободнорадикал-е окисл-е приводит к разруш-ю орг-х мол-л, в перв.оч-дь лип-в, и, соотв-но, мембр-х стр-р кл-к, что часто заканч-ся их гибелью. Поэтому в орг-ме функц-т эффект-я си-ма ингибир-я перекисного окисл-я лип-в (ПОЛ). Ист-ки акт-х форм кисл-да: Утечка электр-в из ЦПЭ и непосредств-е их взаимод-е с кислородом- осн-й путь образ-я акт-х форм кисл-да у больш-ва к-к. Кофермент Q в ЦПЭ прним-т от доноров послед-но по одному электрону, превр-сь в форму семихинона KoQH^* . Этот радикал может неспосредств-но взаим-ть с кисл-м, обр-я супероксидный анион О₂, кот-й может превр-ся в др-е акт-е формы кисл-да. Многие оксидазы – ферм-ты, непоср-но восст-е кисл-д, обр-т пероксид водорода - Н2О2. Оксидазы образ-т Н2О2 по схеме:О2 + SH2 → S + Н2О2,где SH2 – окисл-й субстрат. Пример оксидаз - оксидазы аминоки-т, супероксид дисмугаза, оксидазы, локализ-е в пероксисомах. Пероксид водорода хим-ки не очень акт-н, но способст-т образ-ю наиболее токс-й ф-мы кисл-да – гидрокс-го рад-ла (ОН•) по след-й ре-и:Fe2+ + Н2О2 → Fe3+ + ОН- + ОН•.Наличие в клетках Fe2+ увелич-т скорость образ-я гидрокс.рад-в. Перекисное окисл-е липидов(ПОЛ): Ре-и ПОЛ явл-ся свободнорад-ми и пост-но происх-т в орг-ме. Свободнорад-е окисл-е наруш-т стр-ру мн.мол-л. В бел-х окисл-ся некот-е аминоки-ты. В рез-те разруш-ся стр-ра бел-в, м-ду ними образ-ся ковал-е "сшивки", всё это актив-т протеолитич-е ферм-ы в к-ке, гидролиз-е поврежд-е б-ки. Активн.ф-мы кисл-да легко наруш-т стр-ру ДНК. Больше подвержены дейст-ю акт-х ф-м кисл-да жирн.ки-ты, содерж-е дв-е связи, располож-е ч-з СН2-группу. От СН2-группы своб-й рад-л легко отним-т электрон, превращая липид, содерж-й эту к-ту, в свобод.рад-л.ПОЛ – цепн.ре-и, обеспеч-е расшир-е воспроизв-во своб-х радикалов, ч-ц, им-х неспар-й электрон, кот-е иниц-т дальнейшее распростр-е перекисного окисл-я. Стадии ПОЛ:1) Иниц-я: образ-е свободн.рад-ла (L-).Иниц-т ре-ю гидрокс-й рад-л, отним-й водород от СН2-групп полиеновой ки-ты, что приводит к образ-ю липидного рад-ла.2. Разв-е цепи:L- + О2 → LOO-,LOO- + LH → LOOM + LR-Разв-е цепи происх-т при присоед-и О2, в рез-те чего образ-ся липопероксирадикал LOO- или перок-д липида LOOH. ПОЛ предст-т собой свободнорад-е цепн.ре-и, т.е. каждый образ-ся рад-л иниц-т образ-е неск-х др-х. 3) Разруш-е стр-ры лип-в:Конечн.прод-ты перекисн.окисл-я полиеновых ки-т - малоновый диальдегид и гидропероксид ки-ты. 4) Обрыв цепи – взаимод-е радикалов м-ду собой:LOO- + L- → LOOH + LH, L- + vit E → LH + vit E-,vit E- + L- → LH + vit Еокисл.Разв-е цепи может ост-ся при взаимод-и своб-х рад-в м-ду собой или при взаимод-и с разл-ми антиоксидантами, напр-р, витам-м Е, кот-й отдаёт электроны, превращ-сь при этом в стабильн.окисл-ю ф-му. Изм-е стр-ры тканей в рез-те ПОЛ можно набл-ть на коже: с возр-м увел-ся кол-во пигм-х пятен на коже, особенно на дорсальной поверхности ладоней. Этот пигмент наз-т липофусцин, предст-й собой смесь липидов и белков.ПОЛ происх-т не то-ко в жив.орг-х, но и в прод-х пит-я, особенно при неправил-м пригот-и и хр-и пищи. Антиоксид-я си-ма организма: Ферм-ты антиокси-го дейст-я:К ферм-м, защищ-м к-ки от де-я акт-х ф-м ки-да, отн-т супероксиддисмутазу, каталазу и глутатионпероксидазу; Наиболее акт-ны эти ферм-ты в печени, надпочечниках и почках, где содерж-е митохондрий, цитохрома Р450 и пероксисом особенно велико. Супероксиддисмутаза (СОД) превр-т супероксидные анионы в пероксид водорода:2 + 2H+ → H2O2 + O2Изоферм-ты СОД нах-ся и в цитозоле и в митох-х и явл-ся перв.лин-й защиты, потому что супероксидный анион образ-ся обычно перв.из акт-х форм кисл-да при утечке электронов из дых-й цепи.Пероксид водорода, кот-й может иниц-ть образ-е самой актив.ф-мы ОН-, разруш-ся ферм-м каталазой:2Н2О2 → 2 Н2О + О2.Каталаза нах-ся в осн-м в пероксисомах, где образ-ся наибольшее кол-во пероксида водорода, а также в лейк-х, где она защ-т к-ки от послед-й "респираторного взрыва".Глутатионпероксидаза – важн-й ферм-т, обеспеч-й инактивацию акт-х ф-м кисл-да, т.к. он разрушает и пероксид водорода и гидропероксиды липидов. Витамины, облад-е антиоксид-м дейст-м:Витамин Е (α-токоферол) - наиболее распростр-й антиоксидант в природе – явл-ся липофильной мол-й, способной инактивир-ть свободн.рад-лы непоср-но в гидрофобном слое мембран и т. о. предотвр-ть разв-е цепи ПОЛ. Витамин С явл-ся антиоксидантом и уч-т с помощью двух разл-х мех-в в ингибир-и ПОЛ. Во-первых, вит-н С восст-т окисл-ю ф-му вит-на Е и т. о. поддерж-т необход-ю конц-ю этого антиоксиданта непосредств-но в мембранах к-к. Во-вт-х, вит-н С, будучи водораств-м вит-м и сил-м восст-м, взаимод-т с водораств-ми акт-ми фор-ми кисл-да - , Н2О2, ОН• и инактивирует их. β-Каротин, предшеств-к вит-на А, также обладает антиоксидант. Дейст-м и ингибирует ПОЛ.

73) уровни регуляции метаболизма. Гуморальная регуляция. Общие представления о гормонах, их классификация. Взаимосвязь между отд-ми клетками, тканями и органами осущ-ют 4 осн-ые с-мы регуляции: • Центр-ая и перифер-ая нервные с-мы через нервные импульсы и нейромедиаторы; • Эндокринная с-ма через эндокринные железы и гормоны, кот секретир-ся в кровь и влияют на метаболизм различный клеток-мишеней; • Паракринная и аутокринная с-мы посредством соединенй, секретир-ся в межкл-ое пр-во (простагландины, гормоны ЖКТ, гистамин и др.); • Иммунная с-ма через специф-ие белки (цитокины, антитела).

Иерархия регуляторных систем: • Первый уровень – ЦНС (нервные клетки, эффекторные клетки); • Второй уровень – эндокринная система (гипоталамус, гипофиз, периферические эндокринные железы); • Третий уровень – внутрикл-ый (изменение активности или количества фермента, скорости транспорта веществ через мембрану). Гуморальная регуляция, координация физиологич и биохимич проц-ов, осущ-мая через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью БАВ (метаболиты, гормоны, гормоноиды ионы), выделяемых кл, органами и тк в процессе их жизнедея-ти. У высокоразвитых животных и чела Г. р. подчинена нервной регуляции и составляет совместно с ней единую систему нейрогуморальной рег-ции. Продукты обмена в-в действуют не только непосредственно на эффекторные органы, но и на окончания чувствительных нервов (хеморецепторы) и нервные центры, вызывая гуморальным или рефлекторным путём р-ии. Так, если в результате усиленной физической работы в крови увелич-ся сод-ние CO₂, то это вызывает возбуждение дыхательного центра, что ведёт к усилению дыхания и выведению из организма излишков CO₂. Гуморальная передача нервных импульсов химич в-ми, т. н. медиаторами, осущ-ся в центральной и периферической нс. Наряду с гормонами важную роль в Г. р. играют продукты межуточного обмена. Роль гормонов в регуляции обмена в-в и ф-ий: Гормоны – хим-ие посредники, перен-щие сигналы, возник-ие в разных органах и ЦНС. Гормоны обр-ся специализ-ми кл, многие из них собраны в железы и секрет-ют гормоны непоср-но в кровоток. Многие эндокринные железы выраб-ют несколько гормонов, имеющих разл-ое строение и осущ-их разл-ые ф-ии.

Физиол-ий эффект гормона опред-ся разными факторами: конц-ия гормона; сродство к белку-переносчику; кол-во и тип рецепторов на пов-ти клеток-мишеней. Все гормоны классифицируют по химическому строению, биологическим ф-ям и механизму действия.1. Классификация гормонов по химическому строении делят на 3 группы: пептидные (или белковые), стероидные и непептидные производные аминокислот (табл. 11-1).2. Классификация гормонов по биологическим функциямПо биологическим функциям гормоны можно разделить на несколько групп (табл. 11-2).

Таблица 11-1, Классификация гормонов по химическому строению

Пептидные гормоны	Стероиды	Производные аминокислот
Адренокортикотропный гормон (кортикотропин, АКТГ)	Альдостерон	Адреналин
Гормон роста (соматотропин, ГР, СТГ)	Кортизол	Норадреналин
Тиреотропный гормон (тиреотропин, ТТГ)	Кальцитриол	Трийодтиронин (Т3)
Лактогенный гормон (пролактин, ЛТГ)	Тестостерон	Тироксин (Т4)
Лютеинизирующий гормон (лютропин, ЛГ)	Эстрадиол
Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ)	Прогестерон
Меланоцитстимулирующий гормон (МСГ)
Хорионический гонадотропин (ХГ)
Антидиуретический гормон (вазопрессин, АДГ)
Окситоцин
Паратиреоидный гормон (паратгормон, ПТГ)
Кальцитонин
Инсулин
Глюкагон

548

Таблица 11-2. Классификация гормонов по биологическим функциям

Регулируемые процессы	Гормоны
Обмен углеводов, липйдов, аминокислот	Инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол, тироксин, соматотропин
Водно-солевой обмен	Альдостерон, антидиуретический гормон
Обмен кальция и фосфатов	Паратгормон, кальцитонин, кальцитриол
Репродуктивная функция	Эстрадиол, тестостерон, прогестерон, гонадотропные гормоны
Синтез и секреция гормонов эндокринных желёз	Тропные гормоны гипофиза, либерины и статины гипоталамуса
Изменение метаболизма в клетках, синтезирующих гормон	Эйкозаноиды, гистамин, секретин, гастрин, соматостатин, вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), цитокины