- •4 Пространственная изомерия, конфигурация и конформация.
- •5. Ассимметрический атом углерода как центр хиральности. Стереоизомерия молекул с одним центром хиральности. Оптическая активность.
- •7. Электронное строение атома углерода. Типы гибридизаций атомных орбиталей.
- •8. Сопряженные системы с открытой и замкнутой цепью на примерах бутадиента 1,3 и бензола.
- •9. Ароматичность. Критерии ароматичности.
- •10. Электронные эффекты заместителей: индуктивный и мезомерный. Электродонорные и электроакцепторные заместители и их влияние на реакционную способность соединений.
- •11. Гомо/гетеролитические разрывы ковалентной связы в органических соединениях, образующиеся при этом частицы.
- •12. Радикальные, электрофильные, нуклеофильные реагенты, классификация хим реакций по типу реагента.
- •13. Классификация хим реакций по результату: замещенеие, присоединение, элиминирование, перегруппировка, овр
- •14. Кислоты и основания по бренстеду, их классификация.
- •15. Влияние различных факторов на кислотные и основные свойства веществ. Примеры.
- •16. Спирты и фенолы. Многоатомные спирты.
- •17. Химические свойства спиртов и фенолов.
- •19. Классификации карбоновых кислот по основности, насыщенности, наличию функциональной группы, числу атомов углерода в цепи.
- •20. Химические свойства карбоновых кислот с участием карбоксильной группы: декарбоксилирование, образование солей, амидов, ангидридов, галогенгидридов, сложных эфиров.
- •21. Высшие жирные карбоновые кислоты: классификация, номенклатура, структура, физические свойства.
- •22.Дикарбоновые кислоты: щавелевая, малоновая, янтарная, глутаровая, фумаровая. Их роль в организме. Соли щавелевой кислоты - оксалаты.
- •23. Оксо- гидроксикарбоновые кислоты: пировиноградная и молочная, яблочная и щавелевая, лимонная, ацетоуксусная и β-гидроксимасляная, α-кетоглутаровая, функции в организме.
- •24. Общее представление о липидах, классификация липидов.
- •25. Простые липиды: таг, состав, номенклатура, свойства, гидролиз таг, биологическая роль.
- •27. Соединения стеройдной группы: холестерин, желчные кислоты, представление о химическом строении и биологической роли.
- •28. Углеводы, классификация углеводов, функции углеводов в организме.
- •29. Классификация и химические свойства моносахаридов, (см выше) овр моносахаридов.
- •30. Стереоизомерия моносахаридов d- и l- ряды, открытые и циклические формулы (фишера, колли-толленса, хеуорса), пиранозы и фуранозы, α и β аномеры, циклоцепная таутомерия, явление мутаротации.
- •33. Классификация полисахаридов, функции в организме.
- •34. Дисахариды, структура и свойства основных биологически важных дисахаридов: мальтозы, лактозы, сахарозы, целлобиозы.
- •35. Гомополисахариды: крахмал (амилоза и амилопектин), гликоген, целлюлоза, строение, свойства, биологическая роль.
- •36. Гетерополисахариды, гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, строение, биологическая роль.
- •37. Азотистые основания пиримидиновые (тимин, урацил, цитозин) и пуриновые (аденин, гуанин), строение, лактим-лактамная таутомерия.
- •38. Нуклеозиды, строение, номенклатура, гидролиз, характер связи нуклеинового основания с углеводным остатком.
- •39. Нуклеотиды, строение, номенклатура, гидролиз, характер связей между компонентами нуклеотида.
- •40. Свободные нуклеотиды: цамф и цгмф, атф, адф, фад, над, строение, функции в организме.
- •41. Первичная структура нуклеиновых кислот, нуклеотидный состав днк/рнк.
- •42. Понятие о вторичной структуре днк. Комплементарность азотистых оснований, водородные связи в комплементарных парах.
- •43. Аминокислоты, номенклатура, классификация по полярности радикала и пищевой ценности, примеры.
- •44. Стереоизомерия аминокислот.
- •45. Кислотно-основные свойства аминокислот. Биполярные ионы, изоэлектрическая точка.
- •46. Химические свойства аминокислот, биологически важные свойства аминокислот.
- •47. Физиологически активные пептиды, примеры.
- •48. Уровни организации белковой молекулы: первичная структура белка, электронное строение пептидной связи и ее характеристика, зависимость свойств белка от первичной структуры.
- •49. Вторичная структура белков, α-спираль, β-складчатый слой, беспорядочный клубок, связи, стабилизирующие вторичную структуру белка.
- •50. Третичная и четвертичная структуры белков, связи, их стабилизирующие, особенности строения и функционирования олигомерных белков на примере гемоглобина.
- •51. Классификации белков.
- •52. Физико-химические свойства белков, растворимость, ионизация, гидратация, денатурация, ренатурация.
- •56. Классификация сложных белков.
- •57. Гемопротеины, сравнительная характеристика структур и функций миоглобина и гемоглобина.
- •53. Кооперативное связывание кислорода гемоглобином, эффект бора, влияние 2,3-бфг на сродство гемоглобина к кислороду. Эффективность транспорта кислорода регулируется Изменение рН среды
- •Механизм эффекта Бора Кооперативное взаимодействие
56. Классификация сложных белков.
В зависимости от химической природы простетических групп среди сложных белков выделяют следующие классы:
Гликопротеиды, содержащие в качестве простетической группы ковалентно связанные углеводные остатки и их подкласс — протеогликаны, с мукополисахаридными простетическими группами. В образовании связи с углеводными остатками обычно участвуют гидроксильные группы серина или треонина. Большая часть внеклеточных белков, в частности, иммуноглобулины — гликопротеиды. В протеогликанах углеводная часть составляет ~95 %, они являются основным компонентом межклеточного матрикса.
Липопротеиды, содержащие в качестве простетической части нековалентно связанные липиды. Липопротеиды, образованные белками-аполипопротеинами связывающимися с ними липидами и выполняют функцию транспорта липидов.
Металлопротеины, содержащие негемовые координационно связанные ионы металлов. Среди металлопротеидов есть белки, выполняющие депонирующие и транспортные функции (например, железосодержащие ферритин и трансферрин) и ферменты (например, цинксодержащая карбоангидраза и различные супероксиддисмутазы, содержащие в качестве активных центров ионы меди, марганца, железа и других металлов)
Нуклеопротеины, содержащие нековалентно связанные ДНК или РНК, в частности, хроматин, из которого состоят хромосомы, является нуклеопротеидом.
Фосфопротеиды, содержащие в качестве простетической группы ковалентно связанные остатки фосфорной кислоты. В образовании сложноэфирной связи с фосфатом участвуют гидроксильные группы серина или треонина, фосфопротеинами являются, в частности, казеин молока:
Хромопротеиды — собирательное название сложных белков с окрашенными простетическими группами различной химической природы. К ним относится множество белков с металлсодержащей порфириновой простетической группой, выполняющие разнообразные функции — гемопротеины (белки, содержащие в качестве простетической группы гем — гемоглобин, цитохромы и др.), хлорофиллы; флавопротеиды с флавиновой группой, и др.
57. Гемопротеины, сравнительная характеристика структур и функций миоглобина и гемоглобина.
Белки, соединённые с гемом, носят название гемопротеины.
Миоглобин. Состоит из одной полипептидной цепи, содержащей 153 аминокислотных остатка (мол. м. 17800), к-рая уложена в плотную глобулу размером 4,5 х 2,5 нм. В специальной полости миоглобина ("кармане") помещается гем, который связан с остальной частью молекулы (глобином), как в гемоглобине. Около 75% полипептидной цепи находится в конформации α-спирали (все α-спирали правозакрученные). Между областями спирализации находятся 5 неспирализованных участков; такие же участки находятся на концах цепи. Внутренняя область молекулы состоит . из неполярных остатков лейцина, валина, метионина, фенилаланина и не содержит боковых полярных цепей глутаминовой и аспарагиновой к-т, глута-мина, аспарагина, лизина и аргинина. На наружной стороне молекулы расположены как полярные, так и неполярные аминокислотные остатки. Атом железа тема может находиться в 4 состояниях: в ферросостоянии (дезоксимиоглобин, Fe2 +), в феррисостоянии (метмиоглобин, Fe3 + , 6-й лиганд Н2О) и в низкоспиновых ферро- и феррисостояниях (соответственно Fe2+ и Fe3+ ). Связывание лигандов сопровождается конформационными изменениями белка, и, наоборот, конформационные изменения вблизи гема изменяют его электронное состояние и реакционную способность. Функция миоглобина запасать О2 в мышцах при его избытке и освобождать при недостатке основана на способности иона Fe2+ обратимо связывать молекулу О2 с образованием оксимиоглобина. Высвобождение из оксимиоглобина молекулы О2, необходимого работающей мышце, происходит в момент сокращения последней, когда в результате сжатия капилляров парциальное давление О2 резко падает. Белок выполняет роль водорастворимого носителя гема, предохраняет Fe2+ от окисления при его взаимодействии с О2 и регулирует величину сродства к О2.
Кровь осуществляет дыхательную функцию прежде всего благодаря наличию в ней гемоглобина. Физиологическая функциягемоглобина как переносчика кислорода основана на способности обратимо связывать кислород. Поэтому в легочных капиллярах происходит насыщение крови кислородом, а в тканевых капиллярах, где парциальное давление кислорода резко снижено, осуществляется отдача кислорода тканям. Гемоглобин человека содержит 0,335% железа. Каждый грамм-атом железа (55,84 г) в составе гемоглобина при полном насыщениикислородом связывает 1 грамм-молекулу кислорода (22400 мл). Таким образом, 100 г гемоглобина могут связывать
а каждый грамм гемоглобина – 1,34 мл кислорода. Содержание гемоглобина в крови здорового человека составляет 13–16%, т.е. в 100 мл крови 13–16 г гемоглобина. При РО2 в артериальной крови 107–120 гПа гемоглобин насыщен кислородом на 96%. Следовательно, в этих условиях 100 мл крови содержит 19–20 об. % кислорода:
В венозной крови в состоянии покоя РО2 = 53,3 гПа, и в этих условиях гемоглобин насыщен кислородом лишь на 70–72%, т.е. содержание кислорода в 100 мл венозной крови не превышает
Артериовенозная разница по кислороду будет около 6 об. %. Таким образом, за 1 мин ткани в состоянии покоя получают 200–240 млкислорода (при условии, что минутный объем сердца в покое составляет 4 л). При взаимодействии молекулы кислорода с одним из четырех гемов гемоглобина кислород присоединяется к одной из половинокмолекулы гемоглобина (допустим, к α-цепи этой половинки). Как только такое присоединение произойдет, α-полипептидная цепь претерпевает конформа-ционные изменения, которые передаются на тесно связанную с ней β-цепь; последняя также подвергается конформационным сдвигам. β-Цепь присоединяет кислород, имея уже большее сродство к нему. Таким путем связывание одноймолекулы кислорода благоприятствует связыванию второй молекулы (так называемое кооперативное взаимодействие). После насыщения кислородом одной половины молекулы гемоглобина возникает новое, внутреннее, напряженное состояние молекулыгемоглобина, которое вынуждает и вторую половину гемоглобина изменить конфор-мацию. Теперь еще две молекулы кислорода, по-видимому, по очереди связываются со второй половинкой молекулы гемоглобина, образуя оксигемоглобин.
Организм располагает несколькими механизмами переноса СО2 от тканей к легким. Часть его переносится в физически растворенном виде. Растворимость СО2 в плазме крови в 40 раз превышает растворимость в ней кислорода, тем не менее при небольшой артериовенозной разнице РСО2 (напряжение СО2 в венозной крови, притекающей к легким по легочной артерии, равно 60 гПа, а в артериальной крови – 53,3 гПа) в физически растворенном виде может быть перенесено в покое 12–15 мл СО2, что составляет 6–7% от всего количества переносимого углекислого газа. Некоторое количество СО2 может переноситься в виде карбаминовой формы. Оказалось, что СО2 может присоединяться к гемоглобинупосредством карбаминовой связи, образуя карбгемоглобин, или карбаминогемо-глобин
Карбгемоглобин – соединение очень нестойкое и чрезвычайно быстро диссоциирует в легочных капиллярах с отщеплением СО2. Количество карбаминовой формы невелико: в артериальной крови оно составляет 3 об. %, в венозной – 3,8 об. % . В виде карбаминовой формы из ткани к легким переносится от 3 до 10% всего углекислого газа, поступающего из тканей в кровь. Основная масса СО2 транспортируется с кровью к легким в форме бикарбоната, при этом важнейшую роль играет гемоглобин эритроцитов.
Гемоглобин F — это белок-гетеротетрамер из двух α-цепей и двух γ-цепей глобина, или гемоглобин α2γ2. Этот вариант гемоглобина есть и в крови взрослого человека, но в норме он составляет менее 1 % от общего количества гемоглобина крови взрослого и определяется в 1-7 % от общего числа эритроцитов крови. Однако у плода эта форма гемоглобина является доминирующей, основной. Гемоглобин F обладает повышенным сродством к кислороду и позволяет сравнительно малому объёму крови плода выполнять кислородоснабжающие функции более эффективно. Однако гемоглобин F обладает меньшей стойкостью к разрушению и меньшей стабильностью в физиологически широком интервале pH и температур. В течение последнего триместра беременности и вскоре после рождения ребёнка гемоглобин F постепенно — в течение первых нескольких недель или месяцев жизни, параллельно увеличению объёма крови — замещается «взрослым» гемоглобином А (HbA), менее активным транспортёром кислорода, но более стойким к разрушению и более стабильным при различных значениях pH крови и температуры тела. Такое замещение происходит вследствие постепенного снижения продукции γ-цепей глобина и постепенного увеличения синтеза β-цепей созревающими эритроцитами. Повышенное сродство к кислороду HbF определяется его первичной структурой: в γ-цепях вместо лизина-143 (β-143 лизин у HbA находится серин-143, вносящий дополнительный отрицательный заряд. В связи с этим молекула HbA менее положительно заряжена и основной конкурент за связь гемоглобина с кислородом − 2,3ДФГ (2,3-дифосфоглицерат) — в меньшей степени связывается с гемоглобином, в этих условиях кислород получает приоритет и связывается с гемоглобином в большей степени
Гемоглобины взрослого человека
В эритроцитах взрослого человека гемоглобин составляет 90% от всех белков данной клетки.
Гемоглобин А - основной гемоглобин взрослого организма, составляет около 98% от общего количества гемоглобина, тетрамер, состоит из 2 полипептидных цепей α и 2 β (2α2β).
Гемоглобин A2 находится в организме взрослого человека в меньшей концентрации, на его долю приходится около 2% общего гемоглобина. Он состоит из 2 α- и 2 δ-цепей.
Гемоглобин А1с - гемоглобин А, модифицированный ковалентным присоединением к нему глюкозы (так называемый гликозилированный гемоглобин).
Гемоглобины, синтезирующиеся в период внутриутробного развития плода:
Эмбриональный гемоглобин синтезируется в эмбриональном желточном мешке через несколько недель после оплодотворения. Представляет собой тетрамер 2α2ε. Через 2 нед после формирования печени плода в ней начинает синтезироваться гемоглобин F, который к 6 мес замещает эмбриональный гемоглобин.
Гемоглобин F - фетальный гемоглобин, синтезируется в печени и костном мозге плода до периода его рождения. Имеет тетрамерную структуру, состоящую из 2 α- и 2 γ-цепей. После рождения ребёнка постепенно замещается на гемоглобин А, который начинает синтезироваться в клетках костного мозга уже на 8-м месяце развития плода.