Лекции по Биохимии

-распад липидов (фосфолипазы А1, А2, С и D),

-синтез фосфолипидов (требует наличия эссенциальных факторов - холина, серина, инозитола и энергии АТФ и ЦТФ),

-cпецифическая особенность - перекисное окисление липидов.

2.Определение понятия ПОЛ.

ПОЛ как частный случай цепных реакций свободнорадикального окисления органических соединений (ДНК, белков, полиахаридов и т.д.).

3 стадии ПОЛ: -инициация

-развитие ПОЛ (цепные реакции), -обрыв цепи ПОЛ.

3.Инициация ПОЛ:

а) Активные формы кислорода и другие инициирующие радикалы или вещества, способные образовывать радикалы:

RO. - алкоксирадикал

RO2. - пероксирадикал

OH. - гидроксильный радикал

O2.- - супероксиданион радикал

NO - оксид азота

HOCl - гипохлорид

H2O2 – пероксид водорода.

-низкая активность обычного (триплетного) кислорода (в триплетном состоянии в молекуле О2 находятся два неспаренных элетрона с одинаковым спином на различных π-разрыхляющих орбиталях.

Это состояние обладает меньшей свободной энергией, чем синглетное состояние, где электроны имеют противоположные спины и находятся на одной (1 g)

или на разных (1Σg) 2πp-орбиталях).

-синглетный кислород (1О2),физический и химический пути образования (излучения, Н2О2),

-атомарный кислород (О), -озон (О3),

11

-продукты одноэлектронного восстановления кислорода:

Fe2+ Fe3+ +Н+ О2------®О2.--------®

+Н++е

---®НО2'-----®Н2О2+е

б) Где образуются эти АФК:

-в дыхательной цепи (утечка электронов), -в НАДФзависимых оксидазных реакциях, -в ксантиноксидазной реакции,

-в других оксидазных реакциях (оксидазы аминокислот).

г) Прооксиданты (АФК. Физические и химические прооксидантные факторы.)

4.Развитие ПОЛ:

а) Цепная реакция, б) Схема ПОЛ:

...-СН=СН-СН2-...

-

атакуемый атом

RH + OH. ®R.+ Н2О

¯

R. + O2®R.OO

¯

R.OO + R1H®ROOH + R.1

¯

R.1+ O2®R.1OO

¯

12

R.1OO +R2H→R1OOH + R.2

и т.д.

В) Спонтанный распад гидроперекисей жирных к-т до альдегидов и малонового диальдегида (МДА):

-СН=СН-СН-

|

ООН

↓

Альдегиды

↓

малоновый диальдегид (МДА) – стабильный конечный продукт ПОЛ.

5.Обрыв цепи ПОЛ:

а) Аннигиляция свободных радикалов с образованием алканов и алкенов. R'+R'→R-R

б) Взаимодействие R'с антиоксидантами.

6. Показатели ПОЛ:

а) Свободные радикалы (ЭПР), б) Гидроперекиси ж.к., в) Малоновый диальдегид (ТБК), г) Основания Шиффа,

д) алканы и алкены (газовая хромотография как метод определения), е) диеновые конъюгаты, ж) Липофусцин (гистохимия).

7. Физиологическая роль ПОЛ:

а) Регуляция фазового состояния мембран, б) Ускорение обмена липидов мембран,

в) Синтез простагландинов и др. простаноидов, г) Защитная роль (фагоцитоз), д) Обезвреживание ксенобиотиков.

8.Регуляция ПОЛ:

а) Опасность избыточного ПОЛ.

б) Необходимость ограничения ПОЛ.

в) Неферментативные (истинные) антиоксиданты:

13

-"ловушки" свободных радикалов (витамины Е, А, К, D, С, многоатомные спирты, мочевая кислота, стероиды, мелатонин, билирубин и т.д.),

-восстановители (НS -глутатион, цистеин),

-хелаторы (ферритин, гемосидерин, трансферрин, церулоплазмин, ЭДТА). г) Ферменты антиоксидантной защиты:

-СОД (Zn,Cu,Mn):

О2.- + О2.-= Н2О2 + О2, -Каталаза (гем-протеин),

-Глутатионпероксидаза (Se):

R-OOH + 2HS-G = R-OH + H2O + G-S-S-G, -Глутатионредуктаза:

G-S-S-G + НАДФН2 = 2G-SH + НАДФ

(напомнить роль пентозного цикла и последствия его энзимопатий для ПОЛ. Пример - гемолитическая анемия при дефекте Г6Ф-ДГ).

д) Общий вывод о необходимости оптимального соотношения про- и антиоксидантых систем в организме.

9.Роль ПОЛ в патогенезе заболеваний:

а) инактивация ферментов, б) нарушение структуры мембран,

в) патологические состояния, сопровождающиеся окислительным стрессом: -радиация (образование синглетного кислорода),

-отравления (NO,О3,металлы), -гипероксия, -гипоксия,

-злокачественные опухоли, -атеросклероз, -старение (МДА, липофусцин).

14

ЛЕКЦИЯ 5 ОБМЕН БЕЛКОВ.

Пути использования аминокислот в тканях. Преобразование аминокислот по аминогруппе. Декарбоксилирование аминокислот.

1.Общая характеристика.

Обмен белков - это совокупность процессов генетически детерминируемого синтеза, процессов распада с образованием специфических конечных продуктов, а также процессов образования новых заменимых аминокислот и биологически активных соединений на основе аминокислот.

2. Фонд свободных аминокислот и его использование.

Фонд свободных аминокислот

↓

Распад а.к. (катаболизм)

Синтез собств. белков

Синтез угле- водов (глюко- неогенез)

Синтез специфических азотсодержащих соединений (гормоны, коферменты, медиаторы, пигменты)

3. Переваривание и гниение белков - см. учебник.

Особенности переваривания белков – это синтез в виде проферментов и образование активных ферментов в результате ограниченного протеолиза.

15

Образование токсичных продуктов в кишечнике под действием микрофлоры кишечника, обезвреживание их в печени.

4. Распад тканевых белков:

а) 400 г /сутки (главным образом мышечные белки).

б) Повторное использование (реутилизация) 75-80% аминок-т. в) Потребность в пищевом белке 100-120 г в сутки.

г) Избыток аминокислот в организме не запасается.

5. Метаболизм аминокислот:

а) 3 типа превращений аминокислот:

-по аминогруппе (трансаминирование, дезаминирование, трансдезаминирование, трансреаминирование)

-по карбоксилу (декарбоксилирование) -по радикалу (специфичекиие процессы).

6.Трансаминирование.

а) История открытия - А.Е.Браунштейн, 1937 г. б) Условия:

-наличие донора (любая аминокислота, за исключением лизина, треонина, пролина), -наличие акцептора (любая кетокислота - предшественница заменимых

аминокислот). Лучшие акцепторы: α - кетоглутарат, оксалоацетат, пируват. -наличие фермента.

в) Характеристика трансаминаз: специфичность, коферментом является пиридоксальфосфат - производное вит. В6.

г) Уравнения реакций трансаминирования (без шиффовых оснований).

д) Метаболическая роль трансаминирования: -синтез новых заменимых аминокислот, -перераспределение в фонде аминокислот,

-подготовка к дальнейшим превращениям безазотистых остатков аминокислот. е) Диагностическое значение определения активности трансаминаз. Коэффициент Де Ритиса - АсАт/АлАт=1,23 -1,33.

7. Дезаминирование аминокислот:

а) прямое окислительное:

-оксидазы L и D аминокислот - это автоокисляемые флавопротеины, содержащиеся в печени и почках:

16

оксидаза L а.к.

а.к. +ФМН → ФМНН2 + иминок-та + НОН + О2→NH3 + α-кеток-та + Н2О2 оксидаза D- а.к.

Оксидаза D аминокислот катализирует аналогичную реакцию, но акцептором водорода является ФАД. Эти ферменты активны при рН=10. В организме их функцию выполняет глутаматдегидрогеназа.

-Глутаматдегидрогеназа - единственный фермент, способный осуществлять прямое окислительное дезаминирование.

-Уравнение ГДГ-реакции с участием НАД (Ф) в качестве акцептора водорода (прямая и обратные реакции).

б). непрямое окислительное (трансдезаминирование): -две стадии:

1)реакция трансаминирования с образованием глутаминовой кислоты, донором аминогруппы является любая аминокислота, акцептором только α - кетогутаровая кислота.

2)окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты с образованием свободного аммиака, НАДН2.

-обратимость ГДГ-реакции: восстановительное аминирование, трансреаминирование.

8.Включение кетокислот в ЦТК.

9.Глюкогенные и кетогенные аминокислоты.

ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ

1.α-декарбоксилирование (гл. образом),

2.Ферменты -декарбоксилазы аминокислот (кофермент-пиридоксальфосфат),

3.Продукт - биогенные амины .

4.Общая схема реакции:

ДК(ПФ)

а.к. -------------→ биог.амин + СО2

5. Продукты декарбоксилирования:

-гистидина (гистамин), -тирозина (тирамин, норадреналин, адреналин), -триптофана (серотонин), -глутамата (ГАМК),

-орнитина (путресцин, кадаверин, спермин, спермидин).

17

завершение - мышца, миокард. б) Последовательность реакций.

в) Роль креатинфосфата (энергетический буфер, переносчик связей). КФ - как перспективный лекарственный препарат.

г) Креатинфосфокиназа. Ее изоформы. Диагностическое значение.

д) Креатинин. Содержание в моче. Диагностическое значение определения креатина и креатинина в моче.

ЛЕКЦИЯ 7 ПУТИ ОБРАЗОВАНИЯ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ АММИАКА В ОРГАНИЗМЕ.

1.Конечные продукты распад аминокислот:

СО2, Н2О, NH3.

2.Источники аммиака в тканях:

главный источник - трансдезаминирование аминокислот, второстепенные - распад нуклеотидов, нуклеозидов, биогенных аминов и т.д. Этот аммиак называют первичным.

3.Токсичность аммиака:

а) Содержание в крови в норме - не более 60 мкМ ( 1мг/л), б) Нейротропное действие. Возникновение судорог.

4.Пути обезвреживания аммиака: временное (в тканях), окончательное (печень, почки).

5.Временное обезвреживание:

-синтез глутамина

+NH3, АТФ

(глутаминовая кислота -----→глутамин ( используется молекула АТФ: АТФ→АДФ + Фн),

-синтез аспарагина (тоже с использованием молекулы АТФ: АТФ→АМФ+Ф Ф),

-восстановительное аминирование (альфа-кетоглутаровая кислота + NH3 + НАДФН2 -----→ глутаминовая кислота+ НАДФ.

ГДГ -трансреаминирование (2 этапа: восстановительное аминирование альфа-

кетоглутаровой кислоты и обратная реакция трансдезаминирования с образованием новой аминокислоты),

19

-глюкозо-аланиновый цикл.

6.Образование вторичного аммиака в печени и почках.

7.Окончательное обезвреживание аммиака:

а) Выведение аммиачных солей (почки), значение этого процесса для регуляции кислотно-щелочного баланса.

б) Синтез мочевины в печени:

-история открытия, значение работ Г.Кребса, К.Гензеляйта ( 1932 г.), -последовательность реакций синтеза,

-валовое уравнение ( СО2+NH3+аспартат+3АТФ+Н2О → мочевина+фумарат+ + 2 АДФ + 2Фн +АМФ +Фн-Фн ), -энергетическое обеспечение (3 АТФ расходуется на синтез 1 молекулы мочевины), -суточное выделение мочевины - 20 -30 г.

8. Остаточный азот крови. Клинико-диагностическое значение.

а) Остаточный азот крови – это азот всех азотсодержащих соединений крови, оставшихся после осаждения белков.

б) Состав остаточного азота крови:

мочевина -50% (3.3-6.6 мМ/л),

аминокислоты-25%, креатинин ---4%, полипептиды, индикан, билирубин и т.д.

в) Общее содержание в пересчете на азот 14 - 28 мМ/л, г) Гиперазотемия: диагностическое и прогностическое значение,

д) Гипераммониемия - как проявление энзимопатий синтеза мочевины.

20