- •Основы биологической химии предисловие
- •Введение Предмет и задачи биохимии
- •Основные признаки живой материи
- •Глава 1. Химический состав организмов
- •Глава 2. Структура и свойства белков
- •2.1. Роль и определение белков.
- •2.2. Функции белков в организме
- •2.3. Элементный состав белков. Содержание белков в органах и тканях
- •2.4. Аминокислотный состав белков
- •2.5. Кислотно-основные свойства аминокислот
- •2.6. Стереохимия аминокислот
- •2.7. Строение белков
- •2.8. Уровни структурной организации белков
- •Первичная структура
- •Вторичная структура белков
- •Третичная структура белков
- •Четвертичная структура белков
- •2.9. Физико-химические свойства белков
- •Кислотно-основные свойства белков
- •Растворимость белков
- •Денатурация и ренатурация
- •2.10. Классификация белков
- •2.11. Методы выделения и очистки белков
- •Очистка белков
- •Глава 3. Углеводы
- •3.1. Понятие об углеводах и их классификация
- •3.2. Моносахариды
- •Оптические свойства моносахаридов
- •Структура моносахаридов
- •3.3. Химические свойства моносахаридов Реакции с участием карбонильной группы
- •Реакции с участием гидроксильных групп
- •3.4. Сложные углеводы
- •Олигосахариды
- •Полисахариды
- •Гомополисахариды
- •Гетерополисахариды
- •3.5. Биологические функции углеводов
- •Глава 4. Нуклеиновые кислоты
- •4.1. Общая характеристика нуклеиновых кислот
- •4.2. Химический состав и строение нуклеиновых кислот
- •4.3. Уровни структурной организации нуклеиновых кислот
- •Первичная структура нуклеиновых кислот
- •Вторичная структура днк
- •Вторичная структура рнк
- •Третичная структура рнк и днк
- •Глава 5. Липиды
- •5.1. Общая характеристика и классификация липидов
- •5.2. Липидные мономеры
- •5.3. Многокомпонентные липиды
- •5.4. Биологические функции липидов
- •Глава 6. Ферменты
- •6.2. Химическая природа и структура ферментов
- •6.3. Кофакторы ферментов Ионы металлов как кофакторы ферментов
- •Коферменты
- •6.4. Механизм действия ферментов
- •6.5. Свойства ферментов
- •6.6. Специфичность действия ферментов
- •6.7. Факторы, влияющие на скорость ферментативного катализа
- •Влияние температуры на активность ферментов
- •Влияние рН на активность ферментов
- •Влияние концентраций субстрата и фермента на скорость ферментативной реакции
- •Зависимость скорости реакции от времени
- •6.8. Регуляция активности ферментов
- •Активация ферментов
- •Ингибирование ферментов
- •Аллостерическая регуляций действия ферментов
- •6.9. Определение активности ферментов
- •6.10. Номенклатура и классификация ферментов
- •6.11. Локализация ферментов в организме и клетке
- •6.12. Применение ферментов
- •Глава 7. Витамины
- •7.1.Понятие о витаминах
- •7.2. Классификация витаминов
- •7.3. Жирорастворимые витамины
- •7.4. Водорастворимые витамины
- •7.5. Витаминоподобные вещества
- •Глава 8. Общие закономерности обмена веществ и энергии в организме
- •8.1. Обмен веществ
- •8.2. Обмен энергии
- •Глава 9. Биологическое окисление
- •9.2. Дыхательная цепь
- •9.3. Окислительное фосфорилирование
- •Глава 10. Обмен углеводов
- •10.1. Переваривание углеводов
- •10.2. Метаболизм глюкозы
- •10.3. Биосинтез гликогена
- •10.4. Распад гликогена
- •10.5. Анаэробный гликолиз
- •10.6. Аэробный распад глюкозы
- •Аэробный распад глюкозы в мозге
- •10.7. Пентозофосфатный цикл
- •10.8. Биосинтез глюкозы (глюконеогенез)
- •10.10. Регуляция обмена углеводов
- •Глава 11. Обмен липидов
- •11.1. Переваривание липидов
- •11.2. Метаболизм глицерина
- •11.3. Метаболизм жирных кислот
- •11.4. Биосинтез жиров
- •11.5. Регуляция обмена липидов
- •Глава 12. Обмен нуклеиновых кислот
- •12.1. Пути распада рнк и днк
- •12.2. Распад пуриновых и пиримидиновых оснований
- •12.3. Биосинтез нуклеотидов
- •Биосинтез пурииовых нуклеотидов
- •Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов
- •Биосинтез дезоксирибонуклеотидов
- •12.4. Биосинтез нуклеиновых кислот
- •Биосинтез днк (репликация)
- •Биосинтез рнк (транскрипция)
- •Безматричный синтез рнк
- •12.5. Путь информации от генотипа к фенотипу
- •Глава 13. Обмен белков
- •13.1. Понятие об обмене белков
- •13.2. Переваривание белков пищи и распад белков тканей Переваривание белков
- •Распад белков в тканях
- •13.3. Метаболизм аминокислот
- •Трансаминирование аминокислот
- •Дезамииирование аминокислот
- •Превращение углеродных скелетов аминокислот. Реакции декарбоксилирования
- •13.4. Удаление аммиака из организма. Орнитиновый цикл
- •13.5. Синтез аминокислот
- •13.6. Биосинтез белков (трансляция)
- •Глава 14. Водно-солевой и минеральный обмен
- •14.1. Водно-солевой обмен Содержание воды в организме и клетке
- •Роль и функции воды в процессе жизнедеятельности
- •14.2. Регуляция водно-солевого обмена
- •Регуляция рН
- •14.3. Минеральный обмен Минеральные вещества
- •Функции минеральных веществ
- •Минеральные вещества и обмен нуклеиновых кислот
- •Минеральные вещества и обмен белков
- •Минеральные вещества и обмен углеводов и липидов
- •14.4. Регуляция минерального обмена
- •Глава 15. Взаимосвязь обмена белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот
- •Глава 16. Гормоны, нервно-гормональная регуляция обмена веществ
- •16.1. Понятие о гормонах. Основные принципы регуляции обмена веществ
- •16.2. Классификация гормонов
- •16.3. Общие представления о действии гормонов
- •16.4. Гормоны щитовидной и паращитовидных желез Гормоны щитовидной железы
- •Гормоны паращитовидных желез
- •16.5. Гормоны поджелудочной железы
- •16.6. Гормоны надпочечников
- •16.7. Гормоны половых желез
- •16.8. Гормоны гипоталамо-гипофизарной системы
- •16.9. Гормоны тимуса и эпифиза
- •16.10. Простагландины
- •16.11. Биохимическая адаптация
- •Рекомендуемая литература
- •Оглавление
6.11. Локализация ферментов в организме и клетке
Большинство ферментов обнаруживается во всех клетках организмов. В плазме крови также содержатся ферменты, но их концентрация значительно ниже; чем в клетках. Ряд ферментов, необходимых для жизнеобеспечения и деления самих клеток, содержится в клетках всех органов и тканей. Но наряду с такого рода ферментами в клетках различных органов и тканей встречаются специфические ферменты. Например, уроканиназа содержится только в печени, гистидаза - в печени и коже, креатинфосфокиназа - в мышечных клетках, ферменты, синтезирующие стероидные гормоны, вырабатываются только клетками коры надпочечников и так далее.
Клетка имеет сложное строение (рис. 21), в клетке любого органа и ткани можно обнаружить клеточную или плазматическую мембрану, ядро, митохондрии, лизосомы, рибосомы, систему канальцев и пузырьков - эндоплазматический ретикулум, пластинчатый комплекс, различные вакуоли, внутриклеточные включения и другие. Главную по массе недифференцированную часть цитоплазмы клетки составляет гиалоплазма, или цитозоль.
Рис. ЭУКАРИОТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ
а. Растительные 10-100 мкМ; б. Животные 5-30 мкМ
Внутри клетки, ферменты содержатся как в растворимой части цитоплазмы, так и в субклеточных структурах. Принадлежность различных ферментных систем определенным участкам клетки называется компартментализацией.
Установлено, что в ядре локализованы РНК - полимеразы, катализирующие образование мРНК; ферменты, участвующие в репликации ДНК, и некоторые другие.
В митохондриях находятся ферменты цепи биологического окисления (тканевого дыхания) и окислительного фосфорилирования; ферменты пируватдегидрогеназного комплекса, цикла трикарбоновых кислот и другие.
В лизосомах в основном содержатся гидролазы, оптимально действующие при рН =5.
В рибосомах обнаружены ферменты белкового синтеза, здесь происходит транслирование мРНК и связывание аминокислот в полипептидныё цепи с образованием молекул белка.
В эндоплазматической сети локализованы ферменты синтеза лилидов и ферменты реакций гидроксилирования.
Плазматическая мембрана содержит АТФ-азу, транспортирующую ионы Na+ и К+, аденилатциклазу и другие.
В цитозоле локализованы ферменты гликолиза, пентозофосфатного цикла, синтеза жирных кислот и мононуклеотидов, активирования аминокислот, ферменты глюконеогенеза.
6.12. Применение ферментов
Ферменты находят все более широкое применение в различных отраслях промышленности (хлебопечение, виноделие, сыроварение, пивоварение, кожевенное и меховое производство, кулинария и так далее).
В настоящее время развивается новая отрасль - промышленная энзимология, которая использует выделенные из биологических объектов ферменты для получения продуктов питания из целлюлозы, нефти; синтеза ряда аминокислот, лекарственных препаратов; для создания промышленных штаммов микроорганизмов - источников витаминов и незаменимых аминокислот и так далее.
Отдельной отраслью промышленной энзимологии является медицинская энзимология, которая развивается по трем главным направлениям.
Первое - энзимопатология - исследует ферментативную активность в норме и при патологии. Многие наследственные болезни, как оказалось, являются следствием дефекта какого-либо фермента.
Второе направление - энзимодиагностика. Ферменты используют в качестве избирательных реагентов для определения содержания химических веществ в крови, желудочном соке, моче и других физиологических жидкостях. Кроме того, выявляют и определяют количественное содержание самих ферментов прежде всего в сыворотке крови при патологии. Полученные данные используют для диагностики болезней и для контроля эффективности лечения. Установлено, например, что при диабете, злокачественном поражении поджелудочной железы, болезнях печени резко увеличивается уровень липазы, амилазы, трипсина, химотрипсина. При инфаркте миокарда - повышается уровень аминотрансфераз, креатинкиназы и лактатдегидрогеназы и так далее. Изменение содержания ферментов в клетках и за их пределами вследствие болезни называется энзимопатиями, которые бывают наследственные и приобретенные.
Третье направление - энзимотерапия - использование ферментов в качестве лекарств. Например, при желудочных заболеваниях, сопровождающихся снижением содержания пепсина в желудочном соке, для улучшения пищеварения применяют пепсин и его производные. Нуклеазы используют при лечении некоторых вирусных заболеваний. Протеолитические ферменты используют очень часто для лечения тромбозов. Аспарагиназу применяют для лечения некоторых форм лейкозов. Она разрушает аспарагин, необходимый для роста лейкозных клеток и содержащийся в плазме крови; в результате лейкозные клетки погибают.
Таким образом, очевидно, что развитие медицинской этимологии имеет огромнейшее значение для предупреждения, выявления и лечения различных заболеваний.