
- •Глава 1. Структурная организация и принципы функционирования белков Основные проявления жизни - результат функционирования белков
- •Аминокислоты - главные составные части белков
- •Свойства аминокислот - основа свойств белков
- •Спектроскопические свойства аминокислот
- •Химические реакции
- •Методы разделения аминокислот
- •Аминокислота, полипептид, белок
- •Свойства белков определяются свойствами аминокислот
- •Знание иэт важно для разделения белков методом электрофореза
- •Гель-электрофорез
- •Белки выполняют роль буферных систем
- •Белки в воде образуют растворы с особыми свойствами
- •В пространственой структуре белков выделяют четыре уровня организации
- •Исследование первичной структуры белков и пептидов
- •Искусственный синтез белков и пептидов
- •Пространственная структура белковой молекулы
- •Вторичная структура белков
- •Третичная структура белков
- •Четвертичная структура белков
- •Белки чувствительны к внешним воздействиям
- •Для определения количества белков используют разные подходы
- •Белки классифицируются разными способами
- •Простые белки построены только из аминокислот
- •Сложные белки содержат небелковые компоненты
- •Глава 2. Ферменты Клинико-лабораторное значение
- •Немного истории
- •В основе классификации ферментов - тип катализируемой реакции
- •Элементы химической логики
- •В основе химических реакций лежит образование и разрыв химических связей
- •У химической реакции есть скорость и порядок
- •На пути к пониманию механизма действия фермента
- •Ферменты – биологические катализаторы белковой природы
- •Методы выделения и очистки ферментов - это методы выделения и очистки белков.
- •Пример вычисления активности фермента:
- •Для работы некоторых ферментов необходимы дополнительные небелковые соединения
- •Белковая природа определяет многие свойства ферментов
- •Повышение температуры неоднозначно влияет на активность фермента
- •Ферменты характеризуются высокой специфичностью
- •Активность фермента зависит от концентрации субстратов.
- •Важной качественной характеристикой фермента является константа Михаэлиса
- •Уравнение Михаэлиса и Ментен графически – прямоугольная гипербола
- •Примеры использования данных кинетических исследований ферментов в медицине
- •Кинетика мультисубстратных реакций
- •Скорость реакции зависит от концентрации фермента
- •Химические реакции протекают медленно
- •Ферменты превосходят другие катализаторы своей молекулярной активностью. Почему?
- •Группы активного центра фермента используют обычные химические принципы катализа
- •Реакции, катализируемые ферментами – основной объект, на который направлено действие регуляторов процессов жизнедеятельности
- •Активность ферментов можно тормозить (ингибировать)
- •Ингибиторы бывают разные: обратимые и необратимые
- •Обратимые ингибиторы могут быть конкурентными и неконкурентными
- •Конкурентные ингибиторы не всегда структурно подобны субстрату.
- •Конкурентные ингибиторы не влияют на Vmax, они понижают Км.
- •Принципы конкурентного торможения находят применение в медицинской практике.
- •Смешанные неконкурентные ингибиторы
- •Кинетика смешанных неконкурентных ингибиторов
- •Неконкурентные ингибиторы не могут связаться со свободным ферментом.
- •Неконкурентных ингибиторы неактивны при низких концентрациях субстрата.
- •Торможение продуктом реакции- пример конкурентного торможения.
- •Субстрат может быть ингибитором фермента
- •Кинетика многих ферментов не подчиняется принципам кинетики Михаэлиса и Ментен
- •У аллостерических ферментов особые свойства
- •Две модели объясняют механизмы аллостерии.
- •В основе связывания субстрата - индуцированное взаимодействие.
- •Изменение конформации одной субъединицы индуцирует изменения структуры другой
- •Какая гипотеза является правильной?
- •Ферменты неравномерно распределены внутри клеток
- •Доступность субстрата или кофактора - важный элемент регуляции активности ферментов
- •Нарушение функции фермента вызывает болезнь.
- •Энзимопатии следствие ошибок в синтезе белков.
- •Исследование активности ферментов помогает врачу в диагностике болезней.
- •Некоторые примеры использования измерения активности ферментов в диагностике
- •Определение концентрации субстратов возможно при помощи ферментов.
- •Ферменты можно использовать как лекарственные препараты.
- •Рибозимы –исключение , подтверждающее правило.
- •Методы молекулярной инженерии позволяют конструировать новые ферменты
- •Глава 3. Витамины
- •Классификация витаминов
- •Нарушение баланса витаминов в организме
- •Потребность организма человека в витаминах.
- •Причины дисбаланса витаминов в организме.
- •Межвитаминные взаимоотношения
- •Витамин в1 (Tиамин. Антиневритный витамин)
- •Витамин в2(Рибофлавин).
- •Пантотеновая кислота (витамин в3).
- •Витамин рр (Витамин в5 , никотиновая кислота, никотинамид, ниацин). Антипеллагрический витамин.
- •Гомоцис- Серин Цистатионин α-кетобутират Цистеин
- •Фолиевая кислота (Фолацин. Витамин в9. Витамин вс).
- •Фолиевая кислота
- •Метилен-тгфк- Метилен-тгфк-
- •Биотин (витамин н).
- •Пропионил-КоА метилмалонил-КоА
- •Метилмалонил-КоА пируват пропионил-КоА оксалацетат
- •Витамин с (аскорбиновая кислота), антицинготный
- •Остаток глутаминовой кислоты Остаток γ-карбоксиглутаминовой кислоты
- •Рибосомы на мембране эндо-
- •Сигнальный пептид
- •Витаминоподобные соединения Витамин f (эссенциальные жирные кислоты)
- •Инозит(Витамин в8)
- •Карнитин
- •Липоевая кислота (витамин n)
- •Пара-Аминобензойная кислота.
- •Витамин u
- •Холин (витамин в4).
- •Ацетилхолинэстераза н2о
- •Глава 4. Введение в термодинамику Биомедицинское значение.
- •Биоэнергетика- составная часть термодинамики
- •Функции состояния системы.
- •Первый закон термодинамики утверждает энергия вселенной не исчезает
- •Второй закон термодинамики указывает на вероятность и направление процесса
- •Свободная энергия и концентрация. Стандартное состояние в биологических реакциях.
- •Изменение свободной энергии и константа равновесия.
- •Примеры вычисления констант равновесия и изменений свободной энергии
- •Сопряженные реакции лежат в основе многих химических процессов в клетке.
- •«Энергетической валютой» клетки является атф
Межвитаминные взаимоотношения
Между витаминами существует тесное взаимодействие в процессах метаболизма. Оно может выражаться: 1.в непосредственном взаимном влиянии витаминов друг на друга,2. во влиянии одного витамина на образование коферментной формы другого,3.в совместном участии в каком-либо метаболическом пути. Рассмотрим эти взаимоотношения.
1. Тесными синергичным антиоксидантным действием обладают витамины С, Е и А. Взаимодействие между токоферолом и аскорбатом представлено на рис.
Рис. Обезвреживание токоферолом перекиси жирной кислоты (ROO*) и регенерация радикала токоферола аскорбиновой кислотой.
Витамин С в клетках может играть роль как про- так и антиоксиданта. Оказалось, что введение высоких доз аскорбата на фоне гиповитаминоза Е усиливает прооксидантныйэффект витамина С на 2 порядка (!). Выраженныйантиоксидантныйэффект витамина С проявляется только при его совместном действии с токоферолом , поскольку последний устраняет свободные радикалы жирных кислот и их перекиси, образующиеся в реакциях аскорбат-стимулированного ПОЛ (перекисного окисления липидов). С другой стороны, при недостатке аскорбиновой кислоты витамин Е быстро разрушается.
Антиоксидантный эффект токоферола резко усиливается в присутствии витамина А, который устраняет свободные радикалы кислорода и тем самым предупреждает развитие процесса ПОЛ в биомембранах. При не стимулированном ПОЛ облегчается «задача» токоферола по устранению перекисей липидов. Однако витамин А легко окисляется кислородом воздуха и относительно быстро расходуется. Процесс идёт аутокаталитически с образованием свободных радикалов. Витамин Е оказывает стабилизирующее действие на ретинол и β-каротины, препятствуя их окислительной деструкции. Иными словами, достаточно высокие дозы витамина А, которые способны оказывать антиоксидантное действие, следует сочетать с приёмом токоферола, а приём токоферола – с витамином А. Как указывалось выше, витамин Е необходимо применять в сочетании с витамином С. Таким образом, эффективность действия витаминов-антиоксидантов зависит от того, применяются они в изолированном виде или в сочетании друг с другом. Отдельно назначенные витамины А и С могут вызвать прооксидантный эффект в тканях организма. Следует учитывать также, что процессы свободнорадикального окисления в клетке протекают как в водной, так и липидной её фазах (ПОЛ), поэтому водо-и липидорастворимые витамины для проявления антиоксидантого действия должны назначаться только совместно. Такой комплекс витаминов, который удовлетворяет указаннымтребованиям, создан белорусскими учёными (комплекс витаминов «АК», широко применяющийся в настоящее время в комбинированном лечении рака и других заболеваний).
Недавно было показано, что антиоксидантные и радиозащитные свойства комплекса витаминов «АК» можно усилить дополнительным приёмом β-каротинов, обладающих способностью «гасить» все известные свободные радикалы кислорода. Полностью заменить β-каротинами витамин А в составе комплекса «АК» нельзя, так как с помощью каротинов невозможно создать в тканях организма концентрацию ретинола, достаточную для проявления его антиоксидантных свойств.
2. Примером второго типа межвитаминных взаимодействий может служить особая роль рибофлавина в реализации функций других витаминов. Поскольку витамин В2необходим для образования активных форм витаминов В6, В9, Д и синтеза ниацина из триптофана, его дефицит неизбежно нарушит функцию других витаминов и приведёт к развитию вторичной их недостаточности даже при достаточном поступлении с пищей.
Витамины С и В12способствуют образованию коферментной формы фолиевой кислоты и при их недостатке нарушатся многообразные функции фолатов.
3. Примеры взаимодействия третьего типа особенно многочисленны, так как большинство функций клетки обеспечивается синергичной «работой» нескольких витаминов. Так, пролиферативная активность клеток крови поддерживается витаминами В9, В12, В6, С; образование родопсина в сетчатке глаза – витаминами А, В2, В6, РР; регуляция проницаемости капилляров – витаминами С и Р.
Чрезвычайно важно взаимодействие витаминов В12, В9 и В6 в поддержании гомеостаза гомоцистеина (накопление которого является одним из ведущий факторов риска развития ишемической болезни сердца) и взаимодействие функционально связанных витаминов в составе мультиферментных комплексов дегидрогеназ α-кетокислот.
Источники витаминов.
В отношении набора всех витаминов уникальна печень. Дрожжи богаты витаминами группы В, рыбий жир – витамином Д. Витамин А содержится в коровьем масле с высоким содержанием молочного жира; витамины Е и F- в растительных маслах (однако последние должны быть абсолютно свежими). Овощи и фрукты богаты, главным образом, витамином С, каротином (особенно много β-каротинов содержится в моркови), фолиевой кислотой и биофлавоноидами. Всех других витаминов в овощах и фруктах мало. Источником витаминов В1, В6, РР является чёрный хлеб, нежирноемясо, бобовые, орехи; витамина В2 – молоко и молочные продукты. Ценным витаминоносителем (фолата, витамина РР и др.) является куриное яйцо.
Сохранность витаминов. Аскорбиновая кислота – самая нестойкая из витаминов, она легко разрушается на свету и при нагревании. Витамины А, Е, К и провитамин каротин достаточно устойчивы к действию высокой температуры при варке пищи, но очень чувствительны к свету и кислороду воздуха. Тиамин чувствителен к нагреванию.
Таким образом, только разнообразная, полноценная по всем компонентам пищи и достаточная по энергетической ценности диета может гарантировать профилактику гиповитаминозов.
Каждый человек должен получать витамины ежедневно, в полном наборе и количествах, обеспечивающих физиологическую потребность организма.