Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

биохим 2 часть

.pdf
Скачиваний:
102
Добавлен:
11.03.2016
Размер:
4.1 Mб
Скачать

— cl —

CHZ-4H

 

 

Нчс^О

 

Н А Ш Н +)— -в мит.

 

.

+

____

i

-----

 

cSO

>

£/f-OH

Гл1::.торальдегилфос^йтдегид-

i

Триозофосфат-

СНгОлв)

изомераза

 

сц,ч>-@

 

рогеназа

^.гидроксиаце-

Глицоральдпгид-3-

 

топ;f,OC.!#T

 

-|'ЮС&аТ

 

 

С - 0 ~ ®

> СН-ОН СНг'0-®

I,З-Биофосцоглицерат

Водород о HAJuHCH^) с помощью чел­ ночного механизма транспортируется в митохондрии, где поступает в цепь транспорта электронов.

28. Часть аэробного дихотомического распада гликогенам

НчС О

 

КДДЦН+)~ мит.

 

АТФ

 

д

 

 

+ АДи

сн-он

 

+ НАД+

СН-ОН

 

^

 

~

£осфоглицераткиназа

I

Глицеральдег1!д.рос(;йТ- i

СМ£0<&

дегидрогеназа

CMfC-ip

 

Глицэральдегид-

1,3-Бисфос3о-

 

-3-;юсфат

ОООИ

глицерат

 

 

 

Зодород с ПАДКСН*) с помода) чел­

 

>

сн-он

 

ночного механизма транспортируется в

3-уосЗюглицерат

митохондрии, 1де поступает в дыхатель­

ную цепь.

 

29.Реакции дихотомического распада углеводов, ведущие

кобразованию АТФ:

с*ом0

+ ш

>ТФ

 

cow

При дихотомическом аэроб­

 

ном распаде глюкозы АТФ рас­

СН-ОН

 

 

*- СН-ОК

г и .л -1а

Фосфоглицерат-

СН£0 - ®

ходуется дваящы: в гексоки-

<-Яг

киназа

 

казной реакции (образование

1,3-Еисфосфо-

 

З-Фосфогли-

 

глюкозо-6-фос£ата) и в фоофо-

глицерат

 

 

церат

фруктокиназной реакции (об­

 

 

 

 

СООН

разование фруктозо-1,6-бис-

?00{ ^

+ АДФ

J

 

фосфата).

С-0м®

---------

: ► с-он

 

^

Шруваткиназа

 

к

 

Фоофоенол-

 

 

С*г

 

 

 

Пируват

 

пируват

 

 

 

 

 

30. Окислительное декарсоксилирозакио тиругатв:

сц

* - - ; - г СНз Ci° 2

 

т^-'

f

 

— Г**»

 

*А>

:____JSfiS

 

? 1 Л $М г

U s n ^ a .

гглли

.йрувятдегкдроглюза

L»^C\/n

"от :-е ^ригент

\-Uutl

 

п

ОН

 

Пируват

</ -Лдроксиэтал-ТдФ

 

Вдигкдролкпоат

 

5 ^ \

4

 

 

 

+ iCoA-SH /

^

9*з

U

 

,

r

Дипоатацетклтранс-

с и 0

О

Я

тераза (2)

 

С ^ 5 - & Я

6-5-Ацилгидрол:!Лоат

Апетил-доА

Фермент I откосятся к классу сксидоредуктаз, а Фермент 2 -

кклассу транофераз.

31.В окислительном декарбоксилировании пирузата к о<-кетоглу- тарата участвую*, коферменты: тиамикдифосфат (производное витамина В^), липоевая кислота (витамин), коэнзим А (возникает с участием витамина лаятотеяовой кислоты), < Щ (в основе этого коферыента витамин В2). НАД* (образуется с участием акида никотиновой кислоты).

32.Первая стадия аэробного дихотомического распада углеводов (завершается образованием пирувата) обеспечивает при расчете на одну

молекулу глюкозы синтез 10 молекул АТФ (если действует малатаспартатный челночный механизм) или 8 молекул АТФ (если функционирует глицерофосфатный челночный jiex&UteV)• В том и другом случае путем субст­ ратного фосфорилированйя возникает 4 молекулы АТФ.

Вторая стадия (окислительное декарбоксилирование 2 молекул пи­ рувата) приводит к возникновению 6 молекул АТФ путем окислительного фосфорилировакия. .

Третья стадия (раопад 2 молекул ацетил-КоА в цикле трикарбоновых кислот) обеспечивает синтез 24 молекул АТФ, из них 2 молекулы АТФ образуются путем суботратного фосфорилирования.

33. Всего при аэробном дихотомическом распаде глюкозы в случае действия глицерофосфетного челночного механизма образуется в расчете на одну молекулу глюкозы 38 молекул АТФ, накапливается же (чистый прирост) - 36 молекул АТФ.

- 23 -

34. Ьсего при аэробном дихотомическом распаде гликсге:» в слу­ чав действия гли:<еро{ос:«ютнсго челиоччого мехечизма образуется в расчете на одну молекулу рлрксзы 38 молекул АТ*, на:са;1лил?ется .те (чистый прирост; - 37 молекул ATv.

35.Ъсего лря аэробном дихотомическом рвсладр г-лжозн л случае действия калатаспартатного челночного механизма образуется в расчете не одну молекулу глюкозы 40 молекул АТ*, накапливается же (чистый прирост) - 3d молекул ATv.

36.Всего при аэробном дихотомическом распаде гликогена в слу­ чае дойствия малатаспартетного челночного механизма образуется з расчете яа одну молекулу глокози 40 молекул ATv, накапливается же (чистый прирост) - 39 молекул АТ*.

37.Окислительный распад молочной к и :у ео ты :

СН3

 

 

надн(Н+)

си

 

 

С02

 

 

А

 

 

 

 

 

Г 3

♦ НАД+

-гб—

*0

'Л'

тт

 

2

. ______.

НО-С-Н — г

 

---с

|

Пируватдегидрогеназа

|

ляктатдегвдро-

 

 

СООН

 

геназа

 

СООН

 

 

 

 

Лактат

 

 

 

Пируват

 

s>

 

 

 

 

 

Я - v

ц-СМ,

 

5 ^

ТДС?

 

 

СЯ4

 

Ря

/

 

 

 

JL

JLft

J:_____

 

 

 

Н'

 

---

 

г

 

Пируватдегидрогеназа

 

чон

 

 

 

 

 

 

 

-Шсроксиэтил-ТДО

 

Дигидролилоат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“ Л -

 

 

 

 

О.,

 

 

 

 

" г

 

Липоатацетилтранс-

L o

е ^ -

 

 

 

^

 

 

фераэа

С —

ъ-кон

 

6-5-Ацвтилгидролипоат

 

 

Ацетил-КоА

36.

 

Необратимые реакции (3) дихотомического распада глюкозы лря

глнжонеогенезе протекают в обратную сторону о помощью обходных путей.

 

I)

Обходной путь, обратный гексокиназной реакции:

 

 

 

 

 

 

 

V O ,

J* xL

Глокозо-6-фосфат

Глюкозо-6-фосфатаза **

Глюкоза

 

 

 

 

-24 -

2)Обходной путь, обратный фоофофруктокиназной реакция:

 

i s * ®

 

 

" f <

г

г

 

НО-С-Н

 

+ Н-ОН

 

^ НО-С-Н

 

 

н-с-он

вруктоаочЗиофосфатаза

H-i-оч

 

 

H-fc-он л

 

 

 

 

н-С-он

 

 

CHi-O-®

 

 

 

 

tHrO-ф

 

Фруктозо-1,6-<5исфосфвт

 

фруктозо—бнфоофвт

 

 

3) Обходной путь, обратный пируваткяназной реакция:

 

 

 

 

соон

 

со2

+ д о .

 

COOK

-I-С02 (АТФ)

с*О

+ ГТФ

 

фоон

л

»

■ Т

I

-- -

 

I

с-0

ПируваткарбокОН*

Фосфоенолпируват-

С- ОМР

Аи

силазач

1м и

 

карбоксикиназа

1и

 

3

(биотин)

WK7H

 

 

 

 

 

Пируват

 

Оксалоацетат

 

Оосфоенолпируват

39. Гликолиз и гликогенолиз (анаэробный дихотомический распад углеводов с образованием лактата) происходят в цитоплазме клеток. Первая стадия аэробного дихотомического распада углеводов (включая образование пирувата) также протекает в цитоплазме, затем пирудот переходит в митохондрии, где и происходят вторая и третья стадии рас­ пада - окислительное декарбоксилирование пирувата и окислительный распад ацетил-КЬА в цикле трикарбоновых кислот Кребса.

40. Дихотомический распад углеводов (как аэробный, так и анаэро­ бный) сопровождается окислением промежуточных метаболитов путем их дегидрирования. Отщепленный от субстратов водород сначала попадает на коферменты НАД'*' или ДЦ, затем пос?у8ае$*? 2§$?в,?$£нспорта элект­ ронов. Цри этом цикл триербоковых кислст является главным генератором водорода для дыхательных целей митоховдри;!.

Эффектом nacTejja называют торможение анаэробного распада углево­ дов (гликолиза) при переключении условий в клетке на аэробные. Аэроб­ ный распад глюкозы во много раз э&]ектизнее анаэробного, он гтродутшрует в 19 раз больше АТ*>, поэтому л условиях аэробиоза клетка может получить нужное ей кол:!честно АТ*, расщепляя минимальное количество глюкозы. Снижение интенсивности (но не полное подавление) дихотоми­ ческого распада глюкозы п аэробнкх условиях (то есть торг/оженио глг.- колитичзской стадик, д, следовательно, и образования лактата) проис­ ходит в основном благодаря ингибирущему де/;стъию в достатке образу­ ющегося АТ* на ключеаол г-ер.^ент дихотоглпеского распада - ;'ос.;о;руктокиназу. Невидимому играет также роль создающийся в цитсплазг/е .неjи— гу.т АД* и Н3К>4, необходимых для протекания гликолиза.

- 25 -

ХИМИЯ И ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

З а н я т и е 3

1. Апотомичеоким называется раопад глюкозы, сопровождающийся от­ щеплением первого углеродного атома в виде С02 с одновременным обра­ зованием пентозы. Этот процесс иначе обозначают как пентозофоофатный или гексозомонофосфатный (фосфоглюконатный) путь раопада глюкозы.

&еоте со второй стадией процесса его также называют пентозным циклом.

2.Биологическая роль апотомического распада глюкозы состоит в том, что этот процесс является основным источником НАДФЕЦН+) и пентоз, причем водород и пентозы используются для синтетических процес­ сов: водород поставляется коферментом НАДФ+ главным образом для син­ теза жирных кислот и холестерина, а также для монооксигеназных реак­ ций, для восстановительного аминирования, а пентозы утилизируются в основном для синтеза нуклеиновых кислот, нуклеотидов и их производных.

Вто же время пентозный цикл может выполнять и энергетическую функцию, т.к. глицеральдегид-3-фосфат, образующийся во второй стадии процеоса, вступая на гликолитический путь, будет распадаться через пируват и ацетил-КоА до С02 и воды, обеспечивая синтез 20 молекул АТФ

3.Первая (окислительная) стадия пектозного цикла протекает че­ рез следующие продукты: глюкоза, глюкозо-6-фосфат, 6-фосфоглюконолак- тон, 6-фосфоглюконат, 3-кето-б-фосфоглюконат, рибулозо-5-фосфет и С02

4. Ферменты, участвующие в первой (окислительной) стадии пентозного цикла: гексокиназа (класс транофераз), глгокозо-6-фосфатдегидро- геназа (класс оксидоредуктаз), глюконолактоназа (класс гидролаз), фосфоглюконатдегидрогеназа (декарбоксилирующая) - класс оксидоредуктаз.

5. Часть реакций апотомического распада глюкозы:

еясон адо аь-о-4) НАДОН(Н+)

п 1

Яэксокиназа

Hd>-—

 

*

Глкжозо-6-фосфатдегидроге-

Глюкоза

 

Глюкозо-6-фосфат

наза

 

СООН

 

с м н э

+

Н-ОН

Ho-i-ff

 

I* -

 

 

=0 Глюконолактоназа > “ н-Ь-он

 

6-фосфоглюконолактон

 

Ы с о - ф

 

 

6-лсфоглюконат

- 26 -

Водород, акцептированный коферментом НАД®*, в дальнейшем иопользуется для синтетических процессов.

6, Чаоть реакций апотомического раопада глюкозы:

а ь о -€ )

 

над«(н+) cHfO-®

 

 

t r y

 

J

_ . > Ч ,

i ± f 5

«И

Глюкозо-6-фоофат-

6к

Гпюконолактоназа

 

дегидрогеназа

 

 

Глюкозо-6-фоофат

6-Фосфоглюконолактон

 

 

СОСИ

+ НАДФ+

НАД®(Н+)

9°0Н

 

 

Н-СЧЖ

/

н-счж

 

 

о-с-н

- — г ------ ^ ------->•

 

 

и г-ли

«осфоглюконатдегвдроге-

uJr-пч

 

 

п-с-он

яаза (двкарбоксили-

п т

 

 

Н-6-ОН

рупцая)

 

 

 

 

 

СН,-<5-®

 

 

 

CHfO-®

 

 

6-Фосфоглюконат

 

 

З-Кето-6-фосфоглюконат

Водород, акцептированный коферментом НАДФ+» в дальнейшем использует­

ся для синтетических процесоов.

 

 

 

 

 

 

7. Часть реакций апотомического распада глюкозы:

 

 

 

 

 

 

 

СООН

НАДЖ(Н+)

 

А

ск

+ Н-ОН

 

Н-4-*Н

+ НАДФ+

/

^

----------- ^ HO-L-H

--------------- ------

 

о

Глюконолактоназа

и *

м

Фосфоглюконатдегидроге-

мДх

fX

 

 

 

м v

n

наза (декарбоксили-

R

 

6н

 

 

 

и-с-ОН

рующая)

 

в-Фосфоглюконо-

 

 

Ы г-о -@

 

 

 

6-Фосфоглюконат

 

 

 

лактон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

2 ?

 

_ J P 2

f * *

 

 

 

 

 

С=?(?

 

 

 

с=о

 

 

 

 

м

Тот же фермент

H-C-Off

 

 

 

 

1 -,н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K-C-ow

 

 

 

 

 

СНгОЧВ

 

 

 

6Hi*>-®

 

 

З-Кето-6-фосфоглюконат

 

 

Й5булозо-5-фосфат

Водород, акцептированный коферментом НАДФ+, в дальнейшем использует­

ся для синтетических процессов.

 

 

 

 

 

 

8.

С кофермента НАД+ акцептируемый им от субстратов водород чаще

всего поступает в митохондриальную цепь транспорта электронов, что приводит к высвобождению энергии и частичному аккумулированию ее в молекулах АТФ. Водород же, акцептируемый коферментом 11АДФ+, использу­ ется в дальнейшем для восстановительных синтезов.

- 27 -

Коферменты НАД4"и НДЦФ+ являются производными витамина РР (ами­ да никотиновой кислоты).

9. Цри дегидрировании субстратов пентозяого цикла (глюкозо-6- фосфата и 6-фосфоглюконата) отщепляемый водород акцептируется коферментом НАДФ'*’. 6 дальнейшем этот водород не поступает в дыхательную цепь» а используется для восстановительных синтезов, особенно жирных кислот и холестерина, но также и для монооксигеназного окисления суб­ стратов» для восстановительного аминирования <*-кетокиолот.

10. Трансгидрогеназная реакция:

 

НАДЙ(Н+) + НАДФ+ + Энергия А^Н+

* НАД* + НАД«(Н+)

Фермент трансгидрогеназа локализован во внутренней мембране митохоадрий, он катализирует однонаправленную передачу водородов о НАДН(Н+) на НАДФ+» используя энергию протонной транслокации.

Значение этой реакции в том, что она обеопечивает синтетические процессы в митохондриях водородом за счет НАДЗШ*), который продуци­ руется здесь в больших количествах в цикле трикарбоновых кислот и при уЗ-окислении жирных кислот.

11. В*булозо-5-фосфат, возникающий в первой стадии пентозного ци­ кла, используется для синтеза нуклеиновых кислот, нуклеотидов и их производных. В случае, если часть рибулозо-5-фосфата остаетоя неис­ пользованной, начинает протекать вторая стадия цикла, в результате ко­ торой либо все неизрасходованные для синтезов пентозы вновь превраща­ ются в глхжозо-6-фосфат (регенерация исходного продукта), либо обра­ зующийся из пентоз глицеральдвгид-Зн$осфат вступает на гликолитический путь и распадается через пируват и ацетил-КоА до СО2 и воды с высвобождением энергии (возникает 20 молекул АТФ).

12. Вторая стадия пентозного цикла (регенерация из неизрасходо­ ванных для синтезов пентоз исходного продукта - глгокозо-6-фосфата):

а) Взаимопревращения пентоз:

4 Рйбулозо-5-фосфат

---------------->•4 Ксилулозо-5-фос$ат

 

Рйбулозофосфат - 3 -

 

эпимераза

2 Рибулозо-5-фосфат ---------------

йбозофосфат - 2 Рибозо-5-^оофвт

 

изомераза

б) Образование из пентоз гексоз:

 

 

 

 

- 28 -

 

 

 

2 Ксилулозо-5-фосфат

+

2 Й1бозо-5-фосфат

 

 

 

 

 

 

 

 

Траясквтолаза

> 2 Глицеральдегид- + 2 Седогептулозо-

 

 

—3-фоофвт

 

 

 

-7-”

 

Трансальдолаза

> 2 Фруктозо-6-фосфат

+

2 Эртрозо-4-фосфат ;

 

 

 

*эомераэа

 

2 Глюкозо-6-фосфвт

 

 

 

(исходный продукт)

2 Эритрозо-4-фосфат

+

2 Ксилулозо-5-фосфвт

 

 

 

 

 

 

 

 

Траясквтолаза

 

2 фруктоао:-6~фосфвт

+

2 Глицеральдегид-З-фосфат ;

 

 

 

 

 

 

^ 2 Гшокозо-6-фоофат

 

 

 

 

 

 

(исходный продукт)

2 Глицеральдегид-

 

 

 

 

Сдигидроксиацетояфосфат 1

 

-3-фосфат

 

Триозофосфат- ‘\глицеральдегид-3-фосфатJ

 

 

 

изомераза

 

и-он

НэРОч

 

 

 

$руктозо-1,6-бис-

J L - .

фруктозобисфосфат-

 

 

 

 

фосфат

 

Фруктозо-

 

альдолаза

 

 

 

 

 

бисфосфвтаза

 

Фруктозо-

Глюкозофосфат-

 

Глюкозо-б-фос&ат

 

фосфат

(исходный продукт)

 

 

 

изомераза

 

 

 

В результате из 6 пентоз (рибулозо-5н}юсфат) возникает 5 гексоз (ГЛ!ОКОЗО-^1ЮСфат) .

При необходимости для клетки продукции энергии метаболит гли- цоральдегид-3-фос*ат всупает на гликолитический путь и распадается через пируват и ацетил-КоА до С02 и HgO, обеспечивая синтез 20 АТФ ка какдую молекулу распадающегося глидеральдегид-3-фосфата. В этом случае из 6 пентоз регенерируется не 5 а 4 гексозы. На гликолитическиу! путь распада может также вступать фруктозо-б-фосфат.

i3. Моносахариды, участвующие во второй стадии пентозного

цикла:

 

Ну О

^с''°

СИ£ОН

 

 

Н-С--ОН

С-О

О

 

н-с-он

(fHfOH

н-с-он

Н-с-он

Н-с-он

С*0

н-с-он

н-с-он

Н-С-ОН

Снг-он

СЯг'ОН

снг-он

CMfOH

снIfOH

.’лицоралъ-

д^гидрокои-

Эритроза

Рибоза

Рибулоза

дегид

а::етон

 

 

 

СП£ОН

- 29 -

 

 

 

0*0

 

 

МО-Г-Н

U °

^ * ° H

H0 ? H

 

i*О

£ £ 2

 

'"’- r*

H-i-оч

w-$-w

“~<r'0H

cHi-он

Щ ' он

Ксялулоза

Седогептулоза

фруктоза

14. Ферменты второй стадии пентозного цикла: рибулозофосфат-3- эпимераза (класс изомераз), рибозофосфат-изомераза (класс изомераз), транскетолаза (класс транофераз), трансальдолаза (класс транофераз), триозофосфатизомераза (класс изомераз), фруктозобисфосфат-альдолаза (класс лиаз), фруктозо-бисфосфатаза (класс гидролаз), глюкозофосфатизомераза (класс изомераз).

15.Вторая стадия пентозного цикла, протекающая в случае неис­ пользования для процессов синтеза рибулозо-5-фосфата (продукта пер­ вой стадии), превращает пентозы (6 молекул рибулозо-5-фосфата) в гексозы - в 5 молекул глюкозо-6-фосфата (исходный продукт процесса), ко­ торый может вновь использоватьоя в различных метаболических путях.

То есть происходит оберегание органических материалов с регенерацией ценнейшего для клетки исходного продукта.

Кроме того, в случае увеличения потребности клетки в энергии вторая стадия пентозного цикла одновременно с регенерацией гексоз продуцирует и глицеральдегид-3-фосфат, вступающий на глик^олитический путь распада через пируват и ацетил-КоА, что обеспечивает высвобож­ дение энергии, синтез АТФ.

16.Наиболее интенсивно апотомический распад глюкозы протекает

втканях, характеризующихся активными синтетическими процессами, -

влактирупцей молочной железе, в печени, жировой ткани, коре надпо­ чечников, семенниках, лейкоцитах. В мышцах глюкоза распадается лишь дихотомически.

Апотомический раопад глюкозы более интенсивен в детоком (расту­ щем) организме, чем во взрослом, особенно активен он в эмбриональных тканях.

17. Апотомичеокий распад глюкозы (первая окислительная отадия пентозного цикла) протекает без учаотия кислорода. Однако продукты этого процесса (рибулозо-5-фоофат и водород, поступающий на НАДФ*)

Попользуютоя в дальнейшем в оинтетичеоких процессах, требующих много

- 30 -

энергии, аккумулированной в молекулах АТФ. АТФ же в значительных ко­ личествах образуется лишь путем окислительного фосфорилирования с участием кислорода. Следовательно, апотомический распад глокозы хотя и косвенно, но зависит от обеспечения клеток кислородом: кислородная недостаточность обусловит уменьшение продукции АТФ, благодаря чему замедлятся синтетичеокие процессы, что, в свою очередь затормозит апотомическое расщепление глюкозы.

Вторая стадия пентозного цикла (регенерация глгакозо-6-фосфата) не нуждается в кислороде и обозначается как анаэробная.

18. Причинами гипергликемии могут быть возбуждение центральной нервной системы (эмоциональная гипергликемия), гиперфункция аденоги­ пофиза (избыточное выделение соматотропина, кортикотропина при аедомегалии, болезни Иценко-Купшнга), гиперпродукция кортизола (при опу­ холи коры надпочечников} феохромоцитома (опухоль мозговой части над­ почечников, увеличенное поступление в кровь адреналина), сахарный диабет (недостаток инсулина) и другие состояния. Цри поступлении уг­ леводов с пищей может развиться кратковременная алиментарная гипер­ гликемия.

Гипогликемия возникает при гипофизарной кахексии (пангипопитуитаризм), Аддисоновой болезни (разрушение ткани надпочечников), опухо­ левом поражении островкового аппарата поджелудочной железы (избыток инсулина), при передозировке инсулина, при болезни 1Ърке (дефицит глюкозо-6-фоофатазы), при длительном голодании, почечной глюкозурии, инозда и цри иных состояниях.

19. Основными симптомами сахарного диабета являются гиперглике­ мия, глюкозурия, кетонемия, кетонурия, полиурия, полидипсия, высокая плотность мочи, могут быть также сухость во рту, запах ацетона от больного.

Цричина проявлений сахарного диабета - в недостаточности инсу­ линового действия в организме. Это может возникнуть вследствие сниже­ ния продукции инсулина островковым аппаратом поджелудочной железы (причины этого остаются пока недостаточно ясными, может иметь значе­ ние избыточное образование в организме диабетогенных метаболитов три­ птофана) или же благодаря нарушению превращения проинсулина в иноулин. Симптомы сахарного диабета возникают и при уменьшении количест­ ва инсулиновых рецепторов клеток-мишеней, которое может быть вроаденным, но может развиться и прижизненно. Нарушение действия инсулина возможно я вследствие воздействия на инсулиновые рецепторы аутоанти­ тел. Описаны также генетически обусловленные изменения структуры мо­