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

Литература / Биологическая Химия Северин 2008

.pdf
Скачиваний:
28329
Добавлен:
17.06.2017
Размер:
6.06 Mб
Скачать

Е.С. Северин, Т.Л. Алейникова, Е.В. Осипов, С.А. Силаева

БИОЛОГИЧЕСКАЯ

ХИМИЯ

Медицинское информационное агентство Москва

2008

УДК 612

ББК 28.707 Б63

Северин Е.С., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В., Силаева С.А.

Б63 Биологическая химия. — М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2008. — 364 с.

ISBN 5-89481-458-8

В учебнике рассматриваются основные положения классической биохимии. Приведены сведения о структуре и свойствах биомолекул, молекулярных основах физиологических функций человека. Цветные рисунки и схемы помогают восприятию и запоминанию сложного для изложения материала. Учебник рекомендуется для студентов медицинских вузов.

УДК 612

ББК 28.707

ISBN 5-89481-458-8

© Коллектив авторов, 2008

 

© Оформление. ООО «Медицинское

 

информационное агентство», 2008

Всеправа

 

защищены

 

Содержание

Список сокращений ....................................................................................

6

Предисловие.................................................................................................

8

Раздел 1. Белки. Структура и функции (Т.Л. Алейникова)..................

9

1.1. Структура белка ........................................................................................

9

1.2. Конформация полипептидных цепей ....................................................

13

1.3. Взаимодействие белков с лигандами ......................................................

17

1.4. Простые и сложные белки.......................................................................

19

1.5. Четвертичная структура и кооперативность

 

изменения конформации промеров .......................................................

19

1.6. Ингибиторы функций белков .................................................................

25

1.7. Физико-химические свойства белков.....................................................

26

1.8. Изофункциональные белки ....................................................................

28

Раздел 2. Ферменты (Е.С. Северин, Т.Л. Алейникова) ...........................

29

2.1. Кофакторы ферментов ............................................................................

30

2.2. Механизмы действия ферментов............................................................

33

2.3. Кинетика ферментативных реакций ......................................................

35

2.4. Ингибиторы ферментов ..........................................................................

37

2.5. Регуляция действия ферментов ..............................................................

42

Раздел 3. Синтез нуклеиновых кислот и белков

 

(Е.С. Северин, С.А. Силаева)......................................................

47

3.1. Строение нуклеиновых кислот ...............................................................

47

3.2. Репликация (синтез ДНК) ......................................................................

56

4

Биологическая химия

3.3. Репарация ошибок и повреждений ДНК ...............................................

 

62

3.4. Биосинтез РНК (транскрипция).............................................................

 

65

3.5. Трансляция (биосинтез белка) ................................................................

 

69

3.6. Ингибиторы матричных биосинтезов ....................................................

 

76

3.7. Регуляция биосинтеза белков .................................................................

 

80

3.8. Механизмы генетической изменчивости.

 

 

Полиморфизм белков. Наследственные болезни.....................................

 

85

3.9. Образование белков иммунной системы................................................

 

88

3.10. Использование ДНК-технологий в медицине......................................

 

91

Раздел 4. Биологические мембраны (Е.С. Северин, Е.В. Осипов)

.......97

Раздел 5. Общие аспекты регуляции (Е.В. Осипов) ...........................

105

Раздел 6. Биологическое окисление (Е.В. Осипов)

............................

117

Раздел 7. Общий путь катаболизма (Т.Л. Алейникова) .....................

127

7.1. Основные этапы общего пути катаболизма..........................................

 

127

7.2. Цитратный цикл ....................................................................................

 

131

7.3. Регуляция общих путей катаболизма....................................................

 

134

7.4. Амфиболическое значение общего пути катаболизма.........................

137

7.5. Гипоэнергетические состояния.............................................................

 

138

Раздел 8. Обмен углеводов (Т.Л. Алейникова) .....................................

 

139

8.1. Основные углеводы пищи. Строение, переваривание.........................

139

8.2. Трансмембранный перенос глюкозы

 

 

и других моносахаридов в клетки .........................................................

 

145

8.3. Метаболизм глюкозы в клетках ............................................................

 

149

8.4. Метаболизм гликогена ..........................................................................

 

151

8.5. Регуляция метаболизма гликогена........................................................

 

158

8.6. Катаболизм глюкозы .............................................................................

 

168

8.7. Синтез глюкозы (глюконеогенез).........................................................

 

180

8.8. Пентозофосфатный путь превращения глюкозы.................................

 

196

Раздел 9. Обмен липидов (С.А. Силаева) ..............................................

 

201

9.1. Строение основных липидов организма ..............................................

 

201

9.2. Переваривание липидов........................................................................

 

202

СодержаниеРаздел 1. Белки. Структура и функции

5

9.3. Всасывание продуктов гидролиза липидов ..........................................

205

9.4. Ресинтез экзогенных ТАГ в клетках слизистой

 

кишечника и их транспорт по крови....................................................

206

9.5. Эндогенный синтез жиров в период пищеварения..............................

209

9.6. Ожирение...............................................................................................

216

9.7. Использование жиров в качестве источника энергии .........................

219

9.8. Синтез и использование кетоновых тел ...............................................

224

9.9. Метаболизм эйкозаноидов....................................................................

228

9.10. Обмен холестерола...............................................................................

233

Раздел 10. Метаболизм азотсодержащих соединений

 

(Т.Л. Алейникова, С.А. Силаева)............................................

245

10.1. Метаболизм аминокислот ...................................................................

245

10.2. Биосинтез аминокислот ......................................................................

252

10.3. Катаболизм аминокислот....................................................................

253

10.4. Обмен аммиака ....................................................................................

258

10.5. Трансметилирование и метаболизм одноуглеродных фрагментов ....

264

10.6. Обмен фенилаланина и тирозина .......................................................

269

10.7. Декарбоксилирование аминокислот и метаболизм биогенных аминов .274

10.8. Обмен нуклеотидов..............................................................................

275

Раздел 11. Интеграция метаболизма

 

(Т.Л. Алейникова, С.А. Силаева, Е.В. Осипов) .....................

289

11.1. Компартментализация и регуляция метаболических путей...............

289

11.2. Сахарный диабет..................................................................................

298

11.3. Регуляция водно-солевого обмена......................................................

304

11.4. Регуляция обмена кальция и фосфатов ..............................................

309

Раздел 12. Обезвреживание метаболитов и обмен

 

чужеродных соединений в печени (Е.В. Осипов)............

313

Раздел 13. Биохимия крови (Е.В. Осипов)............................................

327

Раздел 14. Биохимия соединительной ткани (Е.В. Осипов).............

343

Алфавитный указатель............................................................................

362

Список сокращений

Са2+

катион(ы) кальция, ион(ы)

 

 

кальция: ионизированный

 

 

(свободный) кальций

Сl

анион(ы) хлора

FAD

флавинадениндинуклеотид

FMN

флавинмононуклеотид

Н+

ион(ы) водорода, протоны

Нb

гемоглобин

НbСО

карбоксигемоглобин

НbО2

гемоглобин

 

 

оксигенированный

+]

концентрация ионов калия

LT

leucotrienes, лейкотриены

MetHb

метгемоглобин

Na+

катион(ы) натрия

[Na+]

концентрация ионов натрия

NAD

никотинамидаденин

 

 

динуклеотид

NADP

никотинамидадениндинукле-

 

 

отидфосфат

NO

оксид азота (NO), вырабаты-

 

 

ваемый в эндотелии фактор

 

 

релаксации (вазодилатации)

НТФ

нуклеозидтрифосфаты

раСО2

парциальное напряжение

 

 

двуокиси углерода

 

 

в артериальной крови

рСО2

парциальное давление

 

 

двуокиси углерода

PG

prostaglandins, простагландины

Pi (H3PO4) —

фосфат неорганический

рО2

парциальное давление

 

 

кислорода

PPi (H4P2O7)—

пирофосфат неорганический

SAГ

S-аденозилгомоцистеин

SAM

S-аденозилметионин

АД

артериальное давление

АДГ

антидиуретический гормон

 

 

(вазопрессин)

АДФ

аденозиндифосфорная

 

 

кислота, аденозиндифосфаты

АКТГ

адренокортикотропный

 

 

гормон

АЛТ

аланинаминотрансфераза

АМФ

аденозинмонофосфат

цАМФ

циклический аденозин-3',

 

 

5'-монофосфат

апоЛП

аполипопротеин

АПФ

ангиотензин-превращающий

 

 

фермент

ACT

аспартатаминотрансфераза

AT

антитело, антитела

АТФ

аденозинтрифосфорная

 

 

кислота

АТФ-аза —

аденозинтрифосфатаза

АЦ

аденилатциклаза

АХАТ

ацетил-КоА-

 

 

холестеролацилтрансфераза

ГАМК

γ-аминомасляная кислота

ГДФ

гуанозиндифосфат

ГМК

гладкомышечная клетка

ГМФ

гуанозинмонофосфат

6

Список сокращений

 

 

7

ГПЭТЕ

гидропероксидэйкозатетрое-

ПФ

пиридоксальфосфат

 

 

ноаты

ПЦР

полимеразная цепная реакция

ГТ

глутатионтрансфераза

ПЯЛ

полиморфно-ядерные

ГТФ

гуанозинтрифосфат

 

 

лейкоциты

ГЭТЕ

гидроксиэйкозатетроеноаты

РНК

рибонуклеиновая кислота

Д

дальтон (после числового

мРНК

матричная РНК

 

 

значения)

рРНК

рибосомная РНК

ДАГ

диацилглицеролы

тРНК

транспортная РНК

ДНК

дезоксирибонуклеиновая

РНР

рибонуклеотидредуктаза

 

 

кислота

РЭС

ретикулоэндотелиальная

ДОФА

диоксифенилаланин

 

 

система

ДФФ

диизопропилфторфосфат

СТГ

соматотропный гормон

ЖКТ

желудочно-кишечный тракт

ТАГ

триацилглицеролы

ИЛ

интерлейкин, интерлейкины

ТДФ

тиаминдифосфат

ИМФ

инозинмонофосфат

ТТГ

тиреотропный гормон

ИФ3

инозитолтрифосфат

УДФ

уридиндифосфат

ИФН

интерферон, интерфероны

УМФ

уридинмонофосфат

кД

килодальтон

УТФ

уридинтрифосфат

КК

креатинкиназа

УФО

ультрафиолетовое облучение

КоА

кофермент (коэнзим) А

ФАФС —

3-фосфоаденозин-5-

KoQ

кофермент (коэнзим) Q

 

 

фосфосульфат

ЛХАТ

лецитинхолестеролацил

ХМ

хиломикроны

 

 

трансфераза

ХС

холестерол

МАГ

моноацилглицеролы

ЭХС

эфиры холестерола

МАО

моноаминооксидаза

ЦДФ

цитидиндифосфат

ОПК

общий путь катаболизма

ЦМФ

цитидинмонофосфат

мяРНП

малые ядерные

ЦНС

центральная нервная

 

 

рибонуклеопротеины

 

 

система

ПТГ

паратиреоидный гормон

ЦПЭ

цепь переноса электронов

ПКА

протеинкиназа А

ЦТК

цикл трикарбоновых кислот,

ПКС

протеинкиназа С

 

 

цикл Кребса

ПОЛ

перекисное окисление

ЦТФ

цитидинтрифосфат

 

 

липидов

ЭР

эндоплазматический

ПОМК

проопиомеланокортин

 

 

ретикулум

Предисловие

Биологическая химия является одной из фундаментальных дисциплин, обеспечивающих подготовку квалифицированного врача. Восприятие и усвоение биохимии зависит от учебной системы кафедры, в том числе от качества и стиля учебника.

Вданном учебнике авторы пытаются решить нелегкую задачу — создать краткий иллюстрированный, легкочитаемый учебник. Эти качества отличают учебник от других имеющихся в настоящее время. В последний период создан ряд превосходных учебников, но они, как правило, объемны и излишне подробны. Авторы ставили своей целью создание учебника, который бы не только соответствовал образовательному стандарту, но в то же время отвечал критерию минимальности и достаточности при обучении будущего врача.

Вданном учебнике 14 разделов, посвященных основным вопросам биологической химии. При изложении положений классической биохимии авторы стремились использовать минимальное количество формульного материала. Учебник знакомит студента также с новыми научными фактами и обобщениями. Так, в разделе, посвященном матричным биосинтезам, включены сведения по биоинженерии; описаны методы работы с генным материалом, в частности излагается метод полимеразной цепной реакции и его использование в диагностике различных болезней.

Основные разделы иллюстрированы цветными схемами и рисунками, благодаря чему достигается эффект наглядности, которая несомненно обеспечит легкость восприятия и запоминания даже непростого в изложении материала. Схемы процессов помогают создать понятную картину взаимодействия метаболических путей, их согласованности и регуляции. Подобное изложение предмета будет хорошей базой для дальнейшего обсуждения нарушений метаболизма как основных причин заболеваний.

Впроцессе представления материала авторы использовали сокращения, принятые в современной научной и учебной литературе.

Авторы надеются, что краткость содержания, доступность изложения и яркие иллюстрации сделают данный учебник полезным не только для студентов медицинских вузов, но также для медицинских работников широкого профиля.

Член-корреспондент РАН профессор Е.С. СЕВЕРИН

8

Раздел 1

Белки. Структура и функции

Белки или протеины количественно преобладают над всеми другими макромолекулами живой клетки. Белки участвуют во всех биологических процессах, выполняя разнообразные функции. По характеру выполняемых функций белки можно разделить на следующие группы:

ферменты; рецепторные белки; регуляторные белки; структурные белки; транспортные белки; защитные белки; сократительные белки.

Каждый белок имеет уникальную, свойственную лишь ему структуру и в такой же мере уникальную функцию, отличающуюся от функций других белков.

1.1. Структура белка

Белки — это высокомолекулярные соединения (полимеры), состоящие из α-аминокислот — мономерных звеньев, соединенных между собой пептидными связями. Все 20 аминокислот, встречающихся в белках, — это α-амино- кислоты, общим признаком которых является наличие аминогруппы – NН2 и карбоксильной группы — СООН у α-углеродного атома. Исключением является пролин, который содержит в α-положении группу — NH и называется иминокислотой. α-аминокислоты отличаются друг от друга структурой боковой цепи — радикала (R) и, следовательно, свойствами. Все аминокислоты можно разделить на группы на основе полярности боковых цепей, т.е. способности взаимодействовать с водой при биологических значениях рН (рис. 1.1 и табл. 1.1).

9

10

Биологическая химия

α

NH3+ — CH — COO

|

R

Рис.1.1. Общая структура аминокислот. R — боковая цепь

 

 

 

 

Таблица 1.1

 

 

 

 

 

Свойства радикалов аминокислот

 

 

 

 

 

1. НЕПОЛЯРНЫЕ (гидрофобные) R-группы.

 

 

В группе R есть неполярные связи С-С, С-Н.

 

 

 

 

 

 

Название

Строение

Название

Строение

аминокислоты

R-группы

аминокислоты

R-группы

Глицин

–H

Метионин Met, M

–CH2 –CH2 –S –CH3

Gly, G

 

 

 

 

Аланин

–CH3

Фенилаланин

CH2

Ala,A

 

Phe, P

 

 

 

 

Валин

СН3

Триптофан

CH2

Val, V

–CH

Trp, W

 

N

 

СН3

 

 

 

 

 

H

Лейцин

СН3

Пролин

 

 

Leu, L

–CH2 –CH2

 

N COOH

 

СН3

Pro, P

 

 

 

H

Изолейцин

СН3

 

 

 

Ile, I

–CH

 

 

 

 

СН2 — CH3

 

 

 

1. ПОЛЯРНЫЕ (гидрофильные) R-группы.

 

 

В группе R есть полярные связи С-О, С-N, O-H, S-H.

 

 

 

 

а) Полярные незаряженные

б) Полярные отрицательно заряженные

R-группы

 

R-группы

 

 

Серин

–CH2 –OH

Аспарагиновая

–CH2 –COO-

Ser, S

 

кислота

 

 

 

 

Asp, D

 

 

Треонин

–CH –CH3

Глутаминовая

–CH2 –CH2 –COO-

Thr, T

|

кислота

 

 

 

OH

Clu, E

 

 

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке Литература