Характеристика монооахаридов и дисахаридов. 6 страница



Основные пищевые вещества большей частью представляют собой полимеры В желудочно-кишечном тракте они гидролизуются при участии ферментов класса гидролаз на мономеры в этом заключается суть пищеварения В процессе пищеварения происходит уменьшение разнообразия веществ из бесчисленного количества белков разного строения, полисахаридов, жиров получается 20 разных аминокислот, небольшое число моносахаридов (главным образом глюкоза, фруктоза, галактоза), глицерин, жирные кислоты (главным образом олеиновая, стеариновая, пальмитиновая) Мономеры как низкомолекулярные вещества значительно легче проникают через клеточные мембраны кишечного эпителия (полимеры практически не всасываются) С кровью мономеры транспортируются во   43.ЦИКЛ КРЕБСА Это высокоорганизованная циклическая система взаимопревращений ди- и трикарбоновых кислот, катализируемых мультиферментным комплексом Он составляет основу клеточного метаболизма Несмотря на то, что этот метаболический путь является замкнутым его началом считается цитратсинтазная реакция в ходе которой конденсация Ацетия-КоА и оксалоацитата дает цитрат Далее следует реакция отщепление воды катализируемая ферментом аконитазой продуктом реакции является цис- Этот же фермент (аконитаза или аконитатгитротаза) катализирует реакцию гидротации в итоге образуется изомер -изолимонная кислота Окислительная реакция кот катализируется ферментом изоцитратдегидрогиназа (она еще и карбоксилирующая) а-кетоггаотаровая кислота В ходе реакции отщепляется СО2, энергия окислительного превращения аккумулируется в восстановленном НАД а-кетоглютаровая кислота под действием а-кетоглюторатдегидрогиназного комплекса (3 типа ферментов, 2 кофермента НАД, КоА и 3 простетических группы тиаминпирофосфат, липоевую кислоту и Флавинадениндннуклеотид) Это тоже реакция окисления идущая путем дегидрирования В данном случае часть энергии запасается еще и в макроэргической связи Образуется сукценил-КоА Сукцешга-КоА Фермент катализирует очень интересную реакцию в ходе которой из ГДФ и фосфорной кислоты образуется ГТФ Отщепляется КоА фермент - сукценил-КоА-синтаза (сукцинаттиокиназа) В итоге образуется янтарная кислота - сукцинат Эта реакция субстратно-окислительного фосфорноирования Сукцинат далее вступает вновь в реакцию окисления с участием фермент» сукцинатдегидрогиназы Это ФАД зависимый фермент остальные дегидрогиназы НАД зависимые ФАД восстанавливается а сукцинат окисляется с образованием фумаровой кислоты Происходит немедленное присоединение воды с участием фермента фумаразы и образуется малат (яблочная кислота) Малат, с участием малатдегидрогиназы содержащий НАД, окисляется в итоге образуется ЩУК т е происходит регенерация первого продукта ЩУК может снова вступать в реакцию конденсации с ацетил-КоА с образованием лимонной Что происходит в цикле Кребса? СНЗ-С + ЗНАД + ФАД + ГДФ + НЗРО4 + 2Н2О -> 2СОг + ЗНАДН+Н* + ФАДН2 + ГТФ + HSKoA Как регулируется цикл Кребса? Термодинамический контроль работы цикла Пусковой реакцией цикла является цитратсиктазная реакция она сопровождается большой потерей энергии Д G = - 7,7 ккал/моль В условиях клетки эта реакция практически необратима Большой потерей энергии сопровождается <х-кетоглюторатдегидрогиназная реакция ДО = -8 ккал/моль В условиях клетки эта реакция абсолютна необратима За счет пусковой стадии и особенно а-кетст люторатдегидрогиназной реакции движение метаболитов возможно лишь в одном направлении т е в направлении деградации (ращипления) ацетип-КоА т е здесь мы имеем дело с двойным термодинамическим контролем направления процесса Кинетический контроль скорости потока метаболитов. Обеспеченность клетки энергией можно характеризовать величиной энергетического ее заряда Он равен отношению концентрации АТФ и половины концентрации АДФ к концентрация АДФ, АТФ и АМФ Когда клетка хорошо обеспечена энергией большая часть ее адениловых нуклеотидов находится в форме АТФ и величина энергетического заряда приближается к 1 Высокая концентрация АДФ и АМФ признак нехватки энергии Отсюда работа цикла Кребса должна тормозиться высокой концентрацией АТФ Цикл Кребса должен стимулироваться высокой концентрацией АДФ и АМФ, энергии не хватает - пора включать цикл Аналогичную роль может играть отношение восстановленно! о НАД к окисленному Скорость работы цикла контролируется прежде всего на пусковой стадии, которая определяется в значительной мере концентрацией ЩУК в клетке Кроме того цитратсинтаза аллостерически угентается высокими концентрациями АТФ, восстав НАД, и сукцинил-КоА Угнетение активности ферментов высокими концентрациями АТФ вполне понятно - клетка обеспеченна энергией и цикл Кребса выключается Второе регуляторное звено - изоцитратдегидрогиназная реакция Изоцитратдегндрогиназа аллостерически ингибируется высокими концентрациями АТФ и восстановленного НАД В то же время АДФ выступает в качестве аллостерического активатора Аллостерическим активатором по некоторым данным является так же изоцитрат Третьим уровнем регуляции является а-кетоглюторатдегидропшазная реакция Здесь восстановленный НАД и АТФ явл аллостер ингибиторами работы этого комплекса Активатором выступает АМФ Высокие концентрации сукцинил-КоА угнетает работу комплекса Активность фермента сукцинатдегидрогиназы ингибируется по конкурентному механизму высокими концентрациями ЩУК и малоновой кислоты. 44. Современные представления о тканевом дыхании. Распад органических веществ в живых тканях, сопровожда­ющийся потреблением кислорода и выделением диоксида угле­рода, называют тканевым дыханием. Тканевое дыхание можно наблюдать, используя срезы тканей. Если срезы инкубировать в растворе глюкозы в замкнутом сосуде, то в растворе происходит убыль глюкозы, а в воздухе над жидкостью — убыль кислорода и прирост диоксида углерода. Интенсивность тканевого дыхания в разных тканях неодинакова. Термин тканевое дыхание прежде всего указывает на ту сто­рону процесса, которая связана с поглощением кислорода и выделением углекислого газа. Поглощение кислорода происходит в результате действия митохондриальной цепи переноса электро­нов и протонов, поэтому ее называют также дыхательной цепью. Выделение СО2 как мы видели, происходит за счет реакций де-карбоксилирования и общем пути катаболизма.   45. Главная цепь дыхательных ферментов Здесь представлена главная цепь дыхательных ферментов в составе которой имеется три комплекса I III IV Кроме того здесь представлена редуцированная или укороченная цепь дыхательных ферментов в составе которой входит комплекс И содержащий ФАД зависимый фермент и железосерный центр обеспечивающий Такая организация переносчиков имеет свою логику Здесь вы видите что KoQ и циточром С не входят в состав комплекса Б этой системе KoQ и цитохром С выступают в качестве так называемых стыковочных узлов На ряду с Н АД KoQ и цитохром Г выступают в клетках в качестве коллекторов эгекгронов Поток этих электронов с окисляемых субстратов может подключатся на раэны уровнях дыхательной цепи Так например пиридин вые дегидрогиназы переносят протоны и электр ны на НАД из алаксозиновые на KoQ а фермент аскорабатоксндаза переносит э кктроны непосредственно на цитс хром С Причем на участке от восстановленного НАД до KoQ работает система двухелектронного переноса, а на участке где раоотают цитохромы переносится один электрон Вместе с тем, для того что бы молекула кислорода активировалась и стала способной связывать 4 протона с образованием 2 молекул воды требуется 4 электрона О2 4Н+ + 4е -* 2Н2О В цепи дыхательных фермент в используется основная масса поступающего а организм кислогя да конкретно 95° о Поэтому тканев е дыхание изучается in vitro мерой интенсивности проциессов аэробного окисления служит кислородный коэффициент. Он выражается в микролитрах кислорода поглощенного в один час в расчете на миллиграмм сухой ткани Обозначается Этот коэфицент для различных органов разный Например » кислородный коэфицент S надпочечники 10 печень 1 "• почки 23 пульпа 7, кожа 0 8 Поглощение кислорода тканями и органами сопровождается одновременным образованием в них СО2 и Н2О Этот процесс получил название тканевое дыхание. 46 Химическая природа дегидрогеназ. НАД Зависимые аегидрогеназы В реакциях, катализируемых этими ферментами, в качестве софермента участвует никотина мидадениндинуклеотид (НАД) Две половины молекулы НАД объединенные связью между статками фосфорной кислоты построены по Одна половина представляет ыбои остаток нуклеотнда (адеиило вой кислоты) Другая половина тоже нуклеотид, его азотсодержащая гетероциклическая группа представлена амидом никотиновой кислоты. НАД Зависимые дегидрогеназы катализируют реакции окисления веществ путем дегидрирования при этом окисляемое вещество служит донором водорода а НАД выполняет ротъ акцептора водорода, т е восстанавливается. НАД находится в цитозоле в свободном состоянии и взаимодействует с ферментом в момент реакции в этом отношении он сходен с субстратами ферментов НАД Зависимые дегидрогеназы катализируют следутощи типы реакции 1 Дегидрирование г и дрокснльн ы х групп 2 Дегидрирование альдегидных групп 3 Дегидрирование аминогрупп   46. Гликозамнногликаны. Мукополисахариды представляют собой сложные высокомолекулярные соединения (полисахариды) с не вполне выясненной структурой, обычно построенные из гексозаминов (стр 82) и гексуроновых кислот, например глюкуроновой кислоты, формула которой приведена ниже В настоящее время с химической стороны наиболее изучены так называемые кислые Мукополисахариды, именуемые также мукополиурони-дами, т е полисахаридами, в состав которых входят уроновые кислоты (D-глюкуроновая, иногда ее изомер—идуроновая кислота) Мукополисахариды содержатся в различных живых организмах  животных зги соединения входят в состав главным образом соединительной ткани и особенно в состав межтканевого н межклеточного веществ язкие секреты (слизи), выделяемые различными железами, предохраняющие стенки многих органов от механических повреждений или облегчающие прохождение тех или иных тел через узкие трубки (например, пищи через пишевод), также богаты мукополисахарндами Мукпшшисазмриды яаходятса в тканях частые г. свободной форме, частью в связанном с белками состоашщ, в форме мукопротеидов  сыворотке крови в норме содержится лишь небольшое количество мукополисахаридов, частью непрочно связанных с белками Однако при некоторых заболеваниях, сопровождающихся изменением обменных процессов в соединительной ткани, наблюдается усиленный распад этих веществ, и тогда Мукополисахариды иди продукты их мимо этого, Мукополисахариды играют очень важную роль в процессах регенерации и роста тканей, в оплодотворении, взаимодействии организма с рядом инфекционных агентов (бактерий, вирусов) и т д з отдельных представителей кислых мукополисахаридов следует отметить гиалуроновую кислот>, х о ндрчэитиисе р-яую кислоту я гешри я ти Мукополисахариды содержат глюкуроновую кислоту и поэтому относятся к числу мукопояиуронидов Гиатуроновая кислота является одним ю наиболее распространенных и хорошо изученных мукополисахаридов олекула гиалуроновой кислоты построена из очень большого числа остатков глюкуроновой кислоты и заеткштжжазамжа Ниже пржеднт-ся структура фрагмента гиалуроновон кнсчеты олекулярный вес ее доходит до нескольких миллионов При растворении в воде гиалуроновая кислота и ее соли образуют чрезвычайно вязкие коллоидные растворы (гепи) иологическое значение гиалуроновой кислоты состоит прежде всего в том. что она является цементирующим, как бы склеивающим веществом соединительнотканных систем организма Она препятствует проникновению в ткани многих веществ, способных оказывать вредное действие на организм Барьерные функции ее физико-химическим состоянием В особенно большом количестве гиалуроновая кислота находится в стекловидном теле, в пупочном канатике, в синовиальной жидкости, в капсулах некоторых бактерий Хондроитинсерная кислота наряду с гиаяурояшой- ааивлой содержится в большим каштмгк в различных видах соединительной ткани Особенно много ее содержится в хрящах, где она связана с белковыми веществами (так называемые хондромукоид ы) Подобно гиалуроновой кислоте, хондроитинсерная кислота является высокополимерным соединением, в состав которого зходят ацеетдхоыдроза-мин (гадактозамин), ппокуроиоаая и серная кислоты Молекулярный вес хондроитинсерной кислоты около 200 000 Известно несколько типов (А, В, С) хондроитинсерной кислоты, отличающихся по месту присоединения остатка серной кислоты к галактозе и другим особенностям в структуре Генарнн. Широко распространенный в животных тканях гепарин является мукополисахаридом, в состав которого входят глюкозамин, глю-куроновая кислота и эфирно связанная серная кислота Молекулярный вес гегарина ПООО— 20000 Таким образом, этот мукополисахарид представляет собой, по сравнению с другими веществами этой же группы, сравнительно простое соединение Биологическое значение гешрина определяется его способностью задерживать свертывание крови (стр 471) Гекарян может образовывать комплексы срядим белковых веществ, в гом чииш с некоторыми ферментами Гепарин в настоящее время широко применяется в качестве естественного стабилизатора крови при ее переливании, а также как средство для предотвращения тромбозов   47. Флавнновые ферменты. Химическая природа н роль.Флавиновые дегидрогеназы. составляют другую грушу дегидрогеназ Коферменгами для них являются флавинадениндидаклеотид (ФАД) или флавиномононуклеотид ГФМН) Эти коферменты являются производными рибофлавина (витамгна 82) Рибофлавин содержит циклическую юоагаюксазиновую группировку и остаток пятитомного спирта рибитола [7.8-диме-тил-10(Г-рибитил)изиал]юксазин] ФМН представляет совой ри-бофлавин-51-фосфат, а ФАД, кроме того, содержит остаток адениловой кислоты Флавиновые коферменты прочно связаны с апоферментамн, следовательно, флавиновые дегидрогеназы ~ это сложные белки В ходе реакции отщепляемые от субстрата атомы водорода присоединяются к изоаллоксазиновой группировке кофермента К флавиновьш ферментам, содержащим ФМН, принадлежит НАД-Н-дегидрогеназа, которая окисляет НАД-Н .Акцептором водорода в этой реакции служит кофермеит Q (убихинон), который в клетке может существовать в окисленной (убихинон Q) и восстановленной формах (убихинол QH2) НАД-Н-Дегидрогеназа переносит водород с НАД-Н на убихинон НАД-Н+1 №- + Q -> НАД+ + QH2 При этом атомы водорода сначала присоединяются к ФМН в составе НАД-Н-дегидрогенязы (первая полуреакдия), а затем передаются на убихинон (вторая полуреакция) Дегидрогеяюы содержащие ФАД, катализируют отщепление водорода от групп -CH2-CH2- с образованием двойной связи.   48 Цитохромы. Электроны с восстановленного коэнзима переносятся по системе ферментов получивших название цитохромы на кислород и активируют его Протоны попадают в окружающую среду и соединяются с кислородом только после его активации. Цитохромы окрашенные компоненты клеток содержащие в своей структуре геминовые коферменты Все цитохромы таким образом являются гемопротеидами. Гемопротеиды содержат в своей структуре железопорфериновую простетическую группу которая напоминает по своей структуре гем гемопюбина, но не идентично гему Отличие заключается в боковых цепях парфиринового ядра Каждая железопарфириновая группировка содержит атом железа за счет изменения валентности которою ферменты осуществляют перенос электронов Железо легко пеняет свою валентность и поэтому легко может выполнять электронотранспортную функцию В рассматриваемой нами цепи переносчиков электронов с KoQH2 на кислород функционирует 5 цитохромов 1 из них объединяются 2 надмолекунярных комплекса Первый из них именуемый KoQH2 цитохром-С-оксидоредуктаза содержит: цитохром в1, железосерный центр и цнтохром cl. Функция железосерного комплекса перенос электронов с цитохрома в1 на цитохром cl За счет работы этого комплекса электроны с KoQH2 переносятся на железопорфериновую группировку цитохрома С восстанавливая в группировке атом железа Второй цитохромный комплекс называется циозом-С-оксидаза и включает в себя 2 цитохрома а и второй цитохром аЗ Особенностью цитохрома аЗ является наличие иона Си причем 2 атома Электроны вначале поступают на железопорфериновую группировку цитохрома а затем они переносятся на атомы Си и лишь затем передаются на кислород   55. Гннтез и расщеп.тение гликоееиа Повышение концентрации глюкозы в крови (например в результате ее всасывания из кишечника на высоте пищеварения) поступление глюкозы в клетку может увеличиваться и часть глюкозы может использоваться для синтеза гликогена Накопление резерва углеводов в клетках в виде гликогена имеет преимущество по сравнению с накоплением глюкозы Поступившая в клетку глюкоза подвергается фосфорилированию с участием фермента гексокиназы или гюкокиназы. Образующаяся глюкоза-6-фосфат с участием фермента фосфоглюкомутаэы изомеризуется в глюкоза-1-фосфат Далее глюкоза-1-фосфат за счет энергии уридинтрифосфорной кислоты с участием фермента глюкоза-I-фосфат уридил трансфераза превращается в уридиндифосфоглюкозу Образующийся пирофосфат немедленно расщепляется пирофосфотазой необратима - реакция термодинамического контроля УДФ глюкоза с участием фермента гликоген-синтетазы (этот фермент способен образовывать а-1,4-гликозидные связи в гликогене) включается в молекулу гликогена Фермент гликоген-синтетаза способен присоединять остатки к строящейся молекуле гликогена только путем образования а 1,4-гликозндной связи Следовательно с участием этого фермента может синтезироваться только линейный полимер Гликоген полимер разветвленный имеющий а-1,б-гликозидные связи в точках ветвления Оказывается для образования этих связей необходим еще один фермент получивший название фермента ветвления Синтез гликогена идет во всех органах и тканях Однако наибольшее количество содержится в печени и мышцах Включение одного остатка глюкозы в молекулу гликогена сопровождается использованием двух макроэргических эквивалентов Необходима одна молекула АТФ и одна молекула УДФ Поэтому синтез гликогена может идти только при достаточной энергообеспеченности клеток, т е при высокой концентрации АТФ. МОБИЛИЗАЦИЯ ГЛИКОГЕНА Гликоген как резерв глюкозы накапливается в клетках в постадсорбционном периоде (после всасывания) и расходуется затем. Расщепление гликогена в печени получило название мобилизация гликогена Происходит за счет фермента гликоген фосфорилазы Он катализирует расщепление а-1,4-гликозидные связи в молекулах гликогена Гликоген-» гл-1-ф <—> гл.-6-ф -> глюкоза + НзРО, (С,Н100,)п фосфородиз фосфоглюкомутаза глюкоза-6-фосфотаза Регуляция процессов синтеза и распада гликогена. Сопоставим эти процессы. Эти процессы различны Это обстоятельство дает возможность раздельно регулировать синтез и распад гликогена Регуляция осуществляется на уровне 2 ферментов гликогенфосфорилазы и гликогенсинтетазы Основным механизмом регуляции активаостн этих ферментов является их ковалентная модификация путем фосфорилирования – дефосфорилирования Фосфорилированная фосфорилаза активна (отвечает за расщепление гликогена) ее называют фосфорилаза-А В то время как фосфоритрованная гяикогенсинтетаза неактивна ( активная форма отвечает за синтез) а дефосфоршппмванные формы наоборот Дефосфорилированная фосфорилаза неактивна - фосфорилаза-В РАСПАД ГЛИКОГЕНА В ПЕЧЕНИ Первичным сигналом стимулирующим мобилизацию гликогена в печени является снижение концентрации глюкозы в крови Если вы хотели есть, но вас отвлекли как ребенка и ничего не давать, то дальше он уже не просит есть Почему? 1. В ответ на это а-клетки островков Лангерганса панкреатической железы выбрасывают в кровь гормон ГЛЮКАГОН. 2. Глюкагон циркулирующий в крови взаимодействует со своим белком-рецептором находящимся на внешней стороне наружной клеточной мембраны и образует гормон-рецепторный комплекс 3. Затем с помощью специального механизма после образования гормон-рецепторного комплекса происходит активация фермента аденилатциклазы (G белки меняют свою конформацию и переводят в активную форму адекилатциклазу) 4. Активная форма начинает образовывать циклический АМФ из АТФ 5. ЦАМФ способен активировать еще один фермент - протеилкитза Этот фермент состоит из 4 субъединиц 2-х регуляторных и 2-х каталитических Две молекулы ЦАМФ присоединяются к регуляторньш субъединицам => происходит изменение конформации и высвобождаются каталитические субъединицы 6. Каталитические субъеднницы обеспечивают фосфорнлироваиие ряда белков, в том числе ферментов В частности они обеспечивают фосфорилирофание гликогенсинтетазы и это сопровождается блокированием синтеза гликоген Кроме этого происходит фосфорилирование киназы-фосфорилазы (слово киназа означает фосфорилироваиие) которая фосфорилирует пшкогекфосфоршшу Отсюда активация расщепления гликогена с выходом глюкозы в кровь. Выброшенная глюкоза в кровь увеличивает концентрацию доводя ее до нормальных величин Стимуляция расщепления гликогена в печени происходит так же за счет выброса адреналина

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 198; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!