Шпаргалка по "Биохимии"

К настоящему времени  известны десятки наследственных заболеваний  причинами которых является нарушение  синтеза того или иного фермента углеводного обмена.

Непереносимость лактозы

У людей страдающих непереносимостью лактозы в кишечнике не синтезируется  фермент - лактаза. Она обеспечивает в норме расщепление лактозы  до глюкозы и галактозы. Дисахариды не способны всасываться поэтому  поступившая с пищей лактоза  остается в просвете кишечника где с удовольствием используется микрофлорой и разлагается ею, при этом образуется много различных продуктов микробного расшепления лактозы в том числе газообразные продукты: кислоты, альдегиды. Увеличение концентрации последних сопровождается повышением осмотического давления в кишечнике и жидкость из крови уходит в просвет кишечника, в следствии этого развивается понос, рвота, у детей дегидротация, одновременно развивается метеоризм, интоксикация Непереносимость лактозы может быть приобретенная, т.е. у взрослых нарушается синтез лактазы, хотя в детском возрасте таких нарушений не было. Трудности в усвоении лактозы встречается примерно у 20% взрослого населения Европы и примерно у 80% негров и индейцев. Для грудных детей это означает перевод на искусственное вскармливание смесями не содержащими лактозу.

Галактоземия

Значительно опасней  для детей раннего возраста нарушение  усвоение моносахарида галактозы. У  таких людей повышено содержание галактозы в крови хотя этот моносахарид  выделяется с мочой (галактотурия). Причиной ! развития заболевания является врожденное нарушение синтеза одного из ферментов обмена галактозы.

При Швейцарском  варианте галактоземии у ребенка нарушен синтез галактокиназы в результате галактоза не усваивается и часть ее восстанавливается в токсичный для клеток б атомный спирт галактитол.

При Африканском  варианте галактоземии у ребенка нарушен синтез фермента гексозо-1-фосфат уридилтрансфераза. В результате в клетках накапливается галактоза и галактоза-1-фосфат. Их накопление оказывает токсичное влияние на клетки. Африканский вариант значительно тяжелее . Считают это связано с накоплением галактоза-1 -фосфата который не может выходить за пределы клеток, а значит выбрасываться с мочой

При галактоземии признаки заболевания появляются уже через несколько дней после начала кормления; появляется тошнота, рвота, обезвоживание, желтушность, поражение почек. Для больных характерно задержка  умственного и физического развития, раннее появление каторакты - помутнение хрусталика. Лечение: перевод на   диету не содержанию галактозу. Своевременная диагностика галактоэемки позволяет спасти ребенка поскольку замечено, что фермент галактоза-1 -фосфат уркдилтрансфераза к годовалому возрасту начинается синтезироваться или же утилизацка галактозы идет по обходному пути. Гликогенные болезни.

Связаны с наследственными  нарушениями метаболических путей  синтеза или распада гликогена. Причем может   \ наблюдаться избыточное накопление гликогена в клетках - гликогеноз, или отсутствие гликогена в клетках -агликогеноз.

При гликогенозах в результате отсутствия одного из ферментов участвующих в расщеплении гликогена, гликоген накапливается в клетках причем его избыточное накопление сопровождается нарушением функции клеток и тканей. В некоторых случаях дефектом является один из ферментов синтеза гликогена - фермент ветвления. В результате в клетках накапливается гликоген с аномальной структурой который расщепляется медленно и поэтому накапливается.

Гликогенозы могут быть локальные - в этом случае гликоген накапливается в каком-либо одном органе. Могут быть делиризованными - в этом случае во многих органах.

Известны более 10 гликогенозов. Например гликогеноз 5-го типа - болезнь Маркаргля.

Дефектным ферментом  у больных является фосфорилаза  мышц. Для этих больных характерна мышечная слабость, боли в мышцах при умеренно физической работе. Гликоген накапливается только в миоцитах.

При агликогенозах содержание гликогена в клетках снижено. Самый характерный признак это выраженное снижение содержания глюкозы в крови натощак. Постоянный недостаток глюкозы для питания мозга обычно приводит к задержки умственного развития. Такие больные погибают в детском возрасте, хотя в принципе частое кормление может значительно ослабить проявление этой болезни.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

68. Обмен триглицеридов  в тканях.

Триглицериды синтезируются  в клетках практически всех органах  и тканей в качестве резервных  питательных веществ, однако необходимо подчеркнуть, что синтез интенсивный с наибольшей интенсивностью идет в клетках печени и клетках жировой ткани,

Что необходимо для синтеза триглицеридов? Для синтеза необходимы ВЖК и глицерол. ВЖК поступают в клетки или иэ плазмы крови или же синтезируются на месте, т.е. в клетках непосредственно, нз ацетилКоА.

Глицерол может поступать  так же из плазмы крови, однако основным источником глицерина для синтеза  триглицеридов и даже фосфолипидов в клетках служит промежуточный  продукт распада углеводов -

ВЖК участвуют в синтезе  триглицеридов в виде своих активированных производных - ацил-КоА. Необходимый для синтеза фосфоглицерин образуется или путем восстановления фосфодиоксиацетона, или же за счет фосфорилирования свободного глицерола. -Эта реакция катализируется АТФ зависимой глицеролкиназой.

После образования фосфоглицерина за счет двух последовательных реакции  ацилирования образуется фосфотидная  кислота, затем от нее отщепляется  остаток фосфорной кислоты и  образуется фосфотидная кислота. И  наконец в ходе последней реакции  ацилировання образуется триглкцерид Этот синтез мы с вами рассматривали в качестве ресинтеза триглицеридов в стенке кишечника.

За счет дегидрогиназы  фосфоглицерина происходит восстановление и образование фосфорилированного глицерина. Далее идет реакция ацилирования с участием ВЖК активированных с образованием фосфатидной кислоты. Восстановление фосфодиоксиацетона в фосфоглицерол наиболее интенсивно протекает в жировой ткани, в мышцах и печени. Фосфорилирование глицерола и последующие реакции наиболее интенсивно протекают в почках, в стенках кишечника и в печени (т е. в печени есть тот и другой путь образования фосфоглицерина). Синтез резервных триглицеридов идет в основном в период всасывания продуктов пищеварения и соответственно поступление их во внутреннюю среду организма.

В постадсорбцеонном  периоде происходит мобилизация  резервных триглицеридов. Расщепление  триглицеридов в

клетках идет под действием  ферментов липаза.  По   крайней   мере   в   липоцитах    жировой   ткани при   распаде

триглицеридов работают три различных фермента.

Вначале при участии  триацилглицероллипазы происходит гидролиз одной сложной эфирной  связи образуется диглицерид и высвобождается свободная жирная кислота. Затем  под действием второго фермента так же происходит гидролиз второй сложной эфирной связи и высвобождается еще одна ВЖК остается моноглицерид. С участием последней липазы происходит расщепление моноглицерида на глицерол и ВЖК, фермент - моноацилглицероллипаза.

Итак три  липазы. Наименьшую активностью из этих липаз имеет первый фермент. Поэтому активностью именного этого фермента определяется скорость гидролиза триглицерида в целом. Данный фермент является регуляторным ферментом. Активность этого фермента изменяется под влиянием ряда гормонов, таких как норадреналин, адреналин, глюкагон. Фосфорилированная триглицероллипаза активна, дефосфорилированная -неактивна.

 

 

 

49. Окислительное  фосфорилирование в дыхательной  цепи.

Механизм аккумуляции  энергии выделяющейся в ходе функционирования цепи дыхательных ферментов в  митохондриях окончательно не выяснен. Экспериментальным путем установлено, что при переносе пары электронов с восстановленного НАД на атом кислорода синтезируется максимум 3 молекулы АТФ. Принят во внимания, что при образовании 1 моля пирофосфатных связей АТФ 7 и 3 ккал энергии. Мы можем рассчитать, что из 52,6  ккал выделявшей свободной энергии в макроэргических связях аккумулируется только 22 ккал т.е. около 40%. Опытным путем доказано, что окисление дыхательной цепи 1 моля восстановленного НАД или 1 моля  коэнзима Q сопровождается синтезом 2 молей АТФ, а окисления восстановленного цитохрома С образованием 1 моля АТФ. Эти соотношения логически объяснимы- больше выделяется энергии и соответственно меньше синтезируется АТФ.

Мерой эффективности  процесса окислительного фосфорилирование в цепи дыхательных ферментов служит коэффициент Р/О. Что он обозначает? Это количество атомов фосфора включенных из неорганического фосфата в состав АТФ в расчете на 1 связанный атом кислорода пошедшего на образования воды в ходе работы дыхательной цепи. При окисление восстановленного НАД коэффициент Р/О = 3, при окисление восстановленного ФАД коэффициент Р/О = 2, при окисление восстановленного  цитохрома С коэффициент Р/О = 1.

Существует несколько  гипотез самого механизма аккумуляции  энергии, выделяющейся при движение электронов по цепи дыхательных ферментов. Это химическая конформационная и химио осмотическая гипотезы. Наиболее обоснованной является химио осмотическая теория предложенная Митчелом. Суть  химио осмотической гипотезы в следующем: свободная энергия выделяющаяся при движение электронов по цепи дыхательных ферментов используется для выброса протонов(Н+) из внутреннего пространства (матрикса митохондрии) через внутреннюю мембрану в межмембранное пространство. В результате в межмембранном пространстве накапливаются протоны, а в матриксе митохондрий накапливаются гидроксилы (ОН-). Встает вопрос, а как происходит выброс протонов? Перемещения протонов из внутреннего пространства митохондрий в межмембранное пространства осуществляется за счет векторного или анизотропного расположения в мембране митохондрий ферментных комплексов. На уровне каждого из трех комплексов при прохождении через него пары электронов из внутреннего пространства митохондрий в межмембранное пространство выбрасывается 2 протона. Сама внутренняя мембрана не проницаема для протонов. В результате откачки протонов из матрикса межмембранного пространства создается разность электрохимических потенциалов относительно внутренних мембран митохондрий.

rmН- разность электрохимических потенциалов. Разность электрохимических потенциалов складывается из градиента концентрации протонов и разности электрического заряда относительно внутренней мембраны. rmН = Z ï (рН + ï) 

Это мембрана. Анизатропно  расположены три главных дыхательных  комплекса, перемещения пары электронов на уровне каждого комплекса сопровождается выбросом двух протонов. Избыток протонов на наружной поверхности внутренней мембраны и избыток гидроксила на внутренней поверхности внутренней мембраны. Положительный заряд на наружной поверхности внутренней мембраны, а отрицательный заряд на на внутренней поверхности внутренней мембраны.

 Система имеющая  в своей структуре градиент  электрохимического потенциала  является система, имеющая запас  химической энергии. Эта химическая  энергия используется в дальнейшем для синтеза АТФ. Трансформация энергии электрохимического градиента в энергию макроэргических связей АТФ обеспечивается работой над молекулярного белкового комплекса являющегося структурным компонентом внутренней митохондриальной мембраны. Этот комплекс состоит из двух белков: белок F0   и белок F1. Белок F0 образует тиммоль т.е. пронизывает внутреннюю мембрану, через этот тим моль протоны могут двигаться по градиенту концентрации из межмембранного пространства в матрикс митохондрий. Белок F1 прикрепляется к белку    F0 с внутренней стороны мембраны и представляет собой фермент аденозинфосфотазу. Этот фермент катализирует обратную реакцию т.е. использую свободную энергию выделяющаяся при движении протонов по градиенту электрохимического потенциала для синтеза АТФ и ГДФ и неорганического фосфата. Сам механизм синтеза АТФ не известен, считают, что протоны направляются в активный центр АТФ синтетазы, где они открывают атом кислорода от остатка неорганического фосфата. Затем этот активированный остаток неорганического фосфата взаимодействует кольцевым остатком фосфорной кислоты АДФ с формированием макроэргических пирофосфатной связи АТФ. Чтобы было подытожим.  По Митчелу аккумуляция свободной энергия, выделяющаяся в ходе работы цепи дыхательных ферментов, состоит из двух этапов: 1. На первом этапе свободная энергия, выделяющаяся при движении электронов по дыхательной цепи, трансформируется в энергию электрохимического градиента. 2. На втором этапе энергия электрохимического градиента,  трансформируется в энергию макроэргических связей АТФ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71. Эндогенный  синтез высжих жирках кислот.

В органах и тканях человека синтезируются почти все  необходимые жирные кислоты за исключением  полиеновых (вжк). Исходным соединением  Для синтеза (вжк) является ацетилКоА, который в клетках может образовываться из различных соединений Преимущественно используется ацетилКоА, образующийся при окислении моносахаридов. Одновременно используется ацетилКоА, который образуется при распаде углеродных скелетов аминокислот.

Синтез (вжк) может протекать  в клетках, однако основная масса  соединений этого класса синтезируется  в печени и жировой ткани. Важнейшим  субстратом, продукты метаболизма которого используются для синтеза липидов, является глюкоза. Наибольшей интенсивностью этот синтез идет в период всасывания глюкозы в желудочно-кишечном тракте, когда концентрация глюкозы в крови повышена, т.e. если мы съели много сладкого и еще легли на правый бочок, то жирных кислот и триглицеридов естественно добавляется. АцетилКоА используемый при липогенезе образуется в основном в матриксе митохондрий. Синтез высших жирных кислот идет в цитозоле. Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для ацетилКоА поэтому существует система (челночная) транспорта ацетильных остатков из матрикса митозхондрий в цитозоль.

Синтез  пальметиновой  кислоты.

Синтез (вжк) идет путем  последовательного присоединения  и строящейся молекуле жирной кислоты 2-х углеродных остатков. Однако в  самом процессе сборки используется лишь I молекула ацетилКоА. Источником остальных 2-х углеродных фрагментов выступает 3-х углеродный малонилКоА.

МалонилКоА в свою очередь синтезируется путем  энергозависимого карбоксилирования  ацетилКоА. Катализирует эту реакцию  биотин зависимая карбоксилаза (ацетилКоАкарбоксилаза)

Промежуточные продукты синтеза в цитозоле в свободном  виде не появляются, а конечным продуктом  синтеза является пальмитиновая  кислота, в связи с чем ферментная система обеспечивающая этот синтез получила название -пальмитоилсинтетазы. (ПС). В клетках микроорганизмов эта система состоит из 6 ферментов и одного дополнительного белка, выполняющего роль акцептора, т.е. в клетках микроорганизмов пальмитоилситетаза представляет собой типичный метаболон.

Пальмитоилсинтетаза клеток животных и человека представляет собой белок состоящий из 2-х полипептидных цепей, а-цепь и B-цепь.

Обе полипептидные цепи имеют доменную структуру, причем на каждом га доменов имеется свой функциональный центр, который способен катализировать ту или иную промежуточную реакцию  синтеза (вжк), кроме того один из доменов имеет центр связывания синтезируемой жирной кислоты. В целом мы имеем дело с типичным полифункциональным ферментом.