Шпаргалка по "Биохимии"

2. Окисление пирувата до ацетил-КоА происходит при участии ряда ферментов и коферментов, объединенных структурно в мультиферментную систему, получившую название «пируватдегидрогеназный комплекс».

На I стадии этого процесса пируват теряет свою карбоксильную  группу в результате взаимодействия с тиаминпирофосфатом (ТПФ) в составе активного центра фермента пируватдегидрогеназы (E1). На II стадии оксиэтильная группа комплекса E1–ТПФ–СНОН–СН3 окисляется с образованием ацетильной группы, которая одновременно переносится на амид липоевой кислоты (кофермент), связанной с ферментом дигидроли-поилацетилтрансферазой (Е2). Этот фермент катализирует III стадию – перенос ацетильной группы на коэнзим КоА (HS-KoA) с образованием конечного продукта ацетил-КоА, который является высокоэнергетическим (макроэргическим) соединением. На IV стадии регенерируется окисленная форма липоамида из восстановленного комплекса дигидролипоамид–Е2. При участии фермента дигидролипоилдегидрогеназы (Е3) осуществляется перенос атомов водорода от восстановленных сульфгидрильных групп дигидролипоамида на ФАД, который выполняет роль простетической группы данного фермента и прочно с ним связан. На V стадии восстановленный ФАДН2 дигидро-липоилдегидрогеназы передает водород на кофермент НАД с образованием НАДН + Н+.

Процесс окислительного декарбоксилирования пирувата происходит в матриксе митохондрий.

3. Биосинтез пуриновых нуклеотидов начинается с рибозо-5-фосфата, на котором последовательно, в несколько этапов строится пуриновое ядро:

Пиримидиновые нуклеотиды синтезируются из аспаратата и рибозофосфата. В этом случае сначала образуется шестичленное кольцо, а затем к нему присоединяется рибозофосфат:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18.1 Если вещество движется через мембрану из области с высокой концентрацией в сторону низкой концентрации (т. е. по градиенту концентрации этого вещества) без затраты клеткой энергии, то такой транспорт называется пассивным, или диффузией.

Простая диффузия. Характерна для небольших нейтральных молекул (H2O, CO2, O2), а также гидрофобных низкомолекулярных органических веществ. Эти молекулы могут проходить без какого-либо взаимодействия с мембранными белками через поры или каналы мембраны до тех пор, пока будет сохраняться градиент концентрации.

Облегченная диффузия. Характерна для гидрофильных молекул, которые переносятся через мембрану также по градиенту концентрации, но с помощью специальных мембранных белков - переносчиков. Для облегченной диффузии, в отличие от простой, характерна высокая избирательность, так как белок переносчик имеет центр связывания комплементарный транспортируемому веществу, и перенос сопровождается конформационными изменениями белка. Один из возможных механизмов облегченной диффузии может быть следующим: транспортный белок (транслоказа) связывает вещество, затем сближается с противоположной стороной мембраны, освобождает это вещество, принимает исходную конформацию и вновь готов выполнять транспортную функцию. Мало известно о том, как осуществляется передвижение самого белка. Другой возможный механизм переноса предполагает участие нескольких белков-переносчиков. В этом случае первоначально связанное соединение само переходит от одного белка к другому, последовательно связываясь то с одним, то с другим белком, пока не окажется на противоположной стороне мембраны.

2. Гликолиз - ферментативный процесс последовательного расщепления глюкозы в клетках, сопровождающийся синтезом АТФ и завершающийся образованием пирувата - аэробный гликолиз или лактата - анаэробный гликолиз. Гликолиз является основным путём катаболизма глюкозы в организме животных.

Местная регуляция осуществляется путём изменения активности ферментов под действием различных метаболитов внутри клетки.

Регуляция гликолиза в целом, сразу для всего организма, происходит под действием гормонов, которые, влияя через молекулы вторичных посредников, изменяют внутриклеточный метаболизм.

3. Высшие растения могут синтезировать все аминокислоты, необходимые им для синтеза белка. Человек – только 12 из 20.

В большинстве случаев  предшественником углеродного скелета  заменимой аминокислоты служит соответствующая α-кетокислота, происходящая в конечном счете от того или иного промежуточного продукта цикла лимонной кислоты. Аминогруппы поступают обычно от глутамата в реакциях трансаминирования.

Биосинтетические пути, ведущие к трем родственным аминокислотам – глутамату, глутамину и пролину – несложны и у всех форм жизни одинаковы. Глутамат с помощью НАДФ-зависимой глутаматдегидрогеназы образуется из α-кетоглутарата и аммиака. Глутамин может синтезироваться с помощью глутаминсинтетазы из глутамата и аммиака. Путь образования пролина из глутамата:

 

    глутамат  γ-полуальдегид

 

    Δ1-пирролин-5-карбоксилат           пролин

У большинства организмов две заменимые кислоты – аланин и аспаратат – образуются в результате трансаминирования соответственно из пирувата и оксалоацетата.

У многих бактерий аспартат служит непосредственным предшественником аспарагина в реакции, катализируемой аспарагинсинтетазой.

Однако в организме  млекопитающих существует другой путь для синтеза аспарагина. В этом случае при помощи АТФ-зависимой аспарагинсинтетазы на β-карбоксильную группу аспартата переносится амидная аминогруппа глутамина.

Тирозин образуется из незаменимой  аминокислоты фенилаланина путем гидроксилирования фенильной группы в пара-положении с помощью НАДФ-зависимой фенилаланин-4-монооксигеназы, которая принимает участие также и в окислении фенилаланина.

Цистеин образуется из двух аминокислот – метионина и  серина. Метионин (незаменимая аминокислота) поставляет атом серы, а серин – углеродный скелет. Конечный результат этой сложной последовательности реакций заключается в замене ОН-группы серина на SH-группу, получаемую от метионина, что приводит к образованию цистеина:

Метионин → S-аденозилметионин → S-аденозилгомоцистеин → 

             гомоцистеин      серин  цистатион

                      α-кетобутират           цистеин

Серин служит предшественником глицина, а сам в свою очередь  может образовываться из 3-фосфоглицерата, представляющего собой промежуточный продукт гликолиза:

3-фосфоглицерат  3-фосфогидроксипируват       3-фосфосерин

                                   серин                   глицин

В печени позвоночных  глицин может образовываться другим путем, при участии фермента глицин-синтазы:

СО₂ + NH₃ + НАДН₂ + N5,N10-метилентетрагидрофолат ↔ H₂N-СН₂-СООН + НАД+ + Тетрагидрофолат.

Пути синтеза незаменимых  аминокислот сложнее и длиннее, у высших животных отсутствуют один или два фермента для их синтеза. Наиболее сложны синтезы фенилаланина, триптофана и гистидина. Пять аминокислот, являющихся для животных незаменимыми, растения и микроорганизмы синтезируют из заменимых аминокислот: из аспартата – треонин, метионин и лизин, а из глутамата – аргинин и гистидин. Из треонина бактерии получают изолейцин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19.1 Активный транспорт (энергозависимый). Идет против градиента концентрации или заряда K⁺ - Na⁺ насос. Когда он обращен внутрь, то может зацепить 3 Na+ (за счет координационных связей). АТФ→АДФ + Р. Фосфат присоединяется к белку и облегчает присоединение Na. Выделение АДФ – сигнал к тому, чтобы белок открылся наружу и натрий вышел. В таком состоянии он имеет сродство к К+ и может присоединить 3 атома. На мембране остаётся отрицательный потенциал. Энергия затрачивается только на 1 этапе. Унипорты – то, что переносит только одно какое-то вещество. Симпорт – перенос двух веществ в одну сторону, причем активным транспортом переносится только 1 вещество, а другое идет следом за ним. Антипорт – два вещества активным транспортом идут в разные стороны одновременно.

2. В результате окислит.-восстановит. реакций при брожении освобождается энергия (гл. обр. в виде АТФ) и образуются соединения, необходимые для жизнедеятельности организма.

Спиртовое брожение.Первая стадия процесса катализируется ферментом пируватдекарбоксилазой, вторая - алкогольдегидрогеназой:

Молочнокислое. При гомоферментативном типе молочная кислота образуется непосредственно из пировиноградной в НАД-зависимой реакции, катализируемой лактатдегидрогеназой. При гетероферментативном метаболизм глюкозы до глицеральдегид-3-фосфата осуществляется по фосфоглюконатному пути по схеме:

Затем глицеральдегид-3-фосфат по тому же пути, как в гликолизе, окисляется до молочной к-ты.

Маслянокислое:

3. Холестерол и другие стероиды синтезируются из двухуглеродных предшественников. Из трех объединившихся молекул ацетил-СоА образуется мевалоновая кислота, фосфорилирование которой приводит к образованию 3-фосфо-5-пирофосфомалоната. При отщеплении от него СО₂ и фосфата получается Δ³-изопентенилпирофосфат – активированная форма изопреновой единицы. В результате последовательного объединения шести молекул Δ³-изопентелилпирофосфата происходит формирование линейного углеводорода сквалена. Сквален циклизуется, образуя ланостерол, превращающийся в холестерол.

                                 ацетоацетил-СоА  3-гидрокси-3-метилглутарил-СоА

              мевалоновая кислота                  мевалонат-5-фосфат

               мевалонат-5-пирофосфат         3-фосфо-5-пирофосфамевалонат

           Δ³-изопентенилпирофосфат

сквален           ланостерол

холестерол

Регуляция биосинтеза холестерола  – очень сложный процесс. Лимитирующей стадией служит реакция образования мевалоновой кислоты, ингибитором гидроксиметилглутарил-СоА-редуктазы является мевалонат и холестерол. Биосинтез холестерола регулируется также концентрацией специфического белка – переносчика стеролов. Этот белок связывает нерастворимые в воде промежуточные продукты биосинтеза и таким образом делает их более доступными для последующих ферментативных реакций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.1 Эндоцитоз - управляемый процесс захвата клеткой макромолекул из внеклеточной среды путем образования плазмалеммой везикул и последующего их отшнуровывания в цитоплазму клетки.

Слияние  внутриклеточных  пузырьков с  плазматической мембраной называется экзоцитозом. Например, для того чтобы  секретировать инсулин , клетки, продуцирующие этот гормон, упаковывают его во внутриклеточные  пузырьки , которые сливаются с плазматической мембраной и открываются во внеклеточное пространство, высвобождая при этом инсулин.

Унипорты – то, что  переносит только одно какое-то вещество. Симпорт – перенос двух веществ в одну сторону, причем активным транспортом переносится только 1 вещество, а другое идет следом за ним. Антипорт – два вещества активным транспортом идут в разные стороны одновременно.

2. Гликолиз - ферментативный процесс последовательного расщепления глюкозы в клетках, сопровождающийся синтезом АТФ и завершающийся образованием пирувата - аэробный гликолиз или лактата - анаэробный гликолиз. Гликолиз является основным путём катаболизма глюкозы в организме животных.

Местная регуляция осуществляется путём изменения активности ферментов под действием различных метаболитов внутри клетки.

Регуляция гликолиза  в целом, сразу для всего организма, происходит под действием гормонов, которые, влияя через молекулы вторичных посредников, изменяют внутриклеточный метаболизм.

3. В животных тканях биосинтез триацилглицеридов и главных фосфолипидов – фосфатидилэтаноламина и фосфатидилхолина – начинается с двух общих предшественников и имеет несколько общих этапов. Общими предшественниками служат СоА-эфиры жирных кислот и глицерол-3-фосфат.

Глицеролфосфат может  образовываться двумя путями: в ходе гликолиза он возникает из дигидроксиацетонфосфата под действием цитоплазматического НАД-зависимого фермента глицеролфосфатдегидрогеназы; он может образовываться из глицерола под действием глицеролкиназы.

       На  первом этапе биосинтеза триацилглицеридов  происходит ацилирование двух свободных гидроксильных групп глицеролфосфата двумя молекулами СоА-производных жирных кислот с образованием диацилглицеролфосфата (чаще его называют фосфатидной кислотой). Фосфатидная кислота встречается в клетках лишь в следовых количествах, однако она является важным промежуточным продуктом в биосинтезе липидов. В случае синтеза триациоглицеролов фосфатная группа фосфатидной кислоты гидролизуется фосфатазой и по третьему положению присоединяется третий остаток жирной кислоты. Образование каждой сложноэфирной связи в молекуле триацилглицеролов сопровождается пирофосфатным расщеплением 2 молекул АТФ.

Из фосфатидной кислоты  может образоваться мембранный фосфолипид фосфатидилэтаноламин. Сначала под действием этаноламинкиназы происходит образование фосфоэтаноламина: