Контрольная работа по "Биохимии"

После приема пищи начинается активный синтез хиломикронов и ЛОНП, концентрация их в крови повышается, причем иногда настолько, что плазма крови становится белесоватой. Максимум концентрации достигается через 4-5 ч после еды, а затем начинает снижаться.

В эндотелии капилляров мышц (скелетных и сердечных) и жировой ткани имеется фермент липопротеинлипаза, гидролизующий жиры липопротеинов. Липопротеинлипаза синтезируется в адипоцитах, клетках сердечной и скелетных мышц и некоторых других органах, секретируется и прикрепляется к наружной поверхности эндотелиальных клеток капилляров, непосредственно контактирует с кровью.

Липопротеинлипаза имеет  центр связывания липопротеинов  и каталитический центр для гидролиза  жиров. Гидролиз активируется аполипопротеином С-II, который содержится в хиломикронах и ЛОНП. Таким образом, гидролиз жиров происходит в комплексе, включающим липопротеин, липротеинлипазу и внутреннюю поверхность капилляра. Жирные кислоты, образующиеся в результате гидролиза жиров, с помощью этого комплекса поступают в клетки, питаемые данным капилляром (в адипоциты – в жировой ткани, в миоциты – мышечной ткани и т.д.).

Хиломикроны, циркулирующие  в крови, постепенно освобождаются  от триацилглицеринов ( в результате контактов с липопротеинлипазой) и превращаются в остаточные хиломикроны, которые содержат мало триацилглицеринов и много холестерина. Остаточные хиломикроны (а частично и цельные) поглощаются клетками печени.

Такой же путь превращений  проходит примерно половина ЛОНП. Другая половина ЛОНП в крви превращается в ЛНП, которые поглощаются как гепатоцитами, так и многими  другими клетками.

Хиломикроны и ЛОНП распределяют по органам и тканям 70-150 г жиров  за сутки, причем 2/3 этого количества приходится на долю хиломикронов, распределяющих экзогенные жиры (поступающие с пищей), и 1/3 – на долю ЛОНП, распределяющих эндогенные жиры (синтезируемые в печени).

 

3.2. пациент  А в течение нескольких дней  получал гиперкалорийную пищу, пациент  В – гипокалорийную.

а) у какого пациента соотношение инсулин/глюкагон будет выше в течение суток?

б) у какого пациента количество фермента ацетил-КоА карбоксилазы будет выше?

а) Инсулин инсулин стимулирует фосфодиэстеразную активность в жировой ткани. Фосфодиэстераза играет важную роль в поддержании постоянного уровня цАМФ в тканях, поэтому увеличение содержания инсулина должно повышать активность фосфодиэстеразы, что в свою очередь приводит к уменьшению концентрации цАМФ в клетке, а, следовательно, и к образованию активной формы липазы, катализирующих гидролиз жиров, поступающих с пищей. Глюкагон действует в противоположном направлении. Поэтому пациент А, получащий гиперкалорийную пищу будет иметь большее соотношение инсулин/глюкагон в крови в течение суток, чем пациент В, получавший гипокалорийную пищу.

б) Ацетил-КоА-карбоксилаза – фермент, катализирующий, первую реакцию синтеза жирных кислот - превращение ацетил-КоА в малонил-КоА. Этот процесс будет протекать при недостатке жирных кислот в организме, т.е. у пациента В, получавшего гипокалорийную пищу.

 

3.3. подтвердите  или опровергните утверждения,  что перечисленные процессы протекают с участием желчных кислот.

а) эмульгирование жира;

б) повышение  активности триацилглицеридлипазы;

в) всасывание жирных кислот и холестерина;

г) всасывание глицерина;

д) повышение  активности липопротеинлипазы.

а) да, соли желчных кислот, обладая поверхностно-активными свойствами, резко уменьшают поверхностное натяжение на поверхности раздела жир/вода, благодаря чему они не только облегчают эмульгирование, но и стабилизируют уже образовавшуюся эмульсию, что улучшает их усвоение

б) да, триацилглицеридлипаз активируется желчными кислотами.

в) да, длинноцепочечные жирные кислоты и моноацилглицерины смешиваются с водой, и поэтому всасываются при участии желчных кислот, фосфолипидов и холестерина, образующих в кишечнике смесь состава 12,5:2,5:1,0. В результате формируются мицеллы из продуктов гидролиза липидов, окруженных гидрофильной оболочкой из холестерина, фосфолипидов и желчных кислот.

г) нет, желчные  кислоты не принимают участия  в процессе всасывания глицерина

д) да, желчные  кислоты активируют фермент липазу, катализирующий гидролиз жиров

 

4.1. биологическая  роль орнитинового цикла. Опишите  реакции мочевинообразования. Локализация  процесса.

Орнитиновый цикл - процесс синтеза мочевины. Мочевина - основной конечный продукт азотистого обмена, в составе которого из организма выделяется до 90% всего выводимого азота. Экскреция мочевины в норме составляет ≈25 г/сут.

При повышении  количества потребляемых с пищей  белков экскреция мочевины увеличивается. Мочевина синтезируется только в печени. Поражение печени и нарушение синтеза мочевины приводят к повышению содержания в крови и тканях аммиака и аминокислот (в первую очередь, глутамина и аланина). В 40-х годах XX века немецкие биохимики Г. Кребс и К. Гензелейт установили, что синтез мочевины представляет собой циклический процесс, состоящий из нескольких стадий, ключевым соединением которого, замыкающим цикл, является орнитин. Поэтому процесс синтеза мочевины получил название "орнитиновый цикл", или "цикл Кребса-Гензелейта".

Вначале аммиак превращается в карбомоил фосфат, реакцию катализирует карбамоилфосфатсинтетаза:

Карбамоильная группа далее переносится на орнитин  с образованием цитруллина, реакцию  катализирует орнитин-карбамоилтрансфераза. Первые две реакции протекают в митохондриях.

 

Образовавшийся  цитруллин переходит в цитозоль, где реагирует с аспарагиновой кислотой, превращаясь в аргинин-янтарную кислоту при действии аргиннсукцинатсинтетазы.

Аргинин-янтарная кислота при участии аргининсукциназы распадается на аргинин и фумаровую кислоту

Далее аргинин  гидролизуется аргиназой с образованием мочевины:

Суммарное уравнение  реакции:

Данная реакция сопровождается снижением свободной энергии (ΔG0 = –40 кДж), поэтому процесс всегда протекает в направлении синтеза мочевины. Следует указать, что синтез мочевины энергетически дорого обходится организму. На синтез одной молекулы мочевины требуется затрата четырех высокоэнергетических фосфатных групп: две молекулы АТФ расходуются на синтез карбамоилфосфата и одна – на образование аргининоянтарной кислоты.

 

4.2. будет  ли у человека обнаруживаться  недостаточность аспартата, если  рацион богат аланином, но беден аспартатом?

Если рацион богат аланином, то у человека не будет обнаруживаться недостаточность  аспартат, поскольку аспартат может синтезироваться в организме из аланина.

В результате реакции  трансаминирования аланин превращается в пируват и глутамат (катализирует реакцию трансаминаза):

Пируват под влиянием пируваткарбоксилазы и при участии СО₂ и АТФ карбоксилируется с образованием оксалоацетата

А затем глутамат в результате реакции трансаминирования  с оксалоацетатом превращается аспартат и α-кетоглутарат (катализирует реакцию трансаминаза):

 

4.3. какой  механизм всасывания продуктов переваривания белков?

Аминокислоты, образовавшиеся при переваривании  белков, быстро всасываются в кишечнике. Транспорт их осуществляется двумя путями: через воротную систему печени, ведущую прямо в печень, и по лимфатическим сосудам, сообщающимся с кровью через грудной лимфатический проток. Максимальная концентрация аминокислот в крови достигается через 30-50 мин после приёма белковой пищи (углеводы и жиры замедляют всасывание аминокислот). Всасывание L-аминокислот (но не D-изомеров) - активный процесс, требующий затраты энергии. Аминокислоты переносятся через кишечную стенку от слизистой её поверхности в кровь. Перенос через щёточную кайму осуществляется целым рядом переносчиков, многие из которых действуют при участии Nа⁺-зависимых механизмов симпорта, подобно переносу глюкозы.

Различная скорость проникновения аминокислот через  мембраны клеток указывает на наличие  транспортных систем, обеспечивающих перенос аминокислот как через внешнюю плазматическую мембрану, так и через внутриклеточные мембраны. В настоящее время известно по крайней мере пять специфических транспортных систем, каждая из которых функционирует для переноса определённой группы близких по строению аминокислот:

• нейтральных, с короткой боковой цепью (аланин, серии, треонин);
• нейтральных, с длинной или разветвлённой боковой цепью (валин, лейцин, изолейцин);
• с катионными радикалами (лизин, аргинин);
• с анионными радикалами (глутаминовая и аспарагиновая кислоты);
• иминокислот (пролин, оксипролин).

Причём к  числу Nа⁺-зависимых относятся переносчики аминокислот, входящих в первую и пятую группы, а также переносчик метионина. Независимые от Na⁺ переносчики специфичны для некоторых нейтральных аминокислот (фенилаланин, лейцин) и аминокислот с катионными радикалами (лизин).

Аминокислоты  конкурируют друг с другом за специфические  участки связывания. Например, всасывание лейцина (если концентрация его достаточно высока) уменьшает всасывание изолейцина и валина.

Одна из специфических  транспортных систем для некоторых  нейтральных аминокислот функционирует  в кишечнике, почках и, по-видимому, мозге. Она получила название γ-глутамильного  цикла.

В этой системе  участвуют 6 ферментов, один из которых находится в клеточной мембране, а остальные - в цитозоле. Ключевую роль в транспорте аминокислоты играет мембранно-связанный фермент γ-глутамилтрансфераза. Этот фермент является гликопротеином и катализирует перенос γ-глутамильной группы от глутатиона (иногда другого γ-глутамильного пептида) на транспортируемую аминокислоту и последующий перенос комплекса в клетку. Глутатион представляет собой трипептид - γ-глутамилцистеинилглицин, который находится во всех тканях животных. Реакция протекает следующим образом.

Аминокислота, связанная с γ-глутамильным остатком, оказывается внутри клетки. В следующей  реакции происходит отщепление γ-глутамильного остатка под действием фермента γ-глутамилциклотрансферазы.

Дипептид цистеинилглицин  расщепляется под действием пептидазы на 2 аминокислоты - цистеин и глицин. В результате этих 3 реакций происходит перенос одной молекулы аминокислоты в клетку (или внутриклеточную структуру). Следующие 3 реакции обеспечивают регенерацию глутатиона, благодаря чему цикл повторяется многократно. Для транспорта в клетку одной молекулы аминокислоты с участием γ-глутамильного цикла затрачиваются 3 молекулы АТФ.

Свойства фермента	Ферменты
	химотрипсин	аминопептидаза
Синтезируется в активной форме	нет	да
Синтезируется в неактивной форме	да	нет
Секретируется поджелудочной железой	да	нет
Секретируется клетками желудка	нет	нет
Является эндопептидазой	да	нет
Оптимальная среда  действия рН=1,5	да	нет

 

Контрольная работа №2

1.1. методы  генной инженерии, применяемые  в медицине и фармации.

Генная инженерия  – это сумма методов, позволяющих  переносить гены из одного организма  в другой, или – это технология направленного конструирования  новых биологических объектов. Методы генной инженерии преобразуют клетки бактерий, дрожжей и млекопитающих в «фабрики» для масштабного производства любого белка. Это дает возможность детально анализировать структуру и функции белков и использовать их в качестве лекарственных средств

Методы генной инженерии используются для получения лекарственных препаратов и лечения различных болезней. Например, для получения вакцин - очищенных белков, антигенных детерминантов ряда возбудителей вирусных и бактериальных инфекций. В последнее время их получают, пользуясь техникой рекомбинантных ДНК. Первой вакциной, синтезированной этим способом, была вакцина против вируса гепатита В.

Белки, имеющие  терапевтическое значение, получают с использованием этой технологии во многих странах мира. Так, одним из первых синтезирован инсулин человека. В клетках Е. coli, трансформированных гогазмидами, содержащими ДНК, которая кодировала А- и В-цепи инсулина, нарабатывают белковые продукты А- и В-цепей. После очистки их подвергают фолдингу и окислению, которое обеспечивает образование соответствующих дисульфидных мостиков.

Аналогичным способом получен гормон роста, используемый для лечения детей с недостаточностью этого гормона. Более сложные белки получены в культуре клеток млекопитающих. Так, дефекты в гене фактора VIII, кодирующего один из белков - участников свёртывающей системы крови, ответственны за возникновение гемофилии. До того как фактор VIII был получен методами генной инженерии, большое количество больных погибало от СПИДа или гепатита, которыми они заражались в результате введения выделенного из крови фактора VIII или переливания крови от доноров, являвшихся носителями этих болезней.