Контрольная работа по "Биохимии"

Распространение в природе и суточная потребность. Витамин А широко распространен. Наиболее богаты этим витамином следующие продукты животного происхождения: печень крупного рогатого скота и свиней, яичный желток, цельное молоко, масло, сметана, сливки. Особенно много свободного витамина А в жирах печени морского окуня, трески, палтуса: в частности, в жире печени морского окуня содержание витамина А доходит до 35%. Источниками витамина А для человека являются также красно-мякотные овощи (морковь, томаты, перец и др.), в которых витамин А содержится в виде провитаминов – каротинов, выделенных впервые из моркови. Известны 3 типа каротинов: α-, β- и γ-каротины, отличающиеся друг от друга химическим строением и биологической активностью. Наибольшей биологической активностью обладает β-каротин, поскольку он содержит два β-иононовых кольца и при распаде в организме из него образуются две молекулы витамина А. При окислительном распаде α- и γ-каротинов образуется только по одной молекуле витамина А, поскольку эти провитамины содержат по одному β-иононовому кольцу. Расщепление каротинов на молекулы витамина А происходит преимущественно в кишечнике под действием специфического фермента β-каротин-диоксигеназы в присутствии молекулярного кислорода. При этом образуются 2 молекулы ретиналя, которые под действием специфической кишечной редуктазы восстанавливаются в витамин А. Степень усвоения каротинов и свободного витамина А зависит как от содержания жиров в пище, так и от наличия свободных желчных кислот, являющихся абсолютно необходимыми соединениями для процесса всасывания продуктов распада жиров.

Суточная потребность  для взрослого человека составляет в среднем 2,7 мг витамина А или от 2 до 5 мг β-каротина. У человека основным органом, в котором частично откладывается про запас витамин А, является печень. В норме в ней содержится около 20 мг этого витамина на 100 г ткани.

 

2.2. в  состав каких коферментов входит  аденозинмонофосфат?

а) КоА;

б) биотин;

в) НАДФ;

г) ФМН;

д) ФАД.

Напишите  формулы перечисленных коферментов  и укажите функциональную часть  молекулы

Аденозинмонофосфат  входит в состав следующих ферментов:

а) КоА – состоит  из: 1 – тиоэтаноламина, 2- аденозинмонофосфата, с присоединенной в положении 3’дополнительной фосфатной группой и 3 – пантотеновой кислоты

Реакционноспособным участком молекулы КоА в биохимических  реакциях является SH-группа.

 

в) НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфата), который состоит никотинамида (остатка витамина РР), рибозы и  аденозинмонофосфата, к которому  в положении 3’присоединенна дополнительной фосфатной группа.

В переносе протона  и электронов непосредственное участие  принимает никотин (остаток витамина РР)

 

г) ФАД (флавинадениндинуклеотид), состоящего из аденозинмонофосфата и ФМН (флавинмононуклеотида):

В переносе протонов и электронов непосредственное участие  принимает флавин (остаток витамина В₂)

В состав биотина  , в основе строения которого лежит тиофеновое кольцо, к которому присоединена молекула мочевины, а боковая цепь представлена валериановой кислотой аденозинмонофосфат не входит

Не входит аденозинмонофосфат и в состав кофермента ФМН.

 

2.3. какие  ферменты, которые содержат в  своем составе перечисленные  коферменты?

Витамин В₁ в виде тиаминпирофосфата входит в состав как минимум трёх ферментов и ферментных комплексов: в составе пируват- и α-кетоглутаратдегидрогеназных комплексов он участвует в окислительном декарбоксилировании пирувата и α -кетоглутарата; в составе транскетолазы ТДФ участвует в пентозофосфатном пути превращения углеводов.

 

 

Витамин В₂ входит в состав коферментов ФМН и ФАД, которые в свою очередь входят в состав флавиновых ферментов, принимающих участие в окислительно-восстановительных реакциях, акцептируя 2е^- и 2Н⁺ в изаллаксазиновом кольце.

 

 

Витамин В₃ ( ) в организме входит в состав НАД и НАДФ, выполняющих функции коферментов различных дегидрогеназ:

 

Витамин В₅ (пантотеновая кислота) используется в клетках для синтеза коферментов: 4-фосфопантотеина и КоА. 4-фосфопантотеин - коферменг пальмитоилсинтазы. КоА участвует в переносе ацильных радикалов в реакциях общего пути катаболизма, активации жирных кислот, синтеза холестерина и кетоновьж тел, синтеза ацетилглюкозаминов, обезвреживания чужеродных веществ в печени

.

 

Коферменты	Витамины
	В3	В2	В1	В5
КоА	нет	нет	нет	да
НАД	да	нет	нет	нет
ФМН	нет	да	нет	нет
ФАД	нет	да	нет	нет
ТПФ	нет	нет	да	нет

 

 

3.1. роль печени в углеводном, липидном и белковом обменах

Основная роль печени в углеводном обмене заключается в обеспечении постоянства концентрации глюкозы в крови. Это достигается регуляцией между синтезом и распадом гликогена, депонируемого в печени.

В печени осуществляется включение галактозы и фруктозы в метаболизм; глюконеогенез; синтез и распад гликогена, содержание которого в печени составляет 100-300 г; образование глюкуроновой кислоты. За сутки в печени происходит четырехкратный обмен запасов гликогена.

Роль печени в липидном обмене заключается в окислении ацилглицеринов; образовании кетоновых тел (ацетоуксусная кислота, -оксимасляная кислота); синтезе триглицеридов, фосфолипидов, липопротеинов; синтезе холестерина; образовании желчных кислот (холевая и хенодезоксихолевая) до 0,4 г/сут. Печень участвует в расщеплении и всасывании пищевых липидов, так как присутствие желчи необходимо для гидролиза и всасывания жиров в кишечнике. Желчные кислоты находятся в постоянном кишечно-печеночном кругообороте. Через печень и кишечник они проходят до 10 раз в сутки (двукратно при каждом приеме пищи). В гепатоцитах реабсорбированные желчные кислоты заново связываются с глицином и таурином и реэкскретируются в желчь.

Печень играет очень большую роль в белковом обмене. В ней происходит синтез всего альбумина (12-15 г в сутки). Кроме этого осуществляется переаминирование и дезаминирование аминокислот с участием ферментов АЛТ, АСТ, глутаматдегидрогеназы; образование мочевины, глютамина, креатина. В клетках печени синтезируются 75-90% -глобулинов, 50% -глобулинов (-глобулины в печени не синтезируются). В печени синтезируются компоненты протромбинового комплекса, зависящие от витамина К, а также другие факторы свертывания (фибриноген и др.). Здесь же происходит образование ингибиторов свертывания крови: антитромбина и антиплазмина. В печени также осуществляется катаболизм белков с участием ферментов катепсинов, кислой карбоксипептидазы, коллагеназы, дипептидазы; специфический обмен отдельных аминокислот (90% фенилаланина превращается в тирозин, из триптофана образуются триптамин, серотонин, хинолиновая кислота; из гистидина - гистамин, из серина - этаноламин, исходный продукт синтеза холина). Ферменты печени непосредственно отщепляют сероводород от молекул цистеина, катализируют окисление SH-групп серосодержащих аминокислот. В организме образование мочевины в основном происходит в печени. Большая часть мочевой кислоты также образуется в печени, где много фермента ксантиноксидазы, при участии которого оксипурины (гипо-ксантин и ксантин) превращаются в мочевую кислоту. Нельзя забывать о роли печени и в синтезе креатина, откуда он с током крови поступает в мышечную ткань.

 

3.2. долгое  время не могли выяснить механизм  действия инсулина, потому что  как в экспериментальных, так  и клинических наблюдениях введения  экстракта поджелудочной железы  вызывало нередко гипергликемию.  С чем это связано? Почему сейчас введение препаратов инсулина вызывает гипогликемию?

Неудачи первых попыток выяснения механизма  действия инсулина связаны с тем, что не могли получить чистый препарат инсулина. Поскольку ферменты поджелудочной железы (главным образом трипсин) успевали как минимум частично разложить белковые молекулы инсулина раньше, чем их удавалось выделить из экстракта тканей железы. Поэтому введение таких препаратов не снижало уровень глюкозы в крови, и нередко наблюдалось явление гипергликемии. В настоящее время получены чистые препараты инсулина.

Влияние инсулина на метаболизм глюкозы осуществляется путём повышения активности и  количества ключевых ферментов гликолиза: глюкокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы. В мышцах инсулин активирует гексокиназу П. В печени и мышцах под влиянием инсулина снижается концентрация цАМФ в результате активации фосфодиэстеразы. Кроме того, инсулин активирует фосфатазы, дефосфорилирующие гликогенсинтазу, в результате чего происходит активация синтеза гликогена и тормозится его распад.

Эффекты инсулина, обусловленные фосфорилированием  и дефосфорилированием ферментов, проявляются очень быстро, в течение  нескольких секунд и минут. Параллельно  с активацией ферментов гликолиза  инсулин тормозит глюконеогенез, репрессируя  синтез ключевого фермента глюконеогенеза - фосфоенолпируваткарбок-сикиназы (ФЕП карбоксикиназы).

Поэтому введение большой дозы инсулина может привести к сильному росту скорости гликолиза, а следовательно и вызвать  гипогликемию.

 

3.3 Каков  механизм действия кортизола на ткани-мишени и биологический эффект гормона

Кортизол стимулирует  образование глюкозы в печени, усиливая глюконеогенез и одновременно увеличивая скорость освобождения аминокислот - субстратов глюконеогенеза из периферических тканей. В печени кортизол индуцирует синтез ферментов катаболизма аминокислот (аланинаминотрансферазы, триптофанпирролазы и тирозинаминотрансферазы и ключевого фермента глюконеогенеза - фосфоенолпируваткарбоксикиназы). Кроме того, кортизол стимулирует синтез гликогена в печени и тормозит потребление глюкозы периферическими тканями. Это действие кортизола проявляется в основном при голодании и недостаточности инсулина. У здоровых людей эти эффекты кортизола уравновешиваются инсулином.

Избыточное  количество кортизола стимулирует  липолиз в конечностях и липогенез в других частях тела (лицо и туловище). Кроме того, глюкокортикоиды усиливают липолитическое действие катехоламинов и гормона роста.

Влияние глюкокортикоидов на обмен белков и нуклеиновых  кислот проявляется двояко: в печени кортизол в основном оказывает анаболический эффект (стимулирует синтез белков и нуклеиновых кислот). В мышцах, лимфоидной и жировой ткани, коже и костях кортизол тормозит синтез белков, РНК и ДНК и стимулирует распад РНК и белков.

Усиление глюконеогенеза из аминокислот является результатом следующих двух процессов, вызываемых кортизолом:

1. Кортизол сильно тормозит синтез белков в мышцах и других тканях, за исключением печени. Вследствие этого концентрация аминокислот в тканях и крови повышается, и они могут быть использованы для глюконеогенеза в печени и почках.
2. В печени кортизол стимулирует синтез белков, в частности ферментов, участвующих в глюконеогенезе (тирозинаминотрансфераза, триптофанпирролаза, серин-треонин-дегидратаза, карбоксикиназа фосфоенолпирувата). Содержание этих ферментов может повышаться в несколько раз, соответственно увеличивается и скорость глюконеогенеза.

Сигналом для  стимуляции глюконеогенеза служит снижение концентрации глюкозы в крови. Однако этот сигнал действует не непосредственно  на надпочечники, а через цепь других сигналов. Контрольные механизмы центральной нервной системы реагируют на снижение концентрации глюкозы в крови и стимулируют секрецию клетками гипоталамуса кортикотропин-либерина. Либерин по отросткам нейронов поступает в гипофиз, где стимулирует секрецию кортикотропина, который улавливается специфическими рецепторами мембран клеток коры надпочечников и через аденилатциклазную систему активирует ряд ферментов, участвующих в синтезе кортизола.

 

Избыточное  образование кортизола предотвращается механизмом отрицательной обратной связи: кортизол подавляет секрецию кортикотропин-либерина и тем самым прерывает цепь событий, ведущих к образованию кортизола.

Синтез и  секреция кортизола стимулируется  не только при гипогликемии, но и при других стрессовых воздействиях (травма, высокая температура, переохлаждение, чрезмерная физическая нагрузка и т.п.). стрессовые воздействия вызывают ответную реакцию организма, направленную на устранение опасных последствий стресса. Стрессовое состояние детектируется центральной нервной системой, сигналы которой стимулируют секрецию кортикотропин-либерина в гипоталамусе, и далее синтез и секрецию кортизола в надпочечниках поскольку стресс часто сопровождается гипогликемией, и поэтому стимуляция глюконеогенеза кортизолом является антистрессовым фактором. Но кроме того, кортизол оказывает многообразное действие на ряд клеток, тоже имеющее антистрессовое значение, в частности стимулирует синтез специфческих белков, участвующих в репарации поврежденных клеток. В реакции на стресс участвуют и другие гормоны (инсулин, глюкагон), а также ряд цитокинов.