17. Обмін речовин

Обмен веществ (метаболизм) – это совокупность физиологических и биохимических процессов, обеспечивающих жизнедеятельность организма во взаимосвязях с внешней средой, направленных на самовоспроизведение и самосохранение.

Стадії надходження біоорганічних р-вин до ор-мів з продуктами х-ня

- перетворення поживних сполук у травному каналі до простих сполук(а.к, моносахар. гліцерин), що здатні всмоктуатися епітелієм слизовою оболонкою ШКТ

-біотранспорт молекул кров’ю та лімфою до органів і тканин

- внутрішньо клітинний метаболізм біомолекул в органах і тканинах

-виділення з організму

18. Ацетил-КоА(кінцевий продукт другої стадії внутрішньоклітинного катаболізму в.л.а.) вступает в ЦТК (цикл трикарбоновых кислот, или цикл Кребса, или цикл лимонной кислоты).

ЦТК- утворюється СО2 і атоми водню використовують для відновлення коферментів

Функции цтк:

1. катаболическая – распад белков, жиров, углеводов;

2. интегративная – взаимосвязь обменов Б, Ж,У;

3. анаболическая – использование метаболитов ЦТК в синтезе необходимых организму соединений (напр., альфа-КГ  глу ; ЩУК  асп);

4. энергетическая – выделение АТФ.

5. водород-генерирующая – образование восстановленных форм коферментов (3 НАД·Н₂ + ФАД·Н₂  4 Н₂)

19. Биологическое окисление. – это совокупность реакций окисления, протекающих в живом организме.

биологическое окисление:

а) протекает при низкой температуре,

б) протекает без появления пламени,

в) протекает в присутствии воды.

Реакції

1 дегідрування

SH2+A=S+AH2

2 оксидази

SH2+O2=S+H2O2

Ткан дих. – молекулярна основа реакції біологічного окиснення. Поглинання О2 живими тканинами. Т.К. відбувається в мітохондріях, атом кисню включається в молекули води, а вуглець біоорганічних сполук виділяється у формі двоокису вуглецю,

ДЦ – это конвейер по переносу электронов протонов от восстановленного субстрата к кислороду.

Компоненты ДЦ:

1. Пиридинзависимые ДГ (НАД-, НАДФ-зависимые)

Рабочая часть – витамин РР (никотинамид)

НАД + 2Н⁺ + 2е ↔ НАД·Н₂

2. ФАД-зависимые ДГ (кофермент в ДЦ – ФМН, а акцептор электронов непосредственно от субстрата – ФАД. Рабочая часть – изоалоксазин.

3. Убихинон (Ko Q). Обладает о/в-свойствами благодаря кето-енольной таутомерии.

4. Цитохромы. Относятся к гемопротеинам, содержат атомы железа, переход степени (2↔3) окисления которого и обеспечивает транспорт электронов (протоны ими не транспортируются !!! ).

В ДЦ цитохромы расположены в следующей последовательности: b - c₁ - c - a - a₃ .

Совокупность цитохромов b и c₁ называют КоQH-дегидрогеназой, т.к. они отщепляют атом водорода от убихинона (KoQ).

Цитохромы а и а₃ – цитохромоксидазой (т.к. способствуют переносу электронов на молекулярный кислород).

20. Окислительное фосфорилирование

(хемиосмотическая теория Митчелла, 1961)

1. Мембраны митохондрий непроницаемы для протонов.

2. В результате процессов окисления в митохондрии формируется протонный потенциал (электрохимический градиент протонов).3. Диффузия протонов обратно на внутреннюю поверхность мембраны сопряжено с фосфорилированием, которое осуществляется АТФ-синтетазой.

Окислительное фосфорилирование – это процесс образования АТФ из АДФ и Ф_Н за счет энергии транспорта электронов в дыхательной цепи

Возможно разобщение окислительного фосфорилирования, например, при повреждении внутренней мембраны митохондрий. При этом происходит свободное окисление без фосфорилирования (т.е. без синтеза АТФ), сопровождающееся пирогенным эффектом (локальным повышением температуры). Таким образом на митохондиальную мембрану действует, например, 2,4-динитрофенол.

Інгібітори транспорту електронів при надходженні в ор-м людини – ці речовини діють як клітинні отрути, викликаючи тканинну гіпоксію. Ротенон застосовується як інсектицид. Амобарбітал – снодійний засіб. Пієрицидин А- антибіотик що блокує НАДН-коензим, Антиміцин А- а/б блокує дихальний ланцюг мітохондрій, Ціаніди – клітинні отрути, інгібітори транспорту електронів на ділянці дихального ланцюга мітохондрій. Монооксид вуглецю –інгібірує цитохромоксидазу шляхом зв’язування з ділянкою гему.

Олігоміцин (окисне) а/б, інгібірування функції АТФ синтеза.

21. Моносахариди в залежності від вуглецевих атомів діляться на тріоди, тетрози, пентози, гексози.

Олігосахариди – містять в своєму складі від 2-3 мономерних залишків цукру. Лактоза молочний цукор входить в склад молока. Сахароза міститься в стеблах коренях, бульбах. Мальтоза утворюється в травному каналі людини під дією на харчовий крохмаль ферменту В-амілазу. Гомополісахариди складні вуглеводи мономерами яких є залишки однакових моносахаридів. Крохмаль рослинний гомо полісахарид складається з амілози та амілопектину. Глікоген тваринного походження депо метаболічної енергії в яких резервується надлишок глюкози. (печінка) целюлоза рослинного походження Гетерополісахариди утворені з різних за хімічною структурою мономерів – похідні гексози. Гіалуронова кислота є в пухкій сполучній тканині рідині сухголбів синовіальній рідині суглобів скловидному тілі ока. Хандроїтинсульфати – глікозамінглікани, у складі протеогліканів важливий структурний компонент хрящової клітини.

Гепарин – гілкозамінглікан, синтезується тучними клітинами сполучної тканини і виконує функцію антикоагулянта. Профілактика тромбів.

22. В зависимости от функционального состояния клеток органов и тканей, они могут находиться в условиях достаточного снабжения кислородом или испытывать его недостаток, находиться в условиях гипоксии.

Следовательно, катаболизм глюкозы в организме можно рассматривать с двух позиций: в аэробных и анаэробных условиях.

Анаэробный путь распада глюкозы в тканях называется гликолизом, если в анаэробных условиях распадается глюкозный остаток гликогена, то этот процесс называется гликогенолизом. Оба эти процесса протекают в цитоплазме клеток. Конечным продуктом окисления будет являться молочная кислота. В процессе окисления будет выделяться энергия за счет реакций субстратного фосфорилирования. Основная биологическая роль – энергетическая. Окисление глюкозы и глюкозного остатка гликогена в тканях отличается только в начальных стадиях превращения, до образования глюкозо-6-фосфата.

Т.о. анаэробные превращения глюкозы в тканях завершается образование молочной кислоты. В процессе превращения глюкозы было израсходовано 2 молекулы АТФ для фосфорилирования глюкозы и фруктоза-6–фосфата (гексакиназная реакция и фосфофруктокиназная реакция).

С6Н12О6=2С3Н6О3 (лактат)

23. В аэробных условиях, когда в ткани в достаточном количестве поступает кислород, происходит подавление гликолиза. При этом уменьшается потребление глюкозы, блокируется образование лактата. Эффект подавления гликолиза дыханием получил название эффекта Пастера. Глюкоза в аэробных условиях сгорает в клетках с образованием конечных продуктов - воды и углекислого газа. При окислении 1 моль глюкозы будет выделено 38 молекул АТФ, а при окислении 1 глюкозного остатка гликогена – 39 молекул.

Превращение глюкозы до пирувата протекает в цитоплазме, затем пируват поступает в митохондрии, где подвергается окислительному декарбоксилированию. Образовавшийся при этом АцКоА в дальнейшем окисляется в митохондриях с участием ферментов ЦТК и сопряженных с ними ферментов дыхательной цепи (ЦПЭ).

При окислении глюкозы в аэробных условиях энергия выделяется за счет реакций:

1. субстратного фосфорилирования на этапах превращения 1,3-дифосфоглицериновой кислоты, фосфоенол-ПВК, сукцинил-КоА;

2. за счет реакций окислительного фосфорилирования на этапах превращения глицеральдегид-3-фосфата, ПВК, изоцитрата, -кетоглутаровой кислоты, сукцината, малата.

Конечные продукты образуются:

- углекислый газ на этапах превращения пирувата, оксалосукцината, -кетоглутаровой;

- вода образуется на этапах превращения: глицеральдегид-3-фосфата, 2-фосфоглицериновой кислоты, пирувата, изоцитрата, -кетоглутаровой кислоты, сукцината, малата.

Т.о. в отличие от анаэробного пути, аэробный путь окисления глюкозы является энергитически более эффективным и является основным путем обеспечения клеток энергией. При этом окисление идет с образованием конечных продуктов – углекислого газа и воды.

24. Окислювальне декарбоксилювання пірувату каталізується піруватдегідрогеназним комплексом – мультиферментною системою, яка в клітинах еокаріотів міститься в мембранах мітохондрій а у прокаріотів у цитоплазмі. До складу цього комплексу входять три ферменти, що каналізують три послідовні стадії перетворення перувату на ацетилКоА: піруват дегідрогеназа, дегідроліпоїлацетилтрансфераза, дигідроліпоїлдегідрогеназа та п’ять коферментів і простетичних груп: триаміндифосфат, коензин А(КоА), ліпоєва кислота, НАД, ФАД.