53. Гормоны

– вещества органической природы, вырабатывающиеся в специализированных клетках же-

лез внутренней секреции, поступающие в кровь и оказывающие регулирую-

щее влияние на обмен веществ и физиологические функции. Классификации гормонов,основанной на их химической природе. В соответствии с этой классификацией различают три группы истинных гормонов: 1) пептидные и белковые

гормоны, 2) гормоны – производные аминокислот и 3) гормоны стероид-

ной природы. Четвертую группу составляют эйкозаноиды – гормоноподоб-

ные вещества, оказывающие местное действие. 1)Пептидные и белковые гормоны включают до 250 и более

аминокислотных остатков. Это гормоны гипоталамуса и гипофиза а также гормоны поджелудочной железы (инсулин, глюкагон). 2)Гормоны – производные аминокислот в основном представлены производны амиаминокислоты тирозина(адреналин и норадреналин) и гормоны щитовидной железы (тироксин и его производные). Гормоны 1-й и 2-й групп хорошо растворимы в воде.3)Гормоны стероидной природы представлены жирорастворимыми гормонами коркового вещества надпочечников (кортикостероиды), половы-

ми гормонами (эстрогены и андрогены). Эйкозаноиды, являющиеся производными полиненасыщенной жирной кислоты (арахидоновой. Эти нерастворимые в воде и нестабильные соединения. В зависимости от того, где в клетке происходит передача информации, можно выделить 3 варианта действия гормонов: 1)мембранный Реализуется в том месте,где гормон связан с плазматической мембраной,при этом изменяется проницаемасть мембраны.Пр.инсулин в кл-ку (перенос глюкозы). 2)мембранно-внутриклеточный Чаще всего встречается.Хар-ся тем,что гормон непосредственно не проникает в клетку,а влияет на обмен внутриклеточный,через посредника(находящегося в клетке). Описаны 3 группы посредников: А)циклические нуклеазы (цАМФ и цГМФ ). Б)ионы кальция В)2,5-олигоадениловый нуклеотид. В цитоплазматической мембране встречается аденилатциклаза, имеются участки N и С а также узнающий. Гормон + рецептор→N- белок (изменяет его конфигурацию) → образуется ГТФ.В результате N- белок +ГТФ→ активизирует собственно Аденилатциклазу =>нарабатывает циклический АМФ внутри клетки. Работает аденилат циклаза до тех пор пока сохран. комплекс гормон + рецептор. Одна молекула такого комплекса дает возможность к образованию от 10 до 100 молекул циклических АМФ. Под влиянием одного гормона могут активизироваться или угнетаться различные биохим. Процессы. Это связано с каким рецептором образует комплекс гормон: н-р, адреналин может связываться или с α- или β-рецепторами.Если связь с α то,вкл.аденилатциклаза, если β – гуанилатциклаза, Т.о. характер изменения метаболизма в Кл. зависит не только от вида гормона, но и от того с камим рецептором он комлексируется. Инактивация циклических нуклеотидов происходит с помощью фосфодиэстераз. Б) Ионы Са внутри кл. содержатся незначительно, поступают по двум Са каналам (откачка осуществляется в присутствии Са АТФазы в обмен на Na) В клетке Са связан с белками цитоплазмы. Один из них кальмодулин. В) Сам олигоадениловый нуклеотид является внутриклеточным посредником. Смешанный тип передачи информации- гормоны этого типа реализуют свой эффект через 2 и 3 механизмы. 3)цитозольный. Характерен для гормонов с липофильными свойствами. Например стероиды. Такие гормоны проникают через мембраны в клетку (комплексируются с рецепторами цитозоля.) Этот комплекс воздействует на ядро, где изменяет доступность для транскрипции матриц ДНК. При этом изменяется скорость синтеза специальных белков-ферментов, а следовательно скорость и направленность метаболических процессов в кл.Смешанный тип передачи информации- гормоны этого типа реализуют свой эффект через 2 и 3 механизмы. Пример- йодтиронин.

50. β-ОКИСЛЕНИЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

β-Окисление жирных кислот происходит в матриксе митохондрий. Жирные кислоты с короткой углеродной цепочкой (ЖКК) (4-10 атомов углерода) проникают прямо в митохондрию. Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для жирных кислот с длинной углеродной цепочкой (ЖКД) (12 и более углеродных атомов). Последние попадают в матрикс митохондрий в виде ацилкарнитинов, которые образуются по следующей схеме. Сначала в межмембранном пространстве в результате реакции жирной кислоты с АТР образуется ациладенилат. Последний под действием HS-CoA превращается в соответствующий ацил-СоА и AMP, а затем в ацилкарнитин. В митохондрии остаток жирной кислоты переносится опять к HS-CoA, а высвободившийся карнитин может быть использован для повторения цикла. Ацил-СоА, содержащий остатки кислот с длинной углеродной цепью, далее дегидрируется флавопротеиндегидрогеназой, в результате чего образуются β-ненасышенные жирные кислоты, связанные с СоА. Присоединение воды к этим непредельным ацил-СоА ведет к получению β-оксиацил-СоА.

Вторичная гидрксильная группа β-оксиацил-СоА окисляется в кетогруппу дегидрогеназой, функционирующей в присутствии NAD. Образованный тиоэфир очень лабилен. Ацетил-СоА появляется в результате расщепления β- кетокислоты в присутствии второй молекулы HS-CoA и β-кетотиолазы. Жирная кислота, связанная с СоА, высвобождается и снова подвергается действию упомянутого выше фермента. При каждом новом повторении этого процесса молекула жирной кислоты укорачивается на два углеродных атома, которые идут на образование одной ацетильной группы в ацетил-СоА (в результате восемь молекул ацетил- СоА образуются из одной молекулы жирной кислоты.

Энергетический выход

1 молекула NADH, 1 молекула FADH и 1 молекула ацетил-СоА получаются при укорачивании жирной кислоты на один двухуглеродный фрагмент. Ацетил-СоА далее превращается в цикле лимонной кислоты с образованием 1 молекулы GTP, 3 молекул NADH и 1 молекулы FADH. С учетом окисления этих восстановленных коферментов в дыхательной цепи общий выход АТР составляет 17 молекул на каждый фрагмент из двух углеродных атомов.

55.Поджелудочная железа относится к железам со смешанной секрецией. внутрисекреторную функцию выполняют островки Лангерганса, состоящие из α- и β-клеток, вырабатывающие соответственно глюкагон и инсулин—гормоны противоположного действия.

Инсулин. Он получил свое название от наименования островков Лангерганса. Молекула инсулина, содержащая 51 аминокислоту, состоит из двух полипептидных цепей, соединенных между собой в двух точках дисульфидными мостиками.

Инсулин образуется в β-клетках островков из своего предшественника—проинсулина. Он представлен одной полипептидной цепью, сод-ей 84 аминокислотных остатка; он лишен биологической, т.е. гормональной, активности. Синтезированный из проинсулина инсулин может существовать в нескольких формах, отличающихся по биологическим, иммунологическим и физико-химическим свойствам. Различают 2 формы инсулина: свободную, вступающую во взаимодействие с антителами, стимулирующую усвоение глюкозы; и связанную, не связанную с антителами.

При недостаточной секреции инсулина развивается «сахарный диабет» (нарушение процессов обмена). У больных развивается гипергликемия (повышение уровня сахара в крови) и глюкозурия (выделение сахара с мочой).

Сущ. специфические рецепторы инсулина на внешней плазматической мембраны жировых клеток. Доказано образование инсулин-рецепторного комплекса.

Глюкагон. синтезируется в α-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. представлен одной линейно расположенной полипептидной цепью из 20 аминокислот. Органами мишенями для глюкагона явл. печень, миокард, жировая ткань. На секрецию глюкагона оказывает влияние концентрация глюкозы по принципу обратной связи, инсулин.

В механизме действия глюкагона первичным является связывание со специфическими рецепторами мембраны клеток; образуется глюкагон - рецепторный комплекс, который активирует аденилатциклазу и образование цАМФ.

Общим итогом действия глюкагона является ускорение распада гликогена и торможение его синтеза, результатом которого служит гликогенолиз—распад гликогена до глюкозы в печени.

13.На скорость ферментативных реакций влияют следующие факторы:

1)Температура. Скорость хим. реакции повышается в 2 раза при повышении температуры на 10 градусов. однако, из-за белковой природы ферментов тепловая денатурация белка-фермента при повышении температуры будет снижать концентрацию фермента с последующим снижением скорости реакции. оптимальной температурой для действия большинства ферментов теплокровных животных является 37-40 градусов. При низких температурах(0 и ниже) ферменты не разрушаются, хотя активность их падает почти до 0. На термолабильность ферментов определенное влияние оказывает концентрация субстрата, рН - среды и другие.

2)рН-среды. Ферменты обычно наиболее активны в пределах узкой зоны концентрации водородных ионов(6,0; 8,0).

При графическом изображении на кривой имеется точка, при которой фермент проявляет максимальную активность. Эту точку называют оптимумом рН-среды для действия данного фермента. рН-оптимум действия ферментов лежит в пределах физиологических значений. Исключением является пепсин(оптимум—2,0).

3)Концентрация субстрата и фермента. Концентрация субстрата является наиболее существенным фактором. При постоянной концентрации фермента скорость постепенно повышается, достигая определенного максимума, когда дальнейшее увеличение количества субстрата уже не оказывает влияния на скорость реакции.

При низких концентрациях субстрата существует прямая зависимость между скоростью и концентрацией субстрата, однако при высоких концентрациях скорость реакции становится независящей от концентрации субстрата.

Скорость любой ферментативной реакции непосредственно зависит от концентрации фермента; скорость реакции пропорционально количеству присутствующего фермента.

14.О количестве ферментов судят по скорости катализируемой реакции. При оптимальных условиях температуры, рН-среды и полного насыщения фермента субстратом скорость пропорциональна концентрации фермента. Для выражения концентрации фермента рекомендовано стандартная единица (Е). за единицу любого фермента принимается то его количество, которое в оптимальных условиях катализирует превращение 1 мкмоль субстрата в минуту. Предложено новое определение международной единицы фермента — катал (Кат), соответствующее количеству фермента, способному вызывать превращение 1 моль субстрата в продукт в 1 секунду. Отношение международной единицы (Е) к каталу можно выразить следующим образом: 1 кат=1 моль*сек-1 =60 моль*мин-1=6*10 в 7 степени.

Т.обр.1 Е фермента соответствует 16,67 нкат.

Для выражения активности фермента пользуются определением удельной и молярной активности. Удельную активность фермента принято выражаться числом единиц ферментативной активности на 1 мг белка. Число молекул субстрата, подвергающихся превращению 1 молекулой фермента в минуту, принято называть числом оборотов, или молекулярной активностью.

15 Скор.р-ции определ-ся присутствием в среде активаторов и ингибиторов. Активаторы увеличив.скор.ф-ной р-ции и иногда модифицируют ее.Hcl активирует действие пепсина,желчные к-ты ,некоторые тканевые ф-ты.ингибиторы вызывают частичное или полное торможение р-ций.Антиф-ты действуют как ингибиторы ф-тов.Например ингибитор трипсина соевых бобов и сывороточный антитрипсин.Оии образуют труднодиссоциируемые комплексы с соотв-ми ф-ми.Типы ингибирования.различ.обратимое инеобратимое ингибирование. Если мол-ла ингибитора вызывает стойкие изменения ф-та,то это необратимое. Чаще бывает обратимое,которое изуч-ся на осн-нии Ур-ния Михаэлиса-Ментен.Обратимое в свою очередь делят на конкурентное и неконкурентное. Конкурентное может быть вызвано в-вами,имеющими стр-ру ,похожую на субстрат.Оно основано на связывании ингибитора с акт-м центром.Степень ингибированияопределяется соотношением конц.S и I, которое может обратимо св-ся с Е, образ.EI. Неконкурентное вызыв. Соед-ми ,не имеющими стр-го сходства с S, поэтому св-ся не с акт-м центром,а в др.месте мол-лы ф-та.Степень ингибирования определ-ся продолжимостью действия I. При обратимом неконкурентном ингибировании S и I св-ся с разными центрами, в результате могут образоваться комплексы-EI и EIS. Безконкурентное ингибирование, связываеться не с каталитическим центром.

16 Активный центр ф-тов определяется геометрией , третичной стр-рой ф-тов и хим-й природой участка его мол-лы . Активный центр уникальная комбинация АК остатков в мол-ле ф-та , обеспечивая ее непосредственное св-ние с S и его прямое участие в акте к-за .В акт-м центре различают 1)каталитический центр непосредственно вступающий в хим-е взаимодействие сS.2)связывающий центр «якорная»площадка обеспечив. Специфическое св-во к S и формировании его комплекса с ф-том. Мол-ла S содержит специфические группы атомов подверг. Атаке ф-та и избирательно св-ся с акт-м центром . Денатурация и нарушение 3-й стр-ры вызывают искажение или нарушение стр-ры акт-го центра .Кроме акт-го центра в мол-ле может присутствовать аллостерический центр –участок мол-лы ф-та ,с которым св-ся определенные низкомол-е в-ва –эффекторы ,или модификаторы –отлич. От Sпо стр-ре .Присоед-е эффектора к аллостерическому центру изменяет его 3-ю и 4-ю стр-ры.Аллостерические ф-ты 1)симметрично построенные олигомерные ф-ты ,протомеры которых содержат 2 пространственно удал-х центра-а)активный,б)регуляторный(лиганды).2)эффектор не подвергается каталитич превращению,а лишь влияет на каталитическую эффективность акт-го центра.3)мех-м контроля полиф-ных с-м.Св-зи м/ду протомерами олигомерной мол-лы ф-та нековалентные.

17 Регуляция акт-ти ф-тов .Сбалансированность катаболических и анаболических процессов обеспечивает одновременное протекание с-за .Существует индуцированный,адаптивный , программируемый с-з ф-тов de novo ,реализуемый резким повышением акт-ти соответствующих ф-тов. Ф-ты ,коллич-во которых зависит от налич. Продукта р-ции и не требуемый добавления индуктора –конститутивные ф-ты.Химическая модификация ф-тов.Белки при формировании 3-й стр-ры подвергаются постсинтетической химической модификации. Акт-ть ключевых ф-тов контролируется путем фосфорилирования и дефосфорилирования.Различают след. Типы хим-й модификации ф-тов *обратимую ковалентную-акт-м ф-том явл.или фосфорилированная,или дефофорилироанная формы. *нековалентную –осущ-ся ч/з ОН-группы Сер , Тир или нековал-е взаимодействия с мол-й ф-та .Аллостерическая регуляция ингибирование по принципу обратной св-зи –конечный продукт биосин-й цепи подавляет акт-ть ф-та катализ-го1-ю стадию,явл-ся ключевой –ведущий тип регуляции ф-тов ,но и клеточного метаболизма в целом. Для амфиболических процессов сущ. Как:*регуляция по типу ретроингибирования;*регуляция макроэргическими соед-ми ;*активация предшественником.В катабол-х процессах скорость реакции регулируется промежуточными продуктами.

18 Локализацию ф-тов в клетке обнаруживают с помощью м-дов цито- и гистохимии.Для этого тонкие срезы органа инкубируют с соответствующими субстратами.в препаративной энзимологии чаще пользуются м-дом дифференциального центрифугирования .Для этого разрушают клеточную структуру и получают гомогенезированную массу,а затем ее подвергают диф.центрифугированию.Фракцию ядер получ.при низкой скорости центрифугирования,фракциюмитохондрий-при средней,а фракцию рибосом-при высокой,в ост-ся надосадочной жидкости получ фракцию цитоплазмы.Благодаря этому м-ду установлено,что ядерная фракция сод.незначит-е число ф-тов ,наибольшее количество ф-тов находится во фракции рибосом цитоплзмы.Ф-ты гликолиза расп-ны во фракции цитоплазмы,ф-ты цикла Кребса-во фракции митохондрий,а также там расположены ф-ты окислительного фосфорилирования и распада жирных кислот.Для выделения ф-тов из биологических объектов исп.м-ды выделения белков.

19 В основу классификации ф-тов положен принцип катализиремой р-ции:*оксидоредуктазы,катализируютОВР ,лежащие в основе биологического окисления:дигидрогеназы,оксидазы,пероксидазы,редуктазы,диоксигеназы.*Трансферазы,катализирующие р-ции межмолекулярного переноса:С1-трансферазы,гликозидтрансферазы,аминотрансферазы,фосфотрансферазы.*Гидролазы,катализ-е расщепление межмол-х св-зе в присутствии мол-лы воды:эстеразы,гликозидазы,пептидазы,амидазы.*Лиазы,катализ. Разрыв С-О,C-C,С-Nи др.св-зей,атакже обратимые реакции отщепления различных гр.от субстратов не гидролитич.путем:С-С-лиазы,С-О-лиазы,С-N-лиазы,С-S-лиазы.*Изомеразы,катализ.различные типы р-ций изомеризации:эпимеразы,цис-транс изомеразы,внутримол-е трансферазы.*Синтетазы(лигазы),катализ с-з орг.в-в из 2-х исх-х мол-л с использованием энергии распада АТФ:глутаматаминсинтетаза.

34.Углеводы—это альдегиды и кетоны многоатомных спиртов и полимеры этих соединений. Для многих углеводов справедлива формула Cn(H2O)m. Не всегда данная формула соответствует действительности.

Дезоксирибоза—не соответствует этой формуле—C5H10О4.

Кроме того в состав некоторых углеводов входят азот, сера, фосфор.

Углеводы—самые распространенные вещества в живой природе. У растений на долю углеводов приходится 80-90% от сухой массы. У животных примерно 2% (главным образом, печень, мышцы).