Оринитиновый цикл мочевинообразования.

В реакциях орнитинового цикла расходуются четыре макроэргических связи трёх молекул АТФ на каждый оборот цикла. Однако процесс превращения аминокислот в безазотистые остатки и мочевину имеет пути компенсации энергозатрат: при включении фумарата в ЦТК на стадии дегидрирования малата образуется NADH, который обеспечивает синтез 3 молекул АТФ; при окислительном дезаминировании глу-тамата в разных органах также образуется NADH, соответственно - ещё 3 молекулы АТФ Принцип метода. Диацетилмонооксим в кислой среде и в присутствии тиосемикарбазида и ионов трехвалентного железа образует с мочевиной красный комплекс. Норма содержания мочевины в крови: 2, 5-8, 3 ммоль/л. Уровень мочевины в крови характеризует выделительную функцию почек.

3. Роль липопротеинов низкой и высокой плотности (ЛПНП и ЛПВП) в обмене холестерина. ЛПНП (липопротеины низкой плотности) – транспортируют холестерин из печени в клетки организма (плохой холестерин). ЛПВП (липопротеины высокой плотности) – собирают холестерин из тканей и возвращают его в печень (хороший холестерин) ЛП низкой плотности (ЛПНП или beta-липопротеипы): Образуются в крови. У здоровых людей до 2/3 всего холестерина плазмы находится в составе ЛПНП. Они являются главным поставщиком холестерина в ткани. ЛПНП регулируют синтез холестерина de novo. Большинство ЛПНП являются продуктами расщепления ЛПОНП липопротеидлипазой. На клеточных мембранах имеются рецепторы для ЛПНП, они взаимодействуют с апопротеинами ЛПНП. После узнавания проникают в клетки путем эндоцитоза, там распадаются под действием ферментов гидролаз в лизосомах. Освободившийся холистерин идёт на построение мембран и метаболические нужды клеток. Функция: транспорт холестерина в ткани, в том числе в печени. ЛП высокой плотности (ЛПВП или а-липопротеины): Образуются главным образом в печени. В поверхностном слое ЛПВПобразуют комплексы с ферментом лецитинхолестеролацилтрансферазой (ЛХАТ). С помощью этого фермента остаток ж к-ты переносится с лицитина на свободный холестерин ЛПВП, превращая его в эфир (холестерид) и лизофосфотидилхолин. Холестерид является гидрофобным соединением, поэтому перемещается в ядро ЛПВП. Далее он транспортируется в печень, где холестерин исп-ся на синтез желчных к-т. ЛПВП, благодаря ЛХАТ, забирают холестерин от других липопротеидов и транспортируют его в печень, предотвращая накопление его в клетках. Концентрация ЛПВП меняется в зависимости от ритма питания. Их мах кол-во ч/з 4-5 часов после еды. Ч/з 10-12 часов хиломикронов 0%, ЛПОНП 15%, ЛПНП 60%, ЛПВП 25%. Базовой метаболической «предпосылкой» развития атеросклероза является гиперхолестеролемия. (повышенное содержание холестерола в крови). Гиперхолестеролемия развивается: вследствие избыточного поступления ХС, углеводов и жиров; генетической предрасположенности, заключающейся в наследственных дефектах структуры рецепторов ЛПНП или апоВ-100, а также в повышенном синтезе или секреции апоВ-100 Важную роль в механизмах развития атеросклероза играет модифицирование ЛП. Изменения нормальной структуры липидов и белков в составе ЛПНП делает их чужеродными для организма и поэтому более доступными для захвата фагоцитами. Модифицирование ЛП может происходить по нескольким механизмам: гликозилирование белков, происходящее при увеличении концентрации глюкозы в крови; перекисная модификация, приводящая к изменениям липидов в липопротеинах и структуры апоВ-100; формирование аутоиммунных комплексов ЛП-антитело (изменённые ЛП могут становиться причиной образования аутоантител). Принцип метода. Продукты гидролиза ненасыщеных липидов образуют с фосфованилиновым реактивом соединение красного цвета, интенсивность окраски которого прямо пропорциональны содержанию общих липидов.

БИЛЕТ 13.

1. Третичная структура ДНК. Роль гистоновых и негистоновых белков в компактизации ДНК.. Третичная структура — укладка полипептидных цепей в глобулы, возникающая в результате возникновения химических связей (водородных, ионных, дисульфидных) и установления гидрофобных взаимодействий между радикалами аминокислотных остатков. Основную роль в образовании третичной структуры играют гидрофильно-гидрофобные взаимодействия. В водных растворах гидрофобные радикалы стремятся спрятаться от воды, группируясь внутри глобулы, в то время как гидрофильные радикалы в результате гидратации (взаимодействия с диполями воды) стремятся оказаться на поверхности молекулы. У некоторых белков третичная структура стабилизируется дисульфидными ковалентными связями, возникающими между атомами серы двух остатков цистеина. На уровне третичной структуры существуют ферменты, антитела, некоторые гормоны. Компактизация и суперспирализация ДНК осуществляются с помощью разнообразных белков, взаимодействующих с определёнными последовательностями в структуре ДНК. Все связывающиеся с ДНК эукариотов белки можно разделить на 2 группы: гисгоновые и негистоновые белки. Комплекс белков с ядерной ДНК клеток называют хроматином. Гистоны -Благодаря положительному заряду гистоны образуют ионные связи с отрицательно заряженными фосфатными группами, расположенными на внешней стороне двойной спирали ДНК.Существует 5 типов гистонов. Четыре гистона Н2А, Н2В, НЗ и Н4 образуют октамерный белковый комплекс (Н2А, Н2В, НЗ, Н4)2, который называют " нуклеосомный кор" (от англ. nucleosome core). Молекула ДНК " накручивается" на поверхность гистонового октамера Негистоновые белки хроматинаВ ядре эукариотической клетки присутствуют сотни самых разнообразных ДНК-связывающих негистоновых белков. Каждый белок комплементарен определённой последовательности нуклео-тидов ДНК (сайт ДНК). К этой группе относят семейство сайт-специфических белков типа " цинковые пальцы. Каждый " цинковый палец" узнаёт определённый сайт, состоящий из 5 нуклеотидных пар.

2. Гликоген, биологическое значение. Биосинтез и мобилизация гликогена. Регуляция синтеза и распада гликогена. Гликоген - полисахарид животных и человека. Так же, как крахмал в растениях, гликоген в клетках животных выполняет резервную функцию, но, так как в пище содержится лишь небольшое количество гликогена, он не имеет пищевого значения.Гликоген - разветвлённый гомополимер глюкозы

3. Обмен фенилаланина и тирозина. Особенности обмена тирозина в разных тканях. Синтез катехоламинов, меланинов, йодтиронинов. Наследственные биохимические блоки в распаде фенилаланина и тирозина: паркинсонизм, фенилкетонурия, алкаптонурия, альбинизм, диагностика и лечение. Фенилаланин - незаменимая аминокислота, так как в клетках животных не синтезируется её бензольное кольцо. Тирозин - условно заменимая аминокислота, поскольку образуется из фенилаланина. Содержание этих аминокислот в пищевых белках (в том числе и растительных) достаточно велико. Фенилаланин и тирозин используются для синтеза многих биологически активных соединений. В разных тканях метаболизм этих аминокислот происходит поразному. 1. Метаболизм феиилаланина Основное количество фенилаланина расходуется по 2 путям: включается в белки; превращается в тирозин.Превращение фенилаланина в тирозин прежде всего необходимо для удаления избытка фенилаланина, так как высокие концентрации его токсичны для клеток. Образование тирозина не имеет большого значения, так как недостатка этой аминокислоты в клетках практически не бывает.Основной путь метаболизма фенилаланина начинается с его гидроксилирования (рис. 9-29), в результате чего образуется тирозин. Эта реакция катализируется специфической монооксиге-назой - фенилаланингидр(жсилазой, кофермен-том которой служит тетрагидробиоптерин (Н4БП). Активность фермента зависит также от наличия Fe2+. Реакция необратима. Н4БП в результате реакции окисляется в дигидробиоптерин (Н2БП). Регенерация последнего происходит при участии дигидроптеридинредуктазы с использованием NADPH + H+. 2. Особенности обмена тирозинав разных тканях Обмен тирозина значительно сложнее, чем обмен фенилаланина. Кроме использования в синтезе белков, тирозин в разных тканях выступает предшественником таких соединений, как катехоламины, тироксин, меланины, и ка-таболизируется до СО2 и Н2О. В мозговом веществе надпочечников и нервной ткани тирозин является предшественником катехоламинов (дофамина, норадреналина и адреналина) (см. схему Б на с. 509).При образовании катехоламинов, которое происходит в нервной ткани и надпочечниках, и меланина в меланоцитах промежуточным продуктом служит диоксифенилаланин (ДОФА). В щитовидной железе синтезируются и выделяются гормоны йодтиронины: тироксин (тет-райодтиронин) и трийодтиронин. Эти гормоны представляют собой йодированные остатки тирозина, которые попадают в клетки щитовидной железы через базальную мембран. В пигментных клетках (меланоцитах) тирозин выступает предшественником тёмных пигментов - меланинов. Среди них преобладают 2 типа: эумеланины и феомеланины. Эумеланины (чёрного и коричневого цвета) - нерастворимые высокомолекулярные гетерополимеры 5, 6-дигидроксииндола и некоторых его предшественников. Феомеланины - жёлтые или красновато-коричневые полимеры, растворимые в разбавленных щелочах .Болезнь Паркинсона Заболевание развивается при недостаточности дофамина в чёрной субстанции мозга. фенилкетонурия Этот путь катаболизма фенилаланина становится главным при нарушении основного пути - превращения в тирозин, катализируемого фенил-аланингидроксилазой. Алкаптонурия (" чёрная моча") Причина заболевания - дефект диоксигеназы гомогентизиновой кислоты. Альбинизм Причина метаболического нарушения - врождённый дефект тирозиназы. Этот фермент катализирует превращение тирозина в ДОФА в меланоцитах. В результате дефекта тирозиназы нарушается синтез пигментов меланинов.

БИЛЕТ 15 1.Ассоциация и диссоциация протомеров на примере протеинкиназы А Протеинкиназы - группа ферментов, катализирующих перенос остатка фосфорной кислоты с АТФ на специфические ОН-группы аминокислотных остатков белков (вызывают фосфорилирование белков). Механизмы активации различных протеинкиназ неодинаковы. В качестве примера регуляции каталитической активности ферментов ассоциацией или диссоциацией протомеров можно привести регуляцию активности фермента Протеинкиназы А.Протеинкиназа А ( цАМФ-зависимая) состоит из 4 субъединиц 2 типов: 2 регуляторных (R) и 2 каталитических (С). Такой тетрамер не обладает каталитической активностью. Регуляторные субъединицы имеют участки связывания для циклического 3', 5'-АМФ (цАМФ), по 2 на каждую субъединицу. Это приводит к изменению конфор-мации регуляторных протомеров и к диссоциации тетрамерного комплекса, при этом высвобождаются 2 активные каталитические субъединицы. Такой механизм регуляции обратим. Отщепление молекул цАМФ от регуляторных субъединиц приведёт к ассоциации регуляторных и каталитических субъединиц Протеинкиназы А с образованием неактивного комплекса. Регуляция каталитической активности ферментов частичным (ограниченным) протеолизом.Некоторые ферменты, функционирующие вне клеток (в ЖКТ или в плазме крови), синтезируются в виде неактивных предшественников и активируются только в результате гидролиза одной или нескольких определённых пептидных связей, что приводит к отщеплению части белковой молекулы предшественника. В результате в оставшейся части белковой молекулы происходит конформационная перестройка и формируется активный центр фермента. Частичный протеолиз - пример регуляции, когда активность фермента изменяется необратимо. Такие ферменты функционируют, как правило, в течение короткого времени, определяемого временем жизни белковой молекулы. Частичный протеолиз лежит в основе активации протеолитических ферментов, белков свёртывающей системы крови и фибринолиза, белков системы комплемента, а также пептидных гормонов.2. Сборка полипептидной цепи на рибосоме. трансляция. Второй этап матрично@ го синтеза белка условно разделяется на три стадии: 1) инициацию; 2) элонгацию; 3) терминацию. Инициация трансляции требует наличия в системе, помимо рибосом, инициаторной аминоацил тРНК, инициирующих кодонов в составе мРНК и белковых факторов инициации. N-формилметионил-тРНК является первой аа-тРНК, которая определяет включение N=концевого остатка аминокислоты и тем самым на чало трансляции. Образовавшаяся формилметионил- тРНК первой связывается в определенном участке с субчастицей рибосомы и с мРНК. Элонгация начинается со связывания следующей аа-тРНК (аминокислотный остаток которой является вторым с конца после формилметионина) с белковыми факторами и присоединения всего комплекса к аминоацильному центру в соответствии с кодовым триплетом на мРНК, энергия обеспечивается гидролизом ГТФ. Настадии элонгации происходит последовательное наращивание полипептидной цепи по одной аминокислоте в строгом соответствии с порядком триплетов (кодонов) в молекуле мРНК. Терминация трансляции. После того как терминирующий кодон мРНК займет свое место в аминоацильном центре рибосомы, кнему не присоединяется тРНК. Экспортируемые белки, которые функционируют вне клетки, переносятся через клеточную мембрану при помощи особых низкомолекулярных пептидов, получивших название сигнальных. Их особенность состоит в преимущественном содержании гидрофобных ради@ калов, что позволяет им легко проникать через бислойную липидную мембрану или встраиваться в мембрану. Сигнальные последовательности в рибосомах легко уз наются рецепторными участками мембраны эндоплазматической сети, образуется комплекс между мРНК, рибосомой и мембранными рецепторными белками, формируя канал в мембране, через который сигнальный пептид проникает внутрь цистерны эндоплазматической сети, увлекая за собой синтезируемую молекулу секреторного белка. Синтезированная на рибосоме в строгом соответствии с генетической программой линейная полипептидная цепь уже содержит конформационную информацию 3 Метаболизм эндогенных и чужеродных токсичных веществ. Обезвреживание большинства ксенобиотиков происходит в 2 фазы: I – фаза химической модификации; II – фаза коньюгации. Химическая модификация – это процесс ферментативной модификации исходной структуры ксенобиотика, в результате которой происходит: разрыв внутримолекулярных связей; присоединение к молекуле дополнительных функциональных групп (-СН3, -ОН, -NH2), удаление функциональных групп путем гидролиза. Типы модификаций: окислениемикросомальное, пероксисомальное); восстановление; изомеризация; ацетилирование, метилирование, гидроксилирование; гидролиз и т.д.Система обезвреживания включает множество разнообразных ферментов (оксидоредуктазы, изомеразы, лиазы, гидролазы), под действием которых практически любой ксенобиотик может быть модифицирован. Наиболее активны ферменты метаболизма ксенобиотиков в печени.В результате химической модификации, как правило, ксенобиотики становятся более гидрофильными, повышается их растворимость, и они легче выделяются из организма с мочой. Кроме этого, дополнительные функциональные группы необходимы, чтобы вещество вступило в фазу конъюгации.Коньюгация – процесс образования ковалентных связей между ксенобиотиком и эндогенным субстратом. Образование связей происходит, как правило, по ОН- или NH2-группе ксенобиотика. Образовавшийся коньюгат малотоксичен и легко выводится из организма с мочой.Выделяют глюкуронидную, сульфатную, тиосульфатную, ацетильную коньюгации. В них принимают участие эндогенные соединения, образующиеся в организме с затратой энергии: УДФ-глюкуронат, ФАФС, тиосульфат, ацетил-КоА. Цитохром Р450 - гемопротеин, содержит простетическую группу гем и имеет участки связывания для кислорода и субстрата (ксенобиотика). Микросомальные оксидазы - ферменты, локализованные в мембранах гладкого ЭР, функционирующие в комплексе с двумя внемитохондриальными ЦПЭ. Ферменты, катализирующие восстановление одного атома молекулы О2 с образованием воды и включение другого атома кислорода в окисляемое вещество, получили название микросомальных оксидаз со смешанной функцией или микросомальных монооксигеназ.

БИЛЕТ 15

1.Липидный состав мембран - фосфолипиды, гликолипиды, холестерин. Белки мембран - интегральные, поверхностные, «заякоренные». Роль отдельных компонентов мембран в формировании структуры и выполнении функций.Липидам принадлежит главная роль в образовании мембран как клеточных структур: пластинчатая, «мембранная» форма и основные физико-химические свойства мембран определяются именно липидами. Основная часть липидов (до 90 %) в мембранах представлена фосфолипидами, гликолипидами и холестерином.. В мембранах имеются фосфолипиды двух типов — глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды. Глицерофосфолипиды. Эти липиды являются производными фосфатидной кислоты (диацилглицеринфосфата).В состав фосфолипидов входят жирные кислоты, как насыщенные, так и ненасыщенные. Сфингофосфолипиды (сфингомиелины). В эту группу входят липиды, содержащие аминоспирт сфингозин. Гликолипиды представляют собой углеводсодержащие соединения, в которых углеводная часть ковалентно связана с липидной. Холестерин — это представитель группы липидов, называемых стероидами. Характерные черты структуры холестерина — наличие тетрациклической группировки и углеводородной разветвленной цепи с восемью углеродными атомами; в третьем положении полициклической части имеется спиртовая группа. Белки мембран. Мембранные белки, контактирующие с гидрофобной частью липидного бислоя, должны быть амфифильными. Белки мембран различаются по своему положению в мембране. Поверхностные белки. Прикрепляются к мембране, взаимодействуя с интегральными белками или поверхностными участками липидного слоя.Белки, образующие комплексы с интегральными белками мембраны. Ряд пищеварительных ферментов, участвующих в гидролизе крахмала и белков, прикрепляется к интегральным белкам мембран микроворсинок кишечника." Якорем " может быть неполярный домен белка, построенный из аминокислот с гидрофобными радикалами. Примером такого белка может служить цитохром b5 мембраны ЭР. Этот белок участвует в окислительно-восстановительных реакциях, как переносчик электронов. Трансмембранные (интегральные) белкиНекоторые из трансмембранных белков пронизывают мембрану один раз (гликофорин), другие имеют несколько участков (доменов), последовательно пересекающих бислой.Трансмембранные домены, пронизывающие бислой, имеют конформацию α -спирали. Полярные остатки аминокислот обращены внутрь глобулы, а неполярные контактируют с мембранными липидами.

2. Окислительное фосфорилирование, сущность процесса, схема, субстраты, коэффициент Р/О. Трансмембранный электрохимический потенциал как промежуточная форма энергии при окислительном фосфорилировании. Теория Митчелла. Н+-АТФ-синтаза: роль, локализация, строение, механизм синтеза АТФ.

Окисление молекулы NADH в ЦПЭ сопровождается образованием 3 молекул АТФ; электроны от FAD-зависимых дегидрогеназ поступают в ЦПЭ на KoQ, минуя первый пункт сопряжения. Поэтому образуются только 2 молекулы АТФ. Отношение количества фосфорной кислоты (Р), использованной на фосфорилирование АДФ, к атому кислорода (О), поглощённого в процессе дыхания, называют коэффициентом окислительного фосфорилирования и обозначают Р/О. Следовательно, для NADH Р/О = 3, для сукцината Р/О - 2. Эти величины отражают теоретический максимум синтеза АТФ, фактически эта величина меньше.

Основное положение хемиоосмотической теории Митчелла: свойство внутренней митохондриальной мембраны, содержащей протонные насосы, создает электрохимический потенциал при работе дыхательной цепи, обладающий потенциальной энергией