Биосинтез насыщенных ЖК

Синтез жирных кислот до 16 углеродных атомов в цитоплазме клетки и отличается от окисления. В митохондриях в основном происходит удлинение существующих цепей жирных кислот, в ЭПР –удлинение и введение двойных связей для образования ненасыщенных ЖК.

Донором двууглеродныхединиц в реакциях биосинтеза ЖК с четным числом С-атомов является малонил-КоА, который синтезируется из ацетил-КоА, поступающего из митохондрий.. Мембрана митохондрий не проницаема для ацетил-КоА. Для переноса его в цитоплазму существует челночный механизм. Ацильныепроизводные КоАмогут переноситься карнитином.Для синтеза малонил-КоАиз ацетил-КоАнеобходимы СО₂, АТФ, ионы Mg. Катализирует реакцию малонил-КоА-карбоксилаза(биотин-содержащийфермент). Реакция лимитирует скорость синтеза ЖК и протекает в два этапа: 1 –карбоксилированиебиотина с участием АТФ и 2 –перенос карбоксильной группы на ацетил-КоА.Синтез протекает при участии мультиферментного синтазного комплекса. Он состоит из двух полипептидных цепей. Каждая полипептидная цепь содержит по 6 ферментов синтеза ЖК (трансацилаза, кетоацил-синтаза, кетоацил-редуктаза, гидратаза, еноил-редуктаза, тиоэстераза). Ферменты связаны между собой ковалентными связями. Активной является димерная форма комплекса.АПБ является также частью полипептидной цепи, он участвует в переносе ацильных групп и промежуточных субстратов реакций синтеза от фермента к ферменту.

69. Биосинтеза ацилглицеринов.

Химическое название жиров - ацилглицерины, то есть жиры. Это сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. " Ацил-" - это означает " остаток жирных кислот" (не путать с " ацетил-" - остатком уксусной кислоты). В зависимости от количества ацильных радикалов жиры разделяются на моно-, ди- и триглицериды. Если в составе молекулы 2 радикала жирных кислот, то жир называется ДИАЦИЛГЛИЦЕРИНОМ. Если в составе молекулы 1 радикал жирных кислот, то жир называется МОНОАЦИЛГЛИЦЕРИНОМ.В организме человека и животных преобладают ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИНЫ (содержат три радикала жирных кислот).Биологическое значение ТАГ: 1.Являются важнейшим источником энергии: - за счёт окисления нейтральных жиров образуется 50% всей энергии в организме; - составляют основную массу животной пищи и липидов организма (10–20% тела); 2.Являются компонентом структурных элементов клетки — ядра, цитоплазмы, мембраны; 3.Депонированные в подкожной клетчатке, предохраняют организм от потерь тепла, а окружающие внутренние органы — от механических повреждений.Физиологическое депонирование нейтральных жиров выполняют адипоциты, накопление которых происходит в подкожной жировой клетчатке, сальнике, жировых капсулах различных органов. Увеличение массы тела на 20–25% против нормы считается предельно допустимой физиологической границей.

70. Биосинтез фосфолипидов.

Биосинтез фосфолипидов интенсивнго происходит в печени, стенке кишечника, семенниках, яичниках, молочной железе и других тканях. Наиболее важные фосфолипиды синтезируются в ЭПР клетки. Центральную роль в биосинтезе фосфолипидов играют 1, 2-диглицеролы (в синтезе фосфатидилхолинов и фосфатидилэтаноламинов), фосфатидная кислота (в синтезе фосфатидилинозитов) и сфингозин (в синтезе сфингомиелинов).В синтезе практически всех фосфолипидов учавствует ЦТФ.

71. Принципы структурно-функциональной организации электрон-транспортной (дыхательной) цепи митохондрий. НАД- и НАДФ-зависимые дегидрогеназы, флавиновые ферменты, убихинон, цитохромы и цитохромоксидаза. Механизмы сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. Трансмембранный потенциал протонов и работа АТФ-синтетазы.

Принципы структурно-функциональной организации электрон-транспортной (дыхательной) цепи митохондрий. НАД- и НАДФ-зависимые дегидрогеназы, флавиновые ферменты, убихинон, цитохромы и цитохромоксидаза. Механизмы сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. Трансмембранный потенциал протонов и работа АТФ-синтетазы. В процессе субстратного фосфорилирования (разрушение органических веществ) происходит синтез АТФ и восстановление НАД+, НАДФ+, ФАД+. В результате гликолиза в анаэробных условиях образуются 2 молекулы АТФ и 2 молекулы НАДН; при последовательном осуществлении гликолиза и цикла Кребса в аэробных условиях – 4 молекулы АТФ, 10 молекул НАДН и 2 молекулы ФАДН2. Во время глиоксилатного цикла восстанавливается 1 молекула НАД+. При разрушении глюкозо-6-фосфата в пентозофосфатном окислительном цикле восстанавливается 12 молекул НАДФ+. Таким образом, часть энергии, которая освобождается при разрушении дыхательного субстрата, запасается в макроэргических связях АТФ, а часть, причем большая, содержится в восстановленных коферментах.Образовавшиеся молекулы АТФ используются в качестве источника энергии для работы клетки. А какая же судьба восстановленных коферментов? Мы уже говорили, что они могут служить донорами водорода для восстановительных процессов, проходящих в клетках. Кроме того, они могут окисляться с образованием воды и одновременным синтезом АТФ. В этом случае кофермент включается в электрон-транспортную цепь.

72. Уровни регуляции метаболизма. Гуморальная регуляция. Классификация гормонов. Химическая природа гормонов.

Классификация гормонов

1.По химическому строению:

§производные аминокислот (адреналин, норадреналин, тироксин, трийодтиронин);

§пептидные гормоны (гормоны гипофиза, кальцитонин, паратгормон, инсулин, глюкагон);

§стероидные гормоны (кортизол, альдостерон, эстрадиол, прогестерон, тестостерон, кальцитриол). 2. Растворимости: - гидрофильные (пептидные гормоны, производные аминокислот) и гидрофобные (стероидные гормоны). 3. По влиянию на обмен веществ и физиологические функции:  белковый обмен (соматотропный, аденокортикотропный, тиреотропный, инсулин, тироксин);  углеводный и липидный обмен (соматотропный, аденокортикотропный, тиреотропный, инсулин, тироксин, адреналин, глюкагон);

 водно-солевой обмен; обмен кальция и фосфора (альдостерон, вазопрессин; кальцитонин, паратгормон, кальцитриол);  репродуктивную функцию (гонадотропные гормоны, эстрадиол, эстриол, прогестерон, тестостерон, пролактин, окситоцин).

4. По месту синтеза:

 гипоталамус (кортиколиберин, тиреолиберин, гонадолиберин, соматолиберин, меланолиберин, пролактостатин, соматостатин, меланостатин);

 гипофиз (соматотропный, лактотропный, аденокортикотропный, тиреотропный, меланоцитстимулирующей, вазопресин, окситоцин, фолликулостимулирующей, лютеинезирующий);  эпифиз (мелатонин);

 периферические железы внутренней секреции (инсулин, глюкагон, кортизол, тироксин, адреналин, альдостерон, эстрадиол, эстриол, тестостерон, кальцитонин, паратгормон, кальцитриол). 5. По локализации рецепторов гормонов:

 внутри или на поверхности плазматической мембраны (рецепторы гормонов пептидной природы, катехоламинов, эйкозаноидов);  в цитоплазме клетки и в клеточном ядре (рецепторы стероидныхгормонов, рецепторы гормонов щитовидной железы).Уровни регуляции метаболизма Первый уровень - ЦНС. Нервные клетки получают сигналы, поступающие из внешней и внутренней среды, преобразуют их в форму нервного импульса и передают через синапсы, используя химические сигналы - медиаторы. Медиаторы вызывают изменения метаболизма в эффекторных клетках. Второй уровень - эндокринная система. Включает гипоталамус, гипофиз, периферические эндокринные железы (а также отдельные клетки), синтезирующие гормоны и высвобождающие их в кровь при действии соответствующего стимула. Третий уровень - внутриклеточный. Его составляют изменения метаболизма в пределах клетки или отдельного метаболического пути Гуморальная регуляция — один из эволюционно ранних механизмов регуляции процессов жизнедеятельности в организме, осуществляемый через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость, слюну) с помощью гормонов, выделяемых клетками, органами, тканями. У высокоразвитых животных, включая человека, гуморальная регуляция подчинена нервной регуляции и составляет совместно с ней единую систему нейрогуморальной регуляции. Продукты обмена веществ действуют не только непосредственно на эффекторные органы, но и на окончания чувствительных нервов (хеморецепторы) и нервные центры, вызывая гуморальным или рефлекторным путём те или иные реакции. Так, если в результате усиленной физической работы в крови увеличивается содержание CO₂, то это вызывает возбуждение дыхательного центра, что ведёт к усилению дыхания и выведению из организма излишков CO₂. Гуморальная передача нервных импульсов химическими веществами, т. н. медиаторами, осуществляется в центральной и периферической нервной системе. Наряду с гормонами важную роль в гуморальной регуляции играют продукты промежуточного обмена.

73. Роль гормонов в регуляции обмена веществ и биосинтеза белков. Особенности механизмов действия стероидных и белковых гормонов.

Механизм действия гидрофобных гормонов (стероидных):

 гормон переносится транспортными белком плазмы крови к тканям;

 отделяется от транспортера и проходит через плазматическую мембрану в клетку;

 взаимодействетс цитозольнымрецептором, в комплексе с ним проникает в ядро;

 связывается с ядерным рецептором, образуя тройной комплекс;

 тройной комплекс связывается с гормон-чувствительнымэлементом ДНК и влияет на транскрипцию определенных РНК.

Интегрирующими регуляторами, связывающими различные регуляторные механизмы и метаболизм в разных органах, являются гормоны. Они функционируют как химические посредники, переносящие сигналы, возникающие в различных органах и ЦНС. Ответная реакция клетки на действие гормона очень разнообразна и определяется как химическим строением гормона, так и типом клетки, на которую направлено действие гормона. В крови гормоны присутствуют в очень низкой концентрации. Для того чтобы передавать сигналы в клетки, гормоны должны распознаваться и связываться особыми белками клетки - рецепторами, обладающими высокой специфичностью.Физиологический эффект гормона определяется разными факторами, например концентрацией гормона (которая определяется скоростью инактивации в результате распада гормонов, протекающего в основном в печени, и скоростью выведения гормонов и его метаболитов из организма), его сродством к белкам-переносчикам (стероидные и тиреоидные гормоны транспортируются по кровеносному руслу В комплексе с белками), количеством и типом рецепторов на поверхности клеток-мишеней.

74. Внутриклеточные посредники и их роль в проведении и усилении гормонального сигнала.

Стероиды и другие липофильные гормоны легко проникают внутрь клеток через поверхностную мембрану, а все остальные гормоны или вообще не проходят через липидную фазу мембраны или проходят с трудом. Липофильные гормоны, по-видимому, прямо воздействуют на генетический аппарат клетки. Большинство же гидрофильных гормонов вызывает более быстрые и кратковременные реакции, влияя, как правило, на обмен веществ. Действие гормонов этой группы опосредуется через рецепторные молекулы на поверхности клеток-мишений и прекращается вскоре после их недолговременного взаимодействия. Взаимодействие гормона с рецептором ведет к запуску внутриклеточного каскадного механизма, усиливающего исходный сигнал. Каскадный механизм представляет собой последовательность биохимических реакций приводящих к образованию в цитозоле большого числа молекул внутриклеточного регулятора. В этой схеме гормон называют внеклеточным или первым посредником, а молекулу (или комплекс молекул) внутриклеточного регулятора, образующегося после взаимодействия гормона с рецептором, - внутриклеточным или вторым посредником. Таким образом, действие многих (главным образом, гидрофильных) гормонов зависит от образования в клетке-мишени второго (а иногда и третьего) посредника, который определяет реакцию внутриклеточных процессов на гормон. Благодаря каскадному усиливающему эффекту клетки-мишени чрезвычайно чувствительны к своему гормону. Некоторые из них реагируют на концентрацию гормонов в плазме крови равную всего 10-12 М. Если бы наши вкусовые рецепторы обладали такой же чувствительностью к сахару, мы могли бы обнаруживать его присутствие в кофе или чае после растворения щепотки сахара в объеме равном плавательному бассейну.Интересно, что при большом числе гормонов и гормональных эффектов для реализации последних требуется, по-видимому, очень мало посредников. У самых различных животных до последнего времени были известны только два совершенно разных типа вторых посредников. Один из них - это ионы кальция, которые как мы уже убедились, регулируют целый ряд физиологических функций. К другому типу вторых посредников относятся циклические монофосфаты нуклеотидов, главным образом циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) и очень сходный с ним циклический 3'5'-гуанозинмонофосфат (цГМФ). Недавно была открыта еще одна, более сложная система посредников, в которой участвуют фосфолипиды мембран.

75. Внутриклеточная локализация биохимических процессов. Принципы регуляции метаболизма в клетках и в организме. Взаимосвязь углеводного, липидного и белкового обменов. Обмен веществ как единая система процессов.

Живая клетка - открытая система, постоянно обменивающаяся с внешней средой веществами и энергией: в неё поступают питательные вещества, которые подвергаются превращениям и используются в качестве строительного и энергетического материала, из клетки выводятся конечные продукты метаболизма. В многоклеточном организме клетка реагирует не только на изменение окружающей среды, но и на функциональную активность соседних клеток. При этом она стремится сохранить неизменным свой внутренний состав. Это состояние называют стационарным или клеточным гомеостазом. В клетке постоянно происходит большое количество разнообразных химических реакций, которые формируют метаболические пути - последовательное превращение одних соединений в другие. Метаболизм - совокупность всех метаболических путей, протекающих в клетках организма. Среди всех метаболических путей, протекающих в организме, выделяют противоположно направленные процессы: катаболизм и анаболизм. Катаболизм - распад сложных веществ до простых с высвобождением энергии. Анаболизм - синтез из простых более сложных веществ. Метаболические пути согласованы между собой по месту, времени и интенсивности протекания. Эта согласованность протекания всех процессов обеспечивается сложными и многообразными механизмами регуляции.