1   2   3
Ім'я файлу: Підсумкове заняття 1 БХ.docx
Розширення: docx
Розмір: 205кб.
Дата: 07.11.2020
скачати
Пов'язані файли:
підсумкове 13 (1).docx

1) надходження білків, ліпідів, вуглеводів, неорганічних речовин з продуктами харчування;
2) перетравлювання органічних речовин до більш простих та їх усмоктування в ШКТ;
3) транспорт сполук кров’ю від ШКТ до клітин організму;
4) біохімічні перетворення в клітинах різних органів та систем, у тому числі з утворенням кінцевих продуктів;
5) екскреція кінцевих продуктів обміну (СО2, NH3, сечовини, сечової кислоти, кон’югатів тощо).

Метаболічний шлях – послідовність біохімічних перетворень, пов’язаних зі специфічним перетворенням сполук у необхідні продукти.
Метаболіти – проміжні продукти метаболічного шляху.

Наприклад, речовина А перетворюється в кінцевий продукт Е в результаті 6 послідовних ферментативних реакцій:


Ферменти, які каталізують ці послідовні стадії, утворюють мультиферментну систему – продукт першої реакції служить субстратом для наступної реакції, каталізується іншим ферментом тощо.


Метаболічні шляхи в основному лінійні, хоч можуть бути і циклічні.

Метаболічні шляхи поділяють не лише за видом послідовності реакцій у них, але й за біологічним значенням для життєдіяльності організму.
Виділяють:
Спільні метаболічні шляхи – біохімічні перетворення, що пов’язані з розпадом та синтезом найбільш важливих сполук і є загальними для більшості живих організмів.
Специфічні метаболічні шляхи – біохімічні перетворення окремих індивідуальних сполук, які є специфічними для певного виду обміну.

До спільних метаболічних шляхів, наприклад, належать синтез ДНК, РНК, білків, цикл Кребсу, синтез жирних кислот, тощо.
До специфічних метаболічних шляхів потрібно віднести метаболізм глюкуронової кислоти, сорбітолу, карнозину, анзерину тощо.


У клітинах організму відбуваються синтез і розпад сполук, тобто процеси, які мають взаємопротилежні напрям і кінцевий результат.
Тому в метаболізмі виділяють:
Анаболізм (anabole – від грец. підйом) – сукупність біохімічних процесів синтезу складних біомолекул з більш простих.
Катаболізм (katabole – від грец. руйнація) – сукупність біохімічних процесів розщеплення складних молекул до більш простих, у тому числі до кінцевих продуктів обміну.


Відповідно всі метаболічні шляхи в організмі поділяють на:
1) анаболічні – біохімічні перетворення, які спрямовані на синтез білків, ліпідів, вуглеводів тощо.
2) катаболічні – біохімічні перетворення, які містять реакції розщеплення сполук (гідроліз, окиснення, тощо).


Крім того, існують амфіболічні шляхи, які поєднують процеси катаболізму та анаболізму:
Амфіболізм – процес катаболізму, проміжні метаболіти якого можуть бути використані для синтезу (для анаболізму) інших сполук.

Катаболічні процеси – це екзергонічні, тобто супроводжуються виділенням енергії.

Анаболічні процеси є ендергонічними, тобто відбуваються з поглинанням енергії.

8. Механізм окисного декарбоксилування ПВК як реакція,що започатковує спільні шляхи метаболізму.

Окисне декарбоксилювання піровиноградної кислоти каталізує складний піруватдегідрогеназний комплекс, локалізований у мітохондріях. Тому спочатку піруват переходить із цитоплазми, де відбувається гліколіз, у матрикс мітохондрії. Реакція декарбоксилювання відбувається вивільненням карбоксильної групи пірувату у вигляді СО2, а ацетильний залишок(залишок оцтової кислоти) переноситься на коензим А. Піруватдегідрогеназний комплекс складається з 3 ферментів: піруватдегідрогенази, дигідроліпоатацетилтранферази і дигідроліпоатацетилтрансферази; і 5 коферментів: тіамін-дифосфату(ТДФ)-похідного вітаміну В1, коензиму А-вітаміну В3, ліпоєвої кислоти, НАД(нікотидиаміддинуклеотид)-похідний ніацину і ФАД(флавінаденіндинуклеотид)-похідний В2-рибофлавіну. Проходить в 5 стадій. 1 стадія: піруватдегудрогеназа каталізує декарбоксилювання пірувату з утворенням гідроксиетильного похідного приєднаного до коферменту ТДФ. 2 стадія: цей проміжний продукт взаємодіє з ліпоєвою кислотою(простетична група 2-го ферменту) комплексу дигідроліпоатацетилтрансферази. Утворюється макроергічний тіоефірний звязок при взаємодії атому сірки відновленої ліпоєвої кислоти і ацетильної групи(окиснена гідроксиетильна група) 3 стадія: дигідроліпоатацетилтрансфераза каталізує перенесення ацетильного залишку з ацетилліпоєвої кислоти на КоА з утворенням ацетилКоА і дигідроліпоєвої кислоти. 4 стадія: дигідроліпоатдегідрогеназа, містить простетичну групу ФАД, окиснює дигідроліпоєву кислоту. 5 стадія: передає 2 атоми водню з ФАДН2 на НАД+. Після завершення 3 коферменти(ТДФ, ліпоєва кислота, ФАД) знаходяться у висхідній формі і можуть брати участь у наступному циклі. НАД і КоА дисоціюють з комплексу. КоА поставляє ацетильну групу в цикл лимонної кислоти. НАДН2 передає водень на мітохондріальний ланцюг. ПВК може перетворюватися 3 шляхами: 1. Відновлення з утворенням молочної кислоти. 2. Окиснювальне декарбоксилювання. 3. Декарбоксилювання з утворенням оцтового альдегіду, який потім відновлюється з утворення етилового спирту(спиртове бродіння).

9. Цикл трикарбонових кислот (ЦТК) Кребса, послідовність реакцій, відновні еквіваленти.

Цикл Кребса (лимонної кислоти, трикарбонових кислот) включає послідовно 8 реакцій, у результаті яких ацетильна група (СН3СО- ) ацетил-КоА розпадається з утворенням СО2 і атомів Н. Вони передаються на окиснені форми коферментів НАД+ і ФАД+.

Послідовність не лінійна, а циклічна, бо починається з конденсації 2-вуглецевої ацетильної групи з щавлевооцтовою кислотою (з чотирма атомами С). В результаті виникає лимонна кислота (з шістьма атомами С). Далі в реакції декарбоксилювання виділяються 2 молекули СО2 і в останній реакції циклу знову утворюється щавлевооцтова кислота .

8 послідовних реакцій циклу:

  1. Реакція конденсації ацетил-КоА

Ацетил-КоА + оксалоацетат = цитрат

Каталізує цитратсинтаза (регуляторний фермент циклу, активність його гальмується АТФ, НАДН і проміжним продуктом циклу – сукциніл-КоА).

Реакція не вимагає затрати АТФ, а необхідна енергія забезпечується гідролізом тіоефірного зв’язку ацетил-КоА.

Необоротна реакція.

  1. Ізомеризація цитрату

Цитрат ---цис-аконітова кислота-- ізоцитрат

Цитрат ізомеризується в ізоцитрат двохетапною реакцією під дією цис-аконітатгідрази.

При відщепленні молекули води утворюється цис-аконітова кислота, яка, не відділяючись від активного центру ферменту, приєднує ту ж молекулу води іншим способом. Реакція зворотна.

3. Окиснення ізоцитрату (2 стадії: дегідрування, декарбоксилювання)

Ізоцитрат дегідрується = оксалосукцинат (виділяється 2 атоми Н) – це НАД-залежна реакція,

Оксалосукцинат декарбоксилюється = альфа-кетоглутарат (виділяється молекула СО2)

Каталізує ізоцитратдегідрогеназа. Для дії ферменту потрібні іони Мg2+ чи Мn2+. (алостеричні активатори – АДФ і НАД+ , інгібітори – АТФ і НАДН).

У цитоплазмі клітин є відкрита НАДФ-залежна ізоцитратдегідрогеназа (в анаболічних реакціях).

4. Окиснювальне декарбоксилювання альфа-кетоглутарату

Альфа-кетоглутарат ----------- сукциніл-КоА

НАД-залежна реакція.

Каталізує альфа-кетоглутаратдегідрогеназний комплекс.

Ферменти:

  • Альфа-кетоглутаратдегідрогеназа

  • Дигідроліпоїлсукцинілтрансфераза

  • Дигідроліпоїлдегідрогеназа

Коферменти:

  • ТДФ

  • Ліпоєва кислота

  • КоА

  • ФАД

  • НАД

Механізм реакції також аналогічний до окиснювального декарбоксилювання пірувату. Частина енергії, що вивільняється в реакції окиснення, зберігається в макроергічному тіоефірному зв’язку сукциніл-КоА.

Активність альфа-кетоглутаратдегідрогеназного комплексу гальмують АТФ і продукти реакції – НАДН і сукциніл-КоА.

5. Субстратне фосфорилювання сукциніл-КоА

Сукциніл-КоА ---------- сукцинат

У наступній реакції розрив тіоефірного зв’язку сукциніл-КоА при перетворенні у вільний сукцинат є поєднаним з утворенням ГТФ. Тому енергія макроергічного зв’язку зберігається.

Отже, ця реакція субстратного фосфорилювання аналогічна реакціям синтезу АТФ у процесі гліколізу. Каталізує її сукцинілтіокіназа.

Синтезований ГТФ може передати свою кінцеву фосфатну групу на АДФ з утворенням АТФ при дії нуклеозиддифосфаткінази.

6. Окиснення (дегідрування) сукцинату

Сукцинат --------- фумарат

ФАД-залежна реакція

Сукцинатдегідрогеназа, яка каталізує цю реакцію, містить простетичну групу ФАД+, що відновлюється до ФАДН2, і залізо-сірчані кластери.

Конкурентним інігібітором сукцинатдегідрогенази є малонова кислота. Серед ферментів циклу лимонної кислоти тільки сукцинатдегідрогеназа локалізована на внутрішній мембрані мітохондрій, а інші знаходяться в їх матриксі.

7. Гідратація фумарату

Фумарат -------- L-малат

Каталізує стереоспецифічний фермент фумаратгідратаза.

8. Окиснення (дегідрування) L-малату

L-малат ------- оксалоацетат

НАД-залежна реакція

Каталізує малатдегідрогеназа.

Це реакція регенерації оксалоацетату. Молекула оксалоацетату може з’єднуватись із новою молекулою ацетил-КоА і починати новий цикл.

10. Енергетичний баланс, біологічні функції ЦТК.

Енергетичний баланс

В цикл Кребса вступає 1 молекула ацетил-КоА (похідне оцтової кислоти) і при її перетворенні виділяється чотири пари атомів Н (8 Н+). Вони переходять на акцептори-переносники (3 пари атомів Гідрогену на НАДН+Н+ і 1 пара на ФАД+). Відновлені НАДН+Н+ та ФАДН2 переходять до дихального ланцюга і окиснюються.

Окиснення 1 НАДН дає 3 АТФ

Окиснення 1 ФАДН2 дає 2 АТФ (Не 3, бо 1 Н+ переходить безпосередньо на убіхінон дихального ланцюга)

Отже, при окисненні 1 молекули ацетил-КоА виділяється 3 НАДН і 1 ФАДН2 шляхом дегідрування речовин і 1 АТФ шляхом субстратного фосфорилювання. Тоді у дихальному ланцюгу утворюється 12 АТФ.

  1. Реакції дегідрування (виділення 8Н+, потім це 11АТФ)

  • ізоцитрат ---- оксалосукцинат

  • альфа-кетоглутарат ---- сукциніл-КоА

  • малат ---- оксалоацетат

  • сукцинат ---- фумарат

Перші 3 – це НАД-залежні реакції, бо Н+ переходить на НАД+

4 реакція – це ФАД-залежна реакція, бо Н+ переходить на ФАД+

  1. Реакція субстратного фосфорилювання (виділення 1 АТФ)

  • сукциніл-КоА ---- сукцинат

Біологічні функції

  1. Інтеграційна: об’єднує шляхи катаболізму білків, вуглеводів і ліпідів, тобто стає загальним шляхом катаболізму всіх речовин.



  1. Амфіболічна: об’єднує енергетично катаболізм (екзергонічні реакції) і анаболізм (ендергонічні реакції). Розщеплення ацетилових залишків призводить до виділення вільної енергії і ця ж енергія використовується в анаболізмі для синтезу нових речовин.

  • Виведення інтермедіатів з циклу пов’язане з високою катаболічною активністю циклу Кребса для продукції АТФ.

  • Під час виведення інтермедіатів циклу Кребса для синтетичних процесів їх концентрація не повинна суттєво знижуватися, тому що це може нашкодити процесу генерації енергії. Тому в клітині існують «запобіжні клапани», які допомагають підтримувати концентрацію проміжних метаболітів циклу на необхідному рівні – це анаплеротичні реакції.

Анаплеротичні реакції:

  • Цитрат – синтез жирних кислот

  • Оксаоацетат – аспаргінова кислота, глюкоза

  • Альфа-кетоглутарат – глутамінова кислота

  • Сукциніл-КоА – гем

  • Малат – глюкоза



  1. Енергетична: під час самого циклу (без подальших перетворень) утворюється лише 1 молекула ГТФ, яка перетворюється на 1 АТФ.

А от при повному розщепленні ацетил-КоА і окисненні до СО2 і Н2О в дихальному ланцюзі утворюється 12 молекул АТФ.

  1. Водень-донорна: цикл Кребса постачає атоми Н до дихального ланцюга.

В ЦТК відбувається відновлення НАД+ до НАДН+Н+, ФАД+ до ФАДН2, а в дихальному ланцюзі перенесення Н+ з НАД і ФАД з утворенням води і АТФ.

11. Біологічне окиснення, суть і типи реакцій. Тканинне дихання.

Найбільш потужними процесами продукування енергії в клітинах є аеробні. Використання клітинами кисню необхідне для окиснення субстратів, кінцевими продуктами якого є Н2О, СО2, АТФ. Крім того, виділяється аміак, який у подальшому підлягає знешкодженню. Таким чином, клітини, тканини «дихають» і виробляють енергію, яка необхідна для життєдіяльності.

•    Біологічне окиснення, що супроводжується споживанням кисню з наступним утворенням енергії та води, називається тканинним диханням.   Це багатостадійний процес перенесення  атомів водню (протонів і електронів) від субстарту до кисню з утворенням води та вивільненням енергії.

•    Тканинне дихання складається з поліферментного ланцюга перенесення електронів і протонів, котрий називається мітохондріальним дихальним ланцюгом або дихальним ансамблем. Його складові вбудовані во внутрішню мембрану мітохондрій: від 5 до 20 тисяч ансамблей в одній мітохондрії. 

Виділяють три класи реакцій біологічного окиснення:

1.         Реакції дегідрування.

У результаті цих реакцій відбувається перенесення водню з субстрату (S) на акцептор (А). Ферменти, що каталізують реакції цього класу, мають назву дегідрогенази. Коферментами дегідрогеназ можуть бути НАД, НАДФ, ФАД, ФМН. Залежно від типу акцептора водню реакції дегідрування поділяють на два підкласи: реакції, які каталізують анаеробні дегідрогенази, реакції, які каталізують аеробні дегідрогенази (оксидази).

2.         Реакції з перенесенням електрона/електронів:

Такі реакції каталізують цитохроми (наприклад, цитохроми дихального ланцюга мітохондрій).

3.         Оксигеназні реакції.

Реакції цього класу каталізують ферменти оксигенази, які приєднують до субстрату окиснення один або два атоми кисню. Тому залежно від кількості атомів кисню, що приєднуються, ферменти поділяють на: монооксигенази (відповідно реакції – монооксигеназні), диокисгенази (відповідно реакції – диоксигеназні). До диоксигеназних реакцій належать реакції перекисного окиснення ненасичених жирних кислот, що входять до складу ліпідів біомембран (реакції ПОЛ – перекисного окиснення ліпідів).

12. Послідовність компонентів дихального ланцюга мітохондрій. Молекулярні комплекси.

Послідовність компонентів дихального ланцюга мітохондрій. Молекулярні комплекси

Дихальний ланцюг мітохондрій — сукупність молекулярних компонентів (ферментів та коферментів), які вбудовані в ліпідний матрикс внутрішніх мітохондріальних мембран і здійснюють окислення біологічних субстратів та послідовне, ступеневе транспортування відновлювальних еквівалентів на кисень з утворенням молекули води.

Компоненти дихального ланцюга мітохондрій:

1 НАДН-дегідрогеназа (НАДН-КоQ-оксидоредуктаза)— компонент дихального ланцюга, що окислює відновлений НАД+ (НАДН); входить до складу молекулярного комплексу внутрішніх мітохондріальних мембран НАДН-коензим Q-редуктази.

•транспорт Н+ та е- від НАДН на КоQ

2 Сукцинатдегідрогеназа ( сукцинат-КоQ-оксидоредуктаза)— компонент дихального ланцюга, що окислює янтарну кислоту; входить до складу молекулярного комплексу сукцинат-коензим Q-редуктази.

•транспорт Н+ та е- від ФАДН2 на КоQ

3 Коензим Q (убіхінон) ( КоQН2 -цитохром С-оксидоредуктаза)— ліпідорозчинний хінон з ізопреноїдним бічним ланцюгом. Убіхінон виконує функцію колектора відновлювальних еквівалентів, акцептуючи протони та електрони не тільки від ФМН-залежної НАДН-дегідрогенази, а й від ФАД-залежних дегідрогеназ мітохондрій (сукцинатдегідрогенази та дегідрогеназ системи β-окислення жирних кислот тощо).

•транспорт е- від КоQН2 на цитохром с

4Залізо-сіркові білки (Цитохромоксидаза)— це білки, асоційовані з флавопротеїнами мітохондрій (металофлавопротеїнами) та цитохромом b.

•цитохроми а і а3 , CuA ,CuВ

•відновлює О2 електронами



До складу дихального (електроно-транспортного) ланцюга мітохондрій входять чотири білкові комплекси (комплекси І, II, III та IV), що функціонують як переносники протонів та електронів. До складу комплексів входять також залізо-сіркові білки, що містять іони негемового заліза (у вигляді FeS), асоційовані з флавопротеїнами або цитохромом b

Комплекс І (НАДН-дегідрогеназа; НАДН: убіхінон - редуктаза; НАДН: коензим Q - редуктаза). Це - ферментний комплекс, що містить ФМН як первинний акцептор електронів від НАДН і передає відновлювальні еквіваленти на убіхінон; до складу комплексу, як проміжні транспортери електронів, входять також FeS-білки.

Комплекс II (сукцинатдегідрогеназа; сукцинат: убіхінон (коензим Q) - редуктаза). Комплекс являє собою флавопротеїн ФАД-залежну сукцинат-дегідрогеназу, асоційовану з FeS-білками, що окислює сукцинат, відновлюючи коензим Q. Коензим Q (убіхінон) - ліпідорозчинний хінон з ізопреноїдним бічним ланцюгом, що містить у тканинах ссавців десять п'ятивуглецевих ізопреноїдних залишків (Q10).

1   2   3

скачати

© Усі права захищені
написати до нас