Билет №35.

1. Современные представления о строении белков. Уровни структуры белковой молекулы. Видовая специфичность белков. Конформация белковой молекулы (вторичная и третичная структуры). Типы связей в белках. Четвертичный уровень структуры.

Белки = протеины. 40-50% сухого веса клетки.

Функции белков:

• Пластическая

• Каталитическая (ферменты)

• Двигательная

• Транспортная

• Защитная (антитела, система комплемента, факторы свертывания)

• Гормональная (регуляторная)

• Опорная

• Рецепторная

• Энергетическая

Мономеры белков: аминокислоты. Аминокислоты соединены прочными пептидными связями.

Первичная структура

- последовательность аминокислот, соединенных прочной ковалентной пептиднойсвязью.

В ней заложена информация о структурной организации белка и биологических функциях.

Вторичная структура

Укладка полипептидной цепи в α-спираль или β-структуру.

В формировании спирали главную роль играют водородныесвязи.

В α-спирали они образуются между NHиCOот 1-й к 4-й аминокислоте в пределах одной полипептидной цепи.

α-спираль: 1 завиток 3,6 АМК, через 18 АМК(5 витков) структурная конфигурация повторяется . Фиксируется спираль водородными связями и они удерживают ее как сжатую пружину, водородные связи от 1 к 4 амк в пределах 1 п/п цепи.

β-структура: структура складчатого листа. Водородные связи между NH-COобразуются между полипептидными цепями, расположены антипараллельно.

Неупорядоченные: может иметь различную конформацию. α+β стр-ры (в пределах одной цепи)

α/β – чередование структур.

Тип укладки зависит от аминокислот, т.к. ряд аминокислот способствует образованию α-спирали (глц, лей, тир), ряд – препятствует ее образованию (про, о-про).

По вторичной структуре белки классифицируются:

• α- белки (гемоглобин)

• Белки с преобладанием β-слоев

• β+α белки (ЛДГ)

• белки с чередованием структур

Третичная структура

Упаковка полипептидной цепи в пространстве (архитектура цепи). При это радикалы амк-т занимают энергетически пригодные конформации: гидрофобные – внутри, гтдрофильные – снаружи, т.е формирование «жировой капли» и зависит от от рН среды и окр. Компоненотов.

1 тип структуры:

В фибриллярных белках (коллаген и эластин) может быть в виде тройной α-спирали или β-слад. слой.

2 тип структуры:

В глобулярных белка может быть все 3 типа структур.

Связи в третичной структуре:

• ковалентные (пептидные, дисульфидные)

• слабые (водородные, ионные)

в основе формирования пространственной структуры белков лежит доменный принцип.

Домен - обособленная часть молекулы, обладающая структурной и функц. автономией. В виде доменов формируются белки, имеющие более 200 амк в полипептидной цепи.

Четвертичная структура

- ассоциация протомеров, определенным образом ориентированных в пространстве относительно друг друга.

Протомеры объединяются в олигомеры.

У гемоглобина – 4 протомеры, у олигохромоксидазы -13.

На поверхности протомеров формируются контактные участки, которые комплиментарно присоединяются друг к другу. Процесс форм-ия пространственной стр-ры – фолдинг белка. Он контр-ся белками-шаперонами, которые предотвращают взаимодействие несформированных конформаций.

2. Переваривание и всасывание простых и сложных липидов в ЖКТ

Простые липиды:

• воска (сложный эфир высшего одноатомного спирта и жирной кислоты);

• глицериды, триацилглицериды, диацилглицериды, моноацилглицериды (сложный эфир глицерина и жирных кислот). У человека весом в 70 кг ТГ около 10 кг.

• Эфиры жирных кислот

Сложные липиды:

• фосфолипиды

• глицеролипиды

• гликоклицеролипиды

• стероиды (производные холестерина)

У взрослых липиды перевариваются в тонком кишечнике.

Фазы переваривания:

• эпульгирование

• липолитическая

• мицеллярная

• мукозная

• транспортная

1. эмульгирование

- образование из крупных липидных капель мелкодисперсной эмульсии.

Эмульгированю способствуют: нитриевые соли желчных кислот, СО2 образующийся пи разложении бикарбонатов, образующиеся мыла.

Желчь:

Na-соли желч.к-т + Фосфолипиды + Холестерин

(12,5:2,5:1)

рН желчи > 7.

Желчные кислоты – производные холановой кислоты.

Функции желчных кислот:

- эмульгируют жиры

- активируют липазу

- способствуют всасыванию продуктов гидролиза жиров

- повышают сократит.функцию желчного пузыря

- стимулируют перистальтику кишечника

- оказывают бактерицидное действие

2. Липолитическая

Гидролиз триглицеридов осуществляет панкреатическая липаза. Ее оптимум рН=8, она гидролизует триглицериды преимущественно в положениях 1 и 3, с образованием 2 свободных жирных кислот и 2-моноацилглицерола.

Расщепление фосфолипидов в ЖКТ

Фосфатидилхолин

RCOOH(изβ) Панкр. Фосфолипаза А2

лизофосфолипид

панкр.лизофосфолипаза

RCOOH(из α) + глицерофосфохолин

(всасываются в кровь или выводятся)

3. Мицеллярная

- перенос продуктов гидролиза всасывающей поверхностью слизистой кишечника)

Водонерастворимые продукты гидролиза (жирные кислоты с длинной цепью, 2-МГ, холестерол, лизолецитины, фосфолипиды) вместе с компонентами желчи (солями жёлчных кислот, ХС, ФЛ) образуют в просвете кишечника структуры, называемые смешанными мицеллами. Смешанные мицеллы построены таким образом, что гидрофобные части молекул обращены внутрь мицеллы (жирные кислоты, 2-МГ, 1-МГ), а гидрофильные (желчные кислоты, фосфолипиды, ХС) — наружу, поэтому мицеллы хорошо растворяются в водной фазе содержимого тонкой кишки. Стабильность мицелл обеспечивается в основном солями жёлчных кислот, а также моноглицеридами и лизофосфолипидами. 

В ворсинках мицеллы распадаются.

4. Мукозная фаза

- процессы пресинтеза в клетках эпителия кишечника

5. Транспортная фаза

Всасывание жирных кислот со средней длиной цепи, образующихся, например, при переваривании липидов молока, происходит без участия смешанных мицелл. Эти жирные кислоты из клеток слизистой оболочки тонкого кишечника попадают в кровь, связываются с белком альбумином и транспортируются в печень.

3. Гомополисахариды (крахмал и гликоген). Химическое строение, свойства. Особенности распада в желудочно-кишечном тракте и тканях.

6CO₂ + 6H₂O     ^{свет, хлорофилл} →     C₆H₁₂O₆ + 6O₂

nC₆H₁₂O₆ → (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O

 глюкоза                               крахмал

Крахмал состоит из остатков α-глюкозы.

В состав крахмала входят:

·         амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) – 10-20%

·         амилопектин (оболочка крахмального зерна) – 80-90%

В кишечнике происходит расщепление крахмала и гликогена до мальтозы, под действием 3 ферментов: панкреатической α-амилазы, амило-1,6-глюкозидазы и олиго-1,6-глюкозидазы.

4. Нервная ткань. Химический состав, особенности обмена. Возрастные особенности

Особенности химического состава и метаболизма нервной ткани определяются наличием гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), обладающего избирательной проницаемостью для различных метаболитов и способствующего накоплению некоторых веществ в нервной ткани. Например, в нервной ткани на долю глутамата и аспартата приходится примерно 70–75% от общего количества аминокислот.

• Энергетический обмен

В ткани головного мозга увеличено клеточное дыхание (преобладают аэробные процессы). Мозг потребляет большее количество кислорода, чем постоянно работающее сердце, в 20 раз больше, чем покоящиеся мышцы. 20-25% всего кислорода приходится на долю головного мозга. У детей до 50%. Ткань головного мозга использует весь кислород, находящийся в ней, за 10 секунд. Следовательно, важное значение имеет кровоснабжение головного мозга. при нарушении кровообращения через 6-8 секунд наступает потеря сознания. Дыхательный коэффициент (отношение объема СО₂ к объему О₂) в тканях головного мозга приблизительно равно 1, следовательно углеводы – это основной субстрат для окисления. Мозг – единственный орган, который использует в качестве источника энергии практически одну только глюкозу (при патологии могут использоваться кетоновые тела), т.е. функционирование головного мозга зависит от снабжения глюкозой. 70% АТФ в тканях головного мозга используется для поддержания ионных градиентов (энергия используется для удаления ионов натрия из клетки).

• Углеводный обмен

Исходным субстратом для окисления является глюкоза (не гликоген!). Гипогликемия приводит к судорогам и, возможно, к смерти. 85% глюкозы окисляется аэробно (до углекислого газа и воды), 15% - анаэробно (до лактата). Анаэробное окисление – это аварийный механизм. Гликогена содержится немного – 0,1%, но интенсивность его обновления достаточно велика. Весь гликоген в ткани головного мозга обновляется за 4 часа. Распад гликогена идет 2 путями: - фосфорилический (с участием фосфорилазы); - гидролитический - g-амилаза отщепляет остатки глюкозы. Нарушения обмена углеводов ведут к нарушению функций головного мозга. При авитаминозе В₁ нарушается превращение ПВК, следовательно развиваются полиневриты. Угнетение окисления углеводов ведет к развитию торможения в нервной системе (используется при разработке снотворных веществ). Во сне потребление глюкозы снижается, а при возбуждении увеличивается.

• Белковый обмен.

При возбуждении увеличивается распад белков и, как следствие, образуется больше аммиака и азота АК. При торможении распад белков снижается. У человека в больших количествах образуется аммиак, являющийся токсичным веществом для нервной ткани и поэтому он должен быть обезврежен. Обезвреживание происходит путем образования амидов моноаминодикарбоновых АК: [рис. NH₂-CH(CH₂-CH₂-COOH)-COOH (это глутаминовая кислота) +NH₃® (над стрелкой глутамин-синтетаза, под Mg²⁺, АТФ®АДФ+Фн) NH₂-CH(CH₂-CH₂-CONH₂)-COOH (это глутамин)]. Этот процесс интенсивно протекает в нервной ткани, т.к. глутамин свободно выходит из клеток. Глутаминовая кислота играет особенную роль в обмене веществ: 1. связывает аммиак; 2. участвует в реакциях переаминирования, в результате которых образуются заменимые АК (аспарагиновая кислота); 3. подвергается декарбоксилированию: [рис. NH₂-CH(CH₂-CH₂-COOH)-COOH (это глутаминовая кислота) ® (над стрелкой глутамат-декарбоксилаза, под – ПФ(В₆)) NH₂-CH₂-CH₂-CH₂--COOH (это g-аминомасляная кислота)]. Образующаяся g-аминомасляная кислота является тормозящим нейромедиатором; 4. подвергается окислительному дезаминированию. В результате этого многие АК теряют NH₂-группу; 5. является возбуждающим нейромедиатором; 6. стабилизирует содержание ионов калия в клетках нервной ткани. До 10% глюкозы используется в качестве субстрата для синтеза глутаминовой кислоты.

• Липидный обмен

В нервной ткани липиды не играют энергетической роли. Содержащиеся в основном фосфолипиды и холестерин играют структурную функцию. Нейтральные жиры играют защитную функцию.