ГЛАВА 6. ЛИПИДЫ - Учебно-методический комплекс по дисциплине «биологическая химия» Учебно-методический комплекс Составитель: к б. н
.RU

ГЛАВА 6. ЛИПИДЫ - Учебно-методический комплекс по дисциплине «биологическая химия» Учебно-методический комплекс Составитель: к б. н


^ ГЛАВА 6. ЛИПИДЫ

Липиды – гетерогенная группа соединений, непосредственно или опосредованно связанных с жирными кислотами. Их общими свойствами являются: 1) относительная нерастворимость в воде и 2) растворимость в полярных растворителях – эфире, хлороформе, бензоле.

^ Классификация липидов

Различают следующие основные классы липидов:

А. Простые липиды: сложные эфиры жирных кислот с различными спиртами.

1. Глицериды.

2. Воска.

Б.Сложные липиды: сложные эфиры жирных кислот со спиртами, дополнительно содержащие и другие группы.

1. Фосфолипиды: а) глицерофосфолипиды, б) сфинголипиды.

2. Гликолипиды.

3. Стероиды.

4. Другие сложные липиды: сульфолипиды, аминолипиды и липопротеины.

В. Предшественники и производные липидов: жирные кислоты, глицерол, стеролы и прочие спирты (помимо глицерола и стеролов), альдегиды жирных кислот, углеводороды, жирорастворимые витамины и гормоны.

^ Жирные кислоты

Жирные кислоты – алифатические карбоновые кислоты; в организме могут находиться в свободном состоянии или выполнять роль строительных блоков для большинства классов липидов.

Глицериды

Глицериды (ацилглицерины, или ацилглицеролы) представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот.)

Воска

Воска – сложные эфиры высших жирных кислот и высших одноатомных или двухатомных спиртов с числом атомов от 16 до 22

Фосфолипиды

Фосфолипиды представляют собой сложные эфиры многоатомных спиртов глицерина или сфингозина с высшими жирными кислотами и фосфорной кислотой. В зависимости от того, какой спирт участвует в образовании фосфолипида, последние делят на 2 группы: глицерофосфолипиды и сфинголипиды.

Фосфолипиды играют важную роль в структуре и функции клеточных мембран, активизации мембранных и лизосомальных ферментов, в проведении нервных импульсов, свертывании крови, иммунологических реакциях, процессах регенерации тканей, в переносе электронов в цепи «дыхательных» ферментов.

Глицерофосфолипиды являются производными фосфатидной кислоты. В их состав входят глицерин, жирные кислоты, фосфорная кислота и обычно азотсодержащее соединения.

^ Гликолипиды (гликосфинголипиды)

Гликолипиды широко представлены в тканях, особенно в нервной, в частности, в мозге. Главной формой гликолипидов в животных тканях являются гликосфинголипиды. Последние содержат церамид, состоящий из спирта сфингозина и остатка жирной кислоты, и один или несколько остатков сахаров.

СтероидыСтероиды – широко распространенные в природе соединения. В отличие от вышерассмотренных липидов они не гидролизуются с высвобождением жирных кислот. Все стероиды в своей структуре имеют ядро, образованное гидрированным фенантреном (кольца А, В и С) и циклопентаном (кольцо D).

^ Лекция 7. ГОРМОНЫ

Гормоны (от греч. hormae  привожу в движение, побуждаю) – биологически активные вещества, выделяемые железами внутренней секреции или скоплениями специализированных клеток организма и оказывающие целенаправленное действие на органы и ткани.

^ Классификация гормонов

Гормоны классифицируют в зависимости от места их природного синтеза (гормоны гипоталамуса, гормоны гипофиза, гормоны щитовидной железы и др.) и на основе их химической природы. В соответствии с последней (современной) классификацией различают три группы истинных гормонов:

1) Пептидные и белковые гормоны (гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной железы).

2) Гормоны – производные аминокислот, в основном представлены производными аминокислоты тирозина (гормоны – адреналин, норадреналин, тироксин и др.).

3) Гормоны стероидной природы (кортикостероиды, половые гормоны, витамин D).

4) Эйкозайноиды – гормоноподобные вещества (простагландины, тромбоксаны, лейкотриены).

^ Гормоны гипоталамуса

По химическому строению гормоны гипоталамуса являются низкомолекулярными пептидами, но точный аминокислотный состав и первичная структура установлены не для всех.

Помимо статинов и рилизинг-факторов в гипоталамической области и других частях ЦНС, а также в аденогипофизе, присутствуют и другие нейропептиды, оказывающие влияние на секрецию классических гипофизарных гормонов (нейротензин, нейропептид У и др.).

^ Гормоны гипофиза

В гипофизе синтезируется ряд биологически активных гормонов, оказывающих стимулирующий эффект на различные физиологические и биохимические процессы в тканях-мишенях.

Гормоны задней доли гипофиза. К гормонам задней доли гипофиза относятся вазопрессин и окситоцин. Эти вещества синтезируются в гипоталамусе, а затем переносятся в заднюю долю гипофиза.

Основное действие вазопрессина направлено на регуляцию водного обмена. Вазопрессин стимулирует также сокращение гладких мышечных волокон сосудов, оказывая сильное вазопрессорное действие (повышает кровяное давление).

Окситоцин (от греч. оxy  сильный, tocos  роды) стимулирует сокращение гладкой мускулатуры матки при родах и усиливает лактацию.

Гормоны промежуточной доли гипофиза. Промежуточная доля гипофиза продуцирует меланоцитстимулирующие гормоны (меланотропины, МСГ). Основная функция МСГ заключается в стимулировании биосинтеза меланина в пигментных клетках меланоцитах и увеличении размеров и количества меланоцитов в кожных покровах. глаза, в субстанции «нигра» мозга и мозговом слое надпочечников.

Гормоны передней доли гипофиза.

Гормон роста (соматотропный гормон, СТГ). По химической природе этот гормон является простым белком. СТГ регулирует процессы роста и развития всего организма. При гипофункции железы в результате недоразвития передней доли гипофиза у детей развивается гипофизарная карликовость. Результат усиления секреции СТГ зависит от возраста больных и проявляется в виде гигантизма или акромегалии (от греч. akros – конечность, megas – большой), или сочетания того и другого. СТГ сопровождается нарушением обмена белков, углеводов и липидов.

^ Лактотропный гормон (ЛТГ, пролактин). Наибольшее функциональное значение пролактин имеет для женского организма. Гормон стимулирует также эритропоэз и усиливает эффект действия половых гормонов. Так, у самцов млекопитающих ЛТГ стимулирует рост простаты, семенных пузырьков, усиливает действие стероидных гормонов на эти процессы.

^ Гонадотропные гормоны (гонадотропины). К гонадотропинам относятся фолликулостимулирующий гормон (ФСГ, фоллитропин) и лютеинизирующий гормон (ЛГ, лютропин). Оба гормона продуцируются как в мужском, так и в женском организмах. Они регулируют стероидо- и гаметогенез в половых железах. и развитие интерстициальной ткани.

^ Тиреотропный гормон (ТТГ, тиротропин. Тиреотропин контролирует развитие и функцию щитовидной железы и регулирует биосинтез и секрецию в кровь тиреоидных гормонов. Регулируется выделение тиротропина гипоталамическим тиреотропин-рилизинг -гормоном. Образование тиреотропин-рилизинг-гормона, в свою очередь, существенно зависит от концентрации йода в крови.

^ Адренокортикотропный гормон (АКТГ, кортикотропин). Любое стрессорное воздействие сопровождается возбуждением ЦНС, которое передается гипоталамусу и приводит к освобождению кортикотропин-рилизинг-фактора. Последний стимулирует выделение АКТГ передней долей гипофиза. Процесс возбуждения гипоталамуса по симпатическим нервным путям достигает мозгового слоя надпочечников и стимулирует выработку адреналина. Адреналин является сильнейшим стимулятором секреции АКТГ, который, в свою очередь, индуцирует выделение гормонов коры надпочечников. Повышение концентрации кортикостероидов в крови тормозит продукцию АКТГ.

^ Липотропные гормоны (ЛТГ, липотропины). Наиболее полно изученным является -липотропный гормон. Молекула гормона представляет собой одиночную цепь из 91 аминокислотного остатка. -ЛПГ обладает липолитической, меланостимулирующей и кортикотропной активностью. У гормона обнаружен также инсулиноподобный эффект и гипокальциемическое действие.

^ Гормоны паращитовидных желез (паратгормоны)

Молекула паратгормона состоит из одной полипептидной цепи и содержит 84 аминокислотных остатка. Паратгормон участвует в регуляции концентрации катионов кальция и связанных с ними анионов фосфорной кислоты в крови

Другой орган-мишень паратгормона – это почка. Паратгормон уменьшает реабсорбцию фосфата в дистальных канальцах почки и повышает канальцевую реабсорбцию кальция.

^ Гормоны щитовидной железы

Основные гормоны щитовидной железы – тироксин Т4 и трийодтиронин Т3. Все йодсодержащие гормоны, отличающиеся друг от друга содержанием йода, являются производными L-тиронина, который синтезируется в организме из аминокислоты L-тирозина

Биологическое действие гормонов щитовидной железы распространяется на множество физиологических функций организма. Гормоны регулируют скорость основного обмена, рост и дифференцировку тканей, обмен белков, углеводов, липидов и др. Основная биологическая роль тиреоидных гормонов заключается во влиянии на экспрессию генов.

^ Гормоны поджелудочной железы. Инсулин. В физиологической регуляции синтеза инсулина доминирующую роль играет концентрация глюкозы в крови, повышение содержания глюкозы в крови вызывает увеличение секреции инсулина, а снижение – замедление секреции. На секрецию инсулина оказывают влияние, кроме того, электролиты (особенно ионы кальция), аминокислоты, глюкагон и секретин.

Биологический эффект инсулина связан с влиянием на углеводный, белковый, липидный обмен, обмен нуклеиновых кислот. Инсулин стимулирует проникновение и утилизацию глюкозы в тканях, прежде всего «инсулинзависимых»; воздействует на различные пути метаболизма глюкозы – окисление, использование на биосинтез гликогена и гликозаминогликанов, синтез жирных кислот, нуклеотидов и др.

Глюкагон. Биологические эффекты глюкагона весьма многообразны. Он является сильным гипергликемическим фактором, оказывающим свое влияние в печени и не действующим на мышцы и другие ткани. Глюкагон, влияя на активность фосфорилазы и гликогенсинтетазы, оказывает двойное действие: ускоряет распад гликогена и ингибирует его синтез, в результате чего гликоген превращается в печени в глюкозу.

^ Гормоны надпочечников

Гормоны мозгового слоя надпочечников. В надпочечниках синтезируются два главных гормона: адреналин и норадреналин, а также гормон изопропиладреналин. Адреналин и норадреналин являются производными двухатомного фенола пирокатехина, поэтому они называются катехоламинами.

Биосинтез этих катехоламинов осуществляется из аминокислоты тирозина.

Физиологические эффекты адреналина и норадреналина сложны и многообразны; влияя на метаболитические процессы, катехоламины участвуют в поддержании гомеостаза организма в условиях изменившейся среды, в условиях стресса.

^ Гормоны коркового слоя надпочечников. Из коркового вещества надпочечников выделено около 50 различных соединений (кортикоиды или кортикостероиды).

В зависимости от характера биологического действия гормоны коркового вещества надпочечников условно делят на глюкокортикоиды (кортикостероиды, оказывающие влияние на обмен углеводов, белков, жиров и нуклеиновых кислот) и минралкортикоиды (кортикостероиды, оказывающие преимущественное влияние на обмен солей и воды).

В основе структуры гормонов коркового слоя, как и в основе строения других стероидных гормонов, лежит конденсированная кольцевая система циклопентанпергидрофенантрена. Непосредственным предшественником кортикостероидов является холестерин(ол).

Глюкокортикоиды (кортизол, кортикостерон и др.) оказывают воздействие на многие физиологические процессы в клетках. Они регулируют обмен углеводов, белков и липидов. В мышечной, лимфатической, соединительной и жировой тканях глюкокортикоиды вызывают снижение проницаемости клеточных мембран и торможение поглощения глюкозы и аминокислот, проявляя катаболитическое действие. В печени оказывают противоположное действие. Они ускоряют регенерацию печеночной паренхимы, вызывают гипертрофию печени, стимулируя биосинтез мРНК, индуцирующих новообразование альбумина и других белков плазмы, а также ряда ферментов.

Альдостерон вызывает задержку в организме ионов Na+ и K+ , аммония. Под его влиянием увеличивается реабсорбция Na+ в дистальных отделах канальцев почек. Альдостерон усиливает выделение кальция и магния.

^ Половые гормоны

Половые гормоны вырабатываются преимущественно в половых железах; некоторое количество образуется в плаценте и корковом веществе надпочечников. Женские половые гормоны секретируются в основном в яичниках, а мужские – в семенниках. Однако в небольших количествах как семенники, так и яичники вырабатывают и выделяют в кровь также гормоны противоположного пола.

^ Мужские половые гормоны (андрогены). Андрогены (от греч. andros  мужчина) – группа стероидных гормонов, в основе строения которых лежит ядро андростана.

Биологическая роль андрогенов в мужском организме связана с дифференцировкой и функционированием репродуктивной системы. В отличие от эстрогенов андрогенные гормоны уже в эмбриональном периоде оказывают существенное влияние на дифференцировку мужских половых желез, а также других тканей. Во взрослом организме андрогены регулируют развитие мужских вторичных половых признаков, сперматогенез в семенниках и т.д.

Андрогены оказывают существенное влияние на обмен веществ. Они обладают мощным анаболитическим действием, которое в первую очередь связано со стимуляцией синтеза белка в костной, хрящевой, мышечной тканях.

^ Женские половые гормоны. Основным местом синтеза женских половых гормонов являются яичники и желтое тело; доказано также и образование этих гормонов в надпочечниках, семенниках и плаценте. Женские половые гормоны делятся на две группы: эстрогены и прогестины.

К эстрогенам относятся эстрадиол, эстрол (фолликулин) и эстриол. Основным эстрогенным гормоном является эстрадиол. Предшественником гормонов является холестерин.

Ведущую роль в регуляции синтеза эстрогенов и прогестерона играют гонадотропные гормоны гипофиза (фоллитропин и лютропин).

Действие эстрогенов и прогестинов, синтез которых начинается после наступления половой зрелости, направлено на развитие органов женской половой сферы и обеспечение репродуктивной функции организма женщины. В этот период гормоны вызывают развитие вторичных половых признаков и создают оптимальные условия, обеспечивающие возможность оплодотворения яйцеклетки после овуляции. Прогестерон выполняет в организме ряд специфических функций: подготавливает слизистую оболочку матки к успешной имплантации яйцеклетки в случае ее оплодотворения, а при наступлении беременности основная роль – сохранение беременности; оказывает тормозящее влияние на овуляцию и стимулирует развитие ткани молочной железы. Эстрогены оказывают анаболическое действие на организм, стимулируя синтез белка.

^ Гормоны вилочковой железы

Тимус осуществляет синтез и секрецию гормонов, которые влияют на скорость развития и созревания определенных популяций лимфоидных клеток. Вилочковая железа обуславливает иммунокомпетентность лимфоидных клеток и определяет спектр иммунологической активности организма. Тимус секретирует группу пептидов (тимозин, тимопоэтин I и II и др.), каждый из которых влияет на один или несколько имуннологических процессов.

При отсутствии тимуса при рождении или его неадекватном функционировании происходит нарушение нормального иммунологического статуса либо он вообще отсутствует.

^ Гормоны насекомых

У насекомых гормоны образуются в нейросекреторных клетках мозга, продолговатого ганглия и узлов брюшной нервной цепочки, а также в эндокринных железах, к которым относятся прилежащие железы. Зерна нейросекрета перемещаются вдоль аксонов нейросекреторных клеток к их окончаниям и могут накапливаться в специальных депо (например, в кардиальных телах). Эндокринные железы секретируют свои гормоны непосредственно в гемолимфу.

Гормоны насекомых участвуют в регуляции обмена веществ, линьки и метаморфоза, развития яичников и придаточных желез полового аппарата, влияют на движения кишки, мальпигиевых сосудов и яйцеводов. Эндокринная система управляет ходом развития и размножения насекомых.


Лекция 8.

^ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Механизм действия стероидных гормонов

Механизм стероидных гормонов складывается из нескольких этапов:

а) проникновение гормона в клетку-мишень,

б) связывание с рецептором, локализованным в цитоплазме,

в) активизация комплекса стероид-рецептор и его миграция в ядро,

г) связывание активного комплекса с хроматином,

д) активизация транскрипционного аппарата клетки, приводящего к появлению новых видов РНК (иРНК, рРНК),

е) транспорт гормоно-индуцированной РНК в цитоплазму, приводящий к синтезу новых белков на рибосомах,

ж) появление специфического функционального ответа, характерного для данной клетки-мишени.

^ Механизм действия гормонов пептидной природы

Рецепторы пептидных гормонов локализованы на плазматических мембранах и имеют три домена – внеклеточный, внутримембранный и цитоплазматический. При присоединении гормона к рецептору развиваются процессы, приводящие к образованию мессенджеров. Мессенджеры активируют ферменты-протеинкиназы, являющиеся АТФ-фосфотрансферазами. Они катализируют фосфорилирование белков-регуляторов путем переноса фосфатных групп от АТФ к гидроксильным группам остатков серина, треонина, тирозина в составе этих белков.

В систему вторичных мессенджеров входят циклические АМФ (цАМФ) и ГТФ (цГТФ), ионы кальция, ионозилтрифосфат, диацилглицерол и др.

Цикло-АМФ выступает в роли вторичного посредника при действии таких гормонов, как ЛГ, ФСГ, АКТГ, липотропины, МСГ, антидиуретический гормон (АДГ), тиреолиберин, паратин, кальцитонин, глюкагон, секретин, катехоламины, мелатонин, гастрин, гистамин.

цАМФ образуется из АТФ под действием аденилатциклазы, встроенной в цитоплазматическую мембрану клеток. Аденилатциклаза – липопротеид, имеющий регуляторную и каталитическую субъединицы. Регуляторная единица связана с гормональными рецепторами через ГТФ-связывающие, или G-белки, которые выполняют роль универсальных сопрягающих белков. Установлено два типа сопрягающих белков: Gs-активирующие белки, которые стимулируют активность аденилатциклазы и увеличивают продукцию цАМФ, и ингибирующие Gi-белки, которые подавляют активность аденилатциклазы и снижают продукцию цАМФ. Оба белка состоят из 3-х субъединц – ,  и . При взаимодействии гормона со специфическим рецептором клетки происходят конформационные изменения G-белка. В результате освобождается -субчастица, которая взаимодействует с ГТФ, и этот комплекс активирует аденилатциклазу. G-белки обладают ГТФ-азной активностью, и поэтому в последующем происходит расщепление ГТФ с образованием ГДФ. Комплекс G-белокГТФ оказывает на аденилатциклазу ингибирующее действие, и передача гормонального сигнала завершается (рис.18).

цАМФ взаимодействует с ферментом протеинкиназой, который путем фосфорилирования активирует в клетках определенные белки – ферменты и обеспечивает физиологические эффекты данного гормона.

Протеинкиназы могут существовать в двух формах: неактивной, состоящей из 4-субъединиц, и активной.

В отсутствие цАМФ фермент представляет комплекс из двух каталитических (С) и двух регуляторных R субъединиц. При наличии цАМФ комплекс активируется путем обратимой диссоциации на одну регуляторную и две свободные каталитические субъединицы. Каталитические субъединицы с участием АТФ фосфорилируют другие регуляторные белки. Дефосфорилирование белков и возвращение в исходное функциональное состояние осуществляется с помощью фермента фосфопротеидфосфофатазы по схеме:

Инактивация цАМФ в клетке происходит под действием фермента фосфодиэстеразы.

Наряду с цАМФ в клетках обнаружен и цГМФ, который обнаружен в гуанилатциклазной реакции. Через гуанилатциклазную систему реализуются эффекты атрипептидов, фактора роста, гистамина, глутамата.

Для ряда гормонов и нейротрансмиттеров вторичным посредником являются ионы кальция. К агентам, которые активируют рецептоуправляемые кальциевые каналы, относятся рецепторы вазопрессина, окситоцина, гастрина и т.д. Под действием гормонального стимула рецептор взаимодействует с G-связывающими белками и воздействует на рецептороуправляемые кальциевые каналы, и Cа2+ поступает из внешней среды или внутреннего депо. Уровень кальция в клетке повышается. Дальнейшая передача гормонального стимула Cа2+ происходит в разных клетках двумя путями: непосредственно воздействием на активность белков-ферментов, ионных насосов, селективных каналов проницаемости, сократительных и других белков; специфических протеинкиназ. Этот путь осуществляется взаимодействием Cа2+ с высокочувствительным к кальцию регуляторным белком-кальмодуллином, который обнаруживается во всех ядросодержащих клетках, имеет 4 участка связывания кальция. Вне кальция кальмодуллин находится в неактивном состоянии. Связывая кальций, он активирует и инициирует кальцийзависимые протеинканизы, которые фосфорилируют белки, а последние вызывают конечный эффект гормона.


Лекция 9

^ ОБМЕН НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

В организме человека и животных переваривание нуклеопротеидов и всасывание продуктов их распада осуществляется в пищеварительном тракте. Под влиянием ферментов желудка и соляной кислоты от нуклеопротеинов отщепляется белковая часть с освобождением нуклеиновых кислот. Полипептиды подвергаются гидролитическому расщеплению до свободных аминокислот. В тонком кишечнике нуклеиновые кислоты под влиянием нуклеаз панкреатического сока и фосфоэстераз кишечника гидролизуются до мононуклеотидов. Затем под влиянием фосфотаз кишечника происходит гидролиз мононуклеотидов до свободных нуклеозидов и фосфорной кислоты. Всасываются преимущественно нуклеозиды, и в таком виде часть азотистых оснований может быть использована для синтеза нуклеиновых кислот организма.

Синтез нуклеиновых кислот определяется скоростью синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов; синтез последних зависит от наличия всех трех составляющих из трех компонентов. Источником рибозы и дезоксирибозы служат продукты превращения глюкозы в пентозофосфатном цикле. Фосфорная кислота поступает с пищей. Биосинтез нуклеиновых кислот начинается с синтеза азотистых оснований.

^ Синтез пуриновых нуклеотидов

Пуриновые основания, образующиеся в процессе переваривания нуклеиновых кислот в кишечнике, практически не используются, поэтому их синтез осуществляется из низкомолекулярных предшественников, продуктов обмена углеводов и белков.

Пуриновый цикл собирается постепенно путем присоединения необходимых фрагментов к рибозо-5-фосфату. Рибозо-5-фосфат при участии АТФ и пирофосфокиназы превращается в 5-фосфорибозил-1-пирофосфат (ФРПФ).

Затем осуществляется 9 последовательных реакций, завершающися сборкой первого нуклеотида – инозиновой кислоты (ИМФ) с гипоксантином в качестве основания. ИМФ является предшественником пуриновых нуклеотидов.

Синтез пуриновых нуклеотидов тормозится по принципу обратной связи, т.е. ингибированием первой стадии переноса аминогруппы глутамина на ФРПФ. Фермент, катализирующий эту стадию, является аллостерическим регуляторным ферментом. Особенность механизма регуляции заключается в том, что избыток ГМФ в клетках оказывает аллостерическое торможение только на свой собственный синтез, не влияя на синтез АМФ, и, наоборот, накопление АМФ подавляет свой синтез, не ингибируя синтеза ГМФ.

^ Синтез пиримидиновых нуклеотидов

Синтез пиримидиновых нуклеотидов начинается с элементарных уровней (СО2, NH3, аспартата).

На первой стадии синтеза УМФ включает катализируемое цитоплазматической карбомоилфосфатминтетазой образование карбомоилфосфата из глутамина.

На второй стадии карбомоилфосфат реагирует с аспартатом, в результате чего образуется N-карбомоиласпарагиновая кислота. Последняя подвергается циклизации (под действием дигидрооротазы) с отщеплением молекулы воды, при этом образуется дигидрооротовая кислота, которая, подвергаясь дегидрированию, превращается в оротовую кислоту.

Тимидиловые нуклеотиды входят в состав ДНК, содержащей дезоксирибозу. Превращение рибонуклеотидов в дезоксирибонуклеотиды сводится к восстановлению рибозы в 2-дезоксирибозу, требующему наличия двух атомов водорода. Источником последних является белок тиоредоксин, содержащий две свободные SH- группы на 108 аминокислотных остатков. Тиоредоксин легко окисляется, превращаясь в дисульфидную S-S-форму. Для его восстановления в системе имеется специфический ФАД-содержащий фермент тиоредоксинредуктаза, требующая наличия восстановленного НАДФН.

При синтезе тимидинмонофосфата (ТМФ) требуется участие донора метильной группы, которым является N5, N10-метилен-ТГФК. В клетках имеется особый фермент тимидилатсинтаза, катализирующая метилирование не свободного урацила, а dУМФ.

Синтез остальных дезоксирибонуклеозид-5/-трифосфатов, непосредственно участвующих в синтезе ДНК, осуществляется путем фосфорилирования дезоксирибонуклеозид-5/-дифосфатов в присутствии АТФ:

^ Биосинтез нуклеиновых кислот (биосинтез ДНК)

Во время деления клетки содержание ДНК должно удвоиться (реплицироваться). Репликация происходит полуконсервативным способом. Две исходные цепи, называемые родительскими, отделяются друг от друга: каждая служит матрицей для синтеза новой цепи, каждая новая двойная спираль содержит одну старую и одну новую цепь.

У прокариот образуются две репликативные вилки, которые движутся в противоположных направлениях. ДНК синтезируются со скоростью 500 пар оснований в секунду. Две вилки встречаются на противоположной стороне кольцевой хромосомы.

У эукариот синтез ДНК в репликативной вилке идет со скоростью 50 пар оснований в секунду, но начинается одновременно во многих точках (их, вероятно, более тысячи).

^ Этапы синтеза ДНК. Синтез ДНК может быть подразделен на три этапа: инициацию (начало синтеза), элонгацию (продолжение) и терминацию (завершение, прекращение синтеза). Каждый из этапов требует участия специфических ферментов и белковых факторов.

Инициация – первый этап в биосинтезе ДНК, является началом синтеза дочерних нуклеотидных цепей. В инициации участвуют минимум восемь различных ферментов и белков. Участок молекулы ДНК, в котором начинается репликация, называется репликатором, или областью начала репликации. Молекула ДНК, способная к автономной репликации, называется репликоном.

Раскручивание или расплетание цепей осуществляется под действием фермента ДНК-геликазы. В точке начала репликации образуется репликативная вилка.

Первоначально происходит ферментативный биосинтез на матрице ДНК необычного затравочного олигорибонуклеотида (праймера) со свободной группой у С-3/ рибозы. При инициации к цепям ДНК последовательно присоединяются ДНК-раскручивающие и ДНК-связывающие белки, а затем комплексы ДНК-полимераз и праймаз.

Элонгация – второй этап синтеза ДНК. Включает в себя синтез лидирующей и отстающей цепей. Синтез лидирующей цепи начинается у точки начала репликации. После синтеза праймера к нему присоединяются дезоксирибонуклеотиды под действием ДНК-полимеразы, далее синтез протекает непрерывно, следуя шагу репликационной вилки. Синтез отстающей цепи протекает в направлении, обратном движению репликационной вилки и начинается фрагментарно. Фрагменты Оказаки каждый раз синтезируются раздельно, начиная с синтеза праймера, который может переноситься с готового фрагмента при помощи одного из белковых факторов репликации в точку старта биосинтеза последующего фрагмента противоположно направлению синтеза фрагментов. Элонгация завершается отделением праймеров, объединением отдельных фрагментов ДНК при помощи ДНК-лигаз и формированием дочерней цепи ДНК.

Терминация – третий этап синтеза ДНК. Наступает, когда исчерпана ДНК-матрица и трансферазные реакции прекращаются. По завершении репликации образуются две молекулы двухспиральной ДНК, каждая из которых содержит одну материнскую и одну дочернюю, вновь синтезированную цепь. В результате митоза они поступают в дочерние клетки. Репликация обеспечивает воспроизведение генотипа в новых поколениях.

^ Распад нуклеиновых кислот

Полимерные молекулы нуклеиновых кислот расщепляются в тканях преимущественно гидролитическим путем при участии специфических ферментов, относящихся к нуклеазам. Различают эндонуклеазы, разрывающие внутренние межнуклеотидные связи в молекулах ДНК и РНК, вызывающие деполимеризацию нуклеиновых кислот с образованием олигонуклеотидов, и экзонуклеазы, катализирующие гидролитическое отщепление концевых мононуклеотидов от ДНК и РНК или олигонуклеотидов. Имеются также ферменты, катализирующие распад нуклеиновых кислот, например, посредством трансферазной реакции.

Известно несколько групп нуклеаз. Дезоксирибонуклеазы I катализируют разрыв внутренних фосфодиэфирных связей в одной из двух цепей молекулы ДНК между
3/-м углеродным атомом дезоксирибозы и остатком фосфата с образованием низкомолекулярных олигодезоксирибонуклеотидов.

Дезоксирибонуклеазы II вызывают деполимеризацию молекулы ДНК в результате парных разрывов фосфодиэфирных связей обеих цепей ДНК с образованием более крупных олигодезоксирибонуклеотидов.

Рестриктазы – ферменты ДНК-азного типа действия – катализируют распад чужеродной (в основном фаговой) ДНК в строго определенных участках молекулы. Рестриктазы оказывают строго специфическое действие, поэтому они используются для расшифровки последовательности нуклеотидных остатков в ДНК фагов и вирусов и находят широкое применение в генетической инженерии при создании рекомбинантных геномов.

^ Распад пуриновых нуклеозидов. Образовавшиеся при гидролизе пуриновые нуклеозиды – аденозин и гуанозин – подвергаются ферментативному распаду в организме животных. Распад активно протекает в печени, почках, слизистой кишечника. Конечным продуктом пуринового обмена у человека, приматов, большинства животных является мочевая кислота.

У части рептилий и некоторых млекопитающих мочевая кислота расщепляется до аллонтаина и у рыб – до аллантоиновой кислоты и мочевины.

^ Распад пиримидиновых нуклеозидов. Распад пиримидиновых нуклеотидов начинается с превращения нуклеотидов в нуклеозиды, а затем в свободные азотистые основания – урацил и тимин. Распад тимина и урацила приводят к образованию -аланина и -аминоизомасляной кислоты. Конечными продуктами реакции распада являются также СО2, NH3, мочевина.


Лекция10

^ ОБМЕН БЕЛКОВ

Обмен белков – один из главных обменных процессов организма, обеспечивающий непрерывность воспроизводства и обновления белков.

^ Пути распада белков

Гидролиз происходит под влиянием протеолитических ферментов (протеиназ/пептидаз), которые катализируют гидролитический разрыв пептидных связей (СОNН) молекул белка. Протеолитические ферменты секретируются железами, расположенными в слизистой оболочке различных участков пищеварительного тракта и поджелудочной железы. Известны две группы пептидаз: 1) экзопептидазы, катализирующие разрыв концевой пептидной связи с освобождением одной какой-либо аминокислоты; 2) эндопептидазы, гидролизующие пептидные связи внутри полипептидной цепи.

Аминокислоты, продукты гидролиза белков, всасываются в тонком кишечнике. Под действием микрофлоры кишечника невсосавшиеся аминокислоты подвергаются разнообразным превращениям (гниению, брожению) с образованием продуктов распада: СО2, аммиака, водорода, азота, сероводорода и др. Образующиеся токсические вещества обезвреживаются защитными механизмами организма.

gorodskaya-celevaya-programma-razvitiya-potrebitelskogo-rinka-i-uslug-goroda-moskvi-na-2010-2012-gg-soderzhanie-stranica-5.html
gorodskaya-celevaya-programma-saharnij-diabet-na-2006-2007-godi-chelyabinsk-2006.html
gorodskaya-ekologiya-doklad.html
gorodskaya-klinicheskaya-bolnica-skoroj-medicinskoj-pomoshi-im-g-a-zaharina.html
gorodskaya-kontrolnaya-rabota-po-fizike-v-11-klassah-publichnij-otchet-po-sostoyaniyu-na-15-iyulya-2010-goda-obshaya-harakteristika.html
gorodskaya-mnogoprofilnaya-bolnica-2-stranica-6.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/v-m-abashev-mai-gos-tehn-un-t-m-mai-print-2008-84-s-il-bibliogr-s-82-83-19-nazv-isbn-978-5-7035-1976-9.html
  • occupation.bystrickaya.ru/normativnie-sostavlyayushie-rekomendacii-po-sozdaniyu-upravlencheskih-mehanizmov-sposobstvuyushih-intensifikacii-vozvrasheniya.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/urovnevaya-struktura-upravleniya-mou-sosh-17-programma-razvitiya-municipalnogo-obsheobrazovatelnogo-uchrezhdeniya.html
  • learn.bystrickaya.ru/glava-chetvertaya-pirshestvennie-obrazi-u-rable-bahtin-m-tvorchestvo-fransua-rable-i-narodnaya-kultura-srednevekovya-i-renessansa.html
  • knigi.bystrickaya.ru/regionalnij-standart-specializirovannoj-medicinskoj-pomoshi-bolnim-bronhialnoj-astmoj.html
  • testyi.bystrickaya.ru/4-vidi-predpriyatij-uchebnoe-posobie-pod-redakciej-doktora-ekonomicheskih-nauk-professora-a-g-babenko-rekomendovano.html
  • paragraf.bystrickaya.ru/zadachi-formirovanie-nravstvenno-eticheskih-cennostej-u-uchashihsya-na-primere-russkoj-klassicheskoj-literaturi-v-protivoves-massovoj-kulture-eticheskoj-raznuzdannosti-g-robensa-m-spilejna-i-dr.html
  • holiday.bystrickaya.ru/nekotorie-problemi-perevodcheskoj-deyatelnosti.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/poyasnitelnaya-zapiska-k-pervoj-redakcii-standarta-nacionalnogo-obedineniya-stroitelej.html
  • uchenik.bystrickaya.ru/gercen-i-bakunin-v-konce-40h-v-nachale-50h-godov.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/metodicheskie-ukazaniya-po-napisaniyu-magisterskoj-dissertacii-vibor-temi-tematika-md-razrabativaetsya-vipuskayushej-kafedroj-mezhdunarodnih-valyutno-kreditnih-i-finansovih-otnoshenij.html
  • diploma.bystrickaya.ru/voshozhdenie-v-gorah-i-nauka-stranica-6.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/urok-po-teme-sintaksis-i-punktuaciya.html
  • studies.bystrickaya.ru/god-i-mesto-publikacii-stranica-3.html
  • kolledzh.bystrickaya.ru/5-stroitelstvo-rossiya-443100-samara-ul-molodogvardejskaya-187-o-sostoyanii-zakonodatelstva-samarskoj-oblasti-v-2006-godu.html
  • laboratory.bystrickaya.ru/voprosi-vedomstvennogo-kontrolya-v-deyatelnosti-tamozhennih-organov.html
  • college.bystrickaya.ru/32-rabota-s-obrasheniyami-grazhdan-ob-obshestvennoj-palate-kurganskoj-oblasti.html
  • pisat.bystrickaya.ru/tematicheskoe-planirovanie-poyasnitelnaya-zapiska-po-umk-perspektivnaya-nachalnaya-shkola.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/novosti-makroekonomiki-monitoring-smi-rf-po-pensionnoj-tematike-21-fevralya-2011-goda.html
  • university.bystrickaya.ru/formi-informacionnogo-obsheniya-kak-socialnie-potrebnosti-mimika-zhesti-znaki-zvuki-rech-naskalnaya-zhivopis-poyavilis-vmeste-s-chelovekom-razumnim-s-nachal.html
  • textbook.bystrickaya.ru/internet-resursi-gosduma-rf-monitoring-smi-29-sentyabrya-1-oktyabrya-2007-g.html
  • assessments.bystrickaya.ru/dinamicheskoe-programmirovanie-2.html
  • obrazovanie.bystrickaya.ru/pravila-igri-v-basketbol.html
  • notebook.bystrickaya.ru/itogi-konkursa-podvesti-v-marte-2012-goda.html
  • gramota.bystrickaya.ru/xi-aya-regionalnaya-nauchno-prakticheskaya-konferenciya-uvazhaemie-kollegi.html
  • esse.bystrickaya.ru/programma-podgotovki-energoustanovki-na-osnove-vozobnovlyaemih-vidov-energii-kvalifikaciya-stepen-vipusknika-magistr.html
  • credit.bystrickaya.ru/operezhayushee-zadanie-oznakomlenie-s-nauchnimi-trudami-sh-sh-ualihanova-i-dopolnitelnoj-literaturoj-po-teme-hod-uroka.html
  • literatura.bystrickaya.ru/referat-tu-160.html
  • tasks.bystrickaya.ru/080012-buhgalterskij-uchet-statistika-voprosi-dlya-podgotovki-k-vstupitelnim-ekzamenam-v-aspiranturu-na-2012.html
  • university.bystrickaya.ru/glava-2-otnesenie-prava-operativnogo-upravleniya-i-prava-hozyajstvennogo-vedeniya-k-kategorii-veshnih-prav.html
  • crib.bystrickaya.ru/interes-k-issledovaniyu-religii-voznikaet-dostatochno-davno-uzhe-otci-cerkvi-polemiziruya-s-yazichnikami-nevolno-vinuzhdeni-bili-vnikat-v-religioznie-predstavleni-stranica-18.html
  • reading.bystrickaya.ru/medikamentoznij-abort-i-trimestr.html
  • teacher.bystrickaya.ru/glava-6-oh-east-is-east-and-west-is-west-and-never-the-twain-shall-meet-till-earth-and-sky-stand-presently.html
  • holiday.bystrickaya.ru/mirovozrenie-upanishadi-jogi-i-tantri.html
  • institute.bystrickaya.ru/glava-10-specialno-sozdannie-chastnie-media-uchebnik-dlya-mnogih-uchebnih-zavedenij-posle-smerti-dzhefkinsa-knigu.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.