3.3. Σύνθεση λίπους

Τα λίπη συντίθενται από τη γλυκερίνη και λιπαρά οξέα. Η γλυκερίνη στο σώμα εμφανίζεται κατά τη διάσπαση του λίπους (τροφής ή του δικού μας), και επίσης σχηματίζεται εύκολα από τους υδατάνθρακες. Τα λιπαρά οξέα συντίθενται από το ακετυλοσυνένζυμο Α, έναν παγκόσμιο μεταβολίτη του σώματος. Αυτή η σύνθεση απαιτεί επίσης υδρογόνο (με τη μορφή NADPH 2) και ενέργεια ATP. Το σώμα συνθέτει μόνο κορεσμένα και μονοακόρεστα (αυτά με έναν διπλό δεσμό) λιπαρά οξέα. Τα οξέα που περιέχουν δύο ή περισσότερους διπλούς δεσμούς στο μόριό τους (πολυακόρεστα) δεν συντίθενται στο σώμα και πρέπει να παρέχονται με την τροφή. Για τη σύνθεση λίπους, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν λιπαρά οξέα - προϊόντα υδρόλυσης τροφών και σωματικών λιπών.

Όλοι οι συμμετέχοντες στη σύνθεση λίπους πρέπει να είναι μέσα ενεργή μορφή: γλυκερίνη με τη μορφή γλυκεροφωσφορικού και λιπαρά οξέα με τη μορφή ακυλοενζύμου Α. Η σύνθεση λίπους συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων (κυρίως λιπώδης ιστός, ήπαρ, το λεπτό έντερο) και προχωρά σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα

Πρέπει να τονιστεί ότι η γλυκερίνη και τα λιπαρά οξέα μπορούν να ληφθούν από τους υδατάνθρακες. Ως εκ τούτου, με την υπερβολική κατανάλωση υδατανθράκων στο πλαίσιο ενός καθιστικού τρόπου ζωής, αναπτύσσεται η παχυσαρκία.

Διάλεξη 4. Μεταβολισμός πρωτεϊνών

4.1. Καταβολισμός πρωτεϊνών

Οι πρωτεΐνες που αποτελούν τα κύτταρα του σώματος υπόκεινται επίσης σε συνεχή διάσπαση υπό την επίδραση των ενδοκυτταρικών πρωτεολυτικών ενζύμων που ονομάζονται ενδοκυτταρικές πρωτεϊνάσεςή καθεψίνες.Τα ένζυμα αυτά εντοπίζονται σε ειδικά ενδοκυτταρικά οργανίδια - λυσοσώματα. Υπό την επίδραση των καθεψινών, οι πρωτεΐνες του σώματος μετατρέπονται επίσης σε αμινοξέα. (Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η διάσπαση τόσο της τροφής όσο και των πρωτεϊνών του ίδιου του σώματος οδηγεί στο σχηματισμό των ίδιων 20 τύπων αμινοξέων.) Περίπου 200 g πρωτεϊνών του σώματος διασπώνται την ημέρα. Επομένως, περίπου 300 g ελεύθερων αμινοξέων εμφανίζονται στον οργανισμό κατά τη διάρκεια της ημέρας.

4.2. Πρωτεϊνοσύνθεση

Τα περισσότερα αμινοξέα χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Η πρωτεϊνοσύνθεση γίνεται με την υποχρεωτική συμμετοχή νουκλεϊκών οξέων.

Το πρώτο στάδιο της πρωτεϊνικής σύνθεσης είναι μεταγραφή- πραγματοποιείται στον πυρήνα του κυττάρου χρησιμοποιώντας DNA ως πηγή γενετικής πληροφορίας. Η γενετική πληροφορία καθορίζει τη σειρά των αμινοξέων στις πολυπεπτιδικές αλυσίδες της συντιθέμενης πρωτεΐνης. Αυτή η πληροφορία κωδικοποιείται από την αλληλουχία των αζωτούχων βάσεων στο μόριο του DNA. Κάθε αμινοξύ κωδικοποιείται από έναν συνδυασμό τριών αζωτούχων βάσεων που ονομάζονται κωδικόνιο, ή τρίδυμα. Το τμήμα ενός μορίου DNA που περιέχει πληροφορίες για μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη ονομάζεται "γονίδιο".Σε αυτό το τμήμα του DNA, το αγγελιοφόρο RNA (mRNA) συντίθεται κατά τη μεταγραφή σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας. Αυτό το νουκλεϊκό οξύ είναι αντίγραφο του αντίστοιχου γονιδίου. Το mRNA που προκύπτει φεύγει από τον πυρήνα και εισέρχεται στο κυτταρόπλασμα. Με παρόμοιο τρόπο, η σύνθεση του ριβοσωμικού (rRNA) και της μεταφοράς (tRNA) συμβαίνει στο DNA ως μήτρα.

Κατά το δεύτερο στάδιο - αναγνώριση(αναγνώριση) που εμφανίζεται στο κυτταρόπλασμα, τα αμινοξέα δεσμεύονται επιλεκτικά στους φορείς τους - RNA μεταφοράς (tRNAs). Κάθε μόριο tRNA είναι μια κοντή πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα που περιέχει περίπου 80 νουκλεοτίδια και εν μέρει συνεστραμμένο σε διπλή έλικα, με αποτέλεσμα μια διαμόρφωση «κυρτού τριφυλλιού». Στο ένα άκρο της πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας, όλα τα tRNA έχουν ένα νουκλεοτίδιο που περιέχει αδενίνη. Ένα αμινοξύ συνδέεται σε αυτό το άκρο του μορίου tRNA. Ο βρόχος απέναντι από τη θέση σύνδεσης αμινοξέος περιέχει ένα αντικωδικόνιο, που αποτελείται από τρεις αζωτούχες βάσεις και προορίζεται για επακόλουθη σύνδεση με το συμπληρωματικό κωδικόνιο του mRNA. Ένας από τους πλευρικούς βρόχους του μορίου tRNA εξασφαλίζει τη σύνδεση του tRNA στο ένζυμο που εμπλέκεται αναγνώρισηκαι ο άλλος πλευρικός βρόχος είναι απαραίτητος για τη σύνδεση tRNA στο ριβόσωμα στο επόμενο στάδιο της πρωτεϊνικής σύνθεσης.

Σε αυτό το στάδιο, το μόριο ATP χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας. Ως αποτέλεσμα της αναγνώρισης, σχηματίζεται ένα σύμπλοκο αμινοξέος-tRNA. Από αυτή την άποψη, το δεύτερο στάδιο της πρωτεϊνικής σύνθεσης ονομάζεται ενεργοποίηση αμινοξέων.

Το τρίτο στάδιο της πρωτεϊνικής σύνθεσης είναι αναμετάδοση- εμφανίζεται στα ριβοσώματα. Κάθε ριβόσωμα αποτελείται από δύο μέρη - μια μεγάλη και μια μικρή υπομονάδα. Με χημική σύνθεσηΚαι οι δύο υπομονάδες αποτελούνται από rRNA και πρωτεΐνες. Τα ριβοσώματα μπορούν εύκολα να διασπαστούν σε υποσωματίδια, τα οποία μπορούν και πάλι να συνδυαστούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα ριβόσωμα. Η μετάφραση ξεκινά με τη διάσπαση του ριβοσώματος σε υποσωματίδια, τα οποία συνδέονται αμέσως με το αρχικό τμήμα του μορίου mRNA που προέρχεται από τον πυρήνα. Σε αυτή την περίπτωση, παραμένει ένας χώρος μεταξύ των υποσωματιδίων (το λεγόμενο τούνελ), όπου βρίσκεται ένα μικρό τμήμα mRNA. Στη συνέχεια, tRNA που είναι συνδεδεμένα με αμινοξέα προστίθενται στο προκύπτον σύμπλοκο ριβοσώματος-mRNA. Η προσκόλληση του tRNA σε αυτό το σύμπλεγμα συμβαίνει συνδέοντας έναν από τους πλευρικούς βρόχους του tRNA στο ριβόσωμα και δέσμευση του αντικωδικονίου tRNA στο συμπληρωματικό του κωδικόνιο mRNA που βρίσκεται στη σήραγγα μεταξύ των ριβοσωμικών υποσωματιδίων. Ταυτόχρονα, μόνο δύο tRNA με αμινοξέα μπορούν να ενωθούν στο σύμπλεγμα ριβοσώματος-mRNA.

Λόγω της ειδικής σύνδεσης των αντικωδικονίων tRNA σε κωδικόνια mRNA, μόνο τα μόρια tRNA των οποίων τα αντικωδικόνια είναι συμπληρωματικά με τα κωδικόνια του mRNA συνδέονται στο τμήμα του μορίου mRNA που βρίσκεται στη σήραγγα. Επομένως, αυτά τα tRNA παρέχουν μόνο αυστηρά συγκεκριμένα αμινοξέα στα ριβοσώματα. Στη συνέχεια, τα αμινοξέα συνδέονται μεταξύ τους με έναν πεπτιδικό δεσμό και σχηματίζεται ένα διπεπτίδιο, το οποίο σχετίζεται με ένα από τα tRNA. Μετά από αυτό, το ριβόσωμα κινείται κατά μήκος του mRNA ακριβώς ένα κωδικόνιο (αυτή η κίνηση του ριβοσώματος ονομάζεται μετατόπιση).

Ως αποτέλεσμα της μετατόπισης, το ελεύθερο (χωρίς αμινοξύ) tRNA διασπάται από το ριβόσωμα και ένα νέο κωδικόνιο εμφανίζεται στη ζώνη της σήραγγας, στο οποίο προστίθεται ένα άλλο tRNA με ένα αμινοξύ που αντιστοιχεί σε αυτό το κωδικόνιο σύμφωνα με την αρχή του συμπληρωματικότητα. Το παραδοθέν αμινοξύ συνδυάζεται με το προηγουμένως σχηματισμένο διπεπτίδιο, το οποίο οδηγεί σε επιμήκυνση της πεπτιδικής αλυσίδας. Ακολουθούν νέες μετατοπίσεις, η άφιξη νέων tRNA με αμινοξέα στο ριβόσωμα και περαιτέρω επιμήκυνση της πεπτιδικής αλυσίδας.

Έτσι, η σειρά συμπερίληψης των αμινοξέων στη συντιθέμενη πρωτεΐνη προσδιορίζεται από την αλληλουχία των κωδικονίων στο mRNA. Η σύνθεση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας ολοκληρώνεται όταν ένα ειδικό κωδικόνιο εισέλθει στη σήραγγα, το οποίο δεν κωδικοποιεί αμινοξέα και στο οποίο δεν μπορεί να ενωθεί tRNA. Τέτοια κωδικόνια ονομάζονται κωδικόνια λήξης.

Ως αποτέλεσμα, λόγω των τριών σταδίων που περιγράφονται, συντίθενται πολυπεπτίδια, δηλ. σχηματίζεται η πρωτογενής δομή της πρωτεΐνης. Ανώτερες (χωρικές) δομές (δευτερογενείς, τριτογενείς, τεταρτοταγείς) προκύπτουν αυθόρμητα.

Η πρωτεϊνοσύνθεση είναι μια ενεργοβόρα διαδικασία. Για να συμπεριληφθεί μόνο ένα αμινοξύ σε ένα μόριο συντιθέμενης πρωτεΐνης, απαιτούνται τουλάχιστον τρία μόρια ATP.

4.3. Μεταβολισμός αμινοξέων

Εκτός από τη σύνθεση πρωτεϊνών, τα αμινοξέα χρησιμοποιούνται επίσης για τη σύνθεση διαφόρων μη πρωτεϊνικών ενώσεων που έχουν σημαντικές βιολογικής σημασίας. Ορισμένα αμινοξέα υφίστανται διάσπαση και μετατρέπονται σε τελικά προϊόντα: C0 2, H 2 0 και NH 3 Η αποσύνθεση ξεκινά με αντιδράσεις κοινές στα περισσότερα αμινοξέα.

Αυτά περιλαμβάνουν:

α) αποκαρβοξυλίωση - η απομάκρυνση μιας καρβοξυλικής ομάδας από αμινοξέα στη μορφή διοξείδιο του άνθρακα:

Όλα τα αμινοξέα υφίστανται τρανσαμίνωση. Αυτή η αντίδραση περιλαμβάνει ένα συνένζυμο - φωσφοπυριδοξάλη, ο σχηματισμός του οποίου απαιτεί βιταμίνη Β 6 - πυριδοξίνη.

Η τρανσαμίνωση είναι ο κύριος μετασχηματισμός των αμινοξέων στο σώμα, αφού ο ρυθμός της είναι πολύ υψηλότερος από αυτόν των αντιδράσεων αποκαρβοξυλίωσης και απαμίνωσης.

Το Transamination εκτελεί δύο κύριες λειτουργίες:

α) λόγω της τρανσαμίνωσης, ορισμένα αμινοξέα μπορούν να μετατραπούν σε άλλα. Εν σύνολοτα αμινοξέα δεν αλλάζουν, αλλά η αναλογία μεταξύ τους αλλάζει. Με την τροφή, εισέρχονται στο σώμα ξένες πρωτεΐνες, στις οποίες τα αμινοξέα είναι σε διαφορετικές αναλογίες σε σύγκριση με τις πρωτεΐνες του σώματος. Με τρανσαμίνωση ρυθμίζεται η σύνθεση αμινοξέων του σώματος.

β) είναι αναπόσπαστο μέρος έμμεση (έμμεση) απαμίνωσηαμινοξέα - η διαδικασία με την οποία αρχίζει η διάσπαση των περισσότερων αμινοξέων.

Στο πρώτο στάδιο αυτής της διαδικασίας, τα αμινοξέα υφίστανται μια αντίδραση τρανσαμίνωσης με το α-κετογλουταρικό οξύ. Τα αμινοξέα μετατρέπονται σε α-κετοοξέα και το α-κετογλουταρικό οξύ σε γλουταμικό οξύ (αμινοξύ).

Στο δεύτερο στάδιο, το προκύπτον γλουταμικό οξύ υφίσταται απαμίνωση, το NH 3 αποκόπτεται από αυτό και σχηματίζεται πάλι α-κετογλουταρικό οξύ. Τα α-κετοοξέα που προκύπτουν υφίστανται στη συνέχεια βαθιά αποσύνθεση και μετατρέπονται στα τελικά προϊόντα C0 2 και H 2 0. Καθένα από τα 20 κετοξέα (υπάρχουν τόσα από αυτά σχηματίζονται όσα και τύποι αμινοξέων) έχει τη δική του ειδική μονοπάτια αποσύνθεσης. Ωστόσο, κατά τη διάσπαση ορισμένων αμινοξέων, το πυροσταφυλικό οξύ σχηματίζεται ως ενδιάμεσο προϊόν, από το οποίο μπορεί να συντεθεί γλυκόζη. Επομένως, τα αμινοξέα από τα οποία προκύπτουν τέτοια κετοξέα ονομάζονται γλυκογόνος.Άλλα κετοξέα δεν σχηματίζουν πυροσταφυλικό κατά τη διάσπασή τους. Το ενδιάμεσο προϊόν τους είναι το ακετυλοσυνένζυμο Α, από το οποίο είναι αδύνατο να ληφθεί γλυκόζη, αλλά μπορούν να συντεθούν κετονοσώματα. Τα αμινοξέα που αντιστοιχούν σε τέτοια κετοξέα ονομάζονται κετογονικά.

Το δεύτερο προϊόν της έμμεσης απαμίνωσης των αμινοξέων είναι η αμμωνία. Η αμμωνία είναι εξαιρετικά τοξική για τον οργανισμό. Επομένως, το σώμα διαθέτει μοριακούς μηχανισμούς για την εξουδετέρωση του. Καθώς σχηματίζεται η NH 3, συνδέεται με το γλουταμινικό οξύ σε όλους τους ιστούς για να σχηματίσει γλουταμίνη. Αυτό προσωρινή εξουδετέρωση της αμμωνίας.Με την κυκλοφορία του αίματος, η γλουταμίνη εισέρχεται στο ήπαρ, όπου διασπάται ξανά σε γλουταμινικό οξύ και NH3. Το προκύπτον γλουταμινικό οξύ επιστρέφει στα όργανα με το αίμα για να εξουδετερώσει νέες μερίδες αμμωνίας. Η απελευθερωμένη αμμωνία, καθώς και το διοξείδιο του άνθρακα στο ήπαρ, χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση ουρία.

Η σύνθεση ουρίας είναι μια κυκλική διαδικασία πολλαπλών σταδίων που καταναλώνει ένας μεγάλος αριθμός απόενέργεια. Το αμινοξύ ορνιθίνη παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στη σύνθεση της ουρίας. Αυτό το αμινοξύ δεν είναι μέρος των πρωτεϊνών. Η ορνιθίνη σχηματίζεται από ένα άλλο αμινοξύ - αργινίνη,που υπάρχει στις πρωτεΐνες. Λόγω του σημαντικού ρόλου της ορνιθίνης, ονομάζεται σύνθεση ουρίας κύκλος ορνιθίνης.

Κατά τη διαδικασία σύνθεσης, δύο μόρια αμμωνίας και ένα μόριο διοξειδίου του άνθρακα προστίθενται στην ορνιθίνη και η ορνιθίνη μετατρέπεται σε αργινίνη, από την οποία η ουρία διασπάται αμέσως και σχηματίζεται ξανά ορνιθίνη. Μαζί με την ορνιθίνη και την αργινίνη, τα αμινοξέα συμμετέχουν επίσης στο σχηματισμό της ουρίας: γλουταμίνηΚαι ασπαρτικό οξύ.Η γλουταμίνη είναι προμηθευτής αμμωνίας και το ασπαρτικό οξύ είναι ο μεταφορέας της.

Η σύνθεση ουρίας είναι τελική εξουδετέρωση της αμμωνίας.Από το ήπαρ, η ουρία εισέρχεται στα νεφρά με το αίμα και απεκκρίνεται στα ούρα. Σχηματίζονται 20-35 g ουρίας την ημέρα. Η απέκκριση της ουρίας στα ούρα χαρακτηρίζει τον ρυθμό διάσπασης των πρωτεϊνών στο σώμα.

Ενότητα 3. Βιοχημεία μυϊκός ιστός

Διάλεξη 5. Βιοχημεία των μυών

5.1. Κυτταρική δομή μυϊκή ίνα

Τα ζώα και οι άνθρωποι έχουν δύο κύριους τύπους μυών: γραμμωτόςΚαι λείος.Οι γραμμωτοί μύες είναι προσκολλημένοι στα οστά, δηλαδή στον σκελετό, και ως εκ τούτου ονομάζονται επίσης σκελετικοί. Οι ραβδωτές μυϊκές ίνες αποτελούν επίσης τη βάση του καρδιακού μυός - του μυοκαρδίου, αν και υπάρχουν ορισμένες διαφορές στη δομή του μυοκαρδίου και σκελετικοί μύες. Οι λείοι μύες σχηματίζουν τους μύες των τοίχων αιμοφόρα αγγεία, έντερα, διεισδύουν στον ιστό εσωτερικά όργανακαι δέρμα.

Κάθε γραμμωτός μυς αποτελείται από πολλές χιλιάδες ίνες, ενωμένες από στρώματα συνδετικού ιστού και την ίδια μεμβράνη - περιτονία.Οι μυϊκές ίνες (μυοκύτταρα) είναι πολύ επιμήκη πολυπύρηνα μεγάλα κύτταρα μήκους έως 2-3 cm, και σε ορισμένους μύες ακόμη και περισσότερο από 10 cm Το πάχος των μυϊκών κυττάρων είναι περίπου 0,1-0,2 mm.

Όπως κάθε κύτταρο, μυοκύτταροπεριέχει βασικά οργανίδια όπως πυρήνες, μιτοχόνδρια, ριβοσώματα, κυτταροπλασματικό δίκτυο και κυτταρική μεμβράνη. Ένα χαρακτηριστικό των μυοκυττάρων που τα διακρίνει από άλλα κύτταρα είναι η παρουσία συσταλτικών στοιχείων - μυοϊνίδια

Πυρήνεςπεριβάλλονται από ένα κέλυφος - το πυρηνόλημα και αποτελούνται κυρίως από νουκλεοπρωτεΐνες. Ο πυρήνας περιέχει τις γενετικές πληροφορίες για τη σύνθεση πρωτεϊνών.

Ριβοσώματα- ενδοκυτταρικοί σχηματισμοί που είναι νουκλεοπρωτεΐνες σε χημική σύσταση. Η πρωτεϊνοσύνθεση συμβαίνει στα ριβοσώματα.

Μιτοχόνδρια- μικροσκοπικές φυσαλίδες μεγέθους έως 2-3 microns, που περιβάλλονται από διπλή μεμβράνη. Στα μιτοχόνδρια, η οξείδωση των υδατανθράκων, των λιπών και των αμινοξέων σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό συμβαίνει με τη χρήση μοριακού οξυγόνου (οξυγόνο αέρα). Λόγω της ενέργειας που απελευθερώνεται κατά την οξείδωση, η σύνθεση ATP συμβαίνει στα μιτοχόνδρια. Σε εκπαιδευμένους μύες, τα μιτοχόνδρια είναι πολυάριθμα και βρίσκονται κατά μήκος των μυοϊνιδίων.

Κυτοπλασματικό δίκτυο(sarcoplasmic reticulum, sarcoplasmic reticulum) αποτελείται από σωλήνες, σωληνάρια και κυστίδια που σχηματίζονται από μεμβράνες και συνδέονται μεταξύ τους. Το σαρκοπλασματικό δίκτυο, μέσω ειδικών σωλήνων που ονομάζονται T-system, συνδέεται με τη μεμβράνη των μυϊκών κυττάρων - το σαρκόλημμα. Ιδιαίτερη προσοχή στο σαρκοπλασματικό δίκτυο είναι τα κυστίδια που ονομάζονται Δεξαμενήμαςκαι περιέχει υψηλές συγκεντρώσεις ιόντων ασβεστίου. Στις δεξαμενές, η περιεκτικότητα σε ιόντα Ca 2+ είναι περίπου χίλιες φορές υψηλότερη από ό,τι στο κυτταρόπλασμα. Μια τέτοια υψηλή κλίση συγκέντρωσης ιόντων ασβεστίου προκύπτει λόγω της λειτουργίας του ενζύμου - αδενοσίνη ασβεστίου τρι- φωσφατάσες(ΑΤΡάση ασβεστίου), ενσωματωμένη στο τοίχωμα της δεξαμενής. Αυτό το ένζυμο καταλύει την υδρόλυση του ATP και, λόγω της ενέργειας που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, εξασφαλίζει τη μεταφορά ιόντων ασβεστίου μέσα στις δεξαμενές. Αυτός ο μηχανισμός μεταφοράς ιόντων ασβεστίου ονομάζεται μεταφορικά ασβέστιοαντλία,ή αντλία ασβεστίου.

Κυτόπλασμα(κυτοσόλιο, σαρκόπλασμα) καταλαμβάνει τον εσωτερικό χώρο των μυοκυττάρων και είναι ένα κολλοειδές διάλυμα που περιέχει πρωτεΐνες, γλυκογόνο, σταγονίδια λίπους και άλλα εγκλείσματα. Οι σαρκοπλασματικές πρωτεΐνες αντιπροσωπεύουν το 25-30% όλων των μυϊκών πρωτεϊνών. Μεταξύ των σαρκοπλασματικών πρωτεϊνών υπάρχουν ενεργά ένζυμα. Αυτά περιλαμβάνουν κυρίως γλυκολυτικά ένζυμα, τα οποία διασπούν το γλυκογόνο ή τη γλυκόζη σε πυροσταφυλικό ή γαλακτικό οξύ. Ένα άλλο σημαντικό σαρκοπλασματικό ένζυμο είναι κινάση κρεατίνης, εμπλέκονται στην παροχή ενέργειας της μυϊκής εργασίας. Ιδιαίτερη προσοχήαξίζει τη σαρκοπλασματική πρωτεΐνη μυοσφαιρίνη, η οποία είναι πανομοιότυπη στη δομή με μια από τις υπομονάδες της πρωτεΐνης του αίματος - την αιμοσφαιρίνη. Η μυοσφαιρίνη αποτελείται από ένα πολυπεπτίδιο και μια αίμη. Η λειτουργία της μυοσφαιρίνης είναι να δεσμεύει το μοριακό οξυγόνο. Χάρη σε αυτή την πρωτεΐνη, δημιουργείται μια ορισμένη παροχή οξυγόνου στον μυϊκό ιστό. ΣΕ τα τελευταία χρόνιαΜια άλλη λειτουργία της μυοσφαιρίνης έχει καθιερωθεί - η μεταφορά του 0 2 από το σαρκόλημμα στα μυϊκά μιτοχόνδρια.

Εκτός από τις πρωτεΐνες, το σαρκόπλασμα περιέχει ουσίες που δεν περιέχουν πρωτεΐνες άζωτο. Ονομάζονται, σε αντίθεση με τις πρωτεΐνες, εκχυλιστικά, αφού εκχυλίζονται εύκολα με νερό. Μεταξύ αυτών είναι τα αδενυλ νουκλεοτίδια ATP, ADP, AMP και άλλα νουκλεοτίδια, με το ATP να κυριαρχεί. Η συγκέντρωση ATP σε ηρεμία είναι περίπου 4-5 mmol/kg. Τα εκχυλίσματα περιλαμβάνουν επίσης φωσφορική κρεατίνη,ο προκάτοχός του είναι η κρεατίνη και το προϊόν της μη αναστρέψιμης διάσπασης της φωσφορικής κρεατίνης - κρεατινίνης ΣΕΗ συγκέντρωση ηρεμίας της φωσφορικής κρεατίνης είναι συνήθως 15-25 mmol/kg. Από τα αμινοξέα, το γλουταμινικό οξύ και το γλουταμικό οξύ βρίσκονται σε μεγάλες ποσότητες. γλουταμίνη.

Ο κύριος υδατάνθρακας του μυϊκού ιστού είναι γλυκογόνο.Η συγκέντρωση γλυκογόνου κυμαίνεται από 0,2-3%. Η ελεύθερη γλυκόζη στο σαρκόπλασμα περιέχεται σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις - υπάρχουν μόνο ίχνη της. Κατά τη διάρκεια της μυϊκής εργασίας, τα προϊόντα συσσωρεύονται στο σαρκόπλασμα μεταβολισμός υδατανθράκων- γαλακτικό και πυροσταφυλικό.

Πρωτοπλασματικό Λίποςσυνδέεται με πρωτεΐνες και διατίθεται σε συγκέντρωση 1%. Ανταλλακτικό λίποςσυσσωρεύεται σε μυς που είναι εκπαιδευμένοι για αντοχή.

5.2. Δομή σαρκολήματος

Κάθε μυϊκή ίνα περιβάλλεται από μια κυτταρική μεμβράνη - σαρκόλημμα.Το σαρκόλημμα είναι μια λυοπρωτεϊνική μεμβράνη πάχους περίπου 10 nm. Έξω, το σαρκόλημμα περιβάλλεται από ένα δίκτυο αλληλένδετων κλώνων πρωτεΐνης κολλαγόνου. Κατά τη μυϊκή σύσπαση, εμφανίζονται ελαστικές δυνάμεις στο κέλυφος του κολλαγόνου, λόγω των οποίων, όταν χαλαρώσει, η μυϊκή ίνα τεντώνεται και επιστρέφει στην αρχική της κατάσταση. Οι καταλήξεις πλησιάζουν το σαρκόλημμα κινητικά νεύρα. Το σημείο επαφής μεταξύ της νευρικής απόληξης και του σαρκολήματος ονομάζεται νευρομυϊκή σύναψη,ή τελική νευρική πλάκα.

Συσταλτικά στοιχεία - μυοϊνίδια- καταλαμβάνω πλέονόγκο μυϊκών κυττάρων, η διάμετρός τους είναι περίπου 1 μικρό. Στους μη γυμνασμένους μύες, τα μυοϊνίδια είναι διάσπαρτα, αλλά στους γυμνασμένους μύες ομαδοποιούνται σε δέσμες που ονομάζονται χωράφια του Conheim.

5.3. Δομή ανισότροπων και ισοτροπικών δίσκων

Η μικροσκοπική εξέταση της δομής των μυοϊνιδίων έδειξε ότι αποτελούνται από εναλλασσόμενες φωτεινές και σκοτεινές περιοχές ή δίσκους. ΣΕ μυϊκά κύτταρατα μυοϊνίδια είναι διατεταγμένα με τέτοιο τρόπο ώστε οι φωτεινές και οι σκοτεινές περιοχές των παρακείμενων μυοϊνιδίων να συμπίπτουν, γεγονός που δημιουργεί μια εγκάρσια ραβδώσεις ολόκληρης της μυϊκής ίνας ορατή στο μικροσκόπιο. Ανακαλύφθηκε ότι τα μυοϊνίδια είναι πολύπλοκες δομές, κατασκευασμένες, με τη σειρά τους, από μεγάλος αριθμόςμυϊκά νήματα (πρωτοϊνίδια ή νήματα) δύο τύπων - ΛίποςΚαι λεπτός.Τα παχιά νήματα έχουν διάμετρο 15 nm, τα λεπτά - 7 nm.

Τα μυοϊνίδια αποτελούνται από εναλλασσόμενες δέσμες παράλληλων παχιών και λεπτών νημάτων, των οποίων τα άκρα τέμνονται μεταξύ τους. Ένα τμήμα του μυοϊνιδίου, που αποτελείται από παχιά νημάτια και τα άκρα λεπτών νημάτων που βρίσκονται μεταξύ τους, είναι διπλοδιαθλαστικό. Στο μικροσκόπιο, αυτή η περιοχή εμποδίζει το ορατό φως ή τη ροή των ηλεκτρονίων (χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο) και επομένως φαίνεται σκοτεινή. Τέτοιες περιοχές ονομάζονται ανισότροπος,ή σκούρο, δίσκοι (A-discs).

Οι φωτεινές περιοχές των μυοϊνιδίων αποτελούνται από κεντρικά μέρη λεπτών νημάτων. Μεταδίδουν σχετικά εύκολα ακτίνες φωτός ή ρεύμα ηλεκτρονίων, αφού δεν έχουν διπλή διάθλαση και ονομάζονται ισοτροπικό,ή φως, δίσκοι (Εγώ-δίσκοι).Στη μέση της δέσμης των λεπτών νημάτων, μια λεπτή πλάκα πρωτεΐνης βρίσκεται εγκάρσια, η οποία καθορίζει τη θέση των μυϊκών νημάτων στο χώρο. Αυτή η πλάκα είναι σαφώς ορατή κάτω από ένα μικροσκόπιο με τη μορφή μιας γραμμής που διατρέχει τον δίσκο I και ονομάζεται Ζ-Ενα πιατο.

Το τμήμα του μυοϊνιδίου μεταξύ γειτονικών 2 γραμμών ονομάζεται σαρκομέριοΤο μήκος του είναι 2,5-3 μικρά. Κάθε μυοϊνίδιο αποτελείται από αρκετές εκατοντάδες σαρκομερή (έως 1000).

5.4. Δομή και ιδιότητες συσταλτικών πρωτεϊνών

Μια μελέτη της χημικής σύνθεσης των μυοϊνιδίων έδειξε ότι τα παχιά και λεπτά νημάτια αποτελούνται μόνο από πρωτεΐνες.

Τα παχιά νημάτια αποτελούνται από πρωτεΐνη μυοσίνη.Η μυοσίνη είναι μια πρωτεΐνη με μοριακό βάροςπερίπου 500 kDa, που περιέχει δύο πολύ μακριές πολυπεπτιδικές αλυσίδες. Αυτές οι αλυσίδες σχηματίζουν μια διπλή έλικα, αλλά στο ένα άκρο αυτά τα νήματα αποκλίνουν και σχηματίζουν έναν σφαιρικό σχηματισμό - μια σφαιρική κεφαλή. Επομένως, το μόριο της μυοσίνης έχει δύο μέρη - τη σφαιρική κεφαλή και την ουρά. Το παχύ νήμα περιέχει περίπου 300 μόρια μυοσίνης και σε μια διατομή του παχύ νήματος βρίσκονται 18 μόρια μυοσίνης. Τα μόρια μυοσίνης σε παχιά νήματα είναι συνυφασμένα με τις ουρές τους και τα κεφάλια τους προεξέχουν από το παχύ νήμα σε μια κανονική σπείρα. Υπάρχουν δύο σημαντικές περιοχές (κέντρα) στις κεφαλές μυοσίνης. Ένα από αυτά καταλύει την υδρολυτική διάσπαση του ΑΤΡ, δηλ. αντιστοιχεί στο ενεργό κέντρο του ενζύμου. Η δραστηριότητα της ΑΤΡάσης της μυοσίνης ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τους Ρώσους βιοχημικούς Engelhardt και Lyubimova. Το δεύτερο τμήμα της κεφαλής μυοσίνης εξασφαλίζει τη σύνδεση των παχιών νημάτων με την πρωτεΐνη των λεπτών νημάτων κατά τη διάρκεια της συστολής των μυών - ακλάσπη.

Τα λεπτά νημάτια αποτελούνται από τρεις πρωτεΐνες: ακτίνη, τροπονίνηΚαι τροπομυοσίνη.

Η κύρια πρωτεΐνη των λεπτών νημάτων είναι ακτίνη.Η ακτίνη είναι μια σφαιρική πρωτεΐνη με μοριακό βάρος 42 kDa. Αυτή η πρωτεΐνη έχει δύο τις πιο σημαντικές ιδιότητες. Πρώτον, παρουσιάζει υψηλή ικανότητα πολυμερισμού με το σχηματισμό μακριές αλυσίδες, που ονομάζεται ινώδηςακτίνη(μπορεί να συγκριθεί με μια σειρά από χάντρες). Δεύτερον, όπως έχει ήδη σημειωθεί, η ακτίνη μπορεί να συνδυαστεί με κεφαλές μυοσίνης, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό εγκάρσιων γεφυρών, ή συμφύσεων, μεταξύ λεπτών και παχιών νημάτων.

Η βάση του λεπτού νήματος είναι μια διπλή έλικα δύο αλυσίδων ινιδιακής ακτίνης, που περιέχει περίπου 300 μόρια σφαιρικής ακτίνης (όπως δύο κλώνοι σφαιριδίων στριμμένα σε διπλή έλικα, με κάθε σφαιρίδιο να αντιστοιχεί στη σφαιρική ακτίνη).

Μια άλλη πρωτεΐνη λεπτού νήματος - τροπομυοσίνη– έχει επίσης το σχήμα διπλής έλικας, αλλά αυτή η έλικα σχηματίζεται από πολυπεπτιδικές αλυσίδες και είναι πολύ μικρότερη σε μέγεθος από τη διπλή έλικα της ακτίνης. Η τροπομυοσίνη βρίσκεται στο αυλάκι της διπλής έλικας της ινιδιακής ακτίνης.

Τρίτη πρωτεΐνη λεπτού νήματος - τροπονίνη- προσκολλάται στην τροπομυοσίνη και σταθεροποιεί τη θέση της στην αυλάκωση της ακτίνης, η οποία εμποδίζει την αλληλεπίδραση των κεφαλών της μυοσίνης με μόρια σφαιρικής ακτίνης λεπτών νημάτων.

5.5. Μηχανισμός μυϊκής συστολής

Μυική σύσπασηείναι μια πολύπλοκη μηχανοχημική διαδικασία κατά την οποία η χημική ενέργεια της υδρολυτικής διάσπασης του ATP μετατρέπεται σε μηχανική εργασίαεκτελείται από τον μυ.

Προς το παρόν, αυτός ο μηχανισμός δεν έχει ακόμη αποκαλυφθεί πλήρως. Όμως το εξής είναι σίγουρο:

Η πηγή ενέργειας που απαιτείται για την εργασία των μυών είναι το ATP.

Η υδρόλυση ATP, συνοδευόμενη από την απελευθέρωση ενέργειας, καταλύεται από τη μυοσίνη, η οποία, όπως ήδη σημειώθηκε, έχει ενζυματική δράση.

Ο μηχανισμός ενεργοποίησης της μυϊκής συστολής είναι η αύξηση της συγκέντρωσης των ιόντων Ca στο σαρκόπλασμα των μυοκυττάρων, που προκαλείται από μια ώθηση του κινητικού νεύρου.

Κατά τη διάρκεια της μυϊκής συστολής, διασταυρούμενες γέφυρες ή συμφύσεις εμφανίζονται μεταξύ των παχύρρευστων και λεπτών νημάτων των μυοϊνιδίων.

Κατά τη διάρκεια της συστολής των μυών, τα λεπτά νημάτια γλιστρούν κατά μήκος των παχιών νημάτων, γεγονός που οδηγεί σε βράχυνση των μυοϊνιδίων και ολόκληρης της μυϊκής ίνας στο σύνολό της.

Υπάρχουν πολλές υποθέσεις που προσπαθούν να εξηγήσουν μοριακός μηχανισμόςμυική σύσπαση. Το πιο δικαιολογημένο προς το παρόν είναι υπόθεση κωπηλατικού σκάφους», ή η υπόθεση της «κωπηλατικής» του X. Huxley. Σε απλοποιημένη μορφή, η ουσία του είναι η εξής.

Σε έναν μυ σε ηρεμία, παχιά και λεπτά νημάτια μυοϊνιδίων δεν συνδέονται μεταξύ τους, καθώς οι θέσεις δέσμευσης στα μόρια ακτίνης καλύπτονται από μόρια τροπομυοσίνης.

Η μυϊκή σύσπαση συμβαίνει υπό την επίδραση ενός κινητικού νευρικού παλμού, το οποίο είναι ένα κύμα αυξημένης διαπερατότητας της μεμβράνης που διαδίδεται κατά μήκος της νευρικής ίνας.

Αυτό το κύμα αυξημένης διαπερατότητας μεταδίδεται μέσω της νευρομυϊκής σύνδεσης στο σύστημα Τ του σαρκοπλασμικού δικτύου και τελικά φτάνει σε δεξαμενές που περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις ιόντων ασβεστίου. Ως αποτέλεσμα της σημαντικής αύξησης της διαπερατότητας του τοιχώματος της δεξαμενής, τα ιόντα ασβεστίου φεύγουν από τις δεξαμενές και η συγκέντρωσή τους στο σαρκόπλασμα είναι πολύ υψηλή. για λίγο(περίπου 3 ms) αυξάνεται 1000 φορές. Τα ιόντα ασβεστίου, όντας σε υψηλή συγκέντρωση, προσκολλώνται στην πρωτεΐνη των λεπτών νημάτων - την τροπονίνη - και αλλάζουν το χωρικό της σχήμα (διαμόρφωση). Μια αλλαγή στη διαμόρφωση της τροπονίνης, με τη σειρά της, οδηγεί στο γεγονός ότι τα μόρια της τροπομυοσίνης μετατοπίζονται κατά μήκος της αύλακας της ινιδιακής ακτίνης, η οποία αποτελεί τη βάση των λεπτών νημάτων και απελευθερώνει το τμήμα των μορίων ακτίνης που προορίζεται για δέσμευση στις κεφαλές μυοσίνης . Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται μια εγκάρσια γέφυρα που βρίσκεται σε γωνία 90° μεταξύ της μυοσίνης και της ακτίνης (δηλαδή, μεταξύ παχιών και λεπτών νημάτων). Δεδομένου ότι τα παχιά και λεπτά νημάτια περιέχουν μεγάλο αριθμό μορίων μυοσίνης και ακτίνης (περίπου 300 το καθένα), σχηματίζεται ένας αρκετά μεγάλος αριθμός εγκάρσιων γεφυρών ή συμφύσεων μεταξύ των μυϊκών νημάτων. Ο σχηματισμός δεσμού μεταξύ ακτίνης και μυοσίνης συνοδεύεται από αύξηση της δραστηριότητας της ΑΤΡάσης της τελευταίας, με αποτέλεσμα την υδρόλυση της ΑΤΡ:

ATP + H 2 0 ADP + H 3 P0 4 + ενέργεια

Λόγω της ενέργειας που απελευθερώνεται κατά τη διάσπαση του ATP, η κεφαλή της μυοσίνης, όπως μια άρθρωση ή κουπί ενός σκάφους, περιστρέφεται και η γέφυρα μεταξύ των παχιών και λεπτών νημάτων βρίσκεται σε γωνία 45°, γεγονός που οδηγεί στην ολίσθηση του μυός νήματα το ένα προς το άλλο. Έχοντας κάνει μια στροφή, οι γέφυρες ανάμεσα σε χοντρές και λεπτές κλωστές σπάνε. Ως αποτέλεσμα, η δραστηριότητα της ΑΤΡάσης της μυοσίνης μειώνεται απότομα και η υδρόλυση της ΑΤΡ σταματά. Αν όμως κινητήρας νευρική ώθησησυνεχίζει να εισέρχεται στον μυ και μια υψηλή συγκέντρωση ιόντων ασβεστίου παραμένει στο σαρκόπλασμα, σχηματίζονται ξανά διασταυρούμενες γέφυρες, η δραστηριότητα της ΑΤΡάσης της μυοσίνης αυξάνεται και η υδρόλυση νέων μερών της ΑΤΡ εμφανίζεται ξανά, παρέχοντας ενέργεια για την περιστροφή των εγκάρσιων γεφυρών με τις επόμενες ρήξη. Αυτό οδηγεί σε περαιτέρω κίνηση των παχιών και λεπτών νημάτων το ένα προς το άλλο και σε βράχυνση των μυοϊνιδίων και των μυϊκών ινών.

Εκπαιδευτικός - μεθοδικόςσυγκρότημαΜεπειθαρχία Με Μεβιοχημεία. 2. Επόμενο...

Εκπαιδευτικό και μεθοδολογικό συγκρότημα για τον κλάδο (83)

Σύμπλεγμα εκπαίδευσης και μεθοδολογίας

Τμήματα) Πλήρες όνομα συγγραφέας_____Rodina Elena Yurievna________________________________ Εκπαιδευτικός-μεθοδικόςσυγκρότημαΜεπειθαρχίαΜΟΡΙΑΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ (όνομα) Ειδικότητα... με σχολικά βιβλία Με ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑαναφέρονται τα σχολικά βιβλία Μεβιοχημεία. 2. Επόμενο...

Λιπίδιαέχουν πολύ μεγάλης σημασίαςστον μεταβολισμό των κυττάρων. Όλα τα λιπίδια είναι οργανικές, αδιάλυτες στο νερό ενώσεις που υπάρχουν σε όλα τα ζωντανά κύτταρα. Σύμφωνα με τις λειτουργίες τους, τα λιπίδια χωρίζονται σε τρεις ομάδες:

- δομικά λιπίδια και υποδοχείς των κυτταρικών μεμβρανών

- ενεργειακή «αποθήκη» κυττάρων και οργανισμών

- βιταμίνες και ορμόνες της ομάδας "λιπιδίων".

Η βάση των λιπιδίων είναι λιπαρό οξύ(κορεσμένα και ακόρεστα) και οργανική αλκοόλη - γλυκερίνη. Λαμβάνουμε το μεγαλύτερο μέρος των λιπαρών οξέων από τα τρόφιμα (ζωικά και φυτικά). Τα ζωικά λίπη είναι ένα μείγμα κορεσμένων (40-60%) και ακόρεστων (30-50%) λιπαρών οξέων. Τα φυτικά λίπη είναι τα πιο πλούσια (75-90%) σε ακόρεστα λιπαρά οξέα και είναι τα πιο ωφέλιμα για τον οργανισμό μας.

Ο κύριος όγκος των λιπών χρησιμοποιείται για μεταβολισμό της ενέργειας, που διασπάται από ειδικά ένζυμα - λιπάσες και φωσφολιπάσες. Το αποτέλεσμα είναι λιπαρά οξέα και γλυκερόλη, τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιούνται στις αντιδράσεις της γλυκόλυσης και στον κύκλο του Krebs. Από την άποψη του σχηματισμού μορίων ΑΤΡ - τα λίπη αποτελούν τη βάση των ενεργειακών αποθεμάτων των ζώων και των ανθρώπων.

Ευκαρυωτικό κύτταρολαμβάνει λίπη από τα τρόφιμα, αν και μπορεί να συνθέσει το ίδιο τα περισσότερα λιπαρά οξέα ( με εξαίρεση δύο αναντικατάστατα– λινολεϊκό και λινολενικό). Η σύνθεση ξεκινά στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων με τη βοήθεια ενός πολύπλοκου συμπλέγματος ενζύμων και καταλήγει στα μιτοχόνδρια ή στο λείο ενδοπλασματικό δίκτυο.

Το προϊόν έναρξης για τη σύνθεση των περισσότερων λιπιδίων (λίπη, στεροειδή, φωσφολιπίδια) είναι ένα «καθολικό» μόριο – το ακετυλο-συνένζυμο Α (ενεργοποιημένο οξικό οξύ), το οποίο είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν των περισσότερων καταβολικών αντιδράσεων στο κύτταρο.

Υπάρχουν λίπη σε οποιοδήποτε κύτταρο, αλλά υπάρχουν ιδιαίτερα πολλά από αυτά σε ειδικά λιποκύτταρα – λιποκύτταρα, σχηματίζοντας λιπώδης ιστός. Ο μεταβολισμός του λίπους στο σώμα ελέγχεται από ειδικές ορμόνες της υπόφυσης, καθώς και από ινσουλίνη και αδρεναλίνη.

Υδατάνθρακες(μονοσακχαρίτες, δισακχαρίτες, πολυσακχαρίτες) είναι οι πιο σημαντικές ενώσεις για τις αντιδράσεις του ενεργειακού μεταβολισμού. Ως αποτέλεσμα της διάσπασης των υδατανθράκων, το κύτταρο λαμβάνει την περισσότερη ενέργεια και τις ενδιάμεσες ενώσεις για τη σύνθεση άλλων ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ(πρωτεΐνες, λίπη, νουκλεϊκά οξέα).

Το κύτταρο και το σώμα λαμβάνουν τον κύριο όγκο των σακχάρων από το εξωτερικό - από τα τρόφιμα, αλλά μπορούν να συνθέσουν γλυκόζη και γλυκογόνο από ενώσεις που δεν περιέχουν υδατάνθρακες. Υποστρώματα για ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙΗ σύνθεση υδατανθράκων περιλαμβάνει μόρια γαλακτικού οξέος (γαλακτικό) και πυροσταφυλικό οξύ (πυρουβικό), αμινοξέα και γλυκερόλη. Αυτές οι αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα στο κυτταρόπλασμα με τη συμμετοχή ενός ολόκληρου συμπλέγματος ενζύμων - γλυκόζης-φωσφατάσες. Όλες οι αντιδράσεις σύνθεσης απαιτούν ενέργεια - η σύνθεση 1 μορίου γλυκόζης απαιτεί 6 μόρια ATP!

Το μεγαλύτερο μέρος της δικής σας σύνθεσης γλυκόζης συμβαίνει στα κύτταρα του ήπατος και των νεφρών, αλλά δεν συμβαίνει στην καρδιά, τον εγκέφαλο και τους μύες (δεν υπάρχουν απαραίτητα ένζυμα εκεί). Επομένως, οι διαταραχές του μεταβολισμού των υδατανθράκων επηρεάζουν πρωτίστως τη λειτουργία αυτών των οργάνων. Ο μεταβολισμός των υδατανθράκων ελέγχεται από μια ομάδα ορμονών: ορμόνες της υπόφυσης, γλυκοκορτικοστεροειδείς ορμόνες των επινεφριδίων, ινσουλίνη και γλυκαγόνη του παγκρέατος. Διαταραχές στην ορμονική ισορροπία του μεταβολισμού των υδατανθράκων οδηγούν στην ανάπτυξη διαβήτη.

Ανασκοπήσαμε εν συντομία τα κύρια μέρη του πλαστικού μεταβολισμού. Μπορείτε να κάνετε μια σειρά γενικά συμπεράσματα:

Η διαδικασία σύνθεσης υδατανθράκων από λίπη μπορεί να αναπαρασταθεί από ένα γενικό διάγραμμα:

Εικόνα 7 - Γενικό σχήμα για τη σύνθεση υδατανθράκων από λίπη

Ένα από τα κύρια προϊόντα της διάσπασης των λιπιδίων, η γλυκερίνη, χρησιμοποιείται εύκολα στη σύνθεση υδατανθράκων μέσω του σχηματισμού της 3-φωσφορικής γλυκεραλδεΰδης και της είσοδός της στη γλουνεογένεση. Σε φυτά και μικροοργανισμούς, χρησιμοποιείται εξίσου εύκολα για τη σύνθεση υδατανθράκων και ενός άλλου σημαντικού προϊόντος διάσπασης των λιπιδίων, των λιπαρών οξέων (acetyl-CoA), μέσω του κύκλου γλυοξυλικού.

Αλλά γενικό σχέδιοδεν αντικατοπτρίζει όλες τις βιοχημικές διεργασίες που συμβαίνουν ως αποτέλεσμα του σχηματισμού υδατανθράκων από λίπη.

Επομένως, θα εξετάσουμε όλα τα στάδια αυτής της διαδικασίας.

Το σχήμα για τη σύνθεση υδατανθράκων και λιπών παρουσιάζεται πληρέστερα στο Σχήμα 8 και εμφανίζεται σε διάφορα στάδια.

Στάδιο 1. Υδρολυτική διάσπαση του λίπους υπό τη δράση του ενζύμου λιπάσης σε γλυκερίνη και ανώτερα λιπαρά οξέα (βλέπε παράγραφο 1.2). Τα προϊόντα υδρόλυσης πρέπει, αφού περάσουν από μια σειρά μετασχηματισμών, να μετατραπούν σε γλυκόζη.

Εικόνα 8 – Σχέδιο βιοσύνθεσης υδατανθράκων από λίπη

Στάδιο 2. Μετατροπή ανώτερων λιπαρών οξέων σε γλυκόζη. Τα ανώτερα λιπαρά οξέα, τα οποία σχηματίστηκαν ως αποτέλεσμα της υδρόλυσης λίπους, καταστρέφονται κυρίως με β-οξείδωση (αυτή η διαδικασία συζητήθηκε νωρίτερα στην ενότητα 1.2, παράγραφος 1.2.2). Το τελικό προϊόν αυτής της διαδικασίας είναι το ακετυλο-CoA.

Γλυοξυλικός κύκλος

Τα φυτά, ορισμένα βακτήρια και οι μύκητες μπορούν να χρησιμοποιήσουν το ακετυλο-CoA όχι μόνο στον κύκλο του Krebs, αλλά και σε έναν κύκλο που ονομάζεται κύκλος γλυοξυλικού. Αυτός ο κύκλος παίζει σημαντικό ρόλο ως σύνδεσμος στο μεταβολισμό των λιπών και των υδατανθράκων.

Ο κύκλος γλυοξυλικού λειτουργεί ιδιαίτερα εντατικά σε ειδικά κυτταρικά οργανίδια -γλυοξυσώματα- κατά τη διάρκεια της βλάστησης των ελαιούχων σπόρων. Σε αυτή την περίπτωση, το λίπος μετατρέπεται σε υδατάνθρακες απαραίτητους για την ανάπτυξη του βλαστού των σπόρων. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου το σπορόφυτο αναπτύξει την ικανότητα φωτοσύνθεσης. Όταν το αποθηκευτικό λίπος εξαντληθεί στο τέλος της βλάστησης, τα γλυοξυσώματα στο κύτταρο εξαφανίζονται.

Η οδός γλυοξυλικού είναι ειδική μόνο για τα φυτά και τα βακτήρια και απουσιάζει στους ζωικούς οργανισμούς. Η ικανότητα του κύκλου γλυοξυλικού να λειτουργεί οφείλεται στο γεγονός ότι τα φυτά και τα βακτήρια είναι σε θέση να συνθέτουν ένζυμα όπως π.χ. ισοκιτρική λυάσηΚαι μηλική συνθάση,τα οποία μαζί με κάποια ένζυμα του κύκλου του Krebs συμμετέχουν στον κύκλο γλυοξυλικών.

Το σχήμα της οξείδωσης του ακετυλο-CoA μέσω της οδού γλυοξυλικού φαίνεται στο Σχήμα 9.

Εικόνα 9 – Σχήμα του κύκλου γλυοξυλικού

Οι δύο αρχικές αντιδράσεις (1 και 2) του κύκλου γλυοξυλικού είναι ταυτόσημες με αυτές του κύκλου του τρικαρβοξυλικού οξέος. Στην πρώτη αντίδραση (1), το ακετυλο-CoA συμπυκνώνεται με οξαλοξικό με κιτρική συνθάση για να σχηματιστεί κιτρικό. Στη δεύτερη αντίδραση, το κιτρικό ισομερίζεται σε ισοκιτρικό με τη συμμετοχή της ακονιτάτης υδράσης. Οι ακόλουθες ειδικές για τον κύκλο γλυοξυλικών αντιδράσεων καταλύονται από ειδικά ένζυμα. Στην τρίτη αντίδραση, το ισοκιτρικό διασπάται από την ισοκιτρική λυάση σε γλυοξυλικό οξύ και ηλεκτρικό οξύ:

Στην τέταρτη αντίδραση, που καταλύεται από μηλική συνθάση, το γλυοξυλικό συμπυκνώνεται με ακετυλο-CoA (το δεύτερο μόριο ακετυλο-CoA που εισέρχεται στον κύκλο γλυοξυλικού) για να σχηματίσει μηλικό οξύ (μηλικό):

Η πέμπτη αντίδραση στη συνέχεια οξειδώνει το μηλικό σε οξαλοξικό. Αυτή η αντίδραση είναι πανομοιότυπη με την τελική αντίδραση του κύκλου του τρικαρβοξυλικού οξέος. είναι και η τελική αντίδραση του κύκλου γλυοξυλικού, γιατί το προκύπτον οξαλοξικό συμπυκνώνεται ξανά με ένα νέο μόριο ακετυλο-CoA, ξεκινώντας έτσι μια νέα στροφή του κύκλου.

Το ηλεκτρικό οξύ που σχηματίζεται στην τρίτη αντίδραση του κύκλου γλυοξυλικού δεν χρησιμοποιείται από αυτόν τον κύκλο, αλλά υφίσταται περαιτέρω μετασχηματισμούς.

Χαρακτηριστικά οργανιδίων 1. Πλασματική μεμβράνη 2. Πυρήνας 3. Μιτοχόνδρια 4. Πλασίδια 5. Ριβοσώματα 6. ER 7. Κυτταρικό κέντρο 8. Σύμπλεγμα Golgi 9.

Λυσοσώματα Α) Μεταφορά ουσιών σε όλο το κύτταρο, χωρικός διαχωρισμός αντιδράσεων στο κύτταρο Β) Σύνθεση πρωτεϊνών Γ) Φωτοσύνθεση Δ) Αποθήκευση κληρονομικών πληροφοριών Ε) Μη μεμβράνη Ε) Σύνθεση λιπών και υδατανθράκων Ζ) Περιέχει DNA 3) Παροχή κύτταρο με ενέργεια I) Αυτοπέψη του κυττάρου και ενδοκυτταρική πέψη J) Επικοινωνία του κυττάρου με το εξωτερικό περιβάλλον Κ) Έλεγχος πυρηνικής διαίρεσης Μ) Διατίθεται μόνο σε φυτά Η) Διατίθεται μόνο σε ζώα

Οι οποίες

τα χαρακτηριστικά ενός ζωντανού κυττάρου εξαρτώνται από τη λειτουργία των βιολογικών μεμβρανών

Α. επιλεκτική διαπερατότητα

Β. ανταλλαγή ιόντων

Β. Απορρόφηση και κατακράτηση νερού

Δ. Απομόνωση από περιβάλλονΚαι
σύνδεση μαζί της

Οι οποίες
Το οργανίδιο συνδέει το κύτταρο σε ένα ενιαίο σύνολο, μεταφέρει ουσίες,
Συμμετέχει στη σύνθεση λιπών, πρωτεϊνών, σύνθετων υδατανθράκων:

B. συγκρότημα Golgi

Β.εξωτερική κυτταρική μεμβράνη

Οι οποίες
η δομή των ριβοσωμάτων είναι:

Α. μονή μεμβράνη

Β. διπλή μεμβράνη

Β. Μη μεμβράνη

Πως
που ονομάζεται εσωτερικές δομέςμιτοχόνδρια:

Α. grana

Β. μήτρα

V. Christa

Οι οποίες
δομές που σχηματίζονται από την εσωτερική μεμβράνη του χλωροπλάστη:

Α. stroma

B.thylakoids gran

V. Christa

Ζ. Στρωματικά θυλακοειδή

Για το οποίο
Οι οργανισμοί χαρακτηρίζονται από έναν πυρήνα:

Α. για ευκαρυώτες

Β. για προκαρυώτες

Ποικίλλω
σύμφωνα με τη χημική σύνθεση των χρωμοσωμάτων και της χρωματίνης:

Οπου
Το κεντρομερίδιο βρίσκεται στο χρωμόσωμα:

Α. στην πρωτογενή στένωση

Β. στη δευτερεύουσα μέση

Οι οποίες
Τα οργανίδια είναι χαρακτηριστικά μόνο των φυτικών κυττάρων:

Β.μιτοχόνδρια

Β. Πλαστίδες

Τι
μέρος των ριβοσωμάτων:

Β.λιπίδια

1 Τα δύο μεμβρανικά οργανίδια του κυττάρου περιλαμβάνουν:

1) ριβόσωμα 2) μιτοχόνδριο 3) ενδοπλασματικό δίκτυο 4) λυσόσωμα
2 Στα μιτοχόνδρια, τα άτομα υδρογόνου δίνουν ηλεκτρόνια και η ενέργεια χρησιμοποιείται για τη σύνθεση: 1) πρωτεϊνών 2) λιπών 3) υδατανθράκων 4) ATP
3 Όλα τα κυτταρικά οργανίδια διασυνδέονται με: 1) κυτταρικό τοίχωμα 2) ενδοπλασματικό δίκτυο 3) κυτταρόπλασμα 4) κενοτόπια

Επιλέξτε μία σωστή απάντηση. 1. Η εξωτερική κυτταρική μεμβράνη εξασφαλίζει α) σταθερό σχήμα του κυττάρου β) μεταβολισμό και ενέργεια στο

σι) οσμωτική πίεσηστο κελί δ) επιλεκτική διαπερατότητα

2. Οι μεμβράνες κυτταρίνης, όπως και οι χλωροπλάστες, δεν έχουν κύτταρα

α) φύκια β) βρύα γ) φτέρες δ) ζώα

3. Σε ένα κύτταρο, ο πυρήνας και τα οργανίδια βρίσκονται μέσα

α) κυτταρόπλασμα _ γ) ενδοπλασματικό δίκτυο

β) σύμπλεγμα Golgi δ) κενοτόπια

4. Η σύνθεση γίνεται στις μεμβράνες του κοκκώδους ενδοπλασματικού δικτύου

α) πρωτεΐνες β) υδατάνθρακες γ) λιπίδια δ) νουκλεϊκά οξέα

5. Το άμυλο συσσωρεύεται μέσα

α) χλωροπλάστες β) πυρήνας γ) λευκοπλάστες δ) χρωμοπλάστες

6. Πρωτεΐνες, λίπη και υδατάνθρακες συσσωρεύονται μέσα

α) πυρήνας β) λυσοσώματα γ) σύμπλεγμα Golgi δ) μιτοχόνδρια

7. Συμμετέχει στο σχηματισμό της ατράκτου σχάσης

α) κυτταρόπλασμα β) κυτταρικό κέντρο γ) κενοτόπιο δ) σύμπλεγμα Golgi

8. Ένα οργανοειδές που αποτελείται από πολλές διασυνδεδεμένες κοιλότητες, σε
που συσσωρεύουν οργανικές ουσίες που συντίθενται στο κύτταρο - αυτές είναι

α) σύμπλεγμα Golgi γ) μιτοχόνδρια

β) χλωροπλάστης δ) ενδοπλασματικό δίκτυο

9. Η ανταλλαγή ουσιών μεταξύ του κυττάρου και του περιβάλλοντος του γίνεται μέσω
κέλυφος λόγω της παρουσίας σε αυτό

α) μόρια λιπιδίων β) μόρια υδατανθράκων

β) πολυάριθμες οπές δ) μόρια νουκλεϊκού οξέος

10. Οι οργανικές ουσίες που συντίθενται στο κύτταρο μετακινούνται στα οργανίδια
α) με τη βοήθεια του συμπλέγματος Golgi γ) με τη βοήθεια κενοτοπίων

β) με τη βοήθεια λυσοσωμάτων δ) μέσω των καναλιών του ενδοπλασματικού δικτύου

11. Διάσπαση οργανική ύλησε ένα κλουβί, ακολουθούμενη από απελευθέρωση.
ενέργειας και η σύνθεση μεγάλου αριθμού μορίων ATP συμβαίνει σε

α) μιτοχόνδρια β) λυσοσώματα γ) χλωροπλάστες δ) ριβοσώματα

12. Οργανισμοί των οποίων τα κύτταρα δεν έχουν σχηματισμένο πυρήνα, μιτοχόνδρια,
Το συγκρότημα Golgi, ανήκει στην ομάδα

α) προκαρυώτες β) ευκαρυώτες γ) αυτότροφοι δ) ετερότροφοι

13. Οι προκαρυώτες περιλαμβάνουν

α) φύκια β) βακτήρια γ) μύκητες δ) ιοί

14. Ο πυρήνας παίζει σημαντικό ρόλο στο κύτταρο, καθώς συμμετέχει στη σύνθεση

α) γλυκόζη β) λιπίδια γ) φυτικές ίνες δ) νουκλεϊκά οξέα και πρωτεΐνες

15. Οργανίδιο, οριοθετημένο από το κυτταρόπλασμα με μία μεμβράνη, που περιέχει
πολλά ένζυμα που διασπούν πολύπλοκες οργανικές ουσίες
σε απλά μονομερή, αυτό

α) μιτοχόνδριο β) ριβόσωμα γ) σύμπλεγμα Golgi δ) λυσόσωμα

Ποιες λειτουργίες επιτελεί η εξωτερική πλασματική μεμβράνη σε ένα κύτταρο;

1) περιορίζει τα περιεχόμενα του κελιού από εξωτερικό περιβάλλον
2) εξασφαλίζει την κίνηση των ουσιών στο κύτταρο
3) παρέχει επικοινωνία μεταξύ οργανιδίων
4) πραγματοποιεί τη σύνθεση πρωτεϊνικών μορίων

Η μεμβράνη του λείου ενδοπλασματικού δικτύου εκτελεί τη λειτουργία
1) σύνθεση λιπιδίων και υδατανθράκων
2) πρωτεϊνοσύνθεση
3) διάσπαση πρωτεϊνών
4) διάσπαση υδατανθράκων και λιπιδίων

Μία από τις λειτουργίες του συγκροτήματος Golgi
1) σχηματισμός λυσοσωμάτων
2) σχηματισμός ριβοσωμάτων
3)Σύνθεση ΑΤΡ
4) οξείδωση οργανικών ουσιών

Τα μόρια λιπιδίων αποτελούν μέρος του
1) πλασματική μεμβράνη
2) ριβοσώματα
3) κυτταρικές μεμβράνες μυκήτων
4)κεντρόλια
Ευχαριστώ εκ των προτέρων για όποιον μπορεί να βοηθήσει

Αντιδράσεις βιοσύνθεσης λιπιδίων μπορούν να συμβούν στο λείο ενδοπλασματικό δίκτυο των κυττάρων όλων των οργάνων. Υπόστρωμα για σύνθεση λίπους de novoείναι γλυκόζη.

Όπως είναι γνωστό, όταν η γλυκόζη εισέρχεται στο κύτταρο, μετατρέπεται σε γλυκογόνο, πεντόζες και οξειδώνεται σε πυροσταφυλικό οξύ. Όταν η παροχή είναι υψηλή, η γλυκόζη χρησιμοποιείται για τη σύνθεση γλυκογόνου, αλλά αυτή η επιλογή περιορίζεται από τον όγκο των κυττάρων. Ως εκ τούτου, η γλυκόζη «πέφτει» σε γλυκόλυση και μετατρέπεται σε πυροσταφυλικό είτε απευθείας είτε μέσω της παροχέτευσης της φωσφορικής πεντόζης. Στη δεύτερη περίπτωση, σχηματίζεται NADPH, το οποίο στη συνέχεια θα χρειαστεί για τη σύνθεση λιπαρών οξέων.

Το πυροσταφυλικό διέρχεται στα μιτοχόνδρια, αποκαρβοξυλιώνεται σε ακετυλο-SCoA και εισέρχεται στον κύκλο TCA. Ωστόσο, ικανός ειρήνη, στο διακοπές, παρουσία πλεονάζουσας ποσότητας ενέργειαστο κύτταρο, οι αντιδράσεις του κύκλου TCA (ιδιαίτερα, η αντίδραση ισοσιτρικής αφυδρογονάσης) αποκλείονται από περίσσεια ATP και NADH.

Γενικό σχήμα βιοσύνθεσης τριακυλογλυκερολών και χοληστερόλης από γλυκόζη

Το οξαλοξικό, που επίσης σχηματίζεται από κιτρικό, ανάγεται από μηλική αφυδρογονάση σε μηλικό οξύ και επιστρέφει στα μιτοχόνδρια

• μέσω μηχανισμού μεταφοράς μηλικού-ασπαρτικού (δεν φαίνεται στο σχήμα),
• μετά από αποκαρβοξυλίωση μηλικού σε πυροσταφυλικόΈνζυμο μηλικό εξαρτώμενο από NADP. Το NADPH που προκύπτει θα χρησιμοποιηθεί στη σύνθεση λιπαρών οξέων ή χοληστερόλης.