3.3. Rasvojen synteesi

Rasvat syntetisoidaan glyserolista ja rasvahapot. Glyseriiniä syntyy elimistössä rasvan (elintarvikkeen tai oman) hajoamisen aikana ja muodostuu helposti myös hiilihydraateista. Rasvahapot syntetisoidaan asetyylikoentsyymi A:sta, joka on kehon yleinen metaboliitti. Tämä synteesi vaatii edelleen vetyä (NADPH 2:n muodossa) ja ATP:n energiaa. Vain tyydyttyneitä ja kertatyydyttymättömiä (joissa on yksi kaksoissidos) rasvahappoja syntetisoituu elimistössä. Hapot, jotka sisältävät kaksi tai useampia kaksoissidoksia molekyylissään (monityydyttymättömät), eivät syntetisoidu elimistössä ja ne on saatava ruoan mukana. Rasvan synteesiin voidaan käyttää myös rasvahappoja - ruoan hydrolyysituotteita ja omia rasvoja.

Kaikkien rasvasynteesiin osallistuvien on oltava mukana aktiivinen muoto: glyseroli glyserofosfaatin muodossa ja rasvahapot asyylikoentsyymi A:n muodossa. Rasvaa syntetisoituu solujen sytoplasmassa (pääasiassa rasvakudoksessa, maksassa, ohutsuoli) ja etenee seuraavan kaavion mukaisesti

On syytä korostaa, että glyserolia ja rasvahappoja voidaan saada hiilihydraateista. Siksi liiallinen hiilihydraattien kulutus istuvan elämäntavan taustalla kehittää liikalihavuutta.

Luento 4. Proteiiniaineenvaihdunta

4.1. Proteiinien katabolia

Myös kehon solut muodostavat proteiinit hajoavat jatkuvasti solunsisäisten proteolyyttisten entsyymien, ns. solunsisäiset proteinaasit tai katepsiinit. Nämä entsyymit sijaitsevat erityisissä intrasellulaarisissa organelleissa - lysosomeissa. Katepsiinien vaikutuksesta kehon proteiinit muuttuvat myös aminohapoiksi. (On tärkeää huomata, että sekä ruoan että elimistön omien proteiinien hajoaminen johtaa samojen 20 tyyppisten aminohappojen muodostumiseen.) Kehon proteiineja hajoaa noin 200 g päivässä. Siksi kehoon ilmestyy päivän aikana noin 300 g vapaita aminohappoja.

4.2. Proteiinin synteesi

Suurin osa aminohapoista käytetään proteiinisynteesiin. Proteiinien synteesi tapahtuu nukleiinihappojen pakollisella osallistumisella.

Proteiinisynteesin ensimmäinen vaihe on transkriptio- suoritetaan solun ytimessä käyttämällä DNA:ta geneettisen tiedon lähteenä. Geneettinen tieto määrää aminohappojen järjestyksen syntetisoidun proteiinin polypeptidiketjuissa. Tätä tietoa koodaa DNA-molekyylin typpipitoisten emästen sekvenssi. Jokaista aminohappoa koodaa kolmen typpipitoisen emäksen yhdistelmä, ns kodoni, tai kolmikko. DNA-molekyylin osaa, joka sisältää tietoa tietystä proteiinista, kutsutaan "geeni". Lähetti-RNA (mRNA) syntetisoituu tällä DNA-alueella transkription aikana komplementaarisuuden periaatteen mukaisesti. Tämä nukleiinihappo on kopio vastaavasta geenistä. Tuloksena oleva mRNA poistuu ytimestä ja menee sytoplasmaan. Samoin DNA:ssa, kuten matriisissa, tapahtuu ribosomaalisen (rRNA) ja kuljetuksen (tRNA) synteesi.

Toisessa vaiheessa - tunnustaminen(tunnistus) tapahtuu sytoplasmassa, aminohapot sitoutuvat selektiivisesti kantajiinsa - siirto-RNA:han (tRNA). Jokainen tRNA-molekyyli on lyhyt polynukleotidiketju, joka sisältää noin 80 nukleotidia ja joka on osittain kiertynyt kaksoiskierteeksi, mikä johtaa "kaarevaan apilanlehteen". Polynukleotidiketjun toisessa päässä kaikissa tRNA:issa on adeniinia sisältävä nukleotidi. Aminohappo on kiinnittynyt tähän tRNA-molekyylin päähän. Aminohapon kiinnityskohtaa vastapäätä oleva silmukka sisältää antikodonin, joka koostuu kolmesta typpipitoisesta emäksestä ja on tarkoitettu myöhempään sitoutumiseen komplementaariseen mRNA-kodoniin. Yksi tRNA-molekyylin sivusilmukaista varmistaa tRNA:n kiinnittymisen entsyymiin, joka osallistuu tunnustaminen, ja toinen, lateraalinen, silmukka on välttämätön tRNA:n kiinnittämiseksi ribosomiin proteiinisynteesin seuraavassa vaiheessa.

Tässä vaiheessa ATP-molekyyliä käytetään energialähteenä. Tunnistuksen seurauksena muodostuu aminohappo-tRNA-kompleksi. Tässä suhteessa proteiinisynteesin toista vaihetta kutsutaan aminohappojen aktivoimiseksi.

Proteiinisynteesin kolmas vaihe on lähettää- Esiintyy ribosomeissa. Jokainen ribosomi koostuu kahdesta osasta - suuresta ja pienestä alahiukkasesta. Tekijä: kemiallinen koostumus molemmat alayksiköt koostuvat rRNA:sta ja proteiineista. Ribosomit pystyvät helposti hajoamaan alahiukkasiksi, jotka voidaan jälleen yhdistää toisiinsa muodostaen ribosomin. Translaatio alkaa ribosomin hajoamisesta osahiukkasiksi, jotka kiinnittyvät välittömästi ytimestä tulevaan mRNA-molekyylin alkuosaan. Tässä tapauksessa osahiukkasten väliin jää tila (ns. tunneli), jossa sijaitsee pieni alue mRNA:ta. Sitten aminohappoihin liittyvät tRNA:t kiinnitetään tuloksena olevaan ribosomi-mRNA-kompleksiin. tRNA:n kiinnittyminen tähän kompleksiin tapahtuu sitomalla yksi tRNA:n sivusilmukoista ribosomiin ja sitoutumalla tRNA-antikodoni komplementaariseen mRNA-kodoniinsa, joka sijaitsee tunnelissa ribosomialayksiköiden välissä. Samaan aikaan vain kaksi aminohappoa sisältävää tRNA:ta voi liittyä ribosomi-mRNA-kompleksiin.

tRNA-antikodonien spesifisen sitoutumisen vuoksi mRNA-kodoneihin vain niiden tRNA:iden molekyylit, joissa antikodonit ovat komplementaarisia mRNA-kodoneille, liittyvät tunnelissa sijaitsevaan mRNA-molekyylin osaan. Siksi nämä tRNA:t toimittavat vain tiukasti määriteltyjä aminohappoja ribosomeihin. Lisäksi aminohapot liitetään toisiinsa peptidisidoksella ja muodostuu dipeptidi, joka liittyy yhteen tRNA:sta. Sen jälkeen ribosomi liikkuu mRNA:ta pitkin tasan yhden kodonin (tätä ribosomin liikettä kutsutaan ns. reitin sijainti).

Translokaation seurauksena ribosomista lohkeaa vapaa (ilman aminohappoa) tRNA ja tunnelivyöhykkeelle ilmaantuu uusi kodoni, johon komplementaarisuusperiaatteen mukaisesti kiinnittyy toinen tRNA, jossa on tätä kodonia vastaava aminohappo. . Kuljetettu aminohappo yhdistyy aiemmin muodostuneen dipeptidin kanssa, mikä johtaa peptidiketjun pidentymiseen. Tätä seuraavat uudet translokaatiot, uusien aminohappoja sisältävien tRNA:iden pääsy ribosomiin ja peptidiketjun pidentyminen edelleen.

Siten järjestyksen, jossa aminohapot sisällytetään syntetisoituun proteiiniin, määrää mRNA:n kodonisekvenssi. Polypeptidiketjun synteesi on valmis, kun tunneliin tulee erityinen kodoni, joka ei koodaa aminohappoja ja johon ei voi liittyä tRNA:ta. Tällaisia ​​kodoneja kutsutaan lopetuskodoneiksi.

Seurauksena on kuvatun kolmen vaiheen ansiosta polypeptidien syntetisointi, eli proteiinin primäärirakenne muodostuu. Korkeammat (spatiaaliset) rakenteet (sekundaariset, tertiaariset, kvaternaariset) syntyvät spontaanisti.

Proteiinin synteesi on energiaintensiivinen prosessi. Vain yhden aminohapon sisällyttämiseksi syntetisoituun proteiinimolekyyliin tarvitaan vähintään kolme ATP-molekyyliä.

4.3. Aminohappojen aineenvaihdunta

Aminohappoja käytetään proteiinisynteesin lisäksi myös erilaisten ei-proteiiniyhdisteiden synteesiin, joilla on tärkeitä biologinen merkitys. Jotkut aminohapoista hajoavat ja muuttuvat lopputuotteet: C0 2 , H 2 0 ja NH 3 Hajoaminen alkaa useimpien aminohappojen yhteisistä reaktioista.

Nämä sisältävät:

a) dekarboksylaatio - lohkeaminen karboksyyliryhmän aminohapoista muodossa hiilidioksidi:

Kaikki aminohapot käyvät läpi transaminaatioita. Tämä reaktio sisältää koentsyymin - fosfopyridoksaalin, jonka muodostumiseen tarvitaan B6-vitamiini - pyridoksiini.

Transaminaatio on tärkein aminohappojen muutos kehossa, koska sen nopeus on paljon suurempi kuin dekarboksylaatio- ja deaminaatioreaktioiden.

Transaminaatiolla on kaksi päätehtävää:

a) Transaminaatiosta johtuen jotkut aminohapot voivat muuttua toisiksi. Jossa kaikki yhteensä aminohapot eivät muutu, mutta niiden välinen suhde muuttuu. Ruoan mukana kehoon tulee vieraita proteiineja, joissa aminohappoja on eri suhteessa kehon proteiineihin verrattuna. Transaminaatiolla kehon aminohappokoostumus säädetään.

b) on olennainen osa epäsuora (epäsuora) deaminaatio aminohapot - prosessi, josta useimpien aminohappojen hajoaminen alkaa.

Tämän prosessin ensimmäisessä vaiheessa aminohapot siirtyvät transaminaatioreaktioon α-ketoglutaarihapon kanssa. Tässä tapauksessa aminohapot muunnetaan α-ketohapoiksi ja α-ketoglutaarihappo muunnetaan glutamiinihapoksi (aminohapoksi).

Toisessa vaiheessa muodostuva glutamiinihappo deaminoituu, NH3 irtoaa siitä ja muodostuu uudelleen α-ketoglutaarihappoa. Syntyvät α-ketohapot hajoavat edelleen syvästi ja muuttuvat lopputuotteiksi CO 2 ja H 2 0. Jokaisella 20 ketohapolla (muodostuu yhtä monta kuin on aminohappoja) on oma spesifinen hajoamisreittinsä. Kuitenkin joidenkin aminohappojen hajoamisen aikana välituotteena muodostuu palorypälehappoa, josta voidaan syntetisoida glukoosia. Siksi aminohappoja, joista tällaiset ketohapot syntyvät, kutsutaan glukogeeninen. Muut ketohapot eivät muodosta pyruvaattia hajoaessaan. Niiden välituote on asetyylikoentsyymi A, josta on mahdotonta saada glukoosia, mutta ketonikappaleita voidaan syntetisoida. Tällaisia ​​ketohappoja vastaavia aminohappoja kutsutaan ketogeenisiksi.

Toinen aminohappojen epäsuoran deaminaatiotuote on ammoniakki. Ammoniakki on erittäin myrkyllistä elimistölle. Siksi keholla on molekyylimekanismit sen neutraloimiseksi. Kun NH3 muodostuu, se sitoutuu kaikissa kudoksissa glutamiinihapon kanssa muodostaen glutamiinia. Tämä ammoniakin väliaikainen neutralointi. Verenkierron mukana glutamiini pääsee maksaan, jossa se hajoaa jälleen glutamiinihapoksi ja NH3:ksi. Tuloksena oleva glutamiinihappo veren mukana tulee jälleen elimiin neutraloimaan uusia ammoniakin osia. Synteesiin käytetään vapautunutta ammoniakkia sekä maksassa olevaa hiilidioksidia urea.

Urean synteesi on syklinen, monivaiheinen prosessi, joka kuluttaa suuri määrä energiaa. Aminohapolla ornitiini on erittäin tärkeä rooli urean synteesissä. Tätä aminohappoa ei löydy proteiineista. Ornitiini muodostuu toisesta aminohaposta - arginiini, jota on proteiineissa. Ornitiinin tärkeän roolin yhteydessä kutsutaan ureasynteesiä ornitiinikierto.

Synteesiprosessissa ornitiiniin kiinnittyy kaksi ammoniakkimolekyyliä ja yksi hiilidioksidimolekyyli, ja ornitiini muuttuu arginiiniksi, josta urea irtoaa välittömästi ja ornitiini muodostuu uudelleen. Ornitiinin ja arginiinin ohella aminohapot osallistuvat myös urean muodostukseen: glutamiini Ja asparagiinihappo. Glutamiini on ammoniakin toimittaja ja asparagiinihappo sen kantajana.

Urean synteesi on ammoniakin lopullinen neutralointi. Maksasta veren mukana urea pääsee munuaisiin ja erittyy virtsaan. Ureaa muodostuu 20-35 g päivässä. Urean erittyminen virtsaan kuvaa proteiinin hajoamisnopeutta kehossa.

Osa 3. Biokemia lihaskudos

Luento 5. Lihasten biokemia

5.1. Solun rakenne lihaskuitu

Eläimillä ja ihmisillä on kaksi päätyyppiä lihaksia: juovainen Ja sileä. Poikkijuovaiset lihakset ovat kiinnittyneet luihin eli luurankoon, ja siksi niitä kutsutaan myös luurankoiksi. Poikkijuovaiset lihaskuidut muodostavat myös sydänlihaksen - sydänlihaksen - perustan, vaikka sydänlihaksen ja sydänlihaksen rakenteessa on tiettyjä eroja. luurankolihas. Sileät lihakset muodostavat seinämän lihaksiston verisuonet, suolet, läpäisevät kudoksen sisäelimet ja iho.

Jokainen poikkijuovainen lihas koostuu useista tuhansista kuiduista, joita yhdistävät sidekudoskerrokset ja sama vaippa - kojelauta. Lihaskuidut (myosyytit) ovat erittäin pitkänomaisia ​​suuria, jopa 2-3 cm pitkiä monitumaisia ​​soluja, joissakin lihaksissa jopa yli 10 cm. Lihassolujen paksuus on noin 0,1-0,2 mm.

Kuten mikä tahansa solu myosyytti sisältää sellaisia ​​pakollisia organelleja kuten ytimiä, mitokondrioita, ribosomeja, sytoplasmista retikulumia ja soluseinämää. Myosyyttien ominaisuus, joka erottaa ne muista soluista, on supistumiselementtien läsnäolo - myofibrillit.

Nuclei ympäröi kuori - nukleolemma ja koostuu pääasiassa nukleoproteiineista. Ydin sisältää geneettistä tietoa proteiinisynteesiä varten.

Ribosomit- solunsisäiset muodostelmat, jotka ovat kemiallisesti nukleoproteiineja. Proteiinisynteesi tapahtuu ribosomeissa.

Mitokondriot- mikroskooppisia, jopa 2-3 mikronin kokoisia kuplia, joita ympäröi kaksoiskalvo. Mitokondrioissa hiilihydraatit, rasvat ja aminohapot hapetetaan hiilidioksidiksi ja vedeksi käyttämällä molekyylihappea (ilman happea). Hapetuksen aikana vapautuvan energian ansiosta ATP-synteesi tapahtuu mitokondrioissa. Koulutetuissa lihaksissa mitokondrioita on lukuisia ja ne sijaitsevat myofibrillejä pitkin.

sytoplasminen verkkokalvo(sarkoplasminen retikulumi, sarkoplasminen retikulumi) koostuu kalvojen muodostamista tubuluksista, tubuluksista ja rakkuloista, jotka ovat yhteydessä toisiinsa. Sarkoplasminen retikulumi on yhdistetty T-järjestelmäksi kutsuttujen erityisten putkien avulla lihassolun kuoreen - sarkolemaan. Erityisen huomionarvoisia sarkoplasmisessa retikulumissa ovat vesikkelit, joita kutsutaan nimellä vesisäiliötmeille ja jotka sisältävät suuria pitoisuuksia kalsiumioneja. Säiliöissä Ca 2+ -ionien pitoisuus on noin tuhat kertaa suurempi kuin sytosolissa. Tällainen korkea kalsiumionien pitoisuusgradientti johtuu entsyymin toiminnasta - kalsiumadenosiinitri- fosfataasi(kalsium-ATPaasi) upotettuna säiliön seinämään. Tämä entsyymi katalysoi ATP:n hydrolyysiä ja varmistaa tässä tapauksessa vapautuvan energian ansiosta kalsiumionien siirtymisen säiliöön. Tätä kalsiumionien kuljetusmekanismia kutsutaan kuvaannollisesti kalsiumiapumppu, tai kalsiumpumppu.

Sytoplasma(sytosoli, sarkoplasma) vie myosyyttien sisätilan ja on kolloidinen liuos, joka sisältää proteiineja, glykogeenia, rasvapisaroita ja muita sulkeumia. Sarkoplasmaproteiinit muodostavat 25-30 % kaikista lihasproteiineista. Sarkoplasmisten proteiinien joukossa on aktiivisia entsyymejä. Näitä ovat pääasiassa glykolyysientsyymit, jotka hajottavat glykogeenia tai glukoosia palorypäle- tai maitohapoksi. Toinen tärkeä sarkoplasminen entsyymi on kreatiinikinaasi mukana lihastyön energiahuollossa. erityistä huomiota ansaitsee sarkoplasmisen proteiinin myoglobiinin, joka on rakenteeltaan identtinen yhden veren proteiinin alayksikön - hemoglobiinin kanssa. Myoglobiini koostuu yhdestä polypeptidistä ja yhdestä hemistä. Myoglobiinin tehtävänä on sitoa molekyylistä happea. Tämän proteiinin ansiosta lihaskudoksessa syntyy tietty happea. SISÄÄN viime vuodet Toinen myoglobiinin tehtävä on todettu - tämä on 0 2:n siirto sarkolemasta lihasten mitokondrioihin.

Sarkoplasmassa on proteiinien lisäksi ei-proteiinipitoisia typpeä sisältäviä aineita. Niitä kutsutaan, toisin kuin proteiineja, uuttoaineiksi, koska ne uutetaan helposti vedellä. Niiden joukossa ovat ATP:n, ADP:n, AMP:n ja muiden nukleotidien adenyylinukleotidit, joissa ATP on hallitseva. ATP-pitoisuus levossa on noin 4-5 mmol/kg. Uutteet sisältävät myös kreatiinifosfaatti, sen esiaste - kreatiini ja kreatiinifosfaatin peruuttamattoman hajoamisen tuote - kreatiniini. SISÄÄN kreatiinifosfaatin lepopitoisuus on yleensä 15-25 mmol/kg. Aminohapoista glutamiinihappo ja glutamiini.

Päähiilihydraatti lihaskudoksessa on glykogeeni. Glykogeenipitoisuus vaihtelee välillä 0,2-3 %. Sarkoplasmassa olevaa vapaata glukoosia on hyvin pieni pitoisuus - siitä on vain jälkiä. Lihastyön prosessissa sarkoplasmassa tuotteiden kertyminen hiilihydraattiaineenvaihduntaa- laktaatti ja pyruvaatti.

protoplasminen rasvaa sitoutunut proteiineihin ja saatavilla 1 %:n pitoisuutena. Vararasvaa kerääntyy kestävyyteen koulutettuihin lihaksiin.

5.2. Sarkolemman rakenne

Jokaista lihaskuitua ympäröi solukalvo - sarkolemma. Sarkolemma on liloproteiinikalvo, jonka paksuus on noin 10 nm. Ulkopuolelta sarkolemaa ympäröi kollageeniproteiinin toisiinsa kietoutuneiden säikeiden verkosto. Lihasten supistumisen aikana kollageenivaippaan syntyy elastisia voimia, joiden ansiosta lihassäike venyy rentoutuessaan ja palaa alkuperäiseen tilaansa. Loput sopivat sarkolemaan motoriset hermot. Hermopäätteen ja sarkolemman välistä kosketuspistettä kutsutaan neuromuskulaarinen synapsi, tai terminaalinen hermolevy.

Supistuvat elementit - myofibrillit- miehittää suurin osa lihassolujen tilavuus, niiden halkaisija on noin 1 mikroni. Harjoittamattomissa lihaksissa myofibrillit ovat hajallaan, ja harjoitelluissa lihaksissa ne on ryhmitelty nippuihin ns. Conheimin kentät.

5.3. Anisotrooppisten ja isotrooppisten kiekkojen rakenne

Myofibrillien rakenteen mikroskooppinen tutkimus osoitti, että ne koostuvat vuorotellen vaaleista ja tummista alueista tai levyistä. SISÄÄN lihassolut myofibrillit on järjestetty siten, että vierekkäisten myofibrillien vaaleat ja tummat alueet kohtaavat, mikä luo mikroskoopilla näkyvän koko lihassäikeen poikittaisjuovauksen. Myofibrillien on havaittu olevan monimutkaisia ​​rakenteita, jotka on rakennettu vuorotellen suuri numero kahdenlaisia ​​lihasfilamentteja (protofibrillejä tai filamentteja) - rasvaa Ja ohut. Paksujen kierteiden halkaisija on 15 nm, ohuiden - 7 nm.

Myofibrillit koostuvat vuorottelevista nipuista rinnakkaisista paksuista ja ohuista filamenteista, jotka menevät päistään toisiinsa. Myofibrillin osa, joka koostuu paksuista filamenteista ja niiden välissä olevien ohuiden filamenttien päistä, on kahtaistaittava. Mikroskoopilla tämä alue vangitsee näkyvän valon tai elektronien virtauksen (käytettäessä elektronimikroskooppia) ja näyttää siksi tummalta. Tällaisia ​​alueita kutsutaan anisotrooppinen, tai tumma, levyt (A-levyt).

Myofibrillien vaaleat alueet koostuvat ohuiden filamenttien keskiosista. Ne läpäisevät suhteellisen helposti valonsäteitä tai elektronivirtaa, koska niillä ei ole kahtaistaitetta ja niitä on ns. isotrooppinen tai valo, levyt (minä-levyt). Ohut filamenttikimmun keskellä poikittain sijaitsee ohut proteiinilevy, joka kiinnittää lihassäikeiden sijainnin avaruudessa. Tämä levy on selvästi näkyvissä mikroskoopissa I-levyn poikki kulkevana viivana ja on nimetty Z-lautanen.

Vierekkäisten 2-juovien välistä myofibriilin osaa kutsutaan sarkomeeri. Sen pituus on 2,5-3 mikronia. Jokainen myofibrilli koostuu useista sadasta sarkomeerista (jopa 1000).

5.4. Supistuvien proteiinien rakenne ja ominaisuudet

Myofibrillien kemiallisen koostumuksen tutkimus osoitti, että paksut ja ohuet filamentit koostuvat vain proteiineista.

Paksut filamentit koostuvat proteiinista myosiini. Myosiini on proteiini molekyylipaino noin 500 kDa, joka sisältää kaksi erittäin pitkää polypeptidiketjua. Nämä ketjut muodostavat kaksoiskierteen, mutta toisessa päässä nämä langat eroavat ja muodostavat pallomaisen muodostelman - pallomaisen pään. Siksi myosiinimolekyylissä erotetaan kaksi osaa - pallomainen pää ja häntä. Paksu filamentti sisältää noin 300 myosiinimolekyyliä, ja paksun filamentin poikkileikkauksesta löytyy 18 myosiinimolekyyliä. Paksuissa filamenteissa olevat myosiinimolekyylit kietoutuvat häntänsä kanssa, ja niiden päät työntyvät ulos paksusta filamentista säännöllisenä spiraalina. Myosiinipäissä on kaksi tärkeää kohtaa (keskusta). Yksi niistä katalysoi ATP:n hydrolyyttistä pilkkoutumista, eli vastaa entsyymin aktiivista kohtaa. Venäläiset biokemistit Engelhardt ja Lyubimova löysivät ensin myosiinin ATPaasiaktiivisuuden. Myosiinipään toinen osa varmistaa paksujen filamenttien yhteyden ohuiden filamenttien proteiiniin lihasten supistumisen aikana - akmuta.

Ohuet filamentit koostuvat kolmesta proteiinista: aktiini, troponiini Ja tropomyosiini.

Ohuiden filamenttien pääproteiini - aktiini. Aktiini on pallomainen proteiini, jonka molekyylipaino on 42 kDa. Tässä proteiinissa on kaksi tärkeimmät ominaisuudet. Ensinnäkin sillä on korkea kyky polymeroitua muodostelman kanssa pitkät ketjut nimeltään fibrillaarinenaktinomia(voidaan verrata helminauhaan). Toiseksi, kuten jo todettiin, aktiini voi liittyä myosiinipäihin, mikä johtaa poikittaisten siltojen tai adheesioiden muodostumiseen ohuiden ja paksujen filamenttien välille.

Ohuen langan perusta on kahdesta fibrillaariaktiiniketjusta koostuva kaksoiskierre, joka sisältää noin 300 molekyyliä pallomaista aktiinia (kuten kaksi kaksoiskierteeksi kierrettyä helminauhaa, jokainen helmi vastaa pallomaista aktiinia).

Toinen ohuiden filamenttien proteiini - tropomyosiini- on myös kaksoiskierteen muotoinen, mutta tämä heliksi muodostuu polypeptidiketjuista ja on kooltaan paljon pienempi kuin aktiinin kaksoiskierre. Tropomyosiini sijaitsee fibrillaariaktiinin kaksoiskierteen urassa.

Ohuiden filamenttien kolmas proteiini - troponiini- kiinnittyy tropomyosiiniin ja kiinnittää sen aseman aktiiniurassa, mikä estää myosiinipäiden vuorovaikutuksen ohuiden filamenttien pallomaisen aktiinin molekyylien kanssa.

5.5. Lihasten supistumisen mekanismi

lihassupistus on monimutkainen mekaaninen kemiallinen prosessi, jonka aikana ATP:n hydrolyyttisen hajoamisen kemiallinen energia muunnetaan mekaaninen työ lihaksen suorittama.

Tällä hetkellä tätä mekanismia ei ole vielä täysin selvitetty. Mutta seuraava tiedetään varmasti:

Lihastyössä tarvittavan energian lähde on ATP.

ATP:n hydrolyysiä, johon liittyy energian vapautuminen, katalysoi myosiini, jolla, kuten jo todettiin, on entsymaattista aktiivisuutta.

Lihaksen supistumisen laukaisumekanismi on motorisen hermoimpulssin aiheuttama Ca-ionien pitoisuuden nousu myosyyttien sarkoplasmassa.

Lihasten supistumisen aikana myofibrillien paksujen ja ohuiden filamenttien väliin muodostuu ristisiltoja tai tartuntoja.

Lihaksen supistumisen aikana ohuet filamentit liukuvat paksuja pitkin, mikä johtaa myofibrillien ja koko lihassäikeen lyhenemiseen.

On monia hypoteeseja, joita yritetään selittää molekyylimekanismi lihassupistus. Tällä hetkellä järkevin on soutuvene hypoteesi”, tai X. Huxleyn ”soutu”-hypoteesi. Yksinkertaistetussa muodossa sen olemus on seuraava.

Lepolihaksessa myofibrillien paksut ja ohuet filamentit eivät liity toisiinsa, koska aktiinimolekyylien sitoutumiskohdat on suljettu tropomyosiinimolekyylien avulla.

Lihasten supistuminen tapahtuu motorisen hermoimpulssin vaikutuksesta, joka on lisääntyneen kalvon läpäisevyyden aalto, joka etenee hermosäikettä pitkin.

Tämä lisääntyneen läpäisevyyden aalto välittyy hermo-lihasliitoksen kautta sarkoplasmisen retikulumin T-järjestelmään ja saavuttaa lopulta säiliöitä, jotka sisältävät suuria pitoisuuksia kalsiumioneja. Säiliöiden seinämien läpäisevyyden merkittävän lisääntymisen seurauksena kalsiumionit poistuvat säiliöistä ja niiden pitoisuus sarkoplasmassa pitkäksi aikaa. lyhyt aika(noin 3 ms) kasvaa 1000-kertaiseksi. Kalsiumionit, jotka ovat suuria pitoisuuksia, kiinnittyvät ohuiden filamenttien proteiiniin - troponiiniin - ja muuttavat sen avaruudellista muotoa (konformaatiota). Troponiinin konformaation muutos johtaa puolestaan ​​siihen, että tropomyosiinimolekyylit siirtyvät säikeisen aktiinin uraa pitkin, joka muodostaa ohuiden filamenttien perustan, ja vapauttaa sitoutumiseen tarkoitetun alueen aktiinimolekyylistä. myosiinipäihin. Tämän seurauksena myosiinin ja aktiinin (eli paksujen ja ohuiden filamenttien väliin) väliin ilmestyy poikittaissilta, joka sijaitsee 90 ° kulmassa. Koska suuri määrä myosiini- ja aktiinimolekyylejä (noin 300 kumpaakin) sisältyy paksuihin ja ohuisiin filamentteihin, lihasfilamenttien väliin muodostuu melko suuri määrä poikittaisia ​​siltoja tai adheesioita. Aktiinin ja myosiinin välisen sidoksen muodostumiseen liittyy jälkimmäisen ATPaasiaktiivisuuden lisääntyminen, mikä johtaa ATP:n hydrolyysiin:

ATP + H 2 0 ADP + H 3 P0 4 + energia

ATP:n halkeamisen aikana vapautuvasta energiasta johtuen myosiinipää, kuten veneen sarana tai airo, kääntyy ja paksun ja ohuen filamentin välinen silta on 45° kulmassa, mikä johtaa lihaksen liukumiseen. filamentit toisiaan kohti. Käännöksen jälkeen sillat paksujen ja ohuiden lankojen välillä katkeavat. Tämän seurauksena myosiinin ATPaasiaktiivisuus laskee jyrkästi ja ATP-hydrolyysi pysähtyy. Mutta jos moottori hermo impulssi jatkaa pääsyä lihakseen ja korkea kalsiumionipitoisuus jää sarkoplasmaan, ristisillat muodostuvat uudelleen, myosiinin ATPaasiaktiivisuus lisääntyy ja ATP:n uusien osien hydrolyysi tapahtuu jälleen, mikä antaa energiaa ristisiltojen kääntämiseen niiden kanssa. myöhempi repeämä. Tämä johtaa paksujen ja ohuiden lankojen liikkumiseen edelleen toisiaan kohti ja myofibrillien ja lihassäikeiden lyhenemiseen.

Koulutuksellinen - menetelmällinenmonimutkainenTekijä:kurinalaisuutta Tekijä: Tekijä:biokemia. 2. Seuraava...

Kasvatusmetodinen kompleksi tieteenaloittain (83)

Koulutus- ja metodologiakompleksi

Osastot) Koko nimi Kirjailija_____Rodina Elena Yurievna____________________________________ koulutuksellinen-menetelmällinenmonimutkainenTekijä:kurinalaisuutta MOLEKULAARIBIOLOGIA (nimi) Erikoisala... oppikirjoilla Tekijä: molekyylibiologia ilmoitettuja oppikirjoja Tekijä:biokemia. 2. Seuraava...

Lipiditon erittäin hyvin tärkeä solujen aineenvaihdunnassa. Kaikki lipidit ovat orgaanisia veteen liukenemattomia yhdisteitä, joita esiintyy kaikissa elävissä soluissa. Lipidit jaetaan tehtäviensä mukaan kolmeen ryhmään:

- solukalvojen rakenteelliset ja reseptorilipidit

- solujen ja organismien energiavarasto

- "lipidi"-ryhmän vitamiinit ja hormonit

Lipidit koostuvat rasvahappo(tyydyttynyt ja tyydyttymätön) ja orgaaninen alkoholi - glyseroli. Saamme suurimman osan rasvahapoista ruoasta (eläin- ja kasviperäisistä). Eläinrasvat ovat sekoitus tyydyttyneitä (40-60%) ja tyydyttymättömiä (30-50%) rasvahappoja. Kasvirasvat ovat rikkaimpia (75-90 %) tyydyttymättömiä rasvahappoja ja ovat hyödyllisimpiä kehollemme.

Suurin osa rasvoista käytetään energian aineenvaihduntaa, pilkkominen erityisillä entsyymeillä - lipaasit ja fosfolipaasit. Tuloksena saadaan rasvahappoja ja glyserolia, joita käytetään edelleen glykolyysin ja Krebsin syklin reaktioissa. ATP-molekyylien muodostumisen näkökulmasta - rasvat muodostavat eläinten ja ihmisten energiavarannon perustan.

eukaryoottinen solu saa rasvoja ruoasta, vaikka se voi itse syntetisoida useimmat rasvahapot ( lukuun ottamatta kahta korvaamatonta– linoli ja linoleeni). Synteesi alkaa solujen sytoplasmasta monimutkaisen entsyymisarjan avulla ja päättyy mitokondrioihin tai sileään endoplasmiseen retikulumiin.

Useimpien lipidien (rasvat, steroidit, fosfolipidit) synteesin alkutuote on "universaali" molekyyli - asetyylikoentsyymi A (aktivoitu etikkahappo), joka on useimpien solun kataboliareaktioiden välituote.

Rasvoja on missä tahansa solussa, mutta erityisen paljon niitä on erityisissä soluissa. rasvasolut - adiposyytit, muodostavat rasvakudos. Kehon rasva-aineenvaihduntaa säätelevät erityiset aivolisäkehormonit sekä insuliini ja adrenaliini.

Hiilihydraatit(monosakkaridit, disakkaridit, polysakkaridit) ovat tärkeimpiä yhdisteitä energia-aineenvaihduntareaktioissa. Hiilihydraattien hajoamisen seurauksena solu saa suurimman osan energiasta ja väliyhdisteistä muiden synteesiä varten. orgaaniset yhdisteet(proteiinit, rasvat, nukleiinihapot).

Suurimman osan sokereista solu ja keho saa ulkopuolelta - ruoasta, mutta voivat syntetisoida glukoosia ja glykogeenia ei-hiilihydraattiyhdisteistä. Substraatit varten erilainen maitohapon (laktaatti) ja pyruviinihapon (pyruvaatti), aminohappojen ja glyserolin molekyylit toimivatna. Nämä reaktiot tapahtuvat sytoplasmassa, jossa on mukana koko entsyymikompleksi - glukoosifosfataasit. Kaikki synteesireaktiot vaativat energiaa - 1 glukoosimolekyylin synteesi vaatii 6 ATP-molekyyliä!

Suurin osa omasta glukoosisynteesistä tapahtuu maksan ja munuaisten soluissa, mutta se ei mene sydämeen, aivoihin ja lihaksiin (ei ole välttämättömiä entsyymejä). Siksi hiilihydraattiaineenvaihdunnan rikkomukset vaikuttavat ensisijaisesti näiden elinten toimintaan. Hiilihydraattien aineenvaihduntaa säätelee joukko hormoneja: aivolisäkehormonit, lisämunuaisen glukokortikosteroidihormonit, insuliini ja haiman glukagoni. Hiilihydraattiaineenvaihdunnan hormonitasapainon häiriöt johtavat diabeteksen kehittymiseen.

Kävimme lyhyesti läpi muovivaihdon pääosat. Voi tehdä rivin yleiset johtopäätökset:

Hiilihydraattien synteesiprosessia rasvoista voidaan esittää yleisellä kaaviolla:

Kuva 7 - Yleinen kaavio hiilihydraattien syntetisoimiseksi rasvoista

Yhtä tärkeimmistä lipidien hajoamistuotteista, glyserolia, käytetään helposti hiilihydraattien synteesissä glyseraldehydi-3-fosfaatin muodostumisen ja sen gluneogeneesin kautta. Kasveissa ja mikro-organismeissa sitä käytetään helposti myös hiilihydraattien ja toisen tärkeän lipidien hajoamistuotteen - rasvahappojen (asetyyli-CoA) synteesiin glyoksylaattikierron kautta.

Mutta yleinen kaava ei heijasta kaikkia biokemiallisia prosesseja, jotka tapahtuvat hiilihydraattien muodostumisen seurauksena rasvoista.

Siksi tarkastelemme tämän prosessin kaikkia vaiheita.

Hiilihydraattien ja rasvojen synteesikaavio on esitetty täydellisemmin kuvassa 8, ja se tapahtuu useissa vaiheissa.

Vaihe 1. Rasvan hydrolyyttinen hajoaminen lipaasientsyymin vaikutuksesta glyseroliksi ja korkeammiksi rasvahapoiksi (katso lauseke 1.2). Hydrolyysituotteiden täytyy muuttua glukoosiksi sen jälkeen, kun ne ovat käyneet läpi sarjan muutoksia.

Kuva 8 - Kaavio hiilihydraattien biosynteesistä rasvoista

Vaihe 2. Korkeampien rasvahappojen muuntaminen glukoosiksi. Korkeammat rasvahapot, jotka muodostuivat rasvan hydrolyysin seurauksena, tuhoutuvat pääasiassa b-hapetuksella (tätä prosessia käsiteltiin aiemmin kappaleessa 1.2, kappale 1.2.2). Tämän prosessin lopputuote on asetyyli-CoA.

Glyoksylaattisykli

Kasvit, jotkin bakteerit ja sienet voivat käyttää asetyyli-CoA:ta Krebsin syklin lisäksi myös glyoksylaattisyklissä. Tällä syklillä on tärkeä rooli linkkinä rasvojen ja hiilihydraattien aineenvaihdunnassa.

Glyoksylaattikierto toimii erityisen intensiivisesti erityisissä soluorganelleissa, glyoksisomeissa, öljysiementen itämisen aikana. Tässä tapauksessa rasva muuttuu taimen kehitykselle välttämättömiksi hiilihydraateiksi. Tämä prosessi toimii, kunnes taimi kehittää kykynsä fotosyntetisoida. Kun vararasva loppuu itämisen lopussa, solun glyoksisomit katoavat.

Glyoksylaattireitti on spesifinen vain kasveille ja bakteereille; sitä ei esiinny eläinorganismeissa. Glyoksylaattisyklin toiminnan mahdollisuus johtuu siitä, että kasvit ja bakteerit pystyvät syntetisoimaan entsyymejä, kuten esim. isositraattilyaasi Ja malaattisyntaasi, jotka yhdessä joidenkin Krebsin syklin entsyymien kanssa ovat mukana glyoksylaattisyklissä.

Asetyyli-CoA:n hapettumisen kaavio glyoksylaattireitin kautta on esitetty kuvassa 9.

Kuva 9 - Glyoksylaattisyklin kaavio

Glyoksylaattisyklin kaksi alkureaktiota (1 ja 2) ovat identtisiä trikarboksyylihapposyklin reaktioiden kanssa. Ensimmäisessä reaktiossa (1) asetyyli-CoA kondensoidaan oksaloasetaatin kanssa sitraattisyntaasin avulla sitraattiksi. Toisessa reaktiossa sitraatti isomeroituu isositraatiksi akonitaattihydrataasin osallistuessa. Erityiset entsyymit katalysoivat seuraavat glyoksylaattisyklille spesifiset reaktiot. Kolmannessa reaktiossa isositraatti pilkkoo isositraattilyaasin vaikutuksesta glyoksyylihapoksi ja meripihkahapoksi:

Neljännen reaktion aikana, malaattisyntaasin katalysoima, glyoksylaatti kondensoituu asetyyli-CoA:n kanssa (toinen asetyyli-CoA-molekyyli, joka tulee glyoksylaattikiertoon) muodostaen omenahappoa (malaattia):

Sitten viidennessä reaktiossa malaatti hapetetaan oksaaliasetaatiksi. Tämä reaktio on identtinen trikarboksyylihapposyklin lopullisen reaktion kanssa; se on myös glyoksylaattisyklin viimeinen reaktio, koska tuloksena oleva oksaloasetaatti kondensoituu uudelleen uudella asetyyli-CoA-molekyylillä, mikä aloittaa syklin uuden kierroksen.

Glyoksylaattisyklin kolmannessa reaktiossa muodostunut meripihkahappo ei käytetä tässä syklissä, vaan se käy läpi lisämuutoksia.

Organellit Ominaisuudet 1. Plasmakalvo 2. Ydin 3. Mitokondriot 4. Plastidit 5. Ribosomit 6. EPS 7. Solukeskus 8. Golgi-kompleksi 9.

Lysosomit A) Aineiden kuljetus solun läpi, solun reaktioiden spatiaalinen erottelu B) Proteiinisynteesi C) Fotosynteesi D) Perinnöllisten tietojen varastointi E) Ei-kalvo E) Rasvojen ja hiilihydraattien synteesi G) Sisältää DNA:ta 3) solu energialla I) Solujen itse- ja solunsisäinen digestio K) Solun kommunikaatio ulkoisen ympäristön kanssa L) Tuman jakautumisen hallinta M) Vain kasveissa H) Vain eläimissä

Mikä

elävän solun ominaisuudet riippuvat biologisten kalvojen toiminnasta

A. valikoiva läpäisevyys

B. ioninvaihto

B. Veden imeytyminen ja pidätys

D. Eristys ympäristöön Ja
yhteyttä hänen kanssaan

Mikä
organelli sitoo solun yhdeksi kokonaisuudeksi, kuljettaa aineita,
osallistuu rasvojen, proteiinien, monimutkaisten hiilihydraattien synteesiin:

B. Golgin kompleksi

B. ulkona solukalvo

Mikä
ribosomien rakenne on:

A. yksi kalvo

B. kaksoiskalvo

B. Ei-kalvo

Miten
nimeltään sisäiset rakenteet mitokondriot:

A. grana

B. matriisi

V. Christa

Mikä
kloroplastin sisäkalvon muodostamat rakenteet:

A. stroma

B. thylakoids gran

V. Christa

D. Stroomatylakoidit

Mille
organismeille on tunnusomaista ydin:

A. eukaryooteille

B. prokaryooteille

Erilainen
onko kromosomien ja kromatiinin kemiallisen koostumuksen mukaan:

Missä
sentromeeri sijaitsee kromosomissa:

A. on ensisijainen kurouma

B. toissijaisesta supistuksesta

Mikä
organellit ovat ominaisia ​​vain kasvisoluille:

B. mitokondriot

B. Plastidit

Mitä
on osa ribosomia:

B. lipidit

1 Solun kaksi kalvoorganellia sisältävät:

1) ribosomi 2) mitokondriot 3) endoplasminen verkkokalvo 4) lysosomi
2 Mitokondrioissa vetyatomit luovuttavat elektroneja, kun taas energiaa käytetään syntetisoimaan: 1) proteiineja 2) rasvoja 3) hiilihydraatteja 4) ATP:tä.
3 Kaikki soluorganellit ovat yhteydessä toisiinsa: 1) soluseinä 2) endoplasminen retikulumi 3) sytoplasma 4) tyhjiöt.

Valitse yksi oikea vastaus. 1. Ulompi solukalvo tarjoaa a) solun vakiomuodon c) aineenvaihdunnan ja energian sisään

b) osmoottinen paine solussa d) selektiivinen läpäisevyys

2. Kuitukuorissa, kuten myös kloroplasteissa, ei ole soluja

a) levät b) sammalet c) saniaiset d) eläimet

3. Solussa ydin ja organellit sijaitsevat

a) sytoplasma _ c) endoplasminen verkkokalvo

b) Golgi-kompleksi d) vakuolit

4. Synteesi tapahtuu rakeisen endoplasmisen retikulumin kalvoilla

a) proteiinit b) hiilihydraatit c) lipidit d) nukleiinihapot

5. Tärkkelys kerääntyy

a) kloroplastit b) tuma c) leukoplastit d) kromoplastit

6. Proteiinit, rasvat ja hiilihydraatit kerääntyvät

a) ydin b) lysosomit c) Golgi-kompleksi d) mitokondriot

7. Jakokaran muodostumisessa ovat mukana

a) sytoplasma b) solukeskus c) vakuoli d) Golgi-kompleksi

8. Organoidi, joka koostuu useista toisiinsa liittyvistä onteloista, sisään
jotka keräävät soluun syntetisoituja orgaanisia aineita - nämä ovat

a) Golgi-kompleksi c) mitokondrio

b) kloroplasti d) endoplasminen verkkokalvo

9. Aineiden vaihto solun ja sen ympäristön välillä tapahtuu kautta
kuori sen läsnäolon vuoksi

a) lipidimolekyylit c) hiilihydraattimolekyylit

b) lukuisia reikiä d) nukleiinihappomolekyylejä

10. Solussa syntetisoidut orgaaniset aineet siirtyvät organelleihin
a) Golgi-kompleksin avulla c) vakuolien avulla

b) lysosomien avulla d) endoplasmisen retikulumin kanavien kautta

11. Halkaisu eloperäinen aine häkissä, jonka jälkeen vapautetaan.
energiaa ja suuren määrän ATP-molekyylejä synteesi tapahtuu

a) mitokondriot b) lysosomit c) kloroplastit d) ribosomit

12. Organismit, joiden soluissa ei ole muodostunutta ydintä, mitokondrioita,
Golgi-kompleksi, kuuluvat ryhmään

a) prokaryootit b) eukaryootit c) autotrofit d) heterotrofit

13. Prokaryootit sisältävät

a) levät b) bakteerit c) sienet d) virukset

14. Ytimellä on suuri rooli solussa, koska se on mukana synteesissä

a) glukoosi b) lipidit c) kuitu d) nukleiinihapot ja proteiinit

15. Organoidi, joka on erotettu sytoplasmasta yhdellä kalvolla, joka sisältää
monet entsyymit, jotka hajottavat monimutkaisia ​​orgaanisia aineita
yksinkertaisiin monomeereihin asti

a) mitokondrio b) ribosomi c) Golgi-kompleksi d) lysosomi

Mikä on ulomman plasmakalvon tehtävä solussa?

1) rajoittaa solun sisältöä alkaen ulkoinen ympäristö
2) tarjoaa aineiden liikkumisen solussa
3) tarjoaa yhteyden organellien välillä
4) suorittaa proteiinimolekyylien synteesiä

Sileän endoplasmisen retikulumin kalvot suorittavat tehtävän
1) lipidien ja hiilihydraattien synteesi
2) proteiinisynteesi
3) proteiinien hajoaminen
4) hiilihydraattien ja lipidien hajoaminen

Yksi golgi-kompleksin tehtävistä
1) lysosomien muodostuminen
2) ribosomien muodostuminen
3) ATP-synteesi
4) orgaanisten aineiden hapettuminen

Lipidimolekyylit ovat osa
1) plasmakalvo
2) ribosomit
3) sienisolukalvot
4) sentriolit
Kiitos jo etukäteen kaikille, jotka voivat auttaa

Lipidien biosynteesireaktiot voivat tapahtua kaikkien elinten solujen sileässä endoplasmisessa retikulumissa. Substraatti rasvasynteesiin de novo on glukoosia.

Kuten tiedät, soluun joutuessaan glukoosi muuttuu glykogeeniksi, pentooseiksi ja hapettuu pyruviinihapoksi. Kun tarjonta on korkea, glukoosia käytetään glykogeenisynteesiin, mutta tätä vaihtoehtoa rajoittaa solutilavuus. Siksi glukoosi "putoaa läpi" glykolyysiksi ja muuttuu pyruvaaiksi joko suoraan tai pentoosifosfaattishuntin kautta. Toisessa tapauksessa muodostuu NADPH:ta, jota myöhemmin tarvitaan rasvahappojen synteesiin.

Pyruvaatti menee mitokondrioihin, dekarboksyloituu asetyyli-SCoA:ksi ja siirtyy TCA-kiertoon. Pystyy kuitenkin levätä, klo levätä, ylimäärän läsnäollessa energiaa solussa TCA-reaktiot (erityisestion) estävät ylimääräisen ATP:n ja NADH:n.

Yleinen kaavio triasyyliglyserolien ja kolesterolin biosynteesille glukoosista

Oksaloasetaatti, joka muodostuu myös sitraatista, pelkistyy malaattidehydrogenaasin vaikutuksesta omenahapoksi ja palautetaan mitokondrioihin.

• malaatti-aspartaatti-sukkulamekanismin avulla (ei näy kuvassa),
• malaatin dekarboksyloinnin jälkeen pyruvaatti NADP-riippuvainen maleiinientsyymi. Muodostunutta NADPH:ta käytetään rasvahappojen tai kolesterolin synteesissä.