3.3. Sinteza masti

Masti se sintetiziraju iz glicerola i masne kiseline. Glicerin u tijelu nastaje tijekom razgradnje masti (hrane ili vlastite), a također se lako stvara iz ugljikohidrata. Masne kiseline se sintetiziraju iz acetil koenzima A, univerzalnog metabolita tijela. Ova sinteza još zahtijeva vodik (u obliku NADPH 2) i energiju ATP-a. U tijelu se sintetiziraju samo zasićene i mononezasićene (s jednom dvostrukom vezom) masne kiseline. Kiseline koje u svojoj molekuli sadrže dvije ili više dvostrukih veza (višestruko nezasićene) ne sintetiziraju se u tijelu i moraju se unositi hranom. Za sintezu masti mogu se koristiti i masne kiseline - produkti hidrolize hrane i vlastitih masti.

Svi sudionici u sintezi masti moraju biti u aktivni oblik: glicerol u obliku glicerofosfata, a masne kiseline u obliku acil koenzima A. Masti se sintetiziraju u citoplazmi stanica (uglavnom masnog tkiva, jetre, tanko crijevo) i odvija se prema sljedećoj shemi

Treba naglasiti da se glicerol i masne kiseline mogu dobiti iz ugljikohidrata. Stoga, s prekomjernom konzumacijom ugljikohidrata na pozadini sjedilačkog načina života, razvija se pretilost.

Predavanje 4. Metabolizam proteina

4.1. Katabolizam proteina

Proteini koji čine tjelesne stanice također su podložni stalnoj razgradnji pod utjecajem unutarstaničnih proteolitičkih enzima tzv. intracelularne proteinaze ili katepsini. Ovi enzimi su lokalizirani u posebnim unutarstaničnim organelama - lizosomima. Pod djelovanjem katepsina tjelesne bjelančevine također se pretvaraju u aminokiseline. (Važno je napomenuti da razgradnja i hrane i vlastitih tjelesnih bjelančevina dovodi do stvaranja istih 20 vrsta aminokiselina.) Otprilike 200 g tjelesnih bjelančevina razgradi se dnevno. Stoga se tijekom dana u tijelu pojavi oko 300 g slobodnih aminokiselina.

4.2. Sinteza proteina

Većina aminokiselina koristi se za sintezu proteina. Sinteza proteina odvija se uz obvezno sudjelovanje nukleinskih kiselina.

Prvi korak u sintezi proteina je transkripcija- provodi se u jezgri stanice koristeći DNK kao izvor genetskih informacija. Genetske informacije određuju redoslijed aminokiselina u polipeptidnim lancima sintetiziranog proteina. Ove informacije su kodirane nizom dušičnih baza u molekuli DNA. Svaka aminokiselina je kodirana kombinacijom triju dušičnih baza tzv kodon, ili trojka. Dio molekule DNA koji sadrži informacije o određenom proteinu naziva se "gen". Glasnička RNA (mRNA) se sintetizira u ovoj regiji DNA tijekom transkripcije prema principu komplementarnosti. Ova nukleinska kiselina je kopija odgovarajućeg gena. Rezultirajuća mRNA napušta jezgru i ulazi u citoplazmu. Slično, na DNA, kao i na matrici, dolazi do sinteze ribosomske (rRNA) i transportne (tRNA).

Tijekom druge faze - priznanje(prepoznavanje) koje se odvijaju u citoplazmi, aminokiseline se selektivno vežu na svoje nositelje – prijenosnu RNA (tRNA). Svaka molekula tRNA je kratki polinukleotidni lanac koji sadrži približno 80 nukleotida i djelomično je upleten u dvostruku spiralu, što dovodi do konfiguracije "zakrivljenog lista djeteline". Na jednom kraju polinukleotidnog lanca sve tRNA imaju nukleotid koji sadrži adenin. Na ovaj kraj molekule tRNA vezana je aminokiselina. Petlja nasuprot mjestu vezivanja aminokiselina sadrži antikodon koji se sastoji od tri dušične baze i namijenjen je za naknadno vezanje na komplementarni mRNA kodon. Jedna od bočnih petlji molekule tRNA osigurava vezanje tRNA na enzim uključen u priznanje, a druga, lateralna, petlja neophodna je za pričvršćivanje tRNA na ribosom u sljedećoj fazi sinteze proteina.

U ovoj se fazi kao izvor energije koristi molekula ATP-a. Kao rezultat prepoznavanja nastaje kompleks aminokiselina-tRNA. U tom smislu, drugi stupanj sinteze proteina naziva se aktivacija aminokiselina.

Treći korak u sintezi proteina je emitirati- Javlja se na ribosomima. Svaki ribosom se sastoji od dva dijela - velike i male podčestice. Po kemijski sastav obje su podjedinice sastavljene od rRNA i proteina. Ribosomi se mogu lako raspasti u subčestice, koje se opet mogu međusobno kombinirati, tvoreći ribosom. Translacija počinje disocijacijom ribosoma na subčestice, koje se odmah vežu za početni dio molekule mRNA koja dolazi iz jezgre. U tom slučaju ostaje prostor između subčestica (tzv. tunel), gdje se nalazi mala regija mRNA. Zatim se tRNA povezane s aminokiselinama pričvršćuju na rezultirajući kompleks ribosom-mRNA. Pričvršćivanje tRNA na ovaj kompleks događa se vezanjem jedne od bočnih petlji tRNA na ribosom i vezanjem antikodona tRNA na njegov komplementarni kodon mRNA koji se nalazi u tunelu između podjedinica ribosoma. U isto vrijeme samo dvije tRNA s aminokiselinama mogu se pridružiti kompleksu ribosom-mRNA.

Zbog specifičnog vezanja antikodona tRNA na kodone mRNA, dio molekule mRNA koji se nalazi u tunelu pridružuju se samo molekule onih tRNA u kojima su antikodoni komplementarni s kodonima mRNA. Stoga te tRNA dostavljaju ribosomima samo točno određene aminokiseline. Nadalje, aminokiseline su međusobno povezane peptidnom vezom i nastaje dipeptid koji je povezan s jednom od tRNA. Nakon toga se ribosom pomiče duž mRNA točno za jedan kodon (ovo kretanje ribosoma naziva se položaj rute).

Kao rezultat translokacije, slobodna (bez aminokiseline) tRNA se odcijepi od ribosoma, a novi kodon se pojavljuje u zoni tunela, na koji je druga tRNA s aminokiselinom koja odgovara ovom kodonu pričvršćena prema principu komplementarnosti. . Isporučena aminokiselina spaja se s prethodno formiranim dipeptidom, što dovodi do produljenja peptidnog lanca. Nakon toga slijede nove translokacije, ulazak novih tRNA s aminokiselinama na ribosom i daljnje produljenje peptidnog lanca.

Dakle, redoslijed kojim su aminokiseline uključene u sintetizirani protein određen je slijedom kodona u mRNA. Sinteza polipeptidnog lanca je završena kada u tunel uđe poseban kodon koji ne kodira aminokiseline i na koji se ne može spojiti tRNA. Takvi kodoni nazivaju se terminacijski kodoni.

Kao rezultat toga, zahvaljujući opisana tri stupnja, sintetiziraju se polipeptidi, odnosno nastaje primarna struktura proteina. Više (prostorne) strukture (sekundarne, tercijarne, kvartarne) nastaju spontano.

Sinteza proteina je energetski intenzivan proces. Za uključivanje samo jedne aminokiseline u sintetiziranu proteinsku molekulu potrebne su najmanje tri ATP molekule.

4.3. Metabolizam aminokiselina

Osim za sintezu proteina, aminokiseline se također koriste za sintezu raznih neproteinskih spojeva koji imaju važne biološki značaj. Neke se aminokiseline razgrađuju i pretvaraju u finalni proizvodi: C0 2 , H 2 0 i NH 3 Razgradnja počinje reakcijama uobičajenim za većinu aminokiselina.

To uključuje:

a) dekarboksilacija - cijepanje od aminokiselina karboksilne skupine u obliku ugljični dioksid:

Sve aminokiseline prolaze kroz transaminaciju. U ovoj reakciji sudjeluje koenzim - fosfopiridoksal, za čiju je tvorbu potreban vitamin B 6 - piridoksin.

Transaminacija je glavna transformacija aminokiselina u tijelu, budući da je njezina brzina puno veća od one kod reakcija dekarboksilacije i deaminacije.

Transaminacija ima dvije glavne funkcije:

a) zahvaljujući transaminaciji, neke aminokiseline mogu se pretvoriti u druge. pri čemu ukupno aminokiselina se ne mijenja, ali se mijenja odnos između njih. S hranom u tijelo ulaze strane bjelančevine, u kojima su aminokiseline u različitim omjerima u odnosu na tjelesne bjelančevine. Transaminacijom se prilagođava aminokiselinski sastav tijela.

b) je sastavni dio posredna (neizravna) deaminacija aminokiseline - proces iz kojeg počinje razgradnja većine aminokiselina.

U prvoj fazi ovog procesa aminokiseline stupaju u reakciju transaminacije s α-ketoglutarnom kiselinom. U tom slučaju aminokiseline se pretvaraju u α-keto kiseline, a α-ketoglutarna kiselina se pretvara u glutaminsku kiselinu (aminokiselina).

U drugoj fazi, nastala glutaminska kiselina podvrgava se deaminaciji, od nje se odvaja NH3 i ponovno nastaje α-ketoglutarna kiselina. Rezultirajuće α-keto kiseline dalje se duboko razgrađuju i pretvaraju u konačne produkte CO 2 i H 2 0. Svaka od 20 keto kiselina (ima ih onoliko nastalih koliko ima vrsta aminokiselina) ima svoje specifične putove razgradnje. Međutim, tijekom razgradnje nekih aminokiselina kao međuproizvod nastaje pirogrožđana kiselina iz koje se može sintetizirati glukoza. Stoga se aminokiseline iz kojih nastaju takve keto-kiseline nazivaju glukogeni. Druge keto kiseline ne stvaraju piruvat tijekom svoje razgradnje. Njihov međuprodukt je acetil koenzim A iz kojeg je nemoguće dobiti glukozu, ali se mogu sintetizirati ketonska tijela. Aminokiseline koje odgovaraju takvim ketokiselinama nazivaju se ketogene.

Drugi proizvod neizravne deaminacije aminokiselina je amonijak. Amonijak je vrlo otrovan za tijelo. Dakle, tijelo ima molekularne mehanizme za njegovu neutralizaciju. Kako nastaje NH 3, on se u svim tkivima veže s glutaminskom kiselinom u glutamin. Ovaj privremena neutralizacija amonijaka. Protokom krvi glutamin ulazi u jetru, gdje se ponovno razgrađuje na glutaminsku kiselinu i NH3. Nastala glutaminska kiselina s krvlju ponovno ulazi u organe kako bi neutralizirala nove dijelove amonijaka. Oslobođeni amonijak, kao i ugljikov dioksid u jetri, koriste se za sintezu urea.

Sinteza ureje je ciklički, višefazni proces koji troši veliki broj energije. Aminokiselina ornitin igra vrlo važnu ulogu u sintezi uree. Ova aminokiselina se ne nalazi u proteinima. Ornitin se formira iz druge aminokiseline - arginin, koji je prisutan u proteinima. U vezi s važnom ulogom ornitina naziva se sinteza uree ornitinski ciklus.

U procesu sinteze na ornitin se vežu dvije molekule amonijaka i molekula ugljičnog dioksida, te se ornitin pretvara u arginin iz kojeg se odmah odvaja urea i ponovno nastaje ornitin. Uz ornitin i arginin, aminokiseline također sudjeluju u stvaranju uree: glutamin I asparaginska kiselina. Glutamin je dobavljač amonijaka, a asparaginska kiselina njegov nosač.

Sinteza uree je konačna neutralizacija amonijaka. Iz jetre s krvlju, urea ulazi u bubrege i izlučuje se urinom. Dnevno se stvara 20-35 g uree. Izlučivanje uree u urinu karakterizira brzinu razgradnje proteina u tijelu.

Odjeljak 3. Biokemija mišićno tkivo

Predavanje 5. Biokemija mišića

5.1. Građa stanice mišićno vlakno

Životinje i ljudi imaju dvije glavne vrste mišića: isprugana I glatko, nesmetano. Poprečno-prugasti mišići su pričvršćeni za kosti, odnosno za kostur, pa se stoga nazivaju i skeletni. Poprečnoprugasta mišićna vlakna također čine osnovu srčanog mišića - miokarda, iako postoje određene razlike u građi miokarda i skeletni mišić. Glatki mišići tvore muskulaturu zida krvne žile, crijeva, prožimaju tkivo unutarnji organi i kože.

Svaki poprečno-prugasti mišić sastoji se od nekoliko tisuća vlakana, ujedinjenih slojevima vezivnog tkiva i istom ovojnicom - fascija. Mišićna vlakna (miociti) su jako izdužene velike višejezgrene stanice duge do 2-3 cm, a u nekim mišićima i više od 10 cm.Debljina mišićnih stanica je oko 0,1-0,2 mm.

Kao i svaka stanica miocit sadrži takve obvezne organele kao što su jezgre, mitohondriji, ribosomi, citoplazmatski retikulum i stanična stijenka. Značajka miocita koja ih razlikuje od ostalih stanica je prisutnost kontraktilnih elemenata - miofibrile.

Jezgre okruženi ljuskom – nukleolemom i sastoje se uglavnom od nukleoproteina. Jezgra sadrži genetske informacije za sintezu proteina.

Ribosomi- unutarstanične tvorevine koje su kemijski nukleoproteini. Sinteza proteina odvija se na ribosomima.

Mitohondriji- mikroskopski mjehurići veličine do 2-3 mikrona, okruženi dvostrukom membranom. U mitohondrijima se ugljikohidrati, masti i aminokiseline oksidiraju u ugljični dioksid i vodu pomoću molekularnog kisika (kisik iz zraka). Zbog energije koja se oslobađa tijekom oksidacije, u mitohondrijima se odvija sinteza ATP-a. U treniranim mišićima mitohondriji su brojni i nalaze se duž miofibrila.

citoplazmatski retikulum(sarcoplasmic reticulum, sarcoplasmic reticulum) sastoji se od tubula, tubula i vezikula koje čine membrane i međusobno su povezane. Sarkoplazmatski retikulum, uz pomoć posebnih cjevčica koje se nazivaju T-sustav, povezan je s ovojnicom mišićne stanice – sarkolemom. Posebno treba istaknuti u sarkoplazmatskom retikulumu vezikule tzv cisternenas i koji sadrže visoke koncentracije iona kalcija. U cisternama je sadržaj iona Ca 2+ oko tisuću puta veći nego u citosolu. Tako visok koncentracijski gradijent iona kalcija nastaje zbog djelovanja enzima - kalcij adenozin tri- fosfataza(kalcijeva ATPaza) ugrađena u stijenku spremnika. Ovaj enzim katalizira hidrolizu ATP-a i zahvaljujući pritom oslobođenoj energiji osigurava prijenos iona kalcija u spremnike. Ovaj mehanizam transporta kalcijevih iona slikovito se naziva kalcijpumpa, ili kalcijska pumpa.

Citoplazma(citosol, sarkoplazma) zauzima unutarnji prostor miocita i koloidna je otopina koja sadrži proteine, glikogen, masne kapljice i druge inkluzije. Sarkoplazmatski proteini čine 25-30% svih mišićnih proteina. Među sarkoplazmatskim proteinima postoje aktivni enzimi. To prvenstveno uključuje enzime glikolize koji razgrađuju glikogen ili glukozu do pirogrožđane ili mliječne kiseline. Drugi važan sarkoplazmatski enzim je kreatin kinaza uključeni u opskrbu energijom rada mišića. posebna pažnja zaslužuje sarkoplazmatski protein mioglobin, koji je po strukturi identičan jednoj od podjedinica krvnog proteina - hemoglobinu. Mioglobin se sastoji od jednog polipeptida i jednog hema. Funkcija mioglobina je vezanje molekularnog kisika. Zahvaljujući ovom proteinu, stvara se određena opskrba kisikom u mišićnom tkivu. U posljednjih godina Utvrđena je još jedna funkcija mioglobina - to je prijenos 0 2 iz sarkoleme u mišićne mitohondrije.

Osim proteina, sarkoplazma sadrži neproteinske tvari koje sadrže dušik. Nazivaju se, za razliku od proteina, ekstraktivnim tvarima, jer se lako ekstrahiraju vodom. Među njima su adenil nukleotidi ATP-a, ADP-a, AMP-a i drugih nukleotida, pri čemu prevladava ATP. Koncentracija ATP-a u mirovanju je oko 4-5 mmol/kg. Ekstrakti također uključuju kreatin fosfat, njegov prekursor - kreatin i produkt ireverzibilne razgradnje kreatin fosfata - kreatinin. U koncentracija kreatin fosfata u mirovanju je obično 15-25 mmol/kg. Od aminokiselina, glutaminska kiselina i glutamin.

Glavni ugljikohidrat u mišićnom tkivu je glikogen. Koncentracija glikogena kreće se od 0,2-3%. Slobodna glukoza u sarkoplazmi je sadržana u vrlo maloj koncentraciji - ima je samo u tragovima. U procesu mišićnog rada u sarkoplazmi dolazi do nakupljanja proizvoda metabolizam ugljikohidrata- laktat i piruvat.

protoplazmatski mast vezan za proteine ​​i dostupan u koncentraciji od 1%. Rezervna mast nakuplja se u mišićima treniranim za izdržljivost.

5.2. Građa sarkoleme

Svako mišićno vlakno je okruženo staničnom membranom - sarkolema. Sarkolema je liloproteinska membrana debljine oko 10 nm. Izvana je sarkolema okružena mrežom isprepletenih niti proteina kolagena. Tijekom mišićne kontrakcije u kolagenom omotaču nastaju elastične sile zbog kojih se mišićno vlakno pri opuštanju isteže i vraća u prvobitno stanje. Završeci odgovaraju sarkolemi motorički živci. Točka kontakta između živčanog završetka i sarkoleme naziva se neuromuskularna sinapsa, ili terminalna neuralna ploča.

Kontraktilni elementi – miofibrile- zauzeti najviše volumen mišićnih stanica, njihov promjer je oko 1 mikrona. Kod netreniranih mišića miofibrile su razbacane, a kod treniranih mišića grupirane su u snopiće tzv. Conheim polja.

5.3. Struktura anizotropnih i izotropnih diskova

Mikroskopska studija strukture miofibrila pokazala je da se one sastoje od izmjeničnih svijetlih i tamnih područja, odnosno diskova. U mišićne stanice miofibrile su raspoređene na način da se svijetla i tamna područja susjednih miofibrila poklapaju, što stvara poprečnu ispruganost cijelog mišićnog vlakna vidljivog pod mikroskopom. Utvrđeno je da su miofibrile složene strukture izgrađene od veliki broj mišićne niti (protofibrile ili filamenti) dvije vrste - mast I tanak. Debele niti imaju promjer od 15 nm, tanke - 7 nm.

Miofibrile se sastoje od naizmjeničnih snopova paralelnih debelih i tankih niti, koji na krajevima ulaze jedan u drugi. Dio miofibrila, koji se sastoji od debelih niti i krajeva tankih niti smještenih između njih, ima dvolom. Pod mikroskopom ovo područje hvata vidljivu svjetlost ili protok elektrona (kada se koristi elektronski mikroskop) i stoga izgleda tamno. Takva područja nazivaju se anizotropan, ili tamni, diskovi (A-diskovi).

Svijetla područja miofibrila sastoje se od središnjih dijelova tankih niti. Relativno lako propuštaju svjetlosne zrake ili struju elektrona, budući da nemaju dvolom i tzv. izotropan ili svjetlo, diskovi (ja-diskovi). U sredini snopa tankih niti poprečno se nalazi tanka ploča proteina koja fiksira položaj mišićnih niti u prostoru. Ova ploča je jasno vidljiva pod mikroskopom u obliku linije koja prolazi preko I-diska i zove se Z-tanjur.

Odsjek miofibrila između susjednih 2-linija naziva se sarkomera. Duljina mu je 2,5-3 mikrona. Svaka miofibrila sastoji se od nekoliko stotina sarkomera (do 1000).

5.4. Struktura i svojstva kontraktilnih proteina

Proučavanje kemijskog sastava miofibrila pokazalo je da se debeli i tanki filamenti sastoje samo od proteina.

Debele niti se sastoje od proteina miozin. Miozin je protein Molekularna težina oko 500 kDa, koji sadrži dva vrlo duga polipeptidna lanca. Ovi lanci tvore dvostruku spiralu, ali se na jednom kraju ove niti razilaze i tvore kuglastu tvorevinu - kuglastu glavu. Stoga se u molekuli miozina razlikuju dva dijela - kuglasta glava i rep. Debeli filament sadrži oko 300 molekula miozina, a na presjeku debelog filamenta nalazi se 18 molekula miozina. Molekule miozina u debelim nitima isprepliću se svojim repovima, a njihove glave pravilno spiralno strše iz debele niti. Dva su važna mjesta (centra) u miozinskim glavama. Jedan od njih katalizira hidrolitičko cijepanje ATP-a, tj. odgovara aktivnom mjestu enzima. Aktivnost ATPaze miozina prvi su otkrili ruski biokemičari Engelhardt i Lyubimova. Drugi dio glave miozina osigurava vezu debelih niti s proteinom tankih niti tijekom kontrakcije mišića - akblato.

Tanke niti se sastoje od tri proteina: aktin, troponin I tropomiozin.

Glavni protein tankih filamenata - aktin. Aktin je globularni protein molekulske mase 42 kDa. Ovaj protein ima dva najvažnija svojstva. Prvo, pokazuje visoku sposobnost polimerizacije s formacijom dugi lanci nazvao fibrilarniaktinom(može se usporediti s nizom perli). Drugo, kao što je već navedeno, aktin se može spojiti s miozinskim glavama, što dovodi do stvaranja poprečnih mostova, odnosno adhezija, između tankih i debelih filamenata.

Osnova tanke niti je dvostruka spirala od dva lanca fibrilarnog aktina, koja sadrži oko 300 molekula globularnog aktina (poput dva niza kuglica upletenih u dvostruku spiralu, svaka kuglica odgovara globularnom aktinu).

Još jedan protein tankih filamenata - tropomiozin- također ima oblik dvostruke spirale, ali ovu spiralu čine polipeptidni lanci i mnogo je manje veličine od dvostruke spirale aktina. Tropomiozin se nalazi u žlijebu dvostruke spirale fibrilarnog aktina.

Treći protein tankih filamenata - troponin- pričvršćuje se na tropomiozin i fiksira svoj položaj u aktinskom žlijebu, čime se blokira interakcija glava miozina s molekulama globularnog aktina tankih filamenata.

5.5. Mehanizam mišićne kontrakcije

kontrakcija mišića je složeni mehanokemijski proces tijekom kojeg se kemijska energija hidrolitičke razgradnje ATP-a pretvara u mehanički rad koju izvodi mišić.

Trenutno ovaj mehanizam još nije u potpunosti razjašnjen. Ali sigurno se zna sljedeće:

Izvor energije potrebne za rad mišića je ATP.

Hidrolizu ATP-a, popraćenu oslobađanjem energije, katalizira miozin, koji, kao što je već navedeno, ima enzimsku aktivnost.

Mehanizam okidača mišićne kontrakcije je povećanje koncentracije Ca iona u sarkoplazmi miocita, uzrokovano motornim živčanim impulsom.

Tijekom kontrakcije mišića nastaju poprečni mostovi ili priraslice između debelih i tankih niti miofibrila.

Tijekom kontrakcije mišića, tanke niti klize duž debelih, što dovodi do skraćivanja miofibrila i cijelog mišićnog vlakna u cjelini.

Postoje mnoge hipoteze koje pokušavaju objasniti molekularni mehanizam kontrakcija mišića. Trenutno je najrazumnije hipoteza čamca na vesla”, odnosno “veslačka” hipoteza X. Huxleya. U pojednostavljenom obliku, njegova suština je sljedeća.

U mišiću u mirovanju, debeli i tanki filamenti miofibrila nisu međusobno povezani, budući da su vezna mjesta na molekulama aktina zatvorena molekulama tropomiozina.

Kontrakcija mišića nastaje pod utjecajem motoričkog živčanog impulsa, koji je val povećane propusnosti membrane koji se širi duž živčanog vlakna.

Ovaj val povećane propusnosti prenosi se kroz neuromuskularni spoj do T-sustava sarkoplazmatskog retikuluma i na kraju dospijeva do cisterni koje sadrže visoke koncentracije kalcijevih iona. Kao rezultat značajnog povećanja propusnosti stijenki spremnika, ioni kalcija napuštaju spremnike i njihova koncentracija u sarkoplazmi vrlo dugo kratko vrijeme(oko 3 ms) povećava se 1000 puta. Ioni kalcija, u visokoj koncentraciji, vežu se za protein tankih niti - troponin - i mijenjaju njegov prostorni oblik (konformaciju). Promjena konformacije troponina, zauzvrat, dovodi do činjenice da se molekule tropomiozina pomiču duž žlijeba fibrilarnog aktina, koji čini osnovu tankih filamenata, i oslobađa područje molekula aktina koje je namijenjeno vezanju na miozinske glave. Kao rezultat toga, između miozina i aktina (tj. Između debelih i tankih niti) pojavljuje se poprečni most, koji se nalazi pod kutom od 90 °. Budući da je veliki broj molekula miozina i aktina (oko 300 svaki) uključen u debele i tanke filamente, između mišićnih filamenata nastaje prilično velik broj poprečnih mostova ili adhezija. Stvaranje veze između aktina i miozina popraćeno je povećanjem aktivnosti ATP-aze potonjeg, što rezultira hidrolizom ATP-a:

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

Zbog energije koja se oslobađa tijekom cijepanja ATP-a, glava miozina se, poput šarke ili vesla čamca, okreće, a most između debelih i tankih niti nalazi se pod kutom od 45°, što dovodi do klizanja mišića. niti jedna prema drugoj. Napravivši zaokret, mostovi između debelih i tankih niti su prekinuti. Kao rezultat toga, ATP-azna aktivnost miozina naglo se smanjuje, a hidroliza ATP-a prestaje. Ali ako motor živčani impuls nastavlja ulaziti u mišić i visoka koncentracija kalcijevih iona ostaje u sarkoplazmi, križni mostovi se ponovno formiraju, ATPazna aktivnost miozina se povećava i ponovno dolazi do hidrolize novih dijelova ATP-a, osiguravajući energiju za okretanje križnih mostova svojim naknadna ruptura. To dovodi do daljnjeg pomicanja debelih i tankih niti jedna prema drugoj i skraćivanja miofibrila i mišićnih vlakana.

Obrazovni - metodičkikompleksPodisciplina Po Pobiokemija. 2. Dalje...

Nastavno-metodički kompleks po disciplinama (83)

Kompleks obuke i metodologije

Odjeli) Puni naziv Autor_____Rodina Elena Yurievna________________________________ obrazovni-metodičkikompleksPodisciplina MOLEKULARNA BIOLOGIJA (naziv) Specijalnost... s udžbenicima Po molekularna biologija naznačeni udžbenici Pobiokemija. 2. Dalje...

Lipidiimati vrlo veliki značaj u staničnom metabolizmu. Svi lipidi su organski spojevi netopivi u vodi prisutni u svim živim stanicama. Prema funkciji lipidi se dijele u tri skupine:

- strukturni i receptorski lipidi staničnih membrana

- energetski "depo" stanica i organizama

- vitamini i hormoni "lipidne" skupine

Lipidi se sastoje od masna kiselina(zasićeni i nezasićeni) i organski alkohol – glicerol. Glavninu masnih kiselina dobivamo iz hrane (životinjske i biljne). Životinjske masti su mješavina zasićenih (40-60%) i nezasićenih (30-50%) masnih kiselina. Biljne masti su najbogatije (75-90%) nezasićenim masnim kiselinama i najkorisnije su za naš organizam.

Većina masti se koristi za energetski metabolizam, cijepanje posebnim enzimima - lipaze i fosfolipaze. Kao rezultat toga dobivaju se masne kiseline i glicerol koji se dalje koriste u reakcijama glikolize i Krebsovog ciklusa. Sa stajališta nastanka molekula ATP-a - masti čine temelj energetske rezerve životinja i ljudi.

eukariotska stanica dobiva masti iz hrane, iako može sam sintetizirati većinu masnih kiselina ( osim dva nezamjenjiva– linolna i linolenska). Sinteza počinje u citoplazmi stanica uz pomoć složenog skupa enzima i završava u mitohondrijima ili glatkom endoplazmatskom retikulumu.

Početni produkt za sintezu većine lipida (masti, steroidi, fosfolipidi) je "univerzalna" molekula - acetil-koenzim A (aktivirana octena kiselina), koji je intermedijarni produkt većine reakcija katabolizma u stanici.

Masti ima u svakoj stanici, ali posebno ih je mnogo u posebnim stanicama. masne stanice – adipociti, formiranje masnog tkiva. Metabolizam masti u tijelu kontroliraju posebni hormoni hipofize, kao i inzulin i adrenalin.

Ugljikohidrati(monosaharidi, disaharidi, polisaharidi) najvažniji su spojevi za reakcije energetskog metabolizma. Kao rezultat razgradnje ugljikohidrata, stanica dobiva većinu energije i međuspojeva za sintezu drugih. organski spojevi(proteini, masti, nukleinske kiseline).

Glavninu šećera stanica i tijelo primaju izvana - iz hrane, ali mogu sintetizirati glukozu i glikogen iz spojeva koji nisu ugljikohidrati. Podloge za drugačija vrsta molekule mliječne kiseline (laktat) i pirogrožđane kiseline (piruvat), aminokiseline i glicerol djeluju kao molekule za sintezu ugljikohidrata. Te se reakcije odvijaju u citoplazmi uz sudjelovanje čitavog kompleksa enzima - glukoza-fosfataza. Sve reakcije sinteze zahtijevaju energiju – za sintezu 1 molekule glukoze potrebno je 6 molekula ATP!

Glavnina vlastite sinteze glukoze odvija se u stanicama jetre i bubrega, ali ne ide u srce, mozak i mišiće (nema potrebnih enzima). Stoga kršenje metabolizma ugljikohidrata prvenstveno utječe na rad ovih organa. Metabolizam ugljikohidrata kontrolira skupina hormona: hormoni hipofize, glukokortikosteroidni hormoni nadbubrežne žlijezde, inzulin i glukagon gušterače. Poremećaj hormonalne ravnoteže metabolizma ugljikohidrata dovodi do razvoja dijabetesa.

Ukratko smo pregledali glavne dijelove razmjene plastike. Može napraviti red opći zaključci:

Proces sinteze ugljikohidrata iz masti može se prikazati općom shemom:

Slika 7 - Opća shema sinteze ugljikohidrata iz masti

Jedan od glavnih produkata razgradnje lipida, glicerol, lako se koristi u sintezi ugljikohidrata stvaranjem gliceraldehid-3-fosfata i njegovim ulaskom u gluneogenezu. U biljkama i mikroorganizmima također se lako koristi za sintezu ugljikohidrata i drugog važnog produkta razgradnje lipida - masnih kiselina (acetil-CoA), kroz glioksilatni ciklus.

Ali opća shema ne odražava sve biokemijske procese koji se javljaju kao rezultat stvaranja ugljikohidrata iz masti.

Stoga ćemo razmotriti sve faze ovog procesa.

Shema sinteze ugljikohidrata i masti potpunije je prikazana na slici 8 i odvija se u više faza.

1. faza. Hidrolitička razgradnja masti pod djelovanjem enzima lipaze na glicerol i više masne kiseline (vidi klauzulu 1.2). Produkti hidrolize moraju se nakon niza transformacija pretvoriti u glukozu.

Slika 8 - Dijagram biosinteze ugljikohidrata iz masti

Faza 2. Pretvorba viših masnih kiselina u glukozu. Više masne kiseline, koje su nastale kao rezultat hidrolize masti, uništavaju se uglavnom b-oksidacijom (o ovom procesu je bilo riječi ranije u odjeljku 1.2, paragraf 1.2.2). Konačni proizvod ovog procesa je acetil-CoA.

Glioksilatni ciklus

Biljke, neke bakterije i gljive mogu koristiti acetil-CoA ne samo u Krebsovom ciklusu, već iu ciklusu koji se naziva glioksilat. Ovaj ciklus ima važnu ulogu kao poveznica u metabolizmu masti i ugljikohidrata.

Glioksilatni ciklus posebno intenzivno funkcionira u posebnim staničnim organelama, glioksisomima, tijekom klijanja uljarica. U ovom slučaju, mast se pretvara u ugljikohidrate potrebne za razvoj sadnice. Ovaj proces funkcionira sve dok sadnica ne razvije sposobnost fotosinteze. Kada se rezervna mast potroši na kraju klijanja, glioksisomi u stanici nestaju.

Glioksilatni put je specifičan samo za biljke i bakterije; nema ga u životinjskim organizmima. Mogućnost funkcioniranja glioksilatnog ciklusa je zbog činjenice da su biljke i bakterije sposobne sintetizirati enzime kao npr. izocitrat liaza I malat sintaza, koji zajedno s nekim enzimima Krebsovog ciklusa sudjeluju u glioksilatnom ciklusu.

Shema oksidacije acetil-CoA putem glioksilatnog puta prikazana je na slici 9.

Slika 9 - Shema glioksilatnog ciklusa

Dvije početne reakcije (1 i 2) glioksilatnog ciklusa identične su onima u ciklusu trikarboksilne kiseline. U prvoj reakciji (1), acetil-CoA se kondenzira s oksaloacetatom pomoću citrat sintaze da nastane citrat. U drugoj reakciji citrat izomerizira u izocitrat uz sudjelovanje akonitat hidrataze. Sljedeće reakcije specifične za glioksilatni ciklus katalizirane su posebnim enzimima. U trećoj reakciji, izocitrat se cijepa izocitrat lijazom u glioksilnu kiselinu i sukcinatnu kiselinu:

Tijekom četvrte reakcije, koju katalizira malat sintaza, glioksilat se kondenzira s acetil-CoA (druga molekula acetil-CoA koja ulazi u glioksilatni ciklus) da bi nastala jabučna kiselina (malat):

Zatim, u petoj reakciji, malat se oksidira u oksaloacetat. Ova reakcija je identična konačnoj reakciji ciklusa trikarboksilne kiseline; to je ujedno i završna reakcija glioksilatnog ciklusa, jer nastali oksaloacetat ponovno se kondenzira s novom molekulom acetil-CoA, čime započinje novi krug ciklusa.

Jantarna kiselina nastala u trećoj reakciji glioksilatnog ciklusa ne koristi se u ovom ciklusu, već se podvrgava daljnjim transformacijama.

Karakteristike organela 1. Plazma membrana 2. Jezgra 3. Mitohondriji 4. Plastidi 5. Ribosomi 6. EPS 7. Stanično središte 8. Golgijev kompleks 9.

Lizosomi A) Prijenos tvari kroz stanicu, prostorno razdvajanje reakcija u stanici B) Sinteza proteina C) Fotosinteza D) Pohranjivanje nasljednih informacija E) Nemembranski E) Sinteza masti i ugljikohidrata G) Sadrži DNA 3) Osigurava stanica s energijom I) Stanična samoprobava i unutarstanična probava K) Komunikacija stanice s vanjskim okolišem L) Kontrola diobe jezgre M) Samo kod biljaka H) Samo kod životinja

Koji

značajke žive stanice ovise o funkcioniranju bioloških membrana

A. selektivna propusnost

B. ionska izmjena

B. Upijanje i zadržavanje vode

D. Izolacija od okoliš I
povezanost s njom

Koji
organela povezuje stanicu u jedinstvenu cjelinu, vrši transport tvari,
sudjeluje u sintezi masti, proteina, složenih ugljikohidrata:

B. Golgijev kompleks

B. vanjski stanična membrana

Koji
struktura ribosoma je:

A. jednostruka membrana

B. dvostruka membrana

B. Nemembranski

Kako
nazvao unutarnje strukture mitohondriji:

A. grana

B. matrica

V. Christa

Koji
strukture koje tvori unutarnja membrana kloroplasta:

A. stroma

B. tilakoidi gran

V. Christa

D. Stroma tilakoidi

Za koji
organizme karakterizira jezgra:

A. za eukariote

B. za prokariote

Razlikovati se
da li prema kemijskom sastavu kromosoma i kromatina:

Gdje
centromera se nalazi na kromosomu:

A. na primarnom suženju

B. na sekundarnom suženju

Koji
organele su karakteristične samo za biljne stanice:

B. mitohondrije

B. Plastidi

Što
je dio ribosoma:

B. lipidi

1 Dvije membranske organele stanice uključuju:

1) ribosom 2) mitohondrij 3) endoplazmatski retikulum 4) lizosom
2 U mitohondrijima atomi vodika doniraju elektrone, dok se energija koristi za sintezu: 1) proteina 2) masti 3) ugljikohidrata 4) ATP-a
3 Sve stanične organele međusobno su povezane: 1) staničnom stijenkom 2) endoplazmatskim retikulumom 3) citoplazmom 4) vakuolama

Izaberite jedan točan odgovor. 1. Vanjska stanična membrana osigurava a) stalni oblik stanice c) metabolizam i energiju u

b) Osmotski tlak u stanici d) selektivna propusnost

2. Ljuske vlakana, kao ni kloroplasti, nemaju stanica

a) alge b) mahovine c) paprati d) životinje

3. U stanici se nalazi jezgra i organele

a) citoplazma _ c) endoplazmatski retikulum

b) Golgijev kompleks d) vakuole

4. Sinteza se odvija na membranama granularnog endoplazmatskog retikuluma

a) bjelančevine b) ugljikohidrati c) lipidi d) nukleinske kiseline

5. Škrob se nakuplja u

a) kloroplasti b) jezgra c) leukoplasti d) kromoplasti

6. Proteini, masti i ugljikohidrati se nakupljaju u

a) jezgra b) lizosomi c) Golgijev kompleks d) mitohondriji

7. U formiranju diobenog vretena sudjeluju

a) citoplazma b) stanično središte c) vakuola d) Golgijev kompleks

8. Organoid, koji se sastoji od mnogo međusobno povezanih šupljina, u
koji nakupljaju organske tvari sintetizirane u stanici – to su

a) Golgijev kompleks c) mitohondrij

b) kloroplast d) endoplazmatski retikulum

9. Razmjena tvari između stanice i njezine okoline odvija se kroz
ljuske zbog prisutnosti u njoj

a) molekule lipida c) molekule ugljikohidrata

b) brojne rupe d) molekule nukleinske kiseline

10. Organske tvari sintetizirane u stanici prelaze u organele
a) uz pomoć Golgijevog kompleksa c) uz pomoć vakuola

b) uz pomoć lizosoma d) kroz kanale endoplazmatskog retikuluma

11.Cijepanje organska tvar u kavezu, nakon čega slijedi oslobađanje.
energije i dolazi do sinteze velikog broja molekula ATP-a

a) mitohondriji b) lizosomi c) kloroplasti d) ribosomi

12. Organizmi čije stanice nemaju formiranu jezgru, mitohondrije,
Golgijev kompleks, pripadaju skupini

a) prokarioti b) eukarioti c) autotrofi d) heterotrofi

13. Prokarioti uključuju

a) alge b) bakterije c) gljive d) virusi

14. Jezgra igra veliku ulogu u stanici, jer je uključena u sintezu

a) glukoza b) lipidi c) vlakna d) nukleinske kiseline i proteini

15. Organoid odijeljen od citoplazme jednom membranom, koji sadrži
mnogi enzimi koji razgrađuju složene organske tvari
sve do jednostavnih monomera

a) mitohondrij b) ribosom c) Golgijev kompleks d) lizosom

Koja je funkcija vanjske plazma membrane u stanici?

1) ograničava sadržaj ćelije iz vanjsko okruženje
2) osigurava kretanje tvari u stanici
3) osigurava komunikaciju između organela
4) provodi sintezu proteinskih molekula

Funkciju obavljaju membrane glatkog endoplazmatskog retikuluma
1) sinteza lipida i ugljikohidrata
2) sinteza proteina
3) razgradnja proteina
4) razgradnja ugljikohidrata i lipida

Jedna od funkcija golgijevog kompleksa
1) stvaranje lizosoma
2) stvaranje ribosoma
3) Sinteza ATP-a
4) oksidacija organskih tvari

Molekule lipida dio su
1) plazma membrana
2) ribosomi
3) stanične membrane gljiva
4) centriole
Unaprijed hvala svima koji mogu pomoći

Reakcije biosinteze lipida mogu se odvijati u glatkom endoplazmatskom retikulumu stanica svih organa. Supstrat za sintezu masti de novo je glukoza.

Kao što znate, ulazeći u stanicu, glukoza se pretvara u glikogen, pentoze i oksidira u pirogrožđanu kiselinu. Kada je opskrba visoka, glukoza se koristi za sintezu glikogena, ali ta je mogućnost ograničena volumenom stanice. Stoga glukoza "propada" u glikolizu i pretvara se u piruvat bilo izravno ili putem pentozofosfatnog šanta. U drugom slučaju nastaje NADPH, koji će kasnije biti potreban za sintezu masnih kiselina.

Piruvat ulazi u mitohondrije, dekarboksilira u acetil-SCoA i ulazi u TCA ciklus. Međutim, sposoban odmor, na odmor, u prisutnosti viška energije u stanici, reakcije TCA (osobito reakcija izocitrat dehidrogenaze) blokirane su viškom ATP-a i NADH.

Opća shema biosinteze triacilglicerola i kolesterola iz glukoze

Oksaloacetat, također nastao iz citrata, reducira se malat dehidrogenazom u jabučnu kiselinu i vraća u mitohondrije.

• pomoću mehanizma malat-aspartat (nije prikazan na slici),
• nakon dekarboksilacije malata do piruvat NADP-ovisan maleinski enzim. Nastali NADPH koristit će se u sintezi masnih kiselina ili kolesterola.