3.3. Sintesi dei grassi

I grassi sono sintetizzati dal glicerolo e acidi grassi. Il glicerolo nel corpo si verifica durante la scomposizione dei grassi (alimentari o propri) e si forma facilmente anche dai carboidrati. Gli acidi grassi sono sintetizzati dall'acetil coenzima A, un metabolita universale del corpo. Questa sintesi richiede anche idrogeno (sotto forma di NADPH 2) ed energia ATP. Il corpo sintetizza solo acidi grassi saturi e monoinsaturi (quelli con un doppio legame). Gli acidi contenenti due o più doppi legami nella loro molecola (polinsaturi) non vengono sintetizzati nell'organismo e devono essere forniti con il cibo. Per la sintesi dei grassi possono essere utilizzati anche acidi grassi, prodotti dell'idrolisi del cibo e dei grassi corporei.

Tutti i partecipanti alla sintesi dei grassi devono essere presenti forma attiva: glicerolo sotto forma di glicerofosfato e acidi grassi sotto forma di acil-enzima A. La sintesi dei grassi avviene nel citoplasma delle cellule (principalmente tessuto adiposo, fegato, intestino tenue) e si procede secondo il seguente schema

Va sottolineato che il glicerolo e gli acidi grassi possono essere ottenuti dai carboidrati. Pertanto, con il consumo eccessivo di carboidrati sullo sfondo di uno stile di vita sedentario, si sviluppa l'obesità.

Lezione 4. Metabolismo delle proteine

4.1. Catabolismo delle proteine

Anche le proteine ​​che compongono le cellule del corpo sono soggette a costante degradazione sotto l'influenza di enzimi proteolitici intracellulari chiamati proteinasi intracellulari O catepsine. Questi enzimi sono localizzati in speciali organelli intracellulari: i lisosomi. Sotto l'influenza delle catepsine, anche le proteine ​​del corpo vengono convertite in aminoacidi. (È importante notare che la scomposizione sia del cibo che delle proteine ​​del corpo porta alla formazione degli stessi 20 tipi di aminoacidi.) Ogni giorno vengono scomposti circa 200 g di proteine ​​del corpo. Pertanto, durante il giorno, nel corpo compaiono circa 300 g di aminoacidi liberi.

4.2. Sintesi proteica

La maggior parte degli aminoacidi vengono utilizzati per la sintesi proteica. La sintesi proteica avviene con la partecipazione obbligatoria degli acidi nucleici.

La prima fase della sintesi proteica è trascrizione- effettuato nel nucleo della cellula utilizzando il DNA come fonte di informazione genetica. Le informazioni genetiche determinano l'ordine degli amminoacidi nelle catene polipeptidiche della proteina sintetizzata. Questa informazione è codificata dalla sequenza di basi azotate nella molecola del DNA. Ogni amminoacido è codificato da una combinazione di tre basi azotate chiamate codone, O tripletta. Viene chiamata la sezione di una molecola di DNA contenente informazioni su una proteina specifica "gene". In questa sezione del DNA, durante la trascrizione, viene sintetizzato l'RNA messaggero (mRNA) secondo il principio di complementarità. Questo acido nucleico è una copia del gene corrispondente. L'mRNA risultante lascia il nucleo ed entra nel citoplasma. In modo simile, la sintesi del ribosomiale (rRNA) e del trasporto (tRNA) avviene sul DNA come matrice.

Durante la seconda fase - riconoscimento(riconoscimento) che si verificano nel citoplasma, gli amminoacidi si legano selettivamente ai loro trasportatori: gli RNA di trasporto (tRNA). Ciascuna molecola di tRNA è una corta catena polinucleotidica contenente circa 80 nucleotidi e parzialmente attorcigliata in una doppia elica, risultando in una configurazione a "quadrifoglio curvo". Ad un'estremità della catena polinucleotidica, tutti i tRNA hanno un nucleotide contenente adenina. A questa estremità della molecola di tRNA è attaccato un amminoacido. L'ansa opposta al sito di attacco dell'amminoacido contiene un anticodone, costituito da tre basi azotate e destinato al successivo legame con il codone complementare dell'mRNA. Uno degli anelli laterali della molecola di tRNA assicura l'attaccamento del tRNA all'enzima coinvolto riconoscimento, e l'altro anello laterale è necessario per attaccare il tRNA al ribosoma nella fase successiva della sintesi proteica.

In questa fase, la molecola di ATP viene utilizzata come fonte di energia. Come risultato del riconoscimento, si forma un complesso amminoacido-tRNA. A questo proposito, la seconda fase della sintesi proteica è chiamata attivazione degli aminoacidi.

La terza fase della sintesi proteica è trasmissione- si verifica sui ribosomi. Ogni ribosoma è costituito da due parti: una subunità grande e una piccola. Di Composizione chimica entrambe le subunità sono costituite da rRNA e proteine. I ribosomi sono in grado di scomporsi facilmente in sottoparticelle, che possono nuovamente combinarsi tra loro per formare un ribosoma. La traduzione inizia con la dissociazione del ribosoma in sottoparticelle, che si attaccano immediatamente alla parte iniziale della molecola di mRNA proveniente dal nucleo. In questo caso rimane uno spazio tra le sottoparticelle (il cosiddetto tunnel), dove si trova una piccola sezione di mRNA. Quindi, i tRNA legati agli amminoacidi vengono aggiunti al complesso ribosoma-mRNA risultante. L'attaccamento del tRNA a questo complesso avviene legando uno degli anelli laterali del tRNA al ribosoma e legando l'anticodone del tRNA al suo codone complementare dell'mRNA situato nel tunnel tra le sottoparticelle ribosomiali. Allo stesso tempo, solo due tRNA con aminoacidi possono unirsi al complesso ribosoma-mRNA.

A causa del legame specifico degli anticodoni del tRNA ai codoni dell'mRNA, solo le molecole di tRNA i cui anticodoni sono complementari ai codoni dell'mRNA sono attaccate alla porzione della molecola di mRNA situata nel tunnel. Pertanto, questi tRNA forniscono ai ribosomi solo amminoacidi strettamente specifici. Successivamente, gli amminoacidi vengono collegati tra loro tramite un legame peptidico e si forma un dipeptide, che è associato a uno dei tRNA. Successivamente, il ribosoma si muove lungo l'mRNA esattamente di un codone (questo movimento del ribosoma è chiamato traslocazione).

Come risultato della traslocazione, il tRNA libero (senza amminoacido) viene separato dal ribosoma e nella zona del tunnel appare un nuovo codone, al quale secondo il principio di complementarità. L'amminoacido rilasciato si combina con il dipeptide precedentemente formato, provocando l'allungamento della catena peptidica. Seguono nuove traslocazioni, l'arrivo di nuovi tRNA con aminoacidi sul ribosoma e un ulteriore allungamento della catena peptidica.

Pertanto, l'ordine di inclusione degli amminoacidi nella proteina sintetizzata è determinato dalla sequenza dei codoni nell'mRNA. La sintesi della catena polipeptidica viene completata quando entra nel tunnel un codone speciale, che non codifica per aminoacidi e al quale nessun tRNA può unirsi. Tali codoni sono chiamati codoni di stop.

Di conseguenza, attraverso le tre fasi descritte, vengono sintetizzati i polipeptidi, cioè si forma la struttura primaria della proteina. Le strutture superiori (spaziali) (secondarie, terziarie, quaternarie) sorgono spontaneamente.

La sintesi proteica è un processo ad alta intensità energetica. Per includere un solo amminoacido in una molecola proteica sintetizzata, sono necessarie almeno tre molecole di ATP.

4.3. Metabolismo degli aminoacidi

Oltre alla sintesi proteica, gli aminoacidi vengono utilizzati anche per la sintesi di vari composti non proteici importanti significato biologico. Alcuni amminoacidi subiscono la degradazione e vengono convertiti in prodotti finali: C0 2, H 2 0 e NH 3 Il decadimento inizia con reazioni comuni alla maggior parte degli amminoacidi.

Questi includono:

a) decarbossilazione: la rimozione di un gruppo carbossilico dagli amminoacidi sotto forma diossido di carbonio:

Tutti gli amminoacidi subiscono transaminazione. Questa reazione coinvolge un coenzima - fosfopiridossale, la cui formazione richiede vitamina B 6 - piridossina.

La transaminazione è la principale trasformazione degli aminoacidi nell'organismo, poiché la sua velocità è molto superiore a quella delle reazioni di decarbossilazione e deaminazione.

La transaminazione svolge due funzioni principali:

a) a causa della transaminazione, alcuni amminoacidi possono essere convertiti in altri. In cui totale gli amminoacidi non cambiano, ma cambia il rapporto tra loro. Con il cibo entrano nel corpo proteine ​​estranee, in cui gli aminoacidi sono in proporzioni diverse rispetto alle proteine ​​​​corporee. Attraverso la transaminazione viene regolata la composizione aminoacidica del corpo.

b) è parte integrale deaminazione indiretta (indiretta). aminoacidi - il processo attraverso il quale inizia la scomposizione della maggior parte degli aminoacidi.

Nella prima fase di questo processo, gli aminoacidi subiscono una reazione di transaminazione con l'acido α-chetoglutarico. Gli amminoacidi vengono convertiti in α-chetoacidi e l'acido α-chetoglutarico viene convertito in acido glutammico (amminoacido).

Nella seconda fase, l'acido glutammico risultante viene sottoposto a deaminazione, da esso viene separato NH 3 e si forma nuovamente acido α-chetoglutarico. Gli α-chetoacidi risultanti subiscono quindi una profonda decomposizione e vengono convertiti nei prodotti finali C0 2 e H 2 0. Ciascuno dei 20 chetoacidi (ce ne sono tanti quanti sono i tipi di amminoacidi) ha la sua specificità vie di decomposizione. Tuttavia, durante la scomposizione di alcuni aminoacidi, si forma acido piruvico come prodotto intermedio, dal quale può essere sintetizzato il glucosio. Pertanto, vengono chiamati gli amminoacidi da cui derivano tali chetoacidi glucogenico. Altri chetoacidi non formano piruvato durante la loro degradazione. Il loro prodotto intermedio è l'acetil coenzima A, dal quale è impossibile ottenere glucosio, ma è possibile sintetizzare corpi chetonici. Gli amminoacidi corrispondenti a tali chetoacidi sono chiamati chetogenici.

Il secondo prodotto della deaminazione indiretta degli amminoacidi è l'ammoniaca. L'ammoniaca è altamente tossica per il corpo. Pertanto, il corpo dispone di meccanismi molecolari per la sua neutralizzazione. Quando si forma NH 3, si lega all'acido glutammico in tutti i tessuti per formare glutammina. Questo neutralizzazione temporanea dell'ammoniaca. Attraverso il flusso sanguigno la glutammina entra nel fegato, dove si scompone nuovamente in acido glutammico e NH3. L'acido glutammico risultante viene restituito agli organi con il sangue per neutralizzare nuove porzioni di ammoniaca. Per la sintesi vengono utilizzate l'ammoniaca rilasciata e l'anidride carbonica nel fegato urea.

La sintesi dell'urea è un processo ciclico a più fasi che consuma un gran numero di energia. L'amminoacido ornitina svolge un ruolo molto importante nella sintesi dell'urea. Questo amminoacido non fa parte delle proteine. L'ornitina è formata da un altro amminoacido: arginina, che è presente nelle proteine. A causa dell'importante ruolo dell'ornitina, viene chiamata la sintesi dell'urea ciclo dell'ornitina.

Durante il processo di sintesi, all'ornitina vengono aggiunte due molecole di ammoniaca e una molecola di anidride carbonica e l'ornitina viene convertita in arginina, dalla quale viene immediatamente scissa l'urea e si forma nuovamente l'ornitina. Insieme all'ornitina e all'arginina, anche gli aminoacidi partecipano alla formazione dell'urea: glutammina E acido aspartico. La glutammina è un fornitore di ammoniaca e l'acido aspartico è il suo trasportatore.

La sintesi dell'urea lo è neutralizzazione finale dell'ammoniaca. Dal fegato, l'urea entra nei reni con il sangue e viene escreta nelle urine. Si formano 20-35 g di urea al giorno. L'escrezione di urea nelle urine caratterizza la velocità di degradazione delle proteine ​​nel corpo.

Sezione 3. Biochimica tessuto muscolare

Lezione 5. Biochimica dei muscoli

5.1. Struttura cellulare fibra muscolare

Gli animali e gli esseri umani hanno due tipi principali di muscoli: striato E liscio. I muscoli striati sono attaccati alle ossa, cioè allo scheletro, e per questo vengono anche chiamati scheletrici. Le fibre muscolari striate costituiscono anche la base del muscolo cardiaco - il miocardio, sebbene vi siano alcune differenze nella struttura del miocardio e muscoli scheletrici. I muscoli lisci formano i muscoli delle pareti vasi sanguigni, intestino, penetrano nei tessuti organi interni e pelle.

Ogni muscolo striato è costituito da diverse migliaia di fibre, unite da strati di tessuto connettivo e dalla stessa membrana - fascia. Le fibre muscolari (miociti) sono grandi cellule multinucleate altamente allungate lunghe fino a 2-3 cm e in alcuni muscoli anche più di 10 cm, lo spessore delle cellule muscolari è di circa 0,1-0,2 mm.

Come ogni cellula, miocita contiene organelli essenziali come nuclei, mitocondri, ribosomi, reticolo citoplasmatico e membrana cellulare. Una caratteristica dei miociti che li distingue dalle altre cellule è la presenza di elementi contrattili - miofibrille

Nuclei sono circondati da un guscio - il nucleolemma e sono costituiti principalmente da nucleoproteine. Il nucleo contiene l'informazione genetica per la sintesi proteica.

Ribosomi- formazioni intracellulari che sono nucleoproteine ​​​​nella composizione chimica. La sintesi proteica avviene sui ribosomi.

Mitocondri- bolle microscopiche fino a 2-3 micron, circondate da una doppia membrana. Nei mitocondri, l'ossidazione di carboidrati, grassi e amminoacidi in anidride carbonica e acqua avviene utilizzando l'ossigeno molecolare (ossigeno dell'aria). A causa dell'energia rilasciata durante l'ossidazione, la sintesi di ATP avviene nei mitocondri. Nei muscoli allenati i mitocondri sono numerosi e localizzati lungo le miofibrille.

Reticolo citoplasmatico(reticolo sarcoplasmatico, reticolo sarcoplasmatico) è costituito da tubi, tubuli e vescicole formati da membrane e collegati tra loro. Il reticolo sarcoplasmatico, attraverso speciali tubi chiamati sistema T, è collegato alla membrana della cellula muscolare - il sarcolemma. Di particolare rilievo nel reticolo sarcoplasmatico sono le vescicole chiamate cisternanoi e contenente alte concentrazioni di ioni calcio. Nelle cisterne il contenuto di ioni Ca 2+ è circa mille volte superiore a quello del citosol. Un gradiente di concentrazione così elevato di ioni calcio è dovuto al funzionamento dell'enzima - calcio adenosina tri- fosfatasi(calcio ATPasi), integrato nella parete del serbatoio. Questo enzima catalizza l'idrolisi dell'ATP e, grazie all'energia rilasciata durante questo processo, garantisce il trasferimento degli ioni calcio all'interno dei serbatoi. Questo meccanismo di trasporto degli ioni calcio è chiamato figurativamente calciopompa, O pompa del calcio.

Citoplasma(citosol, sarcoplasma) occupa lo spazio interno dei miociti ed è una soluzione colloidale contenente proteine, glicogeno, goccioline di grasso e altre inclusioni. Le proteine ​​sarcoplasmatiche rappresentano il 25-30% di tutte le proteine ​​muscolari. Tra le proteine ​​sarcoplasmatiche sono presenti enzimi attivi. Questi includono principalmente enzimi glicolitici, che scompongono il glicogeno o il glucosio in acido piruvico o lattico. Un altro importante enzima sarcoplasmatico è creatina chinasi, coinvolto nell'approvvigionamento energetico del lavoro muscolare. Attenzione speciale merita la proteina sarcoplasmatica mioglobina, che è identica nella struttura a una delle subunità della proteina del sangue: l'emoglobina. La mioglobina è costituita da un polipeptide e un eme. La funzione della mioglobina è quella di legare l'ossigeno molecolare. Grazie a questa proteina, nel tessuto muscolare viene creato un certo apporto di ossigeno. IN l'anno scorsoÈ stata stabilita un'altra funzione della mioglobina: il trasferimento di 0 2 dal sarcolemma ai mitocondri muscolari.

Oltre alle proteine, il sarcoplasma contiene sostanze non contenenti azoto proteico. A differenza delle proteine, vengono chiamati estrattivi perché si estraggono facilmente con acqua. Tra questi ci sono gli adenil nucleotidi ATP, ADP, AMP e altri nucleotidi, con predominanza dell'ATP. La concentrazione di ATP a riposo è di circa 4-5 mmol/kg. Includono anche gli estrattivi creatina fosfato, il suo predecessore è la creatina e il prodotto della degradazione irreversibile della creatina fosfato - creatinina IN La concentrazione a riposo di creatina fosfato è solitamente di 15-25 mmol/kg. Tra gli aminoacidi, l'acido glutammico e l'acido glutammico si trovano in grandi quantità. glutammina.

Il principale carboidrato del tessuto muscolare è glicogeno. La concentrazione di glicogeno varia dallo 0,2 al 3%. Il glucosio libero nel sarcoplasma è contenuto in concentrazioni molto basse: ce ne sono solo tracce. Durante il lavoro muscolare, i prodotti si accumulano nel sarcoplasma metabolismo dei carboidrati- lattato e piruvato.

Protoplasmatico grasso legato alle proteine ​​e disponibile in una concentrazione dell'1%. Grasso di riserva si accumula nei muscoli allenati per la resistenza.

5.2. Struttura del sarcolemma

Ogni fibra muscolare è circondata da una membrana cellulare - sarcolemma. Il sarcolemma è una membrana liloproteica spessa circa 10 nm. All'esterno, il sarcolemma è circondato da una rete di filamenti intrecciati di proteine ​​di collagene. Durante la contrazione muscolare, nel guscio di collagene si formano forze elastiche, grazie alle quali, quando rilassata, la fibra muscolare si allunga e ritorna al suo stato originale. Le terminazioni si avvicinano al sarcolemma nervi motori. Viene chiamato il punto di contatto tra la terminazione nervosa e il sarcolemma sinapsi neuromuscolare, O placca neurale terminale.

Elementi contrattili: miofibrille- occupare maggior parte volume delle cellule muscolari, il loro diametro è di circa 1 micron. Nei muscoli non allenati, le miofibrille sono sparse, ma nei muscoli allenati sono raggruppate in fasci chiamati campi di Conheim.

5.3. Struttura dei dischi anisotropi e isotropi

L'esame microscopico della struttura delle miofibrille ha mostrato che sono costituite da aree o dischi chiari e scuri alternati. IN cellule muscolari le miofibrille sono disposte in modo tale che le zone chiare e scure delle miofibrille adiacenti coincidano, creando una striatura trasversale dell'intera fibra muscolare visibile al microscopio. Si è scoperto che le miofibrille sono strutture complesse, costruite, a loro volta, da elevato numero fili muscolari (protofibrille o filamenti) di due tipi - grasso E magro. I fili spessi hanno un diametro di 15 nm, quelli sottili - 7 nm.

Le miofibrille sono costituite da fasci alternati di filamenti paralleli spessi e sottili, le cui estremità si intersecano tra loro. Una sezione della miofibrilla, costituita da filamenti spessi e dalle estremità di filamenti sottili situati tra loro, è birifrangente. Al microscopio, quest'area blocca la luce visibile o il flusso di elettroni (utilizzando un microscopio elettronico) e quindi appare scura. Tali aree sono chiamate anisotropo, O scuri, dischi (dischi A).

Le aree chiare delle miofibrille sono costituite da parti centrali di filamenti sottili. Trasmettono raggi luminosi o un flusso di elettroni con relativa facilità, poiché non hanno birifrangenza e vengono chiamati isotropo, O luce, dischi (IO-dischi). Nel mezzo del fascio di filamenti sottili, si trova trasversalmente una sottile piastra proteica, che fissa la posizione dei filamenti muscolari nello spazio. Questa placca è chiaramente visibile al microscopio sotto forma di una linea che attraversa il disco I e si chiama Z- un record.

Viene chiamata la sezione della miofibrilla tra 2 linee adiacenti sarcomero La sua lunghezza è di 2,5-3 micron. Ogni miofibrilla è composta da diverse centinaia di sarcomeri (fino a 1000).

5.4. Struttura e proprietà delle proteine ​​contrattili

Uno studio sulla composizione chimica delle miofibrille ha dimostrato che i filamenti spessi e sottili sono costituiti solo da proteine.

I filamenti spessi sono fatti di proteine miosina. La miosina è una proteina con peso molecolare circa 500 kDa, contenente due catene polipeptidiche molto lunghe. Queste catene formano una doppia elica, ma ad un'estremità questi fili divergono e formano una formazione sferica: una testa globulare. Pertanto, la molecola di miosina ha due parti: la testa globulare e la coda. Il filamento spesso contiene circa 300 molecole di miosina e su una sezione trasversale del filamento spesso si trovano 18 molecole di miosina. Le molecole di miosina nei filamenti spessi sono intrecciate con le loro code e le loro teste sporgono dal filamento spesso in una spirale regolare. Ci sono due aree importanti (centri) nelle teste della miosina. Uno di questi catalizza la scissione idrolitica dell'ATP, cioè corrisponde al centro attivo dell'enzima. L'attività ATPasi della miosina fu scoperta per la prima volta dai biochimici russi Engelhardt e Lyubimova. La seconda sezione della testa della miosina assicura la connessione dei filamenti spessi con la proteina dei filamenti sottili durante la contrazione muscolare - okfango.

I filamenti sottili sono costituiti da tre proteine: actina, troponina E tropomiosina.

La principale proteina dei filamenti sottili è actina. L'actina è una proteina globulare con un peso molecolare di 42 kDa. Questa proteina ne ha due le proprietà più importanti. Innanzitutto presenta un'elevata capacità di polimerizzare con la formazione lunghe catene, chiamato fibrillareactina(può essere paragonato a un filo di perle). In secondo luogo, come già notato, l'actina può combinarsi con le teste della miosina, il che porta alla formazione di ponti trasversali, o aderenze, tra filamenti sottili e spessi.

La base del filamento sottile è una doppia elica di due catene di actina fibrillare, contenente circa 300 molecole di actina globulare (come due fili di perle attorcigliate in una doppia elica, ciascuna perla corrispondente all'actina globulare).

Un'altra proteina a filamento sottile - tropomiosina– ha anch’essa la forma di una doppia elica, ma questa elica è formata da catene polipeptidiche ed è di dimensioni molto più piccole della doppia elica dell’actina. La tropomiosina si trova nel solco della doppia elica dell'actina fibrillare.

Terza proteina del filamento sottile - troponina- si attacca alla tropomiosina e fissa la sua posizione nel solco di actina, che blocca l'interazione delle teste di miosina con le molecole di actina globulare di filamenti sottili.

5.5. Meccanismo di contrazione muscolare

Contrazione muscolareè un processo meccanochimico complesso durante il quale viene convertita l'energia chimica della scissione idrolitica dell'ATP lavoro meccanico eseguita dal muscolo.

Allo stato attuale, questo meccanismo non è stato ancora completamente divulgato. Ma è certo quanto segue:

La fonte di energia necessaria per il lavoro muscolare è l'ATP.

L'idrolisi dell'ATP, accompagnata dal rilascio di energia, è catalizzata dalla miosina che, come già notato, possiede attività enzimatica.

Il meccanismo scatenante della contrazione muscolare è un aumento della concentrazione di ioni Ca nel sarcoplasma dei miociti, causato da un impulso nervoso motore.

Durante la contrazione muscolare, tra i filamenti spessi e sottili delle miofibrille compaiono ponti trasversali o aderenze.

Durante la contrazione muscolare, i filamenti sottili scivolano lungo i filamenti spessi, il che porta all'accorciamento delle miofibrille e dell'intera fibra muscolare nel suo complesso.

Ci sono molte ipotesi che cercano di spiegare meccanismo molecolare contrazione muscolare. Il più giustificato al momento è ipotesi barca a remi", o l'ipotesi del "remare" di X. Huxley. In una forma semplificata, la sua essenza è la seguente.

In un muscolo a riposo, i filamenti spessi e sottili delle miofibrille non sono collegati tra loro, poiché i siti di legame sulle molecole di actina sono coperti da molecole di tropomiosina.

La contrazione muscolare avviene sotto l'influenza di un impulso nervoso motorio, che è un'onda di maggiore permeabilità della membrana che si propaga lungo la fibra nervosa.

Questa onda di aumentata permeabilità viene trasmessa attraverso la giunzione neuromuscolare al sistema T del reticolo sarcoplasmatico e infine raggiunge le cisterne contenenti alte concentrazioni di ioni calcio. A seguito di un aumento significativo della permeabilità della parete del serbatoio, gli ioni calcio lasciano i serbatoi e la loro concentrazione nel sarcoplasma è molto elevata. poco tempo(circa 3 ms) aumenta di 1000 volte. Gli ioni calcio, essendo in alta concentrazione, si attaccano alla proteina dei filamenti sottili - la troponina - e ne modificano la forma spaziale (conformazione). Un cambiamento nella conformazione della troponina, a sua volta, porta al fatto che le molecole di tropomiosina vengono spostate lungo il solco dell'actina fibrillare, che costituisce la base di filamenti sottili, e rilasciano quella porzione di molecole di actina destinata a legarsi alle teste di miosina . Di conseguenza, tra miosina e actina (cioè tra filamenti spessi e sottili) si forma un ponte trasversale situato ad un angolo di 90°. Poiché i filamenti spessi e sottili contengono un gran numero di molecole di miosina e actina (circa 300 ciascuno), tra i filamenti muscolari si forma un numero abbastanza elevato di ponti trasversali, o aderenze. La formazione di un legame tra actina e miosina è accompagnata da un aumento dell'attività ATPasi di quest'ultima, con conseguente idrolisi dell'ATP:

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

A causa dell'energia rilasciata durante la degradazione dell'ATP, la testa della miosina, come un cardine o un remo di una barca, ruota e il ponte tra i filamenti spessi e sottili forma un angolo di 45°, il che porta allo scorrimento del muscolo filamenti uno verso l'altro. Dopo aver fatto una svolta, i ponti tra fili spessi e sottili si rompono. Di conseguenza, l'attività ATPasi della miosina diminuisce drasticamente e l'idrolisi dell'ATP si interrompe. Ma se il motore impulso nervoso continua ad entrare nel muscolo e nel sarcoplasma rimane un'alta concentrazione di ioni calcio, si formano nuovamente i ponti trasversali, l'attività ATPasi della miosina aumenta e avviene nuovamente l'idrolisi di nuove porzioni di ATP, fornendo energia per la rotazione dei ponti trasversali con la loro successiva rottura. Ciò porta ad un ulteriore movimento dei filamenti spessi e sottili l'uno verso l'altro e ad un accorciamento delle miofibrille e delle fibre muscolari.

Educativo - metodicocomplessoDidisciplina Di Dibiochimica. 2. Avanti...

Complesso didattico e metodologico della disciplina (83)

Complesso formativo e metodologico

Dipartimenti) Nome completo autore_____Rodina Elena Yurievna________________________________ Educativo-metodicocomplessoDidisciplina BIOLOGIA MOLECOLARE (nome) Specialità... con libri di testo Di biologia molecolare sono indicati i libri di testo Dibiochimica. 2. Avanti...

Lipidiavere molto Grande importanza nel metabolismo cellulare. Tutti i lipidi sono composti organici, insolubili in acqua, presenti in tutte le cellule viventi. In base alla loro funzione i lipidi si dividono in tre gruppi:

- lipidi strutturali e recettoriali delle membrane cellulari

- “deposito” energetico di cellule e organismi

- vitamine e ormoni del gruppo “lipidico”.

La base dei lipidi è acido grasso(saturo e insaturo) e alcol organico - glicerolo. Otteniamo la maggior parte degli acidi grassi dagli alimenti (animali e vegetali). I grassi animali sono una miscela di acidi grassi saturi (40-60%) e insaturi (30-50%). I grassi vegetali sono i più ricchi (75-90%) di acidi grassi insaturi e sono i più benefici per il nostro organismo.

Viene utilizzata la maggior parte dei grassi metabolismo energetico, scomposto da enzimi speciali - lipasi e fosfolipasi. Il risultato sono acidi grassi e glicerolo, che vengono successivamente utilizzati nelle reazioni della glicolisi e del ciclo di Krebs. Dal punto di vista della formazione di molecole di ATP - i grassi costituiscono la base delle riserve energetiche degli animali e dell'uomo.

Cellula eucariotica riceve i grassi dal cibo, sebbene possa sintetizzare da solo la maggior parte degli acidi grassi ( ad eccezione di due insostituibili– linoleico e linolenico). La sintesi inizia nel citoplasma delle cellule con l'aiuto di un complesso complesso di enzimi e termina nei mitocondri o nel reticolo endoplasmatico liscio.

Il prodotto di partenza per la sintesi della maggior parte dei lipidi (grassi, steroidi, fosfolipidi) è una molecola “universale” – l’acetil-coenzima A (acido acetico attivato), che è un prodotto intermedio della maggior parte delle reazioni cataboliche nella cellula.

Ci sono grassi in ogni cellula, ma ce ne sono soprattutto molti in speciali cellule adipose - adipociti, formando il tessuto adiposo. Il metabolismo dei grassi nel corpo è controllato da speciali ormoni ipofisari, nonché da insulina e adrenalina.

Carboidrati(monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi) sono i composti più importanti per le reazioni del metabolismo energetico. Come risultato della scomposizione dei carboidrati, la cellula riceve la maggior parte dell'energia e dei composti intermedi per la sintesi di altri composti organici(proteine, grassi, acidi nucleici).

La cellula e il corpo ricevono la maggior parte degli zuccheri dall'esterno, dal cibo, ma possono sintetizzare glucosio e glicogeno da composti non carboidrati. Substrati per tipi diversi La sintesi dei carboidrati comprende molecole di acido lattico (lattato) e acido piruvico (piruvato), aminoacidi e glicerolo. Queste reazioni avvengono nel citoplasma con la partecipazione di un intero complesso di enzimi: glucosio-fosfatasi. Tutte le reazioni di sintesi richiedono energia: la sintesi di 1 molecola di glucosio richiede 6 molecole di ATP!

La maggior parte della sintesi del glucosio avviene nelle cellule del fegato e dei reni, ma non avviene nel cuore, nel cervello e nei muscoli (non ci sono gli enzimi necessari). Pertanto, i disturbi del metabolismo dei carboidrati influenzano principalmente il funzionamento di questi organi. Il metabolismo dei carboidrati è controllato da un gruppo di ormoni: ormoni ipofisari, ormoni glucocorticosteroidi delle ghiandole surrenali, insulina e glucagone del pancreas. I disturbi nell'equilibrio ormonale del metabolismo dei carboidrati portano allo sviluppo del diabete.

Abbiamo brevemente passato in rassegna le parti principali del metabolismo plastico. Puoi fare una fila conclusioni generali:

Il processo di sintesi dei carboidrati dai grassi può essere rappresentato da uno schema generale:

Figura 7 - Schema generale per la sintesi dei carboidrati dai grassi

Uno dei principali prodotti della degradazione dei lipidi, il glicerolo, viene facilmente utilizzato nella sintesi dei carboidrati attraverso la formazione di gliceraldeide-3-fosfato e il suo ingresso nella gluneogenesi. Nelle piante e nei microrganismi viene utilizzato altrettanto facilmente per la sintesi dei carboidrati e di un altro importante prodotto della degradazione dei lipidi, gli acidi grassi (acetil-CoA), attraverso il ciclo del gliossilato.

Ma schema generale non riflette tutti i processi biochimici che si verificano a seguito della formazione di carboidrati dai grassi.

Pertanto, considereremo tutte le fasi di questo processo.

Lo schema per la sintesi di carboidrati e grassi è presentato in modo più completo nella Figura 8 e avviene in diverse fasi.

Fase 1. Decomposizione idrolitica dei grassi sotto l'azione dell'enzima lipasi in glicerolo e acidi grassi superiori (vedere paragrafo 1.2). I prodotti dell'idrolisi devono, dopo aver attraversato una serie di trasformazioni, trasformarsi in glucosio.

Figura 8 – Schema della biosintesi dei carboidrati dai grassi

Fase 2. Conversione degli acidi grassi superiori in glucosio. Gli acidi grassi superiori, che si sono formati a seguito dell'idrolisi dei grassi, vengono distrutti principalmente mediante la b-ossidazione (questo processo è stato discusso in precedenza nella sezione 1.2, paragrafo 1.2.2). Il prodotto finale di questo processo è l'acetil-CoA.

Ciclo del gliossilato

Le piante, alcuni batteri e i funghi possono utilizzare l'acetil-CoA non solo nel ciclo di Krebs, ma anche in un ciclo chiamato ciclo del gliossilato. Questo ciclo svolge un ruolo importante come collegamento nel metabolismo dei grassi e dei carboidrati.

Il ciclo del gliossilato funziona in modo particolarmente intenso in speciali organelli cellulari, i gliossisomi, durante la germinazione dei semi oleosi. In questo caso, il grasso viene convertito in carboidrati necessari per lo sviluppo del germoglio. Questo processo continua finché la piantina non sviluppa la capacità di fotosintesi. Quando il grasso di deposito si esaurisce alla fine della germinazione, i gliossisomi nella cellula scompaiono.

La via del gliossilato è specifica solo per piante e batteri; è assente negli organismi animali. La capacità del ciclo del gliossilato di funzionare è dovuta al fatto che piante e batteri sono in grado di sintetizzare enzimi come isocitrato liasi E malato sintasi, che, insieme ad alcuni enzimi del ciclo di Krebs, partecipano al ciclo del gliossilato.

Lo schema dell'ossidazione dell'acetil-CoA attraverso la via del gliossilato è mostrato nella Figura 9.

Figura 9 – Schema del ciclo del gliossilato

Le due reazioni iniziali (1 e 2) del ciclo del gliossilato sono identiche a quelle del ciclo dell'acido tricarbossilico. Nella prima reazione (1), l'acetil-CoA viene condensato con l'ossalacetato dalla citrato sintasi per formare citrato. Nella seconda reazione, il citrato si isomerizza in isocitrato con la partecipazione dell'aconitato idratasi. Le seguenti reazioni specifiche del ciclo del gliossilato sono catalizzate da speciali enzimi. Nella terza reazione, l'isocitrato viene scisso dall'isocitrato liasi in acido gliossilico e acido succinico:

Nella quarta reazione, catalizzata dalla malato sintasi, il gliossilato si condensa con l'acetil-CoA (la seconda molecola di acetil-CoA che entra nel ciclo del gliossilato) per formare acido malico (malato):

La quinta reazione ossida quindi il malato in ossalacetato. Questa reazione è identica alla reazione finale del ciclo dell'acido tricarbossilico; è anche la reazione finale del ciclo del gliossilato, perché l'ossalacetato risultante si condensa nuovamente con una nuova molecola di acetil-CoA, iniziando così una nuova svolta del ciclo.

L'acido succinico formatosi nella terza reazione del ciclo del gliossilato non viene utilizzato da questo ciclo, ma subisce ulteriori trasformazioni.

Organelli Caratteristiche 1. Membrana plasmatica 2. Nucleo 3. Mitocondri 4. Plastidi 5. Ribosomi 6. RE 7. Centro cellulare 8. Complesso del Golgi 9.

Lisosomi A) Trasporto di sostanze attraverso la cellula, separazione spaziale delle reazioni nella cellula B) Sintesi proteica C) Fotosintesi D) Conservazione di informazioni ereditarie E) Non membrana E) Sintesi di grassi e carboidrati G) Contiene DNA 3) Forniscono il cellula dotata di energia I) Autodigestione della cellula e digestione intracellulare J) Comunicazione della cellula con l'ambiente esterno K) Controllo della divisione nucleare M) Disponibile solo nelle piante H) Disponibile solo negli animali

Quale

le caratteristiche di una cellula vivente dipendono dal funzionamento delle membrane biologiche

A. permeabilità selettiva

B. scambio ionico

B. Assorbimento e ritenzione d'acqua

D. Isolamento da ambiente E
connessione con lei

Quale
L'organello collega la cellula in un unico insieme, trasporta sostanze,
partecipa alla sintesi di grassi, proteine, carboidrati complessi:

B. Complesso del Golgi

B.esterno membrana cellulare

Quale
la struttura dei ribosomi è:

A. membrana singola

B. doppia membrana

B. Non membrana

Come
chiamato strutture interne mitocondri:

A.grana

B. matrice

V.Crista

Quale
strutture formate dalla membrana interna del cloroplasto:

A. stroma

B. tilacoide gran

V.Crista

G. Tilacoidi stromali

Per cui
gli organismi sono caratterizzati da un nucleo:

A. per gli eucarioti

B. per i procarioti

Variare
secondo la composizione chimica dei cromosomi e della cromatina:

Dove
Il centromero si trova sul cromosoma:

A. sulla costrizione primaria

B. sulla vita secondaria

Quale
gli organelli sono caratteristici solo delle cellule vegetali:

B.mitocondri

B. Plastidi

Che cosa
parte dei ribosomi:

B.lipidi

1 I due organelli di membrana della cellula includono:

1) ribosoma 2) mitocondrio 3) reticolo endoplasmatico 4) lisosoma
2 Nei mitocondri, gli atomi di idrogeno cedono elettroni e l'energia viene utilizzata per la sintesi di: 1) proteine ​​2) grassi 3) carboidrati 4) ATP
3 Tutti gli organelli cellulari sono interconnessi da: 1) parete cellulare 2) reticolo endoplasmatico 3) citoplasma 4) vacuoli

Scegli una risposta corretta. 1. La membrana cellulare esterna garantisce a) una forma costante della cellula b) il metabolismo e l'energia

B) pressione osmotica nella cella d) permeabilità selettiva

2. Le membrane di cellulosa, così come i cloroplasti, non hanno cellule

a) alghe b) muschi c) felci d) animali

3. In una cellula si trovano il nucleo e gli organelli

a) citoplasma _ c) reticolo endoplasmatico

b) Complesso del Golgi d) vacuoli

4. La sintesi avviene sulle membrane del reticolo endoplasmatico granulare

a) proteine ​​b) carboidrati c) lipidi d) acidi nucleici

5. L'amido si accumula

a) cloroplasti b) nucleo c) leucoplasti d) cromoplasti

6. Proteine, grassi e carboidrati si accumulano

a) nucleo b) lisosomi c) complesso del Golgi d) mitocondri

7. Partecipa alla formazione del fuso di fissione

a) citoplasma b) centro cellulare c) vacuolo d) complesso del Golgi

8. Un organoide costituito da molte cavità interconnesse, in
che accumulano sostanze organiche sintetizzate nella cellula - questi sono

a) Complesso del Golgi c) mitocondri

b) cloroplasto d) reticolo endoplasmatico

9. Lo scambio di sostanze tra la cellula e il suo ambiente avviene attraverso
shell a causa della presenza in esso

a) molecole lipidiche b) molecole di carboidrati

b) numerosi fori d) molecole di acido nucleico

10. Le sostanze organiche sintetizzate nella cellula si spostano negli organelli
a) con l'aiuto del complesso di Golgi c) con l'aiuto dei vacuoli

b) con l'aiuto dei lisosomi d) attraverso i canali del reticolo endoplasmatico

11.Scollatura materia organica in una gabbia, seguito dal rilascio.
energia e avviene la sintesi di un gran numero di molecole di ATP

a) mitocondri b) lisosomi c) cloroplasti d) ribosomi

12. Organismi le cui cellule non hanno un nucleo formato, mitocondri,
Complesso del Golgi, appartiene al gruppo

a) procarioti b) eucarioti c) autotrofi d) eterotrofi

13. I procarioti includono

a) alghe b) batteri c) funghi d) virus

14. Il nucleo svolge un ruolo importante nella cellula, poiché è coinvolto nella sintesi

a) glucosio b) lipidi c) fibre d) acidi nucleici e proteine

15. Organello, delimitato dal citoplasma da una membrana, contenente
molti enzimi che scompongono sostanze organiche complesse
ai monomeri semplici, questo

a) mitocondrio b) ribosoma c) complesso di Golgi d) lisosoma

Quali funzioni svolge la membrana plasmatica esterna in una cellula?

1) limita il contenuto della cella da ambiente esterno
2) assicura il movimento delle sostanze nella cellula
3) fornisce la comunicazione tra gli organelli
4) effettua la sintesi di molecole proteiche

La membrana del reticolo endoplasmatico liscio svolge la funzione
1) sintesi di lipidi e carboidrati
2) sintesi proteica
3) degradazione delle proteine
4) scomposizione dei carboidrati e dei lipidi

Una delle funzioni del complesso del Golgi
1) formazione di lisosomi
2) formazione di ribosomi
3) Sintesi di ATP
4) ossidazione delle sostanze organiche

Le molecole lipidiche fanno parte
1) membrana plasmatica
2) ribosomi
3) membrane cellulari fungine
4) centrioli
Grazie in anticipo per chiunque possa aiutare

Le reazioni di biosintesi dei lipidi possono verificarsi nel reticolo endoplasmatico liscio delle cellule di tutti gli organi. Substrato per la sintesi dei grassi de novoè il glucosio.

Come è noto, quando il glucosio entra nella cellula, viene convertito in glicogeno, pentosi e ossidato ad acido piruvico. Quando l'offerta è elevata, il glucosio viene utilizzato per sintetizzare il glicogeno, ma questa opzione è limitata dal volume cellulare. Pertanto, il glucosio “cade” nella glicolisi e viene convertito in piruvato direttamente o attraverso lo shunt del pentoso fosfato. Nel secondo caso si forma NADPH, che sarà successivamente necessario per la sintesi degli acidi grassi.

Il piruvato passa nei mitocondri, viene decarbossilato in acetil-SCoA ed entra nel ciclo TCA. Tuttavia, capace pace, A vacanza, in presenza di quantità in eccesso energia nella cellula, le reazioni del ciclo TCA (in particolare la reazione dell'isocitrato deidrogenasi) sono bloccate dall'eccesso di ATP e NADH.

Schema generale della biosintesi dei triacilgliceroli e del colesterolo dal glucosio

L'ossalacetato, anch'esso formato dal citrato, viene ridotto dalla malato deidrogenasi ad acido malico e restituito ai mitocondri

• tramite un meccanismo a navetta malato-aspartato (non mostrato in figura),
• dopo la decarbossilazione del malato piruvato Enzima malik dipendente dal NADP. Il NADPH risultante verrà utilizzato nella sintesi degli acidi grassi o del colesterolo.