3.3. סינתזה של שומנים

שומנים מסונתזים מגליצרול ו חומצות שומן. גליצרין בגוף מתרחש במהלך פירוק השומן (מזון או משלו), וגם נוצר בקלות מפחמימות. חומצות שומן מסונתזות מאצטיל קו-אנזים A, מטבוליט אוניברסלי של הגוף. סינתזה זו עדיין דורשת מימן (בצורה של NADPH 2) ואנרגיה של ATP. רק חומצות שומן רוויות וחד בלתי רוויות (בעלות קשר כפול אחד) מסונתזות בגוף. חומצות המכילות שני קשרים כפולים או יותר במולקולה שלהן (רב בלתי רוויות) אינן מסונתזות בגוף ויש לספק אותן עם מזון. עבור סינתזה של שומן ניתן להשתמש גם חומצות שומן - מוצרי הידרוליזה של מזון ושומנים משלו.

כל המשתתפים בסינתזת שומן חייבים להיות ב צורה פעילה: גליצרול בצורת גליצרופוספט, וחומצות שומן בצורת אציל קואנזים A. שומן מסונתז בציטופלזמה של תאים (בעיקר רקמת שומן, כבד, מעי דק) וממשיך לפי הסכימה הבאה

יש להדגיש שניתן לקבל גליצרול וחומצות שומן מפחמימות. לכן, עם צריכה מופרזת של פחמימות על רקע אורח חיים בישיבה, מתפתחת השמנת יתר.

הרצאה 4. חילוף חומרים של חלבונים

4.1. קטבוליזם של חלבון

החלבונים המרכיבים את תאי הגוף נתונים גם לפירוק מתמיד בהשפעת אנזימים פרוטאוליטיים תוך-תאיים הנקראים חלבונים תוך תאייםאוֹ קתפסינים.אנזימים אלו ממוקמים באברונים תוך תאיים מיוחדים - ליזוזומים. תחת פעולתם של קתפסינים, חלבוני הגוף הופכים גם לחומצות אמינו. (חשוב לציין שפירוק גם של המזון וגם של חלבוני הגוף עצמו מוביל ליצירת אותן 20 סוגי חומצות אמינו.) כ-200 גר' חלבוני גוף מתפרקים ביום. לכן במהלך היום מופיעות בגוף כ-300 גרם של חומצות אמינו חופשיות.

4.2. סינתזת חלבון

רוב חומצות האמינו משמשות לסינתזת חלבון. סינתזה של חלבונים מתרחשת עם השתתפות חובה של חומצות גרעין.

השלב הראשון בסינתזת חלבון הוא תַעֲתוּק- מתבצע בגרעין התא באמצעות DNA כמקור מידע גנטי. מידע גנטי קובע את סדר חומצות האמינו בשרשרות הפוליפפטידיות של החלבון המסונתז. מידע זה מקודד על ידי רצף הבסיסים החנקניים במולקולת ה-DNA. כל חומצת אמינו מקודדת על ידי שילוב של שלושה בסיסים חנקן הנקראים קודון, או שְׁלִישִׁיָה. הקטע של מולקולת ה-DNA המכיל מידע על חלבון מסוים נקרא "גֵן". RNA שליח (mRNA) מסונתז באזור זה של ה-DNA במהלך שעתוק לפי עקרון ההשלמה. חומצת גרעין זו היא העתק של הגן המתאים. ה-mRNA המתקבל עוזב את הגרעין ונכנס לציטופלזמה. באופן דומה, על DNA, כמו על מטריצה, מתרחשת סינתזה של ריבוזומלית (rRNA) ותחבורה (tRNA).

בשלב השני - הַכָּרָה(הכרה) המתרחשת בציטופלזמה, חומצות אמינו נקשרות באופן סלקטיבי לנשאיהן - העברה RNA (tRNA). כל מולקולת tRNA היא שרשרת פולינוקלאוטידים קצרה המכילה כ-80 נוקלאוטידים ומפותלת חלקית לסליל כפול, מה שמוביל לתצורת "עלה תלתן מעוקל". בקצה אחד של שרשרת הפולינוקלאוטידים, לכל ה-tRNA יש נוקלאוטיד המכיל אדנין. חומצת אמינו מחוברת לקצה זה של מולקולת ה-tRNA. הלולאה מול אתר ההתקשרות של חומצות אמינו מכילה אנטיקודון המורכב משלושה בסיסים חנקניים ומיועד לקישור לאחר מכן לקודון ה-mRNA המשלים. אחת מהלולאות הצדדיות של מולקולת ה-tRNA מבטיחה את ההתקשרות של ה-tRNA לאנזים המעורב ב הַכָּרָה, והלולאה השנייה, הצידית, נחוצה להצמדה של tRNA לריבוזום בשלב הבא של סינתזת חלבון.

בשלב זה, מולקולת ה-ATP משמשת כמקור אנרגיה. כתוצאה מההכרה, נוצר קומפלקס חומצת אמינו-tRNA. בהקשר זה, השלב השני של סינתזת חלבון נקרא הפעלה של חומצות אמינו.

השלב השלישי בסינתזת חלבון הוא מִשׁדָר- מתרחש על ריבוזומים. כל ריבוזום מורכב משני חלקים - תת-חלקיקים גדולים וקטנים. על ידי תרכובת כימיתשתי יחידות המשנה מורכבות מ-rRNA ומחלבונים. ריבוזומים מסוגלים להתפרק בקלות לתת-חלקיקים, אותם ניתן שוב לשלב זה עם זה, וליצור ריבוזום. התרגום מתחיל בפירוק הריבוזום לתת-חלקיקים, הנצמדים מיד לחלק הראשוני של מולקולת ה-mRNA המגיע מהגרעין. במקרה זה, נותר מרווח בין חלקיקי המשנה (מה שנקרא מנהרה), שבו נמצא אזור קטן של mRNA. לאחר מכן, tRNAs הקשורים לחומצות אמינו מחוברים לקומפלקס הריבוזום-mRNA שנוצר. התקשרות tRNA לקומפלקס זה מתרחשת על ידי קשירת אחת מהלולאות הצדדיות של tRNA לריבוזום וקשירה של אנטיקודון ה-tRNA לקודון ה-mRNA המשלים שלו הממוקם במנהרה בין יחידות המשנה של הריבוזום. במקביל, רק שני tRNAs עם חומצות אמינו יכולים להצטרף לקומפלקס הריבוזום-mRNA.

בשל הקישור הספציפי של אנטיקודונים של tRNA לקודונים של mRNA, רק המולקולות של אותם tRNAs בהם אנטיקודונים משלימים לקודונים של mRNA מצטרפות לקטע של מולקולת ה-mRNA הממוקם במנהרה. לכן, tRNAs אלה מספקים רק חומצות אמינו מוגדרות בקפדנות לריבוזומים. יתרה מכך, חומצות האמינו מחוברות זו לזו על ידי קשר פפטיד ונוצר דיפפטיד, הקשור לאחד ה-tRNAs. לאחר מכן, הריבוזום נע לאורך ה-mRNA קודון אחד בדיוק (תנועה זו של הריבוזום נקראת מיקום המסלול).

כתוצאה מהטרנסלוקציה, tRNA חופשי (ללא חומצת אמינו) מבוקע מהריבוזום, ובאזור המנהרה מופיע קודון חדש, אליו מחובר tRNA נוסף עם חומצת אמינו המתאימה לקודון זה על פי עקרון ההשלמה. . חומצת האמינו הנמסרת מתחברת עם הדיפפטיד שנוצר בעבר, מה שמוביל להתארכות שרשרת הפפטידים. לאחר מכן יש טרנסלוקציות חדשות, כניסה של tRNAs חדשים עם חומצות אמינו אל הריבוזום, והתארכות נוספת של שרשרת הפפטידים.

לפיכך, הסדר שבו חומצות אמינו נכללות בחלבון המסונתז נקבע לפי רצף הקודונים ב-mRNA. הסינתזה של שרשרת הפוליפפטיד מסתיימת כאשר קודון מיוחד נכנס למנהרה, שאינו מקודד לחומצות אמינו ושאף tRNA לא יכול להצטרף אליו. קודונים כאלה נקראים קודוני סיום.

כתוצאה מכך, בשל שלושת השלבים המתוארים, מסונתזים פוליפפטידים, כלומר, המבנה הראשוני של החלבון נוצר. מבנים גבוהים יותר (מרחביים) (משניים, שלישוניים, רבעוניים) נוצרים באופן ספונטני.

סינתזת חלבון היא תהליך עתיר אנרגיה. כדי לכלול רק חומצת אמינו אחת במולקולת חלבון מסונתזת, נדרשות לפחות שלוש מולקולות ATP.

4.3. מטבוליזם של חומצות אמינו

בנוסף לסינתזה של חלבונים, חומצות אמינו משמשות גם לסינתזה של תרכובות שונות שאינן חלבוניות שיש להן משמעות ביולוגית. חלק מחומצות האמינו מתפרקות ומומרות מוצרים סופיים: C0 2, H 2 0 ו-NH 3 הפירוק מתחיל בתגובות המשותפות לרוב חומצות האמינו.

אלו כוללים:

א) דקרבוקסילציה - ביקוע מחומצות אמינו של קבוצת הקרבוקסיל בצורה פחמן דו חמצני:

כל חומצות האמינו עוברות טרנסאמינציה. תגובה זו כרוכה בקואנזים - פוספופירידוקסל, שלצורך היווצרותו נדרש ויטמין B 6 - פירידוקסין.

טרנסאמינציה היא הטרנספורמציה העיקרית של חומצות אמינו בגוף, מכיוון שהקצב שלה גבוה בהרבה מזה של תגובות דקרבוקסילציה ודמינציה.

לטרנסאמינציה שתי תפקידים עיקריים:

א) עקב טרנסאמינציה, כמה חומצות אמינו יכולות להיות מומרות לאחרות. איפה סה"כחומצות אמינו לא משתנה, אבל היחס ביניהן משתנה. במזון נכנסים לגוף חלבונים זרים בהם חומצות אמינו נמצאות בפרופורציות שונות בהשוואה לחלבוני הגוף. על ידי טרנסאמינציה, הרכב חומצות האמינו של הגוף מותאם.

ב) הוא חלק בלתי נפרד דמינציה עקיפה (עקיפה).חומצות אמינו - התהליך שממנו מתחיל פירוק רוב חומצות האמינו.

בשלב הראשון של תהליך זה, חומצות אמינו נכנסות לתגובת טרנסאמינציה עם חומצה α-ketoglutaric. במקרה זה, חומצות אמינו מומרות לחומצות α-keto, וחומצה α-ketoglutaric מומרת לחומצה גלוטמית (חומצת אמינו).

בשלב השני, החומצה הגלוטמית המתקבלת עוברת דמינציה, NH 3 מתפצל ממנה ושוב נוצרת חומצה α-ketoglutaric. חומצות ה-a-keto המתקבלות עוברות עוד יותר פירוק עמוק והופכות לתוצרים הסופיים CO 2 ו- H 2 0. לכל אחת מ-20 חומצות הקטו (יש הרבה שנוצרות כמו שיש סוגים של חומצות אמינו) יש מסלולי פירוק ספציפיים משלה. עם זאת, במהלך פירוק כמה חומצות אמינו, חומצה פירובית נוצרת כמוצר ביניים, שממנו ניתן לסנתז גלוקוז. לכן, חומצות האמינו שמהן נובעות חומצות קטו כאלה נקראות גלוקוגני.חומצות קטו אחרות אינן יוצרות פירובט במהלך הפירוק שלהן. תוצר הביניים שלהם הוא אצטיל קואנזים A, שממנו אי אפשר להשיג גלוקוז, אך ניתן לסנתז גופי קטון. חומצות אמינו המתאימות לחומצות קטו כאלה נקראות קטוגניות.

התוצר השני של דמינציה עקיפה של חומצות אמינו הוא אמוניה. אמוניה רעילה מאוד לגוף. לכן, לגוף יש מנגנונים מולקולריים לנטרול שלו. כאשר NH 3 נוצר, הוא נקשר בכל הרקמות עם חומצה גלוטמית ליצירת גלוטמין. זֶה ניטרול זמני של אמוניה.עם זרימת הדם, גלוטמין נכנס לכבד, שם הוא מתפרק שוב לחומצה גלוטמית ו-NH3. החומצה הגלוטמית המתקבלת עם הדם נכנסת שוב לאיברים כדי לנטרל חלקים חדשים של אמוניה. האמוניה המשתחררת, כמו גם פחמן דו חמצני בכבד, משמשים לסינתזה אוריאה.

סינתזה של אוריאה היא תהליך מחזורי, רב-שלבי שצורך מספר גדול שלאֵנֶרְגִיָה. לחומצת האמינו אורניתין תפקיד חשוב מאוד בסינתזה של אוריאה. חומצת אמינו זו אינה מצויה בחלבונים. אורניתין נוצר מחומצת אמינו אחרת - ארגינין,אשר קיים בחלבונים. בקשר לתפקיד החשוב של ornithine, סינתזת אוריאה נקראת מחזור אורניטין.

בתהליך הסינתזה נקשרות לאורניתין שתי מולקולות אמוניה ומולקולה של פחמן דו חמצני, והאורניטין הופך לארגינין, שממנו מתפצל מיד אוריאה, ושוב נוצר אורניטין. יחד עם אורניתין וארגינין, חומצות אמינו מעורבות גם ביצירת אוריאה: גלוטמיןו חומצה אספרטית.גלוטמין הוא הספק של אמוניה, וחומצה אספרטית היא הנשא שלה.

הסינתזה של אוריאה היא ניטרול סופי של אמוניה.מהכבד עם דם, אוריאה נכנסת לכליות ומופרשת בשתן. 20-35 גרם של אוריאה נוצרים ביום. הפרשת אוריאה בשתן מאפיינת את קצב פירוק החלבון בגוף.

סעיף 3. ביוכימיה רקמת שריר

הרצאה 5. ביוכימיה של השרירים

5.1. מבנה התא סיב שריר

לבעלי חיים ולבני אדם יש שני סוגים עיקריים של שרירים: מפוספסו חלק.השרירים המפוספסים מחוברים לעצמות, כלומר לשלד, ולכן נקראים גם שלד. סיבי שריר מפוספסים מהווים גם את הבסיס לשריר הלב - שריר הלב, אם כי ישנם הבדלים מסוימים במבנה שריר הלב ו שריר השלד. שרירים חלקים יוצרים שרירי קיר כלי דם, מעיים, מחלחלים לרקמות איברים פנימייםועור.

כל שריר מפוספס מורכב מכמה אלפי סיבים, המאוחדים על ידי שכבות רקמת חיבור ואותה נדן - fascia.סיבי השריר (מיוציטים) הם תאים גדולים מרובי גרעינים מוארכים מאוד באורך של עד 2-3 ס"מ, ובשרירים מסוימים אף יותר מ-10 ס"מ. עובי תאי השריר הוא כ-0.1-0.2 מ"מ.

כמו כל תא מיוציטמכיל אברונים חובה כמו גרעינים, מיטוכונדריה, ריבוזומים, רשת ציטופלזמה וקיר תא. תכונה של מיוציטים שמבדילה אותם מתאים אחרים היא נוכחותם של אלמנטים מתכווצים - מיופיברילים.

גרעיניםמוקף בקליפה - הנוקלאולמה ומורכב בעיקר מנוקלאופרוטאין. הגרעין מכיל את המידע הגנטי לסינתזת חלבון.

ריבוזומים- תצורות תוך תאיות שהן כימית נוקלאופרוטאין. סינתזת חלבון מתרחשת על ריבוזומים.

מיטוכונדריה- בועות מיקרוסקופיות בגודל של עד 2-3 מיקרון, מוקפות בקרום כפול. במיטוכונדריה, פחמימות, שומנים וחומצות אמינו מתחמצנות לפחמן דו חמצני ומים באמצעות חמצן מולקולרי (חמצן אוויר). בשל האנרגיה המשתחררת במהלך החמצון, סינתזת ATP מתבצעת במיטוכונדריה. בשרירים מאומנים, המיטוכונדריה הן רבות וממוקמות לאורך המיופיברילים.

רשת ציטופלזמית(רשת סרקופלזמית, רשת סרקופלזמית) מורכבת מצינוריות, צינוריות ושלפוחיות הנוצרות על ידי ממברנות ומחוברות זו לזו. הרשת הסרקופלזמית, בעזרת צינורות מיוחדים הנקראים מערכת T, מחוברת למעטפת תא השריר - הסרקולמה. ראוי לציין במיוחד את הרשת הסרקופלזמית נקראות שלפוחיות בורות מיםלָנוּומכיל ריכוז גבוה של יוני סידן. בבורות, תכולת יוני Ca 2+ גבוהה כאלף פעמים מאשר בציטוזול. שיפוע ריכוז כה גבוה של יוני סידן מתרחש עקב תפקוד האנזים - קלציום אדנוזין טרי- פוספטאז(סידן ATPase) מוטבע בקיר המיכל. אנזים זה מזרז את ההידרוליזה של ATP ובשל האנרגיה המשתחררת במקרה זה, מבטיח את העברת יוני הסידן לתוך המיכלים. מנגנון זה של הובלת יוני סידן נקרא באופן פיגורטיבי סִידָןלִשְׁאוֹב,אוֹ משאבת סידן.

ציטופלזמה(ציטוסול, סרקופלזמה) תופסת את החלל הפנימי של מיוציטים והיא תמיסה קולואידלית המכילה חלבונים, גליקוגן, טיפות שומן ותכלילים אחרים. חלבונים סרקופלזמיים מהווים 25-30% מכלל חלבוני השריר. בין החלבונים הסרקופלזמיים ישנם אנזימים פעילים. אלה כוללים בעיקר אנזימים גליקוליזה המפרקים גליקוגן או גלוקוז לחומצה פירובית או חלבית. אנזים סרקופלזמי חשוב נוסף הוא קריאטין קינאזמעורב באספקת האנרגיה של עבודת השרירים. תשומת - לב מיוחדתראוי לחלבון הסרקופלזמי מיוגלובין, זהה במבנה לאחת מתת-היחידות של חלבון הדם - המוגלובין. מיוגלובין מורכב מפוליפפטיד אחד והמה אחד. תפקידו של המיוגלובין הוא לקשור חמצן מולקולרי. הודות לחלבון זה נוצרת אספקה ​​מסוימת של חמצן ברקמת השריר. IN השנים האחרונותפונקציה נוספת של מיוגלובין נקבעה - זוהי העברה של 0 2 מהסרקולמה למיטוכונדריות השרירים.

בנוסף לחלבונים, הסרקופלזמה מכילה חומרים שאינם מכילים חנקן חלבונים. הם נקראים, בניגוד לחלבונים, חומרים מיצויים, שכן הם מופקים בקלות במים. ביניהם נוקלאוטידים אדניל של ATP, ADP, AMP ונוקלאוטידים אחרים, כאשר ה-ATP השולט. ריכוז ATP במנוחה הוא כ-4-5 ממול/ק"ג. מיצויים כוללים גם קריאטין פוספט,המבשר שלו - קריאטין והתוצר של פירוק בלתי הפיך של קריאטין פוספט - קריאטינין. INריכוז המנוחה של קריאטין פוספט הוא בדרך כלל 15-25 mmol/kg. מבין חומצות האמינו, חומצה גלוטמית ו גלוטמין.

הפחמימה העיקרית ברקמת השריר היא גליקוגן.ריכוז הגליקוגן נע בין 0.2-3%. גלוקוז חופשי בסרקופלזמה כלול בריכוז קטן מאוד - יש רק עקבות שלו. בתהליך של עבודה שרירית בסרקופלזמה, הצטברות של מוצרים חילוף חומרים של פחמימות- לקטט ופירובט.

פרוטופלזמית שמןקשור לחלבונים וזמין בריכוז של 1%. שומן חלופימצטבר בשרירים מאומנים לסבולת.

5.2. מבנה הסרקולמה

כל סיב שריר מוקף בקרום תא - סרקולמה.הסרקולמה היא קרום לילופרוטאינים בעובי של כ-10 ננומטר. בחוץ, הסרקולמה מוקפת ברשת של גדילים שלובים של חלבון קולגן. בזמן התכווצות השריר נוצרים כוחות אלסטיים במעטפת הקולגן, שבגללם בהרפיה סיבי השריר נמתחים וחוזרים למצבו המקורי. סיומים מתאימים לסרקולמה עצבים מוטוריים. נקודת המגע בין קצה העצבים לסרקולמה נקראת סינפסה עצבית שרירית,אוֹ לוח עצבי קצה.

אלמנטים מתכווצים - מיופיברילים- לכבוש רובנפח של תאי שריר, הקוטר שלהם הוא בערך 1 מיקרון. בשרירים לא מאומנים, מיופיברילים מפוזרים, ובשרירים מאומנים הם מקובצים לצרורות הנקראות שדות קונהיים.

5.3. מבנה של דיסקים אנזוטרופיים ואיזוטרופיים

מחקר מיקרוסקופי של מבנה המיופיברילים הראה שהם מורכבים מאזורים בהירים וכהים לסירוגין, או דיסקים. IN תאי שריר myofibrils מסודרים בצורה כזו שהאזורים הבהירים והכהים של myofibrils סמוכים זה לזה, מה שיוצר פסים רוחביים של כל סיב השריר הנראה במיקרוסקופ. מיופיברילים נמצאו כמבנים מורכבים שנבנו בתורם מהם מספר גדולחוטי שריר (פרוטופיברילים, או חוטים) משני סוגים - שמןו רזה.חוטים עבים הם בקוטר של 15 ננומטר, דקים - 7 ננומטר.

Myofibrils מורכבים מצרורות מתחלפים של חוטים עבים ודקים מקבילים, הנכנסים זה לזה בקצוות. לקטע של המיופיבריל, המורכב מחוטים עבים וקצוות של חוטים דקים הממוקמים ביניהם, יש שבירה דו-פעמית. במיקרוסקופ, אזור זה לוכד אור נראה או זרימת אלקטרונים (כאשר משתמשים במיקרוסקופ אלקטרונים) ולכן נראה כהה. אזורים כאלה נקראים אניזוטרופי,אוֹ כהה, דיסקים (A-דיסקים).

האזורים הבהירים של מיופיברילים מורכבים מהחלקים המרכזיים של חוטים דקים. הם מעבירים בקלות יחסית קרני אור או זרם של אלקטרונים, מכיוון שאין להם שבירה דו-כפולה והם נקראים איזוטרופיאוֹ אור, דיסקים (אני-דיסקים).באמצע צרור החוטים הדקים ממוקמת צלחת חלבון דקה לרוחב, המקבעת את מיקומם של חוטי השריר בחלל. צלחת זו נראית בבירור מתחת למיקרוסקופ בצורת קו העובר על פני הדיסק ה-I, ושמה ז-צַלַחַת.

הקטע של מיופיבריל בין 2 קווים סמוכים נקרא סרקומר.אורכו 2.5-3 מיקרון. כל מיופיבריל מורכב מכמה מאות סרקומרים (עד 1000).

5.4. המבנה והתכונות של חלבונים מתכווצים

מחקר ההרכב הכימי של מיופיברילים הראה כי חוטים עבים ודקים מורכבים מחלבונים בלבד.

חוטים עבים מורכבים מחלבון שְׁרִירָן.מיוזין הוא חלבון משקל מולקולריכ-500 kDa, המכילים שתי שרשראות פוליפפטידים ארוכות מאוד. שרשראות אלו יוצרות סליל כפול, אך בקצה אחד חוטים אלו מתפצלים ויוצרים צורה כדורית - ראש כדורי. לכן, מובחנים שני חלקים במולקולת המיוזין - ראש כדורי וזנב. החוט העבה מכיל כ-300 מולקולות מיוזין, ו-18 מולקולות מיוזין נמצאות על החתך של החוט העבה. מולקולות מיוזין בחוטים עבים משתלבות בזנבותיהן, וראשיהן בולטות מהחוט העבה בספירלה רגילה. ישנם שני אתרים (מרכזים) חשובים בראשי המיוזין. אחד מהם מזרז את הביקוע ההידרוליטי של ATP, כלומר מתאים לאתר הפעיל של האנזים. פעילות ה-ATPase של מיוזין התגלתה לראשונה על ידי הביוכימאים הרוסים אנגלהרדט וליובימובה. החלק השני של ראש המיוזין מבטיח חיבור של חוטים עבים עם חלבון של חוטים דקים במהלך התכווצות השרירים - akבּוֹץ.

חוטים דקים מורכבים משלושה חלבונים: אקטין, טרופוניןו tropoשְׁרִירָן.

החלבון העיקרי של חוטים דקים - אקטין.אקטין הוא חלבון כדורי עם משקל מולקולרי של 42 kDa. לחלבון הזה יש שניים המאפיינים החשובים ביותר. ראשית, הוא מפגין יכולת גבוהה להתפלמר עם היווצרות שרשראות ארוכותשקוראים לו סִיבִיאקטינום(ניתן להשוות עם מחרוזת חרוזים). שנית, כפי שכבר צוין, אקטין יכול להתחבר עם ראשי מיוזין, מה שמוביל להיווצרות גשרים רוחביים, או הידבקויות, בין חוטים דקים ועבים.

הבסיס של חוט דק הוא סליל כפול של שתי שרשראות של אקטין פיברילרי, המכילות כ-300 מולקולות של אקטין כדורי (כמו שני גדילי חרוזים מעוותים לסליל כפול, כל חרוז מתאים לאקטין כדורי).

חלבון נוסף של חוטים דקים - טרופומיוזין- יש גם צורה של סליל כפול, אבל הסליל הזה נוצר על ידי שרשראות פוליפפטידים וגודלו קטן בהרבה מהסליל הכפול של אקטין. Tropomyosin ממוקם בחריץ של הסליל הכפול של אקטין פיברילרי.

החלבון השלישי של חוטים דקים - טרופונין- נצמד לטרופומיוזין ומקבע את מיקומו בחריץ האקטין, החוסם את האינטראקציה של ראשי מיוזין עם מולקולות של אקטין כדורי של חוטים דקים.

5.5. מנגנון התכווצות השרירים

התכווצות שריריםהוא תהליך מכנוכימי מורכב שבמהלכו מומרת האנרגיה הכימית של הפירוק ההידרוליטי של ATP עבודה מכניתמבוצע על ידי השריר.

נכון לעכשיו, מנגנון זה עדיין לא הובהר במלואו. אבל הדברים הבאים ידועים בוודאות:

מקור האנרגיה הדרושה לעבודת השרירים הוא ATP.

ההידרוליזה של ATP, המלווה בשחרור אנרגיה, מזורזת על ידי מיוזין, שכפי שכבר צוין, יש לו פעילות אנזימטית.

מנגנון הטריגר לכיווץ השרירים הוא עלייה בריכוז יוני Ca בסרקופלזמה של מיוציטים, הנגרמת על ידי דחף עצבי מוטורי.

במהלך התכווצות השרירים, מופיעים גשרים צולבים, או הידבקויות, בין החוטים העבים והדקים של מיופיברילים.

במהלך התכווצות השרירים, חוטים דקים מחליקים לאורך עבים, מה שמוביל לקיצור של המיופיברילים ושל כל סיב השריר בכללותו.

יש הרבה השערות שמנסות להסביר מנגנון מולקולריהתכווצות שרירים. הכי הגיוני כרגע הוא השערת סירת משוטים", או השערת ה"חתירה" של X. Huxley. בצורה פשוטה, המהות שלה היא כדלקמן.

בשריר במנוחה, חוטים עבים ודקים של מיופיברילים אינם מחוברים זה לזה, שכן אתרי הקישור על מולקולות האקטין סגורות על ידי מולקולות טרופומיוזין.

התכווצות השרירים מתרחשת בהשפעת דחף עצבי מוטורי, שהוא גל של חדירות מוגברת של הממברנה המתפשטת לאורך סיב העצב.

גל זה של חדירות מוגברת מועבר דרך הצומת הנוירו-שרירי למערכת ה-T של הרשת הסרקופלזמית ובסופו של דבר מגיע לבורות המכילים ריכוז גבוה של יוני סידן. כתוצאה מעלייה משמעותית בחדירות דפנות המיכלים, יוני סידן עוזבים את המיכלים וריכוזם בסרקופלזמה למשך זמן רב. זמן קצר(בערך 3 ms) גדל פי 1000. יוני סידן, בהיותם בריכוז גבוה, נצמדים לחלבון של חוטים דקים - טרופונין - ומשנים את צורתו המרחבית (קונפורמציה). השינוי בקונפורמציה של הטרופונין, בתורו, מוביל לעובדה שמולקולות הטרופומיוזין נעקרות לאורך החריץ של אקטין פיברילרי, המהווה בסיס לחוטים דקים, ומשחררת את אזור מולקולות האקטין המיועד לקישור. לראשי מיוזין. כתוצאה מכך, בין מיוזין לאקטין (כלומר, בין חוטים עבים ודקים) מופיע גשר רוחבי, הממוקם בזווית של 90 מעלות. מכיוון שמספר רב של מולקולות מיוזין ואקטין (כ-300 כל אחת) כלולים בחוטים עבים ודקים, נוצר מספר גדול למדי של גשרים רוחביים, או הידבקויות, בין חוטי השריר. היווצרות הקשר בין אקטין למיוזין מלווה בעלייה בפעילות ה-ATPase של האחרון, וכתוצאה מכך הידרוליזה של ATP:

ATP + H 2 0 ADP + H 3 P0 4 + אנרגיה

בשל האנרגיה המשתחררת במהלך פיצול ה-ATP, ראש המיוזין, כמו ציר או משוט של סירה, מסתובב והגשר בין החוטים העבים והדקים נמצא בזווית של 45 מעלות, מה שמוביל להחלקת השריר. חוטים אחד כלפי השני. לאחר סיבוב, הגשרים בין חוטים עבים ודקים נשברים. כתוצאה מכך, פעילות ATPase של מיוזין יורדת בחדות, וההידרוליזה של ATP נפסקת. אבל אם מנוע דחף עצביממשיך לחדור לשריר ונשאר ריכוז גבוה של יוני סידן בסרקופלזמה, הגשרים הצולבים נוצרים מחדש, פעילות ה-ATPase של המיוזין עולה ומתרחשת שוב הידרוליזה של חלקים חדשים של ATP, מה שמספק אנרגיה להפיכת הגשרים הצולבים עם קרע שלאחר מכן. זה מוביל לתנועה נוספת של חוטים עבים ודקים אחד כלפי השני ולקיצור של מיופיברילים וסיבי שריר.

חינוכי - שִׁיטָתִימורכבעל ידימשמעת על ידי על ידיבִּיוֹכִימִיָה. 2. הבא...

תסביך חינוכי-מתודי לפי דיסציפלינות (83)

מתחם הדרכה ומתודולוגיה

מחלקות) שם מלא המחברת_____רודינה אלנה יוריבנה________________________________ חינוכית-שִׁיטָתִימורכבעל ידימשמעתביולוגיה מולקולרית (שם) מומחיות... עם ספרי לימוד על ידי ביולוגיה מולקולריתספרי לימוד מסומנים על ידיבִּיוֹכִימִיָה. 2. הבא...

ליפידיםיש מאוד חשיבות רבהבמטבוליזם של התא. כל הליפידים הם תרכובות אורגניות בלתי מסיסות במים הקיימות בכל התאים החיים. על פי תפקידיהם, השומנים מחולקים לשלוש קבוצות:

- שומנים מבניים וקולטן של ממברנות התא

- "מחסן" אנרגיה של תאים ואורגניזמים

- ויטמינים והורמונים מקבוצת ה"ליפידים".

ליפידים מורכבים חומצת שומן(רווי ובלתי רווי) ואלכוהול אורגני - גליצרול. אנו מקבלים את עיקר חומצות השומן מהמזון (מהחי וירקות). שומנים מהחי הם תערובת של חומצות שומן רוויות (40-60%) ובלתי רוויות (30-50%). שומנים צמחיים הם העשירים ביותר (75-90%) בחומצות שומן בלתי רוויות והם המועילים ביותר לגופנו.

רוב השומנים משמשים חילוף חומרים אנרגטיפיצול על ידי אנזימים מיוחדים - ליפאז ופוספוליפאז. כתוצאה מכך מתקבלות חומצות שומן וגליצרול, המשמשות עוד בתגובות הגליקוליזה ומחזור קרבס. מנקודת מבט של היווצרות מולקולות ATP - שומנים מהווים את הבסיס למאגר האנרגיה של בעלי חיים ובני אדם.

תא איקריוטימקבל שומנים ממזון, למרות שהוא יכול בעצמו לסנתז את רוב חומצות השומן ( למעט שניים שאין להם תחליף– לינולאית ולינולנית). סינתזה מתחילה בציטופלזמה של תאים בעזרת קבוצה מורכבת של אנזימים ומסתיימת במיטוכונדריה או ברטיקולום אנדופלזמי חלק.

התוצר הראשוני לסינתזה של רוב השומנים (שומנים, סטרואידים, פוספוליפידים) הוא מולקולה "אוניברסלית" - אצטיל-קואנזים A (חומצה אצטית פעילה), שהיא תוצר ביניים של רוב תגובות הקטבוליזם בתא.

יש שומנים בכל תא, אבל יש הרבה מהם במיוחד בתאים מיוחדים. תאי שומן - אדיפוציטים, יוצר רקמת שומן. חילוף החומרים של השומן בגוף נשלט על ידי הורמונים מיוחדים של יותרת המוח, כמו גם אינסולין ואדרנלין.

פחמימות(חד-סוכרים, דו-סוכרים, רב-סוכרים) הם התרכובות החשובות ביותר לתגובות חילוף החומרים באנרגיה. כתוצאה מפירוק הפחמימות, התא מקבל את רוב האנרגיה ותרכובות הביניים לסינתזה של אחרים. תרכובות אורגניות(חלבונים, שומנים, חומצות גרעין).

את עיקר הסוכרים התא והגוף מקבלים מבחוץ - מהמזון, אך יכולים לסנתז גלוקוז וגליקוגן מתרכובות שאינן פחמימות. מצע עבור סוג אחרמולקולות של חומצה לקטית (לקטט) וחומצה פירובית (פירובאט), חומצות אמינו וגליצרול פועלות כמולקולות סינתזת פחמימות. תגובות אלה מתרחשות בציטופלזמה בהשתתפות קומפלקס שלם של אנזימים - גלוקוז-פוספטאזות. כל תגובות הסינתזה דורשות אנרגיה - סינתזה של מולקולת גלוקוז 1 דורשת 6 מולקולות ATP!

עיקר סינתזת הגלוקוז שלו מתרחשת בתאי הכבד והכליות, אך אינה מגיעה ללב, למוח ולשרירים (אין אנזימים הכרחיים). לכן, הפרות של חילוף החומרים של פחמימות משפיעות בעיקר על העבודה של איברים אלה. חילוף החומרים של הפחמימות נשלט על ידי קבוצה של הורמונים: הורמוני יותרת המוח, הורמוני גלוקוקורטיקוסטרואידים של יותרת הכליה, אינסולין וגלוקגון הלבלב. הפרעות באיזון ההורמונלי של חילוף החומרים של פחמימות מובילות להתפתחות סוכרת.

סקרנו בקצרה את החלקים העיקריים של החלפת פלסטיק. יכול לעשות שורה מסקנות כלליות:

תהליך סינתזה של פחמימות משומנים יכול להיות מיוצג על ידי תכנית כללית:

איור 7 - סכמה כללית לסינתזה של פחמימות משומנים

אחד ממוצרי פירוק השומנים העיקריים, גליצרול, משמש בקלות בסינתזה של פחמימות באמצעות יצירת גליצרלדהיד-3-פוספט וכניסתו לגלינואוגנזה. בצמחים ובמיקרואורגניזמים משתמשים בו בקלות גם לסינתזה של פחמימות ועוד תוצר חשוב של פירוק שומנים - חומצות שומן (אצטיל-CoA), דרך מחזור הגליאוקסילט.

אבל תכנית כלליתאינו משקף את כל התהליכים הביוכימיים המתרחשים כתוצאה מיצירת פחמימות משומנים.

לכן, נשקול את כל השלבים של תהליך זה.

הסכימה לסינתזה של פחמימות ושומנים מוצגת באופן מלא יותר באיור 8 ומתרחשת במספר שלבים.

שלב 1. פירוק הידרוליטי של שומן בפעולת האנזים ליפאז לגליצרול וחומצות שומן גבוהות יותר (ראה סעיף 1.2). תוצרי ההידרוליזה חייבים, לאחר שעברו סדרה של טרנספורמציות, להפוך לגלוקוז.

איור 8 - תרשים של הביוסינתזה של פחמימות משומנים

שלב 2. הפיכת חומצות שומן גבוהות יותר לגלוקוז. חומצות שומן גבוהות יותר, שנוצרו כתוצאה מהידרוליזה של שומן, נהרסות בעיקר על ידי חמצון b (תהליך זה נדון קודם לכן בסעיף 1.2, סעיף 1.2.2). התוצר הסופי של תהליך זה הוא אצטיל-CoA.

מחזור גליאוקסילט

צמחים, כמה חיידקים ופטריות יכולים להשתמש באצטיל-CoA לא רק במחזור קרבס, אלא גם במחזור הנקרא גליאוקסילט. מחזור זה ממלא תפקיד חשוב כמקשר בחילוף החומרים של שומנים ופחמימות.

מחזור הגליאוקסילט מתפקד באופן אינטנסיבי במיוחד באברונים תאיים מיוחדים, גליאוקסיזומים, במהלך הנביטה של ​​זרעי שמן. במקרה זה, השומן הופך לפחמימות הנחוצות להתפתחות השתיל. תהליך זה פועל עד שהשתיל מפתח את יכולת הפוטוסינתזה. כאשר שומן הרזרבה מתרוקן בתום הנביטה, הגליאוקסיזומים בתא נעלמים.

מסלול הגליאוקסילט ספציפי רק לצמחים וחיידקים; הוא נעדר באורגניזמים של בעלי חיים. האפשרות של תפקוד מחזור הגליאוקסילט נובעת מכך שצמחים וחיידקים מסוגלים לסנתז אנזימים כגון isocitrate lyaseו מלאט סינתאז,אשר, יחד עם כמה אנזימים ממחזור קרבס, מעורבים במחזור הגליאוקסילט.

הסכימה של חמצון אצטיל-CoA דרך מסלול הגליאוקסילט מוצגת באיור 9.

איור 9 - סכימה של מחזור גליאוקסילט

שתי התגובות הראשוניות (1 ו-2) של מחזור הגליאוקסילט זהות לאלו של מחזור החומצה הטרי-קרבוקסילית. בתגובה הראשונה (1), אצטיל-CoA מתעבה עם אוקסלואצטט על ידי סינתאז ציטראט ליצירת ציטראט. בתגובה השנייה, ציטראט מתאזמר לאיזוצירט בהשתתפות אקוניט הידטראז. התגובות הבאות הספציפיות למחזור הגליאוקסילט מזורזות על ידי אנזימים מיוחדים. בתגובה השלישית, איזוציטראט מבוקע על ידי איזוציטראט ליאז לחומצה גליאוקסילית וחומצה סוקסינית:

במהלך התגובה הרביעית, מזורזת על ידי סינתאז מאלאט, גליאוקסילט מתעבה עם אצטיל-CoA (מולקולת האצטיל-CoA השנייה הנכנסת למחזור גליאוקסילט) ליצירת חומצה מאלית (מאלאט):

לאחר מכן, בתגובה החמישית, מאלאט מתחמצן לאוקסלואצטט. תגובה זו זהה לתגובה הסופית של מחזור החומצה הטרי-קרבוקסילית; זוהי גם התגובה הסופית של מחזור הגליאוקסילט, כי האוקסלואצטט המתקבל מתעבה שוב עם מולקולת אצטיל-CoA חדשה, ובכך מתחיל מפנה חדש של המחזור.

החומצה הסוצינית שנוצרת בתגובה השלישית של מחזור הגליאוקסילט אינה משמשת במחזור זה, אלא עוברת טרנספורמציות נוספות.

מאפייני האברונים 1. קרום פלזמה 2. גרעין 3. מיטוכונדריה 4. פלסטידים 5. ריבוזומים 6. EPS 7. מרכז תאים 8. קומפלקס גולגי 9.

ליזוזומים א) הובלת חומרים דרך התא, הפרדה מרחבית של תגובות בתא ב) סינתזת חלבונים ג) פוטוסינתזה ד) אחסון מידע תורשתי ה) ללא ממברנה ה) סינתזה של שומנים ופחמימות ז) מכיל DNA 3) אספקת תא עם אנרגיה I) עיכול עצמי של התא ועיכול תוך תאי K) תקשורת התא עם הסביבה החיצונית L) שליטה בחלוקה גרעינית M) רק בצמחים H) רק בבעלי חיים

איזה

תכונות של תא חי תלויות בתפקוד של ממברנות ביולוגיות

א חדירות סלקטיבית

ב. חילופי יונים

ב. ספיגת מים ואצירת מים

ד בידוד מ סביבהו
קשר איתה

איזה
אברון קושר את התא למכלול אחד, מבצע הובלה של חומרים,
משתתף בסינתזה של שומנים, חלבונים, פחמימות מורכבות:

ב' מתחם גולגי

ב. חיצוני קרום תא

איזה
המבנה של הריבוזומים הוא:

א קרום יחיד

ב. קרום כפול

ב.לא קרום

אֵיך
שקוראים לו מבנים פנימייםמיטוכונדריה:

א גרנה

ב. מטריצה

V. Christa

איזה
מבנים שנוצרו על ידי הממברנה הפנימית של הכלורופלסט:

א.סטרומה

B. thylakoids גראן

V. Christa

ד סטרומה thylakoids

לאיזה
אורגניזמים מאופיינים בגרעין:

א' לאאוקריוטים

ב' לפרוקריוטים

לִהיוֹת שׁוֹנֶה
אם לפי ההרכב הכימי של הכרומוזומים והכרומטין:

איפה
הצנטרומר ממוקם על הכרומוזום:

א' על ההצרה הראשונית

ב' על ההצרה המשנית

איזה
אברונים אופייניים רק לתאי צמחים:

ב מיטוכונדריה

ב. פלסטידים

מה
הוא חלק מהריבוזום:

ב.ליפידים

1 שני אברוני הממברנה של התא כוללים:

1) ריבוזום 2) מיטוכונדריה 3) רטיקולום אנדופלזמי 4) ליזוזום
2 במיטוכונדריה, אטומי מימן תורמים אלקטרונים, בעוד אנרגיה משמשת לסינתזה של: 1) חלבונים 2) שומנים 3) פחמימות 4) ATP
3 כל אברוני התא מחוברים זה לזה על ידי: 1) דופן התא 2) רטיקולום אנדופלזמי 3) ציטופלזמה 4) ואקואולים

בחר תשובה אחת נכונה. 1. קרום התא החיצוני מספק א) צורה קבועה של התא ג) חילוף החומרים והאנרגיה בו

ב) לחץ אוסמוטיבתא ד) חדירות סלקטיבית

2. לקליפות של סיבים, כמו גם לכלורופלסטים, אין תאים

א) אצות ב) טחבים ג) שרכים ד) בעלי חיים

3. בתא, הגרעין והאברונים נמצאים ב

א) ציטופלזמה _ ג) רטיקולום אנדופלזמי

ב) קומפלקס גולגי ד) ואקוולים

4. סינתזה מתרחשת על הממברנות של הרשת האנדופלזמית הגרנורית

א) חלבונים ב) פחמימות ג) שומנים ד) חומצות גרעין

5. עמילן מצטבר ב

א) כלורופלסטים ב) גרעין ג) לויקופלסטים ד) כרומופלסטים

6. חלבונים, שומנים ופחמימות מצטברים ב

א) גרעין ב) ליזוזומים ג) קומפלקס גולגי ד) מיטוכונדריה

7. בהיווצרות ציר החלוקה מעורבים

א) ציטופלזמה ב) מרכז התא ג) ואקואול ד) קומפלקס גולגי

8. אורגנואיד, המורכב מחללים רבים המחוברים ביניהם, ב
אשר צוברים חומרים אורגניים המסונתזים בתא - אלו הם

א) קומפלקס גולגי ג) מיטוכונדריון

ב) כלורופלסט ד) רטיקולום אנדופלזמי

9. חילופי החומרים בין התא לסביבתו מתרחשים דרך
קליפה בשל הנוכחות בה

א) מולקולות שומנים ג) מולקולות פחמימות

ב) חורים רבים ד) מולקולות חומצת גרעין

10. חומרים אורגניים המסונתזים בתא עוברים לאברונים
א) בעזרת קומפלקס גולגי ג) בעזרת ואקוולים

ב) בעזרת ליזוזומים ד) דרך הערוצים של הרשת האנדופלזמית

11.פיצול חומר אורגניבכלוב, ואחריו שחרור.
אנרגיה וסינתזה של מספר רב של מולקולות ATP מתרחשת ב

א) מיטוכונדריה ב) ליזוזומים ג) כלורופלסטים ד) ריבוזומים

12. אורגניזמים שלתאים שלהם אין גרעין נוצר, מיטוכונדריה,
מתחם גולגי, שייכים לקבוצה

א) פרוקריוטים ב) אוקריוטים ג) אוטוטרופים ד) הטרוטרופים

13. פרוקריוטים כוללים

א) אצות ב) חיידקים ג) פטריות ד) וירוסים

14. הגרעין ממלא תפקיד גדול בתא, שכן הוא מעורב בסינתזה

א) גלוקוז ב) שומנים ג) סיבים ד) חומצות גרעין וחלבונים

15. אורגנואיד התחום מהציטופלזמה על ידי ממברנה אחת, המכיל
אנזימים רבים המפרקים חומרים אורגניים מורכבים
עד מונומרים פשוטים

א) מיטוכונדריון ב) ריבוזום ג) קומפלקס גולגי ד) ליזוזום

מה תפקידה של קרום הפלזמה החיצוני בתא?

1) מגביל את תוכן התא מ סביבה חיצונית
2) מספק תנועה של חומרים בתא
3) מספק תקשורת בין אברונים
4) מבצע סינתזה של מולקולות חלבון

הממברנות של הרשת האנדופלזמית החלקה מבצעות את הפונקציה
1) סינתזה של שומנים ופחמימות
2) סינתזת חלבון
3) פירוק חלבון
4) פירוק פחמימות ושומנים

אחד מתפקידיו של תסביך הגולגי
1) היווצרות ליזוזומים
2) היווצרות ריבוזומים
3) סינתזת ATP
4) חמצון של חומרים אורגניים

מולקולות ליפידים הן חלק
1) קרום פלזמה
2) ריבוזומים
3) ממברנות תאי פטרייתי
4) צנטריולים
תודה מראש לכל מי שיכול לעזור

תגובות ביוסינתזה של שומנים יכולות להתרחש ברשת האנדופלזמה החלקה של תאים של כל האיברים. מצע לסינתזת שומן דה נובוהוא גלוקוז.

כפי שאתה יודע, כאשר נכנסים לתא, גלוקוז הופך לגליקוגן, פנטוזים וחומצן לחומצה פירובית. כאשר ההיצע גבוה, גלוקוז משמש לסינתזה של גליקוגן, אך אפשרות זו מוגבלת על ידי נפח התא. לכן, גלוקוז "נופל דרך" לגליקוליזה והופך לפירובט ישירות או באמצעות shunt פנטוז פוספט. במקרה השני נוצר NADPH, שבהמשך יהיה צורך לסינתזה של חומצות שומן.

Pyruvate חודר למיטוכונדריה, דקרבוקסילאט לאצטיל-SCoA ונכנס למחזור TCA. עם זאת, מסוגל מנוחה, ב מנוחה, בנוכחות עודף אֵנֶרְגִיָהבתא, תגובות ה-TCA (במיוחד, תגובת ה- isocitrate dehydrogenase) נחסמות על ידי עודף ATP ו-NADH.

תכנית כללית לביוסינתזה של טריאצילגליצרולים וכולסטרול מגלוקוז

Oxaloacetate, הנוצר גם מציטרט, מופחת על ידי מאלאט דהידרוגנאז לחומצה מאלית ומוחזר למיטוכונדריה.

• באמצעות מנגנון מעבורת מאלאט-אספרטט (לא מוצג באיור),
• לאחר דה-קרבוקסילציה של מאלאט ל פירובטאנזים מאלאי תלוי NADP. ה-NADPH שנוצר ישמש בסינתזה של חומצות שומן או כולסטרול.