3.3. Riebalų sintezė

Riebalai sintetinami iš glicerolio ir riebalų rūgštys. Glicerolis organizme atsiranda skaidant riebalus (maisto ar savo), taip pat lengvai susidaro iš angliavandenių. Riebalų rūgštys sintetinamos iš acetilkofermento A – universalaus organizmo metabolito. Šiai sintezei taip pat reikia vandenilio (NADPH 2 pavidalu) ir ATP energijos. Organizmas sintetina tik sočiąsias ir mononesočiąsias (turinčias vieną dvigubą jungtį) riebalų rūgštis. Rūgštys, kurių molekulėje yra dvi ar daugiau dvigubų jungčių (polinesočiosios), organizme nesintetinamos ir turi būti tiekiamos su maistu. Riebalų sintezei taip pat gali būti naudojamos riebalų rūgštys – maisto ir kūno riebalų hidrolizės produktai.

Visi riebalų sintezės dalyviai turi dalyvauti aktyvi forma: glicerolis glicerofosfato pavidalu, o riebalų rūgštys - acilfermento A pavidalu. Riebalų sintezė vyksta ląstelių citoplazmoje (daugiausia riebaliniame audinyje, kepenyse, plonoji žarna) ir vyksta pagal šią schemą

Reikia pabrėžti, kad iš angliavandenių galima gauti glicerolio ir riebalų rūgščių. Todėl perteklinis angliavandenių suvartojimas sėslaus gyvenimo būdo fone išsivysto nutukimas.

4 paskaita. Baltymų apykaita

4.1. Baltymų katabolizmas

Baltymai, sudarantys kūno ląsteles, taip pat yra nuolat skaidomi veikiami tarpląstelinių proteolitinių fermentų, vadinamų. intraląstelinės proteinazės arba katepsinai.Šie fermentai yra lokalizuoti specialiose viduląstelinėse organelėse – lizosomose. Katepsinų įtakoje kūno baltymai taip pat paverčiami aminorūgštimis. (Svarbu atkreipti dėmesį, kad skaidant maistą ir paties organizmo baltymus susidaro tos pačios 20 rūšių amino rūgščių.) Per dieną suskaidoma apie 200 g organizmo baltymų. Todėl per dieną organizme atsiranda apie 300 g laisvųjų aminorūgščių.

4.2. Baltymų sintezė

Dauguma aminorūgščių yra naudojamos baltymų sintezei. Baltymų sintezė vyksta privalomai dalyvaujant nukleino rūgštims.

Pirmasis baltymų sintezės etapas yra transkripcija- atliekama ląstelės branduolyje naudojant DNR kaip genetinės informacijos šaltinį. Genetinė informacija lemia aminorūgščių eiliškumą sintezuojamo baltymo polipeptidinėse grandinėse. Šią informaciją užkoduoja azoto bazių seka DNR molekulėje. Kiekviena aminorūgštis yra koduojama trijų azoto bazių, vadinamų, deriniu kodonas, arba trynukas. DNR molekulės skyrius, kuriame yra informacijos apie konkretų baltymą, vadinama "genas".Šioje DNR dalyje transkripcijos metu pagal komplementarumo principą sintetinama pasiuntinio RNR (mRNR). Ši nukleorūgštis yra atitinkamo geno kopija. Gauta mRNR palieka branduolį ir patenka į citoplazmą. Panašiai ribosomų (rRNR) ir transportavimo (tRNR) sintezė vyksta DNR kaip matricoje.

Antrojo etapo metu - pripažinimas(atpažinimas), vykstantis citoplazmoje, aminorūgštys selektyviai jungiasi su savo nešėjais – transportinėmis RNR (tRNR). Kiekviena tRNR molekulė yra trumpa polinukleotidų grandinė, turinti maždaug 80 nukleotidų ir iš dalies susukta į dvigubą spiralę, todėl susidaro „lenkta dobilo lapo“ konfigūracija. Viename polinukleotidinės grandinės gale visos tRNR turi nukleotidą, kuriame yra adenino. Prie šio tRNR molekulės galo yra prijungta aminorūgštis. Kilpoje, esančioje priešais aminorūgščių prijungimo vietą, yra antikodonas, susidedantis iš trijų azoto bazių ir skirtas vėlesniam prisijungimui prie papildomo mRNR kodono. Viena iš šoninių tRNR molekulės kilpų užtikrina tRNR prisijungimą prie fermento, dalyvaujančio pripažinimas, o kita, šoninė kilpa, reikalinga tRNR prijungimui prie ribosomos kitame baltymų sintezės etape.

Šiame etape ATP molekulė naudojama kaip energijos šaltinis. Dėl atpažinimo susidaro aminorūgšties-tRNR kompleksas. Šiuo atžvilgiu antrasis baltymų sintezės etapas vadinamas aminorūgščių aktyvavimu.

Trečiasis baltymų sintezės etapas yra transliacija- atsiranda ribosomose. Kiekviena ribosoma susideda iš dviejų dalių – didelio ir mažo subvieneto. Autorius cheminė sudėtis abu subvienetai susideda iš rRNR ir baltymų. Ribosomos gali lengvai suskaidyti į daleles, kurios vėl gali sujungti viena su kita ir sudaryti ribosomą. Vertimas prasideda nuo ribosomos disociacijos į daleles, kurios iš karto prisitvirtina prie pradinės mRNR molekulės dalies, ateinančios iš branduolio. Šiuo atveju tarp dalelių lieka tarpas (vadinamasis tunelis), kuriame yra nedidelė mRNR dalis. Tada tRNR, sujungtos su aminorūgštimis, pridedamos prie gauto ribosomos-mRNR komplekso. tRNR prijungimas prie šio komplekso vyksta prijungiant vieną iš šoninių tRNR kilpų prie ribosomos, o tRNR antikodoną – prie jos komplementaraus mRNR kodono, esančio tunelyje tarp ribosomų subdalelių. Tuo pačiu metu tik dvi tRNR su aminorūgštimis gali prisijungti prie ribosomos-mRNR komplekso.

Dėl specifinio tRNR antikodonų prisijungimo prie mRNR kodonų, prie tunelyje esančios iRNR molekulės dalies yra prijungtos tik tos tRNR molekulės, kurių antikodonai yra komplementarūs mRNR kodonams. Todėl šios tRNR į ribosomas tiekia tik griežtai specifines aminorūgštis. Toliau aminorūgštys sujungiamos viena su kita peptidiniu ryšiu ir susidaro dipeptidas, susietas su viena iš tRNR. Po to ribosoma juda išilgai mRNR tiksliai vienu kodonu (šis ribosomos judėjimas vadinamas perkėlimas).

Dėl translokacijos nuo ribosomos atsiskiria laisva (be aminorūgšties) tRNR, o tunelio zonoje atsiranda naujas kodonas, prie kurio pagal principą pridedama kita tRNR su šį kodoną atitinkančia aminorūgštimi. papildomumo. Pateikta aminorūgštis susijungia su anksčiau susidariusiu dipeptidu, o tai veda prie peptidinės grandinės pailgėjimo. Po to atsiranda naujos translokacijos, naujų tRNR su aminorūgštimis atėjimas į ribosomą ir tolesnis peptidinės grandinės pailgėjimas.

Taigi aminorūgščių įtraukimo į sintezuojamą baltymą eiliškumą lemia kodonų seka mRNR. Polipeptidinės grandinės sintezė baigiama, kai į tunelį patenka specialus kodonas, nekoduojantis aminorūgščių ir prie kurio negali prisijungti jokia tRNR. Tokie kodonai vadinami stop kodonais.

Dėl to dėl aprašytų trijų etapų sintetinami polipeptidai, t.y., susidaro pirminė baltymo struktūra. Aukštesnės (erdvinės) struktūros (antrinės, tretinės, ketvirtinės) atsiranda spontaniškai.

Baltymų sintezė yra daug energijos reikalaujantis procesas. Kad į susintetintą baltymo molekulę būtų įtraukta tik viena aminorūgštis, reikalingos bent trys ATP molekulės.

4.3. Aminorūgščių metabolizmas

Be baltymų sintezės, aminorūgštys taip pat naudojamos įvairių nebaltyminių junginių, turinčių svarbių biologinė reikšmė. Kai kurios aminorūgštys suyra ir virsta galutiniai produktai: C0 2, H 2 0 ir NH 3 Skilimas prasideda reakcijomis, būdingomis daugumai aminorūgščių.

Jie apima:

a) dekarboksilinimas – karboksilo grupės pašalinimas iš aminorūgščių formoje anglies dioksidas:

Visos aminorūgštys yra transaminuojamos. Šioje reakcijoje dalyvauja kofermentas – fosfopiridoksalis, kuriam susidaryti reikalingas vitaminas B6 – piridoksinas.

Transaminacija yra pagrindinė aminorūgščių transformacija organizme, nes jos greitis yra daug didesnis nei dekarboksilinimo ir deamininimo reakcijų.

Transaminacija atlieka dvi pagrindines funkcijas:

a) dėl transaminacijos kai kurios aminorūgštys gali virsti kitomis. Kuriame viso aminorūgštys nesikeičia, bet keičiasi santykis tarp jų. Su maistu į organizmą patenka svetimų baltymų, kuriuose amino rūgščių yra skirtingomis proporcijomis, palyginti su organizmo baltymais. Transaminuojant sureguliuojama organizmo aminorūgščių sudėtis.

b) yra neatskiriama dalis netiesioginė (netiesioginė) deaminacija aminorūgštys – procesas, kurio metu prasideda daugumos aminorūgščių skilimas.

Pirmajame šio proceso etape aminorūgštys patiria transamininimo reakciją su α-ketoglutaro rūgštimi. Aminorūgštys paverčiamos α-keto rūgštimis, o α-ketoglutaro rūgštis paverčiama glutamo rūgštimi (aminorūgštimi).

Antrame etape susidariusi glutamo rūgštis deaminuojama, iš jos atskaldomas NH3 ir vėl susidaro α-ketoglutaro rūgštis. Tada susidariusios α-keto rūgštys giliai suyra ir paverčiamos galutiniais produktais C0 2 ir H 2 0. Kiekviena iš 20 keto rūgščių (jų susidaro tiek, kiek yra aminorūgščių rūšių) turi savo specifines savybes. skilimo keliai. Tačiau kai kurioms aminorūgštims skaidant piruvo rūgštis susidaro kaip tarpinis produktas, iš kurio galima susintetinti gliukozę. Todėl aminorūgštys, iš kurių susidaro tokios keto rūgštys, vadinamos gliukogeninis. Kitos keto rūgštys skilimo metu nesudaro piruvato. Jų tarpinis produktas – acetilkofermentas A, iš kurio neįmanoma gauti gliukozės, tačiau galima susintetinti ketonų kūnus. Aminorūgštys, atitinkančios tokias keto rūgštis, vadinamos ketogeninėmis.

Antrasis netiesioginio aminorūgščių deamininimo produktas yra amoniakas. Amoniakas yra labai toksiškas organizmui. Todėl organizmas turi molekulinius jo neutralizavimo mechanizmus. Kai susidaro NH 3, jis visuose audiniuose jungiasi su glutamo rūgštimi ir sudaro glutaminą. Tai laikinas amoniako neutralizavimas. Su kraujotaka glutaminas patenka į kepenis, kur vėl skyla į glutamo rūgštį ir NH3. Gauta glutamo rūgštis su krauju grąžinama į organus, kad neutralizuotų naujas amoniako dalis. Sintezei naudojamas išsiskyręs amoniakas, taip pat anglies dioksidas kepenyse karbamidas.

Karbamido sintezė yra cikliškas, daugiapakopis procesas, kuris sunaudoja didelis skaičius energijos. Aminorūgštis ornitinas vaidina labai svarbų vaidmenį karbamido sintezėje. Ši aminorūgštis nėra baltymų dalis. Ornitinas susidaro iš kitos aminorūgšties - argininas, kurio yra baltymuose. Dėl svarbaus ornitino vaidmens karbamido sintezė vadinama ornitino ciklas.

Sintezės metu į ornitiną pridedamos dvi amoniako ir anglies dioksido molekulės, o ornitinas paverčiamas argininu, nuo kurio iš karto atsiskiria karbamidas ir vėl susidaro ornitinas. Kartu su ornitinu ir argininu karbamido formavime dalyvauja ir aminorūgštys: glutaminas Ir asparto rūgštis. Glutaminas yra amoniako tiekėjas, o asparto rūgštis yra jo pernešėjas.

Karbamido sintezė yra galutinė amoniako neutralizacija. Iš kepenų karbamidas su krauju patenka į inkstus ir išsiskiria su šlapimu. Per dieną susidaro 20-35 g karbamido. Karbamido išsiskyrimas su šlapimu apibūdina baltymų skilimo organizme greitį.

3 skyrius. Biochemija raumenų audinys

5 paskaita. Raumenų biochemija

5.1. Ląstelių struktūra raumenų skaidulos

Gyvūnai ir žmonės turi du pagrindinius raumenų tipus: dryžuotas Ir sklandžiai. Skersaruožiai raumenys yra pritvirtinti prie kaulų, t. y. prie skeleto, todėl dar vadinami skeletais. Dryžuotos raumenų skaidulos taip pat sudaro širdies raumens – miokardo – pagrindą, nors yra tam tikrų miokardo struktūros skirtumų ir griaučių raumenys. Lygūs raumenys sudaro sienų raumenis kraujagyslės, žarnyną, prasiskverbia į audinius Vidaus organai ir oda.

Kiekvienas dryžuotas raumuo susideda iš kelių tūkstančių skaidulų, kurias vienija jungiamojo audinio sluoksniai ir ta pati membrana - fascija. Raumenų skaidulos (miocitai) yra labai pailgos daugiabranduolės stambios ląstelės iki 2-3 cm ilgio, o kai kuriuose raumenyse net daugiau nei 10 cm.Raumenų ląstelių storis apie 0,1-0,2 mm.

Kaip ir bet kuri ląstelė, miocitas Jame yra esminių organelių, tokių kaip branduoliai, mitochondrijos, ribosomos, citoplazminis tinklas ir ląstelės membrana. Miocitų savybė, išskirianti juos iš kitų ląstelių, yra susitraukiančių elementų buvimas - miofibrilės

Šerdys yra apsuptas apvalkalo - nukleolemos ir daugiausia susideda iš nukleoproteinų. Branduolys turi genetinę informaciją baltymų sintezei.

Ribosomos- tarpląsteliniai dariniai, kurių cheminė sudėtis yra nukleoproteinai. Baltymų sintezė vyksta ribosomose.

Mitochondrijos- mikroskopiniai burbuliukai iki 2-3 mikronų dydžio, apsupti dviguba membrana. Mitochondrijose angliavandenių, riebalų ir aminorūgščių oksidacija į anglies dioksidą ir vandenį vyksta naudojant molekulinį deguonį (oro deguonį). Dėl oksidacijos metu išsiskiriančios energijos mitochondrijose vyksta ATP sintezė. Treniruotuose raumenyse yra daug mitochondrijų, kurios yra išilgai miofibrilių.

Citoplazminis tinklas(sarkoplazminis tinklas, sarkoplazminis tinklas) susideda iš vamzdelių, kanalėlių ir pūslelių, suformuotų membranomis ir sujungtų viena su kita. Sarkoplazminis tinklas per specialius vamzdelius, vadinamus T sistema, yra sujungtas su raumenų ląstelės membrana – sarkolema. Ypatingas dėmesys sarkoplazminiame tinkle yra pūslelės, vadinamos bakasmus ir kuriuose yra didelė kalcio jonų koncentracija. Cisternose Ca 2+ jonų kiekis yra maždaug tūkstantį kartų didesnis nei citozolyje. Toks didelis kalcio jonų koncentracijos gradientas atsiranda dėl fermento - kalcio adenozino tri- fosfatazės(kalcio ATPazė), įmontuota į rezervuaro sienelę. Šis fermentas katalizuoja ATP hidrolizę ir dėl šio proceso metu išsiskiriančios energijos užtikrina kalcio jonų pernešimą rezervuarų viduje. Šis kalcio jonų transportavimo mechanizmas perkeltine prasme vadinamas kalciosiurblys, arba kalcio pompa.

Citoplazma(citozolis, sarkoplazma) užima vidinę miocitų erdvę ir yra koloidinis tirpalas, kuriame yra baltymų, glikogeno, riebalų lašelių ir kitų inkliuzų. Sarkoplazminiai baltymai sudaro 25-30% visų raumenų baltymų. Tarp sarkoplazminių baltymų yra aktyvių fermentų. Tai visų pirma apima glikolitinius fermentus, kurie suskaido glikogeną arba gliukozę į piruvo arba pieno rūgštį. Kitas svarbus sarkoplazminis fermentas yra kreatino kinazė, dalyvauja raumenų darbo energijos tiekime. Ypatingas dėmesys nusipelno sarkoplazminio baltymo mioglobino, kuris savo struktūra yra identiškas vienam iš kraujo baltymo subvienetų – hemoglobinui. Mioglobinas susideda iš vieno polipeptido ir vieno hemo. Mioglobino funkcija yra surišti molekulinį deguonį. Šio baltymo dėka raumenų audinyje sukuriamas tam tikras deguonies tiekimas. IN pastaraisiais metais Nustatyta dar viena mioglobino funkcija – 0 2 perkėlimas iš sarkolemos į raumenų mitochondrijas.

Be baltymų, sarkoplazmoje yra ir nebaltyminių azoto turinčių medžiagų. Jie, priešingai nei baltymai, vadinami ekstraktinėmis medžiagomis, nes lengvai ekstrahuojami vandeniu. Tarp jų yra adenilo nukleotidai ATP, ADP, AMP ir kiti nukleotidai, kuriuose vyrauja ATP. Ramybės ATP koncentracija yra maždaug 4-5 mmol/kg. Ekstraktai taip pat apima kreatino fosfatas, jo pirmtakas yra kreatinas ir negrįžtamo kreatino fosfato skilimo produktas. kreatinino IN Kreatino fosfato koncentracija ramybės būsenoje paprastai yra 15-25 mmol/kg. Iš aminorūgščių dideliais kiekiais randama glutamo rūgštis ir glutamo rūgštis. glutaminas.

Pagrindinis raumenų audinio angliavandenis yra glikogeno. Glikogeno koncentracija svyruoja nuo 0,2-3%. Laisvoji gliukozė sarkoplazmoje yra labai mažomis koncentracijomis - jos yra tik pėdsakai. Raumenų darbo metu produktai kaupiasi sarkoplazmoje angliavandenių apykaitą- laktatas ir piruvatas.

Protoplazminis riebalų jungiasi su baltymais ir yra 1 % koncentracijos. Atsarginiai riebalai kaupiasi ištvermei treniruotuose raumenyse.

5.2. Sarcolemma struktūra

Kiekvieną raumenų skaidulą supa ląstelės membrana - sarkolema. Sarkolemma yra apie 10 nm storio liloproteino membrana. Išorėje sarkolemą supa susipynusių kolageno baltymų gijų tinklas. Raumenų susitraukimo metu kolageno apvalkale atsiranda elastinės jėgos, dėl kurių atsipalaidavus raumenų skaidulos išsitempia ir grįžta į pradinę būseną. Pabaigos artėja prie sarkolemos motoriniai nervai. Nervinio galo ir sarkolemos sąlyčio taškas vadinamas neuromuskulinė sinapsė, arba pabaigos nervinė plokštelė.

Susitraukiantys elementai – miofibrilės- užimti dauguma raumenų ląstelių tūrio, jų skersmuo apie 1 mikronas. Netreniruotuose raumenyse miofibrilės yra išsibarsčiusios, tačiau treniruotuose raumenyse jos sugrupuotos į ryšulius, vadinamus Konheimo laukai.

5.3. Anizotropinių ir izotropinių diskų sandara

Mikroskopinis miofibrilių struktūros tyrimas parodė, kad jos susideda iš kintančių šviesių ir tamsių sričių arba diskų. IN raumenų ląstelės miofibrilės išsidėsčiusios taip, kad šviesios ir tamsios gretimų miofibrilių sritys sutampa, todėl susidaro mikroskopu matoma visos raumeninės skaidulos skersinė juostelė. Buvo nustatyta, kad miofibrilės yra sudėtingos struktūros, sukurtos savo ruožtu iš didelis skaičius dviejų tipų raumenų gijos (protofibrilės arba gijos) - riebalų Ir plonas. Storųjų siūlų skersmuo yra 15 nm, plonų - 7 nm.

Miofibrilės susideda iš kintamų lygiagrečių storų ir plonų gijų pluoštų, kurių galai susikerta vienas su kitu. Miofibrilės dalis, susidedanti iš storų gijų ir tarp jų esančių plonų gijų galų, yra dvipusė. Mikroskopuojant ši sritis blokuoja matomą šviesą arba elektronų srautą (naudojant elektroninį mikroskopą), todėl atrodo tamsi. Tokios sritys vadinamos anizotropinis, arba tamsūs, diskai (A-diskai).

Šviesios miofibrilių sritys susideda iš centrinių plonų gijų dalių. Jie palyginti lengvai praleidžia šviesos spindulius arba elektronų srautą, nes neturi dvigubo lūžio ir yra vadinami izotropinis, arba šviesa, diskai (aš- diskai). Plonų gijų pluošto viduryje skersai yra plona baltymo plokštelė, kuri fiksuoja raumenų gijų padėtį erdvėje. Ši plokštelė mikroskopu aiškiai matoma linijos, einančios per I diską, pavidalu ir vadinama Z- įrašas.

Miofibrilių atkarpa tarp gretimų 2 eilučių vadinama sarkomeras Jo ilgis yra 2,5-3 mikronai. Kiekviena miofibrilė susideda iš kelių šimtų sarkomerų (iki 1000).

5.4. Susitraukiamųjų baltymų struktūra ir savybės

Miofibrilių cheminės sudėties tyrimas parodė, kad stori ir ploni siūlai susideda tik iš baltymų.

Storos gijos yra pagamintos iš baltymų miozinas. Miozinas yra baltymas su molekulinė masė apie 500 kDa, turinčios dvi labai ilgas polipeptidines grandines. Šios grandinės sudaro dvigubą spiralę, tačiau viename gale šios gijos išsiskiria ir sudaro sferinį darinį – rutulinę galvutę. Todėl miozino molekulė turi dvi dalis – rutulinę galvą ir uodegą. Storame siūlelyje yra apie 300 miozino molekulių, o storo siūlelio skerspjūvyje randama 18 miozino molekulių. Miozino molekulės storuose siūluose yra susipynusios su jų uodegomis, o jų galvutės taisyklinga spirale išsikiša iš storo siūlelio. Miozino galvutėse yra dvi svarbios sritys (centrai). Vienas iš jų katalizuoja hidrolizinį ATP skilimą, t.y., atitinka aktyvųjį fermento centrą. Pirmieji miozino ATPazės aktyvumą atrado rusų biochemikai Engelhardtas ir Lyubimova. Antroji miozino galvutės dalis užtikrina storų gijų sujungimą su plonų gijų baltymu raumenų susitraukimo metu - akpurvas.

Plonos gijos sudarytos iš trijų baltymų: aktinas, troponinas Ir tropomiozinas.

Pagrindinis plonų gijų baltymas yra aktinas. Aktinas yra rutulinis baltymas, kurio molekulinė masė yra 42 kDa. Šis baltymas turi du svarbiausias savybes. Pirma, jis pasižymi dideliu gebėjimu polimerizuotis su dariniu ilgos grandinės, paskambino fibrilinisaktinas(galima palyginti su karoliukų virvele). Antra, kaip jau buvo pažymėta, aktinas gali susijungti su miozino galvutėmis, todėl tarp plonų ir storų gijų susidaro kryžminiai tilteliai arba sukibimai.

Plonos gijos pagrindas yra dviguba spiralė iš dviejų fibrilinio aktino grandinių, kurioje yra apie 300 rutulinio aktino molekulių (kaip dvi rutuliukų gijos, susuktos į dvigubą spiralę, kurių kiekviena atitinka rutulinį aktiną).

Kitas plonas gijų baltymas - tropomiozinas– taip pat turi dvigubos spiralės formą, tačiau ši spiralė sudaryta iš polipeptidinių grandinių ir yra daug mažesnė už aktino dvigubą spiralę. Tropomiozinas yra fibrilinio aktino dvigubos spiralės griovelyje.

Trečias plonas gijų baltymas - troponinas- prisitvirtina prie tropomiozino ir fiksuoja jo padėtį aktino griovelyje, kuris blokuoja miozino galvučių sąveiką su plonų gijų globulinio aktino molekulėmis.

5.5. Raumenų susitraukimo mechanizmas

Raumenų susitraukimas yra sudėtingas mechanocheminis procesas, kurio metu hidrolizinio ATP skilimo cheminė energija paverčiama mechaninis darbas atlieka raumuo.

Šiuo metu šis mechanizmas dar nėra iki galo atskleistas. Tačiau aišku:

Raumenų darbui reikalingas energijos šaltinis yra ATP.

ATP hidrolizę, kurią lydi energijos išsiskyrimas, katalizuoja miozinas, kuris, kaip jau minėta, turi fermentinį aktyvumą.

Raumenų susitraukimo paleidimo mechanizmas yra Ca jonų koncentracijos padidėjimas miocitų sarkoplazmoje, kurį sukelia motorinis nervinis impulsas.

Raumenų susitraukimo metu tarp storų ir plonų miofibrilių gijų atsiranda kryžminių tiltelių arba sąaugų.

Raumenų susitraukimo metu plonos gijos slysta išilgai storų gijų, todėl trumpėja miofibrilės ir visa raumenų skaidula.

Yra daug hipotezių, kurias bandoma paaiškinti molekulinis mechanizmas raumenų susitraukimas. Šiuo metu labiausiai pagrįsta irklinės valties hipotezė“, arba X. Huxley „irklavimo“ hipotezė. Supaprastinta forma jo esmė yra tokia.

Ramybės raumenyje storos ir plonos miofibrilių gijos nėra sujungtos viena su kita, nes aktino molekulių surišimo vietas dengia tropomiozino molekulės.

Raumenų susitraukimas vyksta veikiant motoriniam nerviniam impulsui, kuris yra padidėjusio membranos pralaidumo banga, plintanti išilgai nervinio pluošto.

Ši padidėjusio pralaidumo banga per neuromuskulinę jungtį perduodama į sarkoplazminio tinklo T sistemą ir galiausiai pasiekia cisternas, kuriose yra didelė kalcio jonų koncentracija. Dėl reikšmingo rezervuaro sienelės pralaidumo padidėjimo kalcio jonai palieka rezervuarus ir jų koncentracija sarkoplazmoje yra labai didelė. trumpam laikui(apie 3 ms) padidėja 1000 kartų. Kalcio jonai, būdami didelės koncentracijos, prisijungia prie plonų gijų baltymo – troponino – ir keičia jo erdvinę formą (konformaciją). Troponino konformacijos pasikeitimas savo ruožtu lemia tai, kad tropomiozino molekulės pasislenka išilgai fibrilinio aktino griovelio, kuris sudaro plonų gijų pagrindą, ir išlaisvina tą aktino molekulių dalį, kuri yra skirta prisijungti prie miozino galvučių. . Dėl to tarp miozino ir aktino (t. y. tarp storų ir plonų gijų) atsiranda kryžminis tiltelis, esantis 90° kampu. Kadangi storuose ir plonuose siūluose yra daug miozino ir aktino molekulių (kiekviena apie 300), tarp raumenų gijų susidaro gana daug kryžminių tiltelių arba sąaugų. Ryšio tarp aktino ir miozino susidarymą lydi pastarojo ATPazės aktyvumo padidėjimas, dėl kurio vyksta ATP hidrolizė:

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

Dėl ATP irimo metu išsiskiriančios energijos miozino galvutė, kaip valties vyris ar irklas, sukasi, o tiltelis tarp storų ir plonų siūlų yra 45° kampu, todėl raumuo slysta. siūlai vienas kito link. Padarius posūkį, tilteliai tarp storų ir plonų siūlų nutrūksta. Dėl to miozino ATPazės aktyvumas smarkiai sumažėja, ATP hidrolizė sustoja. Bet jei variklis nervinis impulsas ir toliau patenka į raumenis, o sarkoplazmoje išlieka didelė kalcio jonų koncentracija, vėl susidaro kryžminiai tilteliai, didėja miozino ATPazės aktyvumas ir vėl atsiranda naujų ATP dalių hidrolizė, suteikdama energijos kryžminiams tiltams sukti ir vėlesnius. plyšimas. Tai lemia tolesnį storų ir plonų siūlų judėjimą vienas kito link ir miofibrilių bei raumenų skaidulų trumpėjimą.

Švietimo – metodiškaskompleksasAutoriusdisciplina Autorius Autoriusbiochemija. 2. Kitas...

Mokomasis ir metodinis disciplinos kompleksas (83)

Mokymo ir metodologijos kompleksas

Skyriai) Visas pavadinimas autorė_____Rodina Elena Jurievna____________________________________ Švietimo-metodiškaskompleksasAutoriusdisciplina MOLEKULINĖ BIOLOGIJA (vardas) Specialybė... su vadovėliais Autorius molekulinė biologija yra išvardyti vadovėliai Autoriusbiochemija. 2. Kitas...

Lipidaituri labai didelę reikšmę ląstelių metabolizme. Visi lipidai yra organiniai, vandenyje netirpūs junginiai, esantys visose gyvose ląstelėse. Pagal savo funkcijas lipidai skirstomi į tris grupes:

- ląstelių membranų struktūriniai ir receptorių lipidai

- ląstelių ir organizmų energijos „depas“.

- „lipidų“ grupės vitaminai ir hormonai

Lipidų pagrindas yra riebalų rūgštis(sotusis ir nesotusis) ir organinis alkoholis – glicerolis. Didžiąją dalį riebalų rūgščių gauname iš maisto (gyvūnų ir augalų). Gyvūniniai riebalai yra sočiųjų (40-60%) ir nesočiųjų (30-50%) riebalų rūgščių mišinys. Augaliniai riebalai yra turtingiausi (75-90%) nesočiųjų riebalų rūgščių ir yra naudingiausi mūsų organizmui.

Didžioji dalis riebalų naudojama energijos apykaitą, suskaidomi specialių fermentų - lipazės ir fosfolipazės. Rezultatas yra riebalų rūgštys ir glicerolis, kurie vėliau naudojami glikolizės ir Krebso ciklo reakcijose. ATP molekulių susidarymo požiūriu - riebalai sudaro gyvūnų ir žmonių energijos atsargų pagrindą.

Eukariotinė ląstelė gauna riebalų iš maisto, nors daugumą riebalų rūgščių gali susintetinti pats ( išskyrus du nepakeičiamus– linolo ir linoleno). Sintezė prasideda ląstelių citoplazmoje, padedant sudėtingam fermentų kompleksui, ir baigiasi mitochondrijose arba lygiajame endoplazminiame tinkle.

Daugumos lipidų (riebalų, steroidų, fosfolipidų) sintezės pradinis produktas yra „universali“ molekulė – acetil-kofermentas A (aktyvuota acto rūgštis), kuris yra tarpinis daugelio katabolinių reakcijų ląstelėje produktas.

Riebalų yra bet kurioje ląstelėje, tačiau ypač daug jų yra specialiose riebalų ląstelės – adipocitai, formuojantis riebalinis audinys. Riebalų apykaitą organizme kontroliuoja specialūs hipofizės hormonai, taip pat insulinas ir adrenalinas.

Angliavandeniai(monosacharidai, disacharidai, polisacharidai) yra svarbiausi junginiai energijos apykaitos reakcijoms. Dėl angliavandenių skilimo ląstelė gauna didžiąją dalį energijos ir tarpinių junginių kitų medžiagų sintezei. organiniai junginiai(baltymai, riebalai, nukleino rūgštys).

Ląstelė ir organizmas didžiąją dalį cukrų gauna iš išorės – iš maisto, tačiau gliukozę ir glikogeną gali sintetinti iš ne angliavandenių junginių. Substratai, skirti skirtingi tipai Angliavandenių sintezė apima pieno rūgšties (laktato) ir piruvo rūgšties (piruvato), aminorūgščių ir glicerolio molekules. Šios reakcijos vyksta citoplazmoje, dalyvaujant visam fermentų kompleksui – gliukozės fosfatazėms. Visoms sintezės reakcijoms reikia energijos – 1 molekulės gliukozės sintezei reikia 6 ATP molekulių!

Didžioji jūsų gliukozės sintezės dalis vyksta kepenų ir inkstų ląstelėse, tačiau nevyksta širdyje, smegenyse ir raumenyse (ten nėra reikalingų fermentų). Todėl angliavandenių apykaitos sutrikimai pirmiausia paveikia šių organų veiklą. Angliavandenių apykaitą kontroliuoja grupė hormonų: hipofizės hormonai, antinksčių gliukokortikosteroidiniai hormonai, insulinas ir kasos gliukagonas. Angliavandenių apykaitos hormonų pusiausvyros sutrikimai sukelia diabeto vystymąsi.

Trumpai apžvelgėme pagrindines plastiko metabolizmo dalis. Galite sudaryti eilutę bendros išvados:

Angliavandenių sintezės iš riebalų procesą galima pavaizduoti bendra diagrama:

7 pav. Bendra angliavandenių sintezės iš riebalų schema

Vienas iš pagrindinių lipidų skilimo produktų, glicerolis, lengvai panaudojamas angliavandenių sintezei, susidaro gliceraldehido-3-fosfatas ir jis patenka į gliuneogenezę. Augaluose ir mikroorganizmuose jis lygiai taip pat lengvai naudojamas angliavandenių ir kito svarbaus lipidų skilimo produkto – riebalų rūgščių (acetil-CoA) – sintezei per glioksilato ciklą.

Bet bendra schema neatspindi visų biocheminių procesų, vykstančių dėl angliavandenių susidarymo iš riebalų.

Todėl mes apsvarstysime visus šio proceso etapus.

Angliavandenių ir riebalų sintezės schema išsamiau pateikta 8 paveiksle ir vyksta keliais etapais.

1 etapas. Hidrolizinis riebalų skaidymas, veikiant lipazės fermentui, į glicerolį ir aukštesnes riebalų rūgštis (žr. 1.2 pastraipą). Hidrolizės produktai, patyrę daugybę transformacijų, turi virsti gliukoze.

8 pav. Angliavandenių biosintezės iš riebalų schema

2 etapas. Aukštesnių riebalų rūgščių pavertimas gliukoze. Didesnės riebalų rūgštys, susidariusios dėl riebalų hidrolizės, daugiausia sunaikinamos b-oksidacijos būdu (šis procesas buvo aptartas anksčiau 1.2 skirsnyje, 1.2.2 pastraipoje). Galutinis šio proceso produktas yra acetil-CoA.

Glioksilato ciklas

Augalai, kai kurios bakterijos ir grybai gali naudoti acetil-CoA ne tik Krebso cikle, bet ir cikle, vadinamame glioksilato ciklu. Šis ciklas atlieka svarbų vaidmenį kaip riebalų ir angliavandenių metabolizmo grandis.

Ypatingai intensyviai glioksilato ciklas funkcionuoja specialiose ląstelių organelėse – glioksisomose – aliejinių augalų sėklų dygimo metu. Tokiu atveju riebalai paverčiami angliavandeniais, būtinais sėklos daigų vystymuisi. Šis procesas tęsiasi tol, kol daigai išsiugdo gebėjimą fotosintezuoti. Kai dygimo pabaigoje išsenka saugojimo riebalai, ląstelėje išnyksta glioksisomos.

Glioksilato kelias būdingas tik augalams ir bakterijoms, jo nėra gyvūnų organizmuose. Glikoksilato ciklo gebėjimas funkcionuoti yra dėl to, kad augalai ir bakterijos gali sintetinti fermentus, tokius kaip izocitrato liazė Ir malato sintazė, kurie kartu su kai kuriais Krebso ciklo fermentais dalyvauja glioksilato cikle.

Acetil-CoA oksidacijos glioksilato keliu schema parodyta 9 paveiksle.

9 pav. Glikoksilato ciklo schema

Dvi pradinės glioksilato ciklo reakcijos (1 ir 2) yra identiškos trikarboksirūgšties ciklo reakcijos. Pirmoje reakcijoje (1) acetil-CoA kondensuojamas su oksaloacetatu citrato sintaze, kad susidarytų citratas. Antroje reakcijoje citratas izomerizuojasi į izocitratą, dalyvaujant akonitato hidratazei. Toliau išvardytas glioksilato ciklui būdingas reakcijas katalizuoja specialūs fermentai. Trečiojoje reakcijoje izocitrato liazė skaido į glioksilo rūgštį ir gintaro rūgštį:

Ketvirtoje reakcijoje, katalizuojama malato sintazės, glioksilatas kondensuojasi su acetil-CoA (antroji acetil-CoA molekulė, patenkanti į glioksilato ciklą), sudarydama obuolių rūgštį (malatą):

Tada penktoji reakcija oksiduoja malatą į oksaloacetatą. Ši reakcija yra identiška galutinei trikarboksirūgšties ciklo reakcijai; tai taip pat yra galutinė glioksilato ciklo reakcija, nes gautas oksaloacetatas vėl kondensuojasi su nauja acetil-CoA molekule, taip pradėdamas naują ciklo posūkį.

Gintaro rūgštis, susidariusi trečiojoje glioksilato ciklo reakcijoje, šiame cikle nenaudojama, bet toliau transformuojama.

Organelių charakteristikos 1. Plazminė membrana 2. Branduolys 3. Mitochondrijos 4. Plastidės 5. Ribosomos 6. ER 7. Ląstelių centras 8. Golgi kompleksas 9.

Lizosomos A) Medžiagų pernešimas per ląstelę, erdvinis ląstelėje vykstančių reakcijų atskyrimas B) Baltymų sintezė C) Fotosintezė D) Paveldimos informacijos saugojimas E) Nemembraninė E) Riebalų ir angliavandenių sintezė G) Sudėtyje yra DNR 3) ląstelė su energija I) Savarankiškas ląstelės virškinimas ir tarpląstelinis virškinimas J) Ląstelės bendravimas su išorine aplinka K) Branduolinio dalijimosi kontrolė M) Galima tik augaluose H) Galima tik gyvūnams.

Kuris

gyvos ląstelės savybės priklauso nuo biologinių membranų veikimo

A. selektyvus pralaidumas

B. jonų mainai

B. Vandens sugėrimas ir sulaikymas

D. Izoliavimas nuo aplinką Ir
ryšį su ja

Kuris
Organelė sujungia ląstelę į vientisą visumą, perneša medžiagas,
dalyvauja riebalų, baltymų, sudėtingų angliavandenių sintezėje:

B. Golgi kompleksas

B.išorinis ląstelės membrana

Kuris
ribosomų struktūra yra tokia:

A. viena membrana

B. dviguba membrana

B. Ne membrana

Kaip
paskambino vidines struktūras mitochondrijos:

A. grana

B. matrica

V. Christa

Kuris
struktūros, kurias sudaro vidinė chloroplasto membrana:

A. stroma

B. thylakoid gran

V. Christa

G. Stromos tilakoidai

Kuriam
organizmams būdingas branduolys:

A. eukariotams

B. prokariotams

Varijuok
pagal chromosomų ir chromatino cheminę sudėtį:

Kur
Centromeras yra chromosomoje:

A. ant pirminio susiaurėjimo

B. ant antrinio juosmens

Kuris
organelės būdingos tik augalų ląstelėms:

B.mitochondrijos

B. Plastidai

Ką
ribosomų dalis:

B.lipidai

1 Dvi ląstelės membraninės organelės apima:

1) ribosoma 2) mitochondrija 3) endoplazminis tinklas 4) lizosoma
2 Mitochondrijose vandenilio atomai atiduoda elektronus, o energija naudojama: 1) baltymų 2) riebalų 3) angliavandenių 4) ATP sintezei.
3 Visos ląstelės organelės yra tarpusavyje sujungtos: 1) ląstelės sienele 2) endoplazminiu tinkleliu 3) citoplazma 4) vakuolėmis.

Pasirinkite vieną teisingą atsakymą. 1. Išorinė ląstelės membrana užtikrina a) pastovią ląstelės formą b) medžiagų apykaitą ir energiją į

b) osmoso slėgis ląstelėje d) selektyvus pralaidumas

2. Celiuliozės membranos, kaip ir chloroplastai, neturi ląstelių

a) dumbliai b) samanos c) paparčiai d) gyvūnai

3. Ląstelėje yra branduolys ir organelės

a) citoplazma _ c) endoplazminis tinklas

b) Golgi kompleksas d) vakuolės

4. Sintezė vyksta ant granuliuoto endoplazminio tinklo membranų

a) baltymai b) angliavandeniai c) lipidai d) nukleino rūgštys

5. Krakmolas kaupiasi

a) chloroplastai b) branduolys c) leukoplastai d) chromoplastai

6. Baltymai, riebalai ir angliavandeniai kaupiasi

a) branduolys b) lizosomos c) Golgi kompleksas d) mitochondrijos

7. Dalyvauja dalijimosi verpstės formavime

a) citoplazma b) ląstelės centras c) vakuolė d) Golgi kompleksas

8. Organoidas, susidedantis iš daugelio tarpusavyje sujungtų ertmių, in
kurios kaupia ląstelėje susintetintas organines medžiagas – tai

a) Golgi kompleksas c) mitochondrijos

b) chloroplastas d) endoplazminis tinklas

9. Medžiagų mainai tarp ląstelės ir jos aplinkos vyksta per
apvalkalas dėl buvimo joje

a) lipidų molekulės b) angliavandenių molekulės

b) daug skylių d) nukleorūgščių molekulės

10. Ląstelėje susintetintos organinės medžiagos pereina į organelius
a) Golgi komplekso pagalba c) vakuolių pagalba

b) lizosomų pagalba d) endoplazminio tinklo kanalais

11.Skilimas organinės medžiagos narve, po to paleidžiama.
energijos ir vyksta daugybės ATP molekulių sintezė

a) mitochondrijos b) lizosomos c) chloroplastai d) ribosomos

12. Organizmai, kurių ląstelėse nėra susiformavusio branduolio, mitochondrijų,
Golgi kompleksas, priklauso grupei

a) prokariotai b) eukariotai c) autotrofai d) heterotrofai

13. Prokariotai apima

a) dumbliai b) bakterijos c) grybai d) virusai

14. Branduolys ląstelėje atlieka svarbų vaidmenį, nes dalyvauja sintezėje

a) gliukozė b) lipidai c) skaidulos d) nukleino rūgštys ir baltymai

15. Organelė, atskirta nuo citoplazmos viena membrana, kurioje yra
daug fermentų, skaidančių sudėtingas organines medžiagas
paprastiems monomerams, tai

a) mitochondrija b) ribosoma c) Golgi kompleksas d) lizosoma

Kokias funkcijas ląstelėje atlieka išorinė plazminė membrana?

1) apriboja langelio turinį nuo išorinė aplinka
2) užtikrina medžiagų judėjimą ląstelėje
3) užtikrina ryšį tarp organelių
4) vykdo baltymų molekulių sintezę

Funkciją atlieka lygaus endoplazminio tinklo membrana
1) lipidų ir angliavandenių sintezė
2) baltymų sintezė
3) baltymų skilimas
4) angliavandenių ir lipidų skaidymas

Viena iš Golgi komplekso funkcijų
1) lizosomų susidarymas
2) ribosomų susidarymas
3) ATP sintezė
4) organinių medžiagų oksidacija

Lipidų molekulės yra dalis
1) plazminė membrana
2) ribosomos
3) grybelių ląstelių membranos
4) centrioliai
Iš anksto dėkoju tiems, kurie gali padėti

Lipidų biosintezės reakcijos gali vykti lygiame visų organų ląstelių endoplazminiame tinkle. Substratas riebalų sintezei de novo yra gliukozė.

Kaip žinoma, gliukozė, patekusi į ląstelę, virsta glikogenu, pentoze ir oksiduojasi į piruvo rūgštį. Kai tiekimas yra didelis, gliukozė naudojama glikogenui sintetinti, tačiau šią galimybę riboja ląstelių tūris. Todėl gliukozė „patenka“ į glikolizę ir tiesiogiai arba per pentozės fosfato šuntą paverčiama piruvatu. Antruoju atveju susidaro NADPH, kuris vėliau bus reikalingas riebalų rūgščių sintezei.

Piruvatas patenka į mitochondrijas, dekarboksilinamas į acetil-SCoA ir patenka į TCA ciklą. Tačiau gali ramybė, adresu atostogos, esant pertekliniam kiekiui energijos ląstelėje TCA ciklo reakcijas (ypač izocitrato dehidrogenazės reakciją) blokuoja ATP ir NADH perteklius.

Bendra triacilglicerolių ir cholesterolio biosintezės iš gliukozės schema

Oksaloacetatas, taip pat susidaro iš citrato, malato dehidrogenazės redukuojamas į obuolių rūgštį ir grąžinamas į mitochondrijas.

• per malato-aspartato šaudyklinį mechanizmą (neparodyta paveikslėlyje),
• po malato dekarboksilinimo į piruvatas Nuo NADP priklausomas malik fermentas. Gautas NADPH bus naudojamas riebalų rūgščių arba cholesterolio sintezei.