3.3. Syntéza tukov

Tuky sa syntetizujú z glycerolu a mastné kyseliny. Glycerín v tele vzniká pri rozklade tuku (potravinového alebo vlastného) a ľahko sa tvorí aj zo sacharidov. Mastné kyseliny sú syntetizované z acetylkoenzýmu A, univerzálneho metabolitu organizmu. Táto syntéza stále vyžaduje vodík (vo forme NADPH 2) a energiu ATP. V tele sa syntetizujú iba nasýtené a mononenasýtené (s jednou dvojitou väzbou) mastné kyseliny. Kyseliny obsahujúce vo svojej molekule dve alebo viac dvojitých väzieb (polynenasýtené) sa v tele nesyntetizujú a musia byť dodávané potravou. Na syntézu tuku možno použiť aj mastné kyseliny - produkty hydrolýzy potravín a vlastné tuky.

Všetci účastníci syntézy tukov musia byť in aktívna forma: glycerol vo forme glycerofosfátu, a mastné kyseliny vo forme acylkoenzýmu A. Tuk sa syntetizuje v cytoplazme buniek (hlavne tukové tkanivo, pečeň, tenké črevo) a postupuje sa podľa nasledujúcej schémy

Treba zdôrazniť, že glycerol a mastné kyseliny možno získať zo sacharidov. Preto pri nadmernej konzumácii uhľohydrátov na pozadí sedavého životného štýlu vzniká obezita.

Prednáška 4. Metabolizmus bielkovín

4.1. Katabolizmus bielkovín

Proteíny, ktoré tvoria bunky tela, tiež podliehajú neustálemu rozkladu pod vplyvom intracelulárnych proteolytických enzýmov tzv. intracelulárne proteinázy alebo katepsíny. Tieto enzýmy sú lokalizované v špeciálnych intracelulárnych organelách – lyzozómoch. Pôsobením katepsínov sa telové bielkoviny premieňajú aj na aminokyseliny. (Je dôležité si uvedomiť, že rozkladom potravy aj telu vlastných bielkovín dochádza k tvorbe rovnakých 20 druhov aminokyselín.) Za deň sa odbúra približne 200 g telesných bielkovín. Počas dňa sa preto v tele objaví asi 300 g voľných aminokyselín.

4.2. Syntézy bielkovín

Väčšina aminokyselín sa používa na syntézu bielkovín. K syntéze proteínov dochádza s povinnou účasťou nukleových kyselín.

Prvým krokom v syntéze bielkovín je prepis- uskutočňuje sa v bunkovom jadre pomocou DNA ako zdroja genetickej informácie. Genetická informácia určuje poradie aminokyselín v polypeptidových reťazcoch syntetizovaného proteínu. Táto informácia je kódovaná sekvenciou dusíkatých báz v molekule DNA. Každá aminokyselina je kódovaná kombináciou troch dusíkatých zásad tzv kodón, alebo trojčatá. Úsek molekuly DNA obsahujúci informácie o konkrétnom proteíne sa nazýva „gén“. Messenger RNA (mRNA) sa syntetizuje v tejto oblasti DNA počas transkripcie podľa princípu komplementarity. Táto nukleová kyselina je kópiou zodpovedajúceho génu. Výsledná mRNA opúšťa jadro a vstupuje do cytoplazmy. Podobne na DNA, ako na matrici, dochádza k syntéze ribozomálnej (rRNA) a transportnej (tRNA).

Počas druhej etapy - uznanie(rozpoznávanie) vyskytujúce sa v cytoplazme, aminokyseliny sa selektívne viažu na svoje nosiče - transferovú RNA (tRNA). Každá molekula tRNA je krátky polynukleotidový reťazec obsahujúci približne 80 nukleotidov a čiastočne stočený do dvojitej špirály, čo vedie ku konfigurácii „zakriveného ďatelina“. Na jednom konci polynukleotidového reťazca majú všetky tRNA nukleotid obsahujúci adenín. Na tento koniec molekuly tRNA je pripojená aminokyselina. Slučka oproti miestu naviazania aminokyseliny obsahuje antikodón pozostávajúci z troch dusíkatých báz a určený na následné naviazanie na komplementárny kodón mRNA. Jedna z bočných slučiek molekuly tRNA zaisťuje pripojenie tRNA k enzýmu, ktorého sa to týka uznanie a druhá, laterálna, slučka je nevyhnutná na pripojenie tRNA k ribozómu v ďalšom štádiu proteínovej syntézy.

V tomto štádiu sa ako zdroj energie využíva molekula ATP. V dôsledku rozpoznania sa vytvorí komplex aminokyselina-tRNA. V tomto ohľade sa druhý stupeň syntézy bielkovín nazýva aktivácia aminokyselín.

Tretím krokom v syntéze bielkovín je vysielať- Vyskytuje sa na ribozómoch. Každý ribozóm sa skladá z dvoch častí – veľkej a malej podčastice. Autor: chemické zloženie obe podjednotky sú zložené z rRNA a proteínov. Ribozómy sú schopné ľahko sa rozpadnúť na čiastkové častice, ktoré sa opäť môžu navzájom kombinovať, čím sa vytvorí ribozóm. Translácia začína disociáciou ribozómu na subčastice, ktoré sa okamžite pripájajú k počiatočnej časti molekuly mRNA pochádzajúcej z jadra. Zároveň medzi subčasticami zostáva priestor (tzv. tunel), kde sa nachádza malá oblasť mRNA. Potom sú tRNA spojené s aminokyselinami pripojené k výslednému komplexu ribozóm-mRNA. K pripojeniu tRNA k tomuto komplexu dochádza naviazaním jednej z bočných slučiek tRNA na ribozóm a naviazaním antikodónu tRNA na jeho komplementárny kodón mRNA umiestnený v tuneli medzi podjednotkami ribozómov. Súčasne sa do komplexu ribozóm-mRNA môžu pripojiť iba dve tRNA s aminokyselinami.

Vďaka špecifickej väzbe antikodónov tRNA na kodóny mRNA sa k časti molekuly mRNA umiestnenej v tuneli pripájajú iba molekuly tých tRNA, v ktorých sú antikodóny komplementárne ku kodónom mRNA. Preto tieto tRNA dodávajú do ribozómov iba presne definované aminokyseliny. Ďalej sú aminokyseliny navzájom spojené peptidovou väzbou a vzniká dipeptid, ktorý je spojený s jednou z tRNA. Potom sa ribozóm pohybuje pozdĺž mRNA presne o jeden kodón (tento pohyb ribozómu sa nazýva umiestnenie trasy).

V dôsledku translokácie sa z ribozómu odštiepi voľná (bez aminokyseliny) tRNA a v zóne tunela sa objaví nový kodón, na ktorý sa podľa princípu komplementarity pripojí ďalšia tRNA s aminokyselinou zodpovedajúcou tomuto kodónu. . Dodaná aminokyselina sa spája s predtým vytvoreným dipeptidom, čo vedie k predĺženiu peptidového reťazca. Nasledujú nové translokácie, vstup nových tRNA s aminokyselinami na ribozóm a ďalšie predlžovanie peptidového reťazca.

Poradie, v ktorom sú aminokyseliny zahrnuté v syntetizovanom proteíne, je teda určené sekvenciou kodónov v mRNA. Syntéza polypeptidového reťazca je dokončená, keď do tunela vstúpi špeciálny kodón, ktorý nekóduje aminokyseliny a ku ktorému sa nemôže pripojiť žiadna tRNA. Takéto kodóny sa nazývajú terminačné kodóny.

Výsledkom je, že v dôsledku opísaných troch stupňov sa syntetizujú polypeptidy, t.j. vytvára sa primárna štruktúra proteínu. Vyššie (priestorové) štruktúry (sekundárne, terciárne, kvartérne) vznikajú spontánne.

Syntéza bielkovín je energeticky náročný proces. Na zahrnutie iba jednej aminokyseliny do molekuly syntetizovaného proteínu sú potrebné aspoň tri molekuly ATP.

4.3. Metabolizmus aminokyselín

Okrem syntézy bielkovín sa aminokyseliny využívajú aj na syntézu rôznych nebielkovinových zlúčenín, ktoré majú dôležité biologický význam. Niektoré z aminokyselín sa rozkladajú a premieňajú na finálne produkty: C0 2, H 2 0 a NH 3 Rozklad začína reakciami bežnými pre väčšinu aminokyselín.

Tie obsahujú:

a) dekarboxylácia - odštiepenie z aminokyselín karboxylovej skupiny vo forme oxid uhličitý:

Všetky aminokyseliny podliehajú transaminácii. Na tejto reakcii sa podieľa koenzým – fosfopyridoxal, na tvorbu ktorého je potrebný vitamín B 6 – pyridoxín.

Transaminácia je hlavnou transformáciou aminokyselín v tele, pretože jej rýchlosť je oveľa vyššia ako rýchlosť dekarboxylačných a deaminačných reakcií.

Transaminácia má dve hlavné funkcie:

a) v dôsledku transaminácie môžu byť niektoré aminokyseliny premenené na iné. V čom Celkom aminokyseliny sa nemení, ale mení sa pomer medzi nimi. S jedlom sa do tela dostávajú cudzie bielkoviny, v ktorých sú aminokyseliny v inom pomere v porovnaní s bielkovinami tela. Transamináciou sa upravuje aminokyselinové zloženie tela.

b) je neoddeliteľnou súčasťou nepriama (nepriama) deaminácia aminokyseliny – proces, ktorým sa začína rozklad väčšiny aminokyselín.

V prvej fáze tohto procesu vstupujú aminokyseliny do transaminačnej reakcie s kyselinou α-ketoglutarovou. V tomto prípade sa aminokyseliny premenia na α-ketokyseliny a kyselina α-ketoglutarová sa premení na kyselinu glutámovú (aminokyselinu).

V druhom stupni sa výsledná kyselina glutámová podrobí deaminácii, odštiepi sa z nej NH 3 a opäť sa vytvorí kyselina α-ketoglutárová. Výsledné α-ketokyseliny ďalej podliehajú hlbokému rozkladu a menia sa na konečné produkty CO 2 a H 2 0. Každá z 20 ketokyselín (vzniká toľko, koľko je druhov aminokyselín) má svoje špecifické degradačné dráhy. Pri rozklade niektorých aminokyselín však vzniká ako medziprodukt kyselina pyrohroznová, z ktorej možno syntetizovať glukózu. Preto sa nazývajú aminokyseliny, z ktorých takéto ketokyseliny vznikajú glukogénne. Iné ketokyseliny netvoria pyruvát pri svojom rozklade. Ich medziproduktom je acetylkoenzým A, z ktorého nie je možné získať glukózu, ale ketolátky je možné syntetizovať. Aminokyseliny zodpovedajúce takýmto ketokyselinám sa nazývajú ketogénne.

Druhým produktom nepriamej deaminácie aminokyselín je amoniak. Amoniak je pre telo vysoko toxický. Preto má telo molekulárne mechanizmy na jeho neutralizáciu. Pri tvorbe NH 3 sa viaže vo všetkých tkanivách s kyselinou glutámovou za vzniku glutamínu. Toto dočasná neutralizácia amoniaku. S prietokom krvi sa glutamín dostáva do pečene, kde sa opäť rozkladá na kyselinu glutámovú a NH3. Výsledná kyselina glutámová s krvou opäť vstupuje do orgánov, aby neutralizovala nové časti amoniaku. Na syntézu sa používa uvoľnený amoniak, ako aj oxid uhličitý v pečeni močovina.

Syntéza močoviny je cyklický, viacstupňový proces, ktorý spotrebúva veľké množstvo energie. Aminokyselina ornitín hrá veľmi dôležitú úlohu pri syntéze močoviny. Táto aminokyselina sa nenachádza v bielkovinách. Ornitín sa tvorí z inej aminokyseliny - arginín, ktorý je prítomný v bielkovinách. V súvislosti s dôležitou úlohou ornitínu je syntéza močoviny tzv ornitínový cyklus.

V procese syntézy sa na ornitín naviažu dve molekuly amoniaku a molekula oxidu uhličitého a ornitín sa zmení na arginín, z ktorého sa okamžite odštiepi močovina a opäť vznikne ornitín. Spolu s ornitínom a arginínom sa na tvorbe močoviny podieľajú aj aminokyseliny: glutamín A kyselina asparágová. Glutamín je dodávateľom amoniaku a jeho nosičom je kyselina asparágová.

Syntéza močoviny je konečná neutralizácia amoniaku. Z pečene s krvou močovina vstupuje do obličiek a vylučuje sa močom. Za deň sa vytvorí 20-35 g močoviny. Vylučovanie močoviny močom charakterizuje rýchlosť rozkladu bielkovín v tele.

Časť 3. Biochémia svalové tkanivo

Prednáška 5. Svalová biochémia

5.1. Bunková štruktúra svalové vlákno

Zvieratá a ľudia majú dva hlavné typy svalov: pruhované A hladké. Priečne pruhované svaly sú pripevnené ku kostiam, teda ku kostre, a preto sa nazývajú aj kostrové. Pruhované svalové vlákna tvoria aj základ srdcového svalu – myokardu, aj keď existujú určité rozdiely v stavbe myokardu resp. kostrového svalstva. Hladké svaly tvoria svalstvo steny cievy, črevá, permeát tkaniva vnútorné orgány a kožu.

Každý priečne pruhovaný sval pozostáva z niekoľkých tisíc vlákien, spojených vrstvami spojivového tkaniva a rovnakým plášťom - fascia. Svalové vlákna (myocyty) sú vysoko pretiahnuté veľké viacjadrové bunky dlhé 2-3 cm, v niektorých svaloch aj viac ako 10 cm Hrúbka svalových buniek je asi 0,1-0,2 mm.

Ako každá bunka myocyt obsahuje také povinné organely, ako sú jadrá, mitochondrie, ribozómy, cytoplazmatické retikulum a bunková stena. Znakom myocytov, ktorý ich odlišuje od iných buniek, je prítomnosť kontraktilných prvkov - myofibrily.

Nuclei obklopené škrupinou - nukleolémou a pozostávajú hlavne z nukleoproteínov. Jadro obsahuje genetickú informáciu pre syntézu bielkovín.

Ribozómy- vnútrobunkové útvary, ktoré sú chemicky nukleoproteíny. Syntéza bielkovín prebieha na ribozómoch.

Mitochondrie- mikroskopické bubliny do veľkosti 2-3 mikrónov, obklopené dvojitou membránou. V mitochondriách sa sacharidy, tuky a aminokyseliny oxidujú na oxid uhličitý a vodu pomocou molekulárneho kyslíka (vzdušného kyslíka). V dôsledku energie uvoľnenej počas oxidácie sa syntéza ATP uskutočňuje v mitochondriách. V trénovaných svaloch sú mitochondrie početné a nachádzajú sa pozdĺž myofibríl.

cytoplazmatického retikula(sarkoplazmatické retikulum, sarkoplazmatické retikulum) pozostáva z tubulov, tubulov a vezikúl tvorených membránami a navzájom spojených. Sarkoplazmatické retikulum je pomocou špeciálnych rúrok nazývaných T-systém spojené s obalom svalovej bunky – sarkolemou. Zvlášť pozoruhodné sú v sarkoplazmatickom retikule vezikuly tzv cisternynás a obsahujú vysoké koncentrácie vápenatých iónov. V cisternách je obsah iónov Ca 2+ asi tisíckrát vyšší ako v cytosóle. K takémuto vysokému koncentračnému gradientu vápenatých iónov dochádza v dôsledku fungovania enzýmu - kalcium adenozín tri- fosfatázy(vápenatá ATPáza) zapustená v stene nádrže. Tento enzým katalyzuje hydrolýzu ATP a vďaka uvoľnenej energii v tomto prípade zabezpečuje presun vápenatých iónov do nádrží. Tento mechanizmus transportu vápenatých iónov sa obrazne nazýva vápnikpumpa, alebo kalciová pumpa.

Cytoplazma(cytosol, sarkoplazma) zaberá vnútorný priestor myocytov a je to koloidný roztok obsahujúci proteíny, glykogén, tukové kvapky a iné inklúzie. Sarkoplazmatické proteíny tvoria 25-30% všetkých svalových proteínov. Medzi sarkoplazmatickými proteínmi sú aktívne enzýmy. Patria sem predovšetkým enzýmy glykolýzy, ktoré štiepia glykogén alebo glukózu na kyselinu pyrohroznovú alebo mliečnu. Ďalším dôležitým sarkoplazmatickým enzýmom je kreatínkináza podieľajú sa na zásobovaní energiou svalovej práce. osobitnú pozornosť si zaslúži sarkoplazmatický proteín myoglobín, ktorý je štruktúrou identický s jednou z podjednotiek krvného proteínu – hemoglobínom. Myoglobín pozostáva z jedného polypeptidu a jedného hemu. Funkciou myoglobínu je viazať molekulárny kyslík. Vďaka tomuto proteínu sa vo svalovom tkanive vytvára určitá zásoba kyslíka. IN posledné roky Bola stanovená ďalšia funkcia myoglobínu – ide o prenos 0 2 zo sarkolemy do svalových mitochondrií.

Sarkoplazma obsahuje okrem bielkovín aj neproteínové látky obsahujúce dusík. Nazývajú sa, na rozdiel od bielkovín, extraktívne látky, pretože sa ľahko extrahujú vodou. Medzi nimi sú adenylové nukleotidy ATP, ADP, AMP a iné nukleotidy, pričom ATP prevažuje. Koncentrácia ATP v pokoji je asi 4-5 mmol/kg. Patria sem aj extrakty kreatínfosfát, jeho prekurzor - kreatín a produkt ireverzibilného rozkladu kreatínfosfátu - kreatinínu. IN pokojová koncentrácia kreatínfosfátu je zvyčajne 15-25 mmol/kg. Z aminokyselín kyselina glutámová a glutamín.

Hlavným sacharidom vo svalovom tkanive je glykogén. Koncentrácia glykogénu sa pohybuje od 0,2-3%. Voľná ​​glukóza v sarkoplazme je obsiahnutá vo veľmi malej koncentrácii – sú jej len stopy. V procese svalovej práce v sarkoplazme akumulácia produktov metabolizmus sacharidov- laktát a pyruvát.

protoplazmatický tuku viazaný na bielkoviny a dostupný v koncentrácii 1 %. Náhradný tuk sa hromadí vo svaloch trénovaných na vytrvalosť.

5.2. Štruktúra sarkolemy

Každé svalové vlákno je obklopené bunkovou membránou - sarkolema. Sarkolema je liloproteínová membrána s hrúbkou asi 10 nm. Vonku je sarkolema obklopená sieťou prepletených vlákien kolagénového proteínu. Pri svalovej kontrakcii vznikajú v kolagénovom obale elastické sily, vďaka ktorým sa svalové vlákno pri uvoľnení natiahne a vráti do pôvodného stavu. Konce zodpovedajú sarkoléme motorické nervy. Miesto kontaktu medzi nervovým zakončením a sarkolemou sa nazýva neuromuskulárnu synapsiu, alebo terminálna nervová platnička.

Kontraktilné elementy – myofibrily- obsadiť najviac objem svalových buniek, ich priemer je asi 1 mikrón. V netrénovaných svaloch sú myofibrily rozptýlené a v trénovaných svaloch sú zoskupené do zväzkov tzv. Conheimove polia.

5.3. Štruktúra anizotropných a izotropných diskov

Mikroskopická štúdia štruktúry myofibríl ukázala, že pozostávajú zo striedajúcich sa svetlých a tmavých oblastí alebo diskov. IN svalové bunky myofibrily sú usporiadané tak, že svetlé a tmavé oblasti susedných myofibríl sa zhodujú, čo vytvára priečne pruhovanie celého svalového vlákna viditeľné pod mikroskopom. Zistilo sa, že myofibrily sú zložité štruktúry, z ktorých sa postupne vytvárajú Vysoké číslo svalové vlákna (protofibrily alebo vlákna) dvoch typov - tuku A tenký. Hrubé nite majú priemer 15 nm, tenké - 7 nm.

Myofibrily pozostávajú zo striedajúcich sa zväzkov paralelných hrubých a tenkých vlákien, ktoré na koncoch idú do seba. Úsek myofibrily pozostávajúci z hrubých vlákien a koncov tenkých vlákien umiestnených medzi nimi má dvojlom. Pod mikroskopom táto oblasť zachytáva viditeľné svetlo alebo tok elektrónov (pri použití elektrónového mikroskopu), a preto sa javí ako tmavá. Takéto oblasti sú tzv anizotropný, alebo tmavé, disky (A-disky).

Svetlé oblasti myofibríl pozostávajú z centrálnych častí tenkých filamentov. Pomerne ľahko prepúšťajú svetelné lúče alebo prúd elektrónov, keďže nemajú dvojlom a sú tzv izotropný alebo svetlo, disky (ja-disky). V strede zväzku tenkých filamentov je priečne umiestnená tenká doštička proteínu, ktorá fixuje polohu svalových filamentov v priestore. Táto doska je jasne viditeľná pod mikroskopom vo forme čiary prechádzajúcej cez I-disk a je pomenovaná Z- tanier.

Úsek myofibrily medzi susednými 2 líniami sa nazýva sarkoméra. Jeho dĺžka je 2,5-3 mikrónov. Každá myofibrila pozostáva z niekoľkých stoviek sarkomérov (až 1000).

5.4. Štruktúra a vlastnosti kontraktilných proteínov

Štúdium chemického zloženia myofibríl ukázalo, že hrubé a tenké filamenty pozostávajú iba z bielkovín.

Hrubé vlákna sú tvorené bielkovinami myozín. Myozín je proteín molekulovej hmotnosti približne 500 kDa, obsahujúci dva veľmi dlhé polypeptidové reťazce. Tieto reťazce tvoria dvojitú špirálu, ale na jednom konci sa tieto vlákna rozchádzajú a vytvárajú guľovitý útvar - guľovú hlavu. Preto sa v molekule myozínu rozlišujú dve časti - globulárna hlava a chvost. Hrubé vlákno obsahuje asi 300 molekúl myozínu a na priereze hrubého vlákna sa nachádza 18 molekúl myozínu. Molekuly myozínu v hrubých vláknach sa prepletajú s ich chvostmi a ich hlavy vyčnievajú z hrubého vlákna v pravidelnej špirále. V myozínových hlavách sú dve dôležité miesta (centrá). Jeden z nich katalyzuje hydrolytické štiepenie ATP, t.j. zodpovedá aktívnemu miestu enzýmu. ATPázová aktivita myozínu bola prvýkrát objavená ruskými biochemikmi Engelhardtom a Lyubimovou. Druhá časť myozínovej hlavy zabezpečuje spojenie hrubých filamentov s proteínom tenkých filamentov pri svalovej kontrakcii - akbahno.

Tenké vlákna sa skladajú z troch proteínov: aktín, troponín A tropomyozín.

Hlavný proteín tenkých vlákien - aktín. Aktín je globulárny proteín s molekulovou hmotnosťou 42 kDa. Tento proteín má dva najdôležitejšie vlastnosti. Po prvé, vykazuje vysokú schopnosť polymerizácie s tvorbou dlhé reťaze volal fibrilárneaktinóm(možno porovnať so šnúrou korálkov). Po druhé, ako už bolo uvedené, aktín sa môže spájať s myozínovými hlavami, čo vedie k tvorbe priečnych mostíkov alebo adhézií medzi tenkými a hrubými vláknami.

Základom tenkého vlákna je dvojitá špirála dvoch reťazcov fibrilárneho aktínu, obsahujúca asi 300 molekúl globulárneho aktínu (ako dva vlákna guľôčok stočených do dvojitej špirály, každá guľôčka zodpovedá globulárnemu aktínu).

Ďalší proteín z tenkých vlákien - tropomyozín- má tiež tvar dvojitej špirály, ale táto špirála je tvorená polypeptidovými reťazcami a je oveľa menšia ako dvojitá špirála aktínu. Tropomyozín sa nachádza v drážke dvojitej špirály fibrilárneho aktínu.

Tretí proteín tenkých vlákien - troponín- naviaže sa na tropomyozín a fixuje svoju polohu v aktínovej drážke, čím blokuje interakciu myozínových hlavičiek s molekulami globulárneho aktínu tenkých filamentov.

5.5. Mechanizmus svalovej kontrakcie

svalová kontrakcia je zložitý mechanochemický proces, počas ktorého sa premieňa chemická energia hydrolytického rozkladu ATP na mechanická práca vykonávaný svalom.

V súčasnosti tento mechanizmus ešte nie je úplne objasnený. Ale s určitosťou je známe nasledovné:

Zdrojom energie potrebnej pre svalovú prácu je ATP.

Hydrolýza ATP, sprevádzaná uvoľňovaním energie, je katalyzovaná myozínom, ktorý, ako už bolo uvedené, má enzymatickú aktivitu.

Spúšťacím mechanizmom svalovej kontrakcie je zvýšenie koncentrácie iónov Ca v sarkoplazme myocytov, spôsobené motorickým nervovým impulzom.

Počas svalovej kontrakcie sa medzi hrubými a tenkými vláknami myofibríl objavujú krížové mostíky alebo zrasty.

Pri svalovej kontrakcii sa tenké filamenty posúvajú pozdĺž hrubých, čo vedie ku skráteniu myofibríl a celého svalového vlákna ako celku.

Existuje veľa hypotéz, ktoré sa snažia vysvetliť molekulárny mechanizmus svalová kontrakcia. Najrozumnejšie v súčasnosti je hypotéza veslice“, alebo „veslovacia“ hypotéza X. Huxleyho. V zjednodušenej forme je jeho podstata nasledovná.

Vo svale v pokoji nie sú hrubé a tenké vlákna myofibríl navzájom spojené, pretože väzbové miesta na molekulách aktínu sú uzavreté molekulami tropomyozínu.

Svalová kontrakcia nastáva pod vplyvom motorického nervového impulzu, čo je vlna zvýšenej priepustnosti membrány šíriaca sa pozdĺž nervového vlákna.

Táto vlna zvýšenej permeability sa prenáša cez nervovosvalové spojenie do T-systému sarkoplazmatického retikula a nakoniec dosiahne cisterny obsahujúce vysoké koncentrácie vápnikových iónov. V dôsledku výrazného zvýšenia priepustnosti stien nádrží opúšťajú vápenaté ióny nádrže a ich koncentrácia v sarkoplazme veľmi krátky čas(asi 3 ms) sa zvýši 1000-krát. Vápenaté ióny sa vo vysokej koncentrácii viažu na proteín tenkých filamentov - troponín - a menia jeho priestorový tvar (konformáciu). Zmena konformácie troponínu zase vedie k tomu, že molekuly tropomyozínu sú premiestnené pozdĺž drážky fibrilárneho aktínu, ktorý tvorí základ tenkých filamentov, a uvoľňuje oblasť aktínových molekúl, ktorá je určená na naviazanie myozínové hlavy. V dôsledku toho sa medzi myozínom a aktínom (t. j. medzi hrubými a tenkými vláknami) objaví priečny mostík umiestnený pod uhlom 90 °. Pretože veľké množstvo molekúl myozínu a aktínu (asi 300 každá) je obsiahnutých v hrubých a tenkých vláknach, medzi svalovými vláknami sa vytvára pomerne veľké množstvo priečnych mostíkov alebo adhézií. Tvorba väzby medzi aktínom a myozínom je sprevádzaná zvýšením aktivity ATPázy myozínu, čo vedie k hydrolýze ATP:

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

V dôsledku energie uvoľnenej pri štiepení ATP sa myozínová hlava, podobne ako záves alebo veslo člna, otáča a most medzi hrubými a tenkými vláknami je v uhle 45 °, čo vedie k kĺzaniu svalu. vlákna smerom k sebe. Po otočení sa mosty medzi hrubými a tenkými vláknami prerušia. V dôsledku toho ATPázová aktivita myozínu prudko klesá a hydrolýza ATP sa zastaví. Ale ak motor nervový impulz naďalej vstupuje do svalu a v sarkoplazme zostáva vysoká koncentrácia vápenatých iónov, znovu sa vytvárajú krížové mostíky, zvyšuje sa ATPázová aktivita myozínu a opäť dochádza k hydrolýze nových častí ATP, čím sa dodáva energia na otáčanie krížových mostíkov ich následné pretrhnutie. To vedie k ďalšiemu pohybu hrubých a tenkých nití k sebe a skracovaniu myofibríl a svalových vlákien.

vzdelávacie - metodickýkomplexnéAutor:disciplína Autor: Autor:biochémia. 2. Ďalej...

Výchovno-metodický komplex podľa disciplíny (83)

Tréningový a metodologický komplex

Oddelenia) Celé meno Autor_____Rodina Elena Yurievna_________________________________ vzdelávacie-metodickýkomplexnéAutor:disciplína MOLEKULÁRNA BIOLÓGIA (meno) Špecialita... s učebnicami Autor: molekulárna biológia uvedené učebnice Autor:biochémia. 2. Ďalej...

Lipidymať veľmi veľký význam v bunkovom metabolizme. Všetky lipidy sú organické vo vode nerozpustné zlúčeniny prítomné vo všetkých živých bunkách. Podľa funkcie sa lipidy delia do troch skupín:

- štruktúrne a receptorové lipidy bunkových membrán

- energetické "skladisko" buniek a organizmov

- vitamíny a hormóny "lipidovej" skupiny

Lipidy sa skladajú z mastné kyseliny(nasýtené a nenasýtené) a organický alkohol – glycerol. Prevažnú časť mastných kyselín prijímame z potravy (živočíšnej a rastlinnej). Živočíšne tuky sú zmesou nasýtených (40-60%) a nenasýtených (30-50%) mastných kyselín. Rastlinné tuky sú najbohatšie (75-90%) na nenasýtené mastné kyseliny a sú pre náš organizmus najprospešnejšie.

Väčšina tukov sa používa na energetický metabolizmusštiepenie špeciálnymi enzýmami - lipázy a fosfolipázy. V dôsledku toho sa získajú mastné kyseliny a glycerol, ktoré sa ďalej využívajú v reakciách glykolýzy a Krebsovho cyklu. Z pohľadu tvorby molekúl ATP - tuky tvoria základ energetickej rezervy zvierat a ľudí.

eukaryotická bunka prijíma tuky z potravy, hoci väčšinu mastných kyselín si dokáže sám syntetizovať ( okrem dvoch nenahraditeľných– linolová a linolénová). Syntéza začína v cytoplazme buniek pomocou komplexného súboru enzýmov a končí v mitochondriách alebo hladkom endoplazmatickom retikule.

Východiskovým produktom pre syntézu väčšiny lipidov (tuky, steroidy, fosfolipidy) je „univerzálna“ molekula – acetyl-koenzým A (aktivovaná kyselina octová), ktorý je medziproduktom väčšiny katabolických reakcií v bunke.

Tuky sú v každej bunke, ale najmä v špeciálnych bunkách je ich veľa. tukové bunky – adipocyty, formovanie tukové tkanivo. Metabolizmus tukov v tele riadia špeciálne hormóny hypofýzy, ale aj inzulín a adrenalín.

Sacharidy(monosacharidy, disacharidy, polysacharidy) sú najdôležitejšie zlúčeniny pre reakcie energetického metabolizmu. V dôsledku rozkladu uhľohydrátov dostane bunka väčšinu energie a medziproduktov na syntézu ďalších. Organické zlúčeniny(bielkoviny, tuky, nukleové kyseliny).

Prevažnú časť cukrov prijíma bunka a telo zvonka - z potravy, ale dokáže syntetizovať glukózu a glykogén z nesacharidových zlúčenín. Substráty pre iný druh molekuly kyseliny mliečnej (laktát) a kyseliny pyrohroznovej (pyruvát), aminokyseliny a glycerol pôsobia ako molekuly na syntézu sacharidov. Tieto reakcie prebiehajú v cytoplazme za účasti celého komplexu enzýmov – glukózo-fosfatáz. Všetky syntézne reakcie vyžadujú energiu – na syntézu 1 molekuly glukózy je potrebných 6 molekúl ATP!

Väčšina vlastnej syntézy glukózy sa vyskytuje v bunkách pečene a obličiek, ale nejde do srdca, mozgu a svalov (nie sú potrebné žiadne enzýmy). Preto porušenia metabolizmu uhľohydrátov primárne ovplyvňujú prácu týchto orgánov. Metabolizmus sacharidov riadi skupina hormónov: hormóny hypofýzy, glukokortikosteroidné hormóny nadobličiek, inzulín a pankreatický glukagón. Poruchy hormonálnej rovnováhy metabolizmu uhľohydrátov vedú k rozvoju cukrovky.

Stručne sme zhodnotili hlavné časti výmeny plastov. Dokáže vytvoriť rad všeobecné závery:

Proces syntézy uhľohydrátov z tukov môže byť znázornený všeobecnou schémou:

Obrázok 7 - Všeobecná schéma syntézy sacharidov z tukov

Jeden z hlavných produktov rozkladu lipidov, glycerol, sa ľahko používa pri syntéze sacharidov prostredníctvom tvorby glyceraldehyd-3-fosfátu a jeho vstupu do gluneogenézy. V rastlinách a mikroorganizmoch sa ľahko využíva aj na syntézu sacharidov a ďalšieho dôležitého produktu rozkladu lipidov – mastných kyselín (acetyl-CoA), prostredníctvom glyoxylátového cyklu.

ale všeobecná schéma neodráža všetky biochemické procesy, ku ktorým dochádza v dôsledku tvorby sacharidov z tukov.

Preto zvážime všetky fázy tohto procesu.

Schéma syntézy uhľohydrátov a tukov je podrobnejšie znázornená na obrázku 8 a vyskytuje sa v niekoľkých fázach.

1. fáza. Hydrolytické štiepenie tuku pôsobením enzýmu lipázy na glycerol a vyššie mastné kyseliny (pozri odsek 1.2). Produkty hydrolýzy sa musia po sérii premien premeniť na glukózu.

Obrázok 8 - Schéma biosyntézy sacharidov z tukov

2. fáza. Premena vyšších mastných kyselín na glukózu. Vyššie mastné kyseliny, ktoré vznikli v dôsledku hydrolýzy tukov, sa ničia najmä b-oxidáciou (tento proces bol diskutovaný skôr v časti 1.2, odsek 1.2.2). Konečným produktom tohto procesu je acetyl-CoA.

Glyoxylátový cyklus

Rastliny, niektoré baktérie a huby môžu využívať acetyl-CoA nielen v Krebsovom cykle, ale aj v cykle zvanom glyoxylát. Tento cyklus hrá dôležitú úlohu ako článok v metabolizme tukov a sacharidov.

Glyoxylátový cyklus funguje obzvlášť intenzívne v špeciálnych bunkových organelách, glyoxizómoch, počas klíčenia olejnatých semien. V tomto prípade sa tuk premení na uhľohydráty potrebné na vývoj sadenice. Tento proces funguje dovtedy, kým si sadenica nevyvinie schopnosť fotosyntézy. Keď sa rezervný tuk na konci klíčenia vyčerpá, glyoxizómy v bunke zmiznú.

Glyoxylátová dráha je špecifická len pre rastliny a baktérie, v živočíšnych organizmoch chýba. Možnosť fungovania glyoxylátového cyklu je daná tým, že rastliny a baktérie sú schopné syntetizovať enzýmy ako napr. izocitrát lyáza A malátsyntáza, ktoré sa spolu s niektorými enzýmami Krebsovho cyklu podieľajú na glyoxylátovom cykle.

Schéma oxidácie acetyl-CoA cez glyoxylátovú dráhu je znázornená na obrázku 9.

Obrázok 9 - Schéma glyoxylátového cyklu

Dve počiatočné reakcie (1 a 2) glyoxylátového cyklu sú identické s reakciami cyklu trikarboxylových kyselín. V prvej reakcii (1) acetyl-CoA kondenzuje s oxaloacetátom pomocou citrátsyntázy za vzniku citrátu. V druhej reakcii citrát izomerizuje na izocitrát za účasti akonitát-hydratázy. Nasledujúce reakcie špecifické pre glyoxylátový cyklus sú katalyzované špeciálnymi enzýmami. V tretej reakcii sa izocitrát štiepi izocitrátlyázou na kyselinu glyoxylovú a kyselinu jantárovú:

Počas štvrtej reakcie, katalyzovanej malátsyntázou, kondenzuje glyoxylát s acetyl-CoA (druhá molekula acetyl-CoA vstupujúca do glyoxylátového cyklu) za vzniku kyseliny jablčnej (malát):

Potom sa v piatej reakcii malát oxiduje na oxalacetát. Táto reakcia je identická s konečnou reakciou cyklu trikarboxylových kyselín; je to aj konečná reakcia glyoxylátového cyklu, pretože výsledný oxalacetát opäť kondenzuje s novou molekulou acetyl-CoA, čím sa začína nový obrat cyklu.

Kyselina jantárová vytvorená v tretej reakcii glyoxylátového cyklu sa v tomto cykle nepoužíva, ale podlieha ďalším transformáciám.

Charakteristika organel 1. Plazmatická membrána 2. Jadro 3. Mitochondrie 4. Plastidy 5. Ribozómy 6. EPS 7. Bunkové centrum 8. Golgiho komplex 9.

Lyzozómy A) Transport látok bunkou, priestorové oddelenie reakcií v bunke B) Syntéza bielkovín C) Fotosyntéza D) Ukladanie dedičnej informácie E) Nemembránová E) Syntéza tukov a sacharidov G) Obsahuje DNA 3) Poskytovanie bunka s energiou I) Samotrávenie bunky a vnútrobunkové trávenie K) Komunikácia bunky s vonkajším prostredím L) Riadenie delenia jadra M) Len v rastlinách H) Len u živočíchov

Ktoré

vlastnosti živej bunky závisia od fungovania biologických membrán

A. selektívna priepustnosť

B. výmena iónov

B. Absorpcia a zadržiavanie vody

D. Izolácia z životné prostredie A
spojenie s ňou

Ktoré
organela spája bunku do jedného celku, vykonáva transport látok,
podieľa sa na syntéze tukov, bielkovín, komplexných sacharidov:

B. Golgiho komplex

B. vonkajšie bunková membrána

Ktoré
štruktúra ribozómov je:

A. jediná membrána

B. dvojitá membrána

B. Bez membrány

Ako
volal vnútorné štruktúry mitochondrie:

A. grana

B. matrica

V. Christa

Ktoré
štruktúry tvorené vnútornou membránou chloroplastu:

A. stroma

B. thylakoids gran

V. Christa

D. Stroma tylakoidy

Pre ktoré
organizmy sa vyznačujú jadrom:

A. pre eukaryoty

B. pre prokaryoty

Different
či už podľa chemického zloženia chromozómov a chromatínu:

Kde
centroméra sa nachádza na chromozóme:

A. na primárnom zúžení

B. na sekundárnom zúžení

Ktoré
organely sú charakteristické len pre rastlinné bunky:

B. mitochondrie

B. Plastidy

Čo
je súčasťou ribozómu:

B. lipidy

1 Dve membránové organely bunky zahŕňajú:

1) ribozóm 2) mitochondrie 3) endoplazmatické retikulum 4) lyzozóm
2 V mitochondriách atómy vodíka darujú elektróny, zatiaľ čo energia sa používa na syntézu: 1) bielkovín 2) tukov 3) sacharidov 4) ATP
3 Všetky bunkové organely sú vzájomne prepojené: 1) bunkovou stenou 2) endoplazmatickým retikulom 3) cytoplazmou 4) vakuolami

Vyberte jednu správnu odpoveď. 1. Vonkajšia bunková membrána zabezpečuje a) stály tvar bunky c) metabolizmus a energiu v

b) osmotický tlak v bunke d) selektívna permeabilita

2. Škrupiny vlákien, rovnako ako chloroplasty, nemajú bunky

a) riasy b) machy c) paprade d) živočíchy

3. V bunke sa jadro a organely nachádzajú v

a) cytoplazma _ c) endoplazmatické retikulum

b) Golgiho komplex d) vakuoly

4. Syntéza prebieha na membránach granulárneho endoplazmatického retikula

a) bielkoviny b) sacharidy c) lipidy d) nukleové kyseliny

5. Škrob sa hromadí v

a) chloroplasty b) jadro c) leukoplasty d) chromoplasty

6. Bielkoviny, tuky a sacharidy sa hromadia v

a) jadro b) lyzozómy c) Golgiho komplex d) mitochondrie

7. Na tvorbe deliaceho vretena sa podieľajú

a) cytoplazma b) bunkové centrum c) vakuola d) Golgiho komplex

8. Organoid, pozostávajúci z mnohých vzájomne prepojených dutín, v
ktoré akumulujú organické látky syntetizované v bunke – to sú

a) Golgiho komplex c) mitochondrie

b) chloroplast d) endoplazmatické retikulum

9. K výmene látok medzi bunkou a jej prostredím dochádza prostredníctvom
škrupina kvôli prítomnosti v nej

a) molekuly lipidov c) molekuly sacharidov

b) početné otvory d) molekuly nukleových kyselín

10. Organické látky syntetizované v bunke sa presúvajú do organel
a) pomocou Golgiho komplexu c) pomocou vakuol

b) pomocou lyzozómov d) cez kanály endoplazmatického retikula

11.Rozdelenie organickej hmoty v klietke, po ktorom nasleduje vypustenie.
energie a dochádza k syntéze veľkého počtu molekúl ATP v

a) mitochondrie b) lyzozómy c) chloroplasty d) ribozómy

12. Organizmy, ktorých bunky nemajú vytvorené jadro, mitochondrie,
Golgiho komplex, patria do skupiny

a) prokaryoty b) eukaryoty c) autotrofy d) heterotrofy

13. Prokaryoty zahŕňajú

a) riasy b) baktérie c) huby d) vírusy

14. Jadro hrá v bunke veľkú úlohu, pretože sa podieľa na syntéze

a) glukóza b) lipidy c) vláknina d) nukleové kyseliny a bielkoviny

15. Organoid ohraničený od cytoplazmy jednou membránou, obsahujúci
veľa enzýmov, ktoré rozkladajú zložité organické látky
až po jednoduché monoméry

a) mitochondrie b) ribozóm c) Golgiho komplex d) lyzozóm

Aká je funkcia vonkajšej plazmatickej membrány v bunke?

1) obmedzuje obsah bunky z vonkajšie prostredie
2) zabezpečuje pohyb látok v bunke
3) zabezpečuje komunikáciu medzi organelami
4) uskutočňuje syntézu proteínových molekúl

Funkciu plnia membrány hladkého endoplazmatického retikula
1) syntéza lipidov a sacharidov
2) syntéza bielkovín
3) rozklad bielkovín
4) rozklad sacharidov a lipidov

Jedna z funkcií golgiho komplexu
1) tvorba lyzozómov
2) tvorba ribozómov
3) Syntéza ATP
4) oxidácia organických látok

Molekuly lipidov sú súčasťou
1) plazmatická membrána
2) ribozómy
3) bunkové membrány húb
4) centrioly
Vopred ďakujem každému, kto môže pomôcť

Reakcie biosyntézy lipidov môžu prebiehať v hladkom endoplazmatickom retikule buniek všetkých orgánov. Substrát pre syntézu tukov de novo je glukóza.

Ako viete, po vstupe do bunky sa glukóza premení na glykogén, pentózy a oxiduje sa na kyselinu pyrohroznovú. Keď je zásoba vysoká, glukóza sa používa na syntézu glykogénu, ale táto možnosť je obmedzená objemom buniek. Preto glukóza „prepadá“ do glykolýzy a premieňa sa na pyruvát buď priamo, alebo prostredníctvom pentózofosfátového skratu. V druhom prípade vzniká NADPH, ktorý bude neskôr potrebný na syntézu mastných kyselín.

Pyruvát vstupuje do mitochondrií, dekarboxyluje sa na acetyl-SCoA a vstupuje do cyklu TCA. Avšak, schopný odpočinok, o odpočinok, v prítomnosti prebytku energie v bunke sú TCA reakcie (najmä izocitrátdehydrogenázová reakcia) blokované prebytkom ATP a NADH.

Všeobecná schéma biosyntézy triacylglycerolov a cholesterolu z glukózy

Oxalacetát, tiež vytvorený z citrátu, sa redukuje malátdehydrogenázou na kyselinu jablčnú a vracia sa do mitochondrií.

• pomocou malát-aspartátového kyvadlového mechanizmu (nie je znázornený na obrázku),
• po dekarboxylácii malátu na pyruvát NADP-dependentný maleínový enzým. Vzniknutý NADPH sa využije pri syntéze mastných kyselín alebo cholesterolu.