3.3. Sinteza maščob

Maščobe se sintetizirajo iz glicerola in maščobne kisline. Glicerol v telesu nastane pri razgradnji maščobe (prehrambene ali lastne), zlahka pa nastane tudi iz ogljikovih hidratov. Maščobne kisline se sintetizirajo iz acetil koencima A, univerzalnega metabolita telesa. Ta sinteza zahteva tudi vodik (v obliki NADPH 2) in energijo ATP. Telo sintetizira samo nasičene in enkrat nenasičene (tiste z eno dvojno vezjo) maščobne kisline. Kisline, ki vsebujejo dve ali več dvojnih vezi v svoji molekuli (polinenasičene), se v telesu ne sintetizirajo in jih moramo vnesti s hrano. Za sintezo maščob se lahko uporabljajo tudi maščobne kisline - produkti hidrolize hrane in telesnih maščob.

Vsi udeleženci pri sintezi maščob morajo biti v aktivna oblika: glicerol v obliki glicerofosfata in maščobne kisline v obliki acil-encima A. Sinteza maščob poteka v citoplazmi celic (predvsem maščobnega tkiva, jeter, Tanko črevo) in poteka po naslednji shemi

Poudariti je treba, da lahko glicerol in maščobne kisline pridobimo iz ogljikovih hidratov. Zato se s prekomerno porabo ogljikovih hidratov v ozadju sedečega načina življenja razvije debelost.

Predavanje 4. Presnova beljakovin

4.1. Katabolizem beljakovin

Beljakovine, ki sestavljajo telesne celice, so prav tako podvržene nenehni razgradnji pod vplivom znotrajceličnih proteolitičnih encimov, imenovanih intracelularne proteinaze oz katepsini. Ti encimi so lokalizirani v posebnih znotrajceličnih organelih - lizosomih. Pod delovanjem katepsinov se tudi telesne beljakovine pretvorijo v aminokisline. (Pomembno je omeniti, da razgradnja hrane in telesnih lastnih beljakovin povzroči nastanek istih 20 vrst aminokislin.) Približno 200 g telesnih beljakovin se razgradi na dan. Zato se čez dan v telesu pojavi približno 300 g prostih aminokislin.

4.2. Sinteza beljakovin

Večina aminokislin se porabi za sintezo beljakovin. Sinteza beljakovin poteka z obvezno udeležbo nukleinskih kislin.

Prvi korak v sintezi beljakovin je prepisovanje- izvaja se v celičnem jedru z uporabo DNK kot vira genetske informacije. Genetske informacije določajo vrstni red aminokislin v polipeptidnih verigah sintetiziranega proteina. Te informacije so kodirane z zaporedjem dušikovih baz v molekuli DNA. Vsaka aminokislina je kodirana s kombinacijo treh dušikovih baz, imenovanih kodon, oz trojček. Odsek molekule DNA, ki vsebuje informacije o določenem proteinu, se imenuje "gen". V tem delu DNK se med prepisovanjem po principu komplementarnosti sintetizira messenger RNA (mRNA). Ta nukleinska kislina je kopija ustreznega gena. Nastala mRNA zapusti jedro in vstopi v citoplazmo. Na podoben način poteka sinteza ribosomske (rRNA) in transportne (tRNA) na DNK kot matriki.

V drugi fazi - priznanje(prepoznavanje), ki poteka v citoplazmi, se aminokisline selektivno vežejo na svoje nosilce – transportne RNA (tRNA). Vsaka molekula tRNA je kratka polinukleotidna veriga, ki vsebuje približno 80 nukleotidov in je delno zavita v dvojno vijačnico, kar povzroči konfiguracijo "ukrivljenega lista deteljice". Na enem koncu polinukleotidne verige imajo vse tRNA nukleotid, ki vsebuje adenin. Na ta konec molekule tRNA je pritrjena aminokislina. Zanka nasproti mesta pritrditve aminokislin vsebuje antikodon, ki je sestavljen iz treh dušikovih baz in je namenjen kasnejši vezavi na komplementarni kodon mRNA. Ena od stranskih zank molekule tRNA zagotavlja pritrditev tRNA na encim, ki sodeluje pri priznanje, druga stranska zanka pa je potrebna za pritrditev tRNA na ribosom na naslednji stopnji sinteze beljakovin.

Na tej stopnji se kot vir energije uporablja molekula ATP. Kot rezultat prepoznave nastane kompleks aminokislina-tRNA. V zvezi s tem se druga stopnja sinteze beljakovin imenuje aktivacija aminokislin.

Tretja stopnja sinteze beljakovin je oddaja- nastane na ribosomih. Vsak ribosom je sestavljen iz dveh delov - velike in majhne podenote. Avtor: kemična sestava obe podenoti sta sestavljeni iz rRNA in proteinov. Ribosomi lahko zlahka razpadejo na poddelce, ki se lahko ponovno povežejo med seboj in tvorijo ribosom. Prevajanje se začne z disociacijo ribosoma na poddelce, ki se takoj pritrdijo na začetni del molekule mRNA, ki prihaja iz jedra. V tem primeru med poddelci ostane prostor (tako imenovani tunel), kjer se nahaja majhen del mRNA. Nato se k nastalemu kompleksu ribosom-mRNA dodajo tRNA, vezane na aminokisline. Pritrditev tRNA na ta kompleks se zgodi z vezavo ene od stranskih zank tRNA na ribosom in vezavo antikodona tRNA na njegov komplementarni kodon mRNA, ki se nahaja v tunelu med ribosomskimi poddelci. Hkrati se lahko kompleksu ribosom-mRNA pridružita le dve tRNA z aminokislinami.

Zaradi specifične vezave antikodonov tRNA na kodone mRNA so na del molekule mRNA, ki se nahaja v tunelu, pritrjene le molekule tRNA, katerih antikodoni so komplementarni kodonom mRNA. Zato te tRNA ribosomom dostavljajo le strogo specifične aminokisline. Nato se aminokisline med seboj povežejo s peptidno vezjo in nastane dipeptid, ki je povezan z eno izmed tRNA. Po tem se ribosom premakne vzdolž mRNA natanko en kodon (to gibanje ribosoma se imenuje translokacija).

Zaradi translokacije se prosta (brez aminokisline) tRNA odcepi od ribosoma in v tunelski coni se pojavi nov kodon, ki se mu doda druga tRNA z aminokislino, ki ustreza temu kodonu, po principu komplementarnost. Dostavljena aminokislina se poveže s predhodno nastalim dipeptidom, kar vodi do podaljšanja peptidne verige. Temu sledijo nove translokacije, prihod novih tRNA z aminokislinami na ribosom in nadaljnje podaljševanje peptidne verige.

Tako je vrstni red vključitve aminokislin v sintetizirani protein določen z zaporedjem kodonov v mRNA. Sinteza polipeptidne verige je končana, ko v tunel vstopi poseben kodon, ki ne kodira aminokislin in se mu ne more pridružiti tRNA. Takšni kodoni se imenujejo terminacijski kodoni.

Posledično se zaradi treh opisanih stopenj sintetizirajo polipeptidi, tj. Nastane primarna struktura proteina. Višje (prostorske) strukture (sekundarne, terciarne, kvartarne) nastanejo spontano.

Sinteza beljakovin je energetsko intenziven proces. Za vključitev samo ene aminokisline v sintetizirano beljakovinsko molekulo so potrebne vsaj tri molekule ATP.

4.3. Presnova aminokislin

Poleg sinteze beljakovin se aminokisline uporabljajo tudi za sintezo različnih neproteinskih spojin, ki imajo pomembno biološki pomen. Nekatere aminokisline se razgradijo in pretvorijo v končnih izdelkov: C0 2, H 2 0 in NH 3 Razpad se začne z reakcijami, ki so skupne večini aminokislin.

Tej vključujejo:

a) dekarboksilacija - odstranitev karboksilne skupine iz aminokislin v obliki ogljikov dioksid:

Vse aminokisline so podvržene transaminaciji. Ta reakcija vključuje koencim - fosfopiridoksal, katerega tvorba zahteva vitamin B 6 - piridoksin.

Transaminacija je glavna transformacija aminokislin v telesu, saj je njena hitrost veliko višja kot pri reakcijah dekarboksilacije in deaminacije.

Transaminacija opravlja dve glavni funkciji:

a) zaradi transaminacije se lahko nekatere aminokisline pretvorijo v druge. pri čemer skupaj aminokisline se ne spremenijo, spremeni pa se razmerje med njimi. S hrano vstopajo v telo tuje beljakovine, v katerih so aminokisline v drugačnem razmerju v primerjavi s telesnimi beljakovinami. S transaminacijo se prilagodi aminokislinska sestava telesa.

b) je sestavni del posredna (posredna) deaminacija aminokisline - proces, iz katerega se začne razgradnja večine aminokislin.

V prvi fazi tega procesa pride do reakcije transaminacije aminokislin z α-ketoglutarno kislino. Aminokisline se pretvorijo v α-keto kisline, α-ketoglutarna kislina pa v glutaminsko kislino (aminokislina).

Na drugi stopnji je nastala glutaminska kislina podvržena deaminaciji, od nje se odcepi NH 3 in ponovno nastane α-ketoglutarna kislina. Nastale α-ketokisline se nato globoko razgradijo in pretvorijo v končna produkta C0 2 in H 2 0. Vsaka od 20 ketokislin (nastane jih toliko, kolikor je vrst aminokislin) ima svojo specifično poti razgradnje. Pri razgradnji nekaterih aminokislin pa kot vmesni produkt nastane piruvična kislina, iz katere se lahko sintetizira glukoza. Zato se imenujejo aminokisline, iz katerih nastanejo takšne keto kisline glukogeni. Druge keto kisline med razgradnjo ne tvorijo piruvata. Njihov vmesni produkt je acetil koencim A, iz katerega ni mogoče dobiti glukoze, lahko pa se sintetizirajo ketonska telesa. Aminokisline, ki ustrezajo takim keto kislinam, se imenujejo ketogene.

Drugi produkt posredne deaminacije aminokislin je amoniak. Amoniak je zelo strupen za telo. Zato ima telo molekularne mehanizme za njegovo nevtralizacijo. Ko nastane NH 3, se veže na glutaminsko kislino v vseh tkivih in tvori glutamin. to začasna nevtralizacija amoniaka. S krvnim obtokom pride glutamin v jetra, kjer ponovno razpade na glutaminsko kislino in NH3. Nastala glutaminska kislina se s krvjo vrne v organe, da nevtralizira nove porcije amoniaka. Za sintezo se uporablja sproščeni amoniak in ogljikov dioksid v jetrih sečnina.

Sinteza sečnine je cikličen, večstopenjski proces, ki porablja veliko število energija. Aminokislina ornitin igra zelo pomembno vlogo pri sintezi sečnine. Te aminokisline ni v beljakovinah. Ornitin se tvori iz druge aminokisline - arginin, ki je prisoten v beljakovinah. V povezavi s pomembno vlogo ornitina se imenuje sinteza sečnine ornitinski cikel.

V procesu sinteze se ornitinu dodata dve molekuli amoniaka in molekula ogljikovega dioksida, ornitin pa se pretvori v arginin, iz katerega se takoj odcepi sečnina in ponovno nastane ornitin. Poleg ornitina in arginina pri tvorbi sečnine sodelujejo tudi aminokisline: glutamin in asparaginska kislina. Glutamin je dobavitelj amoniaka, asparaginska kislina pa njegov transporter.

Sinteza sečnine je končna nevtralizacija amoniaka. Iz jeter sečnina s krvjo vstopi v ledvice in se izloči z urinom. Na dan nastane 20-35 g sečnine. Izločanje sečnine z urinom označuje stopnjo razgradnje beljakovin v telesu.

Oddelek 3. Biokemija mišično tkivo

Predavanje 5. Biokemija mišic

5.1. Celična zgradba mišična vlakna

Živali in ljudje imajo dve glavni vrsti mišic: progasta in gladka. Progaste mišice so pritrjene na kosti, torej na okostje, zato jih imenujemo tudi skeletne. Progasta mišična vlakna tvorijo tudi osnovo srčne mišice - miokarda, čeprav obstajajo določene razlike v zgradbi miokarda in skeletna mišica. Gladke mišice tvorijo mišice sten krvne žile, črevesje, prodrejo v tkivo notranji organi in kožo.

Vsaka progasta mišica je sestavljena iz več tisoč vlaken, ki jih povezujejo plasti vezivnega tkiva in enaka membrana - fascija. Mišična vlakna (miociti) so močno podolgovate večjedrne velike celice, dolge do 2-3 cm, v nekaterih mišicah pa tudi več kot 10 cm, debelina mišičnih celic je približno 0,1-0,2 mm.

Kot vsaka celica, miocit vsebuje bistvene organele, kot so jedra, mitohondriji, ribosomi, citoplazemski retikulum in celična membrana. Značilnost miocitov, ki jih razlikuje od drugih celic, je prisotnost kontraktilnih elementov - miofibrile

Jedra so obdani z lupino - nukleolemo in so sestavljeni pretežno iz nukleoproteinov. Jedro vsebuje genetske informacije za sintezo beljakovin.

Ribosomi- znotrajcelične tvorbe, ki so po kemični sestavi nukleoproteini. Sinteza beljakovin poteka na ribosomih.

Mitohondrije- mikroskopski mehurčki velikosti do 2-3 mikronov, obdani z dvojno membrano. V mitohondrijih pride do oksidacije ogljikovih hidratov, maščob in aminokislin v ogljikov dioksid in vodo z uporabo molekularnega kisika (kisik iz zraka). Zaradi energije, ki se sprosti med oksidacijo, pride do sinteze ATP v mitohondrijih. V treniranih mišicah so mitohondriji številni in se nahajajo vzdolž miofibril.

Citoplazemski retikulum(sarcoplasmic reticulum, sarcoplasmic reticulum) je sestavljen iz cevk, tubulov in veziklov, ki jih tvorijo membrane in so med seboj povezane. Sarkoplazemski retikulum je preko posebnih cevk, imenovanih T-sistem, povezan z membrano mišične celice – sarkolemo. V sarkoplazemskem retikulumu so še posebej pomembni vezikli, imenovani rezervoarnas in vsebuje visoke koncentracije kalcijevih ionov. V cisternah je vsebnost ionov Ca 2+ približno tisočkrat večja kot v citosolu. Tako visok koncentracijski gradient kalcijevih ionov nastane zaradi delovanja encima - kalcijevega adenozin tri- fosfataze(kalcijeva ATPaza), vgrajena v steno posode. Ta encim katalizira hidrolizo ATP in zaradi energije, ki se pri tem sprosti, zagotavlja prenos kalcijevih ionov znotraj rezervoarjev. Ta mehanizem transporta kalcijevih ionov se figurativno imenuje kalcijčrpalka, oz kalcijeva črpalka.

citoplazma(citosol, sarkoplazma) zaseda notranji prostor miocitov in je koloidna raztopina, ki vsebuje beljakovine, glikogen, maščobne kapljice in druge vključke. Sarkoplazemske beljakovine predstavljajo 25-30% vseh mišičnih beljakovin. Med sarkoplazemskimi proteini so aktivni encimi. Sem spadajo predvsem glikolitični encimi, ki razgradijo glikogen ali glukozo v piruvično ali mlečno kislino. Drug pomemben sarkoplazemski encim je kreatin kinaza sodelujejo pri oskrbi mišic z energijo. Posebna pozornost zasluži sarkoplazemski protein mioglobin, ki je po zgradbi enak eni izmed podenot krvnega proteina – hemoglobinu. Mioglobin je sestavljen iz enega polipeptida in enega hema. Funkcija mioglobina je vezava molekularnega kisika. Zahvaljujoč tej beljakovini se v mišičnem tkivu ustvari določena količina kisika. IN Zadnja leta Ugotovljena je bila še ena funkcija mioglobina - prenos 0 2 iz sarkoleme v mišične mitohondrije.

Poleg beljakovin sarkoplazma vsebuje neproteinske snovi, ki vsebujejo dušik. V nasprotju z beljakovinami se imenujejo ekstraktivi, saj se zlahka ekstrahirajo z vodo. Med njimi so adenilni nukleotidi ATP, ADP, AMP in drugi nukleotidi, med katerimi prevladuje ATP. Koncentracija ATP v mirovanju je približno 4-5 mmol/kg. Ekstrakti vključujejo tudi kreatin fosfat, njegov predhodnik - kreatin in produkt ireverzibilne razgradnje kreatin fosfata - kreatinina IN Koncentracija kreatin fosfata v mirovanju je običajno 15-25 mmol/kg. Od aminokislin najdemo v velikih količinah glutaminsko kislino in glutaminsko kislino. glutamin.

Glavni ogljikovi hidrati mišičnega tkiva so glikogen. Koncentracija glikogena se giblje od 0,2-3%. Prosta glukoza v sarkoplazmi je vsebovana v zelo nizkih koncentracijah - tam so le sledi. Med mišičnim delom se produkti kopičijo v sarkoplazmi presnova ogljikovih hidratov- laktat in piruvat.

protoplazmatski maščoba vezan na beljakovine in na voljo v koncentraciji 1%. Rezervna maščoba se kopiči v mišicah, ki so trenirane za vzdržljivost.

5.2. Zgradba sarkoleme

Vsako mišično vlakno je obdano s celično membrano – sarkolema. Sarkolema je liloproteinska membrana, debela približno 10 nm. Zunaj je sarkolema obdana z mrežo prepletenih pramenov kolagenskega proteina. Med mišično kontrakcijo se v kolagenski lupini pojavijo elastične sile, zaradi katerih se mišično vlakno, ko se sprosti, raztegne in vrne v prvotno stanje. Konci se prilegajo sarkolemi motoričnih živcev. Stična točka med živčnim končičem in sarkolemo se imenuje nevromuskularna sinapsa, oz končna nevralna plošča.

Kontraktilni elementi - miofibrile- zasedejo večina volumen mišičnih celic, njihov premer je približno 1 mikron. V netreniranih mišicah so miofibrile razpršene, v treniranih mišicah pa so združene v snope, imenovane polja Conheim.

5.3. Zgradba anizotropnih in izotropnih diskov

Mikroskopski pregled strukture miofibril je pokazal, da so sestavljene iz izmenjujočih se svetlih in temnih področij ali diskov. IN mišične celice miofibrile so razporejene tako, da svetla in temna področja sosednjih miofibril sovpadajo, kar ustvarja pod mikroskopom vidno prečno progasto celotno mišično vlakno. Ugotovljeno je bilo, da so miofibrile kompleksne strukture, zgrajene iz veliko število mišične niti (protofibrile ali filamenti) dveh vrst - maščoba in tanek. Debele niti imajo premer 15 nm, tanke - 7 nm.

Miofibrile so sestavljene iz izmeničnih snopov vzporednih debelih in tankih filamentov, katerih konci se sekajo. Del miofibrila, sestavljen iz debelih filamentov in koncev tankih filamentov, ki se nahajajo med njimi, je dvolomen. Pod mikroskopom to območje blokira vidno svetlobo ali pretok elektronov (z uporabo elektronskega mikroskopa) in je zato videti temno. Takšna območja se imenujejo anizotropno, oz temni, diski (A-diski).

Svetla področja miofibril so sestavljena iz osrednjih delov tankih filamentov. Sorazmerno zlahka prepuščajo svetlobne žarke ali tok elektronov, saj nimajo dvolomnosti in se imenujejo izotropno, oz luč, diski (jaz-diski). V sredini snopa tankih filamentov je prečno nameščena tanka beljakovinska plošča, ki fiksira položaj mišičnih filamentov v prostoru. Ta plošča je jasno vidna pod mikroskopom v obliki črte, ki poteka čez I-disk in se imenuje Z- rekord.

Odsek miofibrila med sosednjima 2-linijama se imenuje sarkomera Njegova dolžina je 2,5-3 mikronov. Vsaka miofibrila je sestavljena iz več sto sarkomer (do 1000).

5.4. Struktura in lastnosti kontraktilnih proteinov

Študija kemične sestave miofibril je pokazala, da so debeli in tanki filamenti sestavljeni samo iz beljakovin.

Debele nitke so sestavljene iz beljakovin miozin. Miozin je beljakovina molekularna teža približno 500 kDa, ki vsebuje dve zelo dolgi polipeptidni verigi. Te verige tvorijo dvojno vijačnico, vendar se te niti na enem koncu razhajajo in tvorijo sferično tvorbo - kroglasto glavo. Zato se v molekuli miozina razlikujeta dva dela - kroglasta glava in rep. Debel filament vsebuje približno 300 molekul miozina, na prerezu debelega filamenta pa je 18 molekul miozina. Molekule miozina v debelih filamentih so prepletene s svojimi repi, njihove glave pa štrlijo iz debelega filamenta v pravilni spirali. V miozinskih glavah sta dve pomembni mesti (centri). Eden od njih katalizira hidrolitično cepitev ATP, t.j. ustreza aktivnemu središču encima. ATPazno aktivnost miozina sta prva odkrila ruska biokemika Engelhardt in Lyubimova. Drugi del miozinske glave zagotavlja povezavo debelih filamentov z beljakovinami tankih filamentov med mišično kontrakcijo - akblato.

Tanki filamenti so sestavljeni iz treh beljakovin: aktin, troponin in tropomiozin.

Glavna beljakovina tankih filamentov je aktin. Aktin je globularni protein z molekulsko maso 42 kDa. Ta beljakovina ima dva najpomembnejše lastnosti. Prvič, izkazuje visoko sposobnost polimerizacije s tvorbo dolge verige, poklical fibrilarniaktin(lahko primerjamo z nizom kroglic). Drugič, kot smo že omenili, se lahko aktin združi z miozinskimi glavami, kar vodi do tvorbe prečnih mostov ali adhezij med tankimi in debelimi filamenti.

Osnova tankega filamenta je dvojna vijačnica dveh verig fibrilarnega aktina, ki vsebuje približno 300 molekul globularnega aktina (kot dve niti kroglic, zvitih v dvojno vijačnico, pri čemer vsaka kroglica ustreza globularnemu aktinu).

Še ena beljakovina iz tankih filamentov - tropomiozin– ima tudi obliko dvojne vijačnice, vendar je ta vijačnica sestavljena iz polipeptidnih verig in je veliko manjša od dvojne vijačnice aktina. Tropomiozin se nahaja v utoru dvojne vijačnice fibrilarnega aktina.

Tretji protein iz tanke nitke - troponin- se veže na tropomiozin in fiksira njegov položaj v aktinskem žlebu, ki blokira interakcijo miozinskih glav z molekulami globularnega aktina tankih filamentov.

5.5. Mehanizem krčenja mišic

Krčenje mišic je zapleten mehanokemični proces, med katerim se kemična energija hidrolitske cepitve ATP pretvori v mehansko delo izvaja mišica.

Trenutno ta mehanizem še ni v celoti razkrit. Gotovo pa je naslednje:

Vir energije, potrebne za delo mišic, je ATP.

Hidrolizo ATP, ki jo spremlja sproščanje energije, katalizira miozin, ki ima, kot smo že omenili, encimsko aktivnost.

Sprožilni mehanizem mišične kontrakcije je povečanje koncentracije Ca ionov v sarkoplazmi miocitov, ki ga povzroči motorični živčni impulz.

Med mišično kontrakcijo se med debelimi in tankimi filamenti miofibril pojavijo križni mostovi ali adhezije.

Med mišično kontrakcijo tanki filamenti drsijo vzdolž debelih filamentov, kar povzroči skrajšanje miofibril in celotnega mišičnega vlakna kot celote.

Obstaja veliko hipotez, ki jih poskušajo razložiti molekularni mehanizem krčenje mišic. Trenutno je najbolj upravičeno hipoteza čolna na vesla«, ali »veslaška« hipoteza X. Huxleyja. V poenostavljeni obliki je njegovo bistvo naslednje.

V mišici v mirovanju debeli in tanki filamenti miofibril niso med seboj povezani, saj so vezavna mesta na molekulah aktina prekrita z molekulami tropomiozina.

Krčenje mišic se pojavi pod vplivom motoričnega živčnega impulza, ki je val povečane prepustnosti membrane, ki se širi vzdolž živčnega vlakna.

Ta val povečane prepustnosti se prenaša skozi nevromuskularno stičišče v T-sistem sarkoplazemskega retikuluma in na koncu doseže cisterne, ki vsebujejo visoke koncentracije kalcijevih ionov. Zaradi znatnega povečanja prepustnosti stene rezervoarja kalcijevi ioni zapustijo rezervoarje in njihova koncentracija v sarkoplazmi je zelo visoka. kratek čas(približno 3 ms) poveča 1000-krat. Kalcijevi ioni se v visoki koncentraciji vežejo na protein tankih filamentov - troponin - in spremenijo njegovo prostorsko obliko (konformacijo). Sprememba konformacije troponina pa vodi do tega, da se molekule tropomiozina premaknejo vzdolž žleba fibrilarnega aktina, ki tvori osnovo tankih filamentov, in sprostijo tisti del molekul aktina, ki je namenjen vezavi na miozinske glave. . Posledično se med miozinom in aktinom (to je med debelimi in tankimi filamenti) pojavi križni most pod kotom 90 °. Ker debeli in tanki filamenti vsebujejo veliko število molekul miozina in aktina (približno 300 vsak), se med mišičnimi filamenti tvori precej veliko število prečnih mostov ali adhezij. Nastanek vezi med aktinom in miozinom spremlja povečanje aktivnosti ATP-aze slednjega, kar povzroči hidrolizo ATP:

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

Zaradi energije, ki se sprosti pri razgradnji ATP, se miozinska glava, kot tečaj ali veslo čolna, vrti in most med debelo in tanko nitjo je pod kotom 45°, kar povzroči drsenje mišice. filamentov drug proti drugemu. Po zavoju se mostovi med debelimi in tankimi nitmi porušijo. Posledično se ATP-azna aktivnost miozina močno zmanjša in hidroliza ATP se ustavi. Če pa motor živčni impulzše naprej vstopa v mišico in visoka koncentracija kalcijevih ionov ostane v sarkoplazmi, ponovno nastanejo križni mostovi, poveča se ATPazna aktivnost miozina in ponovno pride do hidrolize novih delov ATP, ki zagotavlja energijo za vrtenje križnih mostov z njihovim posledično zlom. To povzroči nadaljnje premikanje debelih in tankih filamentov drug proti drugemu in skrajšanje miofibril in mišičnih vlaken.

Izobraževalni - metodičnokompleksenAvtor:disciplina Avtor: Avtor:biokemija. 2. Naprej ...

Izobraževalni in metodološki kompleks za disciplino (83)

Kompleks usposabljanja in metodologije

Oddelki) Polno ime avtor _____Rodina Elena Yurievna________________________________ Poučna-metodičnokompleksenAvtor:disciplina MOLEKULARNA BIOLOGIJA (ime) Specialnost... z učbeniki Avtor: molekularna biologija učbeniki so navedeni Avtor:biokemija. 2. Naprej ...

Lipidiimajo zelo velik pomen v celični presnovi. Vsi lipidi so organske, v vodi netopne spojine, prisotne v vseh živih celicah. Lipide glede na njihovo funkcijo delimo v tri skupine:

- strukturni in receptorski lipidi celičnih membran

- energetski "depo" celic in organizmov

- vitamini in hormoni skupine "lipidov".

Osnova lipidov je maščobna kislina(nasičenih in nenasičenih) in organskega alkohola – glicerola. Večino maščobnih kislin dobimo s hrano (živalsko in rastlinsko). Živalske maščobe so mešanica nasičenih (40-60%) in nenasičenih (30-50%) maščobnih kislin. Rastlinske maščobe so najbogatejše (75-90 %) z nenasičenimi maščobnimi kislinami in so najbolj koristne za naše telo.

Večina maščob se porabi za energetski metabolizem, ki ga razgradijo posebni encimi - lipaze in fosfolipaze. Rezultat so maščobne kisline in glicerol, ki se nato uporabita v reakcijah glikolize in Krebsovem ciklu. Z vidika tvorbe molekul ATP - maščobe so osnova energijskih zalog živali in ljudi.

Evkariontska celica prejema maščobe iz hrane, čeprav lahko večino maščobnih kislin sintetizira sam ( z izjemo dveh nenadomestljivih– linolna in linolenska). Sinteza se začne v citoplazmi celic s pomočjo kompleksnega kompleksa encimov in konča v mitohondrijih ali gladkem endoplazmatskem retikulumu.

Izhodiščni produkt za sintezo večine lipidov (maščobe, steroidi, fosfolipidi) je "univerzalna" molekula - acetil-koencim A (aktivirana ocetna kislina), ki je vmesni produkt večine katabolnih reakcij v celici.

V vsaki celici so maščobe, še posebej veliko pa jih je v posebnih maščobne celice – adipociti, oblikovanje maščobno tkivo. Presnovo maščob v telesu nadzirajo posebni hormoni hipofize, pa tudi inzulin in adrenalin.

Ogljikovi hidrati(monosaharidi, disaharidi, polisaharidi) so najpomembnejše spojine za reakcije energetske presnove. Zaradi razgradnje ogljikovih hidratov celica prejme večino energije in vmesnih spojin za sintezo drugih organske spojine(beljakovine, maščobe, nukleinske kisline).

Celica in telo prejme večino sladkorjev od zunaj - iz hrane, lahko pa sintetizira glukozo in glikogen iz spojin, ki niso ogljikovi hidrati. Substrati za različni tipi Sinteza ogljikovih hidratov vključuje molekule mlečne kisline (laktat) in piruvične kisline (piruvat), aminokisline in glicerol. Te reakcije potekajo v citoplazmi s sodelovanjem celotnega kompleksa encimov - glukoza-fosfataz. Vse sintezne reakcije zahtevajo energijo – za sintezo 1 molekule glukoze je potrebnih 6 molekul ATP!

Glavnina lastne sinteze glukoze poteka v celicah jeter in ledvic, ne pa v srcu, možganih in mišicah (tam ni potrebnih encimov). Zato motnje presnove ogljikovih hidratov vplivajo predvsem na delovanje teh organov. Presnovo ogljikovih hidratov uravnava skupina hormonov: hormoni hipofize, glukokortikosteroidni hormoni nadledvične žleze, inzulin in glukagon trebušne slinavke. Motnje v hormonskem ravnovesju presnove ogljikovih hidratov vodijo v razvoj sladkorne bolezni.

Na kratko smo pregledali glavne dele metabolizma plastike. Lahko naredi vrsto splošni zaključki:

Proces sinteze ogljikovih hidratov iz maščob lahko predstavimo s splošnim diagramom:

Slika 7 - Splošna shema za sintezo ogljikovih hidratov iz maščob

Eden glavnih produktov razgradnje lipidov, glicerol, se zlahka uporabi pri sintezi ogljikovih hidratov s tvorbo gliceraldehid-3-fosfata in njegovim vstopom v gluneogenezo. V rastlinah in mikroorganizmih se prav tako enostavno uporablja za sintezo ogljikovih hidratov in drugega pomembnega produkta razgradnje lipidov, maščobnih kislin (acetil-CoA), skozi glioksilatni cikel.

Ampak splošna shema ne odraža vseh biokemičnih procesov, ki nastanejo kot posledica tvorbe ogljikovih hidratov iz maščob.

Zato bomo upoštevali vse faze tega procesa.

Shema sinteze ogljikovih hidratov in maščob je podrobneje predstavljena na sliki 8 in poteka v več fazah.

1. stopnja. Hidrolitična razgradnja maščobe pod delovanjem encima lipaze v glicerol in višje maščobne kisline (glej odstavek 1.2). Produkti hidrolize se morajo po vrsti transformacij spremeniti v glukozo.

Slika 8 – Shema biosinteze ogljikovih hidratov iz maščob

2. stopnja. Pretvorba višjih maščobnih kislin v glukozo. Višje maščobne kisline, ki so nastale kot posledica hidrolize maščob, se uničijo predvsem z b-oksidacijo (ta proces je bil obravnavan prej v razdelku 1.2, odstavek 1.2.2). Končni produkt tega procesa je acetil-CoA.

Glioksilatni cikel

Rastline, nekatere bakterije in glive lahko uporabljajo acetil-CoA ne le v Krebsovem ciklu, ampak tudi v ciklu, imenovanem glioksilatni cikel. Ta cikel ima pomembno vlogo kot člen v presnovi maščob in ogljikovih hidratov.

Glioksilatni cikel še posebej intenzivno deluje v posebnih celičnih organelih – glioksisomih – med kalitvijo semen oljnic. V tem primeru se maščoba pretvori v ogljikove hidrate, potrebne za razvoj semenskega kalčka. Ta proces se nadaljuje, dokler sadika ne razvije sposobnosti fotosinteze. Ko se skladiščna maščoba ob koncu kalitve izčrpa, glioksisomi v celici izginejo.

Glioksilatna pot je specifična le za rastline in bakterije, v živalskih organizmih je ni. Zmožnost delovanja glioksilatnega cikla je posledica dejstva, da lahko rastline in bakterije sintetizirajo encime, kot je npr. izocitrat liaza in malat sintaza, ki skupaj z nekaterimi encimi Krebsovega cikla sodelujejo v glioksilatnem ciklu.

Shema oksidacije acetil-CoA po glioksilatni poti je prikazana na sliki 9.

Slika 9 – Shema glioksilatnega cikla

Dve začetni reakciji (1 in 2) glioksilatnega cikla sta enaki tistim v ciklu trikarboksilne kisline. V prvi reakciji (1) se acetil-CoA kondenzira z oksaloacetatom s citrat sintazo, da nastane citrat. V drugi reakciji citrat izomerizira v izocitrat s sodelovanjem akonitatne hidrataze. Naslednje reakcije, specifične za glioksilatni cikel, katalizirajo posebni encimi. V tretji reakciji se izocitrat razcepi z izocitrat liazo v glioksilno kislino in jantarno kislino:

V četrti reakciji, ki jo katalizira malat sintaza, glioksilat kondenzira z acetil-CoA (drugo molekulo acetil-CoA, ki vstopi v glioksilatni cikel), da nastane jabolčna kislina (malat):

Peta reakcija nato oksidira malat v oksaloacetat. Ta reakcija je identična končni reakciji cikla trikarboksilne kisline; je tudi končna reakcija glioksilatnega cikla, saj nastali oksaloacetat se ponovno kondenzira z novo molekulo acetil-CoA, s čimer se začne nov obrat cikla.

Jantarna kislina, ki nastane v tretji reakciji glioksilatnega cikla, se v tem ciklu ne uporabi, ampak je podvržena nadaljnjim transformacijam.

Značilnosti organelov 1. Plazemska membrana 2. Jedro 3. Mitohondriji 4. Plastidi 5. Ribosomi 6. ER 7. Celično središče 8. Golgijev kompleks 9.

Lizosomi A) Prenos snovi po celici, prostorska ločitev reakcij v celici B) Sinteza beljakovin C) Fotosinteza D) Shranjevanje dednih informacij E) Nemembranski E) Sinteza maščob in ogljikovih hidratov G) Vsebuje DNK 3) Zagotavlja celica z energijo I) Samoprebava celice in znotrajcelična prebava J) Komunikacija celice z zunanjim okoljem K) Nadzor delitve jedra M) Na voljo samo pri rastlinah H) Na voljo samo pri živalih

Katera

značilnosti žive celice so odvisne od delovanja bioloških membran

A. selektivna prepustnost

B. ionska izmenjava

B. Absorpcija in zadrževanje vode

D. Izolacija iz okolju in
povezanost z njo

Katera
Organele povezujejo celico v eno celoto, prenašajo snovi,
sodeluje pri sintezi maščob, beljakovin, kompleksnih ogljikovih hidratov:

B. Golgijev kompleks

B.zunanji celična membrana

Katera
Struktura ribosomov je:

A. enojna membrana

B. dvojna membrana

B. Nemembranski

kako
klical notranje strukture mitohondriji:

A. grana

B. matrica

V. Christa

Katera
strukture, ki jih tvori notranja membrana kloroplasta:

A. stroma

B. tilakoid gran

V. Christa

G. Stromalni tilakoidi

Za katerega
Za organizme je značilno jedro:

A. za evkarionte

B. za prokarionte

Spreminjajte se
glede na kemično sestavo kromosomov in kromatina:

Kje
Centromera se nahaja na kromosomu:

A. na primarni zožitvi

B. na sekundarnem pasu

Katera
organeli so značilni samo za rastlinske celice:

B.mitohondrije

B. Plastidi

Kaj
del ribosomov:

B.lipidi

1 Dva membranska organela celice vključujeta:

1) ribosom 2) mitohondrij 3) endoplazmatski retikulum 4) lizosom
2 V mitohondrijih atomi vodika oddajo elektrone, energija pa se porabi za sintezo: 1) beljakovin 2) maščob 3) ogljikovih hidratov 4) ATP
3 Vse celične organele med seboj povezujejo: 1) celična stena 2) endoplazmatski retikulum 3) citoplazma 4) vakuole

Izberite en pravilen odgovor. 1. Zunanja celična membrana zagotavlja a) stalno obliko celice b) presnovo in energijo v

b) osmotski tlak v celici d) selektivna prepustnost

2. Celulozna membrana, kot tudi kloroplasti, nimajo celic

a) alge b) mahovi c) praproti d) živali

3. V celici se nahajajo jedro in organeli

a) citoplazma _ c) endoplazmatski retikulum

b) Golgijev kompleks d) vakuole

4. Sinteza se pojavi na membranah zrnatega endoplazmatskega retikuluma

a) beljakovine b) ogljikovi hidrati c) lipidi d) nukleinske kisline

5. Škrob se nabira v

a) kloroplasti b) jedro c) levkoplasti d) kromoplasti

6. Beljakovine, maščobe in ogljikovi hidrati se kopičijo v

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

7. Sodeluje pri tvorbi cepitvenega vretena

a) citoplazma b) celično središče c) vakuola d) Golgijev kompleks

8. Organoid, sestavljen iz številnih med seboj povezanih votlin, v
ki kopičijo v celici sintetizirane organske snovi – to so

a) Golgijev kompleks c) mitohondriji

b) kloroplast d) endoplazmatski retikulum

9. Izmenjava snovi med celico in njenim okoljem poteka skozi
lupina zaradi prisotnosti v njej

a) molekule lipidov b) molekule ogljikovih hidratov

b) številne luknje d) molekule nukleinske kisline

10. Organske snovi, sintetizirane v celici, se premaknejo v organele
a) s pomočjo Golgijevega kompleksa c) s pomočjo vakuol

b) s pomočjo lizosomov d) skozi kanale endoplazmatskega retikuluma

11.Cepitev organska snov v kletki, sledi izpustitev.
energije in pride do sinteze velikega števila molekul ATP

a) mitohondrije b) lizosome c) kloroplaste d) ribosome

12. Organizmi, katerih celice nimajo oblikovanega jedra, mitohondrije,
Golgijev kompleks, spada v skupino

a) prokarionti b) evkarionti c) avtotrofi d) heterotrofi

13. Prokarionti vključujejo

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

14. Jedro ima v celici pomembno vlogo, saj sodeluje pri sintezi

a) glukoza b) lipidi c) vlaknine d) nukleinske kisline in beljakovine

15. Organela, ločena od citoplazme z eno membrano, ki vsebuje
veliko encimov, ki razgrajujejo kompleksne organske snovi
preprostim monomerom, to

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

Katere funkcije opravlja zunanja plazemska membrana v celici?

1) omejuje vsebino celice iz zunanje okolje
2) zagotavlja gibanje snovi v celici
3) zagotavlja komunikacijo med organeli
4) izvaja sintezo beljakovinskih molekul

Funkcijo opravlja membrana gladkega endoplazmatskega retikuluma
1) sinteza lipidov in ogljikovih hidratov
2) sinteza beljakovin
3) razgradnja beljakovin
4) razgradnja ogljikovih hidratov in lipidov

Ena od funkcij Golgijevega kompleksa
1) tvorba lizosomov
2) tvorba ribosomov
3) Sinteza ATP
4) oksidacija organskih snovi

Lipidne molekule so del
1) plazemska membrana
2) ribosomi
3) celične membrane gliv
4)centriole
Vnaprej hvala vsem, ki lahko pomagajo

Reakcije biosinteze lipidov se lahko pojavijo v gladkem endoplazmatskem retikulumu celic vseh organov. Substrat za sintezo maščob de novo je glukoza.

Kot veste, ko glukoza vstopi v celico, se pretvori v glikogen, pentoze in oksidira v piruvično kislino. Ko je zaloga velika, se glukoza uporablja za sintezo glikogena, vendar je ta možnost omejena s prostornino celice. Zato glukoza "pade skozi" v glikolizo in se pretvori v piruvat neposredno ali prek pentozofosfatnega šanta. V drugem primeru nastane NADPH, ki bo kasneje potreben za sintezo maščobnih kislin.

Piruvat prehaja v mitohondrije, se dekarboksilira v acetil-SCoA in vstopi v cikel TCA. Vendar pa lahko mir, pri počitnice, v prisotnosti presežne količine energija v celici so reakcije cikla TCA (zlasti reakcija izocitrat dehidrogenaze) blokirane s presežkom ATP in NADH.

Splošna shema biosinteze triacilglicerolov in holesterola iz glukoze

Oksaloacetat, ki prav tako nastane iz citrata, se z malat dehidrogenazo reducira v jabolčno kislino in se vrne v mitohondrije.

• prek mehanizma malat-aspartat (ni prikazan na sliki),
• po dekarboksilaciji malata v piruvat Od NADP odvisen encim malik. Nastali NADPH bo uporabljen pri sintezi maščobnih kislin ali holesterola.