Синтез на триглицериди от въглехидрати. Етапи на синтез на мазнини от въглехидрати

3.3. Синтез на мазнини

Мазнините се синтезират от глицерол и мастни киселини. Глицеринът в тялото се появява по време на разграждането на мазнините (храна или собствени) и също така лесно се образува от въглехидрати. Мастните киселини се синтезират от ацетил коензим А, универсален метаболит на тялото. Този синтез все още изисква водород (под формата на NADPH 2) и енергията на АТФ. В организма се синтезират само наситени и мононенаситени (с една двойна връзка) мастни киселини. Киселините, съдържащи в молекулата си две или повече двойни връзки (полиненаситени), не се синтезират в организма и трябва да се набавят с храната. За синтеза на мазнини могат да се използват и мастни киселини - продукти на хидролизата на храната и собствените мазнини.

Всички участници в синтеза на мазнини трябва да бъдат в активна форма: глицерол под формата на глицерофосфат и мастни киселини под формата на ацил коензим А. Синтезът на мазнини се извършва в цитоплазмата на клетките (главно мастна тъкан, черен дроб , тънките черва) и протича по следната схема

Трябва да се подчертае, че глицеролът и мастните киселини могат да бъдат получени от въглехидрати. Следователно, при прекомерна консумация на въглехидрати на фона на заседнал начин на живот, се развива затлъстяване.

Лекция 4. Протеинов метаболизъм

4.1. Белтъчен катаболизъм

Протеините, които изграждат клетките на тялото, също са подложени на постоянен разпад под въздействието на вътреклетъчни протеолитични ензими, т.нар. вътреклетъчни протеиназиили катепсини.Тези ензими са локализирани в специални вътреклетъчни органели - лизозоми. Под действието на катепсините телесните протеини също се превръщат в аминокиселини. (Важно е да се отбележи, че разграждането както на храната, така и на собствените протеини на тялото води до образуването на същите 20 вида аминокиселини.) Приблизително 200 g телесни протеини се разграждат на ден. Следователно през деня в тялото се появяват около 300 g свободни аминокиселини.

4.2. Синтез на протеини

Повечето от аминокиселините се използват за синтеза на протеини. Синтезът на протеини се извършва със задължителното участие на нуклеинови киселини.

Първата стъпка в протеиновия синтез е транскрипция- осъществява се в клетъчното ядро ​​с помощта на ДНК като източник на генетична информация. Генетичната информация определя реда на аминокиселините в полипептидните вериги на синтезирания протеин. Тази информация е кодирана от последователността на азотните бази в молекулата на ДНК. Всяка аминокиселина е кодирана от комбинация от три азотни бази, наречени кодон, или триплет. Участъкът от молекулата на ДНК, съдържащ информация за определен протеин, се нарича "ген".Информационната РНК (иРНК) се синтезира в тази област на ДНК по време на транскрипция съгласно принципа на комплементарността. Тази нуклеинова киселина е копие на съответния ген. Получената иРНК напуска ядрото и навлиза в цитоплазмата. По същия начин върху ДНК, както върху матрица, се осъществява синтеза на рибозомна (рРНК) и транспортна (тРНК).

По време на втория етап - разпознаване(разпознаване), протичащи в цитоплазмата, аминокиселините селективно се свързват със своите носители - трансферна РНК (тРНК). Всяка молекула tRNA е къса полинуклеотидна верига, съдържаща приблизително 80 нуклеотида и частично усукана в двойна спирала, което води до конфигурация на "извита детелина". В единия край на полинуклеотидната верига всички тРНК имат нуклеотид, съдържащ аденин. Към този край на tRNA молекулата е прикрепена аминокиселина. Примката срещу мястото на свързване на аминокиселината съдържа антикодон, състоящ се от три азотни бази и предназначен за последващо свързване с комплементарния иРНК кодон. Една от страничните бримки на молекулата на тРНК осигурява прикрепването на тРНК към ензима, участващ в разпознаване, а другата, странична, верига е необходима за прикрепването на тРНК към рибозомата на следващия етап от протеиновия синтез.

На този етап молекулата на АТФ се използва като източник на енергия. В резултат на разпознаването се образува комплекс аминокиселина-тРНК. В тази връзка вторият етап от протеиновия синтез се нарича активиране на аминокиселините.

Третата стъпка в протеиновия синтез е излъчване- Среща се върху рибозомите. Всяка рибозома се състои от две части - голяма и малка субчастица. По отношение на химичния състав и двете субчастици се състоят от рРНК и протеини. Рибозомите могат лесно да се разпадат на субчастици, които отново могат да се комбинират помежду си, образувайки рибозома. Транслацията започва с дисоциацията на рибозомата на субчастици, които веднага се прикрепят към началната част на молекулата на иРНК, идваща от ядрото. В този случай между субчастиците остава пространство (т.нар. тунел), където се намира малък участък от иРНК. След това tRNAs, свързани с аминокиселини, се прикрепват към получения комплекс рибозома-mRNA. Прикрепването на тРНК към този комплекс става чрез свързване на една от страничните вериги на тРНК към рибозомата и свързване на антикодона на тРНК към неговия комплементарен иРНК кодон, разположен в тунела между субчастиците на рибозомата. В същото време само две тРНК с аминокиселини могат да се присъединят към комплекса рибозома-иРНК.

Поради специфичното свързване на тРНК антикодони с иРНК кодони, само молекулите на тези тРНК, в които антикодоните са комплементарни на иРНК кодоните, се присъединяват към секцията на иРНК молекулата, разположена в тунела. Следователно тези тРНК доставят само строго определени аминокиселини към рибозомите. По-нататък аминокиселините се свързват една с друга чрез пептидна връзка и се образува дипептид, който се свързва с една от тРНК. След това рибозомата се движи по иРНК точно с един кодон (това движение на рибозомата се нарича местоположение на маршрута).

В резултат на транслокация свободната (без аминокиселина) тРНК се отцепва от рибозомата и в зоната на тунела се появява нов кодон, към който е прикрепена друга тРНК с аминокиселината, съответстваща на този кодон, съгласно принципа на комплементарност . Доставената аминокиселина се свързва с предварително образувания дипептид, което води до удължаване на пептидната верига. Това е последвано от нови транслокации, навлизане на нови тРНК с аминокиселини върху рибозомата и по-нататъшно удължаване на пептидната верига.

По този начин редът, в който аминокиселините са включени в синтезирания протеин, се определя от последователността на кодоните в иРНК. Синтезът на полипептидната верига завършва, когато в тунела влезе специален кодон, който не кодира аминокиселини и към който не може да се присъедини тРНК. Такива кодони се наричат ​​терминиращи кодони.

В резултат на описаните три етапа се синтезират полипептиди, т.е. образува се първичната структура на протеина. Висшите (пространствени) структури (вторични, третични, кватернерни) възникват спонтанно.

Синтезът на протеини е енергоемък процес. За да се включи само една аминокиселина в синтезирана протеинова молекула, са необходими поне три ATP молекули.

4.3. Аминокиселинен метаболизъм

Освен за синтеза на протеини, аминокиселините се използват и за синтеза на различни непротеинови съединения с голямо биологично значение. Част от аминокиселините се разпадат и се превръщат в крайни продукти: CO 2 , H 2 0 и NH 3 Разпадането започва с реакции, общи за повечето аминокиселини.

Те включват:

а) декарбоксилиране - отцепване от аминокиселините на карбоксилната група под формата на въглероден диоксид:

Всички аминокиселини се подлагат на трансаминиране. В тази реакция участва коензим - фосфопиридоксал, за образуването на който е необходим витамин B 6 - пиридоксин.

Трансаминирането е основната трансформация на аминокиселините в тялото, тъй като нейната скорост е много по-висока от тази на реакциите на декарбоксилиране и дезаминиране.

Трансаминацията има две основни функции:

а) поради трансаминиране някои аминокиселини могат да се превърнат в други. В този случай общият брой на аминокиселините не се променя, но се променя съотношението между тях. С храната в тялото влизат чужди протеини, в които аминокиселините са в различни пропорции в сравнение с протеините на тялото. Чрез трансаминиране се коригира аминокиселинният състав на тялото.

б) е неразделна част индиректно (индиректно) дезаминиранеаминокиселини - процесът, от който започва разграждането на повечето аминокиселини.

На първия етап от този процес аминокиселините влизат в реакция на трансаминиране с α-кетоглутарова киселина. В този случай аминокиселините се превръщат в α-кето киселини, а α-кетоглутаровата киселина се превръща в глутаминова киселина (аминокиселина).

На втория етап получената глутаминова киселина се подлага на дезаминиране, NH3 се отделя от нея и отново се образува α-кетоглутарова киселина. След това получените α-кетокиселини претърпяват дълбоко разлагане и се превръщат в крайните продукти CO 2 и H 2 0. Всяка от 20-те кетокиселини (има толкова образувани, колкото и видовете аминокиселини) има свои собствени специфични пътища на разграждане. Въпреки това, при разграждането на някои аминокиселини, като междинен продукт се образува пирогроздена киселина, от която може да се синтезира глюкоза. Следователно аминокиселините, от които възникват такива кето киселини, се наричат глюкогенен.Други кето киселини не образуват пируват по време на тяхното разлагане. Техният междинен продукт е ацетил коензим А, от който е невъзможно да се получи глюкоза, но могат да се синтезират кетонови тела. Аминокиселините, съответстващи на такива кето киселини, се наричат ​​кетогенни.

Вторият продукт от индиректното дезаминиране на аминокиселините е амонякът. Амонякът е силно токсичен за тялото. Следователно организмът разполага с молекулярни механизми за нейното неутрализиране. Когато се образува NH3, той се свързва във всички тъкани с глутаминова киселина, за да образува глутамин. то временно неутрализиране на амоняка.С кръвния поток глутаминът навлиза в черния дроб, където отново се разгражда до глутаминова киселина и NH3. Получената глутаминова киселина с кръвта отново навлиза в органите, за да неутрализира нови порции амоняк. Освободеният амоняк, както и въглеродният диоксид в черния дроб се използват за синтеза урея.

Синтезът на урея е цикличен, многоетапен процес, който изразходва голямо количество енергия. Аминокиселината орнитин играе много важна роля в синтеза на урея. Тази аминокиселина не се намира в протеините. Орнитинът се образува от друга аминокиселина - аргинин,който присъства в протеините. Във връзка с важната роля на орнитина се нарича синтеза на урея орнитинов цикъл.

В процеса на синтез две молекули амоняк и една молекула въглероден диоксид се свързват с орнитин и орнитинът се превръща в аргинин, от който уреята веднага се отделя и отново се образува орнитин. Заедно с орнитин и аргинин, аминокиселините също участват в образуването на урея: глутамини аспарагинова киселина.Глутаминът е доставчик на амоняк, а аспарагиновата киселина е негов носител.

Синтезът на урея е окончателна неутрализация на амоняка.От черния дроб с кръв, уреята навлиза в бъбреците и се екскретира с урината. На ден се образуват 20-35 g урея. Екскрецията на урея в урината характеризира скоростта на разграждане на протеина в организма.

Раздел 3. Биохимия на мускулната тъкан

Лекция 5. Мускулна биохимия

5.1. Клетъчна структура на мускулните влакна

Животните и хората имат два основни вида мускули: набраздени гладка.Набраздените мускули са прикрепени към костите, тоест към скелета, поради което се наричат ​​още скелетни. Набраздените мускулни влакна също формират основата на сърдечния мускул - миокарда, въпреки че има някои разлики в структурата на миокарда и скелетните мускули. Гладките мускули образуват мускулите на стените на кръвоносните съдове, червата, проникват в тъканите на вътрешните органи и кожата.

Всеки набразден мускул се състои от няколко хиляди влакна, обединени от слоеве на съединителната тъкан и една и съща обвивка - фасция.Мускулните влакна (миоцити) са силно удължени големи многоядрени клетки с дължина до 2-3 см, а в някои мускули дори повече от 10 см. Дебелината на мускулните клетки е около 0,1-0,2 мм.

Като всяка клетка миоцитсъдържа такива задължителни органели като ядра, митохондрии, рибозоми, цитоплазмен ретикулум и клетъчна стена. Характеристика на миоцитите, която ги отличава от другите клетки, е наличието на контрактилни елементи - миофибрили.

Ядразаобиколени от обвивка - нуклеолемата и се състоят главно от нуклеопротеини. Ядрото съдържа генетичната информация за протеиновия синтез.

Рибозоми- вътреклетъчни образувания, които по химичен състав са нуклеопротеини. Синтезът на протеини се осъществява върху рибозомите.

Митохондриите- микроскопични мехурчета с размер до 2-3 микрона, заобиколени от двойна мембрана. В митохондриите въглехидратите, мазнините и аминокиселините се окисляват до въглероден диоксид и вода с помощта на молекулярен кислород (кислород на въздуха). Благодарение на енергията, освободена по време на окислението, синтезът на АТФ се извършва в митохондриите. В тренираните мускули митохондриите са многобройни и са разположени по миофибрилите.

цитоплазмен ретикулум(саркоплазмен ретикулум, саркоплазмен ретикулум) се състои от тубули, тубули и везикули, образувани от мембрани и свързани помежду си. Саркоплазменият ретикулум с помощта на специални тръби, наречени Т-система, е свързан с обвивката на мускулната клетка - сарколема. Особено внимание в саркоплазмения ретикулум са везикулите, т.нар цистернинаси съдържащи високи концентрации на калциеви йони. В цистерните съдържанието на Ca 2+ йони е около хиляда пъти по-високо, отколкото в цитозола. Такъв висок градиент на концентрация на калциеви йони възниква поради функционирането на ензима - калциев аденозин три- фосфатаза(калциева АТФаза), вградена в стената на резервоара. Този ензим катализира хидролизата на АТФ и благодарение на освободената в този случай енергия осигурява прехвърлянето на калциеви йони в резервоарите. Този механизъм на транспорт на калциевите йони образно се нарича калцийпомпа,или калциева помпа.

Цитоплазма(цитозол, саркоплазма) заема вътрешното пространство на миоцитите и е колоиден разтвор, съдържащ протеини, гликоген, мастни капки и други включвания. Саркоплазмените протеини представляват 25-30% от всички мускулни протеини. Сред саркоплазмените протеини има активни ензими. Те включват главно гликолизни ензими, които разграждат гликоген или глюкоза до пирогроздена или млечна киселина. Друг важен саркоплазмен ензим е креатинкиназаучаства в енергийното снабдяване на работата на мускулите. Специално внимание заслужава саркоплазменият протеин миоглобин, който по структура е идентичен с една от субединиците на кръвния протеин - хемоглобина. Миоглобинът се състои от един полипептид и един хем. Функцията на миоглобина е да свързва молекулярния кислород. Благодарение на този протеин се създава определен запас от кислород в мускулната тъкан. През последните години се установява още една функция на миоглобина - това е преносът на 0 2 от сарколемата към мускулните митохондрии.

В допълнение към протеините, саркоплазмата съдържа непротеинови азотсъдържащи вещества. Те се наричат, за разлика от протеините, екстрактивни вещества, тъй като лесно се извличат с вода. Сред тях са адениловите нуклеотиди на АТФ, АДФ, АМФ и други нуклеотиди, като преобладава АТФ. Концентрацията на АТФ в покой е около 4-5 mmol/kg. Екстрактивите също включват креатин фосфат,неговият предшественик - креатин и продуктът от необратимото разграждане на креатин фосфата - креатинин. ATконцентрацията на креатин фосфат в покой обикновено е 15-25 mmol/kg. От аминокиселините глутаминовата киселина и глутамин.

Основният въглехидрат в мускулната тъкан е гликоген.Концентрацията на гликоген варира от 0,2-3%. Свободната глюкоза в саркоплазмата се съдържа в много малка концентрация - има само следи от нея. В процеса на мускулна работа в саркоплазмата се натрупват продукти от въглехидратния метаболизъм - лактат и пируват.

протоплазмен дебелсвързан с протеини и наличен в концентрация от 1%. Резервна мазнинанатрупва се в мускулите, тренирани за издръжливост.

5.2. Структура на сарколемата

Всяко мускулно влакно е заобиколено от клетъчна мембрана - сарколема.Сарколемата е лилопротеинова мембрана с дебелина около 10 nm. Отвън сарколемата е заобиколена от мрежа от преплетени нишки от колагенов протеин. По време на мускулното съкращение в колагеновата обвивка възникват еластични сили, поради което при отпускане мускулното влакно се разтяга и се връща в първоначалното си състояние. Окончанията на двигателните нерви се приближават до сарколемата. Точката на контакт между нервния край и сарколемата се нарича невромускулен синапс,или терминална неврална пластина.

Съкратителни елементи - миофибрили- заемат по-голямата част от обема на мускулните клетки, диаметърът им е около 1 микрон. В нетренираните мускули миофибрилите са разпръснати, а в тренираните са групирани в снопчета т.нар. Конхаймски полета.

5.3. Структура на анизотропни и изотропни дискове

Микроскопското изследване на структурата на миофибрилите показва, че те се състоят от редуващи се светли и тъмни области или дискове. В мускулните клетки миофибрилите са подредени по такъв начин, че светлите и тъмните области на съседните миофибрили съвпадат, което създава напречна ивица на цялото мускулно влакно, видима под микроскоп. Установено е, че миофибрилите са сложни структури, изградени от своя страна от голям брой мускулни нишки (протофибрили или филаменти) от два вида - дебели тънък.Дебелите нишки имат диаметър 15 nm, тънките - 7 nm.

Миофибрилите се състоят от редуващи се снопове от успоредни дебели и тънки нишки, които преминават един в друг в краищата. Участъкът от миофибрилата, състоящ се от дебели нишки и краищата на тънки нишки, разположени между тях, има двойно пречупване. Под микроскоп тази област улавя видимата светлина или потока от електрони (при използване на електронен микроскоп) и следователно изглежда тъмна. Такива области се наричат анизотропен,или тъмни, дискове (А-дискове).

Светлите области на миофибрилите се състоят от централните части на тънки нишки. Те сравнително лесно пропускат светлинни лъчи или поток от електрони, тъй като нямат двойно пречупване и се наричат изотропенили светлина, дискове (аз-дискове).В средата на снопа от тънки нишки е разположена напречно тънка плоча от протеин, която фиксира позицията на мускулните нишки в пространството. Тази плоча се вижда ясно под микроскоп под формата на линия, преминаваща през I-диска, и се нарича З- чиния.

Сечението на миофибрилата между съседни 2-линии се нарича саркомер.Дължината му е 2,5-3 микрона. Всяка миофибрила се състои от няколкостотин саркомери (до 1000).

5.4. Структурата и свойствата на контрактилните протеини

Изследването на химичния състав на миофибрилите показа, че дебелите и тънките нишки се състоят само от протеини.

Дебелите нишки са изградени от протеин миозин.Миозинът е протеин с молекулно тегло около 500 kDa, съдържащ две много дълги полипептидни вериги. Тези вериги образуват двойна спирала, но в единия край тези нишки се разминават и образуват сферично образувание - кълбовидна глава. Следователно в молекулата на миозина се различават две части - кълбовидна глава и опашка. Дебелата нишка съдържа около 300 миозинови молекули, а 18 миозинови молекули се намират в напречното сечение на дебелата нишка. Молекулите на миозина в дебели нишки се преплитат с опашките си, а главите им излизат от дебелата нишка в правилна спирала. Има две важни места (центъра) в миозиновите глави. Един от тях катализира хидролитичното разцепване на АТФ, т.е. съответства на активното място на ензима. АТФазната активност на миозина е открита за първи път от руските биохимици Енгелхард и Любимова. Вторият участък на главата на миозина осигурява връзката на дебелите нишки с протеина на тънките нишки по време на мускулна контракция - аккал.

Тънките нишки са изградени от три протеина: актин, тропонини тропомиозин.

Основният протеин на тънките нишки - актин.Актинът е глобуларен протеин с молекулно тегло 42 kDa. Този протеин има две важни свойства. Първо, той проявява висока способност за полимеризация с образуването на дълги вериги, т.нар фибриларенактином(може да се сравни с низ от мъниста). Второ, както вече беше отбелязано, актинът може да се свърже с миозиновите глави, което води до образуването на напречни мостове или сраствания между тънки и дебели нишки.

Основата на тънката нишка е двойна спирала от две вериги фибриларен актин, съдържаща около 300 молекули глобуларен актин (като две нишки от мъниста, усукани в двойна спирала, всяко зърно съответства на глобуларен актин).

Друг протеин от тънки нишки - тропомиозин- също има формата на двойна спирала, но тази спирала е образувана от полипептидни вериги и е много по-малка по размер от двойната спирала на актина. Тропомиозинът се намира в жлеба на двойната спирала на фибриларния актин.

Третият протеин от тънки нишки - тропонин- прикрепя се към тропомиозина и фиксира позицията си в актиновия жлеб, което блокира взаимодействието на миозиновите глави с молекулите на глобуларен актин от тънки нишки.

5.5. Механизмът на мускулна контракция

мускулна контракцияе сложен механохимичен процес, по време на който химическата енергия на хидролитичното разграждане на АТФ се превръща в механична работа, извършвана от мускула.

Към момента този механизъм все още не е напълно изяснен. Но със сигурност се знае следното:

    Източникът на енергия, необходима за работата на мускулите, е АТФ.

    Хидролизата на АТФ, придружена от освобождаване на енергия, се катализира от миозин, който, както вече беше отбелязано, има ензимна активност.

    Задействащият механизъм за мускулна контракция е повишаване на концентрацията на Ca йони в саркоплазмата на миоцитите, причинено от двигателен нервен импулс.

    По време на мускулна контракция се появяват напречни мостове или сраствания между дебелите и тънките нишки на миофибрилите.

    По време на мускулната контракция тънките нишки се плъзгат по дебелите, което води до скъсяване на миофибрилите и цялото мускулно влакно като цяло.

Има много хипотези, които се опитват да обяснят молекулярния механизъм на мускулната контракция. Най-разумното в момента е хипотеза за гребна лодка”, или „гребната” хипотеза на X. Хъксли. В опростена форма същността му е следната.

В мускула в покой дебелите и тънките нишки на миофибрилите не са свързани помежду си, тъй като местата на свързване на актиновите молекули са затворени от тропомиозиновите молекули.

Мускулното свиване възниква под въздействието на двигателен нервен импулс, който представлява вълна от повишена пропускливост на мембраната, разпространяваща се по протежение на нервното влакно.

Тази повишена пропусклива вълна се предава през нервно-мускулната връзка към Т-системата на саркоплазмения ретикулум и в крайна сметка достига до цистерните, съдържащи високи концентрации на калциеви йони. В резултат на значително увеличаване на пропускливостта на стените на резервоарите, калциевите йони напускат резервоарите и концентрацията им в саркоплазмата за много кратко време (около 3 ms) се увеличава 1000 пъти. Калциевите йони, които са във висока концентрация, се прикрепят към протеина от тънки нишки - тропонин - и променят неговата пространствена форма (конформация). Промяната в конформацията на тропонина от своя страна води до факта, че молекулите на тропомиозина се изместват по протежение на фибриларния актинов жлеб, който формира основата на тънките нишки, и освобождава зоната на актинови молекули, предназначена за свързване с миозинови глави. В резултат на това между миозина и актина (т.е. между дебели и тънки нишки) се появява напречен мост, разположен под ъгъл от 90 °. Тъй като голям брой молекули на миозин и актин (около 300 всяка) са включени в дебели и тънки нишки, между мускулните нишки се образуват доста голям брой напречни мостове или сраствания. Образуването на връзка между актин и миозин е придружено от повишаване на АТФазната активност на последния, което води до хидролиза на АТФ:

ATP + H 2 0 ADP + H 3 P0 4 + енергия

Благодарение на енергията, освободена по време на разделянето на АТФ, главата на миозина, подобно на панта или гребло на лодка, се завърта и мостът между дебелите и тънките нишки е под ъгъл от 45 °, което води до плъзгане на мускулни нишки един към друг. След като направите завой, мостовете между дебели и тънки нишки се счупват. В резултат на това АТФазната активност на миозина рязко намалява и хидролизата на АТФ спира. Но ако двигателният нервен импулс продължи да навлиза в мускула и в саркоплазмата остане висока концентрация на калциеви йони, напречните мостове се образуват отново, АТФ-азната активност на миозина се увеличава и отново настъпва хидролиза на нови порции АТФ, осигурявайки енергия за превръщане напречните мостове с последващото им разкъсване. Това води до по-нататъшно движение на дебели и тънки нишки една към друга и скъсяване на миофибрилите и мускулните влакна.

образователен - методиченкомплексНадисциплина На Набиохимия. 2. Следващ...

  • Учебно-методически комплекс по дисциплини (83)

    Учебно-методичен комплекс

    Отдели) Пълно име Автор_____Родина Елена Юриевна________________________________ образователен-методиченкомплексНадисциплинаМОЛЕКУЛАРНА БИОЛОГИЯ (име) Специалност... с учебници Напосочени учебници по молекулярна биология Набиохимия. 2. Следващ...

    • Реакциите на биосинтеза на липиди могат да протичат в гладкия ендоплазмен ретикулум на клетките на всички органи. Субстрат за синтез на мазнини de novoе глюкоза.

    Както знаете, влизайки в клетката, глюкозата се превръща в гликоген, пентози и се окислява до пирогроздена киселина. Когато доставките са високи, глюкозата се използва за синтез на гликоген, но тази опция е ограничена от клетъчния обем. Следователно, глюкозата "пропада" в гликолиза и се превръща в пируват директно или чрез пентозофосфатен шънт. Във втория случай се образува NADPH, който по-късно ще бъде необходим за синтеза на мастни киселини.

    Пируватът навлиза в митохондриите, декарбоксилира се до ацетил-SCoA и влиза в цикъла на ТСА. Въпреки това, в състояние Почивка, при Почивка, при наличие на излишък енергияв клетката реакциите на ТСА (по-специално реакцията на изоцитрат дехидрогеназа) се блокират от излишък на АТФ и NADH.

    Обща схема за биосинтеза на триацилглицероли и холестерол от глюкоза

    Оксалоацетатът, също образуван от цитрат, се редуцира от малат дехидрогеназата до ябълчена киселина и се връща в митохондриите.

    • с помощта на совалков механизъм малат-аспартат (не е показан на фигурата),
    • след декарбоксилиране на малат до пируват NADP-зависим малеинов ензим. Образуваният NADPH ще се използва при синтеза на мастни киселини или холестерол.

    Вариант 2.
    I. Опишете органелите (митохондрии, клетъчен център) според плана.
    а) Структура б) Функции
    II.
    Органели
    Характеристики
    1. Плазмена мембрана
    2. Ядро
    3. Митохондрии
    4. Пластиди
    5. Рибозоми
    6. EPS
    7. Клетъчен център
    8. Комплекс Голджи
    9. Лизозоми

    EPS
    Б) Синтез на рибозомен протеин
    В) пластидна фотосинтеза
    Г) Съхраняване на наследствено информационно ядро
    Д) Немембранен клетъчен център
    Д) Синтез на мазнини и въглехидрати Голджи комплекс
    G) Съдържа ДНК ядро
    3) Енергизиране на клетката с митохондрии
    I) Самосмилане на клетката и вътреклетъчно смилане на лизозомата
    K) Контрол на ядреното делене
    М) Само растенията имат пластиди
    Н) Само животните нямат пластиди
    III. Отстранете излишното.
    Ядро, митохондрии, комплекс Голджи, цитоплазма,
    IV. Изберете верният отговор.
    1. Натрупването на нишесте става:
    A) в хлоропластите B) във вакуолите C) в левкопластите да D) в цитоплазмата
    2. Образуването на ДНК става:
    A) в EPS B) в ядрото да C) в комплекса на Голджи D) в цитоплазмата
    3. Синтезират се ензими, които разграждат протеини, мазнини, въглехидрати:
    A) върху рибозомите да B) върху лизозомите C) върху клетъчния център D) върху комплекса на Голджи
    4. Образуват се мазнини и въглехидрати:
    А) в рибозомите Б) в комплекса на Голджи В) във вакуоли Г) в цитоплазмата
    5. Протеините, мазнините и въглехидратите се натрупват в резерв:
    A) в рибозомите B) в комплекса на Голджи C) в лизозомите D) в цитоплазмата да
    V. Определете дали даденото твърдение е вярно (да - не).
    1. Комплексът Голджи е част от EPS.net
    2. Рибозомите се образуват в ядрото.да
    3. ER винаги е покрит с рибозоми, да
    4. Включенията са постоянни клетъчни образувания.
    5. Само животните нямат клетъчна стена Да
    6. Пластидите се различават от митохондриите по наличието на ДНК

    Отговорете на въпросите pliiiiz ... 4. Гъбите, животните и растенията принадлежат към ... 12. Клетъчна защита и селективна

    пропускливост (транспортиране на вещества в и извън клетката) ...

    18. Немембранни органели на движение, състоящи се от микротубули ...

    20. Немембранен органоид, разположен вътре в ядрото и извършващ синтеза на рибозомни субединици ...

    22. Едномембранен органоид, разположен близо до ядрото, извършващ вътреклетъчен транспорт, синтез на мазнини и въглехидрати; опаковане на вещества в мембранни везикули ....

    24. Двумембранни органели на растителна клетка, съдържащи растителни пигменти с червен, зелен или бял цвят ...

    26. Немембранна органела на ядрото, състояща се от ДНК и отговорна за съхранението и предаването на наследствена информация ...

    28. Червени или оранжеви пластиди.....

    Разпределете характеристиките според органоидите на клетката (поставете буквите, съответстващи на характеристиките на органоида пред името на органоида).

    Органели

    Характеристики

    1. Плазмена мембрана

    3. Митохондрии

    4. Пластиди

    5. Рибозоми

    7. Клетъчен център

    8. Комплекс Голджи

    9. Лизозоми

    А) Транспорт на вещества през клетката, пространствено разделяне на реакциите в клетката

    Б) Синтез на протеини

    Б) Фотосинтеза

    Г) Движението на органелите през клетката

    Г) Съхранение на наследствена информация

    Д) немембранни

    Ж) Синтез на мазнини и въглехидрати

    3) Съдържа ДНК

    I) единична мембрана

    К) Енергизиране на клетката

    К) Самосмилане на клетката и вътреклетъчно смилане

    М) Клетъчно движение

    H) Двойна мембрана

    МОЛЯ ПОМОГНЕТЕ!!!

    Разпределете характеристиките според органоидите на клетката (поставете буквите, съответстващи на характеристиките на органоида пред името на органоида).

    Органели:

    1. Плазмена мембрана

    3. Митохондрии

    4. Пластиди

    5. Рибозоми

    7. Клетъчен център

    8. Комплекс Голджи

    9. Лизозоми

    Характеристики:

    А) Транспорт на вещества през клетката, пространствено разделяне на реакциите в клетката

    Б) Синтез на протеини

    Б) Фотосинтеза

    Г) Съхранение на наследствена информация

    Г) Немембранни органели

    Д) Синтез на мазнини и въглехидрати

    Ж) Съдържа ДНК

    3) Осигуряване на клетката с енергия

    I) Самосмилане на клетката и вътреклетъчно смилане

    К) Комуникация на клетката с външната среда

    K) Контрол на ядреното делене

    M) намира се само в растенията

    Н) само при животни

    Помогнете моляаааааааааааа 18. немембранни органоиди на движение, състоящи се от микротубули 19. едномембранен органоид, извършващ

    транспорт на вещества, синтез на мазнини, въглехидрати и сложни протеини 20. немембранен органоид, разположен вътре в ядрото и синтезиращ рибозомни субединици 21. течно вещество на истински вакуоли 22. Едномембранен органоид, разположен близо до ядрото, извършващ вътреклетъчен транспорт, синтез на мазнини и въглехидрати, мембранни везикули 23. немембранен органел, състоящ се от микротубули и участващ в образуването на "ретеното на делене" 24. Двумембранни органели на растителна клетка, съдържащи растителни пигменти от червено зелено и бяло 25. израстъци на вътрешната мембрана на митохондриите 26. немембранен органел на ядрото, състоящ се от ДНК и отговорен за съхранението и предаването на наследствената информация 27. органоид, който осъществява последния етап на дишане и храносмилане 28. енергийни органели само на растителни клетки 29 , органели на клетките на всички еукариоти, които синтезират АТФ 30. Двумембранен растителен органоид, който натрупва нишесте 31. гънки и купчини, образувани от вътрешната мембрана ноев хлоропласт

    Процесът на синтез на въглехидрати от мазнини може да бъде представен чрез обща схема:

    Фигура 7 - Обща схема за синтез на въглехидрати от мазнини

    Един от основните продукти на разграждането на липидите, глицеролът, лесно се използва в синтеза на въглехидрати чрез образуването на глицералдехид-3-фосфат и навлизането му в глюнеогенезата. В растенията и микроорганизмите също така лесно се използва за синтеза на въглехидрати и друг важен продукт от разграждането на липидите - мастни киселини (ацетил-КоА), чрез глиоксилатния цикъл.

    Но общата схема не отразява всички биохимични процеси, които възникват в резултат на образуването на въглехидрати от мазнини.

    Затова ще разгледаме всички етапи на този процес.

    Схемата за синтез на въглехидрати и мазнини е по-пълно представена на фигура 8 и протича на няколко етапа.

    Етап 1. Хидролитично разграждане на мазнини под действието на ензима липаза до глицерол и висши мастни киселини (виж точка 1.2). Продуктите на хидролизата трябва, след като преминат през серия от трансформации, да се превърнат в глюкоза.

    Фигура 8 - Диаграма на биосинтеза на въглехидрати от мазнини

    Етап 2. Превръщането на висши мастни киселини в глюкоза. Висшите мастни киселини, които се образуват в резултат на хидролиза на мазнини, се разрушават главно чрез b-окисление (този процес беше обсъден по-рано в раздел 1.2, параграф 1.2.2). Крайният продукт от този процес е ацетил-КоА.

    Глиоксилатен цикъл

    Растенията, някои бактерии и гъбички могат да използват ацетил-КоА не само в цикъла на Кребс, но и в цикъл, наречен глиоксилат. Този цикъл играе важна роля като връзка в метаболизма на мазнините и въглехидратите.

    Глиоксилатният цикъл функционира особено интензивно в специални клетъчни органели, глиоксизоми, по време на покълването на маслодайните семена. В този случай мазнините се превръщат във въглехидрати, необходими за развитието на разсада. Този процес функционира, докато разсадът развие способността да фотосинтезира. Когато резервната мазнина се изчерпи в края на покълването, глиоксизомите в клетката изчезват.

    Глиоксилатният път е специфичен само за растенията и бактериите, той липсва в животинските организми. Възможността за функциониране на глиоксилатния цикъл се дължи на факта, че растенията и бактериите са способни да синтезират ензими като напр. изоцитрат лиазаи малат синтаза,които заедно с някои ензими от цикъла на Кребс участват в глиоксилатния цикъл.

    Схемата на окисление на ацетил-КоА по глиоксилатния път е показана на фигура 9.

    Фигура 9 - Схема на глиоксилатния цикъл

    Двете начални реакции (1 и 2) на глиоксилатния цикъл са идентични с тези на цикъла на трикарбоксилната киселина. В първата реакция (1), ацетил-КоА се кондензира с оксалоацетат от цитрат синтаза, за да се образува цитрат. При втората реакция цитратът се изомеризира до изоцитрат с участието на аконитат хидратаза. Следните реакции, специфични за глиоксилатния цикъл, се катализират от специални ензими. При третата реакция изоцитратът се разцепва от изоцитрат лиаза на глиоксилова киселина и янтарна киселина:

    По време на четвъртата реакция, катализирана от малат синтаза, глиоксилатът се кондензира с ацетил-КоА (втората ацетил-КоА молекула, влизаща в глиоксилатния цикъл), за да образува ябълчена киселина (малат):

    След това, в петата реакция, малатът се окислява до оксалоацетат. Тази реакция е идентична с крайната реакция на цикъла на трикарбоксилната киселина; това е и крайната реакция на глиоксилатния цикъл, т.к полученият оксалоацетат кондензира отново с нова ацетил-CoA молекула, като по този начин започва нов завой на цикъла.

    Янтарната киселина, образувана в третата реакция на глиоксилатния цикъл, не се използва от този цикъл, а претърпява допълнителни трансформации.

    Синтез на липиди и въглехидрати в клетката

    Липидииграят важна роля в клетъчния метаболизъм. Всички липиди са органични, неразтворими във вода съединения, присъстващи във всички живи клетки. Трябва да се отбележи, че според функциите си липидите се делят на три групи:

    - структурни и рецепторни липиди на клетъчните мембрани

    - енергийно ʼʼдепоʼʼ на клетките и организмите

    - витамини и хормони от ʼʼлипиднатаʼʼ група

    Липидите се състоят от мастна киселина(наситени и ненаситени) и органичен алкохол - глицерол. Ние получаваме по-голямата част от мастните киселини от храната (животински и растителен). Животинските мазнини са смес от наситени (40-60%) и ненаситени (30-50%) мастни киселини. Растителните мазнини са най-богати (75-90%) на ненаситени мастни киселини и са най-полезни за нашия организъм.

    Основната маса мазнини се използва за енергиен метаболизъм, разделяйки се от специални ензими - липази и фосфолипази. В резултат на това се получават мастни киселини и глицерол, които се използват допълнително в реакциите на гликолиза и цикъла на Кребс. От гледна точка на образуването на АТФ молекули - мазнините са в основата на енергийния резерв на животните и хората.

    Еукариотната клетка получава мазнини от храната, въпреки че самата тя може да синтезира повечето мастни киселини ( с изключение на две незаменими– линолова и линоленова). Синтезът започва в цитоплазмата на клетките с помощта на сложен набор от ензими и завършва в митохондриите или гладкия ендоплазмен ретикулум.

    Първоначалният продукт за синтеза на повечето липиди (мазнини, стероиди, фосфолипиди) е "универсалната" молекула - ацетил-коензим А (активирана оцетна киселина), която е междинен продукт на повечето катаболни реакции в клетката.

    Във всяка клетка има мазнини, но има особено много от тях в специални клетки. мастни клетки – адипоцитиобразуване на мастна тъкан. Метаболизмът на мазнините в организма се контролира от специални хормони на хипофизата, както и от инсулин и адреналин.

    Въглехидрати(монозахариди, дизахариди, полизахариди) са най-важните съединения за реакциите на енергийния метаболизъм. В резултат на разграждането на въглехидратите клетката получава по-голямата част от енергията и междинните съединения за синтеза на други органични съединения (протеини, мазнини, нуклеинови киселини).

    По-голямата част от захарите клетката и тялото получават отвън - от храната, но могат да синтезират глюкоза и гликоген от невъглехидратни съединения. Субстрати за различни видове синтез на въглехидрати са молекули на млечна киселина (лактат) и пирогроздена киселина (пируват), аминокиселини и глицерол. Тези реакции протичат в цитоплазмата с участието на цял комплекс от ензими - глюкозо-фосфатази. Всички реакции на синтез изискват енергия - синтезът на 1 молекула глюкоза изисква 6 молекули АТФ!

    По-голямата част от собствения синтез на глюкоза се извършва в клетките на черния дроб и бъбреците, но не отива в сърцето, мозъка и мускулите (няма необходимите ензими). Поради тази причина нарушенията на въглехидратния метаболизъм засягат предимно работата на тези органи. Въглехидратният метаболизъм се контролира от група хормони: хипофизни хормони, надбъбречни глюкокортикостероидни хормони, инсулин и панкреатичен глюкагон. Нарушенията в хормоналния баланс на въглехидратния метаболизъм водят до развитие на диабет.

    Разгледахме накратко основните части на обмена на пластмаса. Може да прави ред общи изводи:

    Синтез на липиди и въглехидрати в клетката - понятие и видове. Класификация и особености на категория "Синтез на липиди и въглехидрати в клетката" 2017, 2018.