Trigliceridų sintezė iš angliavandenių. Riebalų sintezės iš angliavandenių etapai

3.3. Riebalų sintezė

Riebalai sintetinami iš glicerolio ir riebalų rūgščių. Glicerinas organizme atsiranda skaidant riebalus (maisto ar savo), taip pat lengvai susidaro iš angliavandenių. Riebalų rūgštys sintetinamos iš acetilkofermento A – universalaus organizmo metabolito. Šiai sintezei vis dar reikia vandenilio (NADPH 2 pavidalu) ir ATP energijos. Organizme sintetinamos tik sočiosios ir mononesočiosios (turinčios vieną dvigubą jungtį) riebalų rūgštys. Rūgštys, kurių molekulėje yra dvi ar daugiau dvigubų jungčių (polinesočiosios), organizme nesintetinamos ir turi būti tiekiamos su maistu. Riebalų sintezei taip pat gali būti naudojamos riebalų rūgštys – maisto hidrolizės produktai ir nuosavi riebalai.

Visi riebalų sintezės dalyviai turi būti aktyvios formos: glicerolis – glicerofosfato, o riebalų rūgštys – acilo kofermento A pavidalu. Riebalų sintezė vyksta ląstelių (daugiausia riebalinio audinio, kepenų, smulkiųjų) citoplazmoje. žarnyne) ir vyksta pagal šią schemą

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

4 paskaita. Baltymų apykaita

4.1. Baltymų katabolizmas

Baltymai, sudarantys kūno ląsteles, taip pat yra nuolat skaidomi, veikiami tarpląstelinių proteolitinių fermentų, vadinamų. intraląstelinės proteinazės arba katepsinai.Šie fermentai yra lokalizuoti specialiose viduląstelinėse organelėse – lizosomose. Veikiant katepsinams, kūno baltymai taip pat paverčiami aminorūgštimis. (Svarbu atkreipti dėmesį, kad ir maisto, ir paties organizmo baltymų skilimas lemia tų pačių 20 rūšių aminorūgščių susidarymą.) Per dieną suskaidoma apie 200 g organizmo baltymų. Todėl per dieną organizme atsiranda apie 300 g laisvųjų aminorūgščių.

4.2. Baltymų sintezė

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

Pirmasis baltymų sintezės žingsnis yra transkripcija- atliekama ląstelės branduolyje naudojant DNR kaip genetinės informacijos šaltinį. Genetinė informacija lemia aminorūgščių eiliškumą sintezuojamo baltymo polipeptidinėse grandinėse. Šią informaciją užkoduoja azoto bazių seka DNR molekulėje. Kiekvieną aminorūgštį koduoja trijų azoto bazių derinys, vadinamas kodonas, arba trynukas. Vadinamas DNR molekulės skyrius, kuriame yra informacijos apie tam tikrą baltymą "genas".Šiame DNR regione transkripcijos metu pagal komplementarumo principą sintetinama pasiuntinių RNR (mRNR). Ši nukleorūgštis yra atitinkamo geno kopija. Gauta mRNR palieka branduolį ir patenka į citoplazmą. Panašiai DNR, kaip ir matricoje, vyksta ribosomų (rRNR) ir transportavimo (tRNR) sintezė.

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

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

Trečiasis baltymų sintezės žingsnis yra transliacija- Atsiranda ribosomose. Kiekviena ribosoma susideda iš dviejų dalių – didelės ir mažos dalelių. Kalbant apie cheminę sudėtį, abi dalelės susideda iš rRNR ir baltymų. Ribosomos gali lengvai suskaidyti į daleles, kurios vėl gali būti sujungtos viena su kita, sudarydamos ribosomą. Vertimas prasideda nuo ribosomos disociacijos į daleles, kurios iš karto prisitvirtina prie pradinės mRNR molekulės dalies, ateinančios iš branduolio. Šiuo atveju tarp dalelių lieka tarpas (vadinamasis tunelis), kuriame yra nedidelis mRNR regionas. Tada su aminorūgštimis susietos tRNR yra prijungiamos prie gauto ribosomų-mRNR komplekso. tRNR prijungimas prie šio komplekso įvyksta prijungus vieną iš šoninių tRNR kilpų prie ribosomos ir tRNR antikodoną prisijungus prie jos komplemento mRNR kodono, esančio tunelyje tarp ribosomų subvienetų. Tuo pačiu metu tik dvi tRNR su aminorūgštimis gali prisijungti prie ribosomos-mRNR komplekso.

Dėl specifinio tRNR antikodonų prisijungimo prie iRNR kodonų, į tunelyje esančią iRNR molekulės sekciją jungiasi tik tų tRNR molekulės, kuriose antikodonai yra komplementarūs mRNR kodonams. Todėl šios tRNR į ribosomas tiekia tik griežtai apibrėžtas aminorūgštis. Be to, aminorūgštys jungiasi viena su kita peptidine jungtimi ir susidaro dipeptidas, susietas su viena iš tRNR. Po to ribosoma juda išilgai iRNR tiksliai vienu kodonu (šis ribosomos judėjimas vadinamas maršruto vieta).

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

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

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

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

4.3. Aminorūgščių metabolizmas

Be baltymų sintezės, aminorūgštys taip pat naudojamos įvairių didelės biologinės reikšmės nebaltyminių junginių sintezei. Dalis aminorūgščių suyra ir virsta galutiniais produktais: CO 2 , H 2 0 ir NH 3 Skilimas prasideda nuo reakcijų, būdingų daugumai aminorūgščių.

Jie apima:

a) dekarboksilinimas - skilimas iš karboksilo grupės aminorūgščių anglies dioksido pavidalu:

Visos aminorūgštys yra transaminuojamos. Šioje reakcijoje dalyvauja kofermentas – fosfopiridoksalis, kuriam susidaryti reikalingas vitaminas B 6 – piridoksinas.

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

Transakcijos atlieka dvi pagrindines funkcijas:

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

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

Pirmajame šio proceso etape aminorūgštys patenka į transamininimo reakciją su α-ketoglutaro rūgštimi. Šiuo atveju aminorūgštys paverčiamos α-keto rūgštimis, o α-ketoglutaro rūgštis virsta glutamo rūgštimi (aminorūgštimi).

Antrame etape susidariusi glutamo rūgštis deaminuojama, nuo jos atskiria NH3 ir vėl susidaro α-ketoglutaro rūgštis. Susidariusios α-keto rūgštys toliau giliai skaidosi ir virsta galutiniais produktais CO 2 ir H 2 0. Kiekviena iš 20 keto rūgščių (jų susidaro tiek, kiek yra aminorūgščių tipų) turi savo specifinius skilimo kelius. Tačiau kai kurioms aminorūgštims skaidant piruvo rūgštis susidaro kaip tarpinis produktas, iš kurio galima susintetinti gliukozę. Todėl aminorūgštys, iš kurių susidaro tokios keto rūgštys, vadinamos gliukogeninis. Kitos keto rūgštys skildamos nesudaro piruvato. Jų tarpinis produktas – acetilkofermentas A, iš kurio neįmanoma gauti gliukozės, tačiau galima susintetinti ketonų kūnus. Aminorūgštys, atitinkančios tokias keto rūgštis, vadinamos ketogeninėmis.

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

Karbamido sintezė yra cikliškas, daugiapakopis procesas, sunaudojantis daug energijos. Aminorūgštis ornitinas vaidina labai svarbų vaidmenį karbamido sintezėje. Šios aminorūgšties nėra baltymuose. Ornitinas susidaro iš kitos aminorūgšties - argininas, kurio yra baltymuose. Atsižvelgiant į svarbų ornitino vaidmenį, vadinama karbamido sintezė ornitino ciklas.

Sintezės procese prie ornitino prisijungia dvi amoniako ir viena anglies dioksido molekulė, o ornitinas virsta argininu, nuo kurio iškart atsiskiria karbamidas ir vėl susidaro ornitinas. Kartu su ornitinu ir argininu karbamido susidaryme dalyvauja ir aminorūgštys: glutaminas Ir asparto rūgštis. Glutaminas yra amoniako tiekėjas, o asparto rūgštis yra jo nešiklis.

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

3 skyrius. Raumenų audinio biochemija

5 paskaita. Raumenų biochemija

5.1. Raumenų skaidulų ląstelių struktūra

Gyvūnai ir žmonės turi du pagrindinius raumenų tipus: dryžuotas Ir sklandžiai. Skersaruožiai raumenys yra pritvirtinti prie kaulų, tai yra, prie skeleto, todėl dar vadinami skeletais. Skersaruožių raumenų skaidulos taip pat sudaro širdies raumens – miokardo – pagrindą, nors yra tam tikrų miokardo ir griaučių raumenų struktūros skirtumų. Lygūs raumenys formuoja kraujagyslių sienelių, žarnyno raumenis, prasiskverbia į vidaus organų ir odos audinius.

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

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

Branduoliai apsuptas apvalkalo – nukleolemos ir daugiausia susideda iš nukleoproteinų. Branduolys turi genetinę informaciją baltymų sintezei.

Ribosomos- tarpląsteliniai dariniai, kurie chemiškai yra nukleoproteinai. Baltymų sintezė vyksta ribosomose.

Mitochondrijos- mikroskopiniai burbuliukai iki 2-3 mikronų dydžio, apsupti dviguba membrana. Mitochondrijose angliavandeniai, riebalai ir aminorūgštys oksiduojasi iki anglies dioksido ir vandens, naudojant molekulinį deguonį (oro deguonį). Dėl oksidacijos metu išsiskiriančios energijos mitochondrijose vyksta ATP sintezė. Treniruotuose raumenyse yra daug mitochondrijų, kurios yra išilgai miofibrilių.

citoplazminis tinklas(sarkoplazminis tinklas, sarkoplazminis tinklas) susideda iš kanalėlių, kanalėlių ir pūslelių, suformuotų membranomis ir sujungtų viena su kita. Sarkoplazminis tinklas specialių vamzdelių, vadinamų T sistema, pagalba yra sujungtas su raumeninės ląstelės apvalkalu – sarkolema. Ypatingas dėmesys sarkoplazminiame tinkle yra pūslelės, vadinamos cisternosmus ir kuriuose yra didelė kalcio jonų koncentracija. Cisternose Ca 2+ jonų kiekis yra apie tūkstantį kartų didesnis nei citozolyje. Toks didelis kalcio jonų koncentracijos gradientas atsiranda dėl fermento – kalcio adenozino tri- fosfatazės(kalcio ATPazė), įterptas į rezervuaro sienelę. Šis fermentas katalizuoja ATP hidrolizę ir dėl šiuo atveju išsiskiriančios energijos užtikrina kalcio jonų perkėlimą į rezervuarus. Šis kalcio jonų transportavimo mechanizmas perkeltine prasme vadinamas kalciosiurblys, arba kalcio pompa.

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

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

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

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

5.2. Sarkolemmos struktūra

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

Susitraukiantys elementai – miofibrilės- užima didžiąją dalį raumenų ląstelių tūrio, jų skersmuo yra apie 1 mikronas. Netreniruotuose raumenyse miofibrilės yra išsibarsčiusios, o treniruotuose raumenyse sugrupuotos į ryšulius, vadinamus Konheimo laukai.

5.3. Anizotropinių ir izotropinių diskų sandara

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

Miofibrilės susideda iš kintamų lygiagrečių storų ir plonų gijų pluoštų, kurie galuose eina vienas į kitą. Miofibrilės dalis, susidedanti iš storų gijų ir tarp jų esančių plonų gijų galų, turi dvejopą laužimą. Mikroskopuojant ši sritis sulaiko matomą šviesą arba elektronų srautą (kai naudojamas elektroninis mikroskopas), todėl atrodo tamsus. Tokios sritys vadinamos anizotropinis, arba tamsūs, diskai (A-diskai).

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

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

5.4. Susitraukiamųjų baltymų struktūra ir savybės

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

Storos gijos sudarytos iš baltymų miozinas. Miozinas yra baltymas, kurio molekulinė masė yra apie 500 kDa, turintis dvi labai ilgas polipeptidines grandines. Šios grandinės sudaro dvigubą spiralę, tačiau viename gale šios gijos išsiskiria ir sudaro sferinį darinį – rutulinę galvutę. Todėl miozino molekulėje išskiriamos dvi dalys – rutulinė galva ir uodega. Storame siūlelyje yra apie 300 miozino molekulių, o storojo siūlelio skerspjūvyje randama 18 miozino molekulių. Miozino molekulės storais siūlais susipina su jų uodegomis, o jų galvutės taisyklinga spirale išsikiša iš storo siūlelio. Miozino galvutėse yra dvi svarbios vietos (centrai). Vienas iš jų katalizuoja hidrolizinį ATP skilimą, t.y. atitinka aktyviąją fermento vietą. Pirmieji miozino ATPazės aktyvumą atrado rusų biochemikai Engelhardtas ir Lyubimova. Antroji miozino galvutės dalis užtikrina storų gijų sujungimą su plonų gijų baltymu raumenų susitraukimo metu - akpurvas.

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

Pagrindinis plonų gijų baltymas - aktinas. Aktinas yra rutulinis baltymas, kurio molekulinė masė yra 42 kDa. Šis baltymas turi dvi svarbias savybes. Pirma, jis pasižymi dideliu gebėjimu polimerizuotis, susidarant ilgoms grandinėms, vadinamoms fibrilinisaktinomą(galima palyginti su karoliukų virvele). Antra, kaip jau minėta, aktinas gali jungtis su miozino galvutėmis, todėl tarp plonų ir storų gijų susidaro skersiniai tilteliai arba sukibimai.

Plono siūlo pagrindas yra dviejų fibrilinio aktino grandinių dviguba spiralė, kurioje yra apie 300 rutulinio aktino molekulių (kaip dvi karoliukų gijos, susuktos į dvigubą spiralę, kiekvienas rutuliukas atitinka rutulinį aktiną).

Kitas plonų gijų baltymas - tropomiozinas- taip pat turi dvigubos spiralės formą, tačiau ši spiralė yra sudaryta iš polipeptidinių grandinių ir yra daug mažesnė nei dviguba aktino spiralė. Tropomiozinas yra fibrilinio aktino dvigubos spiralės griovelyje.

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

5.5. Raumenų susitraukimo mechanizmas

raumenų susitraukimas yra sudėtingas mechanocheminis procesas, kurio metu hidrolizinio ATP skilimo cheminė energija paverčiama raumenų atliekamu mechaniniu darbu.

Šiuo metu šis mechanizmas dar nėra iki galo išaiškintas. Tačiau tikrai žinoma:

    Energijos šaltinis, reikalingas raumenų darbui, yra ATP.

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

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

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

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

Yra daug hipotezių, bandančių paaiškinti raumenų susitraukimo molekulinį mechanizmą. Šiuo metu racionaliausia yra irklinės valties hipotezė“ arba X. Huxley „irklavimo“ hipotezė. Supaprastinta forma jo esmė yra tokia.

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

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

Ši padidėjusio pralaidumo banga per neuromuskulinę jungtį perduodama į sarkoplazminio tinklo T-sistemą ir galiausiai pasiekia cisternas, kuriose yra didelė kalcio jonų koncentracija. Žymiai padidėjus rezervuarų sienelių pralaidumui, iš rezervuarų išeina kalcio jonai ir jų koncentracija sarkoplazmoje per labai trumpą laiką (apie 3 ms) padidėja 1000 kartų. Kalcio jonai, būdami didelės koncentracijos, prisijungia prie plonų gijų baltymo – troponino – ir keičia jo erdvinę formą (konformaciją). Troponino konformacijos pasikeitimas savo ruožtu lemia tai, kad tropomiozino molekulės pasislenka išilgai fibrilinio aktino griovelio, kuris sudaro plonų gijų pagrindą, ir atpalaiduoja aktino molekulių plotą, skirtą surišti. prie miozino galvų. Dėl to tarp miozino ir aktino (ty tarp storų ir plonų gijų) atsiranda skersinis tiltas, esantis 90 ° kampu. Kadangi daug miozino ir aktino molekulių (apie 300) yra įtraukta į storus ir plonus siūlus, tarp raumenų gijų susidaro gana daug skersinių tiltelių arba sąaugų. Ryšio tarp aktino ir miozino susidarymą lydi pastarojo ATPazės aktyvumo padidėjimas, dėl kurio vyksta ATP hidrolizė:

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

Dėl ATP skilimo metu išsiskiriančios energijos miozino galvutė, kaip ir valties vyris ar irklas, sukasi, o tiltelis tarp storų ir plonų siūlų yra 45° kampu, todėl raumuo slysta. siūlai vienas kito link. Padarius posūkį, tilteliai tarp storų ir plonų siūlų nutrūksta. Dėl to miozino ATPazės aktyvumas smarkiai sumažėja, o ATP hidrolizė sustoja. Bet jei motorinis nervinis impulsas ir toliau patenka į raumenis ir sarkoplazmoje lieka didelė kalcio jonų koncentracija, vėl susidaro kryžminiai tilteliai, padidėja miozino ATPazės aktyvumas ir vėl vyksta naujų ATP dalių hidrolizė, suteikianti energijos sukimuisi. kryžminius tiltus su vėlesniu jų plyšimu. Tai lemia tolesnį storų ir plonų siūlų judėjimą vienas kito link ir miofibrilių bei raumenų skaidulų trumpėjimą.

Švietimas – metodiškaskompleksasAutoriusdisciplina Autorius Autoriusbiochemija. 2. Kitas...

  • Ugdomasis-metodinis kompleksas pagal disciplinas (83)

    Mokymo ir metodologijos kompleksas

    Skyriai) Visas pavadinimas Autorius_____Rodina Elena Jurievna________________________________________ edukacinis-metodiškaskompleksasAutoriusdisciplina MOLEKULINĖ BIOLOGIJA (vardas) Specialybė... su vadovėliais Autorius nurodyti molekulinės biologijos vadovėliai Autoriusbiochemija. 2. Kitas...

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

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

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

    Bendra triacilglicerolių ir cholesterolio biosintezės iš gliukozės schema

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

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

    2 variantas.
    I. Pagal planą apibūdinkite organelius (mitochondrijas, ląstelės centrą).
    a) Struktūra b) Funkcijos
    II.
    Organelės
    Charakteristikos
    1.Plazminė membrana
    2. Šerdis
    3. Mitochondrijos
    4. Plastidai
    5. Ribosomos
    6. EPS
    7. Ląstelių centras
    8. Golgi kompleksas
    9. Lizosomos

    EPS
    B) Ribosomų baltymų sintezė
    C) plastidų fotosintezė
    D) Paveldimos informacijos šerdies saugojimas
    E) Ne membraninis ląstelių centras
    E) Riebalų ir angliavandenių sintezė golgi kompleksas
    G) Turi DNR šerdį
    3) Ląstelės energizavimas mitochondrijomis
    I) Savarankiškas ląstelės virškinimas ir lizosomos tarpląstelinis virškinimas
    K) Branduolio dalijimosi kontrolė
    M) Plastidų turi tik augalai
    N) Plastidų neturi tik gyvūnai
    III. Pašalinkite perteklių.
    Branduolys, mitochondrijos, Golgi kompleksas, citoplazma,
    IV. Pasirinkite teisingą atsakymą.
    1. Krakmolo kaupimasis vyksta:
    A) chloroplastuose B) vakuolėse C) leukoplastuose taip D) citoplazmoje
    2. DNR susidaro:
    A) EPS B) branduolyje taip C) Golgi komplekse D) citoplazmoje
    3. Sintetinami baltymus, riebalus, angliavandenius skaidantys fermentai:
    A) ant ribosomų taip B) ant lizosomų C) ant ląstelės centro D) ant Golgi komplekso
    4. Susidaro riebalai ir angliavandeniai:
    A) ribosomose B) Golgi komplekse C) vakuolėse D) citoplazmoje
    5. Baltymai, riebalai ir angliavandeniai kaupiasi rezerve:
    A) ribosomose B) Golgi komplekse C) lizosomose D) citoplazmoje taip
    V. Nustatykite, ar pateiktas teiginys yra teisingas (taip – ​​ne).
    1. Golgi kompleksas yra EPS.net dalis
    2. Branduolyje susidaro ribosomos.taip
    3. ER visada padengtas ribosomomis.taip
    4. Inkliuzai yra nuolatiniai ląstelių dariniai.
    5. Tik gyvūnai neturi ląstelės sienelės Taip
    6. Plastidės nuo mitochondrijų skiriasi tuo, kad yra DNR

    Atsakykite į klausimus pliiiiz ... 4. Grybai, gyvūnai ir augalai priklauso ... 12. Ląstelių apsauga ir selektyvus

    pralaidumas (medžiagų transportavimas į ląstelę ir iš jos) ...

    18. Nemembraninės judėjimo organelės, susidedančios iš mikrovamzdelių ...

    20. Ne membraninis organoidas, esantis branduolio viduje ir vykdantis ribosomų subvienetų sintezę ...

    22. Vienos membranos organelė, esanti šalia branduolio, atliekanti intraląstelinį transportą, riebalų ir angliavandenių sintezę; medžiagų pakavimas į membranines pūsleles ....

    24. Dviejų membranų augalo ląstelės organelės, turinčios raudonos, žalios arba baltos spalvos augalinių pigmentų ...

    26. Ne membraninė branduolio organelė, susidedanti iš DNR ir atsakinga už paveldimos informacijos saugojimą ir perdavimą ...

    28. Raudonos arba oranžinės spalvos plastidės.....

    Pasiskirstykite charakteristikas pagal ląstelės organoidus (prieš organoido pavadinimą padėkite raides, atitinkančias organoido savybes).

    Organelės

    Charakteristikos

    1.Plazminė membrana

    3. Mitochondrijos

    4. Plastidai

    5. Ribosomos

    7. Ląstelių centras

    8. Golgi kompleksas

    9. Lizosomos

    A) Medžiagų pernešimas per ląstelę, erdvinis reakcijų atskyrimas ląstelėje

    B) Baltymų sintezė

    B) Fotosintezė

    D) Organelių judėjimas per ląstelę

    D) Paveldimos informacijos saugojimas

    E) nemembraninis

    G) Riebalų ir angliavandenių sintezė

    3) Sudėtyje yra DNR

    I) viena membrana

    K) Ląstelės energijos suteikimas

    K) Savaiminis ląstelės virškinimas ir tarpląstelinis virškinimas

    M) Ląstelių judėjimas

    H) Dviguba membrana

    PRAŠAU, PADĖK!!!

    Pasiskirstykite charakteristikas pagal ląstelės organoidus (prieš organoido pavadinimą padėkite raides, atitinkančias organoido savybes).

    Organelės:

    1.Plazminė membrana

    3. Mitochondrijos

    4. Plastidai

    5. Ribosomos

    7. Ląstelių centras

    8. Golgi kompleksas

    9. Lizosomos

    Charakteristikos:

    A) Medžiagų pernešimas per ląstelę, erdvinis reakcijų atskyrimas ląstelėje

    B) Baltymų sintezė

    B) Fotosintezė

    D) Paveldimos informacijos saugojimas

    D) Nemembraninės organelės

    E) Riebalų ir angliavandenių sintezė

    G) Sudėtyje yra DNR

    3) Ląstelės aprūpinimas energija

    I) Savaiminis ląstelės virškinimas ir tarpląstelinis virškinimas

    K) Ląstelės bendravimas su išorine aplinka

    K) Branduolio dalijimosi kontrolė

    M) randama tik augaluose

    N) tik gyvūnams

    Pagalba prašauaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaturintys nedalyvaujantys nemembraniniai organeliai, susidedantys iš mikrovamzdelių susidedantys organoidai susidedantys iš mikrovamzdelių susidedantys organeliai, atliekantys 19.

    medžiagų pernešimas, riebalų, angliavandenių ir kompleksinių baltymų sintezė 20. nemembraninis organoidas, esantis branduolio viduje ir sintetinantis ribosomų subvienetus 21. skysta tikrų vakuolių medžiaga membranos pūslelės 23. nemembraninė organelė, susidedanti iš mikrovamzdelių ir dalyvaujanti formuojant "dalijimosi verpstė" 24. Dviejų membranų augalo ląstelės organelės, turinčios raudonai žalios ir baltos spalvos augalinių pigmentų 25. vidinės mitochondrijų membranos ataugos 26. branduolio nemembraninės organelės, susidedančios iš DNR ir atsakingos už paveldimos informacijos saugojimas ir perdavimas 27. organoidas, atliekantis paskutinę kvėpavimo ir virškinimo stadiją 28. tik augalų ląstelių energetinės organelės 29. visų eukariotų ląstelių organelės, kurios sintetina ATP 30. Dviejų membranų augalinis organoidas, kaupiantis krakmolą. 31. vidinės membranos suformuotos klostės ir rietuvės nojaus chloroplastas

    Angliavandenių sintezės iš riebalų procesą galima pavaizduoti pagal bendrą schemą:

    7 pav. Bendra angliavandenių sintezės iš riebalų schema

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

    Tačiau bendra schema neatspindi visų biocheminių procesų, atsirandančių dėl angliavandenių susidarymo iš riebalų.

    Todėl mes apsvarstysime visus šio proceso etapus.

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

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

    8 pav. Angliavandenių biosintezės iš riebalų diagrama

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

    Glioksilato ciklas

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

    Ypatingai intensyviai glioksilato ciklas funkcionuoja specialiose ląstelių organelėse – glioksisomose, dygstant aliejinių augalų sėkloms. Tokiu atveju riebalai paverčiami angliavandeniais, būtinais sodinuko vystymuisi. Šis procesas veikia tol, kol daigai išsiugdo gebėjimą fotosintezuoti. Kai dygimo pabaigoje išsenka atsarginiai riebalai, ląstelėje išnyksta glioksisomos.

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

    Acetil-CoA oksidacijos glioksilato keliu schema parodyta 9 paveiksle.

    9 pav. Glikoksilato ciklo schema

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

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

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

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

    Lipidų ir angliavandenių sintezė ląstelėje

    Lipidaivaidina svarbų vaidmenį ląstelių metabolizme. Visi lipidai yra organiniai, vandenyje netirpūs junginiai, esantys visose gyvose ląstelėse. Pažymėtina, kad pagal savo funkcijas lipidai skirstomi į tris grupes:

    - ląstelių membranų struktūriniai ir receptorių lipidai

    - ląstelių ir organizmų energijos ʼʼdepasʼʼʼ

    - „lipidų“ grupės vitaminai ir hormonai

    Lipidai yra sudaryti iš riebalų rūgštis(sotusis ir nesotusis) ir organinis alkoholis – glicerolis. Didžiąją dalį riebalų rūgščių gauname su maistu (gyvūniniu ir augaliniu). Gyvūniniai riebalai yra sočiųjų (40-60%) ir nesočiųjų (30-50%) riebalų rūgščių mišinys. Augaliniai riebalai yra turtingiausi (75-90%) nesočiųjų riebalų rūgščių ir yra naudingiausi mūsų organizmui.

    Pagrindinė riebalų masė naudojama energijos apykaitai, skaidant specialius fermentus - lipazės ir fosfolipazės. Dėl to gaunamos riebalų rūgštys ir glicerolis, kurie toliau naudojami glikolizės ir Krebso ciklo reakcijose. ATP molekulių susidarymo požiūriu - riebalai sudaro gyvūnų ir žmonių energijos atsargų pagrindą.

    Eukariotinė ląstelė gauna riebalus iš maisto, nors pati gali sintetinti daugumą riebalų rūgščių ( išskyrus du nepakeičiamus– linolo ir linoleno). Sintezė prasideda ląstelių citoplazmoje, naudojant sudėtingą fermentų rinkinį, ir baigiasi mitochondrijose arba lygiame endoplazminiame tinkle.

    Pradinis daugumos lipidų (riebalų, steroidų, fosfolipidų) sintezės produktas yra „universali“ molekulė – acetil-kofermentas A (aktyvuota acto rūgštis), kuris yra tarpinis daugumos katabolizmo reakcijų produktas ląstelėje.

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

    Angliavandeniai(monosacharidai, disacharidai, polisacharidai) yra svarbiausi junginiai energijos apykaitos reakcijoms. Dėl angliavandenių skilimo ląstelė gauna daugiausia energijos ir tarpinių junginių kitų organinių junginių (baltymų, riebalų, nukleorūgščių) sintezei.

    Didžiąją dalį cukrų ląstelė ir organizmas gauna iš išorės – iš maisto, tačiau gliukozę ir glikogeną gali sintetinti iš ne angliavandenių junginių. Įvairių tipų angliavandenių sintezės substratai yra pieno rūgšties (laktato) ir piruvo rūgšties (piruvato), aminorūgščių ir glicerolio molekulės. Šios reakcijos vyksta citoplazmoje, dalyvaujant visam fermentų kompleksui – gliukozės fosfatazėms. Visoms sintezės reakcijoms reikia energijos – 1 molekulės gliukozės sintezei reikia 6 ATP molekulių!

    Didžioji jos pačios gliukozės sintezė vyksta kepenų ir inkstų ląstelėse, tačiau nepatenka į širdį, smegenis ir raumenis (nėra būtinų fermentų). Dėl šios priežasties angliavandenių apykaitos sutrikimai pirmiausia paveikia šių organų darbą. Angliavandenių apykaitą kontroliuoja grupė hormonų: hipofizės hormonai, antinksčių gliukokortikosteroidų hormonai, insulinas ir kasos gliukagonas. Angliavandenių apykaitos hormonų pusiausvyros sutrikimai sukelia diabeto vystymąsi.

    Trumpai apžvelgėme pagrindines plastiko mainų dalis. Gali padaryti eilutę bendros išvados:

    Lipidų ir angliavandenių sintezė ląstelėje – samprata ir rūšys. Kategorijos „Lipidų ir angliavandenių sintezė ląstelėje“ klasifikacija ir ypatumai 2017, 2018 m.