Тема: ОБМЕН НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ И НУКЛЕОТИДОВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА.
Тема: ОБМЕН НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ И НУКЛЕОТИДОВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА. - раздел Химия, Лекции по курсу: Биохимия Тема: ПЕПТИДЫ, БЕЛКИ: ИХ СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, ЗНАЧЕНИЕ В ОРГАНИЗМЕ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ. 10
Обмен Нуклеотидов В Организме Включает Процессы Анаболизма (Б...
Обмен нуклеотидов в организме включает процессы анаболизма (биосинтез пуриновых — основной и резервный путь — и пиримидиновых нуклеотидов) и катаболизма (распад нуклеиновых кислот (НК), пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов до конечных продуктов). Переваривание НК протекает в двенадцатиперстной кишке под влиянием ДНК-азы и РНК-азы, выделяемых поджелудочной железой, и в тонком кишечнике под действием ферментов: 3', 5'-фосфодиэстеразы, нуклеозидазы, нуклеотидазы, фосфатазы.
Продукты переваривания: пуриновые и пиримидиновые азотистые основания, пентозы и фосфорная кислота — всасываются в кровь.
В норме 90% продуктов переваривания превращаются в конечные продукты: пуриновые основания — в мочевую кислоту и мочевину, пиримидиновые основания — в мочевину, b-аланин и b-кетомасляную кислоту.
Основной путь биосинтеза пуриновых нуклеотидов «заново» протекает в две стадии через образование инозиновой кислоты.
В молекуле пурина 4-й и 5-й атомы углерода и 7-й атом азота имеют своим источником глицин, 3-й и 9-й атомы азота происходят из амидной группы глутамина, 1-й атом азота — из аспарагиновой кислоты, 2-й углеродный атом — из N10-формил-ТГФК, 8-й атом углерода — из N5, N10-метенил-ТГФК, 6-й атом углерода — из СО2.
Резервный путь регенерации пуриновых нуклеотидов (10 — 20%) идет из свободных пуриновых оснований: из аденина и 5-фосфорибозил-1-пирофосфата (ФРПФ) (фермент аденинфосфорибозилтрансфераза) и из гипоксантина, гуанина и ФРПФ — под действием фермента гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансферазы (ГГФТ).
Резервный путь усилен при беременности, опухолевом росте, регенерации обширных ран, при усилении кроветворения. У детей встречается генетический дефект, при котором фермент ГГФТ отсутствует (синдром Леша—Нихана), что приводит к гиперурикемии, образованию камней из мочевой кислоты и сопровождается умственной отсталостью, агрессивностью, нарушением координации движений, судорогами, попытками нанесения себе ран.
Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов идет в цитоплазме из NH3 (из ГЛН), СО2 с участием АТФ через образование карбамоилфосфата под действием карбамоил-фосфатсинтетазы II.
В биосинтезе пиримидиновых нуклеотидов участвуют также 1 молекула АСП, ФРПФ и ферменты: аспартат-карбамоилтрансфераза, дигидрооротаза, дигидрооротат-дегидрогеназа (НАД+), оротат-фосфорибозил-трансфераза, декарбоксилаза.
Мочевая кислота относится к небелковым азотистым веществам крови. В норме концентрация мочевой кислоты в цельной крови 0,2—0,50 ммоль/л (3—4 мг/100 мл), в сыворотке крови 0,2—0,56 ммоль/л (5 мг/100 мл). В суточном количестве мочи содержание мочевой кислоты в норме составляет 270—600 мг.
При подагре наблюдается повышение в 2—3 раза содержания мочевой кислоты в сыворотке крови (гиперурикемия). Причиной повышения биосинтеза мочевой кислоты при подагре является активация фермента ксантиноксидазы, окисляющего гипоксантин в ксантин и далее в мочевую кислоту.
Приступы подагрического артрита обусловлены обложением уратов в суставах. Применение аллопуринола при подагре основано на конкурентном ингибировании ксантиноксидазы.
Повышение уровня мочевой кислоты в крови может наблюдаться при заболеваниях почек, сердечной декомпенсации, диабетической коме, при лейкозах, гемолитической анемии, множественной миеломе, сопровождающихся усиленным распадом нуклеотидов («вторичная подагра»).
Матричные биосинтезы включают:
Репликацию (снятие «копии» с ДНК),
Репарацию («ремонт» ДНК),
Транскрипцию (биосинтез м-РНК, т-РНК, и-РНК),
Трансляцию (биосинтез белка).
Основная схема передачи генетической информации
ДНК РНК белок
репликация транскрипция репликация
Репликация (в ядре клетки) — синтез дочерней молекулы ДНК на матрице материнской молекулы ДНК, основанный на принципе комплементарности азотистых оснований (А=Т, ГºЦ), происходит в S-фазу клеточного цикла.
Механизм репликации — полуконсервативный. В результате репликации образуются 2 новые молекулы ДНК, в каждой из них — 1-я цепь «материнская», 2-я — «дочерняя».
Этапы репликации:
1) инициация,
2) элонгация,
3) терминация.
Субстратами и источниками энергии, необходимыми для репликации, являются д-АТФ, д-ГТФ, д-ЦТФ, д-ТТФ, матрицей — двухспиральная молекула ДНК.
Ферментами репликативного комплекса являются ДНК-полимераза, ДНК-лигаза, эндонуклеаза, ДНК-раскручивающие белки.
Кофакторами служат Mg2+.
Репарация (в ядре клетки) — устранение повреждений молекулы ДНК, вызванных эндогенными и экзогенными факторами. Для репарации необходима одна неповрежденная цепь ДНК. Этапами репарации являются:
1) узнавание места повреждения и разрыв 3'-5'-фосфодиэфирных связей,
2) удаление поврежденных мононуклеотидов,
3) биосинтез нового фрагмента по принципу комплементарности,
Аминокислоты.
Классификация аминокислот разработана на основе химического строения радикалов. Различают циклические и алифатические (ациклические) аминокислоты. По числу аминных и карбоксильных групп аминокислот
Конформация белков
Линейные полипептидные цепи индивидуальных белков за счет взаимодействия функциональных групп аминокислот приобретают определенную пространственную трехмерную структуру, или конформацию. В глобуляр
Пептиды
Пептиды — органические молекулы, в состав которых входит несколько остатков аминокислот, связанных пептидной связью. В зависимости от количества остатков аминокислот и молекулярной массы различают:
Роль белков в организме человека
Ферментативная — в клетке участвуют в биохимических реакциях 2000 различных ферментов, и все они по химической природе — белки (простые или сложные). Гормональная — в организме чело
ФЕРМЕНТЫ
Ферменты (энзимы) – биологические катализаторы, ускоряющие химические реакции обмена веществ в организме.
Катализ – это процесс изменения скорости хими
Отличие ферментов от неорганических катализаторов
1. Ферменты имеют более высокую каталитическую активность (выше в млн.раз);
2. Каталитическая активность проявляется в очень мягких условиях (умеренные температуры 37-40ºС, нормальное
Строение ферментов
До последнего времени считалось, что абсолютно все ферменты являются веществами белковой природы. Но в 80-е годы была обнаружена каталитическая активность у некоторых низкомолекулярных РНК. Эти фер
Активный центр ферментов.
Ферменты – высокомолекулярные вещества, молекулярный вес которых достигает нескольких млн. Молекулы субстратов, взаимодействующих с ферментами обычно имеют гораздо меньший размер. Поэтому естествен
Механизм действия ферментов
Механизм действия ферментов заключается в следующем. При соединении субстрат с ферментом образуется нестойкий фермент субстратный комплекс. В нем происходит активация молекулы субстрата за счет:
Специфичность
Способность фермента катализировать определенный тип реакции называют специфичностью.
Специфичность бывает трех видов:
1. - относительная или групповая специфичность
Кинетика ферментативных реакций
Скорость ферментативных реакций зависит от следующих основных факторов:
1. концентрации фермента;
2. концентрации субстрата;
3. температуры;
4. р
Определение активности фермента
Определить количественное содержание фермента в биологических объектах очень трудно, т.к. он присутствует в тканях в ничтожно малых концентрациях. Поэтому о количестве фермента судят по скорости ка
Специфичность действия ферментов
По специфичности действия ферменты делят на 2 группы: обладающие абсолютной специфичностью и относительной специфичностью.
Относительная (групповая) специфичность наблюдается, когда ферме
Регуляция путём ковалентной модификации
К этому пути относятся:
1) частичный протеолиз
2) ассоциация – диссоциация
3) фосфорилирование - дефосфорилирование.
1)Частичный протеолиз.
Некоторые фе
Регуляция по типу обратной связи.
В состав ферментов кроме активного центра может входить иной центр — аллостерический, к которому могут присоединяться низкомолекулярные вещества и изменять активность ферментов. Аллостерический (
Типы ингибирования
Различают обратимое и необратимое ингибирование ферментов. Ингибирование является необратимым, если ингибитор необратимо связывается с ферментом (образованный комплекс субстрат-ингибитор не распад
Конкурентное ингибирование
Конкурентное ингибирование наблюдается, когда ингибитор и субстрат имеют сходные структуры и конкурируют за связывание с активным центром фермента. Если к ферменту Е добавить конкурентный ингибит
Изоферменты
Изоферменты — это ферменты, катализирующие одну и ту же реакцию, но отличающиеся друг от друга по АК-составу, порядку связывания АК, электрофоретической подвижности, Км, локализации в клетке и орга
Энзимодиагностика
В нормальных условиях активность ферментов в сыворотке крови относительно невелика по сравнению с их активностью в тканях. При поражении ряда органов и тканей, что связано с нарушением проницаемост
Энзимотерапия
Использование ферментов с терапевтической целью применяется давно. Еще в прошлом веке, после открытия пепсина, его стали применять при лечении диспепсии (нарушение пищеварения) и труднозаживающих
Обмен липидов
Превращения липидов в процессе пищеварения и всасывание. Липиды — важная составная часть пищи. Взрослому человеку требуется от 70 до 145г жира в сутки в зависимости от т
Транспорт липидов
Ресинтезированные триацилглицерины, фосфолипиды, холестерин и его эфиры в эпителиальных клетках кишечника соединяются |с небольшим количеством белка и образуют хиломикроны (ХМ- частицы диаме
Тема УГЛЕВОДЫ
Термин «Углеводы», предложенный в Х1Х столетии, был основан на предположении, что все углеводы содержат 2 компонента – углерод и воду, и их элементарный состав можно выразить общей формулой Сm(H
МОНОСАХАРИДЫ.
Моносахариды – производные многоатомных спиртов, содержащие карбоксильную группу. В зависимости от положения в молекуле карбоксильной группы моносахариды подразделяют на альдозы и кетозы.
Стериоизомерия моносахаридов.
Все моносахариды содержат ассиметричные (хиральные) атомы углерода. Все изомеры моносахаридов подразделяют на D- и L-формы по сходству расположения групп атомов у последнего центра ассиметрии с рас
Циклические (полуацетальные) формы моносахаридов.
Любой моносахарид с конкретными физическими свойствами (температура плавления, растворимость и т.д.) характеризуется специфической величиной удельного вращения [α]20D, ко
Реакции полуацетального гидроксила.
Моносахариды, как в кристаллическом состоянии, так и в растворе в основном существуют в полуацетальных формах. Полуацетальный гидроксил отличается большой реакционной способностью и может замещатьс
Реакции с участием карбонильной группы.
- окисление моносахаров.
Обработка альдоз слабыми окислителями приводит к превращению альдегидной группы в положении атома С-1 в карбоксильную группу с образованием так
ОЛИГОСАХАРИДЫ
Олигосахариды – углеводы, молекулы которых содержат от 2 до 10 остатков моносахаридов, соединенных гликозидными связями. В соответствии с этим различают дисахариды, трисахариды и т.д.
Диса
ПОЛИСАХАРИДЫ
Полисахариды – высокомолекулярные продукты поликонденсации моносахаридов, связанных друг с другом гликозидными связями и образующие линейные или разветвленные цепи. Наиболее часто встречающимся мон
ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИДЫ.
Важнейшие представители гетерополисахаридов в органах и тканях животных и человека – гликозаминогликаны (мукополисахариды). Они состоят из цепей сложных углеводов, содержащих аминосахара и уроновые
Промежуточный обмен углеводов в организме
В промежуточном обмене углеводов в организме можно выделить следующие процессы:
1. Поступление глюкозы в клетки тканей.
2. Биосинтез гликогена в печени и мышцах.
3. Распа
ВИТАМИНЫ
Витамины - это низкомолекулярные органические соединения, которые, присутствуя в пище в небольших количествах, являются незаменимыми ее компонентами, обе
Жирорастворимые витамины
Витамины группы А (ретинол, антиксерофтальмический)
Известны 3 витамина группы А: А1, А2 и цис-форма витамина А1 (неовитамин А)
Биологическая роль
1. Вит. А участвует в регуляции проницаемости мембран;
2. Участвует в транспорте моносахаридов, необходимых для синтеза гликопротеинов;
3. Оказывает влияние на усвоение белка пищи
Водорастворимые витамины
Витамин В1 (тиамин, антиневрический)
Первый кристаллический витамин, выделенный Функом в 1912 г.
Химическая структура: 2 кольца – пи
Биологическая роль
1. ТПФ участвует в реакциях декарбоксилирования α-кетокислот;
2. ТПФ участвует в расщеплении и синтезе α-оксикислот (например, кетосахаров), т.е. в реакциях синтеза и расщепления
Авитаминоз и гиповитаминоз
Недостаточность витамина РР вызывает заболевание пеллагрой (шершавая кожа). Ведущий симптом болезни – дерматит. Кожа краснеет, становится шершавой, покрывается пузырями, трещинами, на местах лопающ
Общая характеристика нуклеиновых кислот
Нуклеиновые кислоты – это высокомолекулярные органические полимеры (полинуклеотиды),обеспечивающие хранение и передачу генетической информации.
Были открыты в 1870 г. немецким учены
Химическое строение РНК и ДНК.
Нуклеиновые кислоты состоят из мононуклеотидов. Мононуклеотиды нуклеиновых кислот в свою очередь состоят из трех компонентов:
Нуклеиновые кислоты
РНК ДНК
Н3РО4 Н3РО4
Рибоза Дезоксирибоза
Азотистые основания (А, Г, Ц, У) ( А, Г, Ц, Т)
В таблице 1 представлены сост
Первичная структура РНК и ДНК.
Первичная структура у РНК и ДНК одинакова – это линейная полинуклеотидная цепь, в которой нуклеотиды соединены между собой 3/5/ фосфодиэфирными связями, которые образуют остат
Вторичная структура ДНК.
Вторичная структура ДНК характеризуется правилом Э. Чаргаффа (закономерность количественного содержания азотистых оснований):
1. У ДНК молярные доли пуриновых и пиримидино
Третичная структура ДНК.
Третичная структура ДНК – это спираль и суперспираль в комплексе с белками. ДНК может существовать в линейной форме (в хромосомах эукариот) и в кольцевой (у прокариот и в митохондриях). Спирализаци
Структура и функции РНК.
В отличие от ДНК, молекула РНК состоит из одной полинуклеотидной цепи, которая спирализована сама на себя, т.е. образует всевозможные «петли» и «шпильки» за счет взаимодействий комплементарных азот
Транскрипция
Транскрипция — биосинтез молекул РНК на матрице ДНК, локализован в ядре клетки, идет постоянно, независимо от цикла клетки.
Субстратами и источниками энергии для биосинте
Биосинтез белка
Биосинтез белка (трансляция) протекает в полисомах и приводит к построению полипептидной цепи из аминокислот (первичной структуры белка). Для процесса трансляции необходимы: матри
Регуляция транскрипции. Теория Оперона
Оперон — участок ДНК, кодирующий строение одного вида белков, содержащий регуляторную зону, контролирующую синтез этих белков.
Регуляция транскрипции м-РНК включает индук
Цикл лимонной кислоты — ЦТК — цикл Кребса
Цикл лимонной кислоты представляет собой серию реакций, протекающих в митохондриях, в ходе которых осуществляется катаболизм ацетильных групп (до 2СО2) и образование восс
Регуляция цикла Кребса
Лимитирующая реакция всего цикла Кребса — реакция синтеза цитрата (фермент цитратсинтаза).
Регуляторные ферменты цикла Кребса:
Пируватдегидрогеназа (ингибиторы: АТФ, НАДН +
Роль кислорода в метаболизме
Организм человека функционирует в аэробных условиях: 90% энергии он получает при участии кислорода. Кислород выполняет две важнейшие функции в метаболизме в процессе жизнедеятельн
Токсичность кислорода
Для организма человека токсичность кислорода обусловлена токсичностью его активных форм, которые могут образовываться при переносе электронов от окисляемых субстратов на кислород
Нуклеозидтрифосфаты
Наиболее распространенными высокоэнергетическими общими промежуточными продуктами являются нуклеозидтрифосфаты (НТФ), которые могут передавать свою концевую высокоэнергетическую ф
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов