Контрольная работа по дисциплине Биологическая химия

Пентозофосфатный путь является альтернативным путем окисления  глюкозы. Он включает несколько циклов, в результате функционирования которых  из трех молекул глюкозо-6-фосфата  образуются три молекулы СО₂ и три молекулы пентоз. Последние используются для регенерации двух молекул глюкозо-6-фосфата и одной молекулы глицеральдегид-3-фосфата. Поскольку из двух молекул глицеральдегид-3-фосфата можно регенерировать молекулу глюкозо-6-фосфата, глюкоза может быть полностью окислена при превращении по пентозофосфатному пути:

3Глюкозо-6-фосфат + 6НАДФ+ →  3СО2 + 2Глюкозо-6-фосфат + Глицеральдегид-3-фосфат + 6НАДФН + 6Н+.

Пентозофосфатный цикл не приводит к синтезу АТФ, он выполняет  две главные функции:

1.образование НАДФН для  восстановительных синтезов, таких,  как синтез жирных кислот и  стероидов;

2.Обеспечение рибозой  синтеза нуклеотидов и нуклеиновых  кислот.

Последовательность реакций

Ферменты пентозофосфатного  пути локализованы во внемитохондриальном  пространстве клетки— в цитозоле. Как и в процессе гликолиза, окисление  осуществляется путем дегидрогенирования, однако акцептором водорода в этом случае служит не НАД, a НАДФ. Последовательность реакций пути можно разделить  на две фазы: окислительную и неокислительную. В реакциях первой фазы глюкозо-6-фосфат дегидрогенируется и декарбоксилируется с образованием рибулозо-5-фосфата. В ходе второй фазы рибулозо-5-фосфат превращается снова в глюкозо-6-фосфат в результате серии реакций, в  которых главную роль играют два  фермента: транскетолаза и трансальдолаза

Окислительная фаза

Дегидрирование глюкозо-6-фосфата

Гидролиз 6-фосфоглюконолактона  с образованием 6-фосфоглюконата

Дегидрирование 6-фосфоглюконата с обращованием рибулозо-5-фосфата

Взаимопревращение, или изомеризация, пентозофосфатов

Первая транскетолазная  реакция

Перенос дигидроксиацетонового  фрагмента с седогептулозо-7-фосфата  на глицеральдегид-3-фосфат

Вторая транскетолазная  реакция.

Изомераза

                             

48. Что такое  фосфолипиды? Какова их биологическая  роль? Какие вещества получаются  при гидролитическом расщеплении  лецитина (напишите реакции).

Фосфолипи́ды — сложные  липиды, сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот. Содержат остаток фосфорной кислоты  и соединенную с ней добавочную группу атомов различной химической природы.

В зависимости от входящего  в их состав многоатомного спирта принято делить фосфолипиды на три  группы:

1. глицерофосфолипиды (глицерофосфатиды) — содержат остаток глицерина:

• фосфатидилхолин (лецитин)
• фосфатидилэтаноламин (кефалин)
• фосфатидилсерин
• кардиолипин
• плазмалоген(этаноламиновый плазмологен)

2. фосфосфинголипиды — содержат остаток сфингозина:

• сфингомиелины

3. фосфоинозитиды — содержат остаток инозитола:

• фосфатидилинозитол

Фосфолипиды — сложные  липиды, в которых содержатся жирные кислоты, фосфорная кислота и  дополнительная группа атомов, во многих случаях содержащая азот. Они есть во всех живых клетках. Содержатся в  нервной ткани, участвуют в транспорте жиров, жирных кислот и холестерина.

Фосфолипиды входят в состав всех клеточных мембран. Между плазмой  и эритроцитами происходит обмен  фосфолипидами, которые играют важнейшую  роль, поддерживая в растворимом  состоянии неполярные липиды. Наиболее распространенная группа Фосфолипидов — фосфоглицериды, также к фосфолипидам относятся фосфосфинголипиды и  фосфоинозитиды.

Фосфолипиды — амфифильные  вещества. Они состоят из полярной «головки», в состав которой входит глицерин или другой многоатомный спирт, отрицательно заряженный остаток фосфорной  кислоты и часто несущая положительный  заряд группа атомов, и двух неполярных «хвостов» из остатков жирных кислот. Главная особенность фосфолипидов состоит в том, что «головка»  у них гидрофильна, а «хвосты» гидрофобны. Это позволяет при  нахождении в толще водной среды  образовывать бислой — двойной слой фосфолипидных молекул, где гидрофильные головы с обеих сторон соприкасаются  с водой, а гидрофобные хвосты упрятаны внутрь бислоя и тем самым  защищены от контакта с водой.

Это определяет многие физические и химические свойства фосфолипидов, например, способность формировать  липосомы и биологические мембраны (липидный бислой). Химическая структура  полярной «головки» определяет суммарный  электрический заряд и ионное состояние фосфолипида. «Хвосты» контактируют с липидным окружением, а «головки»  — с водным, так как неполярные жирные хвосты не могут соприкасаться  с водой.

Главный липидный компонент  клеточных мембран. Они сопутствуют  жирам в пище и служат источником фосфорной кислоты, необходимый  для жизни человека.

Фосфолипиды являются важной частью клеточных мембран. Они обеспечивают текучие и пластические свойства мембран клеток и клеточных органоидов, в то время как холестерин обеспечивает жёсткость и стабильность мембран. Как фосфолипиды, так и холестерин часто входят в состав липопротеидов  клеточных мембран, но имеются в  мембранах и в свободном, не связанном  с белками состоянии. Соотношение  холестерин/фосфолипиды в основном и определяет текучесть либо жёсткость  клеточной мембраны.

Фосфолипиды участвуют в  транспорте жиров, жирных кислот и холестерина. Между плазмой и эритроцитами происходит обмен фосфолипидами, которые  играют важнейшую роль, поддерживая  в растворимом состоянии неполярные липиды. Будучи более гидрофильными, чем холестерин, благодаря наличию  в молекуле остатков фосфорной кислоты, фосфолипиды являются своеобразными  «растворителями» для холестерина  и других высоко гидрофобных соединений. Соотношение холестерин/фосфолипиды  в составе липопротеидов плазмы крови наряду с молекулярным весом  липопротеидов (ЛПВП, ЛПНП или ЛПОНП) предопределяет степень растворимости  холестерина и его атерогенные  свойства. Соотношение холестерин/фосфолипиды  в составе желчи предопределяет степень литогенности желчи - степень  склонности к выпадению холестериновых желчных камней.

Фосфолипиды замедляют синтез коллагена и повышают активность коллагеназы (фермента, разрушающего коллаген). Поскольку коллаген определяет замещение  эпителиальной ткани соединительной, фосфолипиды оказывают противорубцовый (антифибротический) эффект.

Производные фосфолипидов инозитол 1,4,5-трифосфат и диацилглицерол - важнейшие внутриклеточные вторичные  мессенджеры.

Фосфолипиды (преимущественно  лецитин ) расщепляется специфическим ферментом фосфолипазой 2, содержащимся в значительных количествахв ядах рептилий (например, кобры), а также у пчел, скорпионов, муравьев, многих кишечнополостных, приводит к отщеплению ненасыщенной жирной кислоты от положения 2 и образованию лизолецитина:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                            Лецитин (фосфатидилхолин)

 

 

 

 

 

 

                 Лизолецитин (лизофосфатидилхолин)                                ненасыщенная жирная кислота

58. Какие продукты  образуются при декарбоксилировании  аминокислот? Напишите реакции  декарбоксилирования гистидина  и лизина.

Процесс отщепления карбоксильной группы аминокислот в виде СО₂ получил название декарбоксилирования. Несмотря на ограниченный круг аминокислот и их производных, подвергающихся декарбоксилиро-ванию в животных тканях, образующиеся продукты реакции – биогенные амины (т.н. "Трупные яды") – оказывают сильное фармакологическое действие на множество физиологических функций человека и животных. В животных тканях установлено декарбоксилирование следующих аминокислот и их производных: тирозина, триптофана, 5-окситриптофана, валина, серина, гистидина, глу-таминовой и γ-оксиглутаминовой кислот, 3,4-диоксифенилаланина, цис-теина, аргинина, орнитина, S-аденозилметионина и α-аминомалоновой кислоты. Помимо этого, у микроорганизмов и растений открыто де-карбоксилирование ряда других аминокислот.

В живых организмах открыты 4 типа декарбоксилирования аминокислот:

1. α-Декарбоксилирование,  характерное для тканей животных, при котором от аминокислот отщепляется карбоксильная группа, стоящая по соседству с α-углеродным атомом. Продуктами реакции являются СО2 и биогенные амины:

2. ω-Декарбоксилирование,  свойственное микроорганизмам. Например, из аспарагиновой кислоты этим путем образуется α-аланин:

3. Декарбоксилирование, связанное с реакцией трансаминирования:

В этой реакции образуются альдегид и новая аминокислота, соответствующая исходной кетокислоте.

4. Декарбоксилирование, связанное с реакцией конденсации двух молекул:

Эта реакция в тканях животных осуществляется при синтезе δ-амино-левулиновой кислоты из глицина и сукцинил-КоА и при синтезе сфинголипидов, а также у растений при синтезе биотина.

Реакции декарбоксилирования в отличие от других процессов промежуточного обмена аминокислот являются необратимыми. Они катализируются специфическими ферментами – декарбоксилазами аминокислот, отличающимися от декарбоксилаз α-кетокислот как белковым компонентом, так и природой кофермента. Декарбоксилазы аминокислот состоят из белковой части, обеспечивающей специфичность действия, и простетической группы, представленной пиридоксальфосфатом (ПФ), как и у трансаминаз.

Таким образом, в двух совершенно различных процессах обмена аминокислот участвует один и тот же кофермент. Исключение составляют две декарбоксилазы: гистидиндекарбоксилаза Micrococcus и Lactobacilus и аденозилметионин-декарбоксилаза Е. coli, содержащие вместо ПФ остаток пировиноградной кислоты.

Механизм  реакции декарбоксилирования аминокислот в соответствии с общей теорией пиридоксалевого катализа сводится к образованию ПФ-субстратного комплекса, представленного, как и в реакциях трансаминирования, шиффовым основанием ПФ и аминокислоты:

Образование подобного комплекса  в сочетании с некоторым оттягиванием электронов белковой частью молекулы фермента сопровождается лабилизацией одной из трех связей при α-углеродном атоме, благодаря чему аминокислота способна вступать в реакции трансаминирования (а), декарбоксилирования (b) и альдольного расщепления (с).

В животных тканях с высокой  скоростью протекает декарбоксилирование  гистидина под действием специфической  декарбоксилазы.

Гистамин оказывает широкий  спектр биологического действия. По механизму  действия на кровеносные сосуды он резко отличается от других биогенных  аминов, так как обладает сосудорасширяющим  свойством. Большое количество гистамина  образуется в области воспаления, что имеет определенный биологический  смысл. Вызывая расширение сосудов  в очаге воспаления, гистамин тем  самым ускоряет приток лейкоцитов, способствуя активации защитных сил организма. Кроме того, гистамин участвует в секреции соляной кислоты в желудке, что широко используется в клинике при изучении секреторной деятельности желудка (гистаминовая проба).

 

 

Лизин                                                                           Кадаверин

68. Желчные пигменты. Клиническое значение их определения.

Под влиянием различных факторов в организме может нарушаться образование и выведение билирубина и продуктов его метаболизма. Повышение содержания билирубина в  крови ведет к отложению его  в тканях, в том числе в слизистых  оболочках и коже, вызывая их окрашивание  в желтый цвет – возникновению  желтухи.

В дифференциальной диагностике  желтух различной этиологии важное значение имеет определение содержания желчных пигментов в крови, моче и кале.

Различают несколько видов  желтух.

Гемолитическая желтуха

Возникает в результате усиленного гемолиза эритроцитов. Причины возникновения: серповидноклеточная анемия, талассемии, стимулирующие гемолиз, переливания  несовместимых групп крови и  т.д. В результате при распаде  Нb образуется большое количество непрямого, токсичного билирубина, который в  печени не успевает конъюгироваться.  Неконъюгированный билирубин  не выделяется с мочой, так как он нерастворим в воде.

Для гемолитической желтухи  характерны:

•  гипербилирубинемия за счет неконъюгированного билирубина;

•  увеличение содержания стеркобилина в кале и моче. В результате кал становится почти темного цвета, а моча окрашивается в интенсивно оранжево-желтый цвет.

Желтуха новорожденных 

Желтуха новорожденных (гемолитическая желтуха) считается физиологической. Она возникает вследствии:

• недостатка синтеза фермента конъюгации билирубина – УДФ – глюкуронилтрансферазы;

• недостаточного образования УДФ – глюкуроновой кислоты;

Это приводит к повышению  в крови уровня неконъюгированного, токсичного билирубина.

Желтуха обычно проходит через 3-5 дней. У недоношенных детей - продолжается дольше. Длительное повышение неконъюгированного билирубина может быть опасным, вследствие токсического действия билирубина на развивающийся мозг (билирубиновая  энцефалопатия). У взрослых клетки мозга  малопроницаемы для билирубина и, как  правило, осложнений при гипербилирубинемии не происходит.

Обтурационная желтуха

Возникает в результате нарушения  оттока желчи в кишечник.

Причины: закупорка или  сдавление общего печеночного протока  камнем или опухолью головки поджелудочной  железы, некоторые формы вирусного  гепатита и др.

Обтурационная желтуха сопровождается высоким содержанием в крови  конъюгированного билирубина, вследствие того, что желчь не поступает в  кишечник и билирубин всасывается  из печени в кровь. Так как конъюгированный  билирубин – водорастворимое  соединение, он в больших количествах  выделяется с мочой. Из-за этого моча имеет цвет пива с ярко-желтой пеной. Одновременно и в кале, и в моче снижается содержание стеркобилина. Кал приобретает серовато-белый, глинистый цвет.