- Понятие об обмене веществ. Процессы ката- и анаболизма, их характеристика, отличия и взаимосвязь
| Обмен веществ– совокупность процессов превращения веществ и энергии в организме и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой.
Включает 3 этапа:
- Поступление
- Метаболизм
- Выделение конечных продуктов из организма
Метаболизм:
Катаболизм
| Анаболизм
| Распад ВМС до мономеров с выделением энергии АТФ и НАДН2
| Синтез макромолекул с затратой энергии
| Отличаются по:
- Локализации
- Количеству реакций
- Локализации
Взаимосвязь катаболизма и анаболизма основывается на единстве биохимических превращений, обеспечивающих энергией все процессы жизнедеятельности и постоянное обновление тканей организма.
Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия или временного превалирования одного из них.
Преобладание анаболических процессов
| катаболических
| приводит к росту, накоплению массы тканей
| к частичному разрушению тканевых структур, выделению энергии
| Состояние равновесного или неравновесного соотношения зависит от возраста:
В детском возрасте
| У взрослых людей
| в старческом
| Преобладает анаболизм
| находятся в равновесии
| катаболизм
| Их соотношение зависит также от состояния здоровья, физической или психоэмоциональной деятельности.
|
- Метаболические пути, их виды
| Общий путь катаболизма– реакция окислительного декарбоксилирования ПВК и цикла Кребса.
Метаболические пути:
Главные
| Добавочные
| Побочные
| Универсальны
Поставляют энергию
Синтез основных биополимеров клетки
| Менее универсальны
Синтез важных веществ
Энергия НАДФН2
В определенных тканях
| Пути происходят при патологии
В норме иногда
| Пример1:
Глюкоза
| Главный
| Добавочный
| Побочный
| Дихотомический (аэробный) распад:
38АТФ из 1 глюкозы
| Пентозный цикл: В эритроцитах, эндокринных железах, печени (т.е. в определенных тканях)
Синтез пентоз, Энергия НАДФН2
| Лактоза (пример нормы)
| Пример2:
Фенилаланин
| Главный
| Добавочный
| Побочный
| Биосинтез белка
| Синтез тироксина (только в щитовидной железе)
| ФенилПВК (токсичное соединение)
| |
- Основные фазы унификации питательных веществ в организме. Центральные метаболиты
| Фазы:
- Подготовительная – не является поставщиком энергии (1%).
ВМС распадаются в ЖКТ до мономеров.
- Образование центральных метаболитов – протекает в цитоплазме, завершается в митохондриях (20-30% энергии)
- Полное окисление – Цикл Кребса (70-80% энергии) – в аэробных условиях полное окисление поступивших с пищей веществ.
|
- Цикл Кребса, как основной «метаболический котел» клетки (формулы). Регуляция и локализация цикла Кребса
| Цикл Кребса (ЦТК, цикл трикарбоновых кислот, лимоннокислый цикл)
Циклический, в аэробных условиях, в матриксе митохондрий
Реакции:
- Цитрат-синтетазная
(цитрат-синтетаза: класс 4 – лиазы)
| - Изомеризация цитрата
| - Изоцитрат-дегидрогеназная
(класс 1 – оксидоредуктазы)
Кофактор: С, Мg2+
Кофермент: НАД, НАДФ
| - Окислительное декарбоксилирование
α-кетоглутаровой кислоты
Кофактор: Мg2+
Коферменты(5): ТПФ, HS-KoA, ФАД, НАД+, амид липоевой кислоты
| - Реакция субстратного фосфорилирования (за счет энергии субстрата)
| - Сукцинат-дегидрогеназная
(встроена в мембрану митохондрии)
Кофермент: ФАД
| - Фумаразная реакция (класс – гидролазы)
| - Малат-дегидрогеназная
|
При окислении 1 молекулы Ацетил-КОА в цикле Кребса и в системе окислительного фосфорилирования образуется 12АТФ:
1АТФ – субстратное фосфорилирование, 11АТФ – окислительное
СН3СоSКоА + 2Н2О + 3НАД + ФАД + АДФ + Рн= > 2СО2+ 3НАДН2+ АТФ + ФАДН2+ НSКоА
Функции ЦТК (Цикла Кребса):
- Интегрирующая (взаимосвязь БЖУ)
- Энергообразующая (12АТФ)
- Анаболитическая (синтез соединений из метаболитов ЦТК)
Пример:
сукцинилКОА
| Оксало-ацетат
| α-кетоглутарат
| Синтез гема
| Глюкоза
| глу
| Регуляция цикла.
- Регуляторные энзимы:
- Цитратсинтаза
- Изоцитрат-дегидрогеназа
- α-кетоглутарат-дегидрогеназный комплекс
- Роль витаминов:
Витамин
| Рибофлавин (В2)
| РР
| Тиамин (В1)
| Пантотеновая кислота
| В составе кофермента
| ФАД
| НАД
| ТПФ
| КоА
| Кофермент реакции
| СДГ, α-кетоглутарат-ДГ комплекс
| МДГ, ИДГ, α-кетоглутаратДГ
| α-кетоглутаратДГ
| ацетилКоА, сукцинилКоА
| |
- Понятие о биологическом окислении, его отличие от горения
| Биологическое окисление– совокупность реакций окисления субстратов в живых клетках.
Главные функцииокислительных процессов:
- Запас энергии в утилизируемой форме
- Рассеяние энергии в виде теплоты
- Образование полезных соединений
- Расщепление вредных веществ
Отличие БО от горения:
БО
| Горение
| Не является одноступенчатой реакцией
| Одноступенчатая реакция
| Ферментативный процесс
| | Только в мягких условиях
| | Освобождение энергии за счет восстановления водорода + Н2О
| Освобождение энергии за счет
С => СО2
| Часть энергии переходит в тепло,
Часть - в энергию макроэргических связей АТФ
| Вся энергия переходит в тепловую
| Окисление в основном частичное
| Окисление полное
| Сущность окисления:
Fe3++ электрон ↔Fe2+
Fe3+
| Fe2+
| Окислитель, акцептор, антиоксидант
| Восстановитель, донор, прооксидант
| Каждая редокс-пара – имеет свой потенциал.
Редокс-потенциал указывает направление движения электронов
|
- Тканевое дыхание. Субстраты тканевого дыхания
| Тканевое дыхание– вид биологического окисления, при котором акцептором электронов.
СубстратыТД:
(коферменты реакций НАД,ФАД: изоцитрат, α-кетоглутарат, сукцинат, малат)
- ПВК
- Лактат
- АК
- α-глицерофосфат
- жирные кислоты
Осуществляется благодаря оксидоредуктазам дыхательной цепи.
|
- Дыхательная цепь, ее структура, локализация, биологическая роль
| Дыхательная цепь– последовательность оксидоредуктаз во внутренней мембране митохондрий, осуществляющих перенос электронов и протонов от субстрата на молекулярный кислород.
Функции:
- Поставщик энергии для синтеза АТФ
- 50% энергии – выделяется в виде тепла
Поступление водорода в виде НАДН2либо ФАДН2
|
- Характеристика ферментных комплексов дыхательной цепи
| КомплексыДЦ:
Комплекс
| Функция
| Состав
| Реакция
| - НАДН-КоQ-редуктаза
| Перенос электронов от НАДН к KoQ
| Белки и липиды негемовые [FeS]Pt, НАДН-ДГ(является флавопротеином => в составе кофермента ФМН)
| ФМН+НАДН2=>ДМНН2+НАД
(димононуклеотидаш2)
| - Сукцинат-KoQ-редуктаза
| Перенос электронов от сукцината к KoQ
| СДГ (кофермент ФАД), негемое железо, липиды и белкиКоQ (убихинон): Источники – витамин К и Е (антиоксиданты)
Убихинон коллектор (собирает на себя электроны и протоны)
| КоQ+ФМНН2=>КоQН2+ФМН
| - КоQН2-цитС-редуктаза
| Катализирует перенос электронов от КоQH2к цитС
| цитВ, цитС, негемовое железо, липиды и белки
В центре цитохрома железо, которое меняет валентность (редокс-пара)
| | - Цитохром-оксидаза
| Катализирует перенос электронов от цитС к О2
| Цит а, цит а3, негемовое железо, липиды и белки
| Отличия от других: аутокситабельность (перенос электронов на О2), наряду сFeестьCu
| |
- Использование цитоплазматического НАДН2 в дыхательной цепи. Характеристика челночных механизмов
| Челночные механизмы– переносят восстановленные нуклеотиды (НАДН2) из цитоплазмы в митохондрии.
Челнок – малат.
В цитоплазме происходит восстановление оксоло-ацетата до малата, который проникает в митохондрию.
В митохондрии по действием митохондриальной МДТ малат переходит в ЩУК, а НАДН2передает электроны и протоны дыхательной цепи.
|
- Ингибиторы тканевого дыхания
| Ингибиторы:
Барбитураты – блокируют переход электронов от первого комплекса к убихинону.
Ряд антибиотиков блокирует переход электронов от цитохромаВ к цитохромуС (комплекс3).
Цианиды, угарный газ – ингибиторы цитохромоксидазы (комплекс4)
Цианиды – ингибиторы Fe2+
Угарный газ - ингибитор Fe3+
|
Окислительное фосфорилирование. Свободнорадикальное окисление