Oksidatīvās fosforilēšanas ķēdes sastāvdaļas. Oksidatīvā fosforilēšanās: vispārīga informācija Notiek oksidatīvās fosforilēšanās process

Pamatojoties uz elpošanas ķēdes sastāvdaļu struktūru un funkcijām, ir ierosināts oksidatīvās fosforilācijas mehānisms:

1. Elpošanas ķēdes enzīmi atrodas iekšā stingri noteikta secība: Katram nākamajam proteīnam ir lielāka elektronu afinitāte nekā iepriekšējam (tas ir vairāk elektropozitīvs, t.i., tam ir pozitīvāks redokspotenciāls). Tas nodrošina elektronu vienvirziena kustību.

2. Visi ūdeņraža atomi, kas aerobos apstākļos atdalīti no substrātiem ar dehidrogenāžu palīdzību, sasniedz kompozīcijā esošo mitohondriju iekšējo membrānu. NADH vai FADN 2 .

Elpošanas ķēdes struktūra un oksidatīvās fosforilācijas mehānisms

3. Šeit ūdeņraža atomi (no NADH un FADH 2) pārnes savus elektroni elpošanas enzīmu ķēdē, pa kuru pārvietojas elektroni (50-200 gab/sek) līdz savam galīgajam akceptoram - skābeklim. Rezultātā, ūdens.

4. Ieiešana elpošanas ķēdē elektroni ir bagāti ar brīvo enerģiju. Pārvietojoties pa ķēdi, viņi zaudē enerģiju.

Enerģijas attiecības mitohondriju elpošanas ķēdē un vietas H + jonu pārnešanai cauri membrānai

Daļu elektronu enerģijas izmanto elpošanas enzīmu I, III, IV kompleksi kustībai ūdeņraža joni caur membrānu starpmembrānu telpā. Otra daļa tiek izkliedēta kā siltums. Lai vienkāršotu iepriekš minēto, norādiet to vienlīdzības formā:

5. Ūdeņraža jonu pārnešana caur membrānu (izsūknēšana) nenotiek nejauši, bet gan iekšā stingri noteiktas jomas membrānas. Šīs zonas sauc saskarnes zonas(vai, ne gluži, fosforilācijas punkti). Tos attēlo elpošanas enzīmu I, III, IV kompleksi. Šo kompleksu darba rezultātā starp iekšējās mitohondriju membrānas iekšējo un ārējo virsmu veidojas ūdeņraža jonu gradients. Tāds gradients ir potenciālā enerģija.

Gradientu (Δμ, "delta mu") sauc elektroķīmiskais gradients vai protonu gradients. Tam ir divas sastāvdaļas - elektriskās(ΔΨ, "delta psi") un koncentrācija(ΔрН):

Δμ = ΔΨ + ΔрН

Vārds " saskarnes zonas" radās tāpēc, ka protonu gradienta parādīšanās oksidatīvo procesu rezultātā vēl vairāk nodrošina ADP fosforilēšanos par ATP. Tieši pateicoties šiem trim enzīmu kompleksiem, reakcijas enerģija oksidēšanās var pārsūtīt uz fosforilēšana, t.i. ir divu procesu savienošana (savienošana).

6. Noslēdzoties visiem iepriekšējiem notikumiem un to nepieciešamajam rezultātam, notiek ATP veidošanās: H + joni zaudē savu enerģiju, ejot cauri. ATP sintāze(H + -transportējošā ATPāze, EC 3.6.3.14.). Daļa šīs enerģijas tiek iztērēta ATP sintēze. Otra daļa tiek izkliedēta kā siltums:

Elektronu transportēšanas ķēdes strukturālā organizācija

Elektroni, kas migrē pa elpošanas ķēdi, pārvietojas pa sarežģītām trajektorijām. To kustības īpatnība ir cilpveida kustības katrā no elpošanas ķēdes enzīmu kompleksiem. Katrs komplekss saņem 4 protonus uz vienu elektronu pāri.

Kompleksses (F-cikls). Kopumā var iedomāties, ka NADH molekula pievieno 2 elektronus mitohondriju membrānai, vēl 2 elektroni nāk no FeS-

olbaltumvielas un kopā ar 4 protoniem no matricas kopā ar 2 FMN molekulām veido FMN-H 2 kompleksu, kas virzās uz membrānas ārējo virsmu.

Netālu no membrānas virsmas komplekss sadalās 2 elektronu pāros, 4 protonos un 2 FMN.

Jāņem vērā, ka I kompleksā ir viena FMN molekula, kurai ir laiks 2 reizes pārvietoties pa membrānu, lai pārnestu 4H+. Divus elektronu pārus saista divi FeS proteīni, kuriem ir augstāks elektroķīmiskais potenciāls, un tie tiek pārnesti uz membrānas iekšējo pusi uz FMN (viens elektronu pāris) un koenzīms Q (otrais elektronu pāris). FMN atgriežas atpakaļ, un protoniem nav saistīšanās vietu, un tāpēc tie atstāj membrānu. Vietas protonu atbrīvošanai no membrānas ir 10-14 paralēlas polipeptīdu ķēžu α-spirāles daļas, kas paceļas no fermentatīviem kompleksiem perpendikulāri membrānas ārpusei. Protoni tiek pārnesti starpmembrānu telpā caur ūdeņraža saišu sistēmu, kas stabilizē α-spirāles reģionus.

KomplekssIII (J-cikls). Caur FeS proteīnu sistēmu 2e" (no kompleksa I) tiek pārnesti uz membrānas iekšējo virsmu un ar 2 protoniem no matricas mijiedarbojas ar koenzīmu Q (ubihinonu), veidojot QH 2; komplekss, kas ir reducēts ubihinons. QH2 molekula veidojas mijiedarbības rezultātā 2e" (tos pārnes uz III kompleksu ar citohromiem bj un b 2), ar 2 protoniem no matricas un koenzīma Q. Ubihinons, būdams mobils elektronu un protonu nesējs, pārnes tos uz ārējā mitohondriju membrāna, kur notiek šīs molekulas sadalīšanās. Membrānas ārējās puses zonā 2 QH2 molekulas sadalās 2e", 4 protonos un 2 Q*~ (semikinona) molekulās. Elektronus pārtver FeS proteīni (tajos ir 2 Fe 2 S2 centri). Protoni atstāj membrānu, un 2 molekulas Q" ~ pārnes 2 elektronus uz citohromiem b] un b 2, kas savukārt pārnes tos uz koenzīmu Q. 2 semihinona molekulas (Q""), pārnesot savus nepāra elektronus uz citohromiem b\ un b 2 pārvēršas koenzīma Q formā un atgriežas membrānas iekšpusē. Divi elektroni migrē caur FeS proteīniem uz citohromu AR\. Citohroms Q savukārt pārnes elektronus uz citohromu C, kas pārvietojas pa membrānas ārējo virsmu un ir kustīgs elektronu nesējs starp III un IV kompleksu.

KomplekssIV(O-cikls). Elektronus kompleksā IV ievada citohroms C. Caur citohromiem a un a 3 elektroni nokļūst membrānas iekšējā virsmā, kur kopā ar protoniem un skābekļa molekulu pārvēršas ūdeņraža peroksīdā (H 2 O 2). Tas migrē uz membrānas ārējo virsmu un atkal sadalās skābeklī, elektronos un protonos. Protoni tiek izspiesti no membrānas, un elektroni ar citohromu a un a 3 palīdzību atkal tiek nogādāti membrānas iekšējā virsmā, kur tie, jau zaudējuši savu lielo enerģiju, mijiedarbojas ar skābekli un protoniem no matricas un veido endogēnu ūdeni. IV kompleksa darbības īpatnība ir tikai 2 protonu pārnešana no matricas caur membrānu. Tas izskaidrojams ar to, ka pārējie divi protoni no 4, kas nonāk kompleksā IV, tiek tērēti ūdens veidošanai.

Protonu cikls - slēgts H + kustības process mitohondrijās. Protonu kanāla funkcija ir primārā elektronu enerģijas uzkrāšana membrānas potenciāla veidā ar tās turpmāku izmantošanu ATP sintēzei, kā arī vielu pārvietošanai pa mitohondriju membrānu (transporta sistēmu kanāliem).

ATP sintāzes un ATP sintēzes struktūra

ATP sintāze (H + -ATPāze) ir mitohondriju iekšējās membrānas neatņemama olbaltumviela. Tas atrodas tiešā elpošanas ķēdes tuvumā. ATP sintāze sastāv no 2 proteīnu kompleksiem, kas apzīmēti ar F0 un F1.

Hidrofobais komplekss F0 ir iegremdēts membrānā. Tas kalpo kā bāze, kas noenkuro ATP sintāzi membrānā. F0 komplekss sastāv no vairākām apakšvienībām, kas veido kanālu, caur kuru protoni tiek transportēti matricā.

ATP sintāzes struktūra un darbības mehānisms. A - F 0 un F 1 - ATP sintāzes kompleksi.F 0 ietver polipeptīdu ķēdes, kas veido kanālu, kas caur to iekļūst membrānā. Caur šo kanālu protoni atgriežas matricā no starpmembrānu telpas; F1 proteīns izvirzās matricā no membrānas iekšējās puses un satur 9 apakšvienības, no kurām 6 veido 3 pārus α un β (“galva”), aptverot kodola daļu, kas sastāv no 3 apakšvienībām γ, δ un ε. γ un ε ir mobili un veido stieni, kas griežas stacionārās galvas iekšpusē un ir savienots ar F0 kompleksu. Aktīvajos centros, ko veido apakšvienību α un β pāri, notiek ADP, neorganiskā fosfāta (Pi) un ATP saistīšanās. B - ATP sintēzes katalītiskais cikls ietver 3 fāzes, no kurām katra pārmaiņus notiek 3 aktīvajos centros: 1 - ADP un H 3 PO 4 saistīšanās; 2 - ATP fosfoanhidrīdsaites veidošanās; 3 - gala produkta izlaišana. Ar katru protonu pārnešanu caur F0 kanālu matricā visi 3 aktīvie centri katalizē cikla nākamo fāzi. Elektroķīmiskā potenciāla enerģija tiek tērēta stieņa pagriešanai, kā rezultātā cikliski mainās α- un β-apakšvienību konformācija un notiek ATP sintēze.

Elpošanas kontrole

Elpošanas enzīmu darbu regulē efekts, ko sauc elpošanas kontrole.

Elpošanas kontrole- tā ir elektroķīmiskā gradienta tiešā ietekme uz elektronu kustības ātrumu gar elpošanas ķēdi (t.i., uz elpošanas apjomu). Savukārt gradienta lielums tieši atkarīgs no ATP un ADP attiecība, kuras kvantitatīvā summa šūnā ir praktiski nemainīga ([ATP] + [ADP] = const). Katabolisko reakciju mērķis ir pastāvīgi uzturēt augstu ATP līmeni un zemu ADP līmeni.

Protonu gradienta palielināšanās rodas, kad ADP daudzums samazinās un ATP uzkrājas ( atpūtas stāvoklis), t.i. kad ATP sintāzei tiek atņemts substrāts un H + joni neiekļūst mitohondriju matricā. Šajā gadījumā pastiprinās gradienta inhibējošā iedarbība un elektronu kustība pa ķēdi palēninās. Fermentu kompleksi paliek samazinātā stāvoklī. Sekas ir NADH un FADH 2 oksidēšanās samazināšanās uz I un II kompleksiem un katabolisma palēnināšanās būrī.

Protonu gradienta samazināšanās rodas, ja ATP rezerves ir izsmeltas un ADP ir pārpalikums, t.i. šūnas darbības laikā. Šajā gadījumā ATP sintāze aktīvi darbojas un H + joni nokļūst matricā caur F o kanālu. Šajā gadījumā gradients dabiski samazinās, elektronu plūsma palielinās, kā rezultātā palielinās H + jonu iesūknēšana starpmembrānu telpā un atkal to straujā “krišana” caur ATP sintāzi mitohondrijās ar ATP sintēzi. Enzīmu kompleksi I un II pastiprina NADH un FADH 2 oksidēšanos (kā elektronu avotus) un tiek noņemta NADH inhibējošā iedarbība uz citronskābes ciklu un piruvāta dehidrogenāzes kompleksu. Rezultātā - tiek aktivizētas kataboliskās reakcijas ogļhidrāti un tauki.

P/O attiecība (oksidatīvās fosforilācijas attiecība) ir elpošanas efektivitātes mērs kā enerģijas piegādātājs ATP sintēzei. P/O koeficients (vai P/2e) ir skaitliski vienāds ar sintezētā ATP daudzuma attiecību pret patērēto skābekļa atomu skaitu. Jo augstāks koeficients, jo vairāk ATP tiek sintezēts uz vienu pārnesto elektronu pāri. Pilnīgas elpošanas ķēdes gadījumā P/O ir tuvu 3, saīsinātai - tuvu 2.

Mikrosomu oksidēšanās

Oksidācija var notikt ne tikai mitohondrijās, bet arī mikrosomās un peroksisomās.Šīs struktūras satur arī elektronu transportēšanas ķēdes (t.i., oksidācijas procesu), bet neizraisa ATP sintēzi. Šīs ķēdes ietver NADP, FMN, FAD, FeS proteīnus, askorbīnskābi, citohromus cits: b 5, P 450. Šo oksidācijas ķēžu mērķis ir: ciklisko vielu oksidēšana, lai padarītu tās šķīstošākas izdalīšanai caur nierēm, hidroksilēšana - tiem pašiem steroīdu hormonu mērķiem, toksīnu, medikamentu, svešu molekulu (ksenobiotiku) neitralizācija.

Oksidāzes ceļš skābekļa izmantošanai šūnās

Mitohondriju bojājumu cēloņi un sekas

Mitohondriju vielmaiņas un homeostatiskās funkcijas

Mitohondriju enzīmu lokalizācija

1). Ārējā membrāna satur: a). elongāzes, fermenti, kas pagarina piesātināto taukskābju molekulas; b). kinurenīna hidroksilāze; V). monoamīnoksidāze (marķieris) utt.

2). Starpmembrānu telpa satur: a). adenilāta ciklāze; b). nukleozīdu difosfāta kināze.

3). Iekšējā membrāna satur: a). oksidatīvās fosforilēšanas ķēdes enzīmi, kuru marķieris ir citohroma oksidāze; b). SDH c). β-hidroksibutirāts DG; G). karnitīna aciltransferāze.

4). Matrica satur: a). TCA cikla fermenti; b). taukskābju β-oksidācijas enzīmi; V). aminotransferāzes AST, ALT; G). glutamāts DG d). fosfoenolpiruvāta karboksilāze e). piruvāta ĢD.

Šūnā ir no simtiem līdz tūkstošiem mitohondriju, to izmērs ir 2-3 mikroni garumā un 1 mikronu platumā.

Mitohondrijās notiek: ATP sintēze un siltuma veidošanās oksidatīvās fosforilēšanās reakcijā; taukskābju β-oksidēšana; TCA cikla reakcijas; dažas glikoneoģenēzes, transaminācijas, deaminācijas, lipoģenēzes un hema sintēzes reakcijas notiek TCA ciklā; notiek olbaltumvielu, lipīdu un ogļhidrātu metabolisma integrācija.

Iekšējās mitohondriju membrānas bojājumi ķīmisko un fizikālo faktoru ietekmē izraisa ATP sintēzes procesa traucējumus, anabolisko reakciju kavēšanu, starpmembrānu transportu un visa veida vielmaiņu.

- oksidatīvā fosforilēšana

Skābekļa izmantošanas oksidāzes ceļš sastāv no oksidācijas un fosforilēšanās procesiem, kas ir savstarpēji saistīti. Tas ietver apmēram 40 dažādus proteīnus. Oksidāzes ceļš patērē 90% O 2 un ir galvenais ATP avots aerobās šūnās.

Oksidatīvā fosforilēšana sauc par ATP sintēzi no ADP un H 3 PO 4 elektronu pārneses enerģijas dēļ gar CPE. Oksidēšanās rezultātā atbrīvo 220 kJ/mol brīvās enerģijas. 3 ATP sintēzei nepieciešams: 30,5 * 3 = 91,5 kJ/mol. Izdalās kā siltums: 220-91,5 = 128,5 kJ/mol. Efektivitāte = 40%. NADH 2 + ½O 2 → NAD + + H 2 O + 220 kJ/molADP + H 3 PO 4 + 30,5 kJ/mol = ATP + H 2 O 1). Oksidācijas ķēde (elpošanas ķēde) sastāv no 4 proteīnu kompleksiem, kas noteiktā veidā ir iebūvēti mitohondriju iekšējā membrānā un mazās mobilās ubikinona un citohroma C molekulas, kas cirkulē membrānas lipīdu slānī starp proteīnu kompleksiem. Komplekss I – NADH 2 dehidrogenāzes komplekss– lielākais no elpošanas enzīmu kompleksiem - tā molekulmasa pārsniedz 800 KDa, sastāv no vairāk nekā 22 polipeptīdu ķēdēm, satur FMN un 5 dzelzs-sēra (Fe 2 S 2 un Fe 4 S 4) proteīnus kā koenzīmus. II komplekss – SDH . Satur FAD un dzelzs-sēra proteīnu kā koenzīmus. Komplekss III — komplekss b-c 1 (enzīms QH 2 DG) , tā molekulmasa ir 500 kDa, sastāv no 8 polipeptīdu ķēdēm un, iespējams, pastāv kā dimērs. Katrs monomērs satur 3 hēmas, kas saistītas ar citohromiem b 562, b 566, c 1 un dzelzs sēra proteīnu. IV komplekss – citohromoksidāzes komplekss ir 300 KDa molekulmasa, sastāv no 8 polipeptīdu ķēdēm, eksistē dimēra formā. Katrs monomērs satur 2 citohromus (a un 3) un 2 vara atomus. Koenzīms Q (ubihinons). Lipīds, kura radikāli zīdītājiem veido 10 izoprenoīdu vienības (Q 10). Ubihinons pārnes 2H + un 2e -. ubihinons ↔ semihinons ↔ hidrohinons Citohroms c. Perifērijas ūdenī šķīstošs membrānas proteīns ar masu 12,5 KDa, satur 1 polipeptīdu ķēdi ar 100 AA un hēma molekulu.Molekulārās attiecības starp elpošanas ķēdes komponentiem dažādos audos atšķiras. Piemēram, miokardā uz 1 NADH 2 dehidrogenāzes kompleksa molekulas ir 3 b-c 1 kompleksa molekulas, 7 citohroma oksidāzes kompleksa molekulas, 9 citohroma C molekulas un 50 ubihinona molekulas. 2). Fosforilēšana ko veic ATP sintetāze (H + -ATPāze) - mitohondriju iekšējās membrānas neatņemama olbaltumviela. ATP sintāze sastāv no 2 proteīnu kompleksiem, kas apzīmēti ar F0 un F1. Hidrofobais komplekss F0 ir iegremdēts membrānā.

Elpošanas ķēdes komponentu (enzīmu kompleksu) raksturojums:

1)NADH dehidrogenāze(NADH-CoQ oksidoreduktāze) – iestrādāta mitohondriju iekšējā membrānā. Tas ir no flavīna atkarīgs enzīms, kas ietver B2 vitamīnu. , ir 2 protezēšanas grupas: FMN un dzelzs-sēra proteīni. Funkcija: a) saņem elektronus no NADH un pārnes tos uz koenzīmu Q (ubihinonu).

b) Pārnes 4 H+ jonus uz iekšējās mitohondriju membrānas ārējo virsmu.

2) CoQ (ubikinons) ir nesējs, kas nesatur olbaltumvielas, ir taukos šķīstošs un nav uzlādēts. Tāpēc tā pieņem elektronus un protonus no FADH2, t.i. h/z 2. ieeja elpošanas ķēdē.

3) Citohromi (b,c 1 , c, a, a 3 ) – kompleksie proteīni (hēma proteīni), kuru neproteīna daļa ir Fe 3+ saturošs hēms (oksidēta forma). Fe heme var atgriezeniski pieņemt un ziedot elektronus.

4) UbiquinolDH (CoQ-citohroma c-oksidoreduktāze) ir enzīmu komplekss, kas sastāv no citohromiem b un c1, kas ietver arī FeS centrus. Funkcija:

a) saņem elektronus no ko-Q un pārnes tos uz citohromu; b) Pārnes 2 H + jonus uz āru

5) Citohroma c skābekļa oksidoreduktāze- Šis komplekss satur citohromus a un a3. Kompleksā ir arī 2 vara joni. Funkcija: a) saņem elektronus no citohroma c un pārnes tos uz skābekli, veidojot ūdeni. b) Pārnes 4 H + jonus uz āru

6) ATP sintāze– komplekss, divas lielas grupas: viena grupa veido Fo apakšvienību – caur to izsūknētie ūdeņraža protoni ieplūst matricā. Cita grupa veido F1 apakšvienību – izmantojot protonu enerģiju, tā sintezē ATP.

Savienojums elpošanas ķēdē- tas ir stāvoklis, kad oksidāciju (elektronu pārnesi) pavada fosforilēšana, tas ir, ATP sintēze.

Sašķeltība- tas ir elpošanas ķēdes stāvoklis, kad notiek oksidēšanās, bet fosforilēšanās nenotiek, tas ir, fosforilācijas punkti tiek izslēgti.E siltuma veidā. Atvienošanu izraisa lipofīlas vielas, kas spēj pārnest ūdeņraža protonus no iekšējās mitohondriju membrānas ārējās puses uz iekšējo, apejot ATP sintetāzi. 2,4-DNP (dinitrofenols), rūpnieciskās indes, baktēriju toksīni, mitohondriju pietūkums, taukskābes, jonofori (vielas, kas transportē jonus pa membrānu). Atvienotāji palielina elektronu pārneses ātrumu gar elpošanas ķēdi un novērš to no ATP kontroles.

Ir trīs galvenās inhibitoru grupas:

1. iedarbojas uz I kompleksu, piemēram, amitalu (barbitūrskābes atvasinājumu), rotenonu, progesteronu,

2. iedarbojoties uz III kompleksu, piemēram, eksperimentālo antibiotiku antimicīnu A,

3. iedarbojoties uz kompleksu IV, piemēram, sērūdeņradi (H2S), oglekļa monoksīdu (CO), cianīdu (-CN).

NADH molekulas oksidēšanās CPE notiek kopā ar 3 ATP molekulu veidošanos; elektroni no FAD atkarīgām dehidrogenāzēm nonāk CPE pie KoQ, apejot pirmo konjugācijas punktu. Tāpēc veidojas tikai 2 ATP molekulas.

ADP fosforilēšanai izmantotās fosforskābes (P) daudzuma attiecību pret skābekļa atomu (O), kas absorbēts elpošanas laikā, sauc par oksidatīvās fosforilācijas koeficientu un apzīmē ar P/O. Tāpēc NADH P/O = 3, sukcinātam P/O = 2.

Elpošanas kontrole–Ja ATP netiek izmantots un tā koncentrācija šūnās palielinās, tad elektronu plūsma uz skābekli apstājas.

substrāta fosforilēšana- ATP veidošanās process, kas nav saistīts ar membrānām. Šajā gadījumā ATP veidojas sakarā ar to, ka fosfātu grupa pārvietojas no (substrāta) uz ADP (piemēram, ATP veidošanās glikolīzes laikā).

Šī metode ir saistīta ar substrāta augstas enerģijas fosfāta pārnesi uz ADP. Šīs vielas ir glikolīzes metabolīti (1,3-difosfoglicerīnskābe, fosfoenolpiruvāts), trikarbonskābes cikla (sukcinil-SCoA) un kreatīna fosfāts. To makroerģiskās saites hidrolīzes enerģija ATP ir lielāka par 7,3 kcal/mol, un šo vielu loma ir samazināta līdz šīs enerģijas izmantošanai, lai ADP molekulu fosforilētu līdz ATP.

Atšķirības: dažādi enerģijas avoti, oksidatīvām nepieciešama elektronu kustība ķēdē, substrātam nepieciešama augstas enerģijas saites enerģija.oksidatīvs uz mitohondriju membrānas, substrāts citozolā

Ir trīs galvenie lietošanas metode ATP: 1. vielu biosintēze, 2. vielu transportēšana caur membrānām,

3. šūnu formas un kustības maiņa. Šos procesus kopā ar ATP veidošanās procesu sauc ATP cikls:

ATP izmantošana kā E avots ir iespējama tikai tad, ja notiek nepārtraukta ATP sintēze no ADP organisko savienojumu E oksidēšanās dēļ. ATP-ADP cikls ir galvenais enerģijas apmaiņas mehānisms bioloģiskajās sistēmās.

brīva oksidēšana, kas nav saistīts ar ATP sintēzi: mikrosomāls (gludajā endoplazmatiskajā retikulā) un peroksisomāls. Brīvās oksidācijas galvenā loma ir plastiska un antitoksiska: ogļūdeņražu komponentu, arī aromātisko, hidroksilēšana; steroīdo hormonu un žultsskābju sintēze; toksīnu neitralizācija utt. Brīvajā oksidācijā ir iesaistīti īpaši flavīna enzīmi un citohromi b; un P450. Brīvie oksidācijas procesi koncentrējas citozolā, šūnas endoplazmatiskā tīkla membrānā, lizosomu membrānās, peroksisomās un Golgi aparātā, uz mitohondriju un hloroplastu ārējām membrānām. Tie rodas arī šūnas kodolaparātā.

Audu un ar vecumu saistītās oksidatīvo procesu pazīmes. Anaerobie audi var iegūt enerģiju bez skābekļa. Šādi audi ir: skeleta muskuļi, sarkanās asins šūnas, perifērie nervi, nieru medulla, kauli, skrimšļi, saistaudi. Aerobi audi iegūst enerģiju, izmantojot skābekli, un ir pilnībā atkarīgi no asins plūsmas. Šie audi ir: smadzenes, tīklene, sirds, nieru garoza, aknas, tievās zarnas gļotāda. Skābekļa patēriņš un līdz ar to oksidatīvo procesu intensitāte samazinās līdz ar vecumu.

Ogļhidrāti- tie ir daudzvērtīgo spirtu oksoatvasinājumi un to kondensācijas produkti.

Funkcijas ogļhidrāti:

1. Ogļhidrāti kalpo kā enerģijas avots 17,18 kJ).

2. Ogļhidrāti ir daļa no šūnu strukturālajām un funkcionālajām sastāvdaļām. Tie ietver nukleotīdu un nukleīnskābju pentozes, glikolipīdu ogļhidrātus un glikoproteīnus

3. No ogļhidrātiem var sintezēt citu klašu savienojumus (lipīdus un aminoskābes).

4. Veikt struktūru veidojošo funkciju, tas ir, tie ir daļa no šūnu un starpšūnu struktūrām

5 specifiskas funkcijas (piemēram, apaugļošana, šūnu atpazīšana audu diferenciācijas laikā, svešu audu atgrūšana utt.).

Vajag Pieauguša ķermeņa ogļhidrātos ir 350–400 g dienā, savukārt celulozes un citu uztura šķiedrvielu daudzumam jābūt vismaz 30–40 g.

Enzīmi, kas piedalās ogļhidrātu sagremošanā:

Siekalu A-amilāze un aizkuņģa dziedzera A-amilāze. Šie fermenti sašķeļ A-1-4-glikozīdu saites cietē un glikogēnā, darbojas nedaudz sārmainā vidē un tiek aktivizēti ar hlora jonu palīdzību.

Amilo-1,6-glikozidāze tiek ražota zarnās un sašķeļ 1,6 glikoīdu saites cietē un glikogēnā.

Saharāze veidojas zarnās un sadala saharozi, veidojot glikozi un fruktozi.

Maltāze veidojas zarnās un sadala maltozi 2 glikozes molekulās

Tur veidojas laktāze, kas sadala laktozi, veidojot galaktozi un glikozi.

ogļhidrāti kuņģa-zarnu traktā sadalās monosaharīdos – glikozē, fruktozē un galaktozē, kas ar aktīvo transportu vai difūzi uzsūcas un nonāk asinīs, bet pēc tam aknās 1. fruktoze caur speciālajiem. fruktozes transporta proteīni 2. glikoze vai nu caur glikozes transporteriem, vai no nātrija atkarīgiem transporta proteīniem, 3. galaktoze caur nātrija transporteriem

Šī procesa traucējumi var rasties: 1) ar aizkuņģa dziedzera un zarnu gļotādas bojājumiem; 3) saindēšanās ar enzīmu indēm

4) Nepietiekama zarnu disaharidāžu ražošana: laktāzes, saharāzes, maltāzes un izomaltāzes

. Iegūtais trūkums. kuņģa-zarnu trakta sieniņu slimības: enterīts, kolīts, kad tiek traucēta enzīmu veidošanās. pasliktinās monosaharīdu uzsūkšanās. Iedzimts trūkums. Ar iedzimtu (primāro) laktāzes patoloģiju simptomi parādās pēc pirmās barošanas. Saharozes patoloģija tiek atklāta, kad uzturā tiek ieviesti saldumi. Laktāzes deficīts var rasties ne tikai zīdaiņiem, bet arī pusaudža un pieaugušā vecumā, kas ir fizioloģiskas ar vecumu saistītas izmaiņas.

Aknu loma ogļhidrātu metabolismā

1 monosaharīdu apvienošana

2 glikogēna funkcija ar glikozes pārpalikumu asinīs, glikogēna sintēze notiek aknās

3 ogļhidrātu sintēze no metabolītiem, kas nav ogļhidrāti (glikoneoģenēze0

4 asins glikoproteīnu sintēze

5 glikuronskābes veidošanās, kas ir iesaistīta toksīnu (bilirubīna) neitralizēšanā

sintēze1 - glikokināze vai heksokināze; 2 - fosfoglukomutaze; 3 - UDP-glikopirofosforilāze; 4 - glikogēna sintāze 5 - atzarojošs enzīms (amilo-1,4→ 1,6-glikoziltransferāze), atvērti un iekrāsoti apļi - glikozes atlikumi, aizpildīti apļi - glikozes atlikumi sazarošanās punktā.

glikogēna sadalīšanās glikogenolīze divos veidos: hidrolītiskais ceļš lizosomās gamma amilāzes iedarbībā ar ūdens līdzdalību, neveidojot starpproduktu metabolītus, un fosforolītiskais ceļš (fosforolīze):

Piepildītais aplis ir glikozes atlikums, kas saistīts ar α-1,6-glikozīdu saiti; atvērtie un iekrāsotie apļi ir glikozes atlikumi lineāros posmos un sānu zaros, kas savienoti ar a-1,4-glikozīdu saiti. 1 - glikogēna fosforilāze; 2 - oligosaharīdu transferāze; 3 - α-1,6-glikozidāze.

Aknas uzglabā glikozi glikogēna veidā, lai uzturētu nemainīgu glikozes koncentrāciju asinīs, un tādējādi nodrošina glikozi citiem audiem

muskuļu glikogēna funkcija ir atbrīvot glikozes-6-fosfātu, kas tiek patērēts pašā muskulī oksidēšanai un enerģijas izmantošanai;

*glikogēna sintēze ir endergonisks process. Tādējādi, lai polisaharīda ķēdē iekļautu vienu glikozes atlikumu, tiek izmantots 1 mols ATP un 1 mols UTP;

sintēzi pastiprina insulīns un sadalīšanās ar kateholamīniem, glikagonu, glikokortikosteroīdiem cAMP un Ca.

Glikogenozes. ir traucēta glikogēna sadalīšanās. Glikogēns šūnās uzkrājas lielos daudzumos, kas var izraisīt to iznīcināšanu. simptomi: palielinātas aknas, muskuļu vājums, hipoglikēmija tukšā dūšā. Ir zināmi vairāki glikogenozes veidi. Tos var izraisīt glikozes-6-fosfatāzes, fosforilāzes vai β-amilāzes deficīts.

Aglikogenozes To izraisa glikogēna sintēzē iesaistīto enzīmu deficīts. Tā rezultātā tiek traucēta glikogēna sintēze un samazinās tā saturs šūnās. Simptomi: smaga hipoglikēmija tukšā dūšā, īpaši pēc nakts barošanas pārtraukuma. Hipoglikēmija izraisa garīgu atpalicību. Pacienti mirst bērnībā.

Glikolīze- Tā ir glikozes sadalīšanās pienskābē anaerobos apstākļos.

Glikolīze sastāv no diviem posmiem: sagatavošanās un galvenā.

Sagatavošanas stadijā glikoze tiek sadalīta, veidojot dihidroksiacetona fosfātu (DOAP) un 3-fosfogliceraldehīdu, un tiek patērētas 2 ATP molekulas;

Galvenajā stadijā fosfotriozes pārvēršas laktātā (pienskābē), veidojas 4 ATP molekulas. ATP sintēze glikolīzē notiek, izmantojot substrāta fosforilāciju.

Tādējādi glikozes anaerobā oksidēšanās rezultātā veidojas 2 laktāta molekulas un 2 ATP molekulas.

Galvenie fermenti glikolīze ir: heksokināze (sākotnējais enzīms), fosfofruktokināze (ierobežojošais enzīms), piruvāta kināze. ATP un citrāts inhibē fosfofruktokināzi, ADP to aktivizē.

Priekšrocībasglikolīze:

Ātrs process;

Anaerobs.

Glikolīzes trūkumi:

Neefektīvs process;

Glikolīzes produkts ir laktāts, kura uzkrāšanās šūnās un asinīs izraisa metabolisko acidozi.

C 6 H 12 0 6 + 2 H 3 PO 4 + 2 ADP = 2 C 3 H 6 O 3 + 2 ATP + 2 H 2 O.

nozīme:

Anaerobā glikolīze, neskatoties uz tās nelielo enerģētisko efektu, ir galvenais skeleta muskuļu enerģijas avots sākotnējā periodā apstākļos, kad skābekļa padeve ir ierobežota. Turklāt nobriedušas sarkanās asins šūnas iegūst enerģiju anaerobās glikozes oksidācijas ceļā, jo tām nav mitohondriju

Laktātdehidrogenāzes iedarbībā pienskābe atkal tiek oksidēta, veidojot piruvātu, kas tiek iesaistīts turpmākajās pārvērtībās. . Šī viela tiek izvadīta asinīs un tiek izmantota, aknās pārvēršoties par glikozi vai, kad ir pieejams skābeklis, tā pārvēršas par piruvātu, kas nonāk vispārējā kataboliskajā ceļā, oksidējoties līdz CO 2 un H 2 O.

Aerobā glikolīze ir glikozes oksidēšanās process par pirovīnskābi pie O2. Visi fermenti ir lokalizēti šūnas citozolā. Aerobo glikolīzi var iedalīt divos posmos.

1. Sagatavošanas posms, kura laikā glikoze tiek fosforilēta un sadalīta divās fosfotriozes molekulās. Šī reakciju sērija notiek, izmantojot 2 ATP molekulas.

2. Ar ATP sintēzi saistīta stadija. Izmantojot šo reakciju sēriju, fosfotriozes tiek pārveidotas par piruvātu. Šajā posmā atbrīvotā enerģija tiek izmantota, lai sintezētu 10 molus ATP.

Tādējādi ATP iznākums 1 mola glikozes oksidēšanas laikā par CO 2 un H 2 O ir

38 mol ATP.

smadzeņu šūnas patērē līdz 100 g glikozes dienā, oksidējot to aerobiski. Tāpēc nepietiekama glikozes piegāde smadzenēm vai hipoksija izpaužas ar simptomiem, kas norāda uz smadzeņu darbības traucējumiem (reibonis, krampji, samaņas zudums). Aerobā glikolīze veicina audzēja šūnu metabolismu. Pie lielām slodzēm strauji palielinās anaerobās glikogenolīzes ātrums, kura galaprodukts ir pienskābe. Enerģētiski šis process ir aptuveni 15 reizes mazāk efektīvs nekā glikogēna aerobā oksidatīvā sadalīšana līdz H2O un CO2. Šim muskuļu enerģijas piegādes ceļam ir liela nozīme īslaicīga lielākas jaudas darba laikā, piemēram, apdares raustīšanās laikā.

lasi no apakšas uz augšu! Glikolīzes un glikoneoģenēzes atgriezenisko reakciju enzīmi: 2 - fosfoglikoizomerāze; 4 - aldolāze; 5 - tri-osefosfāta izomerāze; 6 - gliceraldehīda fosfāta dehidrogenāze; 7 - fosfoglicerāta kināze; 8 - fosfog-licerāta mutāze; 9 - enolāze. Glikoneoģenēzes neatgriezenisku reakciju enzīmi: 11 - piruvāta karboksilāze; 12 - fosfoenolpiruvāta karboksikināze; 13 - fruktoze-1,6-bisfosfatāze; 14 - glikozes-6-fosfatāze. I-III - substrāta cikli.

2 piruvāts + 4 ATP + 2 GTP + 2 (NADH) + 4 H2O glikoze + 4 ADP + 2 IKP + 2 NAD+ + 6 H3PO4.

Glikozes prekursori glikoneoģenēzē var būt piruvāts vai jebkurš savienojums, vai kāds no trikarbonskābes cikla starpproduktiem. Masalu cikls- laktāta transportēšanas no muskuļiem uz aknām bioķīmisko fermentatīvo procesu kopums un turpmāka glikozes sintēze no laktāta, ko katalizē glikoneoģenēzes enzīmi.

glikoze nonāk anaerobās glikolīzes ceļā ar laktāta veidošanos. Laktātu nevar tālāk oksidēt, tas uzkrājas. Laktāts pārvietojas pa asinsriti uz aknām. Aknas ir galvenā glikoneoģenēzes enzīmu uzkrāšanās vieta, un laktātu izmanto glikozes sintēzei.

Laktāta pārvēršanu piruvātā katalizē laktāta dehidrogenāze, pēc tam piruvāts tiek pakļauts oksidatīvai dekarboksilēšanai

(glikozes-alanīna cikls): muskuļu glikoze → muskuļu piruvāts → muskuļu alanīns → aknu alanīns → aknu glikoze → muskuļu glikoze Viss cikls nepalielina glikozes daudzumu muskuļos, bet tas atrisina amīna slāpekļa transportēšanas problēmu no muskuļiem uz aknām un novērš pienskābes veidošanos. acidoze.

Pentozes fosfāta ceļš kalpo kā alternatīvs ceļš glikozes-6-fosfāta oksidēšanai. PFP sastāv no 2 fāzēm – oksidatīvās un neoksidatīvās.

Oksidācijas fāzē glikozes-6-fosfāts neatgriezeniski oksidējas par pentozi - ribulozes-5-fosfātu, un veidojas reducēts NADPH.

Neoksidatīvajā fāzē ribulozes 5-fosfāts atgriezeniski tiek pārveidots par ribozes 5-fosfātu un glikolītiskiem metabolītiem.

Pentozes fosfāta ceļš nodrošina šūnas ar ribozi purīna un pirimidīna nukleotīdu sintēzei un hidrogenēto koenzīmu NADPH, ko izmanto reducēšanas procesos.

Pentozes fosfāta ceļa enzīmi, kā arī glikolīzes enzīmi ir lokalizēti citozolā.

Pentozes fosfāta ceļš ir visaktīvākais taukaudos, aknās, virsnieru garozā, sarkanajās asins šūnās, piena dziedzeros laktācijas laikā un sēkliniekos.

Loma: Oksidatīvās reakcijas kalpo kā galvenais NADPH avots šūnās.

enerģija - oksidatīvās daļas metabolīti, ko izmanto glikolīzē; 2) sintētisks - saistīts ar ribozes-5-fosfāta un NADPH izmantošanu. Ribozes-5-fosfātu izmanto nukleotīdu sintēzei, kas nepieciešami koenzīmu, makroergu un nukleīnskābju veidošanai. NADPH ir nepieciešams atjaunojošsbiosintēzes;hidroksilāžu darbam, piedalās kateholamīnu sintēzē;

PFP regulējums: galvenie enzīmi ir glikozes-6-fosfāta dehidrogenāze, 6-fosfoglikonāta dehidrogenāze, transketolāze. PPP aktivitāte palielinās, palielinoties NADP attiecībai + / NADPH, kā arī insulīna un jodtironīnu ietekmē. PFP inhibē glikokortikosteroīdi.

PFP ir maza aktivitāte nervu, muskuļu un saistaudos. PFP veicina acs lēcas caurspīdīgumu; novērš sarkano asins šūnu hemolīzi; ir daļa no aizsardzības sistēmas pret brīvajiem radikāļiem un reaktīvām skābekļa sugām.

Glikozes koncentrācija asinīs tiek uzturēta nemainīgā līmenī 3,3 - 5,5 mmol/l. To nodrošina divi pretēji vērsti procesi:

1. glikozes piegāde asinīs (ogļhidrātu sagremošana kuņģa-zarnu traktā, kuņģa-zarnu traktā, aknu glikogēna sadalīšanās) un

2. glikozes izmantošana audos (glikolīze, glikogēna sintēze, PPP, tauku sintēze).

Ja glikozes koncentrācija asinīs ir ļoti augsta (> 9 – 10 mmol/l), to var samazināt, izdalot to ar urīnu. Šo parādību sauc par glikozūriju. Parasti glikozes koncentrācija urīnā ir 0,2-1,2 mmol/l.

Regulēšana: Nervu glikozes koncentrācijas regulēšana asinīs izpaužas kā n.vagus pozitīvā ietekme uz insulīna sekrēciju un simpātiskās inervācijas inhibējošā iedarbība uz šo procesu. Turklāt adrenalīna izdalīšanās asinīs ir pakļauta simpātiskām ietekmēm.

Galvenie hormonālās regulēšanas faktori ir glikagons, adrenalīns, glikokortikoīdi, augšanas hormons, no vienas puses, un insulīns, no otras puses.

Daudzi audi ir pilnīgi nejutīgi pret insulīna darbību, tos sauc par neatkarīgiem no insulīna. Tajos ietilpst nervu audi, stiklveida ķermenis, lēca, tīklene, nieru glomerulārās šūnas, endotēlija šūnas, sēklinieki un sarkanās asins šūnas.

Glikagons paaugstina glikozes līmeni asinīs:

Palielinot glikogēna mobilizāciju, aktivizējot glikogēna fosforilāzi,

Glikoneoģenēzes stimulēšana

Adrenalīns izraisa hiperglikēmiju:

Glikogēna mobilizācijas aktivizēšana

Glikokortikoīdi palielina glikozes līmeni

Nomācot glikozes iekļūšanu šūnā,

Glikoneoģenēzes stimulēšana

Hiperglikēmijas cēloņi: 1) uztura (pārtika); 2) cukura diabēts (rodas, ja trūkst insulīna); 3) centrālās nervu sistēmas patoloģija (meningīts, encefalīts); 4) stress; 5) hiperglikēmisko hormonu pārpalikums; 6) aizkuņģa dziedzera bojājumi. Ilgstoša hiperglikēmija izraisa insulīna rezervju izsīkumu, ūdens zudumu no audiem, tā iekļūšanu asinīs, paaugstinātu asinsspiedienu un pastiprinātu diurēzi. Hiperglikēmija 50-60 mmol/l var izraisīt hiperosmolāru komu.

Ilgstoša hiperglikēmija izraisa proteīnu neenzimātisku glikozilāciju asins plazmā, nieru kanāliņos, neironos, maina to īpašības, kas izraisa smagas komplikācijas: audu hipoksiju, kataraktu, nieru mazspēju,

Hipoglikēmija ir glikozes koncentrācijas samazināšanās asinīs.

Hipoglikēmijas cēloņi: 1) pārtika; 2) ar smagu muskuļu darbu; 3) kuņģa-zarnu trakta iekaisuma procesi); 4) aknu patoloģija; 5) centrālās nervu sistēmas patoloģija; Hipoglikēmija izraisa hipoglikēmisku komu.

Cukura slodzes un cukura līknes izmanto, lai diagnosticētu cukura diabētu. Pacientam tiek ievadīts glikozes šķīdums ar ātrumu 1 g uz 1 kg ķermeņa svara. Glikozes koncentrāciju mēra vispirms tukšā dūšā un pēc tam 2-3 stundu laikā ar 1 stundas intervālu. Pamatojoties uz rezultātiem, tiek konstruētas cukura līknes.

Tauku koncentrācijas robežas asinīs: Norma ir 4-8 g/l, ja vairāk - hiperlipēmija (pie cukura diabēta, aptaukošanās). Labi koncentrācija tauki asinīs vilcinās diezgan plašā diapazonā - 10-200 mg/dl, vidēji ap 0,1%.

Lipīdi– dzīviem organismiem raksturīgas organiskas vielas, kas nešķīst ūdenī, bet šķīst organiskajos šķīdinātājos un viena otrā.

Funkcijas:

1. Enerģijas rezerves funkciju. 9,3 kcal E. Ir endogēnā ūdens rezerves 1,7 g ūdens

2. Strukturālā funkcija.Šūnu membrānas sastāv no fosfolipīdiem, obligātie komponenti ir glikolipīdi un holesterīns.

3. Signāla funkcija. Glikolipīdi veic receptoru funkcijas un mijiedarbojas ar citām šūnām.

4. Aizsardzības funkcija. tauki

5. Nepieciešams taukos šķīstošo vitamīnu (A, E, D, K, Q) šķīdināšanai un uzsūkšanai

6. Tie ir citu savienojumu prekursori: glicerīnu izmanto glikozes sintēzei, taukskābes oksidējas līdz acetil-CoA un var izmantot acetilholīna veidošanai)

7. Specifiskās funkcijas: nodrošina sarkano asins šūnu stabilitāti, gangliozīdi saista dažādus toksīnus un indes.

80-100 g tauku dienā vajadzētu būt

Tauku sagremošana notiek tievajās zarnās, bet jau kuņģī neliela tauku daļa tiek hidrolizēta “mēles lipāzes” iedarbībā.

1. Emulģēšana uztura tauki – nepieciešami, lai kuņģa-zarnu trakta enzīmi varētu sākt darboties. tiek izmantots emulgācijas process, kad micellas iekšpusē tiek iegremdētas hidrofobās molekulas (TAG, CS esteri), bet hidrofilās paliek uz virsmas, kas ir vērsta pret ūdeni.

2. Hidrolīze triacilglicerīni, fosfolipīdi un holesterīna esteri kuņģa-zarnu trakta enzīmu ietekmē. Tauku sagremošana – tauku hidrolīze ar aizkuņģa dziedzera lipāzes un kolipāzes palīdzību.

3. Micelu veidošanās Aizkuņģa dziedzera un zarnu sulas enzīmu iedarbības rezultātā uz emulģētajiem taukiem veidojas 2-monoacilglicerīni, taukskābes un brīvais holesterīns, veidojot micellas. Brīvais glicerīns uzsūcas tieši asinīs.

4. Sūkšana micellas.. tiek absorbēti. 1. Īsās taukskābes (ne vairāk kā 10 oglekļa atomi) uzsūcas un vienkārši nokļūst asinīs.Glicerīns uzsūcas arī tieši.

2. Citi gremošanas produkti (taukskābes, holesterīns, monoacilglicerīni) veido micellas ar hidrofilu virsmu un hidrofobu kodolu ar žultsskābēm. Caur ūdens fāzi micellas migrē uz gļotādas robežu. Šeit micellas sadalās un lipīdu komponenti iekļūst šūnā, pēc tam tiek transportēti uz endoplazmas tīklu.

Žultsskābes paliek chyme un sasniedz ileum, kur tās uzsūcas ar aktīvu transportu.

5. Resintēze triacilglicerīni, fosfolipīdi un holesterīna esteri enterocītos.

Taukskābes esterifikācijas reakcijā nonāk tikai aktīvā formā koenzīma A atvasinājumu veidā, tāpēc tauku resintēzes pirmais posms ir taukskābju aktivācijas reakcija: HS CoA + RCOOH + ATP → R-CO ~ KoA + AMP + H4P2O7. Reakciju katalizē enzīms acil-CoA sintetāze (tiokināze).

aciltransferāze

2. Tievās zarnas gļotādas šūnās arī absorbētās holesterīna molekulas, mijiedarbojoties ar acil-CoA, pārvēršas esteros (8.-17. att.). Šo reakciju katalizē acilholesterīna aciltransferāze (ACAT)

Tievās zarnas epitēlija šūnās no taukiem veidojas lipoproteīnu kompleksi - hilomikroni CM pēc tam nogādā taukus perifērajos audos.

Hidrofilo slāni veido proteīni, ko sauc par apoproteīniem, un amfifilās lipīdu molekulas - fosfolipīdi un holesterīns.

ChM transportē eksogēnos (uztura taukus) no zarnām uz audiem.

hmm lielas tāpēc nonāk limfā, tad pa krūšu vadu asinīs.

Asinīs triacilglicerīnus, kas ir daļa no nobriedušā CM, hidrolizē enzīms lipoproteīna lipāze, kas atrodas uz endotēlija šūnu virsmas.Lipoproteīna lipāzes iedarbības rezultātā uz CM taukiem veidojas taukskābes un glicerīns.

taukskābes audos

glicerīns uz aknām

atlikušie hilomikroni endocitozes ceļā iekļūst hepatocītos un tiek iznīcināti.

Taukskābju oksidācijas posmi: 1. aktivizēts citozolā.

RCOOH + HSKoA + ATP → RCO ~ CoA + AMP + PPi.

2. Acil-S-CoA nespēj iziet cauri mitohondriju membrānai, un tas nonāk kompleksā ar karnitīnu. Mitohondriju ārējā membrāna satur enzīmu karnitīna aciltransferāzi I.

3. Pēc saistīšanās ar karnitīnu šķidrums tiek pārnests cauri membrānai ar translokāzes palīdzību. Šeit, membrānas iekšējā pusē, enzīms karnitīna aciltransferāze II atkal iegūst acil-S-CoA un nonāk β-oksidācijas ceļā.

4. Pats β-oksidācijas process sastāv no 4 reakcijām, kas atkārtojas cikliski.

iegūtais fadH2 pārnes ūdeņraža atomus CPE uz koenzīmu Q. Rezultātā tiek sintezētas 2 ATP molekulas

Samazināts NADH, kas oksidēts par CPE, nodrošina enerģiju 3 ATP molekulu sintēzei

Vispārējo β-oksidācijas vienādojumu, piemēram, palmitoil-CoA, var attēlot šādi:

C 15 H 31 CO-CoA + 7 FAD + 7 NAD + + 7 HSKoA →

8 CH 3 -CO-KoA + 7 FADH 2 + 7 (NADH + H +).131-2 šķidras skābes aktivizēšanai = 129 atf

Glicerīns- trīsvērtīgais spirts, ūdenī šķīstošs un viegli uzsūcas no zarnām un caur vārtu vēnu nonāk aknās. Glicerīna oksidēšana

Fosfogliceraldehīdu var tālāk oksidēt līdz pirovīnskābei un pienskābei.

E vērtība - oksidēšanās ir skeleta muskuļiem (50% E), sirds muskuļiem (70%), smadzenēm un citiem nervu audiem, kā arī sarkanās asins šūnas neizmanto taukskābes oksidēšanai; tie neietilpst smadzenēs, jo neiziet cauri asins-smadzeņu barjerai.

Taukskābju oksidēšanās fizioloģiskā nozīme atkarībā no uztura un muskuļu aktivitātes ritma.

Lipolīze - tā ir tauku sadalīšana glicerīnā un taukskābēs. Katalizē triglicerīdu lipāze, diglicerīdu lipāze un monoglicerīdu lipāze. Triglicerīdu lipāze ir lipolīzes ātrumu ierobežojošs enzīms. Tam ir divas formas: fosforilēts (aktīvs) un nefosforilēts (neaktīvs).

Neaktīvās formas pārvēršana aktīvajā notiek proteīnkināzes ietekmē. Savukārt proteīnkināze tiek aktivizēta cAMP piesaistes rezultātā tās allosteriskajiem centriem. Lipolīzes regulēšana rodas hormonu ietekmē. Aktivizēt lipolīzi: kateholamīni, glikagons, augšanas hormons, AKTH, tiroksīns, hipofīzes lipotropīns, cAMP. Nomāc lipolīzi insulīnu. Lipoģenēze - Tā ir tauku sintēze. Tauku sintēzei nepieciešams glicerīns un FA aktīvās formās. Glicerīna aktīvā forma ir 3-fosfoglicerīns (α-glicerofosfāts), FA - acil-CoA.

Taukaudos 3-fosfoglicerīns veidojas no DOAP (glikolīzes metabolīta), hidrogenējot glicerofosfāta dehidrogenāzes iedarbībā, patērējot NADH. Aknās un nierēs 3-fosfoglicerīns veidojas glicerīnam fosforilējoties glicerīna kināzes iedarbībā ar ATP patēriņu.Acil-CoA veidojas HSCoA FA mijiedarbībā ar ATP patēriņu acil-CoA ietekmē. sintetāze. Triglicerīdu veidošanās notiek no 3-fosfoglicerīna un acil-CoA, iedarbojoties aciltransferāzei. Inhibēt lipoģenēze CA, STH, IT, AKTH, ADP. Aktivizēt - insulīns, estrogēni un ADP.

1. Acetil-CoA veidošanās un transportēšana citozolā (diagrammā sāc ar oksola acetātu pa labi!!! beidz ar oksola acetātu pa kreisi)

1 - citrāta sintāze; 2 - translokāze; 3 - citrāta liāze; 4 - malāta dehidrogenāze; 5 - malik ferments.

2. Malonil-CoA veidošanās no acetil-CoA (acetil-CoA karboksilāzes)

Pēc malonil-CoA veidošanās taukskābju sintēze turpinās uz multienzīmu kompleksa - taukskābju sintāzes (palmitoilsintetāze), kas secīgi pagarina taukskābju radikāli par 2 oglekļa atomiem, kura donors ir malonil-CoA. Šī kompleksa galaprodukts ir palmitīnskābe.

Kopējais palmitīnskābes sintēzes vienādojums no acetil-CoA un malonil-CoA ir šāds: (7 cikli)

CH 3 -CO-SKoA + 7 HOOC-CH 2 -CO-SKoA + 14 (NADPH + H +) → C 15 H 31 COOH + 7 CO 2 + 6 H 2 O + 8 HSKoA + 14 NADP +.

Taukskābju sintēzes regulējošais enzīms ir acetil-CoA karboksilāze. Šis ferments tiek regulēts vairākos veidos.

Galvenais pagarināšanas produkts aknās ir stearīnskābe (C18:0),

Divkāršo saišu iekļaušanu taukskābju radikāļos sauc par piesātinājumu. Galvenās taukskābes, kas veidojas cilvēka organismā piesātinājuma rezultātā, ir palmitooleīns (C16:19) un oleīns (C18:1Δ9).

Divkāršās saites veidošanai taukskābju radikālā ir nepieciešams molekulārais skābeklis, NADH, citohroms b 5 un no FAD atkarīga citohroma b 5 reduktāze. Ūdeņraža atomi, kas izņemti no piesātinātās skābes, tiek atbrīvoti kā ūdens. Viens molekulārā skābekļa atoms ir iekļauts ūdens molekulā, bet otrs arī tiek reducēts uz ūdeni, piedaloties NADH elektroniem, kas tiek pārnesti caur FADH 2 un citohromu b 5.

Regulus: fermentu apakšvienību kompleksu asociācija/disociācija. Neaktīvā formā acetil-CoA karboksilāze ir atsevišķs komplekss, no kuriem katrs sastāv no 4 apakšvienībām. Enzīmu aktivators - citrāts; tas stimulē kompleksu asociāciju, kā rezultātā palielinās enzīmu aktivitāte. Inhibitors - palmitoil-CoA; tas izraisa kompleksa disociāciju un fermentu aktivitātes samazināšanos

AcetilCoA ir lipīdu metabolisma centrālais metabolīts.

Avoti: 1) Glikoze 2) glicerīns 3) AA (īstermiņa intensīva muskuļu darba laikā) 4) Taukskābes (oksidācija ilgstoša muskuļu darba, badošanās, saaukstēšanās, grūtniecības un diabēta laikā).

Izveidotā acetilCoA izmantošanas veidi ir atkarīgi no šūnas funkcionālā stāvokļa un specifikas. Ja šūnā ir pietiekami daudz ATP, tad to izmanto taukskābju sintēzei, jo ATP aktivizē galveno tauku sintēzes enzīmu, un to uzkrāšanās stimulē tauku sintēzi. Tiek kavēta tauku sadalīšanās un arī β-oksidācija. Intensīvs muskuļu darbs, stress, pastiprināta kateholamīnu sekrēcija aktivizē lipolīzi, taukskābju oksidēšanos; šajā gadījumā tiek aktivizēta ketonu ķermeņu sintēze un TCA cikls.

Lietošanas veidi: 1. oksidēts Krebsa ciklā (90%); 2. izmanto FA sintēzē (9%) 3. B-hidroksi-β-metilglutarilCoA (un no tā holesterīna vai ketonķermeņu -1%) veidošanās.

Ketonu ķermeņi ietver trīs līdzīgas struktūras savienojumus - acetoacetātu, 3-hidroksibutirātu un acetonu.

Acetil-CoA uzkrājas aknu mitohondrijās un tiek izmantots ketonu ķermeņu sintēzei. Ketonu ķermeņu sintēze notiek tikai aknu mitohondrijās.

Acetoacetāts var tikt izdalīts asinīs vai pārveidots aknās par citu ketona ķermeni, β-hidroksibutirātu, reducējot.

Aknu šūnās aktīvā β-oksidācija rada augstu NADH koncentrāciju. Tas veicina lielākās daļas acetoacetāta pārvēršanos β-hidroksibutirātā, tāpēc galvenais ketona ķermenis asinīs ir β-hidroksibutirāts.

Diktējiet reakcijas!

HMG-CoA sintāze ir inducējams enzīms; tā sintēze palielinās, palielinoties taukskābju koncentrācijai asinīs

HMG-CoA sintāzi inhibē liela brīvā koenzīma A koncentrācija.

Ja samazinās aknu šūnu piegāde ar taukskābēm, palielinās brīvā CoA koncentrācija, kas inhibē fermentu.

Parasti CT daudzums asinīs ir 1-3 mg, urīnā 40 mg. Cukura diabēta gadījumā 10-50 mg urīnā. Ketonu ķermeņu uzkrāšanos organismā sauc par ketozi.To pavada ketonēmija un ketonūrija. Fizioloģiskā ketoze – badošanās laikā, smaga muskuļu darba laikā, jaundzimušajiem. Patoloģisks - ar cukura diabētu.

Smagās cukura diabēta formās līdz 20 mmol/l CT uzkrāšanās noved pie pH nobīdes uz skābo pusi. Ketoacidoze

holesterīns (holesterīns) ir vienvērtīgs spirts

.Holesterīna biosintēze rodas endoplazmatiskajā retikulumā. Visu molekulā esošo oglekļa atomu avots ir acetil-SCoA, kas nāk no mitohondrijiem kā daļa no citrāta. Holesterīna biosintēzei nepieciešamas 18 ATP molekulas un 13 NADPH molekulas

3. Pēc trīs izopentenildifosfāta molekulu apvienošanas tiek sintezēts farnezildifosfāts.

4. Skvalēna sintēze rodas, kad saistās divi farnezildifosfāta atlikumi.

6. Lieko metilgrupu noņemšana, molekulas samazināšana un izomerizācija izraisa holesterīna parādīšanos.

diktē reakcijas!!

Sintēzes regulēšana. Regulējošais enzīms ir hidroksimetilglutaril-SCoA reduktāze,

1. Vielmaiņas regulēšana - saskaņā ar negatīvās atgriezeniskās saites principu fermentu inhibē reakcijas gala produkts - holesterīns.

2. Kovalentā modifikācija hormonālās regulācijas laikā: insulīns, aktivizējot proteīna fosfatāzi, veicina enzīma pāreju uz aktīvo stāvokli.

Bioloģiskā loma:

1) Aknās no tām tiek sintezētas žultsskābes, kas nepieciešamas tauku emulgācijai, lipāzes aktivizēšanai un sagremoto produktu uzsūkšanai;

2) UV staru ietekmē zemādas taukaudos veidojas D vitamīns;

3) Endokrīnajos dziedzeros virsnieru garozā no holesterīna veidojas GCS, mineralokortikoīdi, vājie estrogēni un androgēni.

4) Holesterīns ir daļa no visām plazmas membrānām

Ateroskleroze– ir holesterīna un tā esteru nogulsnēšanās artēriju sieniņu saistaudos, kuros izpaužas mehāniskais spriegums

1. posms – endotēlija bojājums Šajā posmā endotēlijā tiek izveidotas paaugstinātas caurlaidības un lipīguma zonas.

2. posms - sākotnējo izmaiņu stadija. lipoproteīnu izmaiņas iekaisuma zonā,

3. posms - vēlīnās izmaiņas posms. izpaudās kā virsmas izvirzījums trauka lūmenā.

4. posms – komplikāciju stadija. un iespējams kuģa plīsums.

Riska faktori ir: augsts holesterīna līmenis asinīs; diabēta, hipertensijas, aptaukošanās klātbūtne; smēķēšana, iedzimtība, vecums, vīriešu dzimums.

Lipīdi ir hidrofobas molekulas, un tās tiek transportētas asinīs kā lipoproteīni.

Lipoproteīna daļiņas virsma ir hidrofila, un to veido olbaltumvielas, fosfolipīdi un brīvais holesterīns. Triacilglicerīni un holesterīna esteri veido hidrofobu kodolu. Lipoproteīnu olbaltumvielas parasti sauc par apoproteīniem

Ļoti zema blīvuma lipoproteīni:

Sintezē aknās no endogēniem un eksogēniem lipīdiem,

8% olbaltumvielas, 60% TAG, 6% holesterīns, 12% holesterīna esteri, 14% fosfolipīdi

Normālā koncentrācija ir 1,3-2,0 g/l,

Funkcija: TAG transportēšana no aknām uz audiem, kas uzglabā un izmanto taukus

Vielmaiņa:

3. Līdzīgi kā hilomikroniem, uz kapilāru endotēlija VLDL tiek pakļauts lipoproteīna lipāzes iedarbībai, veidojot brīvās taukskābes un glicerīnu. Taukskābes pārvietojas orgānu šūnās vai paliek asins plazmā un kopā ar albumīnu tiek pārnestas ar asinīm uz citiem audiem.

4. Atlikušais VLDL tiek vai nu evakuēts hepatocītos ar endocitozes palīdzību, vai arī pēc aknu TAG lipāzes iedarbības tas tiek pārveidots par nākamo lipoproteīnu klasi – zema blīvuma lipoproteīniem (ZBL).

Zema blīvuma lipoproteīni:

Veidojas asinīs. Sastāv no 25% olbaltumvielu un 75% lipīdu. holesterīns ir aptuveni 50%. Uz šūnu membrānām atrodas ZBL receptori, kas pēc atpazīšanas endocitozes ceļā iekļūst šūnās un lizosomās tiek sadalīti ar hidrolāzes enzīmu palīdzību. holesterīnu izmanto, lai izveidotu membrānas un šūnu vielmaiņas vajadzības. Funkcija: holesterīna transportēšana uz audiem, tostarp aknām.

Augsta blīvuma lipoproteīni (ABL vai a-lipoproteīni):

Sastāvs: 50% proteīnu, 25% fosfolipīdu, 20% holesterīna esteri un ļoti maz triacilglicerīnu. Tie veidojas galvenokārt aknās. Virsmas slānī ABL veido kompleksus ar enzīmu lecitīna holesterīna aciltransferāzi (LCAT), kas pēc tam tiek transportēts uz aknām, kur holesterīns tiek izmantots žultsskābju sintēzei. ABL, pateicoties LCAT, paņem holesterīnu no citiem lipoproteīniem un transportē uz aknām, novēršot tā uzkrāšanos šūnās.

VLDL un ZBL tiek uzskatīti par aterogēniem, tas ir, izraisot aterosklerozi. ABL - antitiaterogēns.

Lipoproteīnu palielināšanos sauc hiperlipoproteinēmija.

Ateroskleroze ir patoloģija, kurai raksturīga holesterīna nogulsnēšanās lielu asinsvadu sieniņās ar sākotnējo plankumu un svītru veidošanos. Tad to vietā veidojas sabiezējumi. Ap to veidojas saistaudi, pēc tam notiek kuģa skartās zonas pārkaļķošanās. Kuģi kļūst neelastīgi un blīvi, audu asins piegāde pasliktinās, un plāksnīšu vietā var veidoties asins recekļi.

Volmena slimība– autosomāli recesīva slimība, ko izraisa lizosomu skābes esterāzes defekts, kas izraisa holesterīna esteru uzkrāšanos aknu, liesas, virsnieru dziedzeru, kaulu smadzeņu un tievās zarnas lizosomās. Pacienti mirst pirms 6 mēnešu vecuma

.Schüller-Christian slimība autosomāli recesīva slimība, ko raksturo holesterīna un tā esteru nogulsnēšanās plakanajos kaulos, cietajā masā un ādā. Slimības gaita ir progresējoša. Bojātais enzīms nav zināms.

1.Strukturāls.

2. Enzīmu.

3. Hormonāls. insulīns un glikagons.

4. Receptors.

5.Transports

7.Kontraktils. (tubulīns, aktīns, miozīns).

8.Aizsargājošs. asins imūnglobulīni, koagulācijas proteīni

100-120 g olbaltumvielu dienā.

Pepsīnu ražo galvenās kuņģa šūnas kā prepepsīnu. sadalās (fenilalanīns, tirozīns un triptofāns). Pepsīns iedarbojas stipri skābā vidē pie pH 1,5 - 2,5.

Gastricīns veidojas kuņģī (glutamāts un aspartāts) un iedarbojas pie pH 3,5.

Tripsīns tiek ražots aizkuņģa dziedzerī pretripsīna formā. Aktivizē zarnu enteropeptidāze.Tas iedarbojas uz arginīna vai lizīna saitēm.

Himotripsīns tiek ražots aizkuņģa dziedzerī kā prehimotripsīns. Aktivizē tripsīns. Sašķeļ saites, ko veido aromātisko aminoskābju karboksilgrupas.

Elastāze veidojas aizkuņģa dziedzerī un sadala saites, ko veido prolīns.

Kolagenāze veidojas aizkuņģa dziedzerī un sadala kolagēnu.

Karboksipeptidāze veidojas aizkuņģa dziedzerī, to aktivizē tripsīns, un tā atdala aminoskābes no C-gala.

Aminopeptidāze veidojas zarnās un atdala aminoskābes no N-gala.

Dipeptidāzes veidojas zarnās un sadala dipeptīdus.

Iepriekš minēto peptidāžu darbības rezultātā olbaltumvielas tiek sadalītas aminoskābēs, kuras, izmantojot īpašus nesējus, B6 vitamīnu un ATP, uzsūc zarnu siena ar aktīvu transportu. Aminoskābes iekļūst aknās caur vārtu vēnu.

Nepieciešams prepepsīna pārvēršanai par pepsīnu;

Izveido optimālu pH, lai pepsīns darbotos;

Veicina pārtikas olbaltumvielu denaturāciju un pietūkumu;

Atšķirt

primārie (dažādās kuņģa un zarnu patoloģijas formās - hronisks gastrīts, peptiska čūla, vēzis) un sekundāri vai funkcionāli epitēlija sekrēcijas un absorbcijas funkciju traucējumi kuņģa un zarnu gļotādas pietūkuma rezultātā; traucējumi. Nepietiekama olbaltumvielu sadalīšanās iemesli ir sālsskābes un enzīmu sekrēcijas samazināšanās, proteolītisko enzīmu aktivitātes samazināšanās un ar to saistīta nepietiekama aminoskābju veidošanās, peristaltikas paātrināšanās. ja ir maz NSL, tad vājina zems mon un pietūkušas olbaltumvielas. olbaltumvielas no kuņģa nonāk divpadsmitpirkstu zarnā nemainītā stāvoklī, kas kavē tripsīna, himotripsīna un citu zarnu proteolītisko enzīmu darbību.

Aminoskābju avoti

Pārtikas olbaltumvielu sagremošana kuņģa-zarnu traktā.

Šūnu proteīnu šķelšana ar lizosomu peptidāzēm (katepsīniem).

Sintēze no citām aminoskābēm.

Veidojas no slāpekli nesaturošiem savienojumiem (galvenokārt no keto skābēm).

Aminoskābju lietošanas veidi

Olbaltumvielu sintēze (tas ir galvenais aminoskābju izmantošanas veids).

Bioloģiski svarīgu savienojumu (purīnu, pirimidīnu, hormonu, porfirīnu un citu) sintēze.

Aminoskābju deaminēšana, veidojot ketoskābes, kas var:

Oksidējas Krebsa ciklā

Izmanto GNG glikozes sintēzei,

Pārvērst ketonu ķermeņos.

neaizstājams. Tajos ietilpst fenilalanīns, metionīns, treonīns, triptofāns, valīns, lizīns, leicīns, izoleicīns.

nomaināms. Tie ietver glicīnu, asparagīnskābi, asparagīnu, glutamīnskābi, glutamīnu, serīnu, prolīnu, alanīnu. arginīns un histidīns, tirozīns un cisteīns

Pie glikogēnajām aminoskābēm pieder aminoskābes (lielākā daļa no tām), kuru sadalīšanās rezultātā veidojas piruvāts un TCA cikla metabolīti, piemēram, oksaloacetāts vai α-ketoglutarāts.

Glikoze tiek sintezēta no glikogēnām aminoskābēm

sazarotās ķēdes aminoskābes daļēji pārvēršas par aminoskābi alanīnu.Glikozes konversijas ciklā sazarotās ķēdes aminoskābes ir ķīmisko grupu donores piruvātam ar sekojošu alanīna veidošanos. Pārvēršas par glikozi, aminoskābes piedalās trikarbonskābes ciklā, kas ražo enerģiju muskuļos.

regulēšana: piruvāta karboksilāze

Ja nav acetil-CoA, ferments ir gandrīz pilnībā neaktīvs.

Regula: Glikoneoģenēzes hormonālo aktivāciju veic glikokortikoīdi, kas palielina piruvāta karboksilāzes, fosfoenolpiruvāta karboksikināzes, fruktozes-1,6-bifosfatāzes sintēzi. Glikagons stimulē tos pašus enzīmus, izmantojot adenilāta ciklāzes mehānismu, fosforilējot.

Aminoskābju karboksilgrupas atdalīšanas procesu CO2 formā sauc par dekarboksilēšanu

radušies reakcijas produkti - biogēnie amīni - funkcionē kā neirotransmiteri (serotonīns, dopamīns, GABA u.c.), hormoni (norepinefrīns, adrenalīns), lokālie regulējošie faktori (histamīns, karnozīns, spermīns u.c.) Katalizē - aminoskābju dekarboksilāzes. Aminoskābju dekarboksilāzes sastāv no proteīna daļas, kas nodrošina darbības specifiku, un protēžu grupas, ko pārstāv piridoksāla fosfāts (PP).

histidīna dekarboksilēšana

histamīns stimulē kuņģa sulas un siekalu sekrēciju (t.i., pilda gremošanas hormona lomu);

palielina kapilāru caurlaidību, izraisa tūsku, pazemina asinsspiedienu (bet paaugstina intrakraniālo spiedienu, izraisa galvassāpes);

sarauj plaušu gludos muskuļus, izraisot nosmakšanu;

2. Etanolamīns veidojas, dekarboksilējot serīnu. Izmanto holīna, acetilholīna, fosfolipīdu (fosfatidiletanolamīna, fosfatidilholīna) sintēzei.

NH2-CH(CH2OH)-COOH NH2-CH2(CH2OH)

cisteīna dekarboksilēšana ar merkaptoetilamīnu, kas ir daļa no CoA.

Ķermeņa audos putrescīns ir izejas savienojums divu fizioloģiski aktīvo poliamīnu - spermidīna un spermīna - sintēzei. Spermīns saistās ar nukleīnskābēm un, iespējams, ir iesaistīts to spirālveida struktūras stabilizēšanā, jo īpaši vīrusos

Transaminācijas reakcijas nozīme

1. Kolektora funkcija, tas ir, aminogrupas no daudzām aminoskābēm tiek savāktas vienā formā glutamāta veidā;

2. ir neaizvietojamo aminoskābju avots;

3. Šīs reakcijas laikā aminoskābes tiek pārveidotas par keto skābēm, kuras var oksidēties Krebsa ciklā, izmantot GNG vai pārvērsties par ketonu ķermeņiem.

4. Aminotransferāzes ir enzīms, kas atrodams tikai šūnās, kad tas parādās asinīs, var runāt par nekrozi. Aspartātaminotransferāze-sirds, alanīns...-aknas

Transaminācija ir reakcija, kurā α-aminogrupa tiek pārnesta no aminoskābes uz α-keto skābi, kā rezultātā veidojas jauna keto skābe un jauna aminoskābe. (radikāļi maina vietas)

Reakcijas katalizē aminotransferāzes enzīmi, kuru koenzīms ir piridoksāla fosfāts (PP), B6 ​​vitamīna atvasinājums.

Visbiežāk transaminācijas reakcijās tiek iesaistītas aminoskābes, kuru saturs audos ir ievērojami augstāks nekā citās - glutamāts, alanīns, aspartāts un tām atbilstošās ketoskābes - α -ketoglutarāts, piruvāts un oksaloacetāts

Vispirms jāveido glutamāts un tad jauna aminoskābe

COOH-CO-CH2-CH2-CO-COOH-ketoglutarāts.

COOH-CH(NH2)-CH2-CH2-CO-COOH glutamāts

CH3-CH(NH2)-COOH alanīns

COOH-CH2-CH(NH2)-COOH aspartāts

CH 3 COCOOH, piruvāts

(HO2C-C(O)-CH2-CO2H) oksola acetāts

Netieša deaminēšana ir nepieciešama, jo lielākā daļa aminoskābju nespēj deaminēties vienā solī, piemēram, Glu. Šādu aminoskābju aminogrupas transaminācijas rezultātā tiek pārnestas uz α-ketoglutarātu, veidojot glutamīnskābi, kas pēc tam tiek pakļauta tiešai oksidatīvai deaminācijai.

Netiešā aminoskābju dezaminācija notiek, piedaloties 2 enzīmiem: aminotransferāzei (PF koenzīms) un glutamāta dehīda hidrogenāzei (NAD + koenzīms).

Ir 4 procesa posmi:

Transaminācija ar α-ketoglutarātu, glutamāta veidošanās;

Glutamāta transaminēšana ar oksaloacetātu (AST enzīms), aspartāta veidošanās;

Aminogrupas pārnešanas reakcija no aspartāta uz IMP (inozīna monofosfātu), AMP un fumarāta veidošanās;

AMP hidrolītiskā deaminēšana. Aminogrupas pārnešana no aspartāta un sintēze

Amonjaka avoti un veidi, kā to neitralizēt

Galvenie amonjaka avoti:

1.dažu aminoskābju (serīna, treonīna, histidīna) neoksidatīvā deaminācija - aknās,

2. glutamīnskābes oksidatīvā deaminācija visos audos (izņemot muskuļus), īpaši aknās un nierēs,

3. glutamīnskābes un asparagīnskābes amīdu deaminācija - aknās un nierēs,

4. biogēno amīnu katabolisms — visos audos, īpaši nervu audos;

5. baktēriju dzīvībai svarīga aktivitāte resnajā zarnā,

6.purīna un pirimidīna bāzu sadalīšanās - visos audos.

Izmanto reduktīvai aminēšanai (neliela nozīme);

To izmanto, lai veidotu amīdus (asparagīnu un glutamīnu), kas nonāk asinīs un tiek transportēti uz aknām un nierēm, kur glutamināzes un asparagināzes iedarbībā tie attiecīgi sadalās par glutamātu vai aspartātu un amonjaku. Aknās amonjaks tiek izmantots, lai veidotu karbamoilfosfātu; no nierēm amonjaks tiek izvadīts amonija sāļu veidā ar urīnu.

Muskuļos amonjaks tiek izmantots, lai veidotu alanīnu, kas aknās tiek pārveidots par piruvātu, ko GNG izmanto glikozes sintēzei. Iegūtā glikoze nonāk asinīs un tiek transportēta uz muskuļiem, kur glikolīzes laikā pārvēršas piruvātā. Ir vairākas amonjaka saistīšanās (neitralizācijas) reakcijas - glutamīnskābes un glutamīna sintēze, asparagīna sintēze, karbamoilfosfāta sintēze: glutamīnskābes sintēze (reducējošā aminēšana) - α-ketoglutarāta mijiedarbība ar amonjaku.

ORNITHINE cikls

Arginīnu hidrolizē argināze, kā rezultātā veidojas ornitīns un urīnviela.

Iegūtais ornitīns mijiedarbojas ar jaunu karbamoilfosfāta molekulu, un cikls noslēdzas.

Pirmās divas procesa reakcijas notiek hepatocītu mitohondrijās. Tad citrulīns, kas ir šo reakciju produkts, tiek transportēts uz citozolu, kur notiek tālākas pārvērtības.

CO 2 + NH 3 + aspartāts + 3 ATP + 2 H 2 O → urīnviela + fumarāts + 2 (ADP + H 3 PO 4) + AMP + H 4 P 2 O 7

Regulējošās reakcijas ir karbamoilfosfāta, citrulīna sintēze un pēdējā reakcija, ko katalizē argināze.

Hiperamonēmijas cēloņi var būt gan ģenētisks ornitīna cikla enzīmu defekts aknās, gan sekundāri aknu bojājumi cirozes, hepatīta un citu slimību rezultātā. Jebkura urīnvielas sintēzes enzīma aktivitātes samazināšanās noved pie šī enzīma substrāta un tā prekursoru uzkrāšanās asinīs.

Hiperamonēmiju pavada šādi simptomi:

Slikta dūša, atkārtota vemšana;

Reibonis, krampji;

Samaņas zudums, smadzeņu tūska (smagos gadījumos);

Garīgā atpalicība (hroniskā iedzimtā formā).

Pacientu ar dažādiem ornitīna cikla defektiem ārstēšana galvenokārt ir vērsta uz amonjaka koncentrācijas samazināšanu asinīs, izmantojot diētu ar zemu olbaltumvielu saturu un aminoskābju keto analogu ievadīšanu uzturā.

Fenilalanīns ir neaizvietojama aminoskābe, jo tā benzola gredzens netiek sintezēts dzīvnieku šūnās. Tirozīns ir nosacīti neaizstājama aminoskābe, jo tā veidojas no fenilalanīna.

Oksidatīvā fosforilēšana ir viena no svarīgākajām šūnu elpošanas sastāvdaļām, kas noved pie enerģijas ražošanas ATP veidā.Oksidatīvās fosforilēšanas substrāti ir organisko savienojumu – olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu – sadalīšanās produkti. Oksidatīvās fosforilēšanās process notiek uz mitohondriju kristāla.

Tomēr kā substrātu visbiežāk izmanto ogļhidrātus.Tādējādi smadzeņu šūnas nespēj izmantot uzturā nevienu citu substrātu, izņemot ogļhidrātus.

Iepriekš kompleksie ogļhidrāti tiek sadalīti vienkāršos, izraisot glikozes veidošanos. Glikoze ir universāls substrāts šūnu elpošanas procesā. Glikozes oksidēšana ir sadalīta 3 posmos:

Glikolīze

Oksidatīvā dekarboksilēšana un Krebsa cikls

Oksidatīvā fosforilēšana.

Šajā gadījumā glikolīze ir kopējā aerobās un anaerobās elpošanas fāze.

Lai sintezētu 1 ATP molekulu, nepieciešami 3 protoni

Dzīvniekiem, augiem un sēnēm oksidatīvā fosforilēšanās notiek specializētās subcelulārās struktūrās - mitohondrijās

46. ​​Oksidācijas un fosforilēšanās atdalīšanas bioķīmiskie mehānismi, tos izraisošie faktori
Elpošanas un fosforilācijas atdalīšana

Dažas ķīmiskās vielas (protonofori) var transportēt protonus vai citus jonus (jonoforus) no starpmembrānu telpas caur membrānu matricā, apejot ATP sintāzes protonu kanālus. Tā rezultātā elektroķīmiskais potenciāls pazūd un ATP sintēze apstājas. Šo parādību sauc par elpošanas un fosforilācijas atsaisti. Atvienošanas rezultātā ATP daudzums samazinās un ADP palielinās. Šajā gadījumā palielinās NADH un FADH2 oksidēšanās ātrums, palielinās arī absorbētā skābekļa daudzums, bet enerģija tiek atbrīvota siltuma veidā, un P/O attiecība strauji samazinās. Parasti atvienotāji ir lipofīlas vielas, kas viegli iziet cauri membrānas lipīdu slānim. Viena no šīm vielām ir 2,4-dinitrofenols (6.-17. att.), kas viegli pāriet no jonizētas formas uz nejonizētu, pievienojot protonu starpmembrānu telpā un pārnesot to matricā.

Atdalītāju piemēri var būt arī daži medikamenti, piemēram, dikumarols - antikoagulants (skatīt 14. apakšpunktu) vai metabolīti, kas veidojas organismā, bilirubīns - katabolisma produkts (skatīt 13. apakšpunktu), tiroksīns - vairogdziedzera hormons (skatīt sadaļu 11). Visām šīm vielām ir atvienošanas efekts tikai lielās koncentrācijās.

Fosforilācijas izslēgšana pēc ADP vai neorganiskā fosfāta izsīkšanas tiek pavadīta ar elpošanas kavēšanu (elpošanas kontroles efekts). Liels skaits efektu, kas bojā mitohondriju membrānu, izjauc savienojumu starp oksidāciju un fosforilāciju, ļaujot notikt elektronu pārnesei pat tad, ja nav ATP sintēzes (atsaistes efekts)

1. Kopējā produkcija:

Lai sintezētu 1 ATP molekulu, nepieciešami 3 protoni.

2. Oksidatīvās fosforilācijas inhibitori:

Inhibitori bloķē V kompleksu:

Oligomicīns - bloķē ATP sintāzes protonu kanālus.

Atraktilozīds, ciklofilīns - bloķē translokāzes.

3. Oksidatīvās fosforilācijas atvienotāji:

Atvienotāji ir lipofīlas vielas, kas spēj pieņemt protonus un pārnest tos caur mitohondriju iekšējo membrānu, apejot V kompleksu (tā protonu kanālu). Atvienotāji:

Dabiski - lipīdu peroksidācijas produkti, garās ķēdes taukskābes; lielas vairogdziedzera hormonu devas.

Mākslīgie - dinitrofenols, ēteris, K vitamīna atvasinājumi, anestēzijas līdzekļi.

47. Brīvo radikāļu veidošanās mehānismi. Antioksidantu sistēmas šūnās

Brīvie radikāļiķīmijā daļiņas (parasti nestabilas), kas satur vienu vai vairākus nepāra elektronus ārējā elektronu apvalkā. Pēc citas definīcijas brīvais radikālis ir tāda veida molekula vai atoms, kas spēj pastāvēt neatkarīgi (tas ir, kam ir relatīva stabilitāte) un kuram ir viens vai divi nepāra elektroni. Nesapārots elektrons aizņem tikai atomu vai molekulāro orbitāli. Parasti radikāļiem ir paramagnētiskas īpašības, jo nepāra elektronu klātbūtne izraisa mijiedarbību ar magnētisko lauku. Turklāt nepāra elektrona klātbūtne var ievērojami uzlabot reaktivitāti, lai gan šī radikāļu īpašība ir ļoti atšķirīga.

Izglītība

Rezultātā var izveidoties radikālis zaudējumiem

vai kad saņemšana viens elektrons ar neradikālu molekulu:

Lielākā daļa radikāļu veidojas ķīmisko reakciju laikā saišu homolītiskās disociācijas laikā. Tie nekavējoties tiek tālāk pārveidoti par stabilākām daļiņām:

Radikālās ķēdes kodolu veidošanos var ierosināt skarbu apstākļu iedarbība uz vielu (augsta temperatūra, elektromagnētiskais starojums, starojums). Daudzi peroksīda savienojumi ir arī labas radikāļus veidojošas sugas.

Antioksidanti(antioksidanti, konservanti) - oksidācijas inhibitori, dabiskas vai sintētiskas vielas, kas var palēnināt oksidāciju (galvenokārt tiek uzskatīts par organisko savienojumu oksidācijas kontekstu).

Galvenais anaerobo organismu šūnu homeostāzes iekšējais apdraudējuma avots ir starpprodukti, kas iesaistīti skābekļa pārnešanā un skābekļa metabolisma rezultātā izveidotie produkti. Anaerobie organismi ir attīstījušies, lai izstrādātu labi regulētus mehānismus, lai neitralizētu skābekļa un tā aktīvo metabolītu oksidatīvo ietekmi. Šīs pašpietiekamās aizsargkomponentes sauc par "antioksidantu aizsardzības sistēmām".

Darbības mehānismi

Ogļūdeņražu, spirtu, skābju, tauku un citu vielu oksidēšana ar brīvu skābekli ir ķēdes process. Pārvērtību ķēdes reakcijas tiek veiktas, piedaloties aktīviem brīvajiem radikāļiem - peroksīds (RO 2 *), alkoksi (RO *), alkil (R *), kā arī reaktīvās skābekļa sugas (superoksīda anjons, singleta skābeklis). Ķēdes sazarotās oksidācijas reakcijas raksturo ātruma palielināšanās transformācijas (autokatalīzes) laikā. Tas ir saistīts ar brīvo radikāļu veidošanos, sadaloties starpproduktiem - hidroperoksīdiem utt.

Visbiežāk sastopamo antioksidantu (aromātisko amīnu, fenolu, naftolu u.c.) darbības mehānisms ir reakcijas ķēžu pārtraukšana: antioksidantu molekulas mijiedarbojas ar aktīvajiem radikāļiem, veidojot mazaktīvus radikāļus. Oksidēšanās tiek palēnināta arī tādu vielu klātbūtnē, kas iznīcina hidroperoksīdus (dialkilsulfīdus utt.). Šajā gadījumā brīvo radikāļu veidošanās ātrums samazinās. Pat nelielos daudzumos (0,01-0,001%) antioksidanti samazina oksidācijas ātrumu, tāpēc noteiktā laika periodā (inhibīcijas, indukcijas periods) oksidācijas produkti netiek konstatēti. Oksidācijas procesu kavēšanas praksē liela nozīme ir sinerģisma fenomenam - savstarpējai antioksidantu efektivitātes paaugstināšanai maisījumā vai citu vielu klātbūtnē.

Oksidatīvā fosforilācija notiek elpceļu elektronu transportēšanas ķēdē, kas darbojas uz mitohondriju iekšējās membrānas. Noved pie ATP sintēzes un ir pēdējais šūnu elpošanas posms.

Glikolīzes un Krebsa cikla laikā no reakcijas starpproduktiem tiek noņemti ūdeņraža atomi. Ūdeņradis apvienojas ar NAD un FAD, kā rezultātā veidojas NAD · H 2 un FAD · H 2, kas nonāk elpošanas ķēdē. Šeit ūdeņradis galu galā oksidējas ar molekulāro skābekli līdz ūdenim. Tajā pašā laikā notiek liela skaita ADP molekulu fosforilēšanās par ATP.

Oksidatīvā fosforilēšana ir daudzpakāpju process. Ūdeņradis tiek atdalīts no NAD · H 2 un FAD · H 2, pēc tam tas tiek pārnests caur nesēju ķēdi: flavoproteīnu, koenzīmu Q (ubihinonu), citohromiem. Un tikai ceļojuma beigās tas savienojas ar skābekli. Šajā gadījumā nesēji tiek pakļauti virknei redoksreakciju.

Vairākās vietās elpošanas ķēdē, ūdeņraža atomiem un elektroniem pārejot no viena nesēja uz otru, izdalās enerģija ATP sintēzei pietiekamā daudzumā.

Pirmajos ķēdes posmos ūdeņradis tiek pārnests uz membrānas ārējo pusi, pēdējos ar citohromu palīdzību tiek pārnesti elektroni.

Citohromu pāris ir olbaltumvielu pigmenti ar dzelzi saturošu grupu - hemu. Redoksreakciju laikā dzelzs pārmaiņus parādās oksidētā (Fe 3+) vai reducētā (Fe 2+) formā.

Pēdējais citohroms ķēdē satur varu, tas katalizē molekulārā skābekļa reducēšanos uz ūdeni.

Ūdeņraža un elektronu pārnešana caur elpošanas ķēdi

NAD (nikotīnamīda adenīna dinukleotīds) un NADP (nikotīnamīda adenīna dinukleotīda fosfāts) ir koenzīmi, kas iegūti no nikotīnskābes. Pirmais atšķiras no otrā ar to, ka uz ribozes molekulas nav fosforskābes atlikuma. Šīs molekulas ir elektropozitīvas, jo tām trūkst viena elektrona. Tāpēc var pārnest gan elektronus, gan ūdeņraža atomus. Tiek pieņemts ūdeņraža atomu pāris, no kuriem viens sadalās protonā un elektronā. Lai gan bieži tiek rakstīts NAD(P) · H 2, izrādās, ka brīvais protons nav saistīts ar molekulu, bet atrodas vidē: NAD · H + H +.

Kad ūdeņradis tiek pārnests no NAD uz flavoproteīnu, notiek pirmā ATP sintēze elpošanas ķēdē.

Ūdeņradi pārvadā flavoproteīns veselu atomu veidā. Koenzīms Q pieņem ūdeņradi no flavoproteīna un pārnes to uz pirmo citohromu (b). Citohromi pārnes tikai elektronus ar sava dzelzs atoma palīdzību, kas tiek reducēts no Fe 3+ uz Fe 2+. Tāpēc ūdeņradis sadalās H + un e - jonos. Ūdeņraža joni atrodas vidē iekšējās mitohondriju membrānas ārpusē.

Kad elektroni tiek pārnesti pa citohroma ķēdi, tiek sintezēts ATP. Pēdējais citohroms pārnes elektronus uz molekulāro skābekli, kas pārvēršas par negatīvi lādētu anjonu.

Potenciāla atšķirība rodas starp iekšējās membrānas ārējo virsmu, kur uzkrājas ūdeņraža katjoni (H +), un membrānas iekšējo virsmu, kur uzkrājas skābekļa anjoni (O 2 -). Enzīms ATP sintetāze ir iebūvēts membrānā, kas ražo ATP. Kad potenciālā starpība sasniedz kritisko vērtību, H + pārvietojas pa fermenta kanālu. Pateicoties šīs kustības enerģijai, tiek sintezēts ATP, un skābeklis piesaista ūdeņraža jonus, veidojot ūdeni.