Учебно-методический комплекс «Биохимия» 3 курс, V семестр 020201. 65 «Биология (специалист)»
|
Скачать 0.72 Mb.
|
|
Глава 4. БИОСИНТЕЗ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ МАКРОМОЛЕКУЛ 4.1. Биосинтез олиго- и полисахаридов 1. Синтеза глюкозы из ацетилCоА в тканях высших животных не происходит; имеет место просто перераспределение метки. Если мечена карбоксильная группа миристиновой кислоты, метка появляется в С-1 ацетилCоА. После одного оборота ЦТК в С-1 и С-4 оксалоацетата, а потом в результате глюконеогенеза в С-3 и С-4 глюкозы. Увеличения количества оксалоацетата не происходит, а значит, нет глюконеогенеза; глюкоза не синтезируется и количество гликогена не увеличивается. 2. С помощью глиоксилатного цикла. ацетилCоА + оксалоацетат цитрат изоцитрат сукцинат + глиоксилат; глиоксилат + ацетилCоА малат + CоА. Суммарный эффект – ацетилCоА и оксалоацетат превращаются в малат и сукцинат, которые могут быть преобразованы в оксалоацетат. Одна молекула оксалоацетата без ущерба для ЦТК может быть направлена на синтез глюкозы. 3. 2Глюкоза + АТР + UТР лактоза + АDР + UDР + 2рi. 4. Глюкоза + АТР + UТР + (глюкоза)n-1 (глюкоза)n + АDР + + UDР + 2рi. 5. Три высокоэнергетических фосфатных связи ( исходя из глюкозы). 4.2. Биосинтез липидов и жирных кислот 1. а) CDP-диацилглицерин; б) CDP-этаноламин. 2. а) Мечены положения 2, 4, 6, 8, 10, 11, 12, 14, 16, 20, 22, 24; б) мечены положения 1, 3, 5, 7, 9, 13, 15, 17, 18, 19, 21, 23, 25, 26, 27; в) метка уходит с СО2, г) мечены положения 1, 7, 15, 19, 21, 25, 26, 27. 3. С-1, С-3 и С-5 мевалоната. 4. Четные атомы углерода пальмитила. 5. Тринадцать высокоэнергетических фосфатных связей (6 из них приходится на ррi). 6. 7ацетил CоА + 12 NADPH + 12Н+ + 6АТР + Н2О миристиновая кислота + 7CоА + 12NADP+ + 6ADP + 6рi. 7. Двадцать четыре высокоэнергетических фосфатных связи. 8. 12.5 глюкоза + 42NADPH + 42Н+ + 47NAD+ + 2ADP + 2рi трипальмитин + 24СО2 + 42NADP+ + 47NADH + 47Н+ + 2АТР + 23Н2О. 4.3. Биосинтез нуклеотидов 1. Глюкоза + 2АТР + 2NADP+ + Н2О → PPRP + СО2 + ADP + + АМР + 2NADPH + Н+. 2. Gln + Asp + CO2 + 2ATP + NAD+ → Оротат + 2ADP + 2Pi + Glu + + NADH + H+. 3. а) С-5 пурина; б) С-3 рибозы и С-4 пурина; в) С-5 пурина, С-1 и С-3 рибозы; г) N-3 и N-9 пурина. 4. 6 высокоэнергетических фосфатных связей. 5. Оксалоацетат + рибозо-5-фосфат +2NН3 + NAD+ + NADPH + + Н+ + 5АТР UТР + NADH + Н+ + NADP+ + 4ADP + АМР + 4рi; 6 высокоэнергетических фосфатных связей; 0.139 моль глюкозы. 6. а) С-4 пиримидинового кольца; б) N-1, N-3 и аминогруппа; в) N-1, N-3 и аминогруппа. 7. С-2. 8. а. 9. Никотиновая кислота + рибозо-5-фосфат + 3NН3 + 5АТР + + Н2О NADP+ + АМР + 3АDР + 2ррi + 2рi. 4.4. Биосинтез аминокислот 1. Изоцитрат + FAD + NН3 + 2АТР + GDP + Н2О треонин + + 2СО2 +FADH2 + 2АDР + рi + GТР. 2. Цитрат + NН3 + 4NAD+ + NADPH + Н++ FAD + ТГФК + Н2О глицин + 3СО2 + FADH2 + 4NADH + 4Н+ + NADP+ +N5,N10-метиленТГФК. 3. -Кетоглутарат + NН3 + 3NADPH + 3Н+ пролин + 3NADP+ + + 3Н2О; -С. 4. Глюкоза пируват оксалоацетат аспартат; 1/2глюкоза + СО2 + NН3 + NAD+ + NADPH + Н+ аспартат + NADH + Н+ + NADP+ + Н2О. 5. -С; 15N метки нет. 6. Схема. Для нормального функционирования цикла мочевины необходимо пополнение запасов аспартата ( образующийся фумарат в ЦТК превращается в оксалоацетат; последний через переаминирование дает аспартат).  Глава 5. РЕГУЛЯЦИЯ СИСТЕМ БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 1. Мозг не может использовать жирные кислоты, он должен получать глюкозу, так же как и красные клетки крови, которые не имеют митохондрий и могут производить энергию только путем гликолиза. 2. Лимитирующей стадией цикла Кальвина является карбоксилирование рибулозо-1,5-дифосфата с образованием двух молекул 3фосфоглицерата. Активность рибулозо-1,5-дифосфат-карбоксилазы регулируется несколькими путями: а) NADPH, образуемый фотосистемой I, аллостерически активирует карбоксилазу; б) скорость реакции возрастает при повышении рН с 7 до 9. Индуцируемое светом закисление полости тилакоидов приводит к защелачиванию стромы, которое активирует карбоксилазу; в) фермент активируется Mg2+. Mg2+ освобождается в строму при засасывании протонов в полость тилакоидов под действием освещения. 3. Фруктозо-2,6-дифосфат. сАМР увеличивает его уровень. 4. Ковалентная модификация заключается в фосфорилировании некоторых белков с помощью протеинкиназ, переносящих остаток фосфата от АТР на некоторые аминокислотные остатки (Ser, Thr, His, Tyr) в активном центре соответствующих белков. Фосфорилированная форма может быть активной или неактивной. Ферменты, теряющие активность при фосфорилировании: пируватдегидрогеназа, ацетилCоА-карбоксилаза, гликогенсинтетаза. Ферменты, активируемые фосфорилированием определенных аминокислотных остатков в их активном центре, следующие: гликогенфосфорилаза а, фосфоглюкомутаза, сукцинилтиокиназа. Демодификация происходит путем гидролиза фосфатной группы фосфатазой. 5. Регуляция ферментативной активности по типу обратной связи – это регуляция с помощью конечного продукта. Регуляция по типу обратной связи обычно происходит на первой, функционально необратимой стадии, уникальной для данной цепи реакций. Так гексокиназа ингибируется своим продуктом – глюкозо-6-фосфатом, пируватдегидрогеназа – ацетил-CоА и NADH, ферменты, участвующие в первых стадиях биосинтеза пуриновых нуклеотидов: карбамоилфосфатсинтетаза и аспартат-транскарбамоилаза – UТР и пуриновыми нуклеотидами. 6. Регуляция распада и синтеза гликогена осуществляется путем изменения в противоположном направлении активности двух ключевых ферментов – гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы – с помощью их фосфорилирования и дефосфорилирования. Под воздействием гормона адреналина активируется аденилатциклаза, превращающая АТР в сАМР. В присутствии сАМР протеинкиназа А обратимо диссоциирует, освобождая обладающие каталитической активностью субъединицы, и активирует киназу фосфорилазы путем фосфорилирования. Киназа фосфорилазы фосфорилирует гликогенфосфорилазу, превращая ее в активную гликогенфосфорилазу, и гликогенсинтазу, переводя ее в неактивное состояние. В результате ингибирования гликогенсинтазы и активирования гликогенфосфорилазы гликоген включается в процесс распада. Фосфодиэстераза катализирует распад сАМР и прекращает действие гормонального сигнала. Активность протеинкиназы падает; она перестает ингибировать протеинфосфатазу, которая дефосфорилирует фосфорилазу а, киназу фосфорилазы и гликогенсинтазу. Активация гликогенсинтазы путем дефосфорилирования вызывает синтез гликогена. 7. Синтез пуриновых нуклеотидов регулируется ингибированием по типу обратной связи на нескольких стадиях. 1) Концентрация PPRP регулируется ингибированием 5пуриннуклеотидами (AMP, GMP, IMP). 2) Они же ингибируют PPRP-амидотрансферазу по принципу обратной связи. 3) АМР регулирует активность аденилосукцинатсинтетазы, влияя по принципу обратной связи на собственный синтез. GМР регулирует собственный синтез, действуя по тому же принципу на IМРдегидрогеназу. Наряду с этим, образование аденилосукцината из IМР на пути к АМР стимулируется GТР. Образование же GМР из ксантозинмонофосфата требует присутствия АТР. Перекрестная регуляция расходящихся путей метаболизма IMР. Такая регуляция тормозит биосинтез одного из пуриновых нуклеотидов при недостатке другого. При синтезе пиримидинов карбамоилфосфатсинтетаза ингибируется по принципу обратной связи UТР, пуриннуклеотидами, активируется PPRP; аспартаттранскарбамоилаза чувствительна к ингибированию CТР. На нескольких этапах биосинтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов осуществляется перекрестная регуляция. 8. Восстановление NDP тонко регулируется аллостерическими взаимодействиями. Субъединица В1 рибонуклеотид-редуктазы содержит два типа аллостерических участков: один регулирует общую активность фермента, другой – субстратную специфичность. Общая активность снижается при связывании dАТР (ингибирование по типу обратной связи). Связывание dАТР (АТР) с участками, регулирующими субстратную специфичность, увеличивает восстановление пиримидиндинуклеотидов UDР и СDР. Восстановление GDР стимулируется связыванием dТТР, который также ингибирует восстановление пиримидиндинуклеотидов. Увеличение концентрации dGТР стимулирует восстановление ADP. Эта сложная схема регуляции обеспечивает синтез достаточного количества 4NТР для синтеза ДНК. 9. Глюкозо-6-фосфат, продукт гексокиназной реакции, является промежуточным продуктом не только гликолитического пути, но и может превращаться в гликоген или окисляться по пентозофосфатному пути. Первая, необратимая реакция, присущая только гликолитическому пути, – фосфофруктокиназная реакция. 10. Одной из причин возникновения регуляции метаболизма веществ в клетке является потенциальная опасность возникновения “холостых” (или субстратных) циклов, приводящих к бессмысленному переводу энергии АТР в тепло. “Холостой” цикл на примере гликолитической фосфофруктокиназы выглядит следующим образом:  Крупномасштабные “холостые” циклы, потенциально возможные в отсутствие регуляции:   В такие “холостые” циклы могут потенциально объединиться любые парные комбинации процессов синтеза и распада отдельных метаболитов. Чтобы исключить подобную ситуацию, расщепление и синтез метаболитов должны регулироваться противоположным образом: когда активируется один из процессов, другой должен ингибироваться. Приложение Величины рК ионизированных групп некоторых аминокислот (25оС)
|
Похожие:
 |
Учебно-методический комплекс «Биохимия» 3 курс, V семестр 020201. 65 «Биология (специалист)» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов III курса факультета естественных наук, направление подготовки 020201. 65... |
|
Учебно-методический комплекс «Биохимия» 3 курс, V семестр 06. 03.... Учебно-методический комплекс предназначен для студентов III курса факультета естественных наук, направление подготовки 06. 03. 01... |
 |
Учебно-методический комплекс дисциплины «Биохимия и молекулярная биология» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс Новосибирск 2013 г. Учебно-методический... Учебно-методический комплекс предназначен для студентов 2 курса совместного Китайско-российского института, направление подготовки... |
|
5. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов на практике Вид практики учебная (очная форма обучения –2 курс, 4 семестр; заочная – 3 курс, 6 семестр) – две недели |
|
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Деньги, кредит, банки» Учебно-методический комплекс рекомендован к изданию кафедрой «Банковское дело» и утвержден Учебно-методическим советом (протокол... |
|
Учебно-методический комплекс по дисциплине Фтизиатрия Основная образовательная программа 31. 05. 02 Педиатрия (квалификация «специалист») |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины Учебно-методический комплекс составлен на основании требований государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины «Трудовое право» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины «Компьютерная подготовка» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины «Иностранный язык» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины «производственный менеджмент» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины «Информатика» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины «Иностранный язык» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплины «информационные технологии управления» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного стандарта высшего профессионального образования... |