ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Игровые автоматы с быстрым выводом

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Пищеварительные липолитические ферменты

Липолизом называется гидролиз липидов, липолитическими ферментами – ферменты, катализирующие гидролиз липидов. К пи­щеварительным липолитическим ферментам относятся липазы желудка, липаза, фосфолипаза и холестераза кишечника.

Липаза желудка – слабоактивная гидролаза, гидролизует жиры молока.

Липаза тонкого кишечника – гидролитический фермент, катали­зирующий гидролиз жиров. Продуктами гидролиза являются моно-и диацилглицериды, глицерин, жирные кислоты. Оптимум рН 7,8–8,2. Активатором являются желчные кислоты. Обязательным условием пе­реваривания жиров является их эмульгирование. К природным эмуль­гаторам жиров относятся сывороточный альбумин и желчные кислоты.

Фосфолипазы – гидролазы, катализирующие гидролиз фосфопидов в тонком кишечнике. Активатором фосфолипаз и эмульгаторов фосфолипидов являются желчные кислоты. К фосфолипазам от­носятся фосфолипазы А, В, С, Д, которые последовательно гидролизуют молекулу фосфолипидов.

Первый фермент – фосфолипаза А – отщепляет ненасыщенную жирную кислоту от второго углеродного атома глицерина, в результа­те чего образуется лизофосфолипид, который обладает свойствами эмуль­гатора. Далее последовательно действуют фосфолипазы В, С и Д, которые расщепляют молекулы фосфолипида на глицерин, жирную и фосфорную кислоты и азотистое основание.

Холестераза относится к гидролазам. Субстратом для нее явля­ются эфиры холестерина (сложносвязанная форма холестерина). Опти­мум рН 7,8–8,2. Активатор – желчные кислоты. Продукты гидроли­за – свободный холестерин и кислоты.

Пищеварительные гликозидазы

Гликозидазы (амилолитические ферменты, глюкозидазы, карбогидразы) –гидролитические ферменты, катализирующие гидролиз поли- и олигосахаридов в желудочно-кишечном тракте. К ним отно­сятся α-амилаза, α-декстриназа и мальтаза слюны, α-амилаза, мальтаза, сахараза и лактаза кишечника.

α-Амилаза (птиалин) и β-амилаза (α-декстриназа} – гидролазы, которые вырабатываются слюнными железами. Оптимум рН 6,8–7,2. Активатором амилаз являются ионы С1^-; субстратом для α-амилазы – растительный и животный крахмал, продуктом гидролиза – декстри­ны. Для β-амилазы основным субстратом являются декстрины, про­дуктом гидролиза – мальтоза. Декстрины – это полисахариды с бо­лее низкой степенью полимеризации, чем крахмал.

Для определения активности амилазы слюны используется "по­роговый" метод определения амилазной активности по Вольгемуту. Он основан на определении минимального "порогового" количества фермента, способного расщеплять 1 см³ 0,1 %-го раствора крахмала за 30 мин при температуре 38 °С. Данное минимальное количество фермента принимают за единицу амилазной активности. Амилазная активность слюны, или амилокластическая сила слюны (А), выража­ется количеством 0,1 %-го раствора крахмала (в см³), которое рас­щепляется 1 см³ неразведенной слюны при температуре 38 °С в тече­ние 30 мин. В норме амилазная активность слюны ( ) равна 160–320.

Мальтаза – гидролаза, которая вырабатывается слюнными же­лезами. Активатором являются ионы С1^-, субстратом – мальтоза, продуктом гидролиза – глюкоза. Оптимум рН 6,8–7,2.

α-амилаза β-амилаза мальтаза

Крахмал Декстрины Мальтоза Глюкоза

Кишечный сок – пищеварительный сок, выделяемый либеркюновыми железами слизистой оболочки кишечника. В состав сока вхо­дят следующие гликозидазы: слабоактивная амилаза, мальтаза, саха­раза (инвертаза), лактаза.

Поджелудочной железой вырабатывается панкреатический сок, который содержит такие ферменты, как амилаза, мальтаза и сахароза. Панкреатический сок поступает в двенадцатиперстную кишку. Для гликозидаз тонкого кишечника физиологический диапазон рН 7,8—8,2.

В кишечнике происходят следующие процессы:

α-амилаза

(С₆Н₁₀О₅)_n (С₆Н₁₀О₅)_m

крахмал декстрины

β-амилаза

(С₆Н₁₀О₅)_m + m Н₂О 2m C₁₂H₂₂O₁₁;

декстрины мальтоза

мальтаза

C₁₂H₂₂O₁₁ + Н₂О 2С₆Н₁₂О₆;

мальтоза глюкоза

сахараза

C₁₂H₂₂O₁₁ + Н₂О С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

сахароза глюкоза фруктоза

лактаза

C₁₂H₂₂O₁₁ + Н₂О С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

лактоза глюкоза фруктоза

Образующиеся моносахариды по воротной вене всасываются в печень.

6.2. Ферменты цикла Кребса

Цикл Кребса (цикл лимонной кислоты, цикл трикарбоновых кис­лот) является метаболическим энергетическим "котлом" для животно­го организма и включает 10 ферментативных реакций, четыре из которых являются окислительно-восстановительными. В ходе реак­ций освобождается 70 % энергии. Чрезвычайно велика биологичес­кая роль этого цикла, поскольку это общий конечный путь окисли­тельного распада всех основных пищевых продуктов. В процессе окисления топливных молекул (углеводов, аминокислот, жирных кис­лот) происходит обеспечение организма энергией в виде АТФ. Топ­ливные молекулы вступают в цикл Кребса после превращения в ацетил-КоА. Кроме того, цикл трикарбоновых кислот поставляет промежуточные продукты для процессов биосинтеза и происходит в матриксе митохондрий.

Рассмотрим реакции цикла Кребса.

Реакция 1. Цикл начинается с конденсации четырехуглеродного компонента оксалоацетата и двухуглеродного компонента ацетил-КоА. Реакция катализируется цитратсинтазой и представляет собой альдольную конденсацию с последующим гидролизом.

Реакция 3. Реакция гидратации, которая также катализируется ферментом аконитазой.

Реакция 4. Это первая окислительно-восстановительная реакция:

Реакция 5.

Реакция 6. Также является реакцией окислительного декарбоксилирования, т.е. это вторая окислительно-восстановительная реакция:

α-Оксоглутарат + НАД + КоА Сукцинил-КоА + СО₂ + НАДН

Реакция катализируется α-оксоглутаратдегидрогеназным комплексом, состоящим из трех ферментов:

В сукциниле имеется связь, богатая энергией. Расщепление тиоэфирной связи сукцинил-КоА сопряжено с фосфорилированием гуанозиндифосфата (ГДФ):

Сукцинил-КоА + ~ Ф +ГДФ Сукцинат + ГТФ +КоА

Фосфорильная группа ГТФ легко переносится на АДФ с образованием АТФ:

ГТФ + АДФ АТФ + ГДФ

Это единственная реакция цикла, являющаяся реакцией субстратного фосфорилирования.

Эта реакция катализируется анаэробной дегидрогеназой, содер­жащей кофермент НАД.

В цикле Кребса образуются углекислый газ, протоны и электро­ны. Четыре реакции цикла являются окислительно-восстановитель­ными. Катализируются ферментами-дегидрогеназами, содержащи­ми коферменты НАД, ФАД. Коферменты захватывают образующиеся Н⁺ и ē и передают их в дыхательную цепь (цепь биологического окисления). Элементы дыхательной цепи находятся на внутренней мем­бране митохондрий.

Дыхательная цепь – это система окислительно-восстановитель­ных реакций, в ходе которых происходит постепенный перенос Н⁺ и ē к О₂, который поступает в организм в результате дыхания. В дыхательной цепи происходит образование АТФ. Основными пере­носчиками ē в цепи являются железо- и медьсодержащие белки (цитохромы), кофермент Q (убихинон). В цепи находятся пять цитохромов (b₁, c₁, c, a, a₁):

Q Цитохром b₁ Цитохром c₁ Цитохром с

Цитохром а Цитохром а₁ O₂

Схема цикла Кребса

Простетической группой цитохромов в, с₁, с является железосо­держащий гем. Механизм действия данных цитохромов основан на том, что в их составе имеется атом железа с переменной валентнос­тью, который может находиться как в окисленном, так и в восстанов­ленном состоянии в результате переноса ē и Н⁺

Fe³⁺ + ē ↔ Fe²⁺; Fe²⁺ – ē ↔ Fe³⁺

Цитохромы а и а₃ образуют комплекс цитохромоксидазу, кото­рая является последним звеном дыхательной цепи. Помимо железа цитохромоксидаза содержит медь с переменной валентностью. При транспортировке ē от цитохрома а₃ к молекулярному О₂ происходит процесс:

Cu¹⁺ – ē ↔ Cu²⁺

Итоговая реакция, которая происходит на цитохромоксидазе, имеет вид:

О₂ + 4Н⁺ + 4 ē → 4Н₂О

Энергетический баланс цикла Кребса и дыхательной цепи – 24 молекулы АТФ.

6.3. Ферменты тканевого метаболизма глюкозы

В животных клетках глюкоза и гликоген распадаются анаэроб­ным и аэробным путями. Распад глюкозы происходит в цитоплазме (цитозоле). Аэробный распад характерен для тканей, обогащенных кислородом, анаэробный – для тканей с недостатком кислорода.

Анаэробный распад

Анаэробный распад глюкозы и гликогена происходит в клетках мышечной ткани животного организма.

Кроме того, анаэробное пре­вращение глюкозы характерно для многих микроорганизмов. Такой путь распада называется дихотомическим (от греч. dicha – на две части + toma – сечение), так как в процессе наблюдается образова­ние из одной молекулы гексозы (шесть С-атомов) двух молекул триоз, содержащих по три С-атома. Конечный продукт анаэробного пре­вращения – молочная кислота (СН₃–СН(ОН)–СООН).

Рассмотрим уравнения реакции анаэробного распада. Следует отметить, что в организме любой метаболический путь начинается с активации исходного соединения. Активация осуществляется основ­ной биохимической реакцией – переносом фосфорильной группы от АТФ в результате фосфорилирования.

Реакция 2. Это реакция изомеризации глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат (альдозы в кетозу). Реакция идет с участием фермента глюкозофосфатизомеразы.

Реакция 4. Настоящая реакция является реакцией дихотомического распада гексозы на две триозы; катализируется ферментом альдолазой.

Реакция 6. Реакция катализируется ферментом глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназой.

Реакция 7. Это реакция гликолиза, в которой происходит образование АТФ; катализируется фосфоглицерокиназой.

Реакция 8. Данная реакция является реакцией внутримолекулярного перемещения фосфатной группы, катализируется ферментом мутазой.

Реакция 10. Реакция является реакцией субстратного фосфорилирования, приводит к образованию пирувата и АТФ; катализируется ферментом пируваткиназой.

Реакция 11. Данная реакция катализируется ферментом лактатдегидрогеназой, конечный продукт – молочная кислота. Образование лактата является завершающей реакцией анаэробного гликолиза. Энергетический баланс – две молекулы АТФ.

При интенсивной мышечной деятельности молочная кислота на­капливается в мышцах и воздействует на нервные окончания, вызы­вая боль в мышцах. Возвращаясь в печень, молочная кислота уча­ствует в глюконеогенезе.

Анаэробный гликолиз характерен также для посмертных изме­нений мышечной ткани и характеризует первые три стадии посмерт­ного распада: предсмертный период, первоначальный период посмерт­ных изменений, окоченение.

Аэробный распад глюкозы

Аэробный распад глюкозы – это основной путь превращения углево­дов в тканях, необходимый для обеспечения организма энергией. Он проис­ходит непрямым (дихотомическим) или прямым (апотомическим) путями.

Аэробный непрямой распад глюкозы протекает в тканях, бога­тых кислородом (мозг, легкие). В результате такого распада глюкоза полностью распадается до СО₂ и Н₂О (с выделением большого коли­чества энергии):

С₆Н₂О₆ + 6О₂ 6СО₂ + 6Н₂О + энергия.

Процесс окисления глюкозы происходит в три этапа:

1. Распад глюкозы до пировиноградной кислоты (ПВК).

2. Превращение ПВК в ацетил-КоА (СН₃СО – SКоА) в цикле Кребса.

3. Дыхательная цепь.

Промежуточные продукты анаэробного и аэробного непрямого распада до стадии образования ПВК идентичны.

Для аэробного непрямого распада характерно образование ацетил-КоА из пирувата по схеме

Пируват + НАД + КоА Ацетил-КоА + СО₂ + НАДН.

Реакция катализируется пируватдегидрогеназным комплексом. Далее ацетил-КоА включается в цикл Кребса. Энергетический баланс – 38 молекул АТФ.

Аэробный прямой распад глюкозы является апотомическим. В нем имеет место прямое окисление молекулы глюкозы без предва­рительного ее расщепления на две триозы. Этот распад называется пентозным циклом, так как при прямом окислении глюкозы образу­ется пентоза и выделяется СО₂. Такое окисление углеводов называет­ся гексозомонофосфатным.

Прямой распад характерен для тканей, в которых происходит ин­тенсивный синтез жирных кислот и ароматических липидов (молочная железа, надпочечники, жировая ткань и печень). Гексозомонофосфатный распад "поставляет" пентозы для биосинтеза нуклеиновых кислот.

6.4. Тканевые протеолитические ферменты

Тканевой протеолиз, т. е. гидролиз тканевых белков с участием тканевых протеолитических ферментов, называется автолизом, а ферменты – катепсинами. Катепсины подразделяются А, В, С, D, Е, Н, N, L, S.

По локализации выделяют две группы катепсинов. К первой группе относятся кислые катепсины. Они локализованы в лизосомах клеток, где происходит основной процесс гидролиза белков, и состав­ляют 85–90 % от общего содержания катепсинов в клетках. Ко вто­рой группе относятся основные и нейтральные катепсины. Они лока­лизованы в цитозоле и эндоплазматическом ретикулуме и составляют 10–15 % от общего содержания катепсинов.

В основном катепсины являются кислыми протеиназами. Катеп-син В относится к тиоловым протеиназам.

По специфичности действия катепсины подразделяются на экзопептидазы (С, А, Н) и эндопептидазы (В, N, L, S, D).

Катепсин С отщепляет дипептид с N-конца полипептидной цепи, имеет оптимум рН 5,0–6,0.

Катепсин А аналогичен карбоксипептидазе, оптимум рН 5,0–5,5.

Катепсин В является аналогом трипсина, оптимум рН 5,5—6,0.

Катепсин Н подобен аминопептидазе, наиболее активен в клет­ках печени, оптимум рН 6,0–7,0.

Катепсин N при рН 3,6–6,0 гидролизует нативный коллаген, при рН 6 — растворимый коллаген.

Катепсин L аналогичен химотрипсину, оптимум рН 5,0.

Катепсин D имеет оптимум рН 4,0.

Тканевые протеиназы активны в период посмертных изменений тканей.

6.5. Бактериальные ферменты. Роль бактериальных ферментов в образовании продуктов гниения

Бактериальные ферменты катализируют процессы гниения в кишечнике и тканях. Продукты гниения образуются в основном в результате дезаминирования и декарбоксилирования аминокислот.

Дезамияированием называется процесс отщепления от амино­кислоты группы –NН₂, который контролируется ферментами дезаминазами. Для человеческого организма характерно внутримолеку­лярное и окислительное дезаминирование. Декарбоксилирование аминокислот –отщепление от аминокислоты СO₂ – контролируют бактериальные ферменты декарбоксилазы. Декарбоксилазы и дезаминазы содержат витамин В₆.

Основными продуктами гниения являются путресцин, кадаверин, фенол, скатол, индол, крезол, гистамин, тирамин, триптамин.

Из триптофана после разрушения бактериями боковой цепи образуется скатол и индол.

В результате декарбоксилирования микроорганизмов ферментами из орнитина образуется путрисцин, из лизина – кадаверин:

Фенол, крезол, индоксил, скатоксил обезвреживаются в печени путем синтеза парных соединений с серной и глюкуроновой кислота­ми. Данные соединения не ядовиты, выделяются с мочой наружу. Фенол, крезол, индоксил, скатоксил реагируют не со свободным суль­фатом, а с его активной формой – фосфоаденозинфосфосульфатом (ФАФС) или глюкуроновой кислотой (УДФГК – уридиндифосфоглюкуроновая кислота).

В почках индоксилсерная кислота реагирует с КНСО₃, в результате чего образуется "животный" индикан (калиевая соль).

При сбалансированном аминокислотном питании в моче здоровых животных содержится 10% индикана, индикан выделяется с мочой при длительной задержке продуктов переваривания белков в кишечнике.

В печени и почках бензойная кислота обезвреживается взаимодействием с глицином:

Серосодержащие аминокислота также образуют характерные продукты гниения – меркаптаны (RSH), метан (СН₄), сероводород (SH₂), метиламин (CH₃NH₂).

РАЗДЕЛ 7. НЕКОТОРЫЕ ФЕРМЕНТЫ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ

7.1. Оксидоредуктазы растений

Полифенолоксидаза растительных объектов

Полифенолоксидаза (ПФО), или катехолоксидаза, или фенолоксидаза, является важным ферментом растительных тканей, катализирует окисление о-дифенолов до о-дихинонов (дифенолоксидазная активность) или о-гидроксилирование монофенолов (монофенолгидрооксилазная, или крезолазная, активность).

Полифенолоксидаза – это медьсодержащий фермент. Субстратами для него являются пирокатехин, катехол, галловая кислота, хлорогеновая кислота и др. Оптимальный диапазон рН 5,0–7,0. Полифенолоксидаза находится в пластидах всех типов клеток высших растений (в хлороплас-тах, лейкопластах) в виде профермента прополифенолоксидазы. Актива­торами латентной формы являются протеазы и жирные кислоты.