ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

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.

ФЕРМЕНТЫ. ИХ СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ, ИХ СВОЙСТВА И КЛАССИФИКАЦИЯ.

1 234 5 6

При участии нуклеиновых кислот осуществляется хранение и передача наследственной информации путём контроля синтеза белка. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота) имеют различия в функциях, но их биологическая роль взаимосвязана.

По своему строению нуклеиновые кислоты являются высокомолекулярными соединениями (полинуклеотидами), состоящими из большого числа мононуклеотидов. Каждый из нуклеотидов включает в себя азотистое основание, углевод (пентозу) и остаток фосфорной кислоты. В составе нуклеотидов найдено пять азотистых оснований. Два из них – аденин и гуанин – являются производными гетероциклического соединения пурина (пуриновые основания). Три азотистых оснований – урацил, тимин и цитозин – производные пиримидина (пиримидиновые основания.

Углеводы, входящие в состав нуклеиновых кислот – это рибоза (в составе РНК) и дезоксирибоза (в составе ДНК).

Азотистое основание, связанное с углеводом, называется нуклеозидом.Нуклеозиды, содержащие аденин и гуанин, называются соответственно аденозин и гуанозин, а нуклеозиды с пиримидиновыми основаниями – уридин,тимидин и цитидин.

Нуклеиновые кислоты отличаются друг от друга строением входящих в их состав нуклеотидов, их количеством и порядком расположения.

Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных в спираль вокруг общей оси и образующих двойную спираль. Азотистые основания обеих цепей находятся внутри двойной спирали и соединены друг с другом водородными связями. Связывание азотистых оснований осуществляется по принципу комплементарности (соответствия). Аденин всегда соединяется с тимином, а гуанин с цитозином.

Принцип комплементарности лежит также в основе таких важнейших процессов, как репликация (удвоения молекулы ДНК в процессе клеточного деления), торанскрипция (передача генетической информации с молекулы ДНК на информационную РНК в процессе синтеза белков) и трансляция (сборка из аминокислот белковой молекулы на рибосомах).

ДНК является главным аппаратом кодирования наследственной информации в хромосомах. Информация передаётся в форме кода, основу которого составляет определённый набор нуклеотидов. Отдельные участки ДНК кодируют свойства белков различного состава и функции.

Первичную структуру РНК составляет цепь соединённых между собой рибонуклеотидов. Вторичная структура РНК зависит от вида РНК. Молекулы РНК имеют одноцепочечное строение и могут иметь спирализованные и складчатые участки за счёт водородных связей внутри цепи. Некоторые РНК (транспортные) имеют вид «клеверного листа».

Выделяют три вида РНК: м-РНК, набор её нуклеотидов кодирует строго определённый аминокислотный состав будущей молекулы белка; т-РНК осуществляет доставку аминокислот к месту синтеза белка; р-РНК образует структуру рибосом, где осуществляется синтез белка.

ФЕРМЕНТЫ. Ферменты, или энзимы – это особые белки, выполняющие роль катализаторов химических реакций. Все химические реакции в организме протекают с огромными скоростями благодаря участию ферментов.

Ферменты могут быть простыми белками – протеинами (однокомпонентными) ферментами и сложными – протеидами (двухкомпонентными ферментами). Белковая часть этих ферментов называется апоферментом, небелковая часть (простетическая группа) – коферментом.

Ферменты имеют сложную пространственную структуру. Не все участки их молекул выполняют одинаковую функцию. Некоторые функциональные группы непосредственно участвуют в связывании субстрата и его преобразовании – это активный центр фермента.

В ферментативной реакции выделяют три обязательные стадии. На первой стадии молекулы реагирующих веществ (субстратов) присоединяются к активному центру фермента за счёт слабых связей. Образуется фермент-субстратный комплекс. Под действием фермента молекула субстрата меняет свою пространственную конфигурацию, в ней уменьшается прочность связей. Фермент-субстратный комплекс становится нестабильным и затем преобразуется в комплекс фермент-продукт. На третьей стадии фермент-продукт распадается на фермент и продукты реакции.

Действие ферментов как катализаторов обладает некоторыми особенностями. Фермент не способен вызвать новую химическую реакцию, он только ускоряет уже идущую реакцию. Если реакция обратима, фермент может ускорять как прямую, так и обратимую реакцию.

При увеличении количества ферментов скорость реакции повышается до некоторого предела, который характеризуется количеством субстрата, доступным действию фермента.

Увеличение количества субстрата при постоянной концентрации фермента приводит вначале к быстрому, а затем к более медленному росту скорости ферментативной реакции, пока не достигается максимальная скорость, остающаяся практически неизменной при дальнейшем увеличении концентрации субстрата.

Максимальная скорость ферментативной реакции достигается только при определённой величине рН, которая для разных ферментов неодинакова.

Скорость ферментативной реакции зависит от температуры. Однако обшая закономерность (увеличение скорости реакции в 2 – 3 раза при повышении температуры на 10 градусов) наблюдается только в интервале от 0 до 25 градусов.

Скорость ферментативной реакции зависит от присутствия активаторов и ингибиторов. Активаторы- вещества, повышающие скорость определённых ферментативных реакций. В организме активаторами могут быть гормоны, ионы металлов, а также лекарственные препараты.

Ингибиторы – это химические соединения, которые избирательно тормозят определённые ферментативные реакции.

Классификация ферментов. Все ферменты делятся на шесть классов в зависимости от типа катализируемой реакции.

1 класс – оксидоредуктазы – ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции.

2 класс – трансферазы – ферменты, катализирующие перенос различных функциональных групп с молекулы одного вещества на молекулу другого.

3 класс – гидролазы – ферменты, катализирующие реакции гидролиза.

4 класс – лиазы – ферменты, катализирующие расщепление химических веществ без участия воды.

5 класс – изомеразы – ферменты, катализирующие изомерные превращения, т.е. перенос отдельных химических групп в пределах одной молекулы.

6 класс – лигазы или синтетазы – ферменты, катализирующие реакции синтеза высокомолекулярных полимеров (белков, полисахаридов, липидов, нуклеотидов) из мономеров.

Название фермента, как правило, состоит из двух частей. Первая часть является названием субстрата, превращения которого катализируется этим ферментом. Вторая часть названия, имеющая окончание «-аза», указывает природу реакции. Например, фермент, катализирующий отщепление водорода от лактата (молочной кислоты), называется лактатдегидрогеназа.

ЛЕКЦИЯ № 5

ОСНОВЫ БИОЭНЕРГЕТИКИ. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ. АЭРОБНЫЙ И АНАЭРОБНЫЙ ТИП ЭНЕРГЕТИКИ. ДЫХАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ. СВОБОДНОЕ И СОПРЯЖЁННОЕ ОКИСЛЕНИЕ.

Биоэнергетика изучает закономерности преобразования энергии в живых организмах.

Энергия – это способность совершать работу. Различают потенциальную энергию, которая зависит от положения или состояния тела, и кинетическую, т.е. энергию движения. В живом организме потенциальная энергия – это химическая энергия связей между атомами в молекулах биоорганических соединений.

Потенциальная энергия химических связей обусловлена расположением валентных электронов на орбиталях с высоким энергетическим уровнем, куда они попадают при образовании молекул биоорганических соединений в процессе химических реакций.

Кинетическая энергия – это энергия потока электронов, скатывающихся по энергетическим уровням, которая в дальнейшем может быть использована для образования новых химических связей или превратиться в другие виды кинетической энергии: тепловую, механическую, электрическую и т.д.

Первичным источником энергии на Земле для всех биологических процессов служит солнечный свет. Лучистая энергия солнечного света возникает в результате термоядерных реакций, протекающих в недрах солнца. На Земле лучистая энергия солнечного света улавливается пигментом хлорофиллом зелёных растений и превращается в ходе реакций фотосинтеза в химическую энергию. Таким образом, энергия солнечного света, представляющая собой один из видов кинетической энергии, превращается в один из видов потенциальной энергии.

В организмах животных и человека химическая энергия, заключённая в молекулах питательных веществ, выделяется в процессе биологического окисления. Окисление – это химические реакции, при которых происходит перенос электронов от окисляемого вещества (донора электронов) к восстанавливаемому веществу (акцептору электронов). В большинстве реакций биологического окисления в качестве конечного акцептора электронов используется кислород. Это аэробный или дыхательный тип энергетики. Если акцептором электронов является не кислород, а какие-либо другие вещества, то это анаэробный тип энергетики.

Если вся энергия окисления выделяется в виде тепла, то это свободное окисление. Когда энергия окислительных реакций используется для одновременно происходящих реакций синтеза макроэргических соединений, происходит сопряжённое окисление. Универсальным макроэргическим соединением является АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). Энергия, аккумулированная в молекулах АТФ , может быть использована для различной химической работы. Образование АТФ является необходимым звеном в процессах аккумуляции и переноса энергии.

Среди огромного числа окислительных реакций, происходящих в организме, можно выделить три основных типа: прямое взаимодействие субстрата с кислородом; отщепление от субстрата водорода (дегидрогенирование); отщепление от субстрата и перенос электронов. В организме человека в сопряжённом окислении, как правило, используются реакции дегидрогенирования окисляемого субстрата с последующим переносом водорода на кислород при участии оксидоредуктаз.

Последовательность реакций, связанных с переносом водорода на кислород при участии специфических переносчиков электронов, называется дыхательной цепью. Процессы, протекающие в дыхательной цепи, называют ещё клеточным, или тканевым дыханием. Осуществляются они в митохондриях. Окислительно-восстановительные ферменты дыхательной цепи локализованы на внутренней мембране митохондрий. В состав этой системы входят:

- дегидрогеназы, у которых в качестве коферментов выступают НАД (никотинамидадениндинуклеотид) или НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат);

- флавиновые дегидрогеназы, роль которых выполняют ФАД (флавинадениндинуклеотид) или ФМН (флавинмононуклеотид);

- убихинон (кофермент Q);

- цитохромы.

Тканевое дыхание – это основной способ получения АТФ, используемый всеми клетками организма (кроме эритроцитов). За счёт энергии, выделяющейся при движении электронов по дыхательной цепи, в митохондриях осуществляется синтез АТФ из АДФ и фосфорной кислоты. Обычно на протяжении дыхательной цепи синтезируется три молекулы АТФ.

Образование АТФ в процессе тканевого дыхания называется окислительным фосфорилированием.

ЛЕКЦИЯ № 6

1 234 5 6