Патології ліпідного обміну: атеросклероз, ожиріння, цукровий діабет

НАДН.

Човникові механізми окислення НАДН

Мембрани мітохондрій непроникні для НАДН,тому гліколітичний НАДН,що утворюється в цитозолі,не може безпосередньо окислюватися НАДН-дегідрогеназою мітохондріального електронотранспортного ланцюга.Для окислення цитозольного НАДН існують човникові системи,що транспортують відновлювальні еквіваленти від цієї сполуки до мітохондрій непрямим шляхом.Сутність цих процесів полягає в тому,що гліколітичний НАДН у цитозолі відновлює певний метаболіт,який здатний проникати через внутрішню мітохондріальну мембрану в матрикс мітохондрій,де він окислюється,відновлюючи внутрішньомітохондріальний НАД,і знову повертається до цитозолю.

Транспорт цитозольного водню в мітохондрії здійснюється малат-аспартатною та гліцерофосфатною човниковими системами. Малат-аспартатна човникова система Сутність ії полягає у відновленні за рахунок водню системи(НАДН + Н) оксалоацетату до малату з подальшим транспортом малату

всередину мітохондрії і повторним його окисленням до аксалоацетату в цитозоль здійсн.після його перестворення до аспартату. Гліцерофосфатна човникова система

Функціонує шляхом відновлення(за рахунок гліколітичного водню) діоксиацетонфосфату до гліцерол-3-фосфату(цитозольний процес),транспорту гліцерол-3-фосфату всередину мітохондрії та його окислення в дихальному ланцюзі до діоксіацетонфосфату,який знову повертається в цитозоль.

3. Окислення гліцеролу: ферментативні реакції, біоенергетика.

Гліцерол, що утворюється при розщепленні триацигліцеролів або гліцерофосфоліиідів, може вступати на шлях катаболізму (окислення) або знову використовуватися для біосинтезу різних класів гліцеридів.1. Включенню гліцеролу до метаболічних перетворень передує його активація, яка полягає в його трансформації за участю АТФ до гліцерол-3-фосфату (альфа-гліце-рофосфату) при дії ферменту гліцеролфосфокінази. 2. альфа-Гліцерофосфат здатний до окислення мітохондріальним ферментом альфа- гліцерофосфатдегідрогеназою з утворенням гліцеральдегід-3-фосфагу (Г-З-Ф). Гліцеральдегід-З-фосфат є одним з центральних метаболітів гліколітичного окислення глюкози. Подальше перетворення Г-З-Ф, утворенного при окисленні гліцеролу, співпадає з катаболізмом гліколітичного Г-З-Ф: Г-З-Ф----*1,3-диФГК---*3-ФГК----*2-ФГЛ---*ФЕП-**ПІРУВАТ

4. Молекулярно-клітинні механізми дії стероїдних та тиреоїдних гормонів.

Послідовність клітинних та біохімічних реакцій, за рахунок якої стероїдні та тиреоїдині гормони реалізують свої біологічні ефекти має вигляд:

Проникнення гормону всередину клітини сполучення гормону з цитозольним рецептором модифікація (активація) рецептора у складі гормонорецепторного комплексу  транс локація модифікованого гормонорецепторного окплексу у ядровзаємодія комплексу зі специфічною ділянкою ДНК хроматину активація специфічних генів транскрипція мРНК синтез ферментних білків, що реалізують біологічні ефекти гормону.

Взаємодія рецепторів стероїдних та тиреоїдних гормонів зі своїми специфічними лігандами зумовлена їх молекулярною будовою, що складається з окремих структурно-функціональних доменів, які відрізняються первинною структурою та конформацією. Взаємодія білкових рецепторів гормонів- активаторів транскрипції з ДНК відбувається в певних місцях промоторних ділянок геному, що знаходться «зліва» від сайтів ініціації транскрипції і регулюють експресію розташованих на відстані генів. У взаємодії активованих гормонами стероїдних та тиреоїдних рецепторів зі специфічними ділянками ДНК беруть участь також певні ділянки рецепторних білків, що мають будову цинкових пальців та та глобулярних Zn-вмісних доменів – унікальних просторових утворень, які властиві всім різновидам білків, що виступають як регулятори транскрипції (гормональним рецепторам, білкам –

активаторам синтезу металотіонеїну тощо).

Білет №11

1. Будова та механізми дії ферментів. Активний та алостеричний (регуляторний) центр.

Більшість ферментів має чотири рівні структурної організації (первинну, вторинну, третинну і четвертинну), тобто є олігомерними

білками, що складаються із протомерів. Кожна із субодиниць або окремі їх частини відіграють певну роль у процесі функціонування

ферменту. Прості (однокомпонентні) ферменти здійснюють ферментативне перетворення субстрату з участю власне білкової молекули.

Безпосередню участь у реакції бере не весь поліпептидний ланцюг ферменту, а тільки незначна його частина, що близько прилягає до

субстрату. У ферментативну реакцію включається тільки декілька залишків амінокислот. Ці залишки можуть розташовуватися в

поліпептидному ланцюзі як поруч, так і далеко один від одного, але просторово вони повинні бути досить зближені. Та частина

молекули ферменту, яка з'єднується із субстратом, називається активним центром ферменту. Активний центр відповідає за специфічну

спорідненість ферменту із субстратом, утворення ферменто-субстратного комплексу і каталітичне перетворення субстрату. Вактивному центрі ферменту умовно розрізняють так звану каталітичну ділянку, де відбувається каталітичне перетворення субстрату, і

контактну, або якірну ділянку, що зв'язує фермент із субстратом. За утворення активного центру ферменту, як і за його каталітичну

дію, відповідає третинна структура білкової молекули. Отже, при порушенні третинної структури (денатурація) роз'єднуються

просторово поєднані амінокислотні залишки і, як наслідок, фермент втрачає активність. У складі активного центру простого ферменту

знаходиться приблизно 15 залишків амінокислот. Активний центр утворюють залишки таких амінокислот, як серин, цистеїн, гістидин,

тирозин, лізин та деякі інші, що надають ферменту як просторової, так і електричної спорідненості із субстратом. В утворенні

тимчасового комплексу між ферментом і субстратом важлива роль належить дисульфідним, іонним, а також слабким зв'язкам (водневі

зв'язки, гідрофобна взаємодія). В утворенні активних центрів беруть участь також кофактори даного ферменту: простетичні групи, іони

металів. Активний центр складних (двокомпонентних) ферментів містить у своєму складі як кофермент, так і ту частину апоферменту,

що просторово прилягає до нього. Кофермент при цьому може відповідати за утворення зв'язку із субстратом, формування третинної

або четвертинної структури апоферменту і каталітичне перетворення субстрату. Ферменти можуть мати 1, 2, 3 і більше активних

центрів, що залежить від кількості протомерів (субодиниць), які входять у його структуру. Крім активних центрів, у ферментах можуть

бути ще так звані алостеричні центри (від грец. алос — інший, другий; стереос — просторовий, структурний). Алостеричні центри

служать місцем впливу на фермент різних регуляторних чинників, тому їх ще називають регуляторними центрами, а речовини, що

взаємодіють з алостеричним центром, отримали назву ефекторів. Приєднання до алостеричного центру ефектора призводить до певних

структурних змін в активному центрі та, як наслідок, пригнічення або підвищення активності ферменту. Ефекторами можуть служити

продукти ферментативних реакцій, гормони, медіатори нервової системи, метали. Алостеричних центрів (як і активних) фермент може

мати декілька, відповідно до кількості протомерів. Важливо зазначити, що алостеричні й активні центри у ферментах просторово

відокремлені, тобто знаходяться один від одного на певній відстані. Механізми дії ферментів Ферменти збільшують швидкості

біохімічних реакцій, які вони каталізують, у 108-1020 разів; при відсутності ферменту будь-яка метаболічна реакція практично не

відбувається. Відомо, що константа швидкості хімічної реакції залежить від її енергії активації та температури, що виражається

рівнянням Арреніуса в експоненційній формі: k = Ае-ΔЕ/RT. Під енергією активації (ΔЕ в рівнянні Арреніуса) в хімічній термодинаміці

розуміють додаткову енергію, необхідну для переходу молекул (субстратів S) у перехідний (активований) стан (S*), який передує їх

перетворенню в продукти реакції. Згідно з цим, експоненційний член рівняння е-ΔЕ/RT (фактор Больцмана) - частка молекул у системі,

які мають енергію, достатню для хімічного перетворення. Оскільки всі метаболічні процеси в живих організмах перебігають в

ізотермічних умовах, каталітична дія ферментів реалізується за рахунок зниження енергії активації (ΔЕ) біохімічної реакції, що

збільшує фактор Больцмана і, відповідно, константу швидкості реакції на декілька порядків.__

2. Глюкоза крові(глюкоземія): нормоглікемія, гіпо- та гіперглікемії, глюкозурія. Цукровий діабет- патологія обміну глюкози.

Нормоглікемія-нормальна кількіть глюкози в крові

Гіпо-зменшена кількість глюкози в крові

Гіпер-збільшена кількість глюкози в крові

Глюкоземія-наявність глюкози в сечі

Цукровий діабет — група ендокринних захворювань, що розвиваються внаслідок абсолютної чи відносної

недостатності гормону інсуліну, внаслідок чого виникає стійке підвищення рівня глюкози в крові —гіперглікемія. Захворювання характеризується хронічним перебігом і порушенням усіх видів обміну речовин: вуглеводного, жирового,білкового, мінерального і водно-сольового. Характерними симптомами є невгамовна спрага (полідипсія) та надмірне сечовиділення (поліурія), однак ці симптоми можуть бути слабко вираженими, якщо рівень глюкози в крові підвищений помірно.

3.

Атеросклероз — хвороба, головним проявом якої є відкладання в судинних стінках ліпідних утворень — ―бляшок‖, основними біохімічними компонентами яких с холестерин та його ефіри. Навкруги ліпідних бляшок в інтимі судин виникає клітинна реакція, що включає в себе утворення фіброзної тканини та проліферацію гладенько-м’язових клітин. Атеросклеротичні бляшки спричиняють звуження кровоносних судин, посиленне згортання крові в ділянках їх локалізації та, як результат, порушення кровопостачання відповідних органів і тканин. Як наслідок атеросклерозу розвиваються ішемічна хвороба серця, інфаркт міокарда й порушення церебрального кровообігу, що стають важливою причиною смерті людей дорослого та похилого віку. Біохімічною основою розвитку атеросклерозу є підвищена концентрація в крові людини холестерину— гіперхолестеринемія,спричинена різними факторами —дієтарними, ендокринними, генетичними. Ожиріння - стан, що характеризується надмірним накопиченням у жировій тканині триагцигліцеролів. Ожиріння розвивається внаслідок перевищення надходження та біосинтезу в тканинах нейтральних жирів (та інших біомолекул, які можуть перетворюватися в жири) над реальними енергетичними потребами організму в цих видах метаболічного палива. Найбільш несприятливе значення для розвитку ожиріння має постійне надмірне надходження з продуктами харчування вуїлеводів (особливо глюкози та фруктози) в кількостях, більших за ті, що безпосередньо окислюються в клітинах і можуть депонуватися у вигляді резервів глікогену.

Цукровим діабет традиційно розілядається як патологія, що первинно пов’язана з порушеннями вуглеводного обміну. Дійсно, найбільш характерним біохімічним проявом різних типів цукровою діабету в клініці гіперглікемія(гіперглюкоземія), яка розвивається внаслідок втрати специфічною виливу інсуліну на проникність клітинних мембран для глюкози. Але метаболічні ефекти інсуліну розповсюджуються на багато аспектів обміну глюкози, ліпідів та амінокислот.

4. Стероїдні гормони кори наднирників (С21-стероїди) – глюкокортикоїди та мінералокортикоїди; будова, властивості.

Фізіологічна функція кортикостероїд них гормонів полягає в регулюванні процесів адаптації цілісного організму до змін умов навколишнього середовища та підтриманні внутрішнього гомеостазу, особливо в умовах дії стресорних факторів. Глюкокортикоїди – кортикостероїди, основним біологічним ефектом дії яких є регуляції вуглеводного обміну, спрямована на стимуляцію синтезу глюкози в печінці, тобто глюконеогенезу. До ггюкокортикоїдів належать: кортизол, кортизон, кортикостерон. Кортизол - це гормон, який секретується корою надниркових залоз у відповідь на фізичний або емоційний стрес. Його основне завдання - зробити антистресову і протизапальну дію; це означає, що кортизол примушує організм подавити імунну відповідь і припинити реагувати на проблему або больовий подразник.

Оскільки кортизолу властиві властивості иммунорегулятора, його фармакологічні аналоги (наприклад, преднізолон)

використовуються для купірування важких алергічних реакцій, лікування артриту і інших запальних захворювань. Про мірі небезпеки, якою супроводжується хронічне підвищення рівня кортизолу, можна судити по тій обережності, з якою підбирається доза препарату, і за украй малою тривалістю курсу терапії.

Кортизон - активують розпад білків в клітинах тканин, підвищують вміст амінокислот в крові, активують дезамінування

амінокислот печінки і перетворення їх у вуглеводи, унаслідок чого підвищується вміст глюкози в крові. Глюкокортикоїди посилюють також жировий обмін. Відносяться до протизапальних гормонів, оскільки вони пригнічують утворення антитіл, розвиток набряку, знижують проникність мембран.

Дата добавления: 2015-05-24