Биохимия

Задание 1. Опишите строение живой клетки, взаимосвязь обменных процессов с клеточными структурами. Опишите особенности структурной организации биологических мембран, роль фосфолипидов в построении мембран. ...

3 задача. Какие вещества называю кетоновыми телами? Укажите причины и место образования кетоновых тел. Напишите реакции образования и распада кетоновых тел. Какое значение эти реакции имеют при физической нагрузке?

Задание 2. Опишите стадии энергетического обмена. В чем заключается роль АТФ в энергетическом обмене?

Также холестерол служит «стопором», препятствующим перемещению полярных молекул из клетки и в клетку.Важную часть мембраны составляют белки, пронизывающие её и отвечающие за разнообразные свойства мембран. Их состав и ориентация в разных мембранах различаются. Рядом с белками находятся аннулярные липиды — они более упорядочены, менее подвижны, имеют в составе более насыщенные жирные кислоты и выделяются из мембраны вместе с белком. Без аннулярных липидов белки мембраны не работают.Клеточные мембраны часто асимметричны, то есть слои отличаются по составу липидов, в наружном содержатся преимущественно фосфатидилинозитол, фосфатидилхолин, сфингомиелины и гликолипиды, во внутреннем — фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин и фосфатидилинозитол.Фосфолипиды являются важной частью клеточных мембран. Они обеспечивают текучие и пластические свойства мембран клеток и клеточных органоидов.Задание 2. Опишите стадии энергетического обмена. В чем заключается роль АТФ в энергетическом обмене?Ответ. Энергетический обмен протекает в три этапа. 1.Подготовительный этап. Заключается в ферментативном расщеплении сложных органических веществ до простых: белковые молекулы — до аминокислот, жиры — до глицерина и карбоновых кислот, углеводы — до глюкозы, нуклеиновые кислоты — до нуклеотидов. Распад высокомолекулярных органических соединений осуществляется или ферментами желудочно-кишечного тракта или ферментами лизосом. Вся высвобождающаяся при этом энергия рассеивается в виде тепла. Образовавшиеся небольшие органические молекулы могут быть использованы в качестве «строительного материала» или могут подвергаться дальнейшему расщеплению.2. Бескислородное окисление, или гликолизЭтот этап заключается в дальнейшем расщеплении органических веществ, образовавшихся во время подготовительного этапа, происходит в цитоплазме клетки и в присутствии кислорода не нуждается. Главным источником энергии в клетке является глюкоза. Процесс бескислородного неполного расщепления глюкозы — гликолиз.Потеря электронов называется окислением, приобретение — восстановлением, при этом донор электронов окисляется, акцептор восстанавливается.Следует отметить, что биологическое окисление в клетках может происходить как с участием кислорода:А + О2 → АО2,так и без его участия, за счет переноса атомов водорода от одного вещества к другому. Например, вещество «А» окисляется за счет вещества «В»:АН2 + В → А + ВН2Гликолиз — сложный многоступенчатый процесс, включающий в себя десять реакций. Во время этого процесса происходит дегидрирование глюкозы, акцептором водорода служит кофермент НАД+ (никотинамидадениндинуклеотид). Глюкоза в результате цепочки ферментативных реакций превращается в две молекулы пировиноградной кислоты (ПВК), при этом суммарно образуются 2 молекулы АТФ и восстановленная форма переносчика водорода НАД·Н2:С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 + 2НАД+ → 2С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О + 2НАД·Н2.Дальнейшая судьба ПВК зависит от присутствия кислорода в клетке. Если кислорода нет, у дрожжей и растений происходит спиртовое брожение, при котором сначала происходит образование уксусного альдегида, а затем этилового спирта:С3Н4О3 → СО2 + СН3СОН,СН3СОН + НАД·Н2 → С2Н5ОН + НАД+.У животных и некоторых бактерий при недостатке кислорода происходит молочнокислое брожение с образованием молочной кислоты:С3Н4О3 + НАД·Н2 → С3Н6О3 + НАД+.В результате гликолиза одной молекулы глюкозы высвобождается 200 кДж, из которых 120 кДж рассеивается в виде тепла, а 80% запасается в связях АТФ.3. Кислородное окисление, или дыхание.Заключается в полном расщеплении пировиноградной кислоты, происходит в митохондриях и при обязательном присутствии кислорода. ПВК транспортируется в митохондрии. десь происходит дегидрирование (отщепление водорода) и декарбоксилирование (отщепление углекислого газа) ПВК с образованием двухуглеродной ацетильной группы, которая вступает в цикл реакций, получивших название реакций цикла Кребса. Идет дальнейшее окисление, связанное с дегидрированием и декарбоксилированием. В результате на каждую разрушенную молекулу ПВК из митохондрии удаляется три молекулы СО2; образуется пять пар атомов водорода, связанных с переносчиками (4НАД·Н2, ФАД·Н2), а также одна молекула АТФ. Суммарная реакция гликолиза и разрушения ПВК в митохондриях до водорода и углекислого газа выглядит следующим образом:С6Н12О6 + 6Н2О → 6СО2 + 4АТФ + 12Н2.Две молекулы АТФ образуются в результате гликолиза, две — в цикле Кребса; две пары атомов водорода (2НАДЧН2) образовались в результате гликолиза, десять пар — в цикле Кребса.Последним этапом является окисление пар атомов водорода с участием кислорода до воды с одновременным фосфорилированием АДФ до АТФ. Водород передается трем большим ферментным комплексам (флавопротеины, коферменты Q, цитохромы) дыхательной цепи, расположенным во внутренней мембране митохондрий. У водорода отбираются электроны, которые в матриксе митохондрий в конечном итоге соединяются с кислородом:О2 + e— → О2—.Протоны закачиваются в межмембранное пространство митохондрий, в «протонный резервуар». Внутренняя мембрана непроницаема для ионов водорода, с одной стороны она заряжается отрицательно (за счет О2—), с другой — положительно (за счет Н+). Когда разность потенциалов на внутренней мембране достигает 200 мВ, протоны проходят через канал фермента АТФ-синтетазы, образуется АТФ, а цитохромоксидаза катализирует восстановление кислорода до воды. Так в результате окисления двенадцати пар атомов водорода образуется 34 молекулы АТФ. При перфорации внутренних митохондриальных мембран окисление НАД·Н2 продолжается, но АТФ-синтетаза не работает и образования АТФ в дыхательной цепи не происходит, энергия рассеивается в форме тепла (клетки «бурого жира» млекопитающих).Суммарная реакция расщепления глюкозы до углекислого газа и воды выглядит следующим образом:С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт,где Qт — тепловая энергия.Роль АТФ заключается в обеспечение энергией биохимических реакций, протекающих в результате энергетического обмена. 3 задача. Какие вещества называю кетоновыми телами? Укажите причины и место образования кетоновых тел. Напишите реакции образования и распада кетоновых тел. Какое значение эти реакции имеют при физической нагрузке? Ответ. Кетоновые тела - группа продуктов обмена веществ, которые образуются в печени. -ацетон (пропанон) [H3C—CO—CH3]-ацетоуксусная кислота (ацетоацетат) [H3C—CO—CH2—COOH]-бета-гидроксимасляная кислота (β-гидроксибутират) [H3C—CHOH—CH2—COOH]Образуются, при повышение скорости обмена жиров. И нарушение процессов метаболизма. При жестких диетах, так же образуются кетоновые тела. Слева на рисунке изображен синтез (образование кетоновых тел), справа изображен наоборот распад (разложение) кетоновых тел. Все кетоновые тела имеют кислую реакцию и сдвигают pH крови в кислую среду. Развивается ацидоз. Сонливость и заторможенность после больших объемных тренировок вызваны прежде всего ацидозом, который вызывает торможение в ЦНС и периферических нервных центрах.Задача 4. В каких отделах пищеварительного тракта и при каких условиях перевариваются белки? Укажите ферменты, участвующие в переваривание белков. Напишите уравнение гидролиза трипептида, состоящего из глицина, аланина и серина. Ответ. Основная пищеварительная функция желудка заключается в том, что в нём начинается переваривание белка. Существенную роль в этом процессе играет соляная кислота. Белки, поступающие в желудок, стимулируют выделение гистамина и группы белковых гормонов - гастринов которые, в свою очередь, вызывают секрецию НСI и профермента - пепсиногена. НСI образуется в обкладочных клетках желудочных желёз. Под действием НСl происходит денатурация белков пищи, не подвергшихся термической обработке, что увеличивает доступность пептидных связей для протеаз. НСl обладает бактерицидным действием и препятствует попаданию патогенных бактерий в кишечник. Кроме того, соляная кислота активирует пепсиноген и создаёт оптимум рН для действия пепсина. Пепсин участвует в переваривание белков. Он гидролизует пептидные связи в белке, в результате его действия образуются более короткие пептиды. Так же переваривание белков происходит в кишечнике.