Белки - высокомолекулярные природные полимеры, состоящие из аминокислотных остатков , соединенных пептидной связью; являются главной составной частью живых организмов и молекулярной основой процессов жизнедеятельности.
В природе известно более 300 различных аминокислот, но только 20 из них входят в состав белков человека, животных и других высших организмов. Каждая аминокислота имеет карбоксильную группу, аминогруппу в α-положении (у 2-го атома углерода) и радикал (боковую цепь), отличающийся у различных аминокислот. При физиологическом значении рН (~7,4) карбоксильная группа аминокислот обычно диссоциирует, а аминогруппа протонируется.
Все аминокислоты (за исключением глицина) содержат асимметричный атом углерода (т. е. такой атом, все четыре валентные связи которого заняты различными заместителями, он называется хиральныи центром), поэтому могут существовать в виде L- и D-стереоизомеров (эталон – глицериновый альдегид):
Для синтеза белков человека используются только L-аминокислоты. В белках с длительным сроком существования L-изомеры медленно могут приобретать D-конфигурацию, причем это происходит с определенной, характерной для каждой аминокислоты скоростью. Так, белки дентина зубов содержат L-аспартат, который переходит в D-форму при температуре тела человека со скоростью 0,01% в год. Поскольку дентин зубов практически не обменивается и не синтезируется у взрослых людей в отсутствие травмы, по содержанию D-аспартата можно установить возраст человека, что используется в клинической и криминалистической практике.
Все 20 аминокислот в организме человека различаются по строению, размерам и физико-химическим свойствам радикалов, присоединённых к α-углеродному атому.
Структурные формулы 20-ти протеиногенных аминокислот обычно приводят в виде так называемой таблицы протеиногенных аминокислот :
В последнее время для обозначения аминокислот используют однобуквенные обозначения, для их запоминания используется мнемоническое правило (четвертый столбец).
13.. За счет каких связей может образоваться сополимер из двух нижепредставленных пептидов?
а) ала-мет-арг-цис-ала-гли-сер-гли-цис-тре;
б) лиз-глу-арг-цис-арг-гли-тре-сер-лиз-тре-глу-сер.
14. Как, используя биуретовый метод определения белка и сульфат аммония, установить соотношение между альбуминами и глобулинами сыворотки крови?
15. Отношение количества альбуминов к количеству глобулинов в сыворотке крови больного равно 1,5. Рассчитайте содержание глобулинов, если концентрация альбуминов равна 5,0 г%.
16. Назовите две основные конфигурации белковой молекулы и укажите различия между ними.
17. На каком уровне пространственной организации различают белки глобулярные и фибриллярные?
18. Назвать важнейшие группы основных белков.
19. Почему протамины и гистоны отличаются основным характером?
20. Почему протамины и гистоны коагулируют при сильном нагревании только в сильно щелочной среде?
ЗАНЯТИЕ 3 «Химия сложных белков. Определение компонентов фосфо- и нуклеопротеидов»
Цель занятия : ознакомиться с классификацией и структурой сложных белков, в особенности нуклеопротеидов, которым принадлежит ведущая роль в хранении и передаче генетической информации (ДНК и РНК), а также с важнейшим хромопротеидов (гемоглобином).
Студент должен знать :
1. Классы сложных белков, принцип их деления на классы, принцип номенклатуры
2. Химическую природу простетических групп сложных белков.
3. Компоненты простетической группы нуклеопротеидов и хромопротеидов (в частности, гемоглобина).
4. Пространственную организацию нуклеиновых кислот.
5. Различия в составе и структуре РНК и ДНК
6.Функции ДНК и РНК, виды РНК, их локализацию.
7. Простетическую группу гемоглобина, её компоненты, роль железа в составе гема.
8. Факторы, воздействие которых может вызывать изменения структуры ДНК с информационными последствиями.
Студент должен уметь :
1. Построить (схематически) комплементарную цепь к участку заданного фрагмента одной из цепей ДНК.
2. Определить по результатам качественного анализа гидролизата нуклеиновых кислот, подвергалась гидролизу ДНК или РНК
3.Различать виды гемоглобина и использовать принятые для них обозначения (оксигемоглобин, восстановленный гемоглобин, карбоксигемоглобин и т.д.
4. Найти ошибки в представляемых для оценки отрезках якобы комплементарных цепей ДНК
Студент должен получить представление : о преимущественной локАлизации в организме человека сложных белков, их биологическом значении, об угрозах, которыми являются для существования видов мутагенные воздействия.
Аудиторная работа
Лабораторная работа (Определение компонентов фосфо-
И нуклеопротеидов)
1. Выделение казеина из молока. Казеин (один из фосфопротеидов) содержится в молоке в виде растворимой кальциевой соли, которая при подкислении распадается, и казеин выпадает в осадок. Избыток кислоты мешает осаждению, так как при значениях рН ниже 4,7 (изоэлектрическая точка казеина) молекулы белка перезаряжаются, и казеин вновь переходит в раствор.
Ход работы. К 2 мл молока добавить равный объем дистиллированной воды и 2 капли 10%-ной уксусной кислоты. Казеин, выпадающий в виде хлопьев, собрать на фильтре и промыть водой.
Гидролиз нуклеопротеидов
Ход работы. В круглодонную колбу поместить 1 г дрожжей, добавить 20 мл 10%-ного раствора серной кислоты и столько же дистиллированной воды. Колбу закрыть пробкой с обратным холодильником и кипятить под тягой 1,5 ч при слабом нагревании. Жидкость охладить, довести дистиллированной водой до исходного объема, фильтровать. Фильтрат использовать для следующих качественных реакций:
а) биуретовая реакция (для обнаружения полипептидов). К 5 каплям полученного гидролизата прибавить 10 капель 10%-ного раствора едкого натра и 1 каплю 1%-ного раствора сернокислой меди. Жидкость окрашивается в розовый цвет;
б) серебряная проба (для обнаружения пуриновых оснований). К 5 каплям гидролизата прилить 5 капель 2%-го аммиачного раствора азотнокислого серебра. Через 3-5 мин выпадает небольшой бурый осадок серебряных соединений пуриновых оснований;
в) качественная реакция Молиша (для обнаружения пентозной группировки). К 10 каплям гидролизата прилить 2 - 3 капли 1%-ного раствора тимола в этаноле, перемешать и по стенке опустить равный объем концентрированной серной кислоты - отчетливое красное кольцо;
г) молибденовая проба (для обнаружения фосфорной кислоты). К 5 каплям гидролизата прилить 5 капель молибденового реактива и кипятить несколько минут. Появляется лимонно-желтое окрашивание, а при охлаждении - желтый кристаллический осадок комплексного соединения фосфорномолибденовокислого аммония.
Дать обоснованные ответы предложенные ниже задания:
1. Какие структурные компоненты входят в состав ДНК? В какой последовательности связаны они между собой?
2. Построить комплементарную цепь к участку. представленного ниже фрагмента ДНК (- А - Г - Г - Ц - Т- Г-Т) так, чтобы образовавшаяся цепь представляла собой фрагмент РНК:
3. Построить комплементарную цепь к участку одной из цепей ДНК, представленному ниже:
-А - Г - Г - Ц - Т -
: - : - : - : - :
-? - ? - ? - ? - ? -
4.Найдите ошибки в представленном ниже фрагменте ДНК:
-Т - У - А - У - Ц - Т - Т - Г-
: -: - : - : : : : :
А - А - Т - А - Г - А - А - У-
5. Олигонуклеотид гидролизовали двумя способами. В первом случае в гидролизате определили мононуклеотиды А, Г, Ц и Т (последний находится в гидролизате в количестве, превышающем остальные в 2 раза), а также динуклеотиды Г - А, А - Т и Т - Т . Во втором случае, наряду со свободными нуклеотидами нашли динуклеотид Г - Ц .
Определите последовательность нуклеотидов в исходном продукте?
6. Исследуемый раствор обнаруживает положительную биуретовую реакцию, образует осадок при кипячении и добавлении концентрированных минеральных кислот, а также сульфосалициловой кислоты.
Составить план исследования, цель которого - выяснить, находятся в растворе простой или сложный белок. Если обнаружится сложный белок, как установить (или исключить), что он является гемоглобином.
7. Объяснить, на чем основано деление сложных белков на классы.
8. Дать краткую характеристику всех классов сложных белков.
9. Запомнить структурные формулы простетических групп нуклеиновых кислот.
10. Охарактеризовать азотистые основания, входящие в состав нуклеиновых кислот и перечислить различия между ДНК и РНК (по локализации, структуре, функциям).
11. Назвать минимальный информационный элемент в структуре ДНК и РНК.
12. Усвоить, как реализуется роль ДНК и РНК как источников информации.
13. Назвать две подгруппы хромопротеидов и различия между ними.
14. Закрепить представление о структуре гемоглобина (изучить компоненты белковой части и компоненты гема, а также их роль в основной функции гемоглобина).
ЗАНЯТИЕ 4 (итоговое)
При подготовке к итоговому занятию проконтролировать усвоены ли Вами раздел «Строение и функции белков» с помощью следующих вопросов (при подготовке использовать материалы лекций и учебники):
1. Сформулировать понятие «Жизнь», включая в определение все элементы, являющиеся предметом биохимии.
2. Определить предмет биохимии и перечислить вопросы, которыми занимается эта наука.
3. Назвать важнейшие надмолекулярные образования живого и группы молекул, их составляющие
4. Дать определения класса «Белки»
5. Дать определение класса «Аминокислоты».
6. Написать структурные формулы всех трипептидов, которые можно построить из гистидина, аланина и валина.
7. Какие из приведенных ниже пептидов являются кислыми, основными или нейтральными и указать общий электрический заряд каждого из них.pro-ser-ser; ala-pro-leu-thr; met-gly-ala; glu-his-ser; cys-lys-arg, glu-arg-lys; his-glu.
8. Перечислить известные вам подходы к классификации белков
9. Назвать группы белков, различающиеся по составу.
10. Назвать группы белков, различающиеся по трехмерной структуре.
11. Назвать группы сложных белков.
12. Продолжить фразу «Потеря нативной конформации под воздействием химических, физических и других факторов без нарушения аминокислотной последовательности - это.........»
13. Перечислить типы химических связей, разрушающихся при денатурации.
14. Перечислить в логической последовательности действия, необходимые для выделения белков из тканей.
15. Изобразить структурные формулы азотистых оснований, входящих в состав мононуклеотидов.
16. Изобразить структурные формулы АМФ, ГМФ, ЦМФ, ТМФ и УМФ.
17. Изобразить способ связи между мононуклеотидами в полинуклеотиде.
18. Назвать различия между ДНК и РНК по составу, структуре, локализации и функции.
19. К какому типу белков относится гемоглобин?
20. Назвать структурные особенности глобина.
21. Изобразить структурную формулу гема, назвать связи между гемом и глобином.
22. Чем обусловлено многообразие функций белков?
23. Перечислить биологические функции белков.
Тема: «Природа и свойства ферментов» (занятия 5-9)
Цель: изучить химическую природу, функции и свойства биологических катализаторов – ферментов.
Значение темы. Обмен веществ – обязательная и важнейшая особенность живых организмов – слагается из множества разнообразных химических реакций, в которые вовлекаются соединения, поступающие в организм извне и соединения, имеющие эндогенное происхождение. В процессе изучения данного раздела дисциплины усваивается то, что все химические реакции в живом протекают при участии катализаторов, что катализаторы в живом (ферменты или энзимы) являются веществами белковой природы, что свойства ферментов, их поведение зависит от характеристик среды.
При изучении этого раздела приобретаются также сведения о том, как в целостном организме регулируется активность ферментов, и создаются общие представления о связи ряда патологических процессов с изменением активности или количества ферментов, сведения о принципах количественной характеристики ферментов, об их использовании в диагностических и терапевтических целях.
2. Процесс превращения аминокислоты в кетокислоту в присутствии фермента оксидазы называется
1) трансаминирование
3) окислительное дезаминирование
4) гидроксилирование
5) неокислительное дезаминирование
3. В ряду аминокислот аланином является
| 1) | |
| 2) |  |
| 3) |  |
| 4) |  |
| 5) |
4. Трипептиду гли-цис-фен соответствует формула
5. Ароматической аминокислотой является
1) треонин
3) триптофан
5) тирозин
6. Пептидной связью является
7. Природные аминокислоты хорошо растворимы в воде, т.к. содержат
1) бензольное кольцо
2) гетероциклические кольца
3) аминогруппу и карбоксильную группу
4) тиогруппу
5) гидроксильную группу
8. Трипептиду ала-тре-вал соответствует формула
9. Вторую аминогруппу в радикале содержит кислота
1) аспарагиновая
3) триптофан
5) метионин
10. Гетероциклической аминокислотой является
1) треонин
2) фенилаланин
3)глутаминовая
4) гистидин
5) цистеин
11. Специфической реакцией α-аминокислот является
1) образование солей
2) отщепление аммиака
3) взаимодействие с ДНФБ
4) образование лактама
5) образование дикетопиперазина
12. Трипептиду фЕН-лиз-глу соответствует формула
13. Двухосновной аминокислотой является
3) метионин
4) триптофан
5) глутаминовая
14. Реакцией взаимопревращения в организме аминогруппы и карбонильнй группы кислот под действием фермента транс-аминазы является реакция
1) гидроксилирования
2) восстановительного аминирования
3) переаминирования
5) окислительного дезаминирования
15. В аминокислотах защиту аминогруппы проводят реакцией взаимодействия аминокислоты с
| 1) | PCl 5 |
| 2) | |
| 3) | CH 3 Cl |
| 4) | C 2 H 5 OH |
| 5) | HCl |
16. Трипептиду сер-цис-фен соответствует формула
17. В растворах аминокислоты реакция среды
3) нейтральная
3) слабощелочная
4) слабокислая
5) зависит от числа амино- и карбоксильных групп
18. Алифатической аминокислотой является
1) гистидин
3) триптофан
5) фенилаланин
19. В ряду следующих аминокислот гистидином является
20. общая формула дипептидов
21. Процесс превращения аминокислоты в непредельную кислоту, протекающий в присутствии ферментов, называется
1) трансаминированием
3) гидроксилированием
4) окислительным дезаминированием
5) неокислительным дезаминированием
22. Аминокислоте тирозин соответствует формула
23. Только гидроксилсодержащие аминокислоты представлены в ряду
1) вал-цис-лиз
2) тир-тре-сер
3) гис-мет-лиз
4) ала-вал-фал
5) сер-лиз-три
24. Трипептиду асп-мет-лиз соответствует формула
25. Аминоспирт образуется в результате декарбоксилирования
26. Дикетопиперазину соответствует формула
27. Только алифатические аминокислоты, не содержащие в радикале дополнительных функциональных групп, содержатся в ряду
1) гис-ала-фал
2) вал-лей-илей
3) вал-тре-асп
4) гли-глу-тир
5) цис-мет-тре
28. Трипептиду гис-лей-фен соответствует формула
29. Кадаверин или 1,5-диаминпентан (трупный яд) образуется в результате реакции декарбоксилирования
1) изолейцина
2) лейцина
4) метионина
5) гистидина
30. При ацилировании валина хлористым ацетилом образуется
31. Аминокислоты не реагируют с
32. Трипептиду мет-лиз-лей соответствует формула
33. Реакцией дезаминирования In vitro является взаимодействия аминокислоты с
1) этанолом
2) соляной кислотой
3) азотной кислотой
4) азотистой кислотой
34. Дикетопиперазин образуется при взаимодействии
1) аминокислоты с pcl 5
2) двух аминокислот при нагревании
3) аминокислоты с NaOH
4) аминокислот с HCl
5) аминокислот при нагревании с Ba(OH) 2
35. Аминокислоте лизин соответствует формула
36. В состав аминокислот не входят
4) углерод
5) кислород
37. Трипептиду асн-тре-сер соответствует формула
38. Путресцин или 1,4-диаминобутан (трупный яд) образуется при декарбоксилировании
39. Аминоспирт образуется в результате декарбоксилирования
1) гистидина
2) тирозина
3) треонина
5) лейцина
40. При полном гидролизе пептидов в кислой среде образуется смесь
1) аминокислот
2) сложных эфиров и аминокислот
3) солей первичных аминов
4) аминов и аминокислот
5) дикетопиперазинов
41. Трипептиду ала-гли-глу соответствует формула
42. Активирование карбоксильной группы аминокислоты с защищенной аминогруппой проводят реакцией взаимодействия с
43. Количество моль KOH, необходимое для полной нейтрализации аспарагиновой кислоты, равно
5) с КОН реакция не идет
44. Трипептиду фен-ТРЕ-глу соответствует формула
45. Фтороводород выделяется при взаимодействии аминокислоты с
46. Биполярному иону валина соответствует формула
47. Реакция переаминирования протекает в организме при участии фермента
2) оксидазы
3) трансаминазы
5) ацетилкофермента А
48. Трипептиду мет-глу-ала соответствует формула
49. Гетероциклической аминокислотой является
3) тирозин
4) фенилаланин
5) изолейцин
50. При ацетилировании лейцина хлористым ацетилом образуется
1) цис, глу
2) гли, мет
3) глу, вал
4) цис, мет
5) три, тре
52. Трипептиду фен-гис-лей соответствует формула
53. Путресцин (1,4-диаминобутан) или трупный яд, образуется при декарбоксилировании
2) треонина
3) гистидина
4) изолейцина
5) орнитина
54. Аминокислотой с активированной карбоксильной группой является
55. Дикетопиперазин серина представлен формулой
56. Трипептиду ала-фен-тир соответствует формула
57. При определении числа аминогрупп в аминокислотах по методу Ван-Слайка используют
58. Биполярный ион лизина представлен формулой
59. Амфотерность аминокислот объясняется наличием в их молекулах
1) карбоксильной группы
2) аминогруппы
3) карбоксильной и аминогрупп
4) карбоксильной и тиольной группы
5) аминогруппой бензольного кольца
60. Трипептиду вал-мет-асп соответствует
отличается от аналогичного полипептида в ТТГ крупного рогатого скота
аминокислотными остатками и отсутствием С-концевого метионина. По-
свойства гормона объясняют наличием β-субъединицы ТТГ в комплексе
с α-субъединицей. Предполагают, что действие тиротропина осуществля-
ется, подобно действию других гормонов белковой природы, посредством
связывания со специфическими рецепторами плазматических мембран и ак-
тивирования аденилатциклазной системы (см. далее).
Гонадотропные гормоны (гонадотррпины)
К гонадотропинам относятся фолликулостимулирующий гормон (ФСГ,
фоллитропин) и лютеинизирующий гормон (ЛГ, лютропин), или гормон,
стимулирующий интерстициальные клетки *. Оба гормона синтезируются
в передней доле гипофиза и являются, как и тиротропин, сложными
белками – гликопротеинами с мол. массой 25000. Они регулируют сте-
роидо- и гаметогенез в половых железах. Фоллитропин вызывает созрева-
ние фолликулов в яичниках у самок и сперматогенез – у самцов. Лютропин
у самок стимулирует секрецию эстрогенов и прогестерона, как и разрыв
фолликулов с образованием желтого тела, а у самцов – секрецию тесто-
стерона и развитие интерстициальной ткани. Биосинтез гонадотропинов,
как было отмечено, регулируется гипоталамическим гормоном гонадолибе-
Химическая структура молекулы лютропина расшифрована полностью.
Лютропин состоит из двух α- и β-субъединиц. Структура α-субъединиц
гормона у большинства животных совпадает. Так, у овцы она содержит 96
аминокислотных остатков и 2 углеводных радикала. У человека α-субъеди-
ница гормона укорочена на 7 аминокислотных остатков с N-конца и отлича-
ется природой 22 аминокислот. Расшифрована также последовательность
аминокислот в β-субъединицах лютропина свиньи и человека. α- и β-Субъ-
единицы в отдельности лишены биологической активности (по аналогии
с большинством субъединиц ферментов). Только их комплекс, образование
которого, вероятнее всего, предопределено первичной структурой их, при-
водит к формированию биологически активной макромолекулярной струк-
туры за счет гидрофобных взаимодействий.
Липотропные гормоны (ЛТГ, липотропины)
Среди гормонов передней доли гипофиза, структура и функция которых
выяснены в последнее десятилетие, следует отметить липотропины, в част-
ности β- и γ-ЛТГ. Наиболее подробно изучена первичная структура β-липо-
тропина овцы и свиньи, молекулы которого состоят из 91 аминокислотного
остатка и имеют существенные видовые различия в последовательности
аминокислот. К биологическим свойствам β-липотропина относятся жиро-
мобилизующее действие, кортикотропная, меланоцитстимулирующая и ги-
покальциемическая активность и, кроме того, инсулиноподобный эффект,
выражающийся в повышении скорости утилизации глюкозы в тканях.
Предполагают, что липотропный эффект осуществляется через систему
* К группе гонадотропинов относят также х о р и о н и ч е с к и й г о н а д о т р о п и н чело-
века (ХГЧ), синтезируемый клетками плаценты и представленный гликопротеином.
аденилатциклаза–цАМФ–протеинкиназа, завершающей стадией действия
которой является фосфорилирование неактивной триацилглицерол-липазы.
Этот фермент после активирования расщепляет нейтральные жиры на
диацилглицерол и высшую жирную кислоту (см. главу 11).
Перечисленные биологические свойства обусловлены не β-липотропи-
ном, оказавшимся лишенным гормональной активности, а продуктами его
распада, образующимися при ограниченном протеолизе. Оказалось, что
в ткани мозга и в промежуточной доле гипофиза синтезируются биологи-
чески активные пептиды, наделенные опиатоподобным действием. Приво-
дим структуры некоторых из них:
Н –Тир –Гли –Гли –Фен –Мет–ОН
Метионин-энкефалин
Н –Тир –Гли –Гли –Фен–Лей–ОН
Лейцин-энкефалин
Н –Тир –Гли –Гли –Фен –Мет–Тре–Сер–Глу–Лиз–Сер–Глн–Тре–Про–
Лей–Вал–Тре–Лей–Фен–Лиз–Асн–Ала–Иле–Вал–Лиз–Асн–Ала–Гис–
Лиз–Лиз–Гли–Глн–ОН
β-Эндорфин
Общим типом структуры для всех трех соединений является тетра-
пептидная последовательность на N-конце. Доказано, что β-эндорфин (31
АМК) образуется путем протеолиза из более крупного гипофизарного
гормона β-липотропина (91 АМК); последний вместе с АКТГ образуется из
общего предшественника – прогормона, названного п р о о п и о к о р т и н о м
(является, таким образом, препрогормоном), имеющим молекулярную
массу 29 кДа и насчитывающим 134 аминокислотных остатка. Биосинтез
и освобождение проопиокортина в передней доле гипофиза регулируется
кортиколиберином гипоталамуса. В свою очередь из АКТГ и β-липо-
тропина путем дальнейшего процессинга, в частности ограниченного про-
теолиза, образуются соответственно α- и β-меланоцитстимулирующие гор-
моны (α- и β-МСГ). С помощью техники клонирования ДНК, а также
метода определения первичной структуры нуклеиновых кислот Сенджера
в ряде лабораторий была раскрыта нуклеотидная последовательность
мРНК–предшественника проопиокортина. Эти исследования могут слу-
жить основой для целенаправленного получения новых биологически актив-
ных гормональных лечебных препаратов.
Ниже представлены пептидные гормоны, образующиеся из β-липотро-
пина путем специфического протеолиза.
Участок β-липотропина
Пептидный гормон
γ-Липотропин
Мет-энкефалин
α-Эндорфин
γ-Эндорфин
δ-Эндорфин
β-Эндорфин
Учитывая исключительную роль β-липотропина как предшественника
перечисленных гормонов, приводим первичную структуру β-липотропина
свиньи (91 аминокислотный остаток):
Н–Глу–Лей–Ала–Гли–Ала–Про–Про–Глу–Про–Ала–Aрг–Асп–Про–Глу–
Ала–Про–Ала–Глу–Гли–Ала–Ала–Ала–Aрг–Ала–Глу–Лей–Глу–Тир–
Гли–Лей–Вал–Ала–Глу–Ала–Глу–Ала–Ала–Глу–Лиз–Лиз–Асп–Глу–
Гли–Про–Тир–Лиз–Мет–Глу–Гис–Фен–Арг–Трп–Гли–Сер–Про–Про–
Лиз–Асп–Лиз–Aрг–Тир–Гли–Гли–Фен–Мет–Тре–Сер–Глу–Лиз–Сер–
Глн–Тре–Про–Лей–Вал–Тре–Лей–Фен–Лиз–Асн–Ала–Иле–Вал–Лиз–
Асн–Ала–Гис–Лиз–Лиз–Гли–Глн–ОН
Повышенный интерес к указанным пептидам, в частности энкефалинам
и эндорфинам, диктуется их необычайной способностью, подобно морфину,
снимать болевые ощущения. Эта область исследования – поиск новых при-
родных пептидных гормонов и(или) их направленный биосинтез – является
интересной и многообещающей для развития физиологии, нейробиологии,
неврологии и клиники.
ГОРМОНЫ ПАРАЩИТОВИДНЫХ ЖЕЛЕЗ
(ПАРАТГОРМОНЫ)
К гормонам белковой природы относится также паратиреоидный гормон
(паратгормон), точнее, группа паратгормонов, различающихся последова-
тельностью аминокислот. Они синтезируются паращитовидными железа-
ми. Еще в 1909 г. было показано, что удаление паращитовидных желез
вызывает у животных тетанические судороги на фоне резкого падения
концентрации кальция в плазме крови; введение солей кальция предотвра-
щало гибель животных. Однако только в 1925 г. из паращитовидных желез
был выделен активный экстракт, вызывающий гормональный эффект – по-
в 1970 г. из паращитовидных желез крупного рогатого скота; тогда же была
определена его первичная структура. Выяснено, что паратгормон синтези-
руется в виде предшественника (115 аминокислотных остатков) п р о п а р а т -
гормона, однако первичным продуктом гена оказался п р е п р о п а р а т -
25 аминокислотных остатков. Молекула паратгормона быка содержит 84
аминокислотных остатка и состоит из одной полипептидной цепи.
Выяснено, что паратгормон участвует в регуляции концентрации катио-
нов кальция и связанных с ними анионов фосфорной кислоты в крови. Как
известно, концентрация кальция в сыворотке крови относится к химическим
константам, суточные колебания ее не превышают 3–5% (в норме 2,2–
2,6 ммоль/л). Биологически активной формой считается ионизированный
кальций, концентрация его колеблется в пределах 1,1–1,3 ммоль/л. Ионы
кальция оказались эссенциальными факторами, не заменимыми другими
катионами для ряда жизненно важных физиологических процессов: мышеч-
ное сокращение, нервно-мышечное возбуждение, свертывание крови, прони-
цаемость клеточных мембран, активность ряда ферментов и т.д. Поэтому
любые измененния этих процессов, обусловленные длительным недостат-
ком кальция в пище или нарушением его всасывания в кишечнике, приводят
к усилению синтеза паратгормона, который способствует вымыванию
солей кальция (в виде цитратов и фосфатов) из костной ткани и соответст-
венно к деструкции минеральных и органических компонентов костей.
Другой орган-мишень паратгормона – это почка. Паратгормон уменьшает
реабсорбцию фосфата в дистальных канальцах почки и повышает канальце-
вую реабсорбцию кальция.
Следует указать, что в регуляции концентрации Са
во внеклеточной
жидкости основную роль играют три гормона: паратгормон, кальцитонин,
] – производное D
(см. главу 7). Все три гормона регулируют уровень
Но механизмы их действия различны. Так, главная роль кальцитрио-
ла заключается в стимулировании всасывания Са
и фосфата в кишечнике,
причем против концентрационного градиента, в то время как паратгормон
способствует выходу их из костной ткани в кровь, всасыванию кальция
в почках и выделению фосфатов с мочой. Менее изучена роль кальцитонина
в регуляции гомеостаза Са
в организме. Следует отметить также, что
кальцитриол по механизму действия на клеточном уровне аналогичен
действию стероидных гормонов (см. ниже).
Считается доказанным, что физиологическое влияние паратгормона на
клетки почек и костной ткани реализуется через систему аденилатциклаза-
ГОРМОНЫ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
Щитовидная железа играет исключительно важную роль в обмене веществ.
Об этом свидетельствуют резкое изменение основного обмена, наблюдае-
мое при нарушениях деятельности щитовидной железы, а также ряд
косвенных данных, в частности обильное ее кровоснабжение несмотря на
небольшую массу (20–30 г). Щитовидная железа состоит из множества
особых полостей – фолликулов, заполненных вязким секретом – коллоидом.
В состав коллоида входит особый йодсодержащий гликопротеин с высокой
мол. массой – порядка 650000 (5000 аминокислотных остатков). Этот глико-
протеин получил название й о д т и р е о г л о б у л и н а. Он представляет собой
запасную форму тироксина и трийодтиронина – основных гормонов фолли-
кулярной части щитовидной железы.
Помимо этих гормонов (биосинтез и функции которых будут рассмотре-
ны ниже), в особых клетках – так называемых парафолликулярных клетках,
или С-клетках щитовидной железы, синтезируется гормон пептидной при-
роды, обеспечивающий постоянную концентрацию кальция в крови. Он
получил название «кальцитонин». Впервые на существование кальцито-
нина, обладающего способностью поддерживать постоянный уровень каль-
ция в крови, указал в 1962 г. Д. Копп, который ошибочно считал, что этот
гормон синтезируется паращитовидными железами. В настоящее время
кальцитонин не только выделен в чистом виде из ткани щитовидной железы
животных и человека, но и полностью раскрыта 32-членная аминокислотная
последовательность, подтвержденная химическим синтезом. Ниже приведе-
на первичная структура кальцитонина, полученного из щитовидной железы
краткое содержание других презентаций«Обмен веществ и энергия клетки» - Определение. Пластический обмен. Органы пищеварения. Подготовка учащихся к заданиям открытого типа. Химические превращения. Задания с ответом «да» или «нет». Метаболизм. Обмен веществ. Текст с ошибками. Задание с развернутым ответом. Тестовые задания. Энергетический обмен.
«Метаболизм» - Свойства генетического кода. Молекулярная масса одной аминокислоты. Генетический код. Начальная часть молекулы. Пластический обмен. Транскрипция. Белок. ДНК. Определите длину соответствующего гена. Реакции ассимиляции и диссимиляции. Участок правой цепи ДНК. Дайте определения терминам. Автотрофы. Биосинтез белка. Какую первичную структуру будет иметь белок. Белок, состоящий из 500 мономеров. Трансляция.
««Энергетический обмен» 9 класс» - Глюкоза – центральная молекула клеточного дыхания. АТФ в цифрах. Понятие об энергетическом обмене. Автотрофы. ПВК – пировиноградная кислота С3Н4О3. Структура АТФ. АТФ – универсальный источник энергии в клетке. Превращение АТФ в АДФ. Брожение – анаэробное дыхание. Метаболизм. Энергетический обмен в клетке. Брожение. Энергетический обмен (диссимиляция). Митохондрия. Аэробный этап - кислородный. Суммарное уравнение аэробного этапа.
«Этапы энергетического обмена» - Суммарное уравнение. Типы питания организмов. Процесс расщепления. Метаболизм. Окисление ПВК. Электронтранспортная цепь. Выделение энергии. Цикл Кребса. Дать характеристику реакциям. Окислительное декарбоксилирование. Катаболизм. Аэробное дыхание. Стадии аэробного дыхания. Подготовительный этап. Кислородное расщепление. Солнечная энергия. Где протекает синтез АТФ. Бескислородный этап. Заполните пропуски в тексте.
«Метаболизм углеводов» - Итог цикла Кребса. Триозофосфат изомераза. Сахароза. Хемиосмотическая модель синтеза АТФ. Факторы, влияющие на активность ферментов. Метаболизм. Гликолиз. Альдолаза. Классификация энзимов. Запасание. Этапы окисления глюкозы. Образование разветвлений. Ферменты. Белковые компоненты митохиндриальной ЭТЦ. Энзимы. Основные этапы метаболизма углеводов. Енолаза. Синтез гликогена. Окисление ацетил-КоА до СО2.
«Энергетический обмен веществ» - Процесс энергетического обмена. Гликолиз. Энергия, которая выделяется в реакциях гликолиза. Ферменты бескислородного этапа энергообмена. Судьба ПВК. Молочнокислое брожение. Молочная кислота. Биологическое окисление и горение. Окисление вещества А. Подготовительный этап. Повторение. Горение. Энергетический обмен.