8. Ферментативные системы антирадикальной защиты. Катализируемые реакции.

К ферментам, защищающим клетки от действия активных форм кислорода, относят супероксиддисмутазу, каталазу и глутатионпероксидазу. Наиболее активны эти ферменты в печени, надпочечниках и почках.

Супероксиддисмутаза (СОД) превращает супероксидные анионы в перекись водорода

Каталаза - геминовый фермент, катализирует реакцию разрушения перекиси водорода. При этом образуется вода и молекулярный кислород

Глутатионпероксидаза — обеспечивает разрушение перекиси водорода и гидропероксидов липидов при окислении глутатиона

Глутатионредуктаза восстанавливает окисленный глутатион с участием НАДФН₂

9. Неферментативные системы антирадикальной защиты и их физиологическое значение.

"Липидные антиоксиданты" - производные фенола, способны инактивировать свободные радикалы в гидрофобном слое мембран.

Витамин Е (α-токоферол) самый распространённый липофильный антиоксидант, он обеспечивает защиту мембран от СРО.

Регенерацию α-токоферола осуществляет витамин С.

Витамин С ингибирует СРО с помощью двух различных механизмов:

• восстанавливает в мембранах токоферолхинон до витамина Е:

• взаимодействует с активными формами кислорода — О^∙₂, Н₂О₂, НО^∙ и инактивирует их.

β-Каротин, предшественник витамина А, также обладает антиоксидантным действием и ингибирует ПОЛ.

10. Роль афк в механизме фагоцитоза. Кислородзависимые и кислороднезависимые механизмы фагоцитоза. Роль афк в антимикробной защите грудного молока.

Роль АФК: используются фагоцитами- тканевыми макрофагами, моноцитами и гранулоцитами крови для разращения онкоклеток

1. Кислороднезависимые механизмы внутриклеточной цитотоксичности фагоцита обеспечиваются действием лизосомальных ферментов, разрушающих объект фагоцитоза.

2. Кислородзависимые механизмы внутриклеточной цитотоксичности фагоцита описываются как «респираторный взрыв»

Избирательность антимикробного действия грудного молока, конечно, обеспечивается специфическими иммунными белками-лактоглобулинами. Благодаря наличию специфических антигенных детерминант, лактоглобулины связывают патогенные бактерии, образуя иммунные комплексы. Иммунные комплексы, по-видимому, сами обладают способностью связывать ксантиноксидазу, лактопероксидазу и другие неспецифические факторы, либо подобная система образуется на поверхности фагоцитирующих клеток, благодаря наличию соответствующих рецепторов.

11. Роль пероксидного окисления при гипоксии (ишемии). Факторы гипоксии, инициирующие пол. Понятие о «кислородном» и «кальциевом» парадоксах.

Гипоксия клеток является распространенным явлением в жизнедеятельности организма, как в норме, так и в патологии. Ряд нарушений, таких как заболевания сердечно-сосудистой и бронхолегочной систем, тромбозы, разнообразные анемии имеют в своем патогенезе состояние клеточной гипоксии

Предложены несколько возможных механизмов этой активации.

Кислородный парадокс:

1. Поступление оксигенированной крови

2. Восстановление переносчиков электронов в дыхательной цепи митохондрий на ксантиноксидазе

3. Образование свободных радикалов( активных форм кислорода)

4. Реакции свободно-радикального повреждения мембран МХ, ЭПР и сарколеммы

5. Нарушение внутриклеточного ионного гомеостаза

Са-парадокс:

При ишемии структура внутриклеточных рибосом, в которых синтезируется белок, относительно сохранена, хотя их функция нарушена. При восстановлении кровотока кальций входит в клетку и разрушает рибосомы. Нарушается продукция белка и АТФ, т.е. энергообразование. В ходе реперфузии кальций способствует возникновению вазоспазма, сокращающего кровоток, активирует образование эйкозаноидов, в связи с чем усиливаются расстройства микроциркуляции, возникает ишемия и нарушается проницаемость мембран

4. Механизмы трансмембранной передачи гормонального сигнала в клетку.

Выделяют следующие механизмы:

• Аденилатциклазный механизм

действуют гормоны гипофиза

• Кальций-фосфолипидный механизм

действуют вазопрессин, адреналин, ангиотензин II.

• Гуанилатциклазный механизм

воздействует на протеинкиназу G, которая фосфорилирует определенные белки, чем изменяет активность клетки

• Цитозольный мехнизм

действуют стероидные гормоны и гормоны щитовидной железы

5. Активные формы кислорода (афк). Биологическое действие афк. Ферментативные и неферментативные системы, генерирующие афк.

Активные формы кислорода - это соединения, которые являются сильными окислителями или крайне реакционноспособными свободными радикалами. Они образуются при последовательном 4-х электронном восстановлении кислорода до воды.

Различают неферментативное и ферментативное механизмы образования АФК.

ферментативное образование возможно при окислении органических субстратов различными оксидазами. В клетках ферменты, образующие перекись водорода, локализованы преимущественно в пероксисомах.

Неферментативное образование АФК происходит при восстановлении кислорода переносом электронов от коферментов и простетических групп или ксенобиотиков

Роль АФК:

-реализация клеточного иммунитета-фагоцитоза

-биосинтез белков

-синтез биологических регуляторов

-восстановление нервных клеток

6. Стадии свободно-радикального окисления липидов.

Реакции перекисного окисления липидов (ПОЛ) являются свободнорадикальными и постоянно происходят в организме. Свободнорадикальное окисление нарушает структуру многих молекул. В белках окисляются некоторые аминокислоты.

Стадии перекисного окисления липидов

1) Инициация: образование свободного радикала (L•)

Инициирует реакцию чаще всего гидроксильный радикал, отнимающий водород от СН₂-групп полиеновой кислоты, что приводит к образованию липидного радикала.

2) Развитие цепи:

Развитие цепи происходит при присоединении O₂, в результате чего образуется липопероксирадикал LOO• или пероксид липида LOOH.

3) Разрушение структуры липидов

Конечные продукты перекисного окисления полиеновых кислот — малоновый диальдегид и гидропероксид кислоты.

4) Обрыв цепи — взаимодействие радикалов между собой:

Развитие цепи может останавливаться при взаимодействии свободных радикалов между собой или при взаимодействии с различными антиоксидантами, например, витамином Е, который отдаёт электроны, превращаясь при этом в стабильную окисленную форму.

7. Повреждающее действие первичных и вторичных продуктов пероксидного окисления на мембраны и другие структуры клетки.

Первичными продуктами ПОЛ являются гидроперекиси жирных кислот, они подвергаются дальнейшему распаду с образованием вторичных продуктов ПОЛ – различных спиртов, кетонов, альдегидов и диальдегидов, эпоксидов и других соединений.

Вторичные продукты перекисного окисления полиеновых кислот - малоновый диальдегид (МДА) и гидропероксиды жирных кислот. МДА подавляет активность цитохромоксидаз и угнетает тканевое дыхание, он ускоряет развитие атеросклероза.

1.6. Биологические мембраны. Перекисное окисление липидов

1. Основные мембраны клетки и их функции.

Биологические мембраны – это клеточные структуры, ограничивающие цитоплазму клетки от окружающей среды и внутриклеточных органелл.

Плазматическая мембрана- обеспечивает перенос веществ из межклеточной среды в клетку и в обратном направлении.

Ядерная мембрана- состоит из внешней и внутренней мембран, имеет поры, через которые РНК проникают из ядра в цитоплазму.

Эндоплазматический ретикулум- обеспечивает биосинтез белков, микросомальное окисление нормальных метаболитов и чужеродных веществ, синтез стероидов и фосфолипидов

Мембрана аппарата Гольджи – участвует в модификации белков

Мембрана лизосом- обеспечивает поддержание кислой среды.

2. Строение и состав мембран: структура и свойства липидов, белков, углеводов мембран. Общие свойства мембран и их функции.

Биологические мембраны построены из липидов и белков, связанных друг с другом с помощью нековалентных взаимодействий. Основу мембраны составляет двойной липидный слой, в состав которого включены белковые молекулы .

Липиды мембран: В состав липидов мембран входят как насыщенные, так и ненасыщенные жирные кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты встречаются в два раза чаще чем насыщенные, что определяет текучесть мембран и конформационную лабильность мембранных белков.

Белки мембран: различаются по своему положению в мембране. Мембранные белки, контактирующие с гидрофобной областью липидного бислоя, должны быть амфифильными, т.е. иметь неполярный домен.

Углеводов :

Углеводы в составе мембран не представлены самостоятельными соединениями, а обнаруживаются только в соединении с белками

Общие функции:

• Барьерная

• Транспортная

• Информационно-сигнальная

• Участвуют в преобразовании энергии.

Биологические мембраны весьма избирательно пропускают вещества из окружающего раствора. Они довольно легко пропускают воду и задерживают большинство веществ, растворимых в воде, и в первую очередь ионизированные вещества или несущие электрический заряд. В силу этого в солевых растворах биомембраны являются хорошими электроизоляторами.

3. Трансмембранный перенос малых молекул. Типы переноса веществ через мембрану. Трансмембранный перенос макромолекул и частиц.

Простая диффузия- не требует специальных переносчиков.( O2, Н20, СО2)

Облегченная диффузия – происходит при участии специальных белковых структур, облегчающих диффузию гидрофильных веществ через гидрофобных веществ через гидрофобный слой мембран( транспорт Н+; пируват)

Активный транспорт- это перенос веществ против градиента концентрации, несамопроизвольный процесс, требует источника энергии.

Симпорт- переносит в клетку 2 вещества, одно из них перемещается против градиента концентрации за счет перемещения другого вещества по градиенту концентрации ( Nа+- зависимый транспорт глюкозы в клетке кишечника)

Антипорт- перемещение веществ идет в противоположных направлениях- один из них против градиента концентрации за счет перемещения другого вещества по градиенту концентрации (Са2+, Nа+- активный антипорт).

Тест на коэффициент атерогенности используется для того, чтобы оценить риск развития атеросклероза и проблем с сердцем и сосудами.

12. Простагландины и лейкотриены: схема синтеза и их биологические функции.

Простагландины (Pg) синтезируются практически во всех клетках, кроме эритроцитов и лимфоцитов. Выделяют типы простагландинов A, B, C, D, E, F. Функции простагландинов сводятся к изменению тонуса гладких мышц бронхов, мочеполовой и сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, при этом направленность изменений различна в зависимости от типа простагландинов, типа клетки и условий. Они также влияют на температуру тела.

Лейкотриены (Lt) синтезируются в лейкоцитах, в клетках легких, селезенки, мозга, сердца. Выделяют 6 типов лейкотриенов A, B, C, D, E, F. В лейкоцитах они стимулируют подвижность, хемотаксис и миграцию клеток в очаг воспаления, в целом они активируют реакции воспаления, предотвращая его хронизацию. Также вызывают сокращение мускулатуры бронхов (в дозах в 100-1000 раз меньших, чем гистамин).

1.7. Гормоны. Гормональная регуляция метаболических процессов. Биохимия выделительной системы. Минеральный обмен

1. Гормоны. Классификации гормонов. Иерархический принцип управления в эндокринной системе.

Гормоны – высокоспециализированные регуляторы обменных процессов, изменяющие функции всего организма или отдельных органов и систем

Классификация гормонов по химическому строению:

1. производные а/к

2. белково-пептидной природы

3. производные холестерина - стероидные гормоны

Классификация гормонов по биологическому действию:

1.регулирующие обмен белков, жиров и углеводов

2.регулирующие репродуктивную функцию

3.регулирующие водно-электролитный и минеральный обмены:

4.регулирующие функции эндокринных желез:

5.регуляторы тропных гормонов гипофиза:

Иерархия

Первый уровень — центральная нервная система.

Второй уровень — эндокринная система —

Третий уровень — внутриклеточный

2. Инсулин: химическая природа, локализация биосинтеза, схема синтеза, механизм действия, органы-мишени, биологические эффекты..

Инсулин - гормон сытости (анаболический гормон), синтезируется в β-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. (в α-клетках глюкогон – гормон голода, в Д-клетках соматостатин, и панкреатический полипептид).

Функции:

1. Повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы, аминокислот и Са2+.

2. Активирует гексокиназу, ключевые ферменты гликолиза; дегидрогеназы цикла трикарбоновых кислот и пентозного пути, редуктазы синтеза жирных кислот.

3. Тормозит фосфоролиз гликогена (гликоген фосфорилазы), тормозит липолиз и глюконеогенез.

4. Влияет на процессы репликации и транскрипции, участвуя в регуляции клеточной дифференцировки, пролиферации и трансформации.

Биосинтез инсулина:

Включает образование двух неактивных предшественников препроинсулина и проинсулина, которые в результате последовательногопротеолиза превращаются в активный гормон.

1. Биосинтез препроинсулина начинается с образования сигнального пептида на полирибосомах, связанных с эндоплазматическим ретикулумом (

2. Сигнальный пептид проникает в просвет ЭР и направляет туда проникновение полипептидной цепи.

3. Образуется препроинсулин, который содержит сигнальный пептид из 24 АК остатков.

4. Сигнальный пептид отщепляется, образуется проинсулин.

5. Проинсулин поступает ваппарат Гольджи, где под действием специфических протеаз расщепляется в нескольких участках.

6. Образуется инсулин + С-пептид

7. Инсулин + С-пептид включаются в секреторные гранулы.

8. В гранулах инсулин соединяется с Zn2+

9. Зрелые гранулы сливаются с плазматической мембраной, а инсулин и С-пептид секретируются во внеклеточную жидкость в результате экзоцитоза.