Шпаргалка по "Химии"

Причины полифункциональности белков: полифункциональность их физических и химических свойств, разнообразие пространственных структур (конформаций), способность к денатурации и ренатурации, каталитические свойства, образование надмолекулярных комплексов. 

Кле́точная  мембра́на (или цитолемма, или плазмалемма, или плазматическая мембрана) отделяет содержимое любой клетки от внешней  среды, обеспечивая её целостность; регулирует обмен между клеткой  и средой; внутриклеточные мембраны разделяют клетку на специализированные замкнутые отсеки — компартменты или органеллы, в которых поддерживаются определённые условия среды.

Клеточная стенка, если таковая у клетки имеется (обычно есть у растительных клеток), покрывает  клеточную мембрану.

Клеточная мембрана представляет собой двойной слой (бислой) молекул класса липидов, большинство  из которых представляет собой так  называемые сложные липиды — фосфолипиды. Молекулы липидов имеют гидрофильную («головка») и гидрофобную («хвост») часть. При образовании мембран  гидрофобные участки молекул  оказываются обращены внутрь, а гидрофильные — наружу. Мембраны — структуры  инвариабельные, весьма сходные у  разных организмов. Некоторое исключение составляют, пожалуй, археи, у которых  мембраны образованы глицерином и терпеноидными  спиртами. Толщина мембраны составляет 7—8 нм.

Биологическая мембрана включает и различные белки: интегральные (пронизывающие мембрану насквозь), полуинтегральные (погруженные  одним концом во внешний или внутренний липидный слой), поверхностные (расположенные  на внешней или прилегающие к  внутренней сторонам мембраны). Некоторые  белки являются точками контакта клеточной мембраны с цитоскелетом внутри клетки, и клеточной стенкой (если она есть) снаружи. Некоторые  из интегральных белков выполняют функцию  ионных каналов, различных транспортеров  и рецепторов.

Функции [править]

 

барьерная —  обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ  с окружающей средой. Например, мембрана пероксисом защищает цитоплазму от опасных  для клетки пероксидов. Избирательная  проницаемость означает, что проницаемость  мембраны для различных атомов или  молекул зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств. Избирательная проницаемость  обеспечивает отделение клетки и  клеточных компартментов от окружающей среды и снабжение их необходимыми веществами.

транспортная  — через мембрану происходит транспорт  веществ в клетку и из клетки. Транспорт через мембраны обеспечивает: доставку питательных веществ, удаление конечных продуктов обмена, секрецию различных веществ, создание ионных градиентов, поддержание в клетке оптимального pH и концентрации ионов, которые нужны для работы клеточных  ферментов.

Частицы, по какой-либо причине неспособные пересечь фосфолипидный  бислой (например, из-за гидрофильных свойств, так как мембрана внутри гидрофобна и не пропускает гидрофильные вещества, или из-за крупных размеров), но необходимые  для клетки, могут проникнуть сквозь мембрану через специальные белки-переносчики (транспортеры) и белки-каналы или  путем эндоцитоза.

При пассивном  транспорте вещества пересекают липидный бислой без затрат энергии по градиенту  концентрации путем диффузии. Вариантом  этого механизма является облегчённая  диффузия, при которой веществу помогает пройти через мембрану какая-либо специфическая  молекула. У этой молекулы может  быть канал, пропускающий вещества только одного типа.

Активный  транспорт требует затрат энергии, так как происходит против градиента  концентрации. На мембране существуют специальные белки-насосы, в том  числе АТФаза, которая активно  вкачивает в клетку ионы калия (K+) и выкачивают из неё ионы натрия (Na+).

матричная —  обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие.

механическая  — обеспечивает автономность клетки, ее внутриклеточных структур, также  соединение с другими клетками (в  тканях). Большую роль в обеспечение  механической функции имеют =клеточные  стенки, а у животных — межклеточное вещество.

энергетическая  — при фотосинтезе в хлоропластах и клеточном дыхании в митохондриях в их мембранах действуют системы  переноса энергии, в которых также  участвуют белки;

рецепторная — некоторые белки, находящиеся  в мембране, являются рецепторами (молекулами, при помощи которых клетка воспринимает те или иные сигналы).

Например, гормоны, циркулирующие в крови, действуют  только на такие клетки-мишени, у  которых есть соответствующие этим гормонам рецепторы. Нейромедиаторы (химические вещества, обеспечивающие проведение нервных импульсов) тоже связываются  с особыми рецепторными белками  клеток-мишеней.

ферментативная  — мембранные белки нередко являются ферментами. Например, плазматические мембраны эпителиальных клеток кишечника  содержат пищеварительные ферменты.

Структура и  состав биомембран [править]

Мембраны состоят из липидов  трёх классов: фосфолипиды, гликолипиды  и холестерол. Фосфолипиды и гликолипиды (липиды с присоединёнными к ним  углеводами) состоят из двух длинных  гидрофобных углеводородных «хвостов», которые связаны с заряженной гидрофильной «головой». Холестерол придаёт  мембране жёсткость, занимая свободное  пространство между гидрофобными хвостами липидов и не позволяя им изгибаться. Поэтому мембраны с малым содержанием  холестерола более гибкие, а с  большим — более жёсткие и хрупкие. 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.

9. Кальций — распространенный макроэлемент в организме растений, животных и человека. В организме человека и других позвоночных большая его часть находится в скелете и зубах. В костях кальций содержится в виде гидроксиапатита^[7]. Из различных форм карбоната кальция (извести) состоят «скелеты» большинства групп беспозвоночных (губки, коралловые полипы, моллюски и др.). Ионы кальция участвуют в процессах свертывания крови, а также служат одним из универсальных вторичных посредников внутри клеток и регулируют самые разные внутриклеточные процессы — мышечное сокращение,экзоцитоз, в том числе секрецию гормонов и нейромедиаторов. Концентрация кальция в цитоплазме клеток человека составляет около 10⁻⁴ ммоль/л, в межклеточных жидкостях около 2,5 ммоль/л.

Концентрация кальция  в крови из-за её важности для  большого числа жизненно важных процессов  точно регулируется, и при правильном питании и достаточном потреблении  обезжиренных молочных продуктов и  витамина D дефицита не возникает. Длительный дефицит кальция и/или витамина D в диете приводит к увеличению риска остеопороза, а в младенчестве вызывает рахит.

Паращитовидная железа регулирует уровень кальция в организме в узких рамках, так чтобы нервная и двигательная системы функционировали нормально. Когда уровень кальция в крови падает ниже определённого уровня, рецепторы паращитовидной железы, чувствительные к кальцию, активируются и секретируют гормон в кровь. Паратгормон стимулирует остеокласты, чтобы те выделяли в кровь кальций из костной ткани.

10.Особенности биологического окисления, его виды.

Биологическое окисление – дегидрирование субстрата  с помощью промежуточных переносчиков водорода и его конечного акцептора. Если в роли конечного акцептора  выступает кислород, процесс называют аэробным окислением, или тканевым дыханием, если конечный акцептор представлен  не кислородом – анаэробным окислением. Для биологического окисления необходимо система переноса протонов и электронов и система доставки в ткани  кислорода. Основной источник энергии  в клетке – окисление субстратов кислородом воздуха.

 

 БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ - это совокупность окислительных процессов в живом организме, протекающих с обязательным участием кислорода. Синоним - ТКАНЕВОЕ ДЫХАНИЕ. Окисление одного вещества невозможно без восстановления другого вещества. Окислительно-восстановительных процессов в живой природе очень много. Часть окислительно-восстановительных процессов, протекающих с участием кислорода, относится к биологическому окислению.

Биоэнергетические процессы, приводящие к синтезу АТФ, к зарядке  «биологических аккумуляторов», протекают  в специали зированных мембранах  митохондрий. Именно здесь локализо ваны и пространственно организованы молекулярные системы, ответственные  за энергетику живых организмов. Синтез АТФ в митохондриях сопряжен с  электронным и ионным транспортом  и с механохимическими явлениями. Функции митохондриальных мембран  весьма сложны и многообразны. Другой тип биоэнерге тических сопрягающих  мембран — мембраны хлоропластов рас тений, ответственные за фотосинтез, — рассматривается в гл.7.

Источником энергии, расходуемой  клеткой на биосинтез, активный транспорт, механическую и электрическую работу, является дыхание, т. е. окисление органических соединений кисло родом воздуха. В 1780 г. Лавуазье показал, что дыхание и горе ние имеют единую природу. За последующие почти два столетия исследования химиков, биологов и физиков привели к раскры тию основных особенностей биологического окисления — одного из важнейших процессов (или, скорее, системы процессов), про исходящих в живой природе.

13. Биотин  (витамин Н)

 

 В  основе строения биотина лежит  тиофено-вое кольцо, к которому  присоединена молекула мочевины, а боковая цепь представлена  валерьяновой кислотой.

 

Источники. Биотин содержится почти во всех продуктах  животного и растительного происхождения. Наиболее богаты этим витамином печень, почки, молоко, желток яйца. В обычных  условиях человек получает достаточное  количество биотина в результате бактериального синтеза в кишечнике.

Суточная  потребность биотина у человека не превышает 10 мкг.

Биологическая роль. Биотин выполняет коферментную функцию в составе карбоксилаз: он участвует в образовании активной формы СО2.

 

 В  организме биотин используется  в образовании малонил-КоА из  ацетил-КоА (см. раздел 8), в синтезе  пуринового кольца (см. раздел 10), а  также в реакции карбоксили-рования  пирувата с образованием оксало-ацетата  (см. раздел 6). Клинические проявления  недостаточности биотина у человека  изучены мало, поскольку бактерии  кишечника обладают способностью  синтезировать этот витамин в  необходимых количествах. Поэтому  картина авитаминоза проявляется  при дисбактериозах кишечника,  например, после приёма больших  количеств антибиотиков или сульфамидных  препаратов, вызывающих гибель микрофлоры  кишечника, либо после введения  в рацион большого количества  сырого яичного белка. В яичном  белке содержится гликопротеин  авидин, ко­торый соединяется с  биотином и препятствует всасыванию  последнего из кишечника. Авидин (молекулярная масса 70 000 кД) состоит  из четырёх идентичных субъединиц, содержащих по 128 аминокислот; каждая  субъединица связывает по одной  молекуле биотина. 

 При  недостаточности биотина у человека  развиваются явления специфического  дерматита, характеризующегося покраснением  и шелушением кожи, а также  обильной секрецией сальных желёз  (себорея). При авитаминозе витамина  Н наблюдают также выпадение  волос и шерсти у животных, поражение ногтей, часто отмечают,боли  в мышцах, усталость, сонливость  и депрессию.

 

20. Витамин В2 (рибофлавин). В основе структуры витамина В2 лежит структура изоаллоксазина, соединённого со спиртом рибитолом.

 

 

 Рибофлавин  представляет собой кристаллы  жёлтого цвета (от лат. flavos - жёлтый), слабо растворимые в воде.

Главные источники витамина В2 - печень, почки, яйца, молоко, дрожжи. Витамин содержится также в шпинате, пшенице, ржи. Частично человек получает витамин В2 как  продукт жизнедеятельности кишечной микрофлоры.

Суточная  потребность в витамине В2 взрослого  человека составляет 1,8-2,6 мг.

Биологические функции. В слизистой оболочке кишечника  после всасывания витамина происходит образование коферментов FMN и FAD по схеме:

 

 Коферменты FAD и FMN входят в состав флавиновых  ферментов, принимающих участие  в окислительно-восстановительных  реакциях (см. разделы 2, 6, 9, 10).

Клинические проявления недостаточности рибофлавина  выражаются в остановке роста  у молодых организмов. Часто развиваются  воспалительные процессы на слизистой  оболочке ротовой полости, появляются длительно незаживающие трещины  в углах рта, дерматит носогубной складки. Типично воспаление глаз: конъюнктивиты, васкуляризация роговицы, катаракта. Кроме  того, при авитаминозе В2 развиваются  общая мышечная слабость и слабость сердечной мышцы.

 

3. Витамин  РР (никотиновая кислота, никотинамид,  витамин B3)

 

Источники. Витамин РР широко распространён  в растительных продуктах, высоко его  содержание в рисовых и пшеничных  отрубях, дрожжах, много витамина в  печени и почках крупного рогатого скота и свиней. Витамин РР может  образовываться из триптофана (из 60 молекул  триптофана может образоваться 1 молекула никотинамида), что снижает потребность  в витамине РР при увеличении количества триптофана в пище.

Суточная  потребность в этом витамине доставляет для взрослых 15-25 мг, для детей - 15 мг.

Биологические функции. Никотиновая кислота в  организме входит в состав NAD и NADP, выполняющих функции коферментов  различных дегидрогеназ (см. раздел 2). Синтез NAD в организме протекает  в 2 этапа:

 

NADP образуется  из NAD путём фосфорилирования под  действием цитоплазматической NAD-киназы.

 

NAD+ + АТФ  → NADP+ + АДФ 

Недостаточность витамина РР приводит к заболеванию "пеллагра", для которого характерны 3 основных признака: дерматит, диарея, деменция ("три Д"), Пеллагра проявляется  в виде симметричного дерматита  на участках кожи, доступных действию солнечных лучей, расстройств ЖКТ (диарея) и воспалительных поражений слизистых оболочек рта и языка. В далеко зашедших случаях пеллагры наблюдают расстройства ЦНС (деменция): потеря памяти, галлюцинации и бред.