Лекция 1 Углеводы, липиды, минеральные вещества

Вид материала

Лекция

Содержание Горизонты биохимии Гиалуроновая кислота Реакции моносахаридов: Гликозилирование,окисление, восстановление, фосфорилирование, аминирование) Обмен углеводов Воски – сложные эфиры высших спиртов и монокарбоновых кислот. В природных есть еще примеси до 50%! Главным образом защитные функ Сложные липиды Неорганические ионы. Остаток – 1% (микроэлементы).

Подобный материал:

• Лекция Углеводы, липиды Углеводы, 115.7kb.
• Составные части пищи, 53.63kb.
• Питание при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, 1773.01kb.
• Минеральные вещества макро- и микроэлементы, 179.18kb.
• Минеральные вещества в жизнедеятености человека: экологический фактор и двигательная, 159.47kb.
• Когда человек ест, то в его организм поступают различные питательные вещества. Часть, 53.35kb.
• Название факультета, 245.29kb.
• Углеводы общие свойства углеводов, 47.22kb.
• Органические вещества клетки, 19.28kb.
• Современные методы исследования бас выделение и анализ бас, 65.85kb.

+Введение.

Б
Разделы современной биохимии:

общая биохимия

биоорганическая химия

бионеорганическая химия

биохимия животных, растений, микроогранизмов

медицинская биохимия

техническая биохимия

эволюционная биохимия

радиационная биохимия

квантовая биохимия

космическая биохимия

…………..

иологическая химия – наука о качественном составе, количественном соотношении и преобразованиях в жизненных процессах соединений, образующих живую материю.
^

Горизонты биохимии

1. Дифференцировка клеток эукариот
   
2. Организация и механизм функционирования генома
   
3. Регуляция действия ферментов и теория энзиматического катализа
   
4. Процессы узнавания на молекурном уровне
   
5. Молекулярные основы соматических и наследственных заболеваний человека
   
6. Молекулярные основы злокачественного роста
   
7. Молекулярные основы иммунитета
   
8. Рациональное питание и проблема долголетия
   
9. Молекулярные механизмы памяти
   
10. Биосинтез белка
    
11. Биологические мембраны и биоэнергетика
    

• Статистическая биохимия (строение и содержание химических веществ)
  
• Динамическая биохимия (превращения химических веществ и связанные с этим превращения энергии в процессе жизнедеятельности органических форм)
  
• Функциональная биохимия (связи между строением веществ и процессами их видоизменения, с одной стороны, и функцией органелл, клеток, тканей, органов содержащих эти вещества.
  

Углеводы

Основные Функции: энергетическая, структурная, метаболическая, сигнальная.

Смешанные полимеры: нуклеиновые кислоты, гликопептиды и пептогликаны, гликолипиды и липополисахариды, гликолипопротеины и т.д. Олигосахаридные фрагменты гликопротеинов и гликолипидов клеточных стенок выдвинуты как антенны за пределы, клеточных оболочек и служат локаторами выполняющими рецепторные (сигнальные) функции.

Наряду с белками и нукл.кислотами, углеводы являются информативными молекулами.

В составе клетки занимают не более 2% от сухой массы клетки. В растениях за счет целлюлозы до 80%, поэтому в биосфере углеводов больше, чем всех других органических соединений вместе взятых.

С_n(H₂O)_m - [сахароза n=12, m=11, крахмал n=6, m=5, глюкоза и фруктоза n=6, m=6 и т.д.) – однако не все такие.

N=2ⁿ стереоизомеров. D,L – формы. Полуацетали. Пиранозы и фуранозы.

Классификация:

• Моносахариды (альдозы+кетозы)
  

1)Рибоза, глюкоза, манноза, галактоза, фруктоза

2)гликолактиловые кислоты (моносахарид + молочная кислота) – мурамовая кислота

• олигосахариды
  

1) гликозидо-гликозиды (трегалоза, сахароза)

2) гликозидо-глюкозы (мальтоза, целлобиоза, лактоза)

• полисахариды
  

1. гомо- (крахмал, гликоген, клетчатка, декстран, хитин + инулин, маннан, арабан, галактан)
   
2. гетеро- (гиалуроновая кислота, гепарин, агароза, порфираны и т.д. полисахариды водорослей и простейших).
   

Функции полисахаридов – питательные вещества, опорные и защитные функции (иногда все вместе), гиал.кислота - межклеточное вещество, гепарин предотвращает свертывание крови, часто комплексы с белками и т.д).

Гликоген – 20% печень, 4% мышцы, очень гетерогенен, ближе к амилопектину. Частичковый гликоген – a(200нм)  b  y(20-40нм) – частицы. Преобладание массы – 200-600 млн.

^ Гиалуроновая кислота (N-Аc-bD-Glc-NH₂ и bD-Glukuron.acid) составная часть межклеточного вещества тканей животных. В виде прочного белкового комплекса.

Гепарин антилипемическое, антимитотическое и регуляторное к ряду ферментов действие. (bD-Glukuron.acid и aGlc-NH₂)
^

Реакции моносахаридов:

Гликозилирование,окисление, восстановление, фосфорилирование, аминирование)

Обмен углеводов

1. Расщепление в ЖКТдо моносахаридов, всасывание в кровь из кишечника.
   
2. Синтез и распад гликогена в тканях (печень).
   
3. Анаэробное и аэробное окисление глюкозы
   
4. Взаимопревращение гексоз.
   
5. Аэробный метаболизм пирувата (финальная стадия).
   
6. Глюконеогенез (синтез углеводов из неуглеводных продуктов).
   

Смешанные углевод-содержащие вещества:

O-гликозиды (О-GlcNAc-Gal+…) -

N-гликозиды (N-GlcNAc-GlcNAc-Man=Man₂=Man₂-NeuAc) –

Множество функций в основном сигнально-регуляторных. Основа антигенного узнавания.

О-гликолипиды – (см.позже) – ганглиозиды и цереброзиды.

Липиды

Липиды – большая группа органических соединений, для которых характерны:

• н/р в воде, растворимость в орг. растворителях.
  
• наличие в строении высшие алкильных радикалов
  
• сложноэфирные группы в строении
  

Простые липиды: жиры, воски, стероиды

Жиры - сложные эфиры высших кислот и глицерина (триглицериды). У животных n=20-24. У растений – ненасыщенных до 90%.

^ Воски – сложные эфиры высших спиртов и монокарбоновых кислот. В природных есть еще примеси до 50%! Главным образом защитные функции.

Стериды: сложные эфиры стеролов и высших жирных кислот. Однако в организме только 10% неомылено, остальное водорастворимо. Окисленные стеролы дают целый класс стероидов. Холевые кислоты. Гормоны.


^ Сложные липиды: фосфолипиды, гликолипиды

Фосфолипиды:

(также могут входить группы: этаноламин (кефалины), холин (лецитины), серин (азот +). В воде не растворимы, но образуют стойкие эпульсии. Их много в нервной ткани человека и позвоночных животных, в семенах растений, в яйцах птиц. Легко образуют комплексы с белками и участвуют в таком виде в образовании мембран.

• глицерофосфолипиды (оптически активны)
  
• инозитфосфолипиды (в миелиновых облочках нервных волокон спинного мозга)
  
• сфингофосфолипиды
  

Гликолипиды: глицерогликолипиды, гликосфинголипиды… (они выполняют много различных регуляторных функций)

Функции липидов:

1. Резервно-энергетическая функция, обеспечиваемая триглицеридами
   
2. Мембранообразующая функция, в основном, связанная с метаболизмом глицерофосфолипидов
   
3. Рецепторно-посредниковая функция, обеспечиваемая, mainly гликосфинголипидами.
   
4. Регуляторно-сигнальная функция, связанная, в первую очередь, со стероидами.
   

^ Неорганические ионы.


Химический состав живых клеток на 90% - C H N O

Все это мы рассмотрим в главах о метаболизме углеводородных скелетов

9% - Na, Cl, P, Ca, Mg, K и S.

Na, Cl, K – водно-электролитный обмен (рассматривается)

Ca, Mg, P – физиология желез.

S – дефициты не описаны, потребление в день не меньше грамма, в составе аминокислот (Met, Cys), витаминов (тиамин, липоат, биотин), белковые гормоны (кальцитонин, инсулин – важная роль в регуляции структуры). При нормальном обмене, все аминокислоты до углегаза и воды, а именно серосодержащие аминокислоты – поставшики нелетучих кислот в организме.

^ Остаток – 1% (микроэлементы).

Большинство в комлексе с белками выполняет свою биол.роль. некоторые (Zn, I) входят в состав прогормонов и гормонов.

В состав транспортных белков (железо). В состав ред/ок. систем (здесь вообще много можно рассказать).

С учетом этого, считаются 15 микроэлементов возможно незаменимыми: I, Se, F, Si, As + Fe, Сu, Zn, Co, Mn, Ni, Cr,V, Mo, Sn.

Металлы

• Fe
  

гемопротеины (гемоглобин, миоглобин, цитохромы, цитохромоксидаза, гомогентизиноксидаза, пероксидаза, миелопероксидаза, каталаза)

железофлавопротеины (цитохром-с-редуктаза, сукцинатдегидрогеназа, пролиноксидаза, НАДФ-дегидрогеназа, ацил-КоА-дегидрогеназа, ксантиноксидаза)

другие белки (трансферрин, ферритин, гемосидерин, мобилферрин, лактоферрин)

• Zn
  

От 100 до 200 различных Zn-содержащих металлопротеинов.

РНК-полимеразы, карбоангидразы, алкогольдегидрогеназа, факторы транскрипции, оксидоредуктазы, трансфераз, лиаз, гидролаз, изомераз, цитозольной формы супероксиддисмутазы. Участвует в правильной укладке инсулина и гормона тимулина. Участвует с витаминов В₀ в синтезе непределньных жирных кислот.

• Cu в составе церуллоплазмина окисляет фибрин, катехоламины, витамин С.
  

В составе супероксиддисмутазы. Второй после железа гематопоэтический металл. Кофермент дофамин-в-гидроксилазы, участвующей в синтезе нейромедиаторов.

• Со ключевой элемет витамина В₁₂ – его вырабатывают только микроорганизмы.Активирует фосфатазы костей и
  

эритроцитов .

• Mn входит в небольшое количество ферментов, но активирует многие энзимы, не входя в их состав (оксидоредуктазы, лиазы и гидролазы). Важные моменты – ксантиноксидаза, аминоацилтРНКсинтетаза, диаминоксидаза, пируват-карбоксилаза, фосфатазы, митохондриальная супероксиддисмутаза.
  
• Mo – ксантиноксидаза.
  

Неметаллы

• I - участвует в структуре тиреоидных гормонов
  
• F – влияет на активность аденилатциклазы, поэтому в клетке почти нет, весь в костях. Способствует минерализации.
  
• Se – компонент антиоксидантных систем – глютатион-пероксидазы, фосфолипид- глютатион-пероксидазы, других оксидоредуктаз и некоторых трансфераз. Многие культуры клеток не растут без селена. Способен заменять S в метионине и цистеине. Но уже токсичен в таком избытке.
  
• Si - входит в состав костей, кожи, соединительных тканей.