Статическая биохимия. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

1. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования С

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего и профессионального образования
Сибирский федеральный университет
Кафедра биохимии и физиологии человека и
животных
Красноярск 2007

2. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего и профессионального образования С

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего
и профессионального образования
Сибирский федеральный университет
Кафедра биохимии и физиологии человека и животных
Автор: доцент, к.б.н. Замай Татьяна Николаевна
БИОХИМИЯ
ЧАСТЬ 1. Статическая биохимия
Строение, свойства, биологическая роль
углеводов и липидов
факультет физической культуры и спорта
направление - физическая культура
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
2

3. Содержание:

ЧАСТЬ 1. СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
1. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов
2. Строение, свойства, биологическая роль белков
3. Строение, свойства, биологическая роль нуклеотидов
4. Витамины, ферменты
5. Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм
действия
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
3

4. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Основные проблемы спортивной биохимии:
Механизмы преобразования энергии в организме
человека при мышечной деятельности
Регуляция синтеза белка при мышечной нагрузке
Механизмы нервной и гормональной регуляции
обмена веществ при мышечной деятельности
Закономерности биохимической адаптации к
систематической мышечной деятельности
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
4

5. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Важнейшие задачи спортивной биохимии:
Выявление и оценка биохимических факторов,
лимитирующих уровень спортивных достижений
Изучение биохимических сдвигов у спортсменов в
процессе тренировочных занятий
Изучение биохимических характеристик
восстановительных процессов после
соревновательных и тренировочных нагрузок
Установление биохимических критериев,
оценивающих эффективность тренировочного
процесса, а также целесообразность применения
специальных средств, направленных на повышение
работоспособности и ускорение восстановительных
процессов
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
5

6. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Взаимосвязь спортивной биохимии с другими
науками
Биохимия
мышечной
активности
человека
Физиология спорта
Спортивная
морфология.
Биомеханика
физических
упражнений
Биохимия спорта
Спортивная медицина
Гигиена спорта
Теория и методика
спорта
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
6

7. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Превращение энергии в живых клетках
Первая важная аксиома молекулярной логики живого:
живые организмы создают и поддерживают присущую
им упорядоченность за счет внешней среды, степень
упорядоченности которой в результате этого
уменьшается.
Вторая аксиома молекулярной логики живого включает
положение о том, что клетка - неравновесная
открытая система, машина для извлечения из
внешней среды свободной энергии, в результате чего
происходит возрастание энтропии среды.
Третья важная аксиома: живая клетка является
изотермической химической машиной.
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
7

8. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Биологические функции углеводов
Энергетическая функция (главный вид
клеточного топлива)
Структурная функция (обязательный компонент
большинства внутриклеточных структур)
Защитная функция (участие углеводных
компонентов иммуноглобулинов в поддержании
иммунитета)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
8

9. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Моносахариды
Н
Н
Альдегидная группа
Н
С О
С
ОН
С
О
С
ОН
Кетогруппа
Н
С
ОН
Н
С
ОН
(
СН2ОН)
Н
Первичная
спиртовая группа
Н
Глицеральдегид
Н
Диоксиацетон
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
9

10. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Моносахариды
СНО
Н
С
СНО
ОН
Н
СН2ОН
С
ОН
СН2ОН
D(+)-глицеральдегид
L(-)-глицеральдегид
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
10

11. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Энантиомеры
СНО
НСОН
НОСН
СНО
НОСН
НСОН
НСОН
НОСН
НСОН
НОСН
СН2ОН
D-глюкоза
СН2ОН
L-глюкоза
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
11

12. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Представители моносахаридов
СН2ОН
С О
НОСН
НСОН
НСОН
СНО
НСОН
НСОН
НСОН
СН2ОН
СН2ОН
D-фруктоза
D-рибоза
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
12

13. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

5-членные кольца сахаров - фуранозы
Н
1
С О
5
2
Н С ОН
Н
4
3
Н С ОН
4
Н С ОН
5
О
СН2ОН
СН2ОН
D-рибоза
Н
1
Н
Н
3
2
ОН
ОН
ОН
Фураноза
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
13

14. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

6-членные кольца сахаров - пиранозы
Н
1
6
С О
2
Н С ОН
3
ОН С Н
4
Н С ОН
5
СН2ОН
Н5
Н
4
ОН ОН
3
Н
О
Н
2
Н
1
ОН
ОН
Н С ОН
6
СН2ОН
D-глюкоза
Пираноза
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
14

15. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Пиранозные кольца могут принимать формы
кресла и лодки
Ось
Ось
ОН
СН2ОН
5
4
1
6
ОН
О
ОН
3
СН2ОН
5
О
3
2
Н
Н
ОН
6
ОН
2
Н
ОН
Н
Н
4
Н
Н
Н
ОН
Н
1
Н
ОН
Лодка
Кресло
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
15

16. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Олигосахариды
Глюкоза + Глюкоза = Мальтоза
Глюкоза + Галактоза = Лактоза
Глюкоза + Фруктоза = Сахароза
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
16

17. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Олигосахариды
Моносахарид
Моносахарид
6
6
О
5
4
ОН НО
1
ОН
4
2
3
О
5
1
2
3
-Н2О
+Н2О
Конденсация
Гидролиз
Н2О
Дисахарид
6
6
О
5
4
ОН
ОН
1
3
2
О
5
О
4
1
3
2
ОН
1,4-гликозидная связь
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
17

18. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Олигосахариды
СН2ОН
Н
Н
ОН ОН
Н
О
Н
ОН
Н
НОСН2 О
Н
Н
ОН
ОН
Н
О
СН2ОН
Сахароза
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
18

19. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Полисахариды (гликаны)
СН2ОН
О
О
О
ОН
ОН
СН2ОН
ОН
ОН
О
О
СН2ОН
О
О
ОН
ОН
Целлюлоза
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
19

20. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Полисахариды (гликаны)
СН2ОН
О
СН2ОН
О
ОН
О
О
Амилопектин
ОН
ОН
СН2ОН
О
ОН
СН2
О
О
ОН
ОН
О
О
СН2ОН
О
ОН
ОН
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
О
О
ОН
ОН
20

21. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Мукополисахариды (гликозамингликаны)
Ацетилглюкозамин
Н
...О
СООН
ОН
Н
О
СН2ОН
Н Н
О
Н Н
ОН
ОН
Н
О
О...
Н Н О
NН
Глюкуроновая кислота
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
С
СН3
n
21

22. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Мукополисахариды (гликозамингликаны)
О
НО
СООН
Н
...О
ОН
Н
О
СН2ОН
Н Н
О
Н Н
ОН
ОН
Глюкуроновая кислота
Н
О
О
S
О
О...
Н Н О
NН
С
Ацетилглюкозамин
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
СН3
n
22

23. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Этерификация
Кислота + Спирт
Вода
СН3СООН + С2Н5ОН
уксусная к-та
этиловый спирт
Сложный эфир +
СН3СООС2Н5 + Н2О
этилацетат
– СОО - это сложноэфирная связь.
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
23

24. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Биологическая роль липидов
Структурная функция (обязательные компоненты
биологических мембран)
Энергетическая функция (эффективный источник
энергии в клетке)
Служат формой, в которой транспортируется это
топливо,
Выполняют защитную функцию (в клеточных стенках
бактерий, в листьях высших растений, в коже
позвоночных)
Некоторые вещества, относимые к липидам, обладают
высокой биологической активностью - это витамины и их
предшественники, некоторые гормон
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
24

25. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Жирные кислоты
Пальмитиновая
кислота
СООН
СООН
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН
СН2
СН
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН2
СН3
СН2
СН3
Олеиновая
кислота
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
25

26. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Нейтральные липиды
Н
Н
О
Н
С
ОН
Н
С
О
Н
С
ОН
Н
С
ОН
Н
С
ОН
Н
С
ОН
Н
С
Н
Н
R
О
Н
С
О
С
О
R1
Н
С
О
С
О
R2
Н
С
О
С
R3
Н
Глицерол
1-моноацилглицерин
Триацилглицерин
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
26

27. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Нейтральные диольные липиды
О
СН2ОН
СН2ОН
СН2О С (СН2)7СН3
СН2ОН
СНОН
СН2ОН
СН2
1,2-пропандиол
Этандиол
(этиленгликоль)
Моноолеатэтиленгликоля
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
27

28. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Нейтральные плазмалогены
Н
Н
С
СН2О
С
О
СНО
С R2
О
СН2О
С
R1
R3
Плазмоген
(R-ненасыщенный алифатический спирт, R1, R2 - жирные кислоты)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
28

29. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Воска
O
||
СН3(СН2)n – С – О – СН2 (СН2)m СН3
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
29

30. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Гликолипиды
О
СН2ОН
СН2
НСNH2
С
СНОН
СН
СН
СН2
СН
Изопрен
СН2
О
СН3
R2
С
О
О
СН
СН2
С
R1
ОН
О
P
ОX
О
Глицерофосфолипид
(СН2)12
СН3
Сфингозин
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
30

31. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Стероиды
11
2
3
1
4
10
5
9
6
12
13
14
17
16
15
8
7
Циклопентапергидрофенантрен
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
31

32. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Стероиды
CH 3
HC-CH 3
CH 2
CH 2
Холестерин
CH 2
HC-CH 3
CH 3
CH 3
2
3
1
4
10
5
11
9
6
12
13
14
17
16
15
8
7
HO
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
32

33. Строение, свойства, биологическая роль углеводов и липидов

Терпены
CH3
|
Н2С = С – СН = СН2
Изопрен
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
33

34. Строение, свойства, биологическая роль белков

Общая формула аминокислот
R — CH — COO NH 3+
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
34

35. Строение, свойства, биологическая роль белков

Аминокислоты подразделяются на 4
основные класса:
Неполярные, или гидрофобные
(аланин, валин, лейцин,изолейцин, пролин,
фенилаланин, триптофан, метионин),
Полярные, но не заряженные
(глицин, серин, треонин, цистеин, тирозин,
аспарагин, глутамин),
Положительно заряженные
(лизин, гистидин, аргинин)
Отрицательно заряженные
(аспарагиновая кислота, глутаминовая
кислота)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
35

36. Строение, свойства, биологическая роль белков

Нейтральная цвиттерионная форма
аминокислоты
Н
Н
Н
R
О
+
N
–NH2, основная группа,
обладает сильным
сродством к Н+–ионам
С
Н
С
О
–СООН, кислотная группа,
диссоциирует с
высвобождением Н+–ионов
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
36

37. Строение, свойства, биологическая роль белков

Пептидные связи
Пептид
Пептид
Н
О
N
Н
С
О
С
Н
ОН
Н2 О
Конденсация
N
С
Н
ОН
Н
О
С
N
С
Н
Н
Н
Н
С
Н
N
С
О
С
Н
ОН
Дипептид
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
37

38. Строение, свойства, биологическая роль белков

Связи, стабилизирующие белковую молекулу
О
СН
N
Н
С
О
Н
N
С
СН
СН
N
Н
С
О
Часть молекулы полипептида
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
38

39. Строение, свойства, биологическая роль белков

Связи, стабилизирующие белковую молекулу
С
О
Н
О-
+ Н
Н
+
N
+
СОО Н3N
Ионная связь
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
39

40. Строение, свойства, биологическая роль белков

Связи, стабилизирующие белковую молекулу
НS
SН
Окисление
S
Восстановление
S
Дисульфидная связь
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
40

41. Строение, свойства, биологическая роль белков

Связи, стабилизирующие белковую молекулу
Электроположительные водородные атомы, соединенные
с кислородом или азотом в группах – ОН или – NH,
стремятся обобществить электроны с находящимся по
соседству электроотрицательным атомом кислорода,
например, с кислородом группы = СО
Локализованное электростатическое притяжение
– ОН . . . . . . . . . . . ОС
Водородная связь
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
41

42. Строение, свойства, биологическая роль белков

Последовательность аминокислот для
каждого белка уникальна и закреплена
генетически
Первичная структура характеризует
последовательность аминокислотных остатков в
полипептидной цепи, связанных ковалентыми связями
H
O
N — конец NH 2 — CH 2 — C — N — CH — C — N — CH — COOH
O
СH 3
H
C — конец
(CH 2)4NH 2
трипептид: глицилаланиллизин
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
42

43. Строение, свойства, биологическая роль белков

Вторичная структура белка
α-спираль
β-складчатая структура
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
43

44. Строение, свойства, биологическая роль белков

Характерные мотивы укладки белковой цепи в
α, β, α/β, и α+β белках
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
44

45. Строение, свойства, биологическая роль белков

Третичная структура белка
Доменное строение глобулярных белков
(по А.А.Болдыреву)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
45

46. Строение, свойства, биологическая роль белков

Четвертичная структура белка
Гемоглобин
состоит из четырех субъединиц
(двух α-цепей и двух β-цепей верхний рисунок),
одна субъединица (средний
рисунок),
простетическая группа
гемоглобина (нижний рисунок)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
46

47. Строение, свойства, биологическая роль белков

Сложные белки
Липопротеины
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
47

48. Строение, свойства, биологическая роль белков

Сложные белки
Гликопротеины (Иммуноглобулин М)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
48

49. Строение, свойства, биологическая роль белков

Сложные белки
Схематическое изображение
структур протеогликанов:
1 - протеогликан хряща,
2 - протеогепарин;
3 - протеодерматансульфат с
олигосахаридами муцинового
типа,
4 -протеохондроитинсульфат или
протеодерматансульфат
небольшой молекулярной массы,
5 - протеокератансульфат
роговицы;
6 - протеогепарансульфат
клеточной поверхности
Протеогликаны
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
49

50. Строение, свойства, биологическая роль белков

Сложные белки (металлопротеины)
Цитохром с
Ферритин
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
50

51. Строение, свойства, биологическая роль белков

Сложные белки (нуклеопротеины)
Модель вируса мозаичной болезни табака,
а - спираль РНК; б - субъединицы белка
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
51

52. Строение, свойства, биологическая роль нуклеотидов

Строение нуклеотидов
Компоненты нуклеотидов
Пиримидин С4Н4N2 шестичленный
гетероцикл с двумя
атомами азота
Пурин С5H4N4 –
соединение, в котором
сочетаются структуры
шести- и пятичленного
гетероциклов, с двумя
атомами азота
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
52

53. Строение, свойства, биологическая роль нуклеотидов

Строение нуклеотидов
Компоненты нуклеотидов
НОСН2
Н
О
Н
Н
Н
ОН
ОН
Рибоза
ОН
НОСН2
Н
О
Н
Н
Н
ОН
Н
ОН
Дезоксирибоза
2 вида нуклеиновых кислот – рибонуклеиновая кислота
(РНК), которая содержат рибозу и
дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), в которой на
один атом кислорода меньше
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
53

54. Строение, свойства, биологическая роль нуклеотидов

Образование нуклеотида
NН2
N
ОН
ОН
НО
Р
О
О
Р
О
N
ОН
О
Р О
СН2
О
Н
О
N
Н
Н
ОН
ОН
N
ОН
Аденозинтрифосфорная кислота
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
54

55. Строение, свойства, биологическая роль нуклеотидов

Структурная формула
никотинамиддинуклеотида (НАД)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
55

56. Строение, свойства, биологическая роль нуклеотидов

Фрагмент полинуклеотида
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
56

57. Строение, свойства, биологическая роль нуклеотидов

Структура ДНК
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
57

58. Строение, свойства, биологическая роль нуклеотидов

Структура РНК
Транспортная РНК
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
58

59. Витамины, ферменты

Водорастворимые витамины
Витамин В1 (тиамин)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
59

60. Витамины, ферменты

Водорастворимые витамины
СН2ОН
(НОСН)3
СН2
Н 3С
Н 3С
N
N
N
О
NН
N
N
О
Витамин В2 (рибофлавин)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
60

61. Витамины, ферменты

Витамин РР (В5)
Никотинамид
О
О
N
С
ОН
N
С
NН2
N
N
Никотиновая кислота
Никотинамид
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
61

62. Витамины, ферменты

Водорастворимые витамины
СН2ОН
НОН2С
ОН
N
СН3
Витамин В6 (пиридоксин)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
62

63. Витамины, ферменты

Витамин В12 (антианемический
витамин, кобаламин)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
63

64. Витамины, ферменты

Витамин C (аскорбиновая кислота)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
64

65. Витамины, ферменты

Водорастворимые витамины
О
НN
NН
НС
СН
Н2С
S
С
Н
С
Н2
Н2
C
С
Н2
Н2
C
О
ОН
Витамин Н (биотин)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
65

66. Витамины, ферменты

Водорастворимые витамины
ОН
N
СН2
N
Н2N
NН
СО
NН
СН
СН2
СН2
СООН
СООН
N
N
Фолиевая кислота
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
66

67. Витамины, ферменты

Жирорастворимые витамины
Н3С
СН3
СН3
СН3
СН2ОН
СН3
Витамин А (ретинол)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
67

68. Витамины, ферменты

Жирорастворимые витамины
СН3
СН3
НС
СН3
СН
СН
СН
СН
СН2С
СН3
НО
Витамин D (антирахитический)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
68

69. Витамины, ферменты

Жирорастворимые витамины
НО
СН3
СН3
( СН2
Н3С
СН3
О
СН2
СН2
СН )3СН3
СН3
Витамин Е (токоферол)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
69

70. Витамины, ферменты

Ферменты:
наиболее крупный специализированный
класс белковых молекул, катализирующих
химические реакции, из которых слагается
клеточный обмен
белки, увеличивающие скорости
биохимических реакций в 1010 раз по
сравнению со скоростями тех же реакций в
отсутствии ферментов
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
70

71. Витамины, ферменты

Химическая кинетика
В соответствии с законом действующих масс
для реакции
А+В С+Д
скорость может выражается уравнением:
v = К [A] [B],
где v – скорость реакции,
К – константа скорости, отражающая влияние
химической природы вещества и условий, в
которых протекает реакция, на ее скорость,
[A] и [B] – концентрация реагентов
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
71

72. Витамины, ферменты

Кинетика ферментативных реакций
Вещества, реакцию превращения которых ускоряют
ферменты (E), называются субстратами (S). В ходе
ферментативной реакции образуется ферментсубстратный комплекс (ES). Фермент-субстратный
комплекс становится нестабильным и затем
преобразуется в комплекс фермент-продукт, который
распадается на фермент и продукты реакции (P) :
S + E ES E + P
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
72

73. Витамины, ферменты

Кинетика ферментативных реакций
Действие ферментов как катализаторов обладает
некоторыми особенностями:
Фермент не способен вызвать новую химическую
реакцию, он ускоряет уже идущую
Фермент не изменяет направление реакции,
определяемое концентрациями реагентов,
катализирует как прямую, так и обратную реакции
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
73

74. Витамины, ферменты

Константа Михаэлиса
Скорость
реакции
Насыщение активных центров
V max
Не все активные центры заняты
Km
Концентрация субстрата [S]
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
74

75. Витамины, ферменты

Фермент увеличивает скорость реакции
Понижая свободную энергию переходного состояния
путем стабилизации активированного комплекса
Увеличивая энергию субстрата, когда тот связывается с
ферментом при образовании фермент-субстратного комплекса
Поддерживая микроокружение активного центра в
состоянии, отличном от такового в водной среде
Располагая реагирующие атомы в правильной ориентации
и на необходимом расстоянии друг от друга так, чтобы
обеспечить оптимальное протекание реакции
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
75

76. Витамины, ферменты

Классификация активности ферментов
Оксидоредуктазы
(окислительно-восстановительные реакции)
Осуществляют перенос атомов Н и О или электронов от
одного вещества к другому
Дегидрогеназы катализирует окислительновосстановительные реакции , происходящие путем отнятия
электронов и протонов от одного субстрата и переноса их на
другой:
АН + В А + ВН
Оксидазы катализируют перенос водорода с субстрата на
кислород:
АН2 +1/2 О2 А + Н2О
Гидроксилазы и оксигеназы ускоряют некоторые реакции
биологического окисления, протекающие с присоединением
гидроксила или кислорода к окисляемому веществу
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
76

77. Витамины, ферменты

Классификация активности ферментов
Трансферазы ( перенос функциональных групп )
Ускоряют перенос определенной группы атомов от одного
вещества к другому
АВ + С А + ВС
Метилтрансферазы переносят метильную группу
Ацилтрансферазы – кислотный остаток (ацил)
Гликозилтрансферазы – моносахаридный остаток (гликозил)
Аминотрансферазы – аминную группу
Фосфотрансферазы – остаток фосфорной кислоты
(фосфорил)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
77

78. Витамины, ферменты

Классификация активности ферментов
Гидролазы ( реакции гидролиза)
Ускоряют реакции гидролиза, при которых из субстрата
образуются 2 продукта. К гидролазам относятся все
пищеварительные ферменты
АВ + Н2О АОН + ВН
Эстеразы ускоряют гидролиз сложных эфиров (различных
липидов) на спирты и кислоты
Фосфатазы катализируют гидролитическое отщепление
фосфорной кислоты от нуклеотидов и фосфорных эфиров
углеводов
Глюкозидазы ускоряют гидролиз сложных углеводов
Пептидгидролазы ускоряют гидролиз пептидных связей
в белках и пептидах
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
78

79. Витамины, ферменты

Классификация активности ферментов
Лиазы
Ускоряют негидролитическое присоединение к субстрату
или отщепление от него группы атомов. При этом могут
разрываться связи
С – С, С – N, C – O, C – S
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
79

80. Витамины, ферменты

Классификация активности ферментов
Изомеразы ( реакции изомеризации)
Внутримолекулярные перестройки
АВ ВА
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
80

81. Витамины, ферменты

Классификация активности ферментов
Лигазы ( образование связей за счет АТФ)
Катализируют реакции синтеза высокомолекулярных
полимеров из мономеров за счет энергии гидролиза АТФ:
X + Y + АТФ XY + AДФ + Фн
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
81

82. Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия

Гормоны
Гормоны – это биологически активные вещества,
синтезируемые эндокринными железами, выделяемые ими в
кровь или лимфу и регулирующие внутриклеточный
метаболизм. Гормональная регуляция биологических
процессов есть высшая форма гуморальной регуляции.
Гормоны обладают специфичностью и воздействуют только на
те клетки-мишени, которые обладают специальными
рецепторами белковой или липопротеиновой природы,
реагирующими с данным гормоном
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
82

83. Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия

Механизм действия гормонов
Гормоны регулируют метаболизм клеток-мишеней через
изменение активности ферментных систем:
путем изменения индукции ферментов
путем изменения проницаемости плазматических мембран
путем изменения количества ц-АМФ
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
83

84. Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия

Гормоны гипоталамуса
Гомоны гипоталамуса являются относительно
простыми по структуре олигопептидами
К ним относятся:
кортиколиберин, тиролиберин, люлилиберин,
фоллиберин, соматолиберин, соматостатин,
пролакстатин, пролактолиберин, меланолиберин,
меланостатин
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
84

85. Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия

Гормоны гипофиза
Гипофиз синтезирует тропные и эффекторые
гормоны
Тропные гормоны:
АКТГ (адренокортикотропный гормон) – пептид,
регулирующий биосинтез и секрецию гормонов коры
надпочечников
ТТГ (тиреотропный гормон) – гликопротеид,
регулирующий биосинтез и секрецию гормонов
щитовидной железы
ФСГ (фолликулостимулирующий гормон), ЛГ
(лютеинизирующий гормон) – гликопротеиды
регулирующие биосинтез и секрецию гормонов половых
желез
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
85

86. Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия

Гормоны гипофиза
Гипофиз синтезирует тропные и эффекторые гормоны
Эффекторные гормоны
АДГ (антидиуретический гормон, вазопрессин) – простой
пептид, регулирующий водный обмен, уменьшает мочеотделение
Окситоцин – простой пептид, вызывающий сокращение
матки во время родов и активное выделение молока молочными
железами
Меланостимулирующий гормон– простой пептид,
регулирующий сезонное окрашивание кожи, шерсти
Пролактин – простой белок, регулирующий выделение
молока молочными железами при кормлении
Гормон роста (соматотропный ) – простой белок,
регулирующий рост тела в длину, усиливает процессы
анаболизма
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
86

87. Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия

Гормоны поджелудочной железы
Гормоны поджелудочной железы инсулин (белок
из 51 аминокислотного остатка) и глюкагон
(одноцепочечный полипептид из 29 аминокислотных
остатков ) не находятся под контролем гормонов
гипофиза. Секреция гормонов регулируется
содержанием глюкозы в крови
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
87

88. Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия

Гормоны щитовидной железы
тиреоидные гормоны:
тироксин и трийодтиронин являются производными
аминокислоты тирозина и содержат в своем составе 4
и 3 атома йода соответственно. Тиреоидные гормоны
регулируют активность ферментных систем обмена
углеводов и липоидов, синтеза белка, интенсивность
транспорта субстратов и кофакторов,
биоэнергетические процессы
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
88

89. Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия

Гормоны коры надпочечников
Секреция гормонов коры надпочечников
регулируется адренокортикотропным гормоном (АКТГ)
гипофиза
Из коры надпочечников выделено 46 соединений
стероидной природы, производных
циклопентапергидрофенантрена
Они подразделяются на 3 функциональные группы
– глюкокортикоиды, минералокортикоиды и
половые гормоны
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
89

90. Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия

Гормоны мозгового вещества
надпочечников
Гормоны мозгового вещества надпочечников –
адреналин и норадреналин (катехоламины)
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
90

91. Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия

Гормоны половых желез
Мужские половые гормоны (андрогены)
образуются в семенниках, женские половые гормоны
(эстрогены, прогестины) продуцируются
преимущественно в яичниках. Половые гормоны
являются производными
циклопентапергидрофенантрена
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
91

92. Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия

Гормоны паращитовидной железы
Паращитовидные железы секретируют 2 гормона
(паратгормон и кальцитонин), которые вместе с
витамином Д обеспечивают регуляцию кальциевого
обмена
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
92

93. Гормоны, биологическая роль, классификация, механизм действия

Гормоны тимуса (вилочковой железы)
В тимусе продуцируется 5 гормонально-активных
факторов (полипептидов по природе):
тимозин, гомеостатический тимусный
гормон, тимопоэтины 1 и 11, тимусный
гуморальный фактор
Основная функция гормонов вилочковой железы –
регуляция созревания определенных популяций
лимфоидных клеток, то есть участие в регуляции
функционирования иммунной системы
СТАТИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ
93