Ang synthesis ng mga taba sa cell ay nagaganap. Synthesis ng triglyceride mula sa carbohydrates

Mga Katangian ng Organelles 1. Plasma membrane 2. Nucleus 3. Mitochondria 4. Plastids 5. Ribosomes 6. ER 7. Cellular center 8. Golgi complex 9.

Lysosomes A) Transport ng mga substance sa buong cell, spatial na paghihiwalay ng mga reaksyon sa cell B) Protein synthesis C) Photosynthesis D) Storage ng hereditary information E) Non-membrane E) Synthesis ng fats at carbohydrates G) Naglalaman ng DNA 3) Pagbibigay ng cell na may enerhiya I) Self-digestion ng cell at intracellular digestion J) Komunikasyon ng cell sa panlabas na kapaligiran K) Kontrol ng nuclear division M) Magagamit lamang sa mga halaman H) Magagamit lamang sa mga hayop

Alin

ang mga katangian ng isang buhay na selula ay nakasalalay sa paggana ng mga biological membrane

A. selective permeability

B. pagpapalitan ng ion

B. Pagsipsip at pagpapanatili ng tubig

D. Paghihiwalay sa kapaligiran at
koneksyon sa kanya

Alin
Ang organelle ay nag-uugnay sa cell sa isang solong kabuuan, nagdadala ng mga sangkap,
nakikilahok sa synthesis ng mga taba, protina, kumplikadong carbohydrates:

B. Golgi complex

B. panlabas na lamad ng selula

Alin
Ang istraktura ng ribosomes ay:

A. nag-iisang lamad

B. dobleng lamad

B. Hindi lamad

Paano
Ang mga panloob na istruktura ng mitochondria ay tinatawag na:

A. grana

B. matris

V. Christa

Alin
mga istruktura na nabuo ng panloob na lamad ng chloroplast:

A. stroma

B. thylakoid gran

V. Christa

G. Stromal thylakoids

Para sa
Ang mga organismo ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang nucleus:

A. para sa mga eukaryote

B. para sa mga prokaryote

Iba-iba
ayon sa kemikal na komposisyon ng mga chromosome at chromatin:

saan
Ang sentromere ay matatagpuan sa chromosome:

A. sa primary constriction

B. sa pangalawang baywang

Alin
Ang mga organel ay katangian lamang ng mga selula ng halaman:

B.mitochondria

B. Plastid

Ano
bahagi ng ribosom:

B.lipids

1 Ang dalawang membrane organelles ng cell ay kinabibilangan ng:

1) ribosome 2) mitochondrion 3) endoplasmic reticulum 4) lysosome
2 Sa mitochondria, ang mga atomo ng hydrogen ay nagbibigay ng mga electron, at ang enerhiya ay ginagamit para sa synthesis ng: 1) protina 2) taba 3) carbohydrates 4) ATP
3 Ang lahat ng cell organelles ay magkakaugnay sa pamamagitan ng: 1) cell wall 2) endoplasmic reticulum 3) cytoplasm 4) vacuoles

Pumili ng isang tamang sagot. 1. Tinitiyak ng panlabas na lamad ng selula ang a) isang pare-parehong hugis ng selula b) metabolismo at enerhiya sa

b) osmotic pressure sa cell d) selective permeability

2. Ang mga cellulose membrane, pati na rin ang mga chloroplast, ay walang mga selula

a) algae b) lumot c) pako d) hayop

3. Sa isang cell, ang nucleus at organelles ay matatagpuan sa

a) cytoplasm _ c) endoplasmic reticulum

b) Golgi complex d) vacuoles

4. Ang synthesis ay nangyayari sa mga lamad ng butil na endoplasmic reticulum

a) protina b) carbohydrates c) lipids d) nucleic acids

5. Naiipon ang almirol

a) chloroplasts b) nucleus c) leucoplasts d) chromoplasts

6. Ang mga protina, taba at carbohydrates ay naipon sa

a) nucleus b) lysosomes c) Golgi complex d) mitochondria

7. Nakikilahok sa pagbuo ng fission spindle

a) cytoplasm b) cell center c) vacuole d) Golgi complex

8. Isang organoid na binubuo ng maraming magkakaugnay na mga lukab, sa
na nag-iipon ng mga organikong sangkap na na-synthesize sa cell - ito ay

a) Golgi complex c) mitochondria

b) chloroplast d) endoplasmic reticulum

9. Ang pagpapalitan ng mga sangkap sa pagitan ng cell at kapaligiran nito ay nangyayari sa pamamagitan ng
shell dahil sa presensya nito

a) mga molekula ng lipid b) mga molekula ng karbohidrat

b) maraming butas d) mga molekula ng nucleic acid

10. Ang mga organikong sangkap na na-synthesize sa cell ay lumipat sa mga organel
a) sa tulong ng Golgi complex c) sa tulong ng mga vacuoles

b) sa tulong ng lysosomes d) sa pamamagitan ng mga channel ng endoplasmic reticulum

11. Ang pagkasira ng mga organikong sangkap sa cell, na sinamahan ng paglabas.
enerhiya at ang synthesis ng isang malaking bilang ng mga molekula ng ATP ay nangyayari sa

a) mitochondria b) lysosomes c) chloroplasts d) ribosomes

12. Mga organismo na ang mga selula ay walang nabuong nucleus, mitochondria,
Golgi complex, nabibilang sa grupo

a) prokaryotes b) eukaryotes c) autotrophs d) heterotrophs

13. Kabilang sa mga prokaryote

a) algae b) bacteria c) fungi d) virus

14. Ang nucleus ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa cell, dahil ito ay kasangkot sa synthesis

a) glucose b) lipids c) hibla d) mga nucleic acid at protina

15. Organelle, na natanggal mula sa cytoplasm ng isang lamad, na naglalaman
maraming mga enzyme na sumisira sa mga kumplikadong organikong sangkap
sa mga simpleng monomer, ito

a) mitochondrion b) ribosome c) Golgi complex d) lysosome

Anong mga function ang ginagawa ng panlabas na lamad ng plasma sa isang cell?

1) nililimitahan ang mga nilalaman ng cell mula sa panlabas na kapaligiran
2) tinitiyak ang paggalaw ng mga sangkap sa cell
3) nagbibigay ng komunikasyon sa pagitan ng mga organel
4) nagsasagawa ng synthesis ng mga molekula ng protina

Ang lamad ng makinis na endoplasmic reticulum ay gumaganap ng function
1) synthesis ng mga lipid at carbohydrates
2) synthesis ng protina
3) pagkasira ng protina
4) pagkasira ng carbohydrates at lipids

Isa sa mga pag-andar ng Golgi complex
1) pagbuo ng mga lysosome
2) pagbuo ng mga ribosome
3) ATP synthesis
4) oksihenasyon ng mga organikong sangkap

Ang mga molekula ng lipid ay bahagi ng
1) lamad ng plasma
2) ribosom
3) mga lamad ng fungal cell
4) centrioles
Salamat nang maaga para sa sinumang makakatulong

Ang enerhiya ay nabuo sa pamamagitan ng oksihenasyon ng mga taba at carbohydrates. Gayunpaman, ang kanilang labis na dami ay humahantong sa labis na katabaan, at ang kakulangan ng glucose ay humahantong sa pagkalason sa katawan.

Para sa normal na paggana ng anumang organismo, ang enerhiya ay dapat nasa sapat na dami. Ang pangunahing pinagmumulan nito ay glucose. Gayunpaman, ang mga carbohydrate ay hindi palaging ganap na nagbabayad para sa mga pangangailangan ng enerhiya, kaya ang lipid synthesis ay mahalaga - isang proseso na nagbibigay ng enerhiya sa mga selula sa mababang konsentrasyon ng mga asukal.

Ang mga taba at carbohydrates ay nagbibigay din ng balangkas para sa maraming mga selula at sangkap para sa mga prosesong nagsisiguro ng normal na paggana ng katawan. Ang kanilang mga pinagmumulan ay mga sangkap na ibinibigay sa pagkain. Ang glucose ay nakaimbak sa anyo ng glycogen, at ang labis nito ay na-convert sa mga taba, na nakapaloob sa mga adipocytes. Sa isang malaking paggamit ng carbohydrate, ang pagtaas sa mga fatty acid ay nangyayari dahil sa mga pagkaing kinakain araw-araw.

Ang proseso ng synthesis ay hindi maaaring magsimula kaagad pagkatapos makapasok ang mga taba sa tiyan o bituka. Nangangailangan ito ng proseso ng pagsipsip, na may sariling mga katangian. Hindi 100% ng mga taba na nagmumula sa pagkain ang napupunta sa daluyan ng dugo. Sa mga ito, 2% ay excreted na hindi nagbabago ng bituka. Ito ay dahil sa parehong pagkain mismo at sa proseso ng pagsipsip.

Ang mga taba na kasama ng pagkain ay hindi maaaring gamitin ng katawan nang walang karagdagang pagkasira sa alkohol (glycerol) at mga acid. Ang emulsification ay nangyayari sa duodenum na may obligadong pakikilahok ng mga enzyme mula sa bituka mismo at ang mga glandula ng endocrine. Hindi gaanong mahalaga ang apdo, na nagpapa-aktibo sa mga phospholipases. Matapos ang pagkasira ng alkohol, ang mga fatty acid ay pumapasok sa dugo. Ang biochemistry ng mga proseso ay hindi maaaring maging simple, dahil ito ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan.

Fatty acid

Lahat sila ay nahahati sa:

• maikli (ang bilang ng mga carbon atom ay hindi lalampas sa 10);
• mahaba (carbon na higit sa 10).

Ang mga maikli ay hindi nangangailangan ng karagdagang mga compound at mga sangkap upang makapasok sa daluyan ng dugo. Habang ang mga mahahabang fatty acid ay kinakailangang lumikha ng isang kumplikadong may mga acid ng apdo.

Ang mga maiikling fatty acid at ang kanilang kakayahang mabilis na masipsip nang walang karagdagang mga compound ay mahalaga para sa mga sanggol na ang mga bituka ay hindi pa gumagana tulad ng mga nasa hustong gulang. Bilang karagdagan, ang gatas ng ina mismo ay naglalaman lamang ng mga maikling kadena.

Ang mga nagresultang compound ng mga fatty acid at bile acid ay tinatawag na micelles. Mayroon silang hydrophobic core, hindi matutunaw sa tubig at binubuo ng mga taba, at isang hydrophilic shell (natutunaw dahil sa mga acid ng apdo). Ito ay mga acid ng apdo na nagpapahintulot sa mga lipid na madala sa adipocytes.

Ang micelle ay nadidisintegrate sa ibabaw ng mga enterocytes at ang dugo ay puspos ng mga purong fatty acid, na sa lalong madaling panahon ay napupunta sa atay. Ang mga chylomicron at lipoprotein ay nabuo sa mga enterocytes. Ang mga sangkap na ito ay mga compound ng mga fatty acid at protina, at naghahatid sila ng mga kapaki-pakinabang na sangkap sa anumang cell.

Ang mga acid ng apdo ay hindi inilalabas ng mga bituka. Ang isang maliit na bahagi ay dumadaan sa mga enterocytes at pumapasok sa dugo, habang ang mas malaking bahagi ay naglalakbay sa dulo ng maliit na bituka at nasisipsip sa pamamagitan ng aktibong transportasyon.

Komposisyon ng chylomicrons:

• triglycerides;
• kolesterol ester;
• phospholipids;
• libreng kolesterol;
• protina.

Ang mga chylomicron, na nabuo sa loob ng mga selula ng bituka, ay bata pa at malaki ang sukat, kaya hindi sila maaaring mapunta sa dugo nang mag-isa. Ang mga ito ay dinadala sa lymphatic system at pagkatapos lamang na dumaan sa pangunahing duct ay pumasok sila sa dugo. Doon ay nakikipag-ugnayan sila sa mga high-density na lipoprotein at bumubuo ng mga protina na apo-C at apo-E.

Pagkatapos lamang ng mga pagbabagong ito ay maaaring tawaging mature ang mga chylomicron, dahil sila ang ginagamit para sa mga pangangailangan ng katawan. Ang pangunahing gawain ay ang transportasyon ng mga lipid sa mga tisyu na nag-iimbak o gumagamit ng mga ito. Kabilang dito ang adipose tissue, baga, puso, bato.

Lumilitaw ang mga chylomicron pagkatapos kumain, kaya ang proseso ng synthesis at transportasyon ng taba ay isinaaktibo lamang pagkatapos kumain. Ang ilang mga tisyu ay hindi maaaring sumipsip ng mga kumplikadong ito sa kanilang dalisay na anyo, kaya ang ilan ay nagbubuklod sa albumin at pagkatapos lamang ay natupok ng tisyu. Ang isang halimbawa ay skeletal tissue.

Binabawasan ng enzyme lipoprotein lipase ang mga triglyceride sa chylomicrons, na nagiging sanhi ng pagbaba at pagiging nalalabi nito. Sila ang ganap na pumapasok sa mga hepatocytes at doon nagtatapos ang proseso ng kanilang pagkasira sa kanilang mga sangkap na bumubuo.

Ang biochemistry ng endogenous fat synthesis ay nangyayari gamit ang insulin. Ang halaga nito ay depende sa konsentrasyon ng carbohydrates sa dugo, kaya para makapasok ang mga fatty acid sa cell, kailangan ang asukal.

Lipid resynthesis

Ang lipid resynthesis ay isang proseso kung saan ang mga lipid ay synthesize sa dingding ng bituka at cell mula sa mga taba na pumapasok sa katawan kasama ng pagkain. Bilang karagdagan, ang mga taba na ginawa sa loob ay maaari ding gamitin.

Ang prosesong ito ay isa sa pinakamahalaga, dahil pinapayagan nito ang mahahabang fatty acid na magbigkis at maiwasan ang kanilang mapanirang epekto sa mga lamad. Kadalasan, ang mga endogenous fatty acid ay nakatali sa isang alkohol tulad ng gliserol o kolesterol.

Ang proseso ng resynthesis ay hindi nagtatapos sa pagbubuklod. Susunod, ang packaging ay nangyayari sa mga form na maaaring umalis sa enterocyte, ang tinatawag na mga transport. Nasa bituka mismo ang pagbuo ng dalawang uri ng lipoprotein. Kabilang dito ang mga chylomicron, na hindi palaging naroroon sa dugo at ang kanilang hitsura ay nakasalalay sa paggamit ng pagkain, at mga high-density na lipoprotein, na mga permanenteng anyo, at ang kanilang konsentrasyon ay hindi dapat lumagpas sa 2 g/l.

Paggamit ng taba

Sa kasamaang palad, ang paggamit ng triglyceride (taba) upang magbigay ng enerhiya sa katawan ay itinuturing na napakahirap ng trabaho, kaya ang prosesong ito ay itinuturing na isang backup na proseso, kahit na ito ay mas mahusay kaysa sa pagkuha ng enerhiya mula sa carbohydrates.

Ang mga lipid ay ginagamit upang magbigay ng enerhiya sa katawan lamang kung mayroong hindi sapat na halaga ng glucose. Nangyayari ito kapag walang pagkain sa loob ng mahabang panahon, pagkatapos ng aktibong ehersisyo o pagkatapos ng mahabang pagtulog sa gabi. Pagkatapos ng oksihenasyon ng mga taba, ang enerhiya ay nakuha.

Ngunit dahil hindi kailangan ng katawan ang lahat ng enerhiya, kailangan itong maipon. Naiipon ito sa anyo ng ATP. Ito ang molekula na ginagamit ng mga selula para sa maraming mga reaksyon na nangangailangan lamang ng enerhiya. Ang bentahe ng ATP ay na ito ay angkop para sa lahat ng mga cellular na istruktura ng katawan. Kung ang glucose ay nakapaloob sa sapat na dami, kung gayon ang 70% ng enerhiya ay sakop ng mga proseso ng oxidative ng glucose at ang natitirang porsyento lamang ng oksihenasyon ng mga fatty acid. Sa isang pagbawas sa naipon na carbohydrate sa katawan, ang kalamangan ay lumilipat sa fat oxidation.

Upang matiyak na ang dami ng mga papasok na substance ay hindi mas malaki kaysa sa output, ito ay nangangailangan ng natupok na taba at carbohydrates sa loob ng normal na mga limitasyon. Ang karaniwang tao ay nangangailangan ng 100 gramo ng taba bawat araw. Ito ay nabibigyang katwiran sa pamamagitan ng katotohanan na 300 mg lamang ang maaaring masipsip mula sa mga bituka patungo sa dugo. Ang mas malaking halaga ay halos palaging i-withdraw.

Mahalagang tandaan na kung may kakulangan ng glucose, imposible ang oksihenasyon ng lipid. Ito ay hahantong sa akumulasyon ng mga produkto ng oksihenasyon - acetone at mga derivatives nito - sa labis na dami sa cell. Ang paglampas sa pamantayan ay unti-unting nakakalason sa katawan, ay may masamang epekto sa nervous system at, sa kawalan ng tulong, ay maaaring humantong sa kamatayan.

Ang biosynthesis ng mga taba ay isang mahalagang proseso sa paggana ng katawan. Ito ay isang reserbang mapagkukunan ng enerhiya, na, sa kawalan ng glucose, ay nagpapanatili ng lahat ng mga proseso ng biochemical sa tamang antas. Ang transportasyon ng mga fatty acid sa mga cell ay isinasagawa ng chylomicrons at lipoproteins. Ang isang espesyal na tampok ay ang mga chylomicron ay lumilitaw lamang pagkatapos kumain, at ang mga lipoprotein ay patuloy na naroroon sa dugo.

Ang lipid biosynthesis ay isang proseso na nakasalalay sa maraming karagdagang proseso. Ang pagkakaroon ng glucose ay dapat na sapilitan, dahil ang akumulasyon ng acetone dahil sa hindi kumpletong oksihenasyon ng mga lipid ay maaaring humantong sa unti-unting pagkalason sa katawan.

Ang mga reaksyon ng lipid biosynthesis ay maaaring mangyari sa makinis na endoplasmic reticulum ng mga selula ng lahat ng mga organo. Substrate para sa fat synthesis de novo ay glucose.

Tulad ng nalalaman, kapag ang glucose ay pumasok sa cell, ito ay na-convert sa glycogen, pentoses at na-oxidized sa pyruvic acid. Kapag mataas ang supply, ginagamit ang glucose upang mag-synthesize ng glycogen, ngunit ang pagpipiliang ito ay limitado sa dami ng cell. Samakatuwid, ang glucose ay "nahuhulog" sa glycolysis at na-convert sa pyruvate nang direkta o sa pamamagitan ng pentose phosphate shunt. Sa pangalawang kaso, nabuo ang NADPH, na kasunod na kakailanganin para sa synthesis ng mga fatty acid.

Ang Pyruvate ay pumasa sa mitochondria, na-decarboxylated sa acetyl-SCoA at pumapasok sa TCA cycle. Gayunpaman, kaya kapayapaan, sa bakasyon, sa pagkakaroon ng labis na dami enerhiya sa cell, ang mga reaksyon ng siklo ng TCA (sa partikular, ang reaksyon ng isocitrate dehydrogenase) ay hinaharangan ng labis na ATP at NADH.

Pangkalahatang pamamaraan ng biosynthesis ng triacylglycerols at kolesterol mula sa glucose

Ang oxaloacetate, na nabuo din mula sa citrate, ay binabawasan ng malate dehydrogenase sa malic acid at ibinalik sa mitochondria

• sa pamamagitan ng malate-aspartate shuttle mechanism (hindi ipinapakita sa figure),
• pagkatapos ng decarboxylation ng malate sa pyruvate NADP-dependent malik enzyme. Ang resultang NADPH ay gagamitin sa synthesis ng fatty acids o cholesterol.

3.3. Pagbubuo ng taba

Ang mga taba ay na-synthesize mula sa glycerol at fatty acid. Ang gliserol sa katawan ay nangyayari sa panahon ng pagkasira ng taba (pagkain o sarili), at madali ring nabuo mula sa mga carbohydrate. Ang mga fatty acid ay na-synthesize mula sa acetyl coenzyme A, isang unibersal na metabolite ng katawan. Ang synthesis na ito ay nangangailangan din ng hydrogen (sa anyo ng NADPH 2) at ATP na enerhiya. Ang katawan ay nag-synthesize lamang ng saturated at monounsaturated (mga may isang double bond) fatty acid. Ang mga acid na naglalaman ng dalawa o higit pang double bond sa kanilang molekula (polyunsaturated) ay hindi na-synthesize sa katawan at dapat ibigay sa pagkain. Para sa fat synthesis, ang mga fatty acid - mga produkto ng hydrolysis ng pagkain at body fats - ay maaari ding gamitin.

Ang lahat ng kalahok sa fat synthesis ay dapat nasa aktibong anyo: gliserol sa anyo ng glycerophosphate, at fatty acids sa anyo ng acyl-enzyme A. Ang fat synthesis ay nangyayari sa cytoplasm ng mga cell (pangunahin ang adipose tissue, atay, maliit na bituka) at nagpapatuloy ayon sa sumusunod na pamamaraan

Dapat itong bigyang-diin na ang gliserol at fatty acid ay maaaring makuha mula sa carbohydrates. Samakatuwid, na may labis na pagkonsumo ng carbohydrates laban sa background ng isang laging nakaupo na pamumuhay, ang labis na katabaan ay bubuo.

Lektura 4. Metabolismo ng protina

4.1. Catabolism ng protina

Ang mga protina na bumubuo sa mga selula ng katawan ay napapailalim din sa patuloy na pagkasira sa ilalim ng impluwensya ng intracellular proteolytic enzymes na tinatawag na intracellular proteinases o mga cathepsin. Ang mga enzyme na ito ay naisalokal sa mga espesyal na intracellular organelles - lysosomes. Sa ilalim ng impluwensya ng mga cathepsin, ang mga protina ng katawan ay na-convert din sa mga amino acid. (Mahalagang tandaan na ang pagkasira ng parehong pagkain at ng sariling mga protina ng katawan ay humahantong sa pagbuo ng parehong 20 uri ng mga amino acid.) Humigit-kumulang 200 g ng mga protina ng katawan ang nasira bawat araw. Samakatuwid, humigit-kumulang 300 g ng mga libreng amino acid ang lumilitaw sa katawan sa araw.

4.2. Synthesis ng protina

Karamihan sa mga amino acid ay ginagamit para sa synthesis ng protina. Ang synthesis ng protina ay nangyayari sa obligadong paglahok ng mga nucleic acid.

Ang unang yugto ng synthesis ng protina ay transkripsyon- isinasagawa sa cell nucleus gamit ang DNA bilang pinagmumulan ng genetic na impormasyon. Tinutukoy ng genetic na impormasyon ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa mga polypeptide chain ng synthesized protein. Ang impormasyong ito ay naka-encode ng pagkakasunud-sunod ng mga nitrogenous base sa molekula ng DNA. Ang bawat amino acid ay na-code para sa pamamagitan ng kumbinasyon ng tatlong nitrogenous base na tinatawag codon, o triplet. Ang seksyon ng isang molekula ng DNA na naglalaman ng impormasyon tungkol sa isang tiyak na protina ay tinatawag "gene". Sa seksyong ito ng DNA, ang messenger RNA (mRNA) ay synthesize sa panahon ng transkripsyon ayon sa prinsipyo ng complementarity. Ang nucleic acid na ito ay isang kopya ng kaukulang gene. Ang resultang mRNA ay umaalis sa nucleus at pumapasok sa cytoplasm. Sa katulad na paraan, ang synthesis ng ribosomal (rRNA) at transport (tRNA) ay nangyayari sa DNA bilang isang matrix.

Sa ikalawang yugto - pagkilala(pagkilala) na nagaganap sa cytoplasm, ang mga amino acid ay piling nagbubuklod sa kanilang mga carrier - transport RNAs (tRNAs). Ang bawat molekula ng tRNA ay isang maikling polynucleotide chain na naglalaman ng humigit-kumulang 80 nucleotides at bahagyang pinaikot sa isang double helix, na nagreresulta sa isang "curved cloverleaf" na pagsasaayos. Sa isang dulo ng polynucleotide chain, ang lahat ng tRNA ay mayroong nucleotide na naglalaman ng adenine. Ang isang amino acid ay nakakabit sa dulong ito ng molekula ng tRNA. Ang loop sa tapat ng amino acid attachment site ay naglalaman ng isang anticodon, na binubuo ng tatlong nitrogenous base at nilayon para sa kasunod na pagbubuklod sa komplementaryong codon ng mRNA. Ang isa sa mga gilid na loop ng tRNA molecule ay nagsisiguro ng attachment ng tRNA sa enzyme na kasangkot pagkilala, at ang isa pa, ang side loop ay kinakailangan para sa paglakip ng tRNA sa ribosome sa susunod na yugto ng synthesis ng protina.

Sa yugtong ito, ang molekula ng ATP ay ginagamit bilang isang mapagkukunan ng enerhiya. Bilang resulta ng pagkilala, nabuo ang isang amino acid-tRNA complex. Kaugnay nito, ang pangalawang yugto ng synthesis ng protina ay tinatawag na pag-activate ng amino acid.

Ang ikatlong yugto ng synthesis ng protina ay broadcast- nangyayari sa mga ribosom. Ang bawat ribosome ay binubuo ng dalawang bahagi - isang malaki at isang maliit na subunit. Sa mga tuntunin ng komposisyon ng kemikal, ang parehong mga subparticle ay binubuo ng rRNA at mga protina. Ang mga ribosome ay madaling masira sa mga subparticle, na maaaring muling pagsamahin sa isa't isa upang bumuo ng isang ribosome. Nagsisimula ang pagsasalin sa paghihiwalay ng ribosome sa mga subparticle, na agad na nakakabit sa paunang bahagi ng molekula ng mRNA na nagmumula sa nucleus. Sa kasong ito, may nananatiling puwang sa pagitan ng mga subparticle (ang tinatawag na tunnel), kung saan matatagpuan ang isang maliit na seksyon ng mRNA. Pagkatapos, ang mga tRNA na nakagapos sa mga amino acid ay idinagdag sa nagreresultang ribosome-mRNA complex. Ang attachment ng tRNA sa complex na ito ay nangyayari sa pamamagitan ng pagbubuklod ng isa sa mga gilid na loop ng tRNA sa ribosome at pagbubuklod ng tRNA anticodon sa komplementaryong mRNA codon na matatagpuan sa tunnel sa pagitan ng ribosomal subparticle. Kasabay nito, dalawang tRNA lamang na may mga amino acid ang maaaring sumali sa ribosome-mRNA complex.

Dahil sa tiyak na pagbubuklod ng mga tRNA anticodon sa mga mRNA codon, tanging ang mga molekula ng tRNA na ang mga anticodon ay pantulong sa mga mRNA codon ay nakakabit sa bahagi ng molekula ng mRNA na matatagpuan sa tunel. Samakatuwid, ang mga tRNA na ito ay naghahatid lamang ng mahigpit na tiyak na mga amino acid sa mga ribosom. Susunod, ang mga amino acid ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng isang peptide bond at isang dipeptide ay nabuo, na nauugnay sa isa sa mga tRNA. Pagkatapos nito, ang ribosome ay gumagalaw kasama ang mRNA nang eksakto sa isang codon (ang paggalaw na ito ng ribosome ay tinatawag na pagsasalin).

Bilang resulta ng pagsasalin, ang libre (walang amino acid) tRNA ay nahahati mula sa ribosome, at isang bagong codon ay lilitaw sa tunnel zone, kung saan ang isa pang tRNA na may isang amino acid na naaayon sa codon na ito ay idinagdag ayon sa prinsipyo ng complementarity. Ang inihatid na amino acid ay pinagsama sa dating nabuong dipeptide, na humahantong sa pagpapahaba ng peptide chain. Sinusundan ito ng mga bagong pagsasalin, ang pagdating ng mga bagong tRNA na may mga amino acid sa ribosome at karagdagang pagpahaba ng peptide chain.

Kaya, ang pagkakasunud-sunod ng pagsasama ng mga amino acid sa synthesized na protina ay tinutukoy ng pagkakasunud-sunod ng mga codon sa mRNA. Ang synthesis ng polypeptide chain ay nakumpleto kapag ang isang espesyal na codon ay pumasok sa tunel, na hindi nagko-code para sa mga amino acid at kung saan walang tRNA ang maaaring sumali. Ang ganitong mga codon ay tinatawag na mga stop codon.

Bilang isang resulta, dahil sa tatlong yugto na inilarawan, ang mga polypeptide ay na-synthesize, ibig sabihin, ang pangunahing istraktura ng protina ay nabuo. Ang mga mas mataas na (spatial) na istruktura (pangalawa, tersiyaryo, quaternary) ay kusang bumangon.

Ang synthesis ng protina ay isang prosesong masinsinang enerhiya. Upang maisama lamang ang isang amino acid sa isang synthesized na molekula ng protina, hindi bababa sa tatlong ATP molecule ang kinakailangan.

4.3. metabolismo ng amino acid

Bilang karagdagan sa synthesis ng protina, ang mga amino acid ay ginagamit din para sa synthesis ng iba't ibang mga non-protein compound na may mahalagang biological na kahalagahan. Ang ilang mga amino acid ay dumaranas ng agnas at nagiging mga huling produkto: C0 2, H 2 0 at NH 3 Ang agnas ay nagsisimula sa mga reaksyong karaniwan sa karamihan ng mga amino acid.

Kabilang dito ang:

a) decarboxylation - pag-alis ng pangkat ng carboxyl mula sa mga amino acid sa anyo ng carbon dioxide:

Ang lahat ng mga amino acid ay sumasailalim sa transamination. Ang reaksyong ito ay nagsasangkot ng isang coenzyme - phosphopyridoxal, ang pagbuo nito ay nangangailangan ng bitamina B 6 - pyridoxine.

Ang transamination ay ang pangunahing pagbabagong-anyo ng mga amino acid sa katawan, dahil ang rate nito ay mas mataas kaysa sa mga reaksyon ng decarboxylation at deamination.

Ang transamination ay gumaganap ng dalawang pangunahing pag-andar:

a) dahil sa transamination, ang ilang amino acid ay maaaring ma-convert sa iba. Sa kasong ito, ang kabuuang bilang ng mga amino acid ay hindi nagbabago, ngunit ang ratio sa pagitan ng mga ito ay nagbabago. Sa pagkain, ang mga dayuhang protina ay pumapasok sa katawan, kung saan ang mga amino acid ay nasa iba't ibang sukat kumpara sa mga protina ng katawan. Sa pamamagitan ng transamination, ang komposisyon ng amino acid ng katawan ay nababagay.

b) ay isang mahalagang bahagi indirect (indirect) deamination amino acids - ang proseso kung saan nagsisimula ang pagkasira ng karamihan sa mga amino acid.

Sa unang yugto ng prosesong ito, ang mga amino acid ay sumasailalim sa isang transamination reaction na may α-ketoglutaric acid. Ang mga amino acid ay na-convert sa α-keto acid, at ang α-ketoglutaric acid ay na-convert sa glutamic acid (amino acid).

Sa ikalawang yugto, ang nagresultang glutamic acid ay sumasailalim sa deamination, ang NH 3 ay natanggal mula dito at ang α-ketoglutaric acid ay nabuo muli. Ang mga nagreresultang α-keto acid ay sumasailalim sa malalim na pagkabulok at na-convert sa mga huling produkto na C0 2 at H 2 0. Ang bawat isa sa 20 keto acids (mayroong marami sa kanila na nabuo gaya ng mga uri ng amino acids) ay may sariling tiyak mga landas ng agnas. Gayunpaman, sa panahon ng pagkasira ng ilang mga amino acid, ang pyruvic acid ay nabuo bilang isang intermediate na produkto, kung saan ang glucose ay maaaring synthesize. Samakatuwid, ang mga amino acid kung saan nagmula ang mga keto acid ay tinatawag glucogenic. Ang ibang mga keto acid ay hindi bumubuo ng pyruvate sa panahon ng kanilang pagkasira. Ang kanilang intermediate na produkto ay acetyl coenzyme A, kung saan imposibleng makakuha ng glucose, ngunit ang mga katawan ng ketone ay maaaring synthesize. Ang mga amino acid na naaayon sa mga naturang keto acid ay tinatawag na ketogenic.

Ang pangalawang produkto ng hindi direktang deamination ng mga amino acid ay ammonia. Ang ammonia ay lubhang nakakalason sa katawan. Samakatuwid, ang katawan ay may mga mekanismo ng molekular para sa neutralisasyon nito. Habang nabuo ang NH 3, nagbubuklod ito sa glutamic acid sa lahat ng mga tisyu upang bumuo ng glutamine. Ito pansamantalang neutralisasyon ng ammonia. Sa daluyan ng dugo, ang glutamine ay pumapasok sa atay, kung saan ito ay muling nahahati sa glutamic acid at NH3. Ang nagreresultang glutamic acid ay ibinabalik sa mga organo na may dugo upang neutralisahin ang mga bagong bahagi ng ammonia. Ang pinakawalan na ammonia, pati na rin ang carbon dioxide sa atay, ay ginagamit para sa synthesis urea.

Ang urea synthesis ay isang cyclic, multi-stage na proseso na kumukonsumo ng malaking halaga ng enerhiya. Ang amino acid ornithine ay gumaganap ng isang napakahalagang papel sa synthesis ng urea. Ang amino acid na ito ay hindi bahagi ng mga protina. Ang ornithine ay nabuo mula sa isa pang amino acid - arginine, na naroroon sa mga protina. Dahil sa mahalagang papel ng ornithine, tinatawag ang urea synthesis siklo ng ornithine.

Sa proseso ng synthesis, dalawang molekula ng ammonia at isang molekula ng carbon dioxide ay idinagdag sa ornithine, at ang ornithine ay na-convert sa arginine, kung saan ang urea ay agad na nahati, at ang ornithine ay nabuo muli. Kasama ng ornithine at arginine, ang mga amino acid ay nakikilahok din sa pagbuo ng urea: glutamine At aspartic acid. Ang glutamine ay isang supplier ng ammonia, at ang aspartic acid ang transporter nito.

Ang synthesis ng urea ay panghuling neutralisasyon ng ammonia. Mula sa atay, ang urea ay pumapasok sa mga bato na may dugo at pinalabas sa ihi. 20-35 g ng urea ay nabuo bawat araw. Ang paglabas ng urea sa ihi ay nagpapakilala sa bilis ng pagkasira ng mga protina sa katawan.

Seksyon 3. Biochemistry ng tissue ng kalamnan

Lektura 5. Biochemistry ng mga kalamnan

5.1. Ang cellular na istraktura ng fiber ng kalamnan

Ang mga hayop at tao ay may dalawang pangunahing uri ng kalamnan: may guhit At makinis. Ang mga striated na kalamnan ay nakakabit sa mga buto, ibig sabihin, sa balangkas, at samakatuwid ay tinatawag ding skeletal. Ang mga striated fibers ng kalamnan ay bumubuo rin ng batayan ng kalamnan ng puso - ang myocardium, bagaman may ilang mga pagkakaiba sa istraktura ng myocardium at skeletal muscles. Ang mga makinis na kalamnan ay bumubuo sa mga kalamnan ng mga dingding ng mga daluyan ng dugo, mga bituka, at tumagos sa mga tisyu ng mga panloob na organo at balat.

Ang bawat striated na kalamnan ay binubuo ng ilang libong mga hibla, pinagsama ng mga nag-uugnay na mga layer ng tissue at ang parehong lamad - fascia. Ang mga fibers ng kalamnan (myocytes) ay napakahabang multinucleated na malalaking selula hanggang sa 2-3 cm ang haba, at sa ilang mga kalamnan kahit na higit sa 10 cm Ang kapal ng mga selula ng kalamnan ay mga 0.1-0.2 mm.

Tulad ng anumang cell, myocyte naglalaman ng mahahalagang organelles tulad ng nuclei, mitochondria, ribosomes, cytoplasmic reticulum at cell membrane. Ang isang tampok ng myocytes na nagpapakilala sa kanila mula sa iba pang mga cell ay ang pagkakaroon ng mga elemento ng contractile - myofibrils

Mga core ay napapalibutan ng isang shell - ang nucleolemma at binubuo pangunahin ng mga nucleoproteins. Ang nucleus ay naglalaman ng genetic na impormasyon para sa synthesis ng protina.

Mga ribosom- mga intracellular formation na mga nucleoprotein sa kemikal na komposisyon. Ang synthesis ng protina ay nangyayari sa mga ribosom.

Mitokondria- mga microscopic na bula hanggang sa 2-3 microns ang laki, na napapalibutan ng double membrane. Sa mitochondria, ang oksihenasyon ng carbohydrates, fats at amino acids sa carbon dioxide at tubig ay nangyayari gamit ang molecular oxygen (air oxygen). Dahil sa enerhiya na inilabas sa panahon ng oksihenasyon, ang ATP synthesis ay nangyayari sa mitochondria. Sa mga sinanay na kalamnan, ang mitochondria ay marami at matatagpuan sa kahabaan ng myofibrils.

Cytoplasmic reticulum(sarcoplasmic reticulum, sarcoplasmic reticulum) ay binubuo ng mga tubo, tubules at vesicle na nabuo sa pamamagitan ng mga lamad at konektado sa isa't isa. Ang sarcoplasmic reticulum, sa pamamagitan ng mga espesyal na tubo na tinatawag na T-system, ay konektado sa lamad ng selula ng kalamnan - ang sarcolemma. Ang partikular na tala sa sarcoplasmic reticulum ay tinatawag na mga vesicle tangketayo at naglalaman ng mataas na konsentrasyon ng mga calcium ions. Sa cisternae, ang nilalaman ng Ca 2+ ions ay humigit-kumulang isang libong beses na mas mataas kaysa sa cytosol. Ang ganitong mataas na konsentrasyon ng gradient ng mga calcium ions ay lumitaw dahil sa paggana ng enzyme - calcium adenosine tri- phosphatases(calcium ATPase), na binuo sa dingding ng tangke. Ang enzyme na ito ay nag-catalyze ng hydrolysis ng ATP at, dahil sa enerhiya na inilabas sa prosesong ito, tinitiyak ang paglipat ng mga calcium ions sa loob ng mga tangke. Ang mekanismong ito ng transportasyon ng mga calcium ions ay matalinghagang tinatawag kaltsyumbomba, o bomba ng calcium.

Cytoplasm(cytosol, sarcoplasm) ay sumasakop sa panloob na espasyo ng myocytes at ito ay isang colloidal solution na naglalaman ng mga protina, glycogen, fat droplet at iba pang mga inklusyon. Ang mga sarcoplasmic protein ay nagkakahalaga ng 25-30% ng lahat ng mga protina ng kalamnan. Kabilang sa mga sarcoplasmic na protina mayroong mga aktibong enzyme. Pangunahing kasama sa mga ito ang mga glycolytic enzymes, na bumabagsak sa glycogen o glucose sa pyruvic o lactic acid. Ang isa pang mahalagang sarcoplasmic enzyme ay creatine kinase, na kasangkot sa supply ng enerhiya ng trabaho ng kalamnan. Ang sarcoplasmic protein myoglobin, na structurally identical sa isa sa mga subunits ng blood protein - hemoglobin, ay nararapat na espesyal na pansin. Ang myoglobin ay binubuo ng isang polypeptide at isang heme. Ang function ng myoglobin ay upang magbigkis ng molecular oxygen. Salamat sa protina na ito, ang isang tiyak na supply ng oxygen ay nilikha sa tissue ng kalamnan. Sa mga nagdaang taon, ang isa pang function ng myoglobin ay naitatag - ang paglipat ng 0 2 mula sa sarcolemma sa mitochondria ng kalamnan.

Bilang karagdagan sa mga protina, ang sarcoplasm ay naglalaman ng mga hindi protina na naglalaman ng mga sangkap na naglalaman ng nitrogen. Ang mga ito ay tinatawag, sa kaibahan sa mga protina, mga extractive, dahil madali silang nakuha sa tubig. Kabilang sa mga ito ay adenyl nucleotides ATP, ADP, AMP at iba pang mga nucleotides, na may ATP na nangingibabaw. Ang natitirang konsentrasyon ng ATP ay humigit-kumulang 4-5 mmol/kg. Kasama rin sa mga extractive creatine phosphate, ang hinalinhan nito ay creatine at ang produkto ng hindi maibabalik na pagkasira ng creatine phosphate - creatinine SA Ang resting concentration ng creatine phosphate ay karaniwang 15-25 mmol/kg. Sa mga amino acid, ang glutamic acid at glutamic acid ay matatagpuan sa malalaking dami. glutamine.

Ang pangunahing karbohidrat ng kalamnan tissue ay glycogen. Ang konsentrasyon ng glycogen ay mula 0.2-3%. Ang libreng glucose sa sarcoplasm ay nakapaloob sa napakababang konsentrasyon - may mga bakas lamang nito. Sa panahon ng trabaho ng kalamnan, ang mga produkto ng metabolismo ng karbohidrat - lactate at pyruvate - ay naipon sa sarcoplasm.

Protoplasmic mataba nakatali sa mga protina at magagamit sa isang konsentrasyon ng 1%. Magtira ng taba naipon sa mga kalamnan na sinanay para sa pagtitiis.

5.2. Istraktura ng sarcolemma

Ang bawat hibla ng kalamnan ay napapalibutan ng isang lamad ng cell - sarcolemma. Ang sarcolemma ay isang lyloprotein membrane na halos 10 nm ang kapal. Sa labas, ang sarcolemma ay napapalibutan ng isang network ng magkakaugnay na mga hibla ng collagen protein. Sa panahon ng pag-urong ng kalamnan, ang mga nababanat na puwersa ay lumitaw sa shell ng collagen, dahil kung saan, kapag nakakarelaks, ang fiber ng kalamnan ay umaabot at bumalik sa orihinal na estado nito. Ang mga dulo ng mga nerbiyos ng motor ay lumalapit sa sarcolemma. Ang punto ng contact sa pagitan ng nerve ending at sarcolemma ay tinatawag neuromuscular synapse, o dulo ng neural plate.

Mga elemento ng contractile - myofibrils- sumasakop sa karamihan ng dami ng mga selula ng kalamnan, ang kanilang diameter ay halos 1 micron. Sa mga hindi sanay na kalamnan, ang mga myofibril ay nakakalat, ngunit sa mga sinanay na kalamnan sila ay pinagsama-sama sa mga bundle na tinatawag na mga larangan ng Conheim.

5.3. Istraktura ng anisotropic at isotropic disks

Ang mikroskopikong pagsusuri sa istraktura ng myofibrils ay nagpakita na ang mga ito ay binubuo ng mga alternating liwanag at madilim na lugar, o mga disk. Sa mga selula ng kalamnan, ang mga myofibril ay nakaayos sa isang paraan na ang liwanag at madilim na mga lugar ng katabing myofibrils ay nag-tutugma, na lumilikha ng isang transverse striation ng buong fiber ng kalamnan na nakikita sa ilalim ng mikroskopyo. Natuklasan na ang myofibrils ay mga kumplikadong istruktura, na binuo, sa turn, mula sa isang malaking bilang ng mga thread ng kalamnan (protofibrils, o filament) ng dalawang uri - mataba At manipis. Ang makapal na mga thread ay may diameter na 15 nm, manipis - 7 nm.

Ang Myofibrils ay binubuo ng mga alternating bundle ng parallel na makapal at manipis na mga filament, na ang mga dulo ay nagsalubong sa isa't isa. Ang isang seksyon ng myofibril, na binubuo ng makapal na mga filament at ang mga dulo ng manipis na mga filament na matatagpuan sa pagitan ng mga ito, ay birefringent. Sa ilalim ng microscopy, hinaharangan ng lugar na ito ang nakikitang liwanag o ang daloy ng mga electron (gamit ang electron microscope) at samakatuwid ay lumilitaw na madilim. Ang mga nasabing lugar ay tinatawag anisotropic, o madilim, mga disc (A-discs).

Ang mga magaan na lugar ng myofibrils ay binubuo ng mga gitnang bahagi ng manipis na mga filament. Nagpapadala sila ng mga light ray o isang stream ng mga electron na medyo madali, dahil wala silang birefringence at tinatawag isotropic, o ilaw, mga disc (ako-mga disk). Sa gitna ng bundle ng manipis na mga filament, ang isang manipis na plato ng protina ay matatagpuan sa transversely, na nag-aayos ng posisyon ng mga filament ng kalamnan sa espasyo. Ang plate na ito ay malinaw na nakikita sa ilalim ng mikroskopyo sa anyo ng isang linya na tumatakbo sa buong I-disc at tinatawag Z- isang rekord.

Ang seksyon ng myofibril sa pagitan ng katabing 2-linya ay tinatawag sarcomere Ang haba nito ay 2.5-3 microns. Ang bawat myofibril ay binubuo ng ilang daang sarcomeres (hanggang 1000).

5.4. Istraktura at katangian ng mga contractile protein

Ang isang pag-aaral ng kemikal na komposisyon ng myofibrils ay nagpakita na ang makapal at manipis na mga filament ay binubuo lamang ng mga protina.

Ang makapal na mga filament ay gawa sa protina myosin. Ang Myosin ay isang protina na may molekular na timbang na humigit-kumulang 500 kDa, na naglalaman ng dalawang napakahabang polypeptide chain. Ang mga chain na ito ay bumubuo ng isang double helix, ngunit sa isang dulo ang mga thread na ito ay naghihiwalay at bumubuo ng isang spherical formation - isang globular head. Samakatuwid, ang molekula ng myosin ay may dalawang bahagi - ang globular na ulo at ang buntot. Ang makapal na filament ay naglalaman ng mga 300 myosin molecule, at sa isang cross section ng makapal na filament, 18 myosin molecules ang matatagpuan. Ang mga molekula ng Myosin sa makapal na mga filament ay magkakaugnay sa kanilang mga buntot, at ang kanilang mga ulo ay nakausli mula sa makapal na filament sa isang regular na spiral. Mayroong dalawang mahalagang lugar (sentro) sa mga ulo ng myosin. Ang isa sa kanila ay catalyzes ang hydrolytic cleavage ng ATP, ibig sabihin, tumutugma sa aktibong sentro ng enzyme. Ang aktibidad ng ATPase ng myosin ay unang natuklasan ng mga biochemist ng Russia na sina Engelhardt at Lyubimova. Tinitiyak ng pangalawang seksyon ng ulo ng myosin ang koneksyon ng makapal na mga filament na may protina ng mga manipis na filament sa panahon ng pag-urong ng kalamnan - akputik.

Ang manipis na mga filament ay binubuo ng tatlong protina: actin, troponin At tropomyosin.

Ang pangunahing protina ng manipis na mga filament ay actin. Ang Actin ay isang globular protein na may molekular na timbang na 42 kDa. Ang protina na ito ay may dalawang mahalagang katangian. Una, ito ay nagpapakita ng mataas na kakayahang mag-polymerize sa pagbuo ng mahabang kadena na tinatawag fibrillaractin(maaaring ihambing sa isang string ng mga kuwintas). Pangalawa, tulad ng nabanggit na, ang actin ay maaaring pagsamahin sa mga ulo ng myosin, na humahantong sa pagbuo ng mga cross bridge, o mga adhesion, sa pagitan ng manipis at makapal na mga filament.

Ang batayan ng manipis na filament ay isang double helix ng dalawang chain ng fibrillar actin, na naglalaman ng humigit-kumulang 300 molekula ng globular actin (tulad ng dalawang strands ng beads na pinaikot sa isang double helix, ang bawat butil ay tumutugma sa globular actin).

Isa pang manipis na filament na protina - tropomiosin– mayroon ding hugis ng double helix, ngunit ang helix na ito ay nabuo ng mga polypeptide chain at mas maliit ang laki kaysa sa actin double helix. Ang Tropomyosin ay matatagpuan sa uka ng double helix ng fibrillar actin.

Pangatlong manipis na filament na protina - troponin- nakakabit sa tropomyosin at inaayos ang posisyon nito sa uka ng actin, na humaharang sa pakikipag-ugnayan ng mga ulo ng myosin sa mga molekula ng globular actin ng manipis na mga filament.

5.5. Mekanismo ng pag-urong ng kalamnan

Pag-urong ng kalamnan ay isang kumplikadong proseso ng mechanochemical kung saan ang enerhiya ng kemikal ng hydrolytic breakdown ng ATP ay na-convert sa mekanikal na gawain na ginagawa ng kalamnan.

Sa kasalukuyan, ang mekanismong ito ay hindi pa ganap na isiwalat. Ngunit ang mga sumusunod ay tiyak:

Ang pinagmumulan ng enerhiya na kailangan para sa trabaho ng kalamnan ay ATP.

Ang hydrolysis ng ATP, na sinamahan ng pagpapalabas ng enerhiya, ay na-catalyzed ng myosin, na, tulad ng nabanggit na, ay may aktibidad na enzymatic.

Ang mekanismo ng pag-trigger para sa pag-urong ng kalamnan ay isang pagtaas sa konsentrasyon ng mga Ca ions sa sarcoplasm ng myocytes, na sanhi ng isang motor nerve impulse.

Sa panahon ng pag-urong ng kalamnan, lumilitaw ang mga cross bridge, o adhesions, sa pagitan ng makapal at manipis na filament ng myofibrils.

Sa panahon ng pag-urong ng kalamnan, ang mga manipis na filament ay dumudulas sa makapal na mga filament, na humahantong sa pagpapaikli ng myofibrils at ang buong fiber ng kalamnan sa kabuuan.

Mayroong maraming mga hypotheses na sinusubukang ipaliwanag ang molekular na mekanismo ng pag-urong ng kalamnan. Ang pinaka-makatwiran sa kasalukuyan ay paggaod ng bangka hypothesis", o ang "rowing" hypothesis ng X. Huxley. Sa isang pinasimpleng anyo, ang kakanyahan nito ay ang mga sumusunod.

Sa isang kalamnan na nagpapahinga, ang makapal at manipis na mga filament ng myofibrils ay hindi konektado sa isa't isa, dahil ang mga nagbubuklod na site sa mga molekula ng actin ay sakop ng mga molekula ng tropomiosin.

Ang pag-urong ng kalamnan ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng isang motor nerve impulse, na isang alon ng mas mataas na pagkamatagusin ng lamad na nagpapalaganap sa kahabaan ng nerve fiber.

Ang wave na ito ng mas mataas na permeability ay ipinapadala sa pamamagitan ng neuromuscular junction sa T-system ng sarcoplasmic reticulum at sa huli ay umabot sa mga cisterns na naglalaman ng mataas na konsentrasyon ng mga calcium ions. Bilang isang resulta ng isang makabuluhang pagtaas sa pagkamatagusin ng pader ng tangke, ang mga calcium ions ay umalis sa mga tangke at ang kanilang konsentrasyon sa sarcoplasm ay tumataas ng 1000 beses sa isang napakaikling panahon (mga 3 ms). Ang mga calcium ions, na nasa mataas na konsentrasyon, ay nakakabit sa protina ng manipis na mga filament - troponin - at binabago ang spatial na hugis nito (konpormasyon). Ang pagbabago sa conformation ng troponin, sa turn, ay humahantong sa katotohanan na ang mga molekula ng tropomyosin ay inilipat kasama ang uka ng fibrillar actin, na bumubuo sa batayan ng manipis na mga filament, at naglalabas ng bahaging iyon ng mga molekula ng actin na nilayon para sa pagbubuklod sa mga ulo ng myosin. . Bilang resulta, lumilitaw ang isang cross bridge na matatagpuan sa isang anggulo na 90° sa pagitan ng myosin at actin (ibig sabihin, sa pagitan ng makapal at manipis na mga filament). Dahil ang makapal at manipis na mga filament ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga molekula ng myosin at actin (mga 300 bawat isa), isang medyo malaking bilang ng mga cross bridge, o mga adhesion, ay nabuo sa pagitan ng mga filament ng kalamnan. Ang pagbuo ng isang bono sa pagitan ng actin at myosin ay sinamahan ng isang pagtaas sa aktibidad ng ATPase ng huli, na nagreresulta sa ATP hydrolysis:

ATP + H 2 0 ADP + H 3 P0 4 + enerhiya

Dahil sa enerhiya na inilabas sa panahon ng pagkasira ng ATP, ang ulo ng myosin, tulad ng bisagra o sagwan ng bangka, ay umiikot at ang tulay sa pagitan ng makapal at manipis na mga filament ay nasa isang anggulo na 45°, na humahantong sa pag-slide ng kalamnan. mga filament patungo sa isa't isa. Ang pagkakaroon ng pagliko, ang mga tulay sa pagitan ng makapal at manipis na mga thread ay nasira. Bilang isang resulta, ang aktibidad ng ATPase ng myosin ay bumababa nang husto, at huminto ang hydrolysis ng ATP. Ngunit kung ang motor nerve impulse ay patuloy na pumapasok sa kalamnan at ang isang mataas na konsentrasyon ng mga calcium ions ay nananatili sa sarcoplasm, ang mga cross bridge ay nabuo muli, ang aktibidad ng ATPase ng myosin ay tumataas at ang hydrolysis ng mga bagong bahagi ng ATP ay nangyayari muli, na nagbibigay ng enerhiya para sa pag-ikot ng ang mga tulay ng krus sa kanilang kasunod na pagkalagot. Ito ay humahantong sa karagdagang paggalaw ng makapal at manipis na mga filament patungo sa isa't isa at pagpapaikli ng myofibrils at fiber ng kalamnan.

Pang-edukasyon - pamamaraankumplikadoSa pamamagitan ngdisiplina Sa pamamagitan ng Sa pamamagitan ngbiochemistry. 2. Susunod...

Pang-edukasyon at metodolohikal na kumplikado para sa disiplina (83)

Pagsasanay at metodology complex

Mga Departamento) Buong pangalan may-akda_____Rodina Elena Yurievna________________________________ Pang-edukasyon-pamamaraankumplikadoSa pamamagitan ngdisiplina MOLECULAR BIOLOGY (pangalan) Specialty... na may mga textbook Sa pamamagitan ng ipinahiwatig ang mga aklat-aralin sa molecular biology Sa pamamagitan ngbiochemistry. 2. Susunod...

Sa katawan ng tao, ang mga panimulang materyales para sa biosynthesis ng mga taba ay maaaring mga karbohidrat na nagmumula sa pagkain, sa mga halaman - sucrose na nagmumula sa mga tisyu ng photosynthetic. Halimbawa, ang biosynthesis ng fats (triacylglycerols) sa ripening seeds ng oilseeds ay malapit ding nauugnay sa carbohydrate metabolism. Sa mga unang yugto ng pagkahinog, ang mga selula ng pangunahing mga tisyu ng buto - mga cotyledon at endosperm - ay puno ng mga butil ng almirol. Pagkatapos lamang, sa mga huling yugto ng pagkahinog, ang mga butil ng almirol ay pinalitan ng mga lipid, ang pangunahing bahagi nito ay triacylglycerol.

Ang mga pangunahing yugto ng fat synthesis ay kinabibilangan ng pagbuo ng glycerol-3-phosphate at fatty acids mula sa carbohydrates, at pagkatapos ay ester bonds sa pagitan ng mga grupo ng alkohol ng glycerol at mga carboxyl group ng fatty acid:

Figure 11 - Pangkalahatang pamamaraan ng fat synthesis mula sa carbohydrates

Tingnan natin ang mga pangunahing yugto ng fat synthesis mula sa carbohydrates (tingnan ang Fig. 12).

1. Synthesis ng glycerol-3-phosphate

Stage I - sa ilalim ng pagkilos ng kaukulang glycosidases, ang mga karbohidrat ay sumasailalim sa hydrolysis na may pagbuo ng monosaccharides (tingnan ang talata 1.1.), Na sa cytoplasm ng mga cell ay kasama sa proseso ng glycolysis (tingnan ang Fig. 2). Ang mga intermediate na produkto ng glycolysis ay phosphodioxyacetone at 3-phosphoglyceraldehyde.

Stage II Ang glycerol-3-phosphate ay nabuo bilang isang resulta ng pagbawas ng phosphodioxyacetone, isang intermediate na produkto ng glycolysis:

Bilang karagdagan, ang glycero-3-phosphate ay maaaring mabuo sa panahon ng madilim na yugto ng photosynthesis.

1. Relasyon sa pagitan ng mga lipid at carbohydrates

   1. Synthesis ng mga taba mula sa carbohydrates

Figure 12 – Scheme ng conversion ng carbohydrates sa lipids

1. Synthesis ng fatty acid

Ang bloke ng gusali para sa synthesis ng mga fatty acid sa cell cytosol ay acetyl-CoA, na nabuo sa dalawang paraan: alinman bilang resulta ng oxidative decarboxylation ng pyruvate. (tingnan ang Fig. 12, Stage III), o bilang resulta ng -oxidation ng fatty acids (tingnan ang Fig. 5). Alalahanin natin na ang conversion ng pyruvate na nabuo sa panahon ng glycolysis sa acetyl-CoA at ang pagbuo nito sa panahon ng β-oxidation ng mga fatty acid ay nangyayari sa mitochondria. Ang synthesis ng mga fatty acid ay nangyayari sa cytoplasm. Ang panloob na mitochondrial membrane ay hindi natatagusan ng acetyl-CoA. Ang pagpasok nito sa cytoplasm ay isinasagawa sa pamamagitan ng uri ng pinadali na pagsasabog sa anyo ng citrate o acetylcarnitine, na sa cytoplasm ay na-convert sa acetyl-CoA, oxaloacetate o carnitine. Gayunpaman, ang pangunahing landas para sa paglipat ng acetyl-CoA mula sa mitochondrion patungo sa cytosol ay ang ruta ng citrate (tingnan ang Fig. 13).

Una, ang intramitochondrial acetyl-CoA ay tumutugon sa oxaloacetate, na nagreresulta sa pagbuo ng citrate. Ang reaksyon ay na-catalyzed ng enzyme citrate synthase. Ang nagreresultang citrate ay dinadala sa pamamagitan ng mitochondrial membrane sa cytosol gamit ang isang espesyal na tricarboxylate transport system.

Sa cytosol, ang citrate ay tumutugon sa HS-CoA at ATP at muling nahahati sa acetyl-CoA at oxaloacetate. Ang reaksyong ito ay na-catalyzed ng ATP citrate lyase. Nasa cytosol na, ang oxaloacetate, kasama ang pakikilahok ng cytosolic dicarboxylate transport system, ay bumalik sa mitochondrial matrix, kung saan ito ay na-oxidize sa oxaloacetate, sa gayon ay nakumpleto ang tinatawag na shuttle cycle:

Figure 13 - Scheme ng paglipat ng acetyl-CoA mula sa mitochondria patungo sa cytosol

Ang biosynthesis ng mga saturated fatty acid ay nangyayari sa direksyon na kabaligtaran sa kanilang -oxidation; ang paglaki ng mga hydrocarbon chain ng fatty acid ay isinasagawa dahil sa sunud-sunod na pagdaragdag ng isang two-carbon fragment (C 2) - acetyl-CoA - sa kanilang nagtatapos (tingnan ang Fig. 12, yugto IV.).

Ang unang reaksyon sa biosynthesis ng mga fatty acid ay ang carboxylation ng acetyl-CoA, na nangangailangan ng CO 2, ATP, at Mn ions. Ang reaksyong ito ay na-catalyzed ng enzyme acetyl-CoA - carboxylase. Ang enzyme ay naglalaman ng biotin (bitamina H) bilang isang prosthetic group. Ang reaksyon ay nangyayari sa dalawang yugto: 1 - carboxylation ng biotin na may pakikilahok ng ATP at II - paglipat ng carboxyl group sa acetyl-CoA, na nagreresulta sa pagbuo ng malonyl-CoA:

Ang Malonyl-CoA ay ang unang partikular na produkto ng fatty acid biosynthesis. Sa pagkakaroon ng naaangkop na sistema ng enzyme, ang malonyl-CoA ay mabilis na na-convert sa mga fatty acid.

Dapat pansinin na ang rate ng fatty acid biosynthesis ay tinutukoy ng nilalaman ng asukal sa cell. Ang isang pagtaas sa konsentrasyon ng glucose sa adipose tissue ng mga tao at hayop at isang pagtaas sa rate ng glycolysis ay nagpapasigla sa proseso ng fatty acid synthesis. Ipinapahiwatig nito na ang metabolismo ng taba at karbohidrat ay malapit na nauugnay sa isa't isa. Ang isang mahalagang papel dito ay ginampanan ng reaksyon ng carboxylation ng acetyl-CoA kasama ang conversion nito sa malonyl-CoA, na na-catalyze ng acetyl-CoA carboxylase. Ang aktibidad ng huli ay nakasalalay sa dalawang mga kadahilanan: ang pagkakaroon ng mataas na molecular weight fatty acid at citrate sa cytoplasm.

Ang akumulasyon ng mga fatty acid ay may nagbabawal na epekto sa kanilang biosynthesis, i.e. pagbawalan ang aktibidad ng carboxylase.

Ang isang espesyal na tungkulin ay ibinibigay sa citrate, na isang activator ng acetyl-CoA carboxylase. Ang citrate sa parehong oras ay gumaganap ng papel ng isang link sa carbohydrate at fat metabolism. Sa cytoplasm, ang citrate ay may dalawahang epekto sa pagpapasigla ng synthesis ng mga fatty acid: una, bilang isang activator ng acetyl-CoA carboxylase at, pangalawa, bilang isang mapagkukunan ng mga grupo ng acetyl.

Ang isang napakahalagang katangian ng fatty acid synthesis ay ang lahat ng mga intermediate na produkto ng synthesis ay covalently linked sa acyl transfer protein (HS-ACP).

Ang HS-ACP ay isang low-molecular protein na thermostable, naglalaman ng aktibong HS group at ang prosthetic group ay naglalaman ng pantothenic acid (bitamina B 3). Ang function ng HS-ACP ay katulad ng function ng enzyme A (HS-CoA) sa -oxidation ng fatty acids.

Sa proseso ng pagbuo ng isang kadena ng mga fatty acid, ang mga intermediate na produkto ay bumubuo ng mga ester bond na may ABP (tingnan ang Fig. 14):

Ang fatty acid chain elongation cycle ay kinabibilangan ng apat na reaksyon: 1) condensation ng acetyl-ACP (C 2) na may malonyl-ACP (C 3); 2) pagpapanumbalik; 3) dehydration at 4) pangalawang pagbabawas ng mga fatty acid. Sa Fig. Ang Figure 14 ay nagpapakita ng diagram ng synthesis ng mga fatty acid. Ang isang cycle ng fatty acid chain elongation ay nagsasangkot ng apat na sequential reactions.

Figure 14 – Scheme ng fatty acid synthesis

Sa unang reaksyon (1) - ang reaksyon ng condensation - ang acetyl at malonyl na grupo ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa upang bumuo ng acetoacetyl-ABP na may sabay-sabay na paglabas ng CO 2 (C 1). Ang reaksyong ito ay na-catalyze ng condensing enzyme na -ketoacyl-ABP synthetase. Ang CO 2 na natanggal mula sa malonyl-ACP ay ang parehong CO 2 na nakibahagi sa reaksyon ng carboxylation ng acetyl-ACP. Kaya, bilang isang resulta ng reaksyon ng condensation, ang pagbuo ng isang apat na carbon compound (C 4) ay nangyayari mula sa dalawang-carbon (C 2) at tatlong-carbon (C 3) na mga bahagi.

Sa pangalawang reaksyon (2), isang reduction reaction na na-catalyze ng -ketoacyl-ACP reductase, acetoacetyl-ACP ay na-convert sa -hydroxybutyryl-ACP. Ang ahente ng pagbabawas ay NADPH + H +.

Sa ikatlong reaksyon (3) ng ikot ng pag-aalis ng tubig, ang isang molekula ng tubig ay nahahati mula sa -hydroxybutyryl-ACP upang bumuo ng crotonyl-ACP. Ang reaksyon ay na-catalyzed ng -hydroxyacyl-ACP dehydratase.

Ang pang-apat (panghuling) reaksyon (4) ng cycle ay ang pagbawas ng crotonyl-ACP sa butyryl-ACP. Ang reaksyon ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng enoyl-ACP reductase. Ang papel ng pagbabawas ng ahente dito ay ginampanan ng pangalawang molekula NADPH + H +.

Pagkatapos ang ikot ng mga reaksyon ay paulit-ulit. Ipagpalagay natin na ang palmitic acid (C 16) ay na-synthesize. Sa kasong ito, ang pagbuo ng butyryl-ACP ay nakumpleto lamang sa una sa 7 cycle, sa bawat isa kung saan ang simula ay ang pagdaragdag ng isang molekula ng molonyl-ACP (3) - reaksyon (5) sa dulo ng carboxyl ng lumalagong chain ng fatty acid. Sa kasong ito, ang pangkat ng carboxyl ay nahati sa anyo ng CO 2 (C 1). Ang prosesong ito ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod:

C 3 + C 2 C 4 + C 1 – 1 cycle

C 4 + C 3 C 6 + C 1 – 2 cycle

С 6 + С 3 С 8 + С 1 –3 cycle

С 8 + С 3 С 10 + С 1 – 4 na cycle

С 10 + С 3 С 12 + С 1 – 5 cycle

C 12 + C 3 C 14 + C 1 – 6 cycle

С 14 + С 3 С 16 + С 1 – 7 cycle

Hindi lamang mas mataas na saturated fatty acid ang maaaring synthesize, kundi pati na rin ang mga unsaturated. Ang mga monounsaturated fatty acid ay nabuo mula sa mga saturated fatty acid bilang resulta ng oksihenasyon (desaturation) na na-catalyze ng acyl-CoA oxygenase. Hindi tulad ng mga tisyu ng halaman, ang mga tisyu ng hayop ay may napakalimitadong kakayahan na i-convert ang mga saturated fatty acid sa mga unsaturated fatty acid. Napag-alaman na ang dalawang pinakakaraniwang monounsaturated fatty acid, palmitoleic at oleic, ay na-synthesize mula sa palmitic at stearic acid. Sa katawan ng mga mammal, kabilang ang mga tao, ang linoleic (C 18:2) at linolenic (C 18:3) acid ay hindi maaaring mabuo, halimbawa, mula sa stearic acid (C 18:0). Ang mga acid na ito ay nabibilang sa kategorya ng mga mahahalagang fatty acid. Kasama rin sa mahahalagang fatty acid ang arachidic acid (C 20:4).

Kasabay ng desaturation ng fatty acids (pagbuo ng double bonds), ang kanilang pagpapahaba (elongation) ay nangyayari rin. Bukod dito, ang parehong mga prosesong ito ay maaaring pagsamahin at paulit-ulit. Ang pagpapahaba ng fatty acid chain ay nangyayari sa pamamagitan ng sunud-sunod na pagdaragdag ng dalawang-carbon fragment sa kaukulang acyl-CoA na may partisipasyon ng malonyl-CoA at NADPH + H +.

Ipinapakita ng Figure 15 ang mga landas para sa conversion ng palmitic acid sa mga reaksyon ng desaturation at pagpahaba.

Figure 15 – Scheme ng conversion ng saturated fatty acids

sa unsaturated

Ang synthesis ng anumang fatty acid ay nakumpleto sa pamamagitan ng cleavage ng HS-ACP mula sa acyl-ACP sa ilalim ng impluwensya ng enzyme deacylase. Halimbawa:

Ang resultang acyl-CoA ay ang aktibong anyo ng fatty acid.