Биохимия организма человека

  • Вид работы:
    Контрольная работа
  • Предмет:
    Биология
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    672,38 Кб
  • Опубликовано:
    2015-10-17
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Биохимия организма человека

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет

ФГБОУ ВПО "Дальрыбвтуз"

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Биохимия организма человека










Владивосток

Вопрос № 1


Клетка - структурная и функциональная единица живых организмов.

Клетка - элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо, как многоклеточные животные, растения и грибы, состоят из множества клеток, либо, как многие простейшие и бактерии, являются одноклеточными организмами. Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии. В последнее время принято также говорить о биологии клетки, или клеточной биологии.

Клеточная теория

Клеточная теория строения организмов была сформирована в 1839 году немецкими зоологами Т. Шванном и М. Шлейденом и включала в себя три положения. В 1858 году Рудольф Вирхов дополнил её ещё одним положением, однако в его идеях присутствовал ряд ошибок: так, он предполагал, что клетки слабо связаны друг с другом и существуют каждая "сама по себе". Лишь позднее удалось доказать целостность клеточной системы.

В 1878 году русским учёным И.Д. Чистяковым открыт митоз в растительных клетках; в 1878 году В. Флемминг и П.И. Перемежко обнаруживают митоз у животных. В 1882 году В. Флемминг наблюдает мейоз у животных клеток, а в 1888 году Э. Страсбургер - у растительных.

Клеточная теория является одной из основополагающих идей современной биологии, она стала неопровержимым доказательством единства всего живого и фундаментом для развития таких дисциплин, как эмбриология, гистология и физиология. Основные положения клеточной теории не потеряли своей актуальности, однако со времени её создания были дополнены, и теперь она содержит такие утверждения:

Клетка - элементарная единица строения, функционирования, размножения и развития всех живых организмов, вне клетки нет жизни.

Клетка - целостная система, содержащая большое количество связанных друг с другом элементов - органелл.

Клетки различных организмов похожи (гомологичны) по строению и основным свойствам и имеют общее происхождение.

Увеличение количества клеток происходит путем их деления, после репликации их ДНК: клетка - от клетки.

Многоклеточный организм - это новая система, сложный ансамбль из большого количества клеток, объединенных и интегрированных в системы тканей и органов, связанных между собой с помощью химических факторов: гуморальных и нервных.

Клетки многоклеточных организмов тотипотентны - любая клетка многоклеточного организма обладает одинаковым полным фондом генетического материала этого организма, всеми возможными потенциями для проявления этого материала, - но отличаются по уровню экспрессии (работы) отдельных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию - дифференцировке.

Белки относятся к высокомолекулярным соединениям, в состав которых входят сотни и даже тысячи аминокислотных остатков, объединенных в макромолекулярную структуру. Молекулярная масса белков колеблется от 6000 (нижний предел) до 1000000 и выше в зависимости от количества отдельных полипептидных цепей в составе единой молекулярной структуры белка. Такие полипептидные цепи получили название субъединиц. Их молекулярная масса варьирует в широких пределах - от 6000 до 100000 и более.

Существуют различные методы определения молекулярной массы белков. Первые из них были основаны на химическом определении тех элементов или аминокислот, которые содержатся в белке в минимальном количестве. Примером такого метода может служить определение молекулярной массы гемоглобина по содержанию в нем железа. Гемоглобин млекопитающих содержит 0,34 г железа в 100 г белка. Так как атомная масса железа равна 56, то 0,34 г соответствует 0,34: 56 = 1: 165 г*экв. Следовательно, количество белка на 1 г*атом железа (56 г) равно 165*100 = 16 500. Эта величина, представляющая молекулярную массу гемоглобина, долгое время считалась истинной молекулярной массой этого белка. Физико-химические методы дают молекулярную массу гемоглобина в растворе 68 000, что соответствует частице, состоящей из четырех субъединиц, молекулярная масса которых и объем определены по содержанию в них железа. Аналогичным путем минимальная молекулярная масса белка может быть рассчитана по содержанию аминокислоты, которой в белках минимальное количество.

Другой прием заключается в количественном определении концевых α-аминогрупп. Например, если 1 г белка содержит 0,025*10в-3 ммоль концевых а-аминогрупп, то минимальная относительная молекулярная масса равна 1: (0,025*10в-3) = 40 000.

При использовании физико-химических методов определения молекулярной массы белков важно знать, что результат зависит не только от массы, но и от электрического заряда и формы молекулы белка, особенно при изменении скорости диффузии белка, скорости седиментации в гравитационном поле. В этом случае хорошие результаты получаются только для молекул, форма которых близка к сферической. Скорость диффузии и седиментации вытянутых молекул существенно уменьшается с увеличением коэффициента трения; в концентрированных растворах белков такие молекулы подвержены более интенсивным сцеплениям. При применении динамических методов на результатах сказывается гидратация частиц, обусловливающая увеличение эффективных размеров молекул белков и замедляющая их движение в растворителе. В связи с этим при определении молекулярных масс белков предпочтительнее статические методы, когда белковый раствор находится в состоянии равновесия, например путем измерения осмотического давления или градиента концентрации в гравитационном поле ультрацентрифуги. Для исключения влияния межмолекулярных сил определение молекулярной массы белков можно проводить при различных концентрациях белка с последующей экстраполяцией к бесконечному разбавлению, т.е. к C = 0.

Значение рН, при котором белок приобретает суммарный нулевой заряд, называют"изоэлектрическая точка" и обозначают как pI. В изоэлектрической точке количество положительно и отрицательно заряженных групп белка одинаково, т.е. белок находится в изоэлектрическом состоянии.

Так как большинство белков в клетке имеет в своём составе больше анионогенных групп (-СОО-), то изоэлектрическая точка этих белков лежит в слабокислой среде. Изоэлектрическая точка белков, в составе которых преобладают катионогенные группы, находится в щелочной среде. Наиболее яркий пример таких внутриклеточных белков, содержащих много аргинина и лизина, - гистоны, входящие в состав хроматина.

Белки, имеющие суммарный положительный или отрицательный заряд, лучше растворимы, чем белки, находящиеся в изоэлектрической точке. Суммарный заряд увеличивает количество диполей воды, способных связываться с белковой молекулой, и препятствует контакту одноимённо заряженных молекул, в результате растворимость белков увеличивается. Заряженные белки могут двигаться в электрическом поле: анионные белки, имеющие отрицательный заряд, будут двигаться к положительно заряженному аноду (+), а катионные белки - к отрицательно заряженному катоду (-). Белки, находящиеся в изоэлектрическом состоянии, не перемещаются в электрическом поле.

Изоэлектрическим состоянием белка называется состояние белковой молекулы, при котором ее положительные и отрицательные заряды взаимно скомпенсированы. Молекулу белка в изоэлектрическом состоянии можно считать нейтральной, хотя в ней имеются ионизированные группы.

Протамины - положительно заряженные ядерные белки с молекулярной массой 10-12кDa, примерно на 80% состоят из щелочных аминокислот, что дает им возможность взаимодействовать с нуклеиновыми аминокислотами посредством ионных связей. Изоэлектрическая точка их водных растворов находится в щелочной среде.

Глобулины - глобулины крови имеют низкую растворимость в воде и молекулярную массу порядка 150 кDа. Изоэлектрическая точка их водных растворов находится в кислой среде.

Вопрос № 3


Классификация белков по степени сложности. Металлопротеиды. Состав, строение, биологическая роль.

По составу белки делят на простые (протеины), состоящие только из аминокислотных остатков, и сложные. Сложные (протеиды) могут включать ионы <#"867893.files/image001.gif">

ЛИГАЗЫ (синтетазы), класс ферментов, катализирующих присоединение друг к другу двух молекул; р-ция сопряжена с расщеплением пирофосфатной связи в молекуле нуклеозидтрифосфата (НТФ) - обычно АТФ, реже гуанозин-или цитозинтрифосфата. Классы лигаз (их пять) сформированы по типам связей, к-рые образуются в результате р-ции, а подклассы - по типам субстратов. К лигазам, катализирующим р-ции, в к-рых образуются связи С-О, относятся аминоацил-тРНК-синтетазы, катализирующие ацилирование транспортных РНК соответствующими аминокислотами. Образование связи С-S катализируют ферменты, участвующие в синтезе ацильных производных кофермента А (см. Пантотеновая кислота). К ферментам, участвующим в образовании связи С-N, относятся амидсинтетазы (катализируют образование амидов из к-т и NH3 или аминов, напр. глутаминсинтетаза), пептидсинтетазы (катализируют образование пептидной связи, напр. L-глутамилцистеинсинтетаза), цикло-лигазы (катализируют образование гетероциклов, содержащих в кольце атом N, напр. фосфорибозиламиноимидазол - синтетаза) и нек-рые другие. Р-ции, в результате к-рых образуется связь С-С, катализируют карбоксилирующие ферменты, содержащие в качестве кофактора биотин, напр. пируваткарбоксилаза. Ряд лигаз (напр., полидезоксирибонуклеотид-синтетаза) катализирует образование фосфодиэфирных связей в нуклеиновых к-тах (т. наз. репарирующие ферменты). В сопряженной р-ции гидролиз пирофосфатной связи может осуществляться между a - и b - или b - и g-фосфатными группами: В р-ции X и Y - субстраты, НДФ и НМФ - соотв. нуклеозиддифосфат и нуклеозидмонофосфат, Ф и ПФ - соотв. фосфорная и пирофосфорная к-ты. Для лигаз, у к-рых в сопряженной р-ции АТФ гидролизуется до аденозинмонофосфата (АМФ) и пирофосфата, предложен механизм, согласно к-рому в качестве интермедиата образуется ацил-АМФ; в этом случае АТФ реагирует непосредственно с субстратом X или Y. Нек-рые лигазы (напр., L-глутамилцистеинсинтетаза) функционируют по механизму трехстадийного переноса, для к-рого характерно образование ковалентного промежут. производного фермента:

Е + АТФ: Е-Ф + АДФ;

Е-Ф + X: Е-X + Ф;

Е-X + У: X-У + Е

Е - фермент, АДФ - аденозиндифосфат. Катализируемые лигазами р-ции играют важную роль в биосинтезе и функционировании всех организмов.

Пировиноградная кислота (пировиноградная кислота - химическое соединение с формулой СН3СОСООН, органическая кетокислота). - важнейший промежуточный продукт, образующийся при брожении и дыхании, - также тесно связана с белковым обменом: взаимодействуя с NH3 и соответствующим ферментом, она даёт важную аминокислоту a-аланин. Теснейшая связь процессов брожения и дыхания с обменом липидов в организме проявляется в том, что фосфоглицериновый альдегид, образующийся на первых этапах диссимиляции углеводов, является исходным веществом для синтеза глицерина. С др. стороны, в результате окисления пировиноградной кислоты получаются остатки уксусной кислоты, из которых синтезируются высокомолекулярные жирные кислоты и разнообразные изопреноиды (терпены, каротиноиды, стероиды). Т.о., процессы брожения и дыхания приводят к образованию соединений, необходимых для синтеза жиров и др. веществ.

Карбоксилирование, непосредственное введение карбоксильной группы - СООН в органические соединения действием CO2.

Вопрос № 8


Стероидные гормоны. Мужские половые гормоны. Строение и биологическая роль гормонов.

Под действием мужских половых гормонов (андрогенов - тестостерон, дигидротестостерон) происходит формирование мужских половых признаков и поддержание функции размножения:

·        формирование и рост придатков яичек, семенных пузырьков, предстательной железы, полового члена;

·        проявление вторичных половых признаков;

·        оволосение по мужскому типу (усы, борода, волосы на туловище и конечностях, оволосение в виде ромба на лобке);

·        увеличивается гортань;

·        утолщаются голосовые связки (тембр голоса при этом снижается);

·        проявление нормального полового влечения (либидо);

·        стимулирующее действие на рост мышц и рост всего тела.

ГОРМОНЫ (от греч. hormao - возбуждаю, привожу в движение), биологически активные вещества, вырабатываемые в организме специализированными клетками или органами (железами внутренней секреции) и оказывающие целенаправленное влияние на деятельность других органов и тканей. Позвоночные животные и человек имеют развитую систему таких желез (гипофиз, надпочечники, половые, щитовидная и др.), которые посредством гормонов, выделяемых в кровь, участвуют в регуляции всех жизненно важных процессов - роста, развития, размножения, обмена веществ. Развитые эндокринные железы есть и у высокоорганизованных беспозвоночных - головоногих моллюсков, насекомых, ракообразных. Секретируемые ими гормоны контролируют рост, линьку, метаморфоз, половое размножение и др. Каждый из гормонов влияет на организм в сложном взаимодействии с другими гормонами; в целом гормональная система совместно с нервной системой обеспечивает деятельность организма как единого целого. Химическая природа гормонов различна - белки, пептиды, производные аминокислот, стероиды. Гормоны, используемые в медицине, получают химическим синтезом или выделяют из соответствующих органов животных.

Химическая структура

Исходя из химического строения, гормоны делят на три группы. К первой группе относят пептидные и белковые гормоны. Пептидами являются, например, окситоцин, вазопрессин. Среди белковых гормонов имеются как простые белки (инсулин, глюкагон, соматотропин, пролактин и др.), так и сложные - гликопротеины (фоллитропин, лютропин). Вторая группа - амины - объединяет гормоны, близкие по структуре аминокислотам - тирозину и триптофану (тиреоидные гормоны, адреналин, норадреналин). Третью группу составляют стероидные гормоны, которые являются производными холестерина. Среди стероидных гормонов - все половые гормоны и гормоны коры надпочечников - кортикостероиды.

Биологическая роль гормонов.

Гормоны контролируют основные процессы жизнедеятельности организма на всех этапах его развития с момента зарождения. Они влияют на все виды обмена веществ в организме, активность генов, рост и дифференцировку тканей, формирование пола и размножение, адаптацию к меняющимся условиям среды, поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаз), поведение и многие другие процессы. Совокупность регулирующего воздействия различных гормонов на функции организма называется гормональной регуляцией.

Вопрос № 9


Вода в живом организме. Состояние воды в живых тканях, ее функции. Эндогенная вода.

Человеческий организм состоит из 70-80% воды, в некоторых растениях воды содержится до 90% и более. Такое высокое содержание воды в живом организме невольно наводит на мысль о более значимой ее роли, нежели простой нейтральный растворитель или некая нейтральная среда.

Питательные вещества попадают в нашу кровь через стенки пищеварительного канала. Через эти стенки могут проникать только вещества, растворённые в воде, только жидкости. Если бы кусок сахара не растворился в слюне и в желудочном соке, сахар не попал бы в кровь. Белок яйца, крахмал хлеба и картофеля не растворяются в воде, но желудочный и кишечный соки содержат особые вещества - ферменты, которые расщепляют белок и крахмал и переводят в вещества растворимые. Это расщепление идёт только в воде. Кровь, состоящая на четыре пятых из воды, разносит питательные вещества по всему организму. В каждой клетке организма идут свои процессы, и эти процессы неизменно связаны с присутствием в клетке воды. Таким образом, вода нужна для нашего организма как растворитель питательных веществ и как среда, в которой протекают различные процессы, связанные с нашей жизнедеятельностью. Выделяясь потовыми железами и испаряясь с поверхности кожи, вода регулирует температуру нашего тела. Кроме того вода необходима для выведения из организма различных вредных веществ, образующихся в результате обмена.

Таким образом мы видим, что вода в живом организме, как и в природе, не находится в покое. Всё новые и новые количества её поступают в организм с пищей и такие же количества выделяются.

Эндогенная вода (внутренняя) вырабатывается при метаболизме белков, жиров и углеводов (образуется примерно 10-16 г воды на каждые 100 ккал утилизированной энергии).

Эндогенная вода - это метаболическая вода.

Метаболическая вода - это вода, образующаяся в организме в процессе обмена веществ.

Углеводы (сахара, сахариды) - органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. Название класса соединений происходит от слов "гидраты углерода", оно было впервые предложено К. Шмидтом в 1844 году. Появление такого названия связано с тем, что первые из известных науке углеводов описывались брутто-формулой Cx (H2O) y, формально являясь соединениями углерода и воды.

Углеводы - весьма обширный класс органических соединений, среди них встречаются вещества с сильно различающимися свойствами. Это позволяет углеводам выполнять разнообразные функции в живых организмах. Соединения этого класса составляют около 80 % сухой массы растений и 2-3 % массы животных.

Углеводы являются основным источником энергии для нашего организма. Углеводы - это органические вещества, в состав которых входят преимущественно углерод, водород и кислород. Но в основном энергетическую функцию несут глюкоза, фруктоза, сахароза, крахмал и гликоген.

Классификация углеводов:

·        Моносахариды и олигосахариды - простые углеводы. Олигосахариды: глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза. Дисахариды: сахароза (собственно, сахар), лактоза (молочный сахар), мальтоза, лактулоза, изомальтоза.

·        Полисахариды - углеводы, состоящие из нескольких молекул глюкозы, соединённых вместе. Вызывают меньший скачок уровня сахара крови. К ним относятся: декстрин, целлюлоза, крахмал (это полисахарид, содержащийся в овощах, зерновых, в бобовых), гликоген (животный полисахарид) и др. Полисахариды ещё называют - сложные углеводы.

·        Клетчатка - так же является группой полисахаридов. Продукты, богатые клетчаткой: овощи, фрукты, цельные зёрна, бобовые. Употребление клетчатки 25-30 гр. в сутки является необходимым условием полноценного рационального питания.

Классификация углеводов по гликемическому индексу (ГИ) - деление: углеводов с высоким ГИ и низким ГИ.

Углеводы морской фауны-водоросли.

Вопрос № 11

Жирные кислоты, входящие в состав растительных и животных жиров.

Жирные кислоты - алифатические одноосновные карбоновые кислоты с открытой цепью, содержащиеся в этерифицированной форме в жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения. Жирные кислоты, как правило, содержат неразветвленную цепь из четного числа атомов углерода (С4-24, включая карбоксильный углерод) и могут быть как насыщенными, так и ненасыщенными.

Жирные кислоты могут быть насыщенными (только с одинарными связями между атомами углерода), мононенасыщенными (с одной двойной связью между атомами углерода) и полиненасыщенными (с двумя и более двойными связями, находящимися, как правило, через CH2-группу). Они различаются по количеству углеродных атомов в цепи, а также, в случае ненасыщенных кислот, по положению, конфигурации (как правило цис-) и количеству двойных связей. Жирные кислоты можно условно поделить на низшие (до семи атомов углерода), средние (восемь - двенадцать атомов углерода) и высшие (более двенадцати атомов углерода). Исходя из исторического названия данные вещества должны быть компонентами жиров. На сегодня это не так; термин "жирные кислоты" подразумевает под собой более широкую группу веществ.

Карбоновые кислоты начиная с масляной кислоты (С4) считаются жирными, в то время как жирные кислоты, полученные непосредственно из животных жиров, имеют в основном восемь и больше атомов углерода (каприловая кислота). Число атомов углерода в натуральных жирных кислотах в основном чётное, что обусловлено их биосинтезом с участием ацетил-кофермента А.

Большая группа жирных кислот (более 400 различных структур, хотя только 10-12 распространены) находятся в растительных маслах семян. Наблюдается высокое процентное содержание редких жирных кислот в семенах определённых семейств растений.

Под незаменимыми понимаются те жирные кислоты, которые не могут быть синтезированы в организме. Для человека незаменимыми являются кислоты, содержащие по крайней мере одну двойную связь на расстоянии более девяти атомов углерода от карбоксильной группы.

Расщепление

Жирные кислоты в виде триглицеридов накапливаются в жировых тканях. При потребности под действием таких веществ как адреналин, норадреналин, глюкагон и адренокортикотропина запускается процесс липолиза. Освобождённые жирные кислоты выделяются в кровоток, по которому попадают к нуждающимся в энергии клеткам, где сперва при участии АТФ происходит связывание (активация) с коферментом А (КоА). При этом АТФ гидролизуется до АМФ с освобождением двух молекул неорганического фосфата (Pi).

R-COOH + КоА-SH + АТФ → R-CO-S-КоА + 2Pi + H+ + АМФ

Синтез

В растительном и животном организме жирные кислоты образуются, как продукты углеводного и жирового обмена. Синтез жирных кислот осуществляется в противоположность расщеплению в цитозоле.

2.      Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин. Биологическая химия / Под ред. акад. АМН СССР С.С. Дебова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 1990. (Учебная литература для студентов медицинских институтов). - 100 000 экз.

.        Кухта В.К., Морозкина Т.С., Олецкий Э.И., Таганович А.Д. Биологическая химия. - М.: Асар, Бином, 2008. - 688 с.

Похожие работы на - Биохимия организма человека

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!