Реферат: Биохимия. Вода

МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ, ОБРАЗОВАНИЯ И ЗДРАВООХРАНЕНИЯ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ПАВЛОДАРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА БИОЛОГИИ

КОНТРОЛЬНАЯРАБОТА

Предмет: «Биохимия»

Выполнила ст-ка

гр. ЗБХ-51

КОТ Т.Р.

г. Павлодар, 2004г.

1.

2.

3.

4.

D,витамеры этого витамина. Признаки авитаминоза D. Природные источники витаминаD.

5.

D-глюкозы(гликолиз).

6.

Структурная формулапептида-валил-изолейцил-метионил-аргенин.

Все живое нанашей планете на 2/3 состоит из воды. На первом месте в живом веществе по массестоят микроорганизмы, на втором—растения, на третьем—животные, на последнем — человек.Бактерии на 81 проц. состоят из воды, споры—на 50 проц., ткани животных всреднем на 70 проц., лимфа — 90 проц., в крови содержится около 79 проц. Самаябогатая водой ткань — стекловидное тело глаза, которое содержит до 99 проц.влаги, самая бедная — зубная эмаль — всего лишь 0,2 проц.

Вода ворганизме выполняет несколько функций: растворенные в ней вещества реагируютдруг с другом, вода помогает удалению отходов обмена веществ, служитрегулятором температуры, являясь хорошим переносчиком тепла, а также смазочнымвеществом.

У живыхорганизмов вода может синтезироваться в тканях. Так, например, у верблюда жир вгорбу, окисляясь, может дать до <st1:metricconverter ProductID=«40 л» w:st=«on»>40 л</st1:metricconverter> воды. Человек, выпивая <st1:metricconverter ProductID=«2,5 л» w:st=«on»>2,5 л</st1:metricconverter> воды в сутки, ежедневнопромывает желудок <st1:metricconverter ProductID=«10 л» w:st=«on»>10 л</st1:metricconverter>жидкостей и испаряет <st1:metricconverter ProductID=«0,7 л» w:st=«on»>0,7 л</st1:metricconverter>воды.

Изучение химического состава клетокпоказывает, что в живых организмах нет никаких особых химических элементов,свойственных только им: именно в этом проявляется единство химического составаживой и неживой природы.

Велика роль химических элементов вклетке: N и S входят в состав белков, Р — в ДНК и РНК, Mg— в состав многих ферментов и молекулу хлорофилла, Сu— компонент многих окислительных ферментов, Zn—гормона поджелудочной железы, Fe — молекулыгемоглобина, I — гормона тироксина и т. д. Наиболее важны для клетки анионыНРО42-, Н2РО4-, СО32-, Сl-, НСОз — и катионы Na+, К+, Ca2+

Содержание катионов и анионов в клеткеотличается от их концентрации в среде, окружающей клетку, вследствие активнойрегуляции переноса веществ мембраной. Так обеспечивается постоянство химическогосостава живой клетки. С гибелью клетки концентрация веществ в среде и вцитоплазме выравнивается. Из неорганических соединений важное значение имеютвода, минеральные соли, кислоты, основания.

Вода

в функционирующей клетке занимает до80% ее объема и находится в ней в двух формах: свободной и связанной. Молекулысвязанной воды прочно соединены с белками и образуют вокруг них водныеоболочки, изолирующие белки друг от друга. Полярность молекул воды, способностьобразовывать водородные связи объясняет ее высокую удельную теплоемкость.Вследствие этого в живых системах предотвращаются резкие колебания температуры,происходит распределение и отдача тепла в клетке. Благодаря связанной водеклетка способна выдерживать низкие температуры. Ее содержание в клеткесоставляет примерно 5%, и 95% приходится на свободную воду. Последняярастворяет многие вещества, вовлекаемые клеткой в обмен.
В высокоактивных клетках,например в ткани головного мозга, на долю воды приходится около 85%, а вмышцах—более 70%; в менее активных клетках, например в жировой ткани, водасоставляет около 40% ее массы. В. живых организмах вода не только растворяетмногие вещества; с ее участием происходят реакции гидролиза — расщепленияорганических соединений до промежуточных и конечных веществ.

Вещество

Поступление в клетку

Местонахождение и преобразование

Свойства

Вода

У растений — из окружающей среды; у животных образуется непосредственно в клетке при

углеводов и поступает из окружающей среды

В цитоплазме, вакуолях, матриксе органелл, ядерном соке, клеточной стенке, межклетниках. Вступает в реакции синтеза, гидролиза и окисления

Растворитель. Источник кислорода, осмотический регулятор, среда для физиологических и биохимических процессов,

химический компонент, терморегулор

Стоитотметить, что различные органические вещества при своем окислении образуют различныеколичества воды. Чем богаче молекула органического вещества водородом, тембольше образуется при его окислении воды. При окислении <st1:metricconverter ProductID=«100 г» w:st=«on»>100 г</st1:metricconverter> жира образуется 107 млводы, <st1:metricconverter ProductID=«100 г» w:st=«on»>100 г</st1:metricconverter>углеводов — 55 мл воды, <st1:metricconverter ProductID=«100 г» w:st=«on»>100 г</st1:metricconverter>белков — 41 мл воды.

Человек иплотоядные животные не могут обходиться тем количеством воды, которая имеется втвердой пище, и они страдают при отсутствии питьевой воды. Травоядные животные,питающиеся сочными кормами, могут обходиться без питьевой воды. (Нуждаются впитьевой воде сельскохозяйственные животные: коровы, из организма которыхбольшое количество воды выделяется с секретом молочной железы — молоком;лошади, теряющие большое количество воды с потом.) Мелкие грызуны (мыши,крысы), питающиеся сухими продуктами, могут обходиться без питьевой воды. Дляних большое значение приобретает эндогенная вода, образующаяся при окислении органическихвеществ пищи.

Суточнаяпотребность организма человека в воде составляет около <st1:metricconverter ProductID=«40 г» w:st=«on»>40 г</st1:metricconverter> воды на <st1:metricconverter ProductID=«1 кг» w:st=«on»>1 кг</st1:metricconverter> веса. У детей грудноговозраста потребность в воде на <st1:metricconverter ProductID=«1 кг» w:st=«on»>1 кг</st1:metricconverter> веса в три — четыре раза выше, чем у взрослых.

Вода ворганизмах живых существ не только выполняет транспортную функцию, она такжеиспользуется в процессах обмена веществ. Включение воды в органические веществав большом масштабе имеет место у зеленых растений, у которых при использованиисолнечной энергии из воды, углекислого газа и минеральных азотистых веществсинтезируются углеводы, белки, липиды и иные органические вещества.

Поступлениеводы в организм регулируется чувством жажды. Уже при первых признаках сгущениякрови в результате рефлекторного возбуждения определенных участков корыголовного мозга возникает жажда — стремление к питью. При потреблении дажебольшого количества воды единовременно, кровь не обогащается водой сразу, неразжижается. Объясняется это тем, что вода из крови быстро поступает в межклеточныепространства и увеличивает количество межклеточной воды. Всосавшаяся в кровь иотчасти в лимфу из кишечника вода в значительной части поступает в кожу и нанекоторое время там задерживается. В печени также удерживается некоторое количествопоступившей в организм воды.

Водавыделяется из организма, главным образом, почками, с мочой, в небольшомколичестве ее выделяют стенки кишечника, затем потовые железы (через кожу) илегкие с выдыхаемым воздухом. Количество воды, выделяемой из организма непостоянно. При сильном потении из организма с потом может выделяться 5 и болеелитров воды в сутки. В этом случае количество воды, выделяемой почками,уменьшается, моча сгущается. Уменьшается выделение мочи при ограничении питья.Однако сгущение мочи возможно до определенного предела, и при дальнейшем ограничениипитья задерживается выведение из организма конечных продуктов азотистого обменаи минеральных веществ, что отрицательно отражается на жизнедеятельностиорганизма. При обильном поступлении воды в организм, выделение мочиувеличивается.

Вода в природе. Вода— весьма распространенное на Земле вещество.Почти3/4поверхности земного шара покрыты водой, образующейокеаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии ввиде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый годна вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находится вода,пропитывающая почву и горные породы.

Вода, содержащая значительное количество солей кальция и магния, называется жесткой в отличие от мягкойводы, например дождевой. Жесткая вода дает мало пены с мылом, а на стенкахкотлов образует накипь.

Вода имеет очень большое значение в жизни растений, животных и человека. Согласно современным представлениям,само происхождение жизни связывается с морем. Во всяком организме вода представляет собой среду, в которой протекают химическиепроцессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме того, она сама принимает участие в целом ряде биохимическихреакций.

Чистая вода представляет собой бесцветнуюпрозрачную жидкость. Плотность воды при переходе ееиз твердого состояния в жидкое не уменьшается, как почти у всех других веществ,а возрастает. При нагревании воды от 0 до 4°С плотность ее также увеличивается. При 4°С вода имеет максимальную плотность, и лишь придальнейшем нагревании ее плотность уменьшается.

Большое значение в жизни природы имеет и тот факт, что вода. обладаетаномально высокой теплоемкостью[4,18 Дж/К], Поэтому в ночное время, а также при переходе отлета к зиме вода остывает медленно, а днем или при переходе от зимы к лету также медленно нагревается, являясь, таким образом, регулятором температуры наземном шаре.

Молекула воды имеет угловое строение; входящие в ее состав ядра образуютравнобедренный треугольник, в основании которого находятся два протона, а ввершине— ядро атома кислорода, Межъядерныерасстояния О—Нблизки к0,1 нм,расстояние между ядрами атомов водорода равно примерно0,15 нм. Из восьми электронов, составляющих внешний электронный слойатома кислорода в молекуле воды

две электронные пары образуют ковалентные связи О—Н, а остальныечетыре электрона представляют собой две неподеленныхэлектронных пары.

Атом кислорода в молекуле воды находится в состоянии<img src="/cache/referats/24607/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">-гибридизации.Поэтому валентный угол НОН(104,3°) близок к тетраэдрическому(109,5°). Электроны, образующие связи О—Н, смещены к более электроотрицательномуатому кислорода. В результате атомы водорода приобретают эффективные положительныезаряды, так что на этих атомах создаются два положительных полюса. Центрыотрицательных зарядов неподеленных электронных паратома кислорода, находящиеся на гибридных <img src="/cache/referats/24607/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1027">орбиталях, смещены относительно ядра атома исоздают два отрицательных полюса

Молекулярная масса парообразной воды равна18 и отвечает ее простейшей формуле. Однако молекулярная масса жидкойводы, определяемая путем изучения ее растворов вдругих растворителях, оказывается более, высокой. Это свидетельствует о том, что в жидкойводе происходит ассоциация молекул, т. е. соединениеих в более сложные агрегаты. Такой вывод подтверждается и аномально высокимизначениями температур плавления и кипения воды. Ассоциация молекул воды вызвана образованиеммежду ними водородных связей.

В твердой воде (лед) атом кислорода каждой молекулы участвует вобразовании двух водородных связей с соседними молекуламиводы согласно схеме,

в которой водородные связи показаны пунктиром. Схемаобъемной структуры льда изображена на рисунке. Образование водородных связей приводит к такому расположению молекулводы, при котором они соприкасаются друг с другомсвоими разноименными полюсами. Молекулы образуют слои, причем каждая из нихсвязана с тремя молекулами, принадлежащими к тому же слою, и с одной— из соседнего слоя.Структура льда принадлежит к наименее плотным структурам, в ней существуютпустоты, размеры наименее плотным структурам, в ней существуют пустоты, размерыкоторых несколько превышают размеры молекулы<img src="/cache/referats/24607/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1031">.

По мере нагревания воды, обломков структуры льда в ней становится всеменьше, что приводит к дальнейшему повышению плотности воды. В интервалетемператур от0до4°С этот эффект преобладает над тепловым расширением, так чтоплотность воды продолжает возрастать. Однако при нагревании выше4°С преобладает влияние усиления тепловогодвижения молекул и плотность воды уменьшается. Поэтому при 4°С вода обладаетмаксимальной плотностью.

При нагревании воды часть теплоты затрачивается на разрыв водородных связей(энергия разрыва водородной связи в воде составляет примерно25 кДж/моль). Этим объясняется высокаятеплоемкость воды.

Водородныесвязи между молекулами воды полностью разрываются только при переходе воды впар.

Молекулы воды отличаются большой устойчивостью к нагреванию. Однако притемпературах выше1000 °С водяной пар начинает разлагаться на водород и кислород:

2Н<img src="/cache/referats/24607/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1032"><img src="/cache/referats/24607/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1033"><img src="/cache/referats/24607/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1034"><img src="/cache/referats/24607/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1035">

Вода— весьма реакционноспособное вещество. Оксиды многих металлов инеметаллов соединяются с водой, образуя основания и кислоты; некоторые солиобразуют с водой кристаллогидраты;наиболее активные металлы взаимодействуют с водой с выделением водорода.

Вода обладает также каталитической способностью. В отсутствие следоввлаги практически не протекают некоторые обычные реакции; например, хлор невзаимодействует с металлами, фтороводород не разъедаетстекло, натрий не окисляется в атмосферы воздуха.

Вода способна соединяться с рядом веществ, находящихся при обычныхусловиях в газообразном состоянии, образуя при этом так: называемые гидратыгазов. Примерами могут служить соединения Хе<img src="/cache/referats/24607/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1036"><img src="/cache/referats/24607/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1037">CI<img src="/cache/referats/24607/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1038"><img src="/cache/referats/24607/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1039">H<img src="/cache/referats/24607/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1040">O, С<img src="/cache/referats/24607/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1041"><img src="/cache/referats/24607/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1042"><img src="/cache/referats/24607/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1043"><img src="/cache/referats/24607/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1044"><img src="/cache/referats/24607/image023.gif" v:shapes="_x0000_i1045"><img src="/cache/referats/24607/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1046"><img src="/cache/referats/24607/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1047"><img src="/cache/referats/24607/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1048">0до24°С (обычно при повышенном давлении соответствующего газа). Подобные соединениявозникают в результате заполнения молекулами газа (“гостя”) межмолекулярныхполостей, имеющихся в структуре воды (“хозяина”); они называются соединениями включения или клатратами.

Пуриновые нуклеозиды:

Пиримидиновыенуклеозиды:

ФЕРМЕНТЫ, органические вещества белковой природы, которые синтезируются вклетках и во много раз ускоряют протекающие в них реакции, не подвергаясь приэтом химическим превращениям. Вещества, оказывающие подобное действие,существуют и в неживой природе и называются катализаторами. Ферменты (от лат. fermentum – брожение, закваска) иногда называют энзимами(от греч. en – внутри, zyme– закваска). Все живые клетки содержат очень большой набор ферментов, откаталитической активности которых зависит функционирование клеток. Практическикаждая из множества разнообразных реакций, протекающих в клетке, требуетучастия специфического фермента. Изучением химических свойств ферментов икатализируемых ими реакций занимается особая, очень важная область биохимии –энзимология.

Многие ферменты находятся в клетке в свободном состоянии, будучи просторастворены в цитоплазме; другие связаны со сложными высокоорганизованнымиструктурами. Есть и ферменты, в норме находящиеся вне клетки; так, ферменты,катализирующие расщепление крахмала и белков, секретируются поджелудочнойжелезой в кишечник. Секретируют ферменты и многие микроорганизмы.

Первые данные о ферментах были получены при изучении процессов брожения ипищеварения. Большой вклад в исследование брожения внес Л.Пастер, однако онполагал, что соответствующие реакции могут осуществлять только живые клетки. Вначале 20 в. Э.Бухнер показал, что сбраживание сахарозыс образованием диоксида углерода и этилового спирта может катализироваться бесклеточным дрожжевым экстрактом. Это важное открытиепослужило стимулом к выделению и изучению клеточных ферментов. В 1926 Дж.Самнер из Корнеллскогоуниверситета (США) выделил уреазу; это был первыйфермент, полученный в практически чистом виде. С тех пор обнаружено и выделеноболее 700 ферментов, но в живых организмах их существует гораздо больше.Идентификация, выделение и изучение свойств отдельных ферментов занимают центральноеместо в современной энзимологии.

Ферменты, участвующие в фундаментальных процессах превращения энергии,таких, как расщепление сахаров, образование и гидролиз высокоэнергетическогосоединения аденозинтрифосфата (АТФ), присутствуют вклетках всех типов – животных, растительных, бактериальных. Однако естьферменты, которые образуются только в тканях определенных организмов. Так, ферменты,участвующие в синтезе целлюлозы, обнаруживаются в растительных, но не вживотных клетках. Таким образом, важно различать «универсальные» ферменты иферменты, специфичные для тех или иных типов клеток. Вообще говоря, чем болееклетка специализирована, тем больше вероятность, что она будет синтезироватьнабор ферментов, необходимый для выполнения конкретной клеточной функции.

Ферменты как белки. Все ферменты являются белками, простыми или сложными(т.е. содержащими наряду с белковым компонентом небелковую часть). См. такжеБЕЛКИ.

Ферменты – крупные молекулы, их молекулярные массы лежат в диапазоне от10 000 до более 1 000 000 дальтон (Да). Для сравненияукажем мол. массы известных веществ: глюкоза – 180, диоксид углерода – 44,аминокислоты – от 75 до 204 Да. Ферменты, катализирующие одинаковые химическиереакции, но выделенные из клеток разных типов, различаются по свойствам исоставу, однако обычно обладают определенным сходством структуры.

Структурные особенности ферментов, необходимые для их функционирования,легко утрачиваются. Так, при нагревании происходит перестройка белковой цепи,сопровождающаяся потерей каталитической активности. Важны также щелочные иликислотные свойства раствора. Большинство ферментов лучше всего «работают» врастворах, pH которых близок к 7, когда концентрацияионов H+ и OH- примерно одинакова. Связано это с тем, что структура белковыхмолекул, а следовательно, и активность ферментов сильно зависят от концентрацииионов водорода в среде.

Не все белки, присутствующие в живых организмах, являются ферментами.Так, иную функцию выполняют структурные белки, многие специфические белкикрови, белковые гормоны и т.д.

Коферменты и субстраты. Многие ферменты с большой молекулярной массойпроявляют каталитическую активность только в присутствии специфическихнизкомолекулярных веществ, называемых коферментами (или кофакторами).Роль коферментов играют большинство витаминов и многие минеральные вещества;именно поэтому они должны поступать в организм с пищей. Витамины РР(никотиновая кислота, или ниацин) и рибофлавин,например, входят в состав коферментов, необходимых для функционирования дегидрогеназ. Цинк – кофермент карбоангидразы, фермента,катализирующего высвобождение из крови диоксида углерода, который удаляется изорганизма вместе с выдыхаемым воздухом. Железо и медь служат компонентамидыхательного фермента цитохромоксидазы.

Вещество, подвергающееся превращению в присутствии фермента, называютсубстратом. Субстрат присоединяется к ферменту, который ускоряет разрыв одниххимических связей в его молекуле и создание других; образующийся в результатепродукт отсоединяется от фермента. Этот процесс представляют следующим образом:

Продукт тоже можно считать субстратом, поскольку все ферментативныереакции в той или иной степени обратимы. Правда, обычно равновесие сдвинуто всторону образования продукта, и обратную реакцию бывает трудно зафиксировать.

Механизм действия ферментов. Скорость ферментативной реакции зависит отконцентрации субстрата [S] и количества присутствующего фермента. Эти величиныопределяют, сколько молекул фермента соединится с субстратом, и именно отсодержания фермент-субстратного комплекса зависит скорость реакции,катализируемой данным ферментом. В большинстве ситуаций, представляющих интересдля биохимиков, концентрация фермента очень мала, а субстрат присутствует визбытке. Кроме того, биохимики исследуют процессы, достигшие стационарногосостояния, при котором образование фермент-субстратного комплексауравновешивается его превращением в продукт.

Выяснение механизмов действия ферментов во всех деталях – дело будущего,однако некоторые важные их особенности уже установлены. Каждый фермент имеетодин или несколько активных центров, с которыми и связывается субстрат. Этицентры высокоспецифичны, т.е. «узнают» только «свой»субстрат или близкородственные соединения. Активный центр формируют особыехимические группы в молекуле фермента, ориентированные друг относительно другаопределенным образом. Происходящая так легко потеря ферментативной активностисвязана именно с изменением взаимной ориентации этих групп. Молекула субстрата,связанного с ферментом, претерпевает изменения, в результате которыхразрываются одни и образуются другие химические связи. Чтобы этот процесспроизошел, необходима энергия; роль фермента состоит в снижении энергетическогобарьера, который нужно преодолеть субстрату для превращения в продукт. Какименно обеспечивается такое снижение – до конца не установлено.

Ферментативные реакции и энергия. Высвобождение энергии при метаболизмепитательных веществ, например при окислении шестиуглеродногосахара глюкозы с образованием диоксида углерода и воды, происходит в результатепоследовательных согласованных ферментативных реакций. В животных клетках впревращениях глюкозы в пировиноградную кислоту (пируват)или молочную кислоту (лактат) участвуют 10 разныхферментов. Этот процесс называется гликолизом. Первая реакция – фосфорилирование глюкозы – требует участия АТФ. Напревращение каждой молекулы глюкозы в две молекулы пировиноградной кислотырасходуются две молекулы АТФ, но при этом на промежуточных этапах из аденозиндифосфата (АДФ) образуются 4 молекулы АТФ, так чтовесь процесс в целом дает 2 молекулы АТФ.

Далее пировиноградная кислота окисляется до диоксида углерода и воды приучастии ферментов, ассоциированных с митохондриями. Эти превращения образуютцикл, называемый циклом трикарбоновых кислот, или циклом лимонной кислоты. См.также МЕТАБОЛИЗМ.

Окисление одного вещества всегда сопряжено с восстановлением другого:первое отдает атом водорода, а второе его присоединяет. Катализируют этипроцессы дегидрогеназы, обеспечивающие перенос атомовводорода от субстратов к коферментам. В цикле трикарбоновых кислот одниспецифические дегидрогеназы окисляют субстраты собразованием восстановленной формы кофермента (никотинамиддинуклеотида,обозначаемого НАД), а другие окисляют восстановленный кофермент (НАДЧН),восстанавливая другие дыхательные ферменты, в том числе цитохромы(железосодержащие гемопротеины), в которых атомжелеза попеременно то окисляется, то восстанавливается. В конечном итогевосстановленная форма цитохромоксидазы, одного изключевых железосодержащих ферментов, окисляется кислородом, попадающим в нашорганизм с вдыхаемым воздухом. Когда происходит горение сахара (окислениекислородом воздуха), входящие в его состав атомы углерода непосредственновзаимодействуют с кислородом, образуя диоксид углерода. В отличие от горения,при окислении сахара в организме кислород окисляет собственно железо цитохромоксидазы, но в конечном итоге его окислительныйпотенциал используется для полного окисления сахаров в ходе многоступенчатогопроцесса, опосредуемого ферментами.

На отдельных этапах окисления энергия, заключенная в питательныхвеществах, высвобождается в основном маленькими порциями и может запасаться вфосфатных связях АТФ. В этом принимают участие замечательные ферменты, которыесопрягают окислительные реакции (дающие энергию) с реакциями образования АТФ(запасающими энергию). Этот процесс сопряжения известен как окислительное фосфорилирование. Не будь сопряженных ферментативныхреакций, жизнь в известных нам формах была бы невозможна.

Ферменты выполняют и множество других функций. Они катализируютразнообразные реакции синтеза, включая образование тканевых белков, жиров иуглеводов. Для синтеза всего огромного множества химических соединений,обнаруженных в сложных организмах, используются целые ферментные системы. Дляэтого нужна энергия, и во всех случаях ее источником служат фосфорилированныесоединения, такие, как АТФ.

Ферменты и пищеварение. Ферменты – необходимые участники процессапищеварения. Только низкомолекулярные соединения могут проходить через стенкукишечника и попадать в кровоток, поэтому компоненты пищи должны бытьпредварительно расщеплены до небольших молекул. Это происходит в ходеферментативного гидролиза (расщепления) белков до аминокислот, крахмала досахаров, жиров до жирных кислот и глицерина. Гидролиз белков катализируетфермент пепсин, содержащийся в желудке. Ряд высокоэффективных пищеварительныхферментов секретирует в кишечник поджелудочная железа. Это трипсин ихимотрипсин, гидролизующие белки; липаза,расщепляющая жиры; амилаза, катализирующая расщепление крахмала. Пепсин,трипсин и химотрипсин секретируются в неактивной форме, в виде т.н. зимогенов(проферментов), и переходят в активное состояние только в желудке и кишечнике.Это объясняет, почему указанные ферменты не разрушают клетки поджелудочнойжелезы и желудка. Стенки желудка и кишечника защищает от пищеварительныхферментов и слой слизи. Некоторые важные пищеварительные ферменты секретируютсяклетками тонкого кишечника.

Большая часть энергии, запасенной в растительной пище, такой, как траваили сено, сосредоточена в целлюлозе, которую расщепляет фермент целлюлаза. В организме травоядных животных этот фермент несинтезируется, и жвачные, например крупный рогатый скот и овцы, могут питатьсясодержащей целлюлозу пищей только потому, что целлюлазувырабатывают микроорганизмы, заселяющие первый отдел желудка – рубец. С помощьюмикроорганизмов происходит переваривание пищи и у термитов.

Ферменты находят применение в пищевой, фармацевтической, химической итекстильной промышленности. В качестве примера можно привести растительныйфермент, получаемый из папайи и используемый для размягчения мяса. Ферментыдобавляют также в стиральные порошки.

Ферменты в медицине и сельском хозяйстве. Осознание ключевой ролиферментов во всех клеточных процессах привело к широкому их применению вмедицине и сельском хозяйстве. Нормальное функционирование любого растительногои животного организма зависит от эффективной работы ферментов. В основедействия многих токсичных веществ (ядов) лежит их способность ингибироватьферменты; таким же эффектом обладает и ряд лекарственных препаратов. Нередкодействие лекарственного препарата или токсичного вещества можно проследить поего избирательному влиянию на работу определенного фермента в организме в целомили в той или иной ткани. Например, мощные фосфорорганические инсектициды инервно-паралитические газы, разработанные в военных целях, оказывают свойгубительный эффект, блокируя работу ферментов – в первую очередь холинэстеразы, играющей важную роль в передаче нервногоимпульса.

Чтобы лучше понять механизм действия лекарственных препаратов наферментные системы, полезно рассмотреть, как работают некоторые ингибиторыферментов. Многие ингибиторы связываются с активным центром фермента – темсамым, с которым взаимодействует субстрат. У таких ингибиторов наиболее важныеструктурные особенности близки к структурным особенностям субстрата, и если вреакционной среде присутствуют и субстрат и ингибитор, между ними наблюдаетсяконкуренция за связывание с ферментом; при этом чем больше концентрациясубстрата, тем успешнее он конкурирует с ингибитором. Ингибиторы другого типаиндуцируют в молекуле фермента конформационныеизменения, в которые вовлекаются важные в функциональном отношении химическиегруппы. Изучение механизма действия ингибиторов помогает химикам создаватьновые лекарственные препараты.

Гликолиз.

Гликолиз является первым, а в анаэробных условиях основным этапом напути «пользования глюкозы и других углеводовдля обеспечения биоэнергетических потребностейживых организмов. Кроме того, на промежуточных стадиях гликолиза образуются трехуглеродныефрагменты, используемые- для биосинтеза ряда веществ.

Стержневым этапом гликолиза являетсяокислительная деструкция глюкозы додвух молекул пирувата — соли пировиноградной кислоты с использованием и качестве окислителя двух молекул NAD. Стереометрическое уравнение процесса записывается в виде:

1. Превращение глюкозы вглюкозо-6-фосфат, катализируемое гексокиназои:

2. Изомеризация глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат, катализируемая глюкозо-6-фосфатизомеразой:

3. Фосфорилированнефруктозо-б-фосфата до фруктозо-1,6-дифосфата, катализируемое 6-фосфофруктокнназой:

4. Распад фруктозо-1,6-дпфосфата наглпцсральдегпд-3-фосфат и дигмдрокси-ацетонфосфат,катализируемый фру ктозод и фосфат альдолазой:

5. Изомеризация дигидроксиацетонфосфатав глицеральдегид-З-фосфат, катализируемая триозофосфатизомеразой:

Если последующие стадии являются преобладающим путем.превращения глюкозы, то эта реакция обеспечивает постепенноепрекращение дигидрокс-ацетонфосфатав глицеральдегид-3-фосфат.

6. Окисление глицеральдегид-3-фосфата до 1,3-дифосфаглицерата, катализируемое глицералъдегид-З-фосфатдегидрсиеназой:

Процесс происходит через промежуточноеобразование триэфира между окисляемой альдегидной группой и Sll-группой остатка Цпстеппа,«ходящего к активный центр фермента. Эта связь затем подвергается фосфоролнзу неорганическим фосфатом с регенерацией активного центра и образованием смешанногоангидрида 3-фосфоглицершювой п фосфорной кислот:

7. Перенос фосфатас 1,3-дпфосфогл|щерата па АДФ с образованием молекулы АТФ, катализируемый фосфоглицерат киназой (названиедано в соответствии с обратной реакцией):

8. Изомеризация3-фосфоглпцерата в 2-фосфоглпцерат, катализируемая фос-фоглицератмутазой:

9. Дегидратация2-фосфоглпцерата, катализируемая еиолазойп приводящая к образованиюсильного макроэрга — фосфоеиолппрувата:

10. Перенос

еще рефераты

Еще работы по биологии

Реферат по биологии

Происхождение живого вещества

29 Августа 2013

Реферат по биологии

Происхождение эукариотических клеток

29 Августа 2013

Реферат по биологии

Отряд удильщикообразных Lophiiformes

29 Августа 2013

Реферат по биологии

Дикорастущие пищевые растения

29 Августа 2013