Poglavlje III. PROTEINI
§ 6. AMINOKISELINE KAO STRUKTURNI ELEMENTI PROTEINA
Prirodne aminokiseline
Aminokiseline u živim organizmima nalaze se uglavnom u proteinima. Proteini se prvenstveno sastoje od dvadeset standardnih aminokiselina. One su a-aminokiseline i razlikuju se jedna od druge po strukturi bočnih grupa (radikala), označenih slovom R:
Raznolikost bočnih radikala aminokiselina igra ključnu ulogu u formiranju prostorne strukture proteina i u funkcionisanju aktivnog centra enzima.
Struktura standardnih aminokiselina data je na kraju paragrafa u tabeli 3. Prirodne aminokiseline imaju trivijalne nazive, koje je nezgodno koristiti prilikom pisanja strukture proteina. Stoga su za njih uvedene troslovne i jednoslovne oznake koje su također prikazane u tabeli 3.
Prostorni izomerizam
U svim aminokiselinama, sa izuzetkom glicina, atom a-ugljika je kiralni, tj. Karakterizira ih optička izomerija. U tabeli 3 kiralni atom ugljika označen je zvjezdicom. Na primjer, za alanin, Fischerove projekcije oba izomera izgledaju ovako:
Za njihovo označavanje, kao za ugljikohidrate, koristi se D, L-nomenklatura. Proteini sadrže samo L-amino kiseline.
L- i D-izomeri se mogu međusobno pretvarati jedan u drugi. Ovaj proces se zove racemizacija.
Zanimljivo je znati! U bjelini zuba - dentin -L-asparaginkiselina se spontano racemizira na temperaturi ljudskog tijela brzinom od 0,10% godišnje. U periodu formiranja zuba dentin sadrži samoL-asparaginska kiselina, kod odrasle osobe, kao rezultat racemizacije, nastajeD-asparaginska kiselina. Što je osoba starija, to je veći sadržaj D-izomera. Određivanjem odnosa D- i L-izomera može se prilično precizno odrediti starost. Tako su stanovnici planinskih sela Ekvadora bili izloženi zato što su sebi pripisivali preveliku starost.
Hemijska svojstva
Aminokiseline sadrže amino i karboksilne grupe. Zbog toga pokazuju amfoterna svojstva, odnosno svojstva kiselina i baza.
Kada se aminokiselina, kao što je glicin, otopi u vodi, njena karboksilna grupa se disocira i formira vodikov ion. Zatim, vodikov ion se vezuje za amino grupu zbog usamljenog para elektrona na atomu dušika. Nastaje jon u kojem su istovremeno prisutni pozitivni i negativni naboji, tzv zwitterion:
Ovaj oblik aminokiseline je dominantan u neutralnom rastvoru. U kiseloj sredini, aminokiselina vezuje vodikov ion da bi formirala kation:
U alkalnoj sredini nastaje anjon:
Dakle, ovisno o pH okoline, aminokiselina može biti pozitivno nabijena, negativno nabijena i električno neutralna (sa jednakim pozitivnim i negativnim nabojem). Naziva se pH vrijednost otopine pri kojoj je ukupni naboj aminokiseline nula izoelektrična tačka ove aminokiseline. Za mnoge aminokiseline, izoelektrična tačka je blizu pH 6. Na primer, izoelektrične tačke glicina i alanina imaju vrednosti od 5,97 odnosno 6,02.
Dvije aminokiseline mogu reagirati jedna s drugom, uzrokujući odcjepljivanje molekule vode i formiranje produkta tzv. dipeptid:
Veza koja povezuje dvije aminokiseline naziva se peptidnu vezu. Koristeći slovne oznake aminokiselina, formiranje dipeptida može se shematski prikazati na sljedeći način:
Slično formiran tripeptidi, tetrapeptidi itd.:
H 2 N – lys – ala – gly – COOH – tripeptid
H 2 N – trp – gis – ala – ala – COOH – tetrapeptid
H 2 N – tyr – lys – gly – ala – leu – gly – trp – COOH – heptapeptid
Peptidi koji se sastoje od malog broja aminokiselinskih ostataka imaju opšti naziv oligopeptidi.
Zanimljivo je znati! Mnogi oligopeptidi imaju visoku biološku aktivnost. To uključuje niz hormona, na primjer, oksitocin (nanopeptid) stimulira kontrakcije maternice, bradikinin (nanopeptid) suzbija upalne procese u tkivima. Antibiotik gramicidin C (ciklični dekapeptid) remeti regulaciju ionske permeabilnosti u bakterijskim membranama i na taj način ih ubija. Pečurke truju amanitine (oktapeptide), blokirajući sintezu proteina, mogu izazvati teško trovanje kod ljudi. Aspartam je nadaleko poznat – metil ester aspartil fenilalanina. Aspartam je slatkog ukusa i koristi se za dodavanje slatkog ukusa raznim jelima i pićima.
Klasifikacija aminokiselina
Postoji nekoliko pristupa klasifikaciji aminokiselina, ali najpoželjnija je klasifikacija zasnovana na strukturi njihovih radikala. Postoje četiri klase aminokiselina koje sadrže sljedeće vrste radikala; 1) nepolarni ( ili hidrofobni); 2) polarni nenaelektrisani; 3) negativno nabijena i 4) pozitivno nabijena:
Nepolarne (hidrofobne) uključuju aminokiseline s nepolarnim alifatskim (alanin, valin, leucin, izoleucin) ili aromatskim (fenilalanin i triptofan) R-grupama i jednom aminokiselinom koja sadrži sumpor - metionin.
Polarne nenabijene aminokiseline, u odnosu na nepolarne, bolje su topljive u vodi i hidrofilnije, jer njihove funkcionalne grupe formiraju vodikove veze s molekulima vode. To uključuje aminokiseline koje sadrže polarnu HO grupu (serin, treonin i tirozin), HS grupu (cistein), amidnu grupu (glutamin, asparagin) i glicin (glicinska R grupa, predstavljena jednim atomom vodika, premala je da bi kompenzira jak polaritet a-amino grupe i a-karboksilne grupe).
Asparaginska i glutaminska kiselina su negativno nabijene aminokiseline. Sadrže dvije karboksilne i jednu amino grupu, pa će u ioniziranom stanju njihovi molekuli imati ukupan negativan naboj:
Pozitivno nabijene aminokiseline uključuju lizin, histidin i arginin u ioniziranom obliku imaju ukupan pozitivan naboj:
U zavisnosti od prirode radikala, dijele se i prirodne aminokiseline neutralno, kiselo I osnovni. Neutralni uključuje nepolarne i polarne nenabijene, kisele - negativno nabijene, bazične - pozitivno nabijene.
Deset od 20 aminokiselina koje čine proteine mogu se sintetizirati u ljudskom tijelu. Ostatak mora biti sadržan u našoj hrani. To uključuje arginin, valin, izoleucin, leucin, lizin, metionin, treonin, triptofan, fenilalanin i histidin. Ove aminokiseline se nazivaju nezamjenjiv. Esencijalne aminokiseline se često uključuju u dodatke prehrani i koriste se kao lijekovi.
Zanimljivo je znati! Balans ljudske ishrane u aminokiselinama igra izuzetno važnu ulogu. Ako u hrani nedostaje esencijalnih aminokiselina, tijelo se samouništava. U ovom slučaju prvenstveno je zahvaćen mozak, što dovodi do raznih oboljenja centralnog nervnog sistema i psihičkih poremećaja. Mladi organizam koji raste posebno je ranjiv. Na primjer, kada je poremećena sinteza tirozina iz fenilalanina, djeca razvijaju tešku bolest, finilpiruvičnu oligofreniju, koja uzrokuje tešku mentalnu retardaciju ili smrt djeteta.
Tabela 3
Standardne aminokiseline
|
Amino kiseline (trivijalno ime) |
Legenda |
Strukturna formula |
||
|
Latinski |
||||
|
troslovno |
jednoslovno |
|||
|
NEPOLARNI (HIDROFOBNI) |
||||
 |
||||
 |
||||
 |
||||
|
Izoleucin |
 |
|||
 |
||||
|
fenilalanin |
 |
|||
|
Triptofan |
 |
|||
|
Metionin |
 |
|||
|
POLAR UNCHARGED |
||||
 |
||||
 |
||||
|
Asparagin |
 |
|||
|
Glutamin | ||||
2. Proces pretvaranja amino kiseline u keto kiselinu u prisustvu enzima oksidaze naziva se
1) transaminacija
3) oksidativna deaminacija
4) hidroksilacija
5) neoksidativna deaminacija
3. U nizu aminokiselina, alanin je
| 1) | |
| 2) |  |
| 3) |  |
| 4) |  |
| 5) |
4. Tripeptid glicis-cis-fen odgovara formuli
5. Aromatična aminokiselina je
1) treonin
3) triptofan
5) tirozin
6. Peptidna veza je
7. Prirodne aminokiseline su veoma rastvorljive u vodi, jer sadrže
1) benzenski prsten
2) heterociklični prstenovi
3) amino grupa i karboksilna grupa
4) tio grupa
5) hidroksilna grupa
8. Tripeptid ala-tre-val odgovara formuli
9. Druga amino grupa u radikalu sadrži kiselinu
1) asparagin
3) triptofan
5) metionin
10. Heterociklična aminokiselina je
1) treonin
2) fenilalanin
3) glutamin
4) histidin
5) cistein
11. Specifična reakcija α-amino kiselina je
1) formiranje soli
2) eliminacija amonijaka
3) interakcija sa DNFB
4) formiranje laktama
5) formiranje diketopiperazina
12. Tripeptid fEN-lys-glu odgovara formuli
13. Dvobazna aminokiselina je
3) metionin
4) triptofan
5) glutamin
14. Reakcija interkonverzije u tijelu amino grupe i karbonilne grupe kiselina pod djelovanjem enzima trans-aminaze je reakcija
1) hidroksilacija
2) reduktivna aminacija
3) transaminacija
5) oksidativna deaminacija
15. U aminokiselinama, amino grupa je zaštićena reakcijom aminokiseline sa
| 1) | PCL 5 |
| 2) | |
| 3) | CH3Cl |
| 4) | C2H5OH |
| 5) | HCl |
16. Tripeptid ser-cis-fen odgovara formuli
17. U rastvorima aminokiselina, reakcija medija
3) neutralan
3) blago alkalna
4) blago kiselo
5) zavisi od broja amino i karboksilnih grupa
18. Alifatična aminokiselina je
1) histidin
3) triptofan
5) fenilalanin
19. Među sljedećim aminokiselinama, histidin je
20. opšta formula dipeptida
21. Proces pretvaranja aminokiseline u nezasićenu kiselinu, koji se odvija u prisustvu enzima, naziva se
1) transaminacija
3) hidroksilacija
4) oksidativna deaminacija
5) neoksidativna deaminacija
22. Aminokiselina tirozin odgovara formuli
23. U seriji su predstavljene samo aminokiseline koje sadrže hidroksil
1) val-cis-lys
2) tyr-tre-ser
3) gis-met-lys
4) ala-val-fal
5) ser-liz-tri
24. Tripeptid asp-met-lys odgovara formuli
25. Amino alkohol nastaje kao rezultat dekarboksilacije
26. Diketopiperazin odgovara formuli
27. U nizu se nalaze samo alifatske aminokiseline koje ne sadrže dodatne funkcionalne grupe u radikalu
1) gis-ala-fal
2) val-ley-iley
3) val-tre-asp
4) gly-glu-tyr
5) cis-met-tre
28. Tripeptid his-leu-phen odgovara formuli
29. Kadaverin ili 1,5-diaminpentan (kadaverični otrov) nastaje kao rezultat reakcije dekarboksilacije
1) izoleucin
2) leucin
4) metionin
5) histidin
30. Kada je valin aciliran acetil hloridom, on se formira
31. Amino kiseline ne reaguj With
32. Tripeptid met-lys-leu odgovara formuli
33. In vitro reakcija deaminacije je interakcija aminokiseline sa
1) etanol
2) hlorovodonična kiselina
3) azotna kiselina
4) azotna kiselina
34. Diketopiperazin nastaje interakcijom
1) aminokiseline sa pcl 5
2) dve aminokiseline kada se zagreju
3) aminokiseline sa NaOH
4) aminokiseline sa HCl
5) aminokiseline kada se zagreju sa Ba(OH) 2
35. Aminokiselina lizin odgovara formuli
36. Sastav aminokiselina nisu uključeni
4) ugljenik
5) kiseonik
37. Tripeptid asn-tre-ser odgovara formuli
38. Putrescin ili 1,4-diaminobutan (kadverični otrov) nastaje tokom dekarboksilacije
39. Aminoalkohol nastaje kao rezultat dekarboksilacije
1) histidin
2) tirozin
3) treonin
5) leucin
40. Potpunom hidrolizom peptida u kiseloj sredini nastaje smeša
1) aminokiseline
2) estri i aminokiseline
3) soli primarnih amina
4) amini i aminokiseline
5) diketopiperazini
41. Tripeptid ala-gli-glu odgovara formuli
42. Aktivacija karboksilne grupe aminokiseline sa zaštićenom amino grupom vrši se interakcijom sa
43. Broj molova KOH potrebnih za potpunu neutralizaciju asparaginske kiseline je
5) nema reakcije sa KOH
44. Tripeptid fen-TPE-glu odgovara formuli
45. Vodonik-fluorid se oslobađa kada aminokiselina stupi u interakciju s njom
46. Bipolarni ion valina odgovara formuli
47. Reakcija transaminacije se dešava u organizmu uz učešće enzima
2) oksidaze
3) transaminaze
5) acetil koenzim A
48. Tripeptid met-glu-ala odgovara formuli
49. Heterociklična aminokiselina je
3) tirozin
4) fenilalanin
5) izoleucin
50. Kada se leucin acetilira acetil hloridom, on se formira
1) cis, glu
2) gli, met
3) glu, osovina
4) cis, met
5) tri, tri
52. Tripeptid fen-gis-lei odgovara formuli
53. Putrescin (1,4-diaminobutan) ili kadaverični otrov, nastao dekarboksilacijom
2) treonin
3) histidin
4) izoleucin
5) ornitin
54. Aminokiselina sa aktiviranom karboksilnom grupom je
55. Diketopiperazin serin je predstavljen formulom
56. Tripeptid ala-fen-tir odgovara formuli
57. Prilikom određivanja broja amino grupa u aminokiselinama metodom Van Slyke koristite
58. Bipolarni lizin jon je predstavljen formulom
59. Amfoterna priroda aminokiselina objašnjava se prisustvom u njihovim molekulima
1) karboksilna grupa
2) amino grupe
3) karboksilne i amino grupe
4) karboksilne i tiolne grupe
5) amino grupa benzenskog prstena
60. Tripeptid val-met-asp odgovara
“Metabolizam i ćelijska energija” - Definicija. Razmjena plastike. Organi za varenje. Priprema učenika za otvorene zadatke. Hemijske transformacije. Pitanja sa odgovorima „da“ ili „ne“. Metabolizam. Metabolizam. Tekst sa greškama. Zadatak sa detaljnim odgovorom. Test zadaci. Razmjena energije.
"Metabolizam" - Osobine genetskog koda. Molekularna težina jedne aminokiseline. Genetski kod. Početni dio molekula. Razmjena plastike. Transkripcija. Protein. DNK. Odredite dužinu odgovarajućeg gena. Reakcije asimilacije i disimilacije. Deo desnog lanca DNK. Definišite pojmove. Autotrofi. Biosinteza proteina. Koju će primarnu strukturu imati protein? Protein koji se sastoji od 500 monomera. Broadcast.
“Metabolizam energije” 9. razred - Glukoza je centralni molekul ćelijskog disanja. ATP u brojevima. Koncept energetskog metabolizma. Autotrofi. PVA – pirogrožđana kiselina C3H4O3. Struktura ATP-a. ATP je univerzalni izvor energije u ćeliji. Konverzija ATP-a u ADP. Fermentacija je anaerobno disanje. Metabolizam. Energetski metabolizam u ćeliji. Fermentacija. Energetski metabolizam (disimilacija). Mitohondrije. Aerobna faza je kiseonik. Zbirna jednačina aerobne faze.
“Fazije energetskog metabolizma” - Sumarna jednačina. Vrste ishrane organizama. Proces razdvajanja. Metabolizam. Oksidacija PVC-a. Lanac transporta elektrona. Oslobađanje energije. Krebsov ciklus. Opišite reakcije. Oksidativna dekarboksilacija. Katabolizam. Aerobno disanje. Faze aerobnog disanja. Pripremna faza. Cepanje kiseonika. Solarna energija. Gdje se odvija sinteza ATP-a? Faza bez kiseonika. Popunite prazna mjesta u tekstu.
“Metabolizam ugljikohidrata” - sažetak Krebsovog ciklusa. Triosefosfat izomeraza. Saharoza. Hemiosmotski model sinteze ATP-a. Faktori koji utiču na aktivnost enzima. Metabolizam. Glikoliza. Aldolaza. Klasifikacija enzima. Čarapa. Faze oksidacije glukoze. Formiranje grana. Enzimi. Proteinske komponente mitohondrijske ETC. Enzimi. Glavne faze metabolizma ugljikohidrata. Enolase. Sinteza glikogena. Oksidacija acetil-CoA u CO2.
“Metabolizam energije” - Proces energetskog metabolizma. Glikoliza. Energija koja se oslobađa u reakcijama glikolize. Enzimi faze razmjene energije bez kisika. Sudbina PVK-a. Vrenje mliječne kiseline. Mliječna kiselina. Biološka oksidacija i sagorijevanje. Oksidacija supstance A. Pripremna faza. Ponavljanje. Sagorijevanje. Razmjena energije.
Peptidi- prirodna ili sintetička jedinjenja, čiji su molekuli izgrađeni od ostataka α-aminokiselina povezanih peptidnim (amidnim) vezama. Peptidi mogu sadržavati i komponentu koja nije aminokiselina. Na osnovu broja aminokiselinskih ostataka uključenih u molekule peptida razlikuju se dipeptidi, tripeptidi, tetrapeptidi itd. Zovu se peptidi koji sadrže do deset aminokiselinskih ostataka oligopeptidi koji sadrži više od deset aminokiselinskih ostataka – polipeptidi. Prirodni polipeptidi sa molekulskom težinom većom od 6000 nazivaju se proteini.
Aminokiselinski ostatak peptida koji nosi slobodnu α-amino grupu naziva se N-terminal, a ostatak koji nosi slobodnu α-karboksilnu grupu naziva se C-terminal. Naziv peptida formiran je od imena aminokiselinskih ostataka uključenih u njegov sastav, navedenih uzastopno, počevši od N-terminalnog. U ovom slučaju koriste se trivijalni nazivi aminokiselina, u kojima se sufiks "in" zamjenjuje sa "mulj". Izuzetak je C-terminalni ostatak, čiji se naziv poklapa s imenom odgovarajuće aminokiseline. Svi ostaci aminokiselina uključeni u peptide su numerisani počevši od N-kraja. Za snimanje primarne strukture peptida (sekvenca aminokiselina), naširoko se koriste oznake od tri i jedno slovo za aminokiselinske ostatke (na primjer, Ala-Ser-Asp-Phe-GIy je alanil-seril-asparagil-fenilalanil- glicin).
Pojedinačni predstavnici peptida
Glutation- tripeptid -glutamilcisteinilglicin, koji se nalazi u svim životinjskim i biljnim ćelijama i bakterijama.
Glutation je uključen u brojne redoks procese. Djeluje kao antioksidans. To je zbog prisustva cisteina u njegovom sastavu i određuje mogućnost postojanja glutationa u reduciranim i oksidiranim oblicima.
KarnozIn(od latinskog carnosus - meso, caro - meso), C 9 H 14 O 3 N 4, je dipeptid (β-alanilhistidin), koji se sastoji od aminokiselina β-alanin i L-histidina. Otkrio ga je 1900. godine V.S. Gulevič u ekstraktu mesa. Molekularna težina 226, kristalizira u obliku bezbojnih iglica, dobro rastvorljiv u vodi, nerastvorljiv u alkoholu. Nalazi se u skeletnim mišićima većine kralježnjaka. Među ribama postoje vrste u kojima nema karnozina i njegovih sastavnih aminokiselina (ili samo L samo histidin ili β-alanin). Nema karnozina u mišićima beskičmenjaka. Sadržaj karnozina u mišićima kralježnjaka obično se kreće od 200 do 400 mg% njihove mokre težine i ovisi o njihovoj strukturi i funkciji; kod ljudi - oko 100-150 mg%.
karnozin (β-alanil-L-histidin) anserin (β-alanil-1-metil-L-histidin)
Utjecaj karnozina na biohemijske procese koji se odvijaju u skeletnim mišićima je raznolik, ali biološka uloga karnozina nije definitivno utvrđena. Dodavanje karnozina otopini koja kupa mišić izolovanog neuromišićnog lijeka uzrokuje nastavak kontrakcije umornog mišića.
Dipeptid anserine(N-metilkarnozin ili β-alanil-1-metil-L-histidin), po strukturi sličan karnozinu, nema u ljudskim mišićima, ali je prisutan u skeletnim mišićima onih vrsta čiji su mišići sposobni za brze kontrakcije (zečji ud mišići, ptice prsnog mišića). Fiziološke funkcije β-alanil-imidazol dipeptida nisu sasvim jasne. Možda obavljaju puferske funkcije i održavaju pH u kontrakcijama skeletnih mišića u anaerobnim uvjetima. Međutim, to je jasno karnozin I anserine stimuliraju ATPazu aktivnost miozina in vitro, povećavaju amplitudu mišićne kontrakcije, prethodno smanjenu umorom. Akademik S.E. Severin je pokazao da dipeptidi koji sadrže imidazol ne utiču direktno na kontraktilni aparat, ali povećavaju efikasnost jonskih pumpi mišićne ćelije. Oba dipeptida formiraju komplekse helata sa bakrom i podstiču apsorpciju ovog metala.
Antibiotik gramicidin S izolovan iz Bacillus brevis i ciklički je dekapeptid:
Gramicidin S
U strukturi gramicidinS postoje 2 ornitinska ostatka, derivati aminokiseline arginin i 2 ostatka D-izomera fenilalanina.
OxytotzIn- hormon koji proizvode neurosekretorne ćelije prednjih jezgara hipotalamusa, a zatim se transportuje duž nervnih vlakana do zadnjeg režnja hipofize, gde se akumulira i odakle se oslobađa u krv. Oksitocin izaziva kontrakciju glatkih mišića materice i, u manjoj mjeri, mišića mokraćne bešike i crijeva, te stimulira lučenje mlijeka u mliječnim žlijezdama. Po svojoj hemijskoj prirodi, oksitocin je oktapeptid, u čijem molekulu su 4 aminokiselinska ostatka vezana u prsten pomoću cistina, takođe povezana sa tripeptidom: Pro-Leu-Gly.
oksitocin
Hajde da razmotrimo neuropeptidi (opijatni peptidi). Prva dva neuropeptida, nazvana enkefalini, izolovana su iz životinjskog mozga:
Tyr - Gli - Gli - Fen - Met- Met-enkephalin
Tyr - Gli - Gli - Fen - Lei-Leu-enkephalin
Ovi peptidi imaju analgetski učinak i koriste se kao lijekovi.
Podaci o mehanizmu djelovanja ACTH na sintezu steroidnih hormona ukazuju na značajnu ulogu sistema adenilat ciklaze. Vjeruje se da ACTH stupa u interakciju sa specifičnim receptorima na vanjskoj površini ćelijske membrane (receptori su predstavljeni proteinima u kompleksu s drugim molekulima, posebno sijaličnom kiselinom). Signal se zatim prenosi na enzim adenilat ciklazu, koji se nalazi na unutrašnjoj površini ćelijske membrane, koji katalizira razgradnju ATP-a i stvaranje cAMP-a. Potonji aktivira protein kinazu, koja zauzvrat, uz sudjelovanje ATP-a, fosforilira holinesterazu, koja pretvara estere kolesterola u slobodni kolesterol, koji ulazi u mitohondrije nadbubrežne žlijezde, koji sadrži sve enzime koji kataliziraju pretvaranje kolesterola u kortikosteroide. Somatotropno hormon (GH, hormon rasta, somatotropin) se sintetiše u acidofilnim ćelijama prednje hipofize, njegova koncentracija u hipofizi je 5-15 mg po 1 g tkiva. Ljudski GH se sastoji od 191 aminokiseline i sadrži dvije disulfidne veze; N- i C-terminalne aminokiseline su predstavljene fenilalaninom. STH ima širok spektar bioloških efekata. Utječe na sve stanice u tijelu, određujući intenzitet metabolizma ugljikohidrata, proteina, lipida i minerala. Pospešuje biosintezu proteina, DNK, RNK i glikogena i istovremeno potiče mobilizaciju masti iz skladištenja i razgradnju viših masnih kiselina i glukoze u tkivima. Osim što aktivira procese asimilacije, praćene povećanjem veličine tijela i rastom skeleta, hormon rasta koordinira i regulira brzinu metaboličkih procesa. Mnogi biološki efekti ovog hormona se provode kroz poseban proteinski faktor koji se formira u jetri pod uticajem hormona - somatomedina. Po svojoj prirodi ispostavilo se da je to peptid sa molom. težak 8000. Tireostimulirajući hormon (TSH, tireotropin) je složeni glikoprotein i, osim toga, sadrži dvije α- i β-podjedinice, koje pojedinačno nemaju biološku aktivnost: kažu. njegova masa je oko 30.000 Tirotropin kontrolira razvoj i funkciju štitne žlijezde i reguliše biosintezu i lučenje hormona štitnjače u krv. Primarna struktura α- i β-podjedinica tirotropina je potpuno dešifrovana: α-podjedinica koja sadrži 96 aminokiselinskih ostataka; β-podjedinica humanog tirotropina, koja sadrži 112 aminokiselinskih ostataka, Za gonadotropne hormone (gonadotropine) uključuju folikulostimulirajući hormon (FSH, folitropin) i luteinizirajući hormon (LH, lutropin). Oba hormona se sintetiziraju u prednjem režnju hipofize i složeni su proteini - glikoproteini sa molom. težine 25.000 regulišu steroide i gametogenezu u gonadama. Folitropin uzrokuje sazrijevanje folikula u jajnicima kod žena i spermatogenezu kod muškaraca. Lutropin kod žena stimuliše lučenje estrogena i progesterona, kao i pucanje folikula sa stvaranjem žutog tela, a kod muškaraca stimuliše lučenje testosterona i razvoj intersticijalnog tkiva. Biosintezu gonadotropina, kao što je navedeno, regulira hipotalamski hormon gonadoliberin Lutropin se sastoji od dvije α- i β-podjedinice: α-podjedinica hormona sadrži 89 aminokiselinskih ostataka sa N-kraja i razlikuje se po prirodi. 22 aminokiseline.
29. Hormoni zadnjeg režnja hipofize: vazopresin, oksitocin. Hemijska priroda. Mehanizam njihovog djelovanja, biološki učinak. Poremećaji tjelesnih funkcija povezani s nedostatkom proizvodnje ovih hormona.
Hormoni vazopresin i oksitocin sintetizirana ribosomskim putem. Oba hormona su nenapeptidi sa sledećom strukturom: Vasopresin se razlikuje od oksitocina po dve aminokiseline: sadrži fenilalanin na poziciji 3 sa N-kraja umesto izoleucina, a na poziciji 8 sadrži arginin umesto leucina. Glavni biološki efekat oksitocina kod sisara povezan je sa stimulacijom kontrakcije glatkih mišića materice tokom porođaja i mišićnih vlakana oko alveola mliječnih žlijezda, što uzrokuje lučenje mlijeka. Vazopresin stimuliše kontrakciju glatkih mišićnih vlakana krvnih sudova, ispoljavajući snažno vazopresorno dejstvo, ali njegova glavna uloga u organizmu je regulacija metabolizma vode, pa otuda i njegovo drugo ime, antidiuretički hormon. U malim koncentracijama (0,2 ng na 1 kg tjelesne težine), vazopresin ima snažan antidiuretski učinak - stimulira obrnuti protok vode kroz membrane bubrežnih tubula. Normalno, kontrolira osmotski tlak krvne plazme i ravnotežu vode u ljudskom tijelu. Uz patologiju, posebno atrofiju stražnjeg režnja hipofize, razvija se dijabetes insipidus, bolest koju karakterizira oslobađanje izuzetno velikih količina tekućine u urinu. U ovom slučaju, obrnuti proces apsorpcije vode u bubrežnim tubulima je poremećen.
Oksitocin
vazopresin
30. Hormoni štitnjače: trijodtironin i tiroksin. Hemijska priroda, biosinteza. Mehanizam djelovanja hormona na molekularnom nivou, biološki učinak. Promjene u metabolizmu kod hipertireoze. Mehanizam nastanka endemske strume i njena prevencija.
Tiroksin i trijodtironin– glavni hormoni folikularnog dijela štitne žlijezde. Osim ovih hormona (o čijoj će biosintezi i funkcijama biti riječi u nastavku), peptidni hormon se sintetizira u posebnim stanicama - takozvanim parafolikularnim stanicama, ili C-ćelijama štitnjače, koje osiguravaju stalnu koncentraciju kalcija. u krvi. Dobio je naziv ≪ kalcitonin≫. Biološki efekat kalcitonina je direktno suprotan učinku paratiroidnog hormona: it uzrokuje supresiju resorptivnih procesa u koštanom tkivu i, shodno tome, hipokalcemiju i hipofosfatemiju. Hormon štitnjače tiroksin, koji sadrži jod u 4 položaja prstenaste strukture, lako se sintetizira iz L-tironina. Biološki učinak hormona štitnjače proteže se na mnoge fiziološke funkcije tijela. Konkretno, hormoni regulišu brzinu bazalnog metabolizma, rast i diferencijaciju tkiva, metabolizam proteina, ugljenih hidrata i lipida, metabolizam vode i elektrolita, aktivnost centralnog nervnog sistema, digestivnog trakta, hematopoezu, funkciju kardiovaskularnog sistema, potrebu za vitamine, otpornost organizma na infekcije itd. Hipotireoza u ranom djetinjstvu dovodi do razvoja bolesti poznate u literaturi kao kretenizam. Osim zastoja rasta, specifičnih promjena na koži, kosi, mišićima i oštrog smanjenja brzine metaboličkih procesa, s kretenizmom se bilježe duboki mentalni poremećaji; Specifično hormonsko liječenje u ovom slučaju ne daje pozitivne rezultate. Pojačana funkcija štitne žlijezde (hiperfunkcija) uzrokuje razvoj hipertireoza
L-tiroksin L-3,5,3"-trijodtironin
31. Hormoni kore nadbubrežne žlijezde: glukokortikoidi, mineralokortikoidi. Hemijska priroda. Mehanizam djelovanja na molekularnom nivou. Njihova uloga u regulaciji metabolizma ugljikohidrata, minerala, lipida i proteina.
Ovisno o prirodi biološkog djelovanja, hormoni kore nadbubrežne žlijezde se konvencionalno dijele na glukokortikoide (kortikosteroide koji utiču na metabolizam ugljikohidrata, proteina, masti i nukleinskih kiselina) i mineralokortikoide (kortikosteroide koji primarno djeluju na metabolizam soli i voda). Prvi uključuju kortikosteron, kortizon, hidrokortizon (kortizol), 11-deoksikortizol i 11-dehidrokortikosteron, drugi - deoksikortikosteron i aldosteron. Njihova struktura, kao i struktura holesterola, ergosterola, žučnih kiselina, vitamina D, polnih hormona i niza drugih supstanci, zasniva se na kondenzovanom prstenastom sistemu ciklopentanperhidrofenantrena. Glukokortikoidi različito utiču na metabolizam u različitim tkivima. U mišićnom, limfnom, vezivnom i masnom tkivu glukokortikoidi, pokazujući katabolički učinak, uzrokuju smanjenje permeabilnosti staničnih membrana i, shodno tome, inhibiciju apsorpcije glukoze i aminokiselina; istovremeno, na jetru imaju suprotan efekat. Krajnji rezultat izlaganja glukokortikoidima je razvoj hiperglikemije, uglavnom zbog glukoneogeneze. Mineralokortikoidi(deoksikortikosteron i aldosteron) uglavnom regulišu metabolizam natrijuma, kalijuma, hlora i vode; doprinose zadržavanju jona natrijuma i hlorida u organizmu i izlučivanju jona kalijuma urinom. Očigledno, joni natrijuma i klorida se reapsorbuju u bubrežnim tubulima u zamjenu za izlučivanje drugih metaboličkih proizvoda,
kortizol
32. Paratiroidni hormon i kalcitonin. Hemijska priroda. Mehanizam djelovanja na molekularnom nivou. Utjecaj na metabolizam kalcija, hiperkalcemiju i hipokalcemiju.
Proteinski hormoni takođe uključuju paratiroidni hormon (paratiroidni hormon). Sintetiziraju ih paratireoidne žlijezde. Molekul goveđeg paratiroidnog hormona sadrži 84 aminokiselinske ostatke i sastoji se od jednog polipeptidnog lanca. Utvrđeno je da paratiroidni hormon učestvuje u regulaciji koncentracije kalcijevih kationa i pridruženih anjona fosforne kiseline u krvi. Jonizovani kalcij se smatra biološki aktivnim oblikom, njegova koncentracija se kreće od 1,1-1,3 mmol/l. Pokazalo se da su joni kalcija esencijalni faktori koji se ne mogu zamijeniti drugim kationima za niz vitalnih fizioloških procesa: mišićnu kontrakciju, neuromuskularnu ekscitaciju, zgrušavanje krvi, propusnost stanične membrane, aktivnost niza enzima itd. Stoga, bilo kakve promjene u ovim procesima uzrokovane produženim nedostatkom kalcija u hrani ili kršenjem njegove apsorpcije u crijevima dovode do povećane sinteze paratiroidnog hormona, koji potiče ispiranje kalcijevih soli (u obliku citrata i fosfata) iz koštanog tkiva i, shodno tome, do uništavanja mineralnih i organskih komponenti kostiju. Drugi ciljni organ paratiroidnog hormona je bubreg. Paratiroidni hormon smanjuje reapsorpciju fosfata u distalnim tubulima bubrega i povećava tubularnu reapsorpciju kalcija. osigurava stalnu koncentraciju kalcija u krvi - kalcitonin. Formula:
Kalcitonin sadrži disulfidni most (između 1. i 7. aminokiselinskih ostataka) i karakterizira ga N-terminalni cistein i C-terminalni prolinamid. Biološki učinak kalcitonina je direktno suprotan učinku paratiroidnog hormona: uzrokuje supresiju resorptivnih procesa u koštanom tkivu i, shodno tome, hipokalcemiju i hipofosfatemiju. Dakle, konstantnost razine kalcija u krvi ljudi i životinja osiguravaju uglavnom paratiroidni hormon, kalcitriol i kalcitonin, tj. hormoni štitne i paratireoidne žlijezde, te hormon koji potiče od vitamina D3. Ovo treba uzeti u obzir prilikom hirurških terapijskih manipulacija na ovim žlijezdama.
33. Hormoni medule nadbubrežne žlijezde - kateholamini: adrenalin i norepinefrin. Hemijska priroda i biosinteza. Mehanizam djelovanja hormona na molekularnom nivou, njihova uloga u regulaciji metabolizma ugljikohidrata, masti i aminokiselina. Metabolički poremećaji kod bolesti nadbubrežnih žlijezda.
Ovi hormoni strukturno podsjećaju na aminokiselinu tirozin, od koje se razlikuju po prisustvu dodatnih OH grupa u prstenu i na β-ugljičnom atomu bočnog lanca i odsustvu karboksilne grupe.
Adrenalin Norepinefrin Izopropiladrenalin
Ljudska nadbubrežna moždina teška 10 g sadrži oko 5 mg adrenalina i 0,5 mg norepinefrina. Njihov sadržaj u krvi je 1,9 odnosno 5,2 nmol/l. U krvnoj plazmi oba hormona su prisutna i u slobodnom iu stanju vezanom, posebno za albumin. Male količine oba hormona se talože u obliku soli sa ATP-om u nervnim završecima, oslobađajući se kao odgovor na stimulaciju. Štaviše, oni su sve o Imaju snažno vazokonstriktorno dejstvo, izazivajući povećanje krvnog pritiska, i u tom pogledu njihovo delovanje je slično delovanju simpatičkog nervnog sistema. Poznato je snažno regulatorno djelovanje ovih hormona na metabolizam ugljikohidrata u tijelu. Tako, posebno, adrenalin uzrokuje naglo povećanje razine glukoze u krvi, što je posljedica ubrzanja razgradnje glikogena u jetri pod djelovanjem enzima fosforilaze. Hiperglikemijski učinak norepinefrina je mnogo niži - otprilike 5% od učinka adrenalina. Paralelno, dolazi do nakupljanja heksoze fosfata u tkivima, posebno u mišićima, smanjenju koncentracije anorganskog fosfata i porastu razine nezasićenih masnih kiselina u krvnoj plazmi. Postoje dokazi o inhibiciji oksidacije glukoze u tkivima pod uticajem adrenalina. Neki autori ovu akciju povezuju sa smanjenjem brzine penetracije (transporta) glukoze u ćeliju. Poznato je da se i adrenalin i norepinefrin brzo uništavaju u tijelu; Neaktivni produkti njihovog metabolizma izlučuju se urinom, uglavnom u obliku 3-metoksi-4-hidroksimandelična kiselina, oksoadrenohroma, metoksinoadrenalina i metoksiadrenalina. Ovi metaboliti se nalaze u urinu uglavnom u obliku koji je povezan s glukuronskom kiselinom. Enzimi koji kataliziraju ove transformacije kateholamina izolovani su iz mnogih tkiva i prilično su dobro proučavani, posebno monoamin oksidaza (MAO), koja određuje brzinu biosinteze i razgradnje kateholamina, i katehol metiltransferaza, koja katalizuje glavni put konverzije adrenalina. , tj. . O- metilacija zbog S-adenozilmetionina. Predstavljamo strukturu dva finalna proizvoda razgradnje
34. Glukagon i insulin. Hemijska priroda, biosinteza inzulina. Mehanizam djelovanja ovih hormona na molekularnom nivou. Njihova uloga u regulaciji metabolizma ugljikohidrata, masti i aminokiselina. Biohemijski poremećaji kod dijabetes melitusa.
Inzulin, koji je dobio ime po nazivu otočića pankreasa. Molekul inzulina, koji sadrži 51 aminokiselinski ostatak, sastoji se od dva polipeptidna lanca povezana jedan s drugim na dvije tačke disulfidnim mostovima. U fiziološkoj regulaciji sinteze inzulina dominantnu ulogu ima koncentracija glukoze u krvi. Dakle, povećanje sadržaja glukoze u krvi uzrokuje povećanje lučenja inzulina u otočićima pankreasa, a smanjenje njegovog sadržaja, naprotiv, usporava lučenje inzulina. Ovaj fenomen kontrole povratnih informacija smatra se jednim od najvažnijih mehanizama za regulaciju nivoa glukoze u krvi. Uz nedovoljnu sekreciju inzulina razvija se specifična bolest - dijabetes. Fiziološki efekti insulina: Inzulin je jedini hormon koji smanjuje nivo glukoze u krvi, a to se ostvaruje kroz:
§ povećana apsorpcija glukoze i drugih supstanci ćelijama;
§ aktivacija ključnih glikolitičkih enzima;
§ povećanje intenziteta sinteze glikogena - insulin ubrzava skladištenje glukoze u ćelijama jetre i mišića polimerizacijom u glikogen;
§ smanjenje intenziteta glukoneogeneze - smanjeno je stvaranje glukoze iz različitih supstanci u jetri
Anabolički efekti
§ pojačava apsorpciju aminokiselina u ćelijama (posebno leucina i valina);
§ pojačava transport jona kalijuma, kao i magnezijuma i fosfata, u ćeliju;
§ poboljšava replikaciju DNK i biosintezu proteina;
§ pojačava sintezu masnih kiselina i njihovu kasniju esterifikaciju - u masnom tkivu i u jetri insulin podstiče pretvaranje glukoze u trigliceride; Sa nedostatkom insulina dešava se suprotno - mobilizacija masti.
Antikatabolički efekti
§ potiskuje hidrolizu proteina - smanjuje razgradnju proteina;
§ smanjuje lipolizu - smanjuje protok masnih kiselina u krv.
Glukagon- hormon alfa ćelija Langerhansovih ostrvaca pankreasa. Prema svojoj hemijskoj strukturi, glukagon je peptidni hormon. Molekul glukagona se sastoji od 29 aminokiselina i ima molekulsku težinu od 3485. Primarna struktura molekula glukagona je sljedeća.
