Kapitola III. BIELKOVINY
§ 6. AMINOKYSELINY AKO ŠTRUKTURÁLNE PRVKY PROTEÍNOV
Prírodné aminokyseliny
Aminokyseliny v živých organizmoch sa nachádzajú najmä v bielkovinách. Proteíny sa skladajú predovšetkým z dvadsiatich štandardných aminokyselín. Sú to a-aminokyseliny a líšia sa od seba štruktúrou vedľajších skupín (radikálov), označených písmenom R:
Rôznorodosť vedľajších radikálov aminokyselín hrá kľúčovú úlohu pri tvorbe priestorovej štruktúry bielkovín a vo fungovaní aktívneho centra enzýmov.
Štruktúra štandardných aminokyselín je uvedená na konci odseku v tabuľke 3. Prírodné aminokyseliny majú triviálne názvy, ktoré je nepohodlné používať pri písaní štruktúry bielkovín. Preto sa pre ne zaviedli trojpísmenové a jednopísmenové označenia, ktoré sú uvedené aj v tabuľke 3.
Priestorová izoméria
Vo všetkých aminokyselinách, s výnimkou glycínu, je a-uhlíkový atóm chirálny, t.j. Vyznačujú sa optickou izomériou. V tabuľke 3 chirálny atóm uhlíka je označený hviezdičkou. Napríklad pre alanín vyzerajú Fischerove projekcie oboch izomérov takto:
Na ich označenie sa ako pre sacharidy používa názvoslovie D, L. Proteíny obsahujú iba L-aminokyseliny.
L- a D-izoméry sa môžu navzájom premieňať. Tento proces sa nazýva racemizácia.
Zaujímavé vedieť! V bielku zubov - dentín -L- aspartátkyselina spontánne racemizuje pri teplote ľudského tela rýchlosťou 0,10 % za rok. V období tvorby zubov obsahuje dentín ibaL-kyselina asparágová, u dospelého človeka v dôsledku racemizácie vznikáD- kyselina asparágová. Čím je človek starší, tým vyšší je obsah D-izoméru. Stanovením pomeru D- a L-izomérov sa dá celkom presne určiť vek. Obyvatelia horských dedín Ekvádoru tak boli vystavení tomu, že si pripisovali príliš vysoký vek.
Chemické vlastnosti
Aminokyseliny obsahujú amino a karboxylové skupiny. Z tohto dôvodu vykazujú amfotérne vlastnosti, to znamená vlastnosti kyselín aj zásad.
Keď sa aminokyselina, ako je glycín, rozpustí vo vode, jej karboxylová skupina disociuje za vzniku vodíkového iónu. Ďalej sa vodíkový ión pripojí v dôsledku osamelého páru elektrónov na atóme dusíka k aminoskupine. Vzniká ión, v ktorom sú súčasne prítomné kladné a záporné náboje, tzv zwitterion:
Táto forma aminokyseliny prevláda v neutrálnom roztoku. V kyslom prostredí aminokyselina pripojí vodíkový ión za vzniku katiónu:
V alkalickom prostredí vzniká anión:
V závislosti od pH prostredia teda môže byť aminokyselina kladne nabitá, záporne nabitá a elektricky neutrálna (s rovnakými kladnými a zápornými nábojmi). Hodnota pH roztoku, pri ktorej je celkový náboj aminokyseliny nulový, sa nazýva izoelektrický bod tejto aminokyseliny. Pre mnoho aminokyselín leží izoelektrický bod blízko pH 6. Napríklad izoelektrické body glycínu a alanínu majú hodnoty 5,97 a 6,02.
Dve aminokyseliny môžu navzájom reagovať, čo spôsobí odštiepenie molekuly vody a vytvorenie produktu tzv dipeptid:
Väzba spájajúca dve aminokyseliny sa nazýva peptidová väzba. Použitím písmenových označení aminokyselín možno tvorbu dipeptidu schematicky znázorniť takto:
Podobne formované tripeptidy, tetrapeptidy atď.:
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
Peptidy pozostávajúce z malého počtu aminokyselinových zvyškov majú všeobecný názov oligopeptidy.
Zaujímavé vedieť! Mnohé oligopeptidy majú vysokú biologickú aktivitu. Patrí medzi ne množstvo hormónov, napríklad oxytocín (nanopeptid) stimuluje sťahy maternice, bradykinín (nanopeptid) potláča zápalové procesy v tkanivách. Antibiotikum gramicidín C (cyklický dekapeptid) narúša reguláciu priepustnosti iónov v bakteriálnych membránach a tým ich zabíja. Huba jeduje amanitíny (oktapeptidy), blokovaním syntézy bielkovín môže u ľudí spôsobiť ťažkú otravu. Aspartám je všeobecne známy - metylester aspartylfenylalanínu. Aspartam má sladkú chuť a používa sa na dodanie sladkej chuti rôznym jedlám a nápojom.
Klasifikácia aminokyselín
Existuje niekoľko prístupov ku klasifikácii aminokyselín, ale najvýhodnejšia je klasifikácia na základe štruktúry ich radikálov. Existujú štyri triedy aminokyselín obsahujúcich nasledujúce typy radikálov; 1) nepolárne ( alebo hydrofóbne); 2) polárne nenabité; 3) záporne nabité a 4) kladne nabité:
Nepolárne (hydrofóbne) zahŕňajú aminokyseliny s nepolárnymi alifatickými (alanín, valín, leucín, izoleucín) alebo aromatickými (fenylalanín a tryptofán) R-skupinami a jednou aminokyselinou obsahujúcou síru - metionínom.
Polárne nenabité aminokyseliny sú v porovnaní s nepolárnymi lepšie rozpustné vo vode a sú hydrofilnejšie, keďže ich funkčné skupiny tvoria vodíkové väzby s molekulami vody. Patria sem aminokyseliny obsahujúce polárnu skupinu HO (serín, treonín a tyrozín), skupinu HS (cysteín), amidovú skupinu (glutamín, asparagín) a glycín (skupina glycínu R, reprezentovaná jedným atómom vodíka, je príliš malá na to, aby kompenzovať silnú polaritu a-aminoskupiny a a-karboxylovej skupiny).
Kyselina asparágová a glutámová sú negatívne nabité aminokyseliny. Obsahujú dve karboxylové a jednu aminoskupinu, takže v ionizovanom stave budú mať ich molekuly celkový záporný náboj:
Pozitívne nabité aminokyseliny zahŕňajú lyzín, histidín a arginín v ionizovanej forme, ktoré majú celkový kladný náboj:
V závislosti od povahy radikálov sa prírodné aminokyseliny tiež delia na neutrálne, kyslé A základné. Neutrálne zahŕňa nepolárne a polárne nenabité, kyslé - negatívne nabité, zásadité - kladne nabité.
Desať z 20 aminokyselín, ktoré tvoria proteíny, je možné syntetizovať v ľudskom tele. Zvyšok musí obsahovať naše jedlo. Patria sem arginín, valín, izoleucín, leucín, lyzín, metionín, treonín, tryptofán, fenylalanín a histidín. Tieto aminokyseliny sú tzv nenahraditeľný. Esenciálne aminokyseliny sú často súčasťou potravinových doplnkov a používajú sa ako lieky.
Zaujímavé vedieť! Vyváženosť ľudskej výživy v aminokyselinách zohráva mimoriadne dôležitú úlohu. Ak je v potrave nedostatok esenciálnych aminokyselín, telo sa samo zničí. V tomto prípade je primárne postihnutý mozog, čo vedie k rôznym ochoreniam centrálneho nervového systému a duševným poruchám. Mladý rastúci organizmus je obzvlášť zraniteľný. Napríklad pri poruche syntézy tyrozínu z fenylalanínu sa u detí rozvinie ťažké ochorenie finylpyruvická oligofrénia, ktorá spôsobuje ťažkú mentálnu retardáciu alebo smrť dieťaťa.
Tabuľka 3
Štandardné aminokyseliny
|
Aminokyselina (triviálne meno) |
Legenda |
Štrukturálny vzorec |
||
|
latinčina |
||||
|
trojpísmenový |
jednopísmenový |
|||
|
NEPOLÁRNE (HYDROFÓBNE) |
||||
 |
||||
 |
||||
 |
||||
|
izoleucín |
 |
|||
 |
||||
|
fenylalanín |
 |
|||
|
tryptofán |
 |
|||
|
metionín |
 |
|||
|
POLAR BEZ NABITIA |
||||
 |
||||
 |
||||
|
Asparagín |
 |
|||
|
Glutamín | ||||
2. Proces premeny aminokyseliny na ketokyselinu v prítomnosti enzýmu oxidáza sa nazýva
1) transaminácia
3) oxidatívna deaminácia
4) hydroxylácia
5) neoxidačná deaminácia
3. V rade aminokyselín je alanín
| 1) | |
| 2) |  |
| 3) |  |
| 4) |  |
| 5) |
4. Tripeptid glycis-cis-fén zodpovedá vzorcu
5. Aromatická aminokyselina je
1) treonín
3) tryptofán
5) tyrozín
6. Peptidová väzba je
7. Prírodné aminokyseliny sú vysoko rozpustné vo vode, pretože obsahujú
1) benzénový kruh
2) heterocyklické kruhy
3) aminoskupina a karboxylová skupina
4) tioskupina
5) hydroxylová skupina
8. Tripeptid ala-tre-val zodpovedá vzorcu
9. Druhá aminoskupina v zvyšku obsahuje kyselinu
1) aspartát
3) tryptofán
5) metionín
10. Heterocyklická aminokyselina je
1) treonín
2) fenylalanín
3) glutamín
4) histidín
5) cysteín
11. Špecifická reakcia α-aminokyselín je
1) tvorba solí
2) odstránenie amoniaku
3) interakcia s DNFB
4) tvorba laktámu
5) tvorba diketopiperazínu
12. Tripeptid fEN-lys-glu zodpovedá vzorcu
13. Dvojsýtna aminokyselina je
3) metionín
4) tryptofán
5) glutamín
14. Reakcia vzájomnej premeny aminoskupiny a karbonylovej skupiny kyselín v tele pôsobením enzýmu transamináza je reakcia
1) hydroxylácia
2) redukčná aminácia
3) transaminácia
5) oxidačná deaminácia
15. V aminokyselinách je aminoskupina chránená reakciou aminokyseliny s
| 1) | PCL 5 |
| 2) | |
| 3) | CH3CI |
| 4) | C2H5OH |
| 5) | HCl |
16. Tripeptid ser-cis-fen zodpovedá vzorcu
17. V roztokoch aminokyselín reakcia média
3) neutrálne
3) mierne alkalické
4) mierne kyslé
5) závisí od počtu aminoskupín a karboxylových skupín
18. Alifatická aminokyselina je
1) histidín
3) tryptofán
5) fenylalanín
19. Medzi nasledujúcimi aminokyselinami patrí histidín
20. všeobecný vzorec dipeptidov
21. Proces premeny aminokyseliny na nenasýtenú kyselinu, ku ktorému dochádza v prítomnosti enzýmov, je tzv.
1) transaminácia
3) hydroxylácia
4) oxidačná deaminácia
5) neoxidačná deaminácia
22. Aminokyselina tyrozín zodpovedá vzorcu
23. V sérii sú uvedené len aminokyseliny obsahujúce hydroxylové skupiny
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 zodpovedá vzorcu
25. Aminoalkohol vzniká ako výsledok dekarboxylácie
26. Diketopiperazín zodpovedá vzorcu
27. V sérii sú obsiahnuté iba alifatické aminokyseliny, ktoré neobsahujú ďalšie funkčné skupiny v zvyšku
1) gis-ala-fal
2) údolie-iley
3) val-tre-asp
4) gly-glu-tyr
5) cis-met-tre
28. Tripeptid his-leu-fen zodpovedá vzorcu
29. Kadaverín alebo 1,5-diaminpentán (kadaverózny jed) vzniká ako výsledok dekarboxylačnej reakcie
1) izoleucín
2) leucín
4) metionín
5) histidín
30. Keď sa valín acyluje acetylchloridom, vytvorí sa
31. Aminokyseliny nereaguj s
32. Tripeptid met-lys-leu zodpovedá vzorcu
33. Deaminačná reakcia in vitro je interakcia aminokyseliny s
1) etanol
2) kyselina chlorovodíková
3) kyselina dusičná
4) kyselina dusitá
34. Interakciou vzniká diketopiperazín
1) aminokyseliny s pcl 5
2) dve aminokyseliny pri zahrievaní
3) aminokyseliny s NaOH
4) aminokyseliny s HCl
5) aminokyseliny pri zahrievaní s Ba(OH) 2
35. Aminokyselina lyzín zodpovedá vzorcu
36. Zloženie aminokyselín nezahŕňa
4) uhlík
5) kyslík
37. Tripeptid asn-tre-ser zodpovedá vzorcu
38. Putrescín alebo 1,4-diaminobután (kadaverózny jed) vzniká pri dekarboxylácii
39. Aminoalkohol vzniká ako výsledok dekarboxylácie
1) histidín
2) tyrozín
3) treonín
5) leucín
40. Pri úplnej hydrolýze peptidov v kyslom prostredí vzniká zmes
1) aminokyseliny
2) estery a aminokyseliny
3) soli primárnych amínov
4) amíny a aminokyseliny
5) diketopiperazíny
41. Tripeptid ala-gli-glu zodpovedá vzorcu
42. Aktivácia karboxylovej skupiny aminokyseliny s chránenou aminoskupinou sa uskutočňuje interakciou s
43. Počet mólov KOH potrebných na úplnú neutralizáciu kyseliny asparágovej je
5) nedochádza k žiadnej reakcii s KOH
44. Tripeptid fen-TPE-glu zodpovedá vzorcu
45. Fluorovodík sa uvoľňuje pri interakcii aminokyseliny s
46. Bipolárny ión valínu zodpovedá vzorcu
47. Transaminačná reakcia prebieha v organizme za účasti enzýmu
2) oxidázy
3) transaminázy
5) acetyl koenzým A
48. Tripeptid met-glu-ala zodpovedá vzorcu
49. Heterocyklická aminokyselina je
3) tyrozín
4) fenylalanín
5) izoleucín
50. Keď sa leucín acetyluje acetylchloridom, vzniká
1) cis, glu
2) gli, pervitín
3) lepidlo, hriadeľ
4) cis., met
5) tri, tri
52. Tripeptid fen-gis-lei zodpovedá vzorcu
53. Putrescín (1,4-diaminobután) alebo kadaverózny jed, vznikajúci dekarboxyláciou
2) treonín
3) histidín
4) izoleucín
5) ornitín
54. Aminokyselina s aktivovanou karboxylovou skupinou je
55. Diketopiperazín serín je znázornený vzorcom
56. Tripeptid ala-fen-tir zodpovedá vzorcu
57. Pri určovaní počtu aminoskupín v aminokyselinách metódou Van Slyke použite
58. Bipolárny lyzínový ión je znázornený vzorcom
59. Amfotérna povaha aminokyselín sa vysvetľuje prítomnosťou v ich molekulách
1) karboxylová skupina
2) aminoskupiny
3) karboxylové a aminoskupiny
4) karboxylové a tiolové skupiny
5) aminoskupina benzénového kruhu
60. Tripeptid val-met-asp zodpovedá
"Metabolizmus a bunková energia" - definícia. Plastová výmena. Tráviace orgány. Príprava žiakov na otvorené úlohy. Chemické premeny. Otázky s odpoveďami „áno“ alebo „nie“. Metabolizmus. Metabolizmus. Text s chybami. Úloha s podrobnou odpoveďou. Testovacie úlohy. Výmena energie.
"Metabolizmus" - Vlastnosti genetického kódu. Molekulová hmotnosť jednej aminokyseliny. Genetický kód. Počiatočná časť molekuly. Plastová výmena. Prepis. Proteín. DNA. Určte dĺžku zodpovedajúceho génu. Reakcie asimilácie a disimilácie. Časť pravého vlákna DNA. Definujte pojmy. Autotrofy. Biosyntéza bielkovín. Akú primárnu štruktúru bude mať proteín? Proteín pozostávajúci z 500 monomérov. Vysielanie.
"Energetický metabolizmus" 9. stupeň - Glukóza je centrálna molekula bunkového dýchania. ATP v číslach. Koncept energetického metabolizmu. Autotrofy. PVA – kyselina pyrohroznová C3H4O3. Štruktúra ATP. ATP je univerzálny zdroj energie v bunke. Konverzia ATP na ADP. Fermentácia je anaeróbne dýchanie. Metabolizmus. Energetický metabolizmus v bunke. Fermentácia. Energetický metabolizmus (disimilácia). Mitochondrie. Aeróbnym štádiom je kyslík. Súhrnná rovnica aeróbnej fázy.
„Štádiá energetického metabolizmu“ – súhrnná rovnica. Druhy výživy organizmov. Proces štiepenia. Metabolizmus. Oxidácia PVC. Elektrónový transportný reťazec. Uvoľňovanie energie. Krebsov cyklus. Opíšte reakcie. Oxidačná dekarboxylácia. Katabolizmus. Aeróbne dýchanie. Etapy aeróbneho dýchania. Prípravná fáza. Štiepenie kyslíka. Solárna energia. Kde prebieha syntéza ATP? Bezkyslíkové štádium. Doplňte medzery v texte.
„Metabolizmus uhľohydrátov“ - Zhrnutie Krebsovho cyklu. Triózafosfát izomeráza. Sacharóza. Chemiosmotický model syntézy ATP. Faktory ovplyvňujúce aktivitu enzýmov. Metabolizmus. Glykolýza. Aldolase. Klasifikácia enzýmov. Pančuchy. Etapy oxidácie glukózy. Tvorba konárov. Enzýmy. Proteínové zložky mitochondriálneho ETC. Enzýmy. Hlavné fázy metabolizmu uhľohydrátov. Enolase. Syntéza glykogénu. Oxidácia acetyl-CoA na CO2.
„Energetický metabolizmus“ - Proces energetického metabolizmu. Glykolýza. Energia uvoľnená pri glykolýznych reakciách. Enzýmy bezkyslíkového štádia výmeny energie. Osud PVK. Mliečna fermentácia. Kyselina mliečna. Biologická oxidácia a spaľovanie. Oxidácia látky A. Prípravná fáza. Opakovanie. Spaľovanie. Výmena energie.
Peptidy- prírodné alebo syntetické zlúčeniny, ktorých molekuly sú postavené zo zvyškov α-aminokyselín spojených peptidovými (amidovými) väzbami. Peptidy môžu tiež obsahovať neaminokyselinovú zložku. Na základe počtu aminokyselinových zvyškov obsiahnutých v molekulách peptidov sa rozlišujú dipeptidy, tripeptidy, tetrapeptidy atď. Peptidy obsahujúce až desať aminokyselinových zvyškov sa nazývajú oligopeptidy obsahujúce viac ako desať aminokyselinových zvyškov – polypeptidy. Prirodzené polypeptidy s molekulovou hmotnosťou vyššou ako 6000 sa nazývajú bielkoviny.
Aminokyselinový zvyšok peptidov, ktorý nesie voľnú a-aminoskupinu, sa nazýva N-koncový a zvyšok, ktorý nesie voľnú a-karboxylovú skupinu, sa nazýva C-koncový. Názov peptidu je vytvorený z názvov aminokyselinových zvyškov zahrnutých v jeho zložení, ktoré sú uvedené postupne, počnúc N-koncovým. V tomto prípade sa používajú triviálne názvy aminokyselín, v ktorých je prípona „in“ nahradená „silt“. Výnimkou je C-koncový zvyšok, ktorého názov sa zhoduje s názvom zodpovedajúcej aminokyseliny. Všetky aminokyselinové zvyšky zahrnuté v peptidoch sú očíslované od N-konca. Na zaznamenanie primárnej štruktúry peptidu (sekvencia aminokyselín) sa široko používajú troj- a jednopísmenové označenia aminokyselinových zvyškov (napríklad Ala-Ser-Asp-Phe-GIy je alanyl-seryl-asparagyl-fenylalanyl- glycín).
Jednotliví zástupcovia peptidov
glutatión- tripeptid -glutamylcysteinylglycín, ktorý sa nachádza vo všetkých živočíšnych a rastlinných bunkách a baktériách.
Glutatión sa podieľa na množstve redoxných procesov. Funguje ako antioxidant. Je to spôsobené prítomnosťou cysteínu v jeho zložení a určuje možnosť existencie glutatiónu v redukovaných a oxidovaných formách.
KarnozAn(z lat. carnosus - mäso, caro - mäso), C 9 H 14 O 3 N 4, je dipeptid (β-alanylhistidín), pozostávajúci z aminokyselín β-alanínu a L-histidínu. Objavený v roku 1900 V.S. Gulevichom v mäsovom extrakte. Molekulová hmotnosť 226, kryštalizuje vo forme bezfarebných ihličiek, vysoko rozpustný vo vode, nerozpustný v alkohole. Nachádza sa v kostrových svaloch väčšiny stavovcov. Medzi rybami existujú druhy, v ktorých karnozín a jeho aminokyseliny chýbajú (alebo len L- len histidín alebo β-alanín). Vo svaloch bezstavovcov nie je karnozín. Obsah karnozínu vo svaloch stavovcov sa zvyčajne pohybuje od 200 do 400 mg% ich vlhkej hmotnosti a závisí od ich štruktúry a funkcie; u ľudí - asi 100-150 mg%.
Karnozín (β-alanyl-L-histidín) Anserín (β-alanyl-1-metyl-L-histidín)
Vplyv karnozínu na biochemické procesy prebiehajúce v kostrových svaloch je rôzny, ale biologická úloha karnozínu nebola definitívne stanovená. Pridanie karnozínu do roztoku izolovaného nervovosvalového liečiva do svalu spôsobí obnovenie kontrakcie unaveného svalu.
Dipeptid anserín(N-metylkarnozín alebo β-alanyl-1-metyl-L-histidín), podobný štruktúre ako karnozín, chýba v ľudských svaloch, ale je prítomný v kostrových svaloch tých druhov, ktorých svaly sú schopné rýchlych kontrakcií (králičia končatina svaly, prsné svaly vtákov). Fyziologické funkcie β-alanyl-imidazolových dipeptidov nie sú celkom jasné. Možno vykonávajú tlmiace funkcie a udržiavajú pH v kontrakcii kostrového svalstva v anaeróbnych podmienkach. Je však jasné, že karnozín A anserín stimulujú ATPázovú aktivitu myozínu in vitro, zvyšujú amplitúdu svalovej kontrakcie, ktorá bola predtým znížená únavou. Akademik S.E. Severin ukázal, že dipeptidy obsahujúce imidazol neovplyvňujú priamo kontraktilný aparát, ale zvyšujú účinnosť iónových púmp svalovej bunky. Oba dipeptidy tvoria chelátové komplexy s meďou a podporujú absorpciu tohto kovu.
Antibiotikum gramicidín S izolovaný z Bacillus brevis a je to cyklický dekapeptid:
Gramicidín S
V štruktúre gramicidínS existujú 2 ornitínové zvyšky, deriváty aminokyseliny arginín a 2 zvyšky D-izomérov fenylalanínu.
OxytotzAn- hormón produkovaný neurosekrečnými bunkami predných jadier hypotalamu a následne transportovaný pozdĺž nervových vlákien do zadného laloku hypofýzy, kde sa hromadí a odkiaľ sa uvoľňuje do krvi. Oxytocín spôsobuje sťahovanie hladkých svalov maternice a v menšej miere aj svalov močového mechúra a čriev a stimuluje sekréciu mlieka mliečnymi žľazami. Oxytocín je svojou chemickou povahou oktapeptid, v molekule ktorého sú 4 aminokyselinové zvyšky spojené do kruhu cystínom, ktorý je tiež spojený s tripeptidom: Pro-Leu-Gly.
oxytocín
Uvažujme neuropeptidy (opiátové peptidy). Prvé dva neuropeptidy, nazývané enkefalíny, boli izolované zo zvieracích mozgov:
Tyr - Gli - Gli - Fen - Met- Met-enkefalín
Tyr - Gli - Gli - Fen - Lei-Leu-enkefalín
Tieto peptidy majú analgetický účinok a používajú sa ako lieky.
Údaje o mechanizme účinku ACTH na syntézu steroidných hormónov naznačujú významnú úlohu systému adenylátcyklázy. Predpokladá sa, že ACTH interaguje so špecifickými receptormi na vonkajšom povrchu bunkovej membrány (receptory sú reprezentované proteínmi v komplexe s inými molekulami, najmä kyselinou sialovou). Signál sa potom prenesie do enzýmu adenylátcyklázy, ktorý sa nachádza na vnútornom povrchu bunkovej membrány a ktorý katalyzuje rozklad ATP a tvorbu cAMP. Ten aktivuje proteínkinázu, ktorá následne za účasti ATP fosforyluje cholínesterázu, ktorá premieňa estery cholesterolu na voľný cholesterol, ktorý vstupuje do mitochondrií nadobličiek, ktoré obsahujú všetky enzýmy, ktoré katalyzujú premenu cholesterolu na kortikosteroidy. Somatotropný hormón (GH, rastový hormón, somatotropín) sa syntetizuje v acidofilných bunkách prednej hypofýzy, jeho koncentrácia v hypofýze je 5–15 mg na 1 g tkaniva. Ľudský GH pozostáva zo 191 aminokyselín a obsahuje dve disulfidové väzby; N- a C-terminálne aminokyseliny sú reprezentované fenylalanínom. STH má široké spektrum biologických účinkov. Ovplyvňuje všetky bunky tela, určuje intenzitu metabolizmu sacharidov, bielkovín, lipidov a minerálov. Zvyšuje biosyntézu bielkovín, DNA, RNA a glykogénu a zároveň podporuje mobilizáciu tukov zo zásob a odbúravanie vyšších mastných kyselín a glukózy v tkanivách. Okrem aktivácie asimilačných procesov, sprevádzaných nárastom veľkosti tela a rastom kostry, rastový hormón koordinuje a reguluje rýchlosť metabolických procesov. Mnohé z biologických účinkov tohto hormónu sa uskutočňujú prostredníctvom špeciálneho proteínového faktora, ktorý sa tvorí v pečeni pod vplyvom hormónu - somatomedínu. Svojou povahou sa ukázalo, že ide o peptid s mol. váha 8000. Hormón stimulujúci štítnu žľazu (TSH, tyreotropín) je komplexný glykoproteín a navyše obsahuje dve α- a β-podjednotky, ktoré jednotlivo nemajú biologickú aktivitu: hovoria. jeho hmotnosť je asi 30 000 Thyrotropín riadi vývoj a funkciu štítnej žľazy a reguluje biosyntézu a vylučovanie hormónov štítnej žľazy do krvi. Primárna štruktúra α- a β-podjednotiek tyrotropínu bola úplne dešifrovaná: α-podjednotka obsahujúca 96 aminokyselinových zvyškov; β-podjednotka ľudského tyrotropínu obsahujúca 112 aminokyselinových zvyškov, Na gonadotropné hormóny (gonadotropíny) zahŕňajú folikuly stimulujúci hormón (FSH, folitropín) a luteinizačný hormón (LH, lutropín). Oba hormóny sa syntetizujú v prednom laloku hypofýzy a sú to komplexné bielkoviny – glykoproteíny s mol. s hmotnosťou 25 000 regulujú steroidnú a gametogenézu v pohlavných žľazách. Folitropín spôsobuje dozrievanie folikulov vo vaječníkoch u žien a spermatogenézu u mužov. Lutropín stimuluje sekréciu estrogénu a progesterónu u žien, ako aj prasknutie folikulov s tvorbou žltého telieska a u mužov stimuluje sekréciu testosterónu a rozvoj intersticiálneho tkaniva. Biosyntéza gonadotropínov, ako bolo uvedené, je regulovaná hypotalamickým hormónom gonadoliberínom. Lutropín pozostáva z dvoch α- a β-podjednotiek: α-podjednotka hormónu obsahuje 89 aminokyselinových zvyškov z N-konca a líši sa povahou. 22 aminokyselín.
29. Hormóny zadného laloku hypofýzy: vazopresín, oxytocín. Chemická povaha. Mechanizmus ich účinku, biologický účinok. Poruchy telesných funkcií spojené s nedostatočnou produkciou týchto hormónov.
Hormóny vazopresínu a oxytocínu syntetizované ribozomálnou dráhou. Oba hormóny sú nonapeptidy s nasledujúcou štruktúrou: Vazopresín sa líši od oxytocínu v dvoch aminokyselinách: obsahuje fenylalanín na pozícii 3 od N-konca namiesto izoleucínu a na pozícii 8 obsahuje namiesto leucínu arginín. Hlavný biologický účinok oxytocínu u cicavcov je spojený so stimuláciou kontrakcie hladkých svalov maternice počas pôrodu a svalových vlákien okolo alveol mliečnych žliaz, čo spôsobuje sekréciu mlieka. Vasopresín stimuluje kontrakciu hladkých svalových vlákien krvných ciev, pričom má silný vazopresorický účinok, ale jeho hlavnou úlohou v tele je regulácia metabolizmu vody, odtiaľ pochádza jeho druhé meno, antidiuretický hormón. V malých koncentráciách (0,2 ng na 1 kg telesnej hmotnosti) má vazopresín silný antidiuretický účinok - stimuluje spätný tok vody cez membrány renálnych tubulov. Normálne riadi osmotický tlak krvnej plazmy a vodnú rovnováhu ľudského tela. S patológiou, najmä atrofiou zadného laloku hypofýzy, sa vyvíja diabetes insipidus, ochorenie charakterizované uvoľňovaním extrémne veľkého množstva tekutiny v moči. V tomto prípade je narušený reverzný proces absorpcie vody v obličkových tubuloch.
Oxytocín
vazopresín
30. Hormóny štítnej žľazy: trijódtyronín a tyroxín. Chemická podstata, biosyntéza. Mechanizmus účinku hormónov na molekulárnej úrovni, biologický účinok. Zmeny metabolizmu pri hypertyreóze. Mechanizmus vzniku endemickej strumy a jej prevencia.
Tyroxín a trijódtyronín– hlavné hormóny folikulárnej časti štítnej žľazy. Okrem týchto hormónov (o ktorých biosyntéze a funkciách bude reč nižšie) sa v špeciálnych bunkách - takzvaných parafolikulárnych bunkách, alebo C-bunkách štítnej žľazy, syntetizuje peptidový hormón, ktorý zabezpečuje konštantnú koncentráciu vápnika v krvi. Dostal názov ≪ kalcitonínu≫. Biologický účinok kalcitonínu je priamo opačný ako účinok parathormónu: it spôsobuje potlačenie resorpčných procesov v kostnom tkanive, a teda hypokalciémiu a hypofosfatémiu. Hormón štítnej žľazy tyroxín, ktorý obsahuje jód v 4 pozíciách kruhovej štruktúry, sa ľahko syntetizuje z L-tyronínu. Biologický účinok hormónov štítnej žľazy sa rozširuje na mnohé fyziologické funkcie organizmu. Hormóny regulujú najmä rýchlosť bazálneho metabolizmu, rast a diferenciáciu tkanív, metabolizmus bielkovín, sacharidov a lipidov, metabolizmus voda-elektrolyt, činnosť centrálnej nervovej sústavy, tráviaceho traktu, krvotvorbu, funkciu kardiovaskulárneho systému, potrebu na vitamíny, odolnosť organizmu voči infekciám a pod.. Hypotyreóza žliaz v ranom detstve vedie k rozvoju ochorenia známeho v literatúre ako kretinizmus. Okrem zastavenia rastu, špecifických zmien na koži, vlasoch, svaloch a prudkého zníženia rýchlosti metabolických procesov sú s kretinizmom zaznamenané hlboké duševné poruchy; Špecifická hormonálna liečba v tomto prípade nedáva pozitívne výsledky. Zvýšená funkcia štítnej žľazy (hyperfunkcia) spôsobuje vývoj hypertyreóza
L-tyroxín L-3,5,3"-trijódtyronín
31. Hormóny kôry nadobličiek: glukokortikoidy, mineralokortikoidy. Chemická povaha. Mechanizmus účinku na molekulárnej úrovni. Ich úloha v regulácii metabolizmu sacharidov, minerálov, lipidov a bielkovín.
Podľa povahy biologického účinku sa hormóny kôry nadobličiek konvenčne delia na glukokortikoidy (kortikosteroidy ovplyvňujúce metabolizmus sacharidov, bielkovín, tukov a nukleových kyselín) a mineralokortikoidy (kortikosteroidy, ktoré primárne ovplyvňujú metabolizmus solí a voda). Prvý zahŕňa kortikosterón, kortizón, hydrokortizón (kortizol), 11-deoxykortizol a 11-dehydrokortikosterón, druhý - deoxykortikosterón a aldosterón. Ich štruktúra, ako aj štruktúra cholesterolu, ergosterolu, žlčových kyselín, vitamínov D, pohlavných hormónov a množstva ďalších látok je založená na kondenzovanom kruhovom systéme cyklopentánperhydrofenantrénu. Glukokortikoidy majú rôznorodý vplyv na metabolizmus v rôznych tkanivách. Vo svaloch, lymfatických, spojivových a tukovom tkanive spôsobujú glukokortikoidy, ktoré majú katabolický účinok, zníženie permeability bunkových membrán, a teda inhibíciu absorpcie glukózy a aminokyselín; zároveň v pečeni majú opačný účinok. Konečným výsledkom expozície glukokortikoidom je rozvoj hyperglykémie, najmä v dôsledku glukoneogenézy. Mineralokortikoidy(deoxykortikosterón a aldosterón) regulujú najmä metabolizmus sodíka, draslíka, chlóru a vody; prispievajú k zadržiavaniu sodíkových a chloridových iónov v organizme a k vylučovaniu draselných iónov močom. Zdá sa, že sodíkové a chloridové ióny sa reabsorbujú v obličkových tubuloch výmenou za vylučovanie iných metabolických produktov,
kortizolu
32. Parathormón a kalcitonín. Chemická povaha. Mechanizmus účinku na molekulárnej úrovni. Vplyv na metabolizmus vápnika, hyperkalciémiu a hypokalciémiu.
Medzi proteínové hormóny patrí aj parathormón (parathormón). Sú syntetizované prištítnymi telieskami. Molekula bovinného parathormónu obsahuje 84 aminokyselinových zvyškov a pozostáva z jedného polypeptidového reťazca. Zistilo sa, že parathormón sa podieľa na regulácii koncentrácie katiónov vápnika a súvisiacich aniónov kyseliny fosforečnej v krvi. Ionizovaný vápnik sa považuje za biologicky aktívnu formu, jeho koncentrácia sa pohybuje v rozmedzí 1,1–1,3 mmol/l. Vápnikové ióny sa ukázali ako nevyhnutné faktory, ktoré nie sú nahraditeľné inými katiónmi pre celý rad životne dôležitých fyziologických procesov: svalová kontrakcia, nervovosvalová excitácia, zrážanie krvi, priepustnosť bunkových membrán, aktivita množstva enzýmov atď. Preto akékoľvek zmeny v týchto procesoch spôsobené dlhodobým nedostatkom vápnika v potrave alebo porušením jeho absorpcie v čreve vedú k zvýšenej syntéze parathormónu, ktorý podporuje vyplavovanie vápenatých solí (vo forme citrátov a fosforečnanov) z kostného tkaniva, a teda k deštrukcii minerálnych a organických zložiek kostí. Ďalším cieľovým orgánom parathormónu sú obličky. Parathormón znižuje reabsorpciu fosfátu v distálnych tubuloch obličky a zvyšuje tubulárnu reabsorpciu vápnika V špeciálnych bunkách - takzvaných parafolikulárnych bunkách, alebo C-bunkách štítnej žľazy, sa syntetizuje hormón peptidovej povahy. zabezpečenie stálej koncentrácie vápnika v krvi – kalcitonínu. Vzorec:
Kalcitonín obsahuje disulfidový mostík (medzi 1. a 7. aminokyselinovým zvyškom) a je charakterizovaný N-terminálnym cysteínom a C-terminálnym prolínamidom. Biologický účinok kalcitonínu je priamo opačný ako účinok parathormónu: spôsobuje potlačenie resorpčných procesov v kostnom tkanive, a teda hypokalciémiu a hypofosfatémiu. Stálosť hladiny vápnika v krvi ľudí a zvierat teda zabezpečuje najmä parathormón, kalcitriol a kalcitonín, t.j. hormóny štítnej žľazy a prištítnych teliesok a hormón odvodený od vitamínu D3. Toto by sa malo brať do úvahy počas chirurgických terapeutických manipulácií na týchto žľazách.
33. Hormóny drene nadobličiek - katecholamíny: adrenalín a norepinefrín. Chemická podstata a biosyntéza. Mechanizmus účinku hormónov na molekulárnej úrovni, ich úloha pri regulácii metabolizmu sacharidov, tukov a aminokyselín. Metabolické poruchy pri ochoreniach nadobličiek.
Tieto hormóny štrukturálne pripomínajú aminokyselinu tyrozín, od ktorej sa líšia prítomnosťou ďalších OH skupín v kruhu a na β-atóme uhlíka bočného reťazca a neprítomnosťou karboxylovej skupiny.
Adrenalín Norepinefrín Izopropyladrenalín
Ľudská dreň nadobličiek s hmotnosťou 10 g obsahuje asi 5 mg adrenalínu a 0,5 mg norepinefrínu. Ich obsah v krvi je 1,9 a 5,2 nmol/l. V krvnej plazme sú oba hormóny prítomné ako vo voľnom stave, tak aj v stave viazanom najmä na albumín. Malé množstvá oboch hormónov sa ukladajú ako soľ s ATP v nervových zakončeniach, ktoré sa uvoľňujú v reakcii na stimuláciu. Okrem toho sú všetky o Majú silný vazokonstrikčný účinok spôsobujúci zvýšenie krvného tlaku a v tomto smere je ich pôsobenie podobné pôsobeniu sympatického nervového systému. Je známy silný regulačný účinok týchto hormónov na metabolizmus sacharidov v tele. Najmä adrenalín spôsobuje prudké zvýšenie hladiny glukózy v krvi, čo je spôsobené zrýchlením rozkladu glykogénu v pečeni pôsobením enzýmu fosforylázy. Hyperglykemický účinok norepinefrínu je oveľa nižší - približne 5% účinku adrenalínu. Paralelne dochádza k akumulácii hexózových fosfátov v tkanivách, najmä vo svaloch, zníženiu koncentrácie anorganického fosfátu a zvýšeniu hladiny nenasýtených mastných kyselín v krvnej plazme. Existujú dôkazy o inhibícii oxidácie glukózy v tkanivách pod vplyvom adrenalínu. Niektorí autori spájajú toto pôsobenie so znížením rýchlosti penetrácie (transportu) glukózy do bunky. Je známe, že adrenalín aj norepinefrín sa v tele rýchlo ničia; Neaktívne produkty ich metabolizmu sa vylučujú močom najmä vo forme kyseliny 3-metoxy-4-hydroxymandľovej, oxoadrenochrómu, metoxynoadrenalínu a metoxyadrenalínu. Tieto metabolity sa nachádzajú v moči hlavne vo forme spojenej s kyselinou glukurónovou. Enzýmy, ktoré katalyzujú tieto premeny katecholamínov, boli izolované z mnohých tkanív a sú celkom dobre študované, najmä monoaminooxidáza (MAO), ktorá určuje rýchlosť biosyntézy a rozkladu katecholamínov, a katechol metyltransferáza, ktorá katalyzuje hlavnú dráhu premeny adrenalínu. , t.j. . O- metylácia v dôsledku S-adenosylmetionínu. Uvádzame štruktúru dvoch konečných produktov rozkladu
34. Glukagón a inzulín. Chemická podstata, biosyntéza inzulínu. Mechanizmus účinku týchto hormónov na molekulárnej úrovni. Ich úlohou je regulovať metabolizmus sacharidov, tukov a aminokyselín. Biochemické poruchy pri diabetes mellitus.
Inzulín, ktorý dostal svoj názov podľa názvu pankreatických ostrovčekov. Molekula inzulínu obsahujúca 51 aminokyselinových zvyškov pozostáva z dvoch polypeptidových reťazcov, ktoré sú navzájom spojené v dvoch bodoch disulfidovými mostíkmi. Vo fyziologickej regulácii syntézy inzulínu hrá dominantnú úlohu koncentrácia glukózy v krvi. Zvýšenie obsahu glukózy v krvi teda spôsobuje zvýšenie sekrécie inzulínu v ostrovčekoch pankreasu a zníženie jeho obsahu naopak sekréciu inzulínu spomaľuje. Tento fenomén kontroly spätnej väzby sa považuje za jeden z najdôležitejších mechanizmov regulácie hladín glukózy v krvi. Pri nedostatočnej sekrécii inzulínu vzniká špecifické ochorenie - cukrovka. Fyziologické účinky inzulínu: Inzulín je jediný hormón, ktorý znižuje hladinu glukózy v krvi, a to prostredníctvom:
§ zvýšená absorpcia glukózy a iných látok bunkami;
§ aktivácia kľúčových glykolytických enzýmov;
§ zvýšenie intenzity syntézy glykogénu – inzulín urýchľuje ukladanie glukózy v pečeňových a svalových bunkách jej polymerizáciou na glykogén;
§ zníženie intenzity glukoneogenézy – znižuje sa tvorba glukózy z rôznych látok v pečeni
Anabolické účinky
§ zvyšuje absorpciu aminokyselín bunkami (najmä leucínu a valínu);
§ zvyšuje transport iónov draslíka, ako aj horčíka a fosfátu do bunky;
§ zlepšuje replikáciu DNA a biosyntézu proteínov;
§ zvyšuje syntézu mastných kyselín a ich následnú esterifikáciu – v tukovom tkanive a v pečeni inzulín podporuje premenu glukózy na triglyceridy; Pri nedostatku inzulínu nastáva opak – mobilizácia tukov.
Antikatabolické účinky
§ potláča hydrolýzu bielkovín – znižuje degradáciu bielkovín;
§ znižuje lipolýzu – znižuje tok mastných kyselín do krvi.
Glukagón- hormón alfa buniek Langerhansových ostrovčekov pankreasu. Podľa svojej chemickej štruktúry je glukagón peptidový hormón. Molekula glukagónu pozostáva z 29 aminokyselín a má molekulovú hmotnosť 3485. Primárna štruktúra molekuly glukagónu je nasledovná.
