лекции по биохимии зав. кафедрой биохимии, профессор В.В. Алабовский
Статическая биохимия – изучает химический состав живых организмов; Динамическая биохимия – изучает превращения химических веществ; Функциональная биохимия – изучает связь между биохимическими превращениями и физиологическими процессами в организме.
Дает возможность установить причину, вызывающую болезнь; Позволяет понять закономерности, лежащие в основе протекания болезни; Определяет конкретные места нарушений обменных процессов, вызывающих болезнь; С помощью биохимических методик выявляются поврежденные органы, представляется возможность количественно оценить тяжесть данных нарушений;
Зная место нарушения обмена веществ, врач имеет возможность с помощью химических веществ (лекарств) устранить данные нарушения и восстановить нормальное протекание химических процессов у больного; С помощью биохимических анализов оцениваются эффективность лечения, правильность выбора лекарств и сроки завершения лечения больного.
Академик Опарин Александр Иванович (Лауреат Ленинской премии 1974 г.; Премии им. А.Н. Баха, Награжден Золотой медалью им. М.В. Ломоносова
Академик Баев Александр Александрович. (Лауреат Государственной премии 1969 г)
Академик Спирин Александр Сергеевич (лауреат Ленинской премии 1976 г. Награжден медалью им. Ганса Кребса федерации Европейского биохимического общества)
Академик В. П. Скулачев
Обмен углеводов Обмен липидов Обмен белков Минераль-ный обмен Энергетический обмен
Учебники и методические пособия для студентов-медиков
1. Биохимия : Учебник /под ред. Е.С. Северина – 4-е изд., испр. М.: ГЭОТАР – медиа, 2005 –784 с. :ил. 2. Наглядная биохимия: Гринстейн Б., Гринстейн А пер. с англ. – М.: ГЭОТАР –МЕДИЦИНА.- 2000 - 119с 3. Клиническая биохимия: Учебное пособие для студ. мед. вузов /под ред. Ткачука В.А. – М. ГЭОТАР - МЕД, 2002. – 358с.: ил. - ISBN 5-9231-0198-х
4. Биохимия: Учебник – 2-е изд. /под ред. Березова Т.Т., Коровкина Б.Ф. – М.: Медицина, 1990. – 528с 5. Биохимия: Учебник для мед. спец. вузов /под ред. Николаева А.Я.. – М.: Высшая школа, 1989.--495с. 6. Руководство к лабораторным занятиям по биохимии /под ред Зубаирова Д.М., Тимербаева В.И., Давыдова В.С.. – М –ГЭОТАР –Медиа, 2005с. ил. 7. Ситуационные задачи по биохимии с комментарием. Алабовский В.В. /учебно-методическое пособие для студентов., ВГМА, 2004. /часть 1 и 2/
Требования, предъявляемые к студентам на экзаменах по биохимии: Иметь четкие представления об основных биохимических процессах, протекающих в организме человека. Должен владеть первичными навыками клинической лабораторной диагностики по биохимическим параметрам крови, мочи и желудочного сока.
Требования, предъявляемые к студентам на экзаменах по биохимии: 3. Должен уметь читать анализы крови, мочи и желудочного сока. 4. Иметь достаточно полные представления о методах биохимического исследования крови, мочи и желудочного сока. 5. Уметь определять наличие глюкозы, белка, крови и кетоновых тел в моче.
Структурная Каталитическая Транспортная Регуляторная Защитная Гомеостатическая Депонирующая Функциональная
Первичная структура Вторичная структура Третичная структура Четвертичная структура
Под первичной структурой белка понимают порядок соединения аминокислот в полипептидной цепи
глу лей ала лей ала глн лей гли гли лей гли гли гли лей глу вал ала гли ала глн про асн гли глн про ала про глу глн арг лиз S S арг арг ала гли лиз иле про вал тре глу глн цис цис тре сер иле цис сер лей тир глн лей глу асн тир цис асн –СООН тир фен S S фен гли арг S S глу гли Н 2 N – фен вал асн глн гис лей цис гли сер гис лей вал глу ала лей тир лей вал цис ала гли лиз иле про вал тре глу глн цис цис тре сер иле цис сер лей тир глн лей глу асн тир цис асн –СООН тир фен S S фен гли арг S S глу гли Н2 N – фен вал асн глн гис лей цис гли сер гис лей вал глу ала лей тир лей вал цис S S Структура инсулина
H 2 N–CH–COOH | R H 2 N–CH–COOH H 2 N–CH–COOH | | СН 3 СН 2 –ОН Аланин (АЛА) Серин (СЕР)
H 2 N–CH–COOH H 2 N–CH–COOH H 2 N–CH–COOH | | | СН 3 СН 2 –ОН СН 2 –S Н Аланин (АЛА) Серин (СЕР) Цистеин (ЦИС) H 2 N–CH–COOH H 2 N–CH–COOH H 2 N–CH–COOH | | | CH 2 CH 2 CH 2 | | | CH 2 CH 2 | | COOH CH 2 | Глутаминовая CH 2 –NH 2 Фенилаланин кислота (ГЛУ) Лизин (ЛИЗ)
О О H 2 N–CH–C–OH H-N–CH–C–OH | + H | СН 3 СН 2 –ОН О О H 2 N–CH–C ––– N–CH–C–OH + H 2 O | H | СН 3 СН 2 –ОН
альфа-спираль бета-структура
0,54 нм С N CH O C N CH C N CH O H R H R O H R NH 2 -COOH
сн 3 -сн-сн 3 фен вал о тир сер NH 3 + ЛИЗ ГЛУ ЦИС ЦИС -- s - s-- -NH 2 ГИДРОФОБНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОДОРОДНЫЕ СВЯЗИ ДИСУЛЬФИДНЫЕ СВЯЗИ ИОННЫЕ СВЯЗИ ООС Н-О-СН 2 - Н
N N N N N N N N N N N N N N N N
О 2 -- --О 2 О 2 -- О 2 О 2 Венозная кровь артериальная кровь легкие О 2 О 2 -- --О 2
О 2 О 2 артериальная кровь венозная кровь О 2 О 2 --О 2 О 2 -- О 2 -- --О 2 --О 2
вид сбоку вид сверху
Имеют разную растворимость в воде Способны выпадать в осадок Имеют заряды (положительные и отрицательные) Имеют гидратную оболочку Способны менять форму молекулы Способны взаимодействовать между собой (принцип узнавания)
Строение гидрофильных и гидрофобных белков -ОН -СОО - - NH 2 - NH 2 - OOC - НО- - -СН 3 - СН 3 Н 3 С- - - - - -СН 3 -СН 3 Н 3 С- -СОО - Н 2 N - -СОО - НО - мембрана
H 2 N–CH–COOH H 2 N–CH–COOH H 2 N–CH–COOH | | | СН 3 СН 2 –ОН СН 2 –S Н аланин (АЛА) серин (СЕР) ц истеин (ЦИС) H 2 N–CH–COOH H 2 N–CH–COOH H 2 N–CH–COOH | | | CH 2 CH 2 CH 2 | | | CH 2 CH 2 | | COOH CH 2 | CH 2 –NH 2 глутаминовая кислота (ГЛУ) лизин (ЛИЗ) фенилаланин (ФЕН)
мембрана Белки мембран
t o
NH 4 + NH 4 + NH 4 + NH 4 + NH 4 + NH 4 + NH 4 + NH 4 + NH 4 CI
белок --СОО Н --NH 2 Растворение в воде белок --N H 3 + --СОО --- белок --СОО -- --N H 3 + Кислая среда, избыток Н + белок --NH 3 + --СОО Н белок --СОО -- --N H 3 + Щелочная среда, избыток ОН -- белок --СОО -- --NH 2 + + Н 2 О
- - - - АНОД КАТОД + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - -
+ - старт денситограмма альбумины альфа-1- бета- гамма - глобулины альфа-2 сыворотка крови
Простые белки ( состоят только из аминокислот) Сложные белки (в состав белка входят различные вещества –углеводы, липиды, нуклеотиды, металлы, витамины и др.)
ГЕМ альбумин миоглобин
Альбумины Глобулины Протамины Гистоны Глютелины Проламины
Гидрофобная площадка -СОО - - СОО - -СОО - -СОО - Са 2+ Са 2+ + Н 2 N - + Н 2 N - + Н 2 N -
Запасной источник аминокислот Компонент буферной системы Осмотически активный белок Переносчик жирных кислот Переносчик жирорастворимых витаминов Переносчик жирорастворимых гормонов Са-связывающий белок в сыворотке крови
Запасной источник аминокислот Компонент буферной системы Осмотически активный белок Переносчик жирных кислот Переносчик жирорастворимых витаминов Переносчик жирорастворимых гормонов Са-связывающий белок в сыворотке крови
глобулины
α 1 -глобулиновая фракция сыворотки крови антитрипсин (индикатор воспалительных заболеваний); транскортин (транспорт кортикостероидов); тироксин-связывающий белок.
α 2 -глобулиновая фракция сыворотки крови группоспецифический глобулин гаптоглобин (образует комплекс с гемоглобином)
β - глобулиновая фракция сыворотки крови трансферрин; гемопексин (образует комплекс с гемом); фибриноген.
γ - глобулиновая фракция сыворотки крови Содержит иммунные глобулины ( IgA ; Ig Е; Ig М; IgD ; IgG ).
гистоны Цепь ДНК нуклеосома
Факторы укорочения полинуклеотидной цепи Нейтрализуют кислотность ДНК Являются регуляторами транскрипции (места нуклеосом являются заблокированными)
Проламины и глютелины – белки растительного происхождения
Нуклеопротеиды Липопротеиды Хромопротеиды Фосфопротеиды Гликопротеиды Белки-ферменты
Строение нуклеопротеидов
нуклеиновая кислоты дезоксирибонуклеотиды рибонуклеотиды ДНК РНК дАМФ, дГМФ АМФ, ГМФ дТМФ, дЦМФ УМФ, ЦМФ азотистое основание пентоза рибоза или дезоксирибоза остаток фосфорной кислоты аденин, гуанин, тимин, урацил цитозин
N N N NH 2 N Строение нуклеотида О СН 2 - О – Р- ОН О H ОН О ОН Аденозин моно фосфорная кислота (АМФ)
О СН 2 -О – Р-=О ОН О СН 2 -О – Р-=О Н О ОН О СН 2 -О – Р- ОН H О О H О А Т Ц первичная структура ДНК
O NH 2 N N N N NH - N A T H 3 C - O N N N N NH 2 N NH 2 NH - O Ц Г
гистоны Цепь ДНК нуклеосома
Укладка длинной цепи ДНК в хроматиновые нити
оператор промотор структурный ген полимераза (необходима для синтеза копии ДНК или и-РНК) репрессор (блокирует синтез ДНК или и-РНК) содержит информацию о строении белка
комплекс ферментов гормон
комплекс ферментов
ДНК
ДНК
и-РНК ДНК
и-РНК «первичный транскрипт» ДНК
Процессинг и-РНК интроны (не информативная экзоны (информативная часть и-РНК ) часть и-РНК)
Удаление интронов с помощью «малых ядерных РНК»
Соединение экзонов между собой
А-А-А-А- - -А-А-А-А сар полиадениловый «хвост» Присоединение к информативной части и-РНК контактного участка «сар» и «полиаденилового хвоста».
А-А-А-А- - -А-А-А-А Завершение синтеза и-РНК сар
О СН 2 -О – Р-=О ОН О СН 2 -О – Р-=О ОН О ОН О СН 2 -О – Р- ОН О H О О О H О А У Ц первичная структура РНК
Задача -1 Сколько нуклеотидов содержит информативная часть и-РНК, кодирующая белок, состоящий из 100 аминокислот?
Задача-2 Кто читает информацию, заключенную в и-РНК?
Ц Ц А У-А-Ц антикодон акцепторный участок
Взаимодействие кодона с антикодоном кодон кодон кодон кодон - А-Ц-Г - А-У-Г - А-У-Ц -Г-А-У - А-Ц-Г- - - - - и - РНК У-А-Ц ЦЦА - аминокислота рибосома
18 s РНК 28 s РНК рибосомальные РНК
Строение липопротеидов
Простые триацил- глицериды (жиры) Сложные Фосфолипиды Гликолипиды Стериды глицеро- цереброзиды ганглиозиды фосфолипиды сфинголипиды сульфатиды
О СН 2 – О – С – С 17 Н 35 О СН – О– С – С 15 Н 31 О СН 2 – О – С – С 17 Н 31 триацилглицерид
Формулы высших жирных кислот
ХИМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ФОСФОЛИПИДА гидрофильная часть гидрофобная часть молекулы (остатки двух жирных кислот) (C Н 3 ) 3 О N + СН 2 -О-С СН 3 СН 2 О СН 2 СН -О-С СН 3 О - О-Р-О СН 2 О
СН 2 - ОН Р холин СН – N Н 2 жирная кислота СН – ОН СН СН СН 3
СН 2 - О СН – N Н- С – С 17 Н 29 СН – ОН О СН СН СН 3 о он он он СН 2 ОН
ОН ОН О СН 2 – О – С СН 3 НО ОН О ОН О СН – О –С СН 3 – О–Р О СН 2 О Строение фосфатидилинозитола
СН 3 СН 3 СН 3 СН 3 СН 3 НО ХОЛЕСТЕРИН
СН 3 СН 3 СН 3 СН 3 СН 3 С 17 Н 31 С=О О ЭФИР ХОЛЕСТЕРИНА
Гидрофильная часть гидрофообная часть
апо белок монослой липидов холестерин триглицерид
АПОПРОТЕИНЫ холестерин Фосфолипиды ГИДРОФИЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ триглицериды
пре- -фракция -фра кция -фракция Электрофоре з немигрир ующая фракция ЛПВ П ( 50% протеины ) ЛПОН П ЛППП ЛПНП (70% ХС) ХИЛОМИКРОНЫ ЛПОНП < 1,006 ЛППП < 1,0 19 ЛПНП < 1,0 63 холестерин триглицериды Ультра - центрифугирование плотность (г/мл) 75% ТГ 90% ТГ
мембрана Белки мембран
Строение хромопротеидов
N N N N N N N N N N N N N N N N
N N N N N N N N N N N N N N N N О 2 О 2 О 2 О 2
N N N N Fe 2+ ГИС ГИС
N N N N Fe 2+ ГИС ГИС О 2
О 2 --О 2 --О 2 О 2 -- О 2 -- 3О 2 О 2 венозная кровь артериальная кровь
О 2 О 2 артериальная кровь венозная кровь О 2 О 2 --О 2 О 2 -- О 2 -- --О 2 --О 2
N N N N Fe 2+ ГИС СО
N N N N Fe 3 + ГИС ОН
Протеинопатиии Серповидно-клеточная анемия нормальный эритроцит анемия
глутаминовая кислота валин мутация
сер о о сн 2 он он он N н С = О сн 3 тре о о он он он сн 3 СООН С О СН 2 Н-С-ОН СН 3 -С-Н N- С-Н С Н-С-ОН Н-С-ОН СН 2 ОН О Н О тир о о сн 2 он он он N н С = О сн 3 сер сер о о он он он сн 3 тре о о сн 2 он он он N н С = О сн 3 сер
о он он он он сн 3 о он сн 2 он он он N H С=О сн 3 фукоза ацетилглюкозамин Углеводы гликопротеидов
СООН Н- С СН 2 Н-С-ОН СН 3 -С-Н N - С-Н С Н-С-ОН Н-С-ОН СН 2 ОН О Н О СООН Н- С СН 2 Н-С-ОН НО-С-Н Н-С-ОН Н-С-ОН СН 2 ОН О Н с нейраминовая сиаловая кислота кислота Углеводы гликопротеидов
Роль углеводного компонента в гликопротеинах Стабилизирует молекулу белка; Защищает белок от протеолиза (расщепления ферментами); Выполняет роль рецептора при взаимодействии с гормонами.
гиалуроновая кислота связывающие белки сердцевинный белок хондроитинсульфат
COOH СН 2 ОН он он NH n Строение фрагмента гиалуроновой кислоты О О О C=OCH 3 глюкуроновая к-та ацетилглюкозамин НО О О
COOH СН 2 OSO 3 H он он NH n Строение фрагмента хондроитинсульфата О О О C=OCH 3 глюкуроновая к-та ацетилглюкозаминсульфат НО О О
Роль протеогликанов в организме человека Повышает прочность оболочек клеток (плазматической мембраны); Проявляет свойство универсального клея. В виде аморфного вещества упрочняет костную и соединительную ткань; Является главным смазочным материалом суставных поверхностей; В виде слизей покрывает поверхность эпителия желудка и кишечника от разрушения протеолитическими ферментами.
-О-Р=О О О -О-Р=О О О -О-Р=О О О -О-Р=О О О О=Р-О- О О О=Р-О- О О О=Р-О- О О Строение фосфопротеина
Биологические значение фосфорилирования белков. Является главной реакцией активации ферментов; Фосфопротеиды обладают свойством присоединять к молекуле ионы кальция. Фосфопротеиды молока (казеиногены) являются основным источником Са и Р для растущего организма.
