89. Раствор аспаргиновой кислоты будет иметь кислую реакцию:
NH2
HOOC C C COOH
H H2
-
NH3 +
OOC C C COO
H H2
-
+
+H
В водном растворе аминокислоты находятся в состоянии внутренних
солей NH3+RCOO- , т.е. представляют собой ионы, несущие одновременно
отрицательный и положительный заряды. Основные свойства этих солей, т.е.
взаимодействие с ионами водорода, обусловлены способностью группы
СОО- присоединять протон. Взаимодействие с гидроксид-ионами, т.е.
проявление кислотных свойств, осуществляется благодаря способности
группы группы NH3+ отдавать протон.
По кислотному типу:
NH2
NH2
HOOC C C COOH + HOH
H H2
NH2
-
HOOC C C COO + HOH
H H2
HOOC C C COO + H3O+
H H2
-
NH2
OOC C C COO + H3O+
H H2
По основному типу:
NH2
HOOC C C COOH + HOH
H H2
NH3+
HOOC C C COOH + OH
H H2
-
3.2. (1-20)
NO2
1-нитрогептан
C C C C C C CH3
H2 H2 H2 H2 H2 H2
NO2
2-нитрогептан
H3C C C C C C CH3
H H2 H2 H2 H2
NO2
3-нитрогептан
H3C C C C C C CH3
H2 H H2 H2 H2
NO2
4-нитрогептан
H3C C C C C C CH3
H2 H2 H H2 H2
NO2 CH
H3C
3
H3C C C C CH3
H H H
2,4-диметил-3-нитропентан
4 первичных атома углерода,
2-третичных атома углерода,
1-вторичный атом углерода
2,2-диметил-3-нитропентан
NO2 CH
3
H3C C C
H2 H
CH3
CH3
NO2
CH3
2-метил-4-нитрогексан
H3C C C C C CH3
H2 H H2 H
(21-30)
H3C C CH3 + 2 Cl2
H2
Cl
hv (t)
Cl
Cl
H3C C CH3 + H3C C CH2
H
H2
Cl
H3C C CH3 + H3C C CH2 + 2Na
H
H2
+ 2HCl
CH3
H3C C C C CH3 + 2NaCl
H H2 H2
172.
Кортизол
(гидрокортизон)
–
биологически
активный
глюкокортикоидный гормон стероидной природы, то есть в своей структуре
имеет стерановое ядро.
Кортизол секретируется наружным слоем (корой) надпочечников под
воздействием адренокортикотропного гормона (АКТГ). Секреция АКТГ, в
свою
очередь,
стимулируется
соответствующим рилизингфакторомгипоталамуса.
Кортизол является регулятором углеводного обмена организма, а также
принимает участие в развитии стрессовых реакций. Для кортизола
характерен суточный ритм секреции: максимальная концентрация отмечается
в утренние, а минимальная в вечерние часы.
Выделившийся в кровь кортизол достигает клеток-мишеней (в
частности, клеток печени). Благодаря своей липофильнойприроде легко
проникает через клеточную мембрану в цитоплазму и ядро, где связывается
со
специфическими
рецепторами.
Гормон-рецепторный
комплекс
является фактором транскрипции, активирует транскрипцию определённых
участков ДНК. В результате синтез глюкозы в гепатоцитах усиливается,
тогда как в мышцах снижается распад глюкозы. В клетках печени глюкоза
запасается в виде гликогена. Таким образом, эффект кортизола состоит в
сохранении энергетических ресурсов организма.
По принципу негативной обратной регуляции повышение уровня
кортизола в крови снижает секрецию кортиколиберина (а значит, и АКТГ).
Кортизол и здоровье
Кортизол является гормоном, помогающим организму мобилизовать
энергию в экстренных ситуациях. Кроме того, что он повышает уровень
адреналина, фокусируя сознание на источнике опасности, он меняет
метаболизм, делая глюкозу более доступной. При этом энергия берется за
счет расщепления мышц до аминокислот и глюкозы.
Повышенный уровень кортизола приводит к проблемам со здоровьем.
Повышенный уровень кортизола
1. Потеря мышечной массы. Если обычный порядок использования
тканей организма для получения энергии заключается в последовательности
углеводы, жиры, мышечная ткань, то при высоком кортизоле мышечная
ткань начинает использоваться в первую очередь.
2. Набор жировой массы. Одним из эффектов повышения кортизола
является появление чувства голода и желания съесть что-нибудь сладкое,
поскольку на некоторое время сахар снижает уровень гормона. Однако это
приводит к перееданию и набору лишнего веса.
3. Жировые отложения в зоне живота. Высокий уровень кортизола
провоцирует отложение проблемного жира в районе живота. Подобные
жировые отложения откладываются под мышцами, постепенно выталкивая
живот вперед и придавая фигуре форму яблока.
4. Развитие сахарного диабета. Кортизол дважды повышает сахар в
крови — сперва снижая секрецию инсулина, затем запуская распад мышц до
глюкозы. Результатом становится то, что хронически высокий уровень
кортизола постепенно приводит к развитию диабета 2 типа.
5.
Снижение
уровня
тестостерона.
Кортизол
является
противоположностью важнейшего мужского гормона — чем выше уровень
кортизола, тем ниже уровень тестостерона.
6. Снижение иммунитета. В коротком промежутке времени кортизол
работает как противовоспалительное средство. Однако постепенно именно
это угнетает иммунную систему.
7. Развитие сердечнососудистых болезней. Кортизол заставляет
организм работать на пределе, что существенно повышает риск инсульта и
сердечного приступа.
8. Развитие остеопороза. Кортизол снижает процент усвоения кальция
и коллагена, делая кости более хрупкими и замедляя процессы регенерации.
Причины повышения кортизола
1. Голодание. Низкий уровень глюкозы в крови является одним из
важнейших факторов, повышающих уровень кортизола. При этом особенно
явно этот фактор будет проявляться на фоне сочетания с любым другим из
списка ниже.
2. Хронический стресс. Нервные перезагрузки заставляют организм
использовать всю доступную энергию на решение текущей задачи — именно
это является главной функцией кортизола. Однако постоянное нахождение в
подобном режиме выматывает.
3. Физические тренировки. Любая физическая нагрузка является в
каком-то смысле стрессом для организма. Чем дольше длится занятие
спортом и чем активнее человек тренируется, тем выше будет подниматься
уровень кортизола.
4. Кофе. Всего лишь чашка кофе поднимает уровень кортизола
примерно на 30% на несколько следующих часов. Постоянное употребление
кофе и иных стимуляторов буквально взвинчивает кортизол до максимума —
особенно на фоне стресса и недостатка сна.
Механизм действия на клетку:
Клетки пучковой зоны секретируют в кровь у здорового человека два
основных глюкокортикоида: кортизол и кортикостерон, причем кортизола
примерно в 10 раз больше. Секреция глюкокортикоидов регулируется
кортикотропином аденогипофиза. Избыток кортизола в крови по механизму
обратной связи угнетает секрецию кортиколиберина в гипоталамусе и
кортикотропина в гипофизе. Секреция глюкокортикоидов происходит
непрерывно с отчетливой суточной ритмикой, повторяющей ритмику
секреции кортикотропина: максимальные уровни гормона в крови у человека
отмечаются в утренние часы, а минимальные — вечером и ночью (рис. 6.13).
Рис. 6.13. Суточный ритм секреции кортикотропина и кортизола.
Максимум концентрации гормонов в крови приходится на утренние часы,
при этом прирост уровня кортикотропина опережает рост содержания
кортизола
Поступающие в кровь гормоны транспортируются к тканям в
свободной и связанной (до 95 %) с альфа2-глобулином плазмы (транскортин)
формах. Механизм действия глюкокортикоидов на клетки-мишени
представлен на рис. 6.14.
Рис. 6.14. Схема механизма действия кортизола на клетку-мишень.
Проникая внутрь клетки через мембрану, молекула гормона последовательно
взаимодействет с цитозольным, а затем с ядерным рецептором. Следствие
геномного влияния — активация синтеза новых белков, в том числе
являющихся внутриклеточными ферментами, что вызывает изменения
обмена веществ. К числу синтезируемых под влиянием кортизола белков
относятся липокортины. Последние либо выводятся из клетки и
взаимодействуют со специфическими для них мембранными рецепторами,
либо действуют внутриклеточно. Основной эффект липокортинов —
ингибирование мембранного фермента фосфолипазы-А и образования из
арахидоновой кислоты простагландинов и лейкотриенов.
Благодаря растворимости в липидах кортизол проникает через
мембрану клетки-мишени и взаимодействует с цитоплазматическим
рецептором, образуя лиганд-рецепторный комплекс, что обеспечивает
транспорт молекулы гормона в ядро, где кортизол связывается с ядерным
рецептором, активируя синтез новых белков и ферментов, тем самым
обеспечивая метаболические эффекты. Молекула кортизола может
образовывать лиганд-рецепторный комплекс и с мембранными рецепторами.
Хотя роль этого процесса в реализации эффектов гормона еще изучается, тем
не менее известны быстрые негеномные эффекты гормона на возбудимость
нервных клеток, связанные с изменением ионного трансмембранного
транспорта, обусловливающие изменение поведения.
Среди синтезированных под влиянием кортизола белков в клеткемишени важнейшую роль для реализации опосредованных эффектов гормона
играет семейство липокортинов. Последние, выходя из клетки, связываются
со специфическими липокортиновыми рецепторами клеточной мембраны
(аутокринный путь влияния), что вызывает подавление активности
фосфолипазы-А. Липокортины способны ингибировать фосфолипазу-А и
непосредственно, следствием чего является подавление синтеза в клетках
простагландинов и лейкотриенов, ослабление их метаболических и
регуляторных эффектов. Уменьшение проницаемости клеточных мембран и
противовоспалительный эффект кортизола обусловлены ингибированием
синтеза лейкотриенов. Глюкокортикоиды прямо или опосредованно
регулируют практически все виды обмена веществ и физиологические
функции. Метаболические эффекты глюкокортикоидов проявляются, прежде
всего, со стороны углеводного, белкового и жирового обменов. Обобщенно
эти сдвиги можно свести к распаду белков и липидов в тканях, после чего
метаболиты поступают в печень, где из них синтезируется глюкоза,
использующаяся как источник энергии. Эффекты на углеводный обмен в
целом противоположны инсулину, поэтому глюкокортикоиды называют
контринсулярными гормонами. Гипергликемия под влиянием гормонов
возникает за счет усиленного образования глюкозы в печени из аминокислот
— глюконеогенеза и подавления утилизации ее тканями. Гипергликемия
является причиной активации секреции инсулина. Чувствительность тканей к
инсулину глюкокортикоиды снижают, а контр инсулярные метаболические
эффекты могут вести к развитию стероидного сахарного диабета.
На белковый обмен гормоны оказывают катаболический и
антианаболический эффекты, приводя к отрицательному азотистому балансу.
Распад белка происходит в мышечной, соединительной и костной тканях,
снижается уровень альбумина в крови, уменьшается проницаемость
клеточных мембран для аминокислот. Однако синтез некоторых белков в
печени, например альфа2-глобулинов, глю-кокортикоиды повышают. Со
стороны жирового обмена имеют место липо-литический эффект в тканях,
гиперлипидемия и гиперхолестеринемия, активация кетогенеза в печени,
угнетение липогенеза в печени, стимуляция липогенеза и перераспределения
жира в жировой ткани центральной оси туловища и лица, стимуляция
аппетита и потребления жира Влияние глюкокортикоидов на реактивность
тканей проявляется не только в виде подавления чувствительности к
инсулину, но и в повышении чувствительности адренорецепторов к
катехоламинам. Глюкокортикоиды вызывают снижение в крови количества
лимфоцитов, эозинофилов и базофилов, повышение чувствительности
сенсорных структур и возбудимости нервной системы, обеспечение
оптимальной симпатической регуляции сердечно-сосудистой системы.
Почечные эффекты глюкокортикоидов состоят в стимуляции диуреза путем
снижения реабсорбции воды и повышении клубочковой фильтрации;
подобно минералокортикоидам, они могут вызывать задержку натрия при
потере калия. Глюкокортикоиды повышают синтез ангиотензиногена в
печени и тем самым способствуют большему образованию в крови
ангиотензина II и секреции альдостерона, увеличивают синтез катехоламинов
в мозговом веществе надпочечников. Гормоны повышают устойчивость
организма к действию чрезмерных раздражителей, подавляют сосудистую
проницаемость и воспаление (поэтому их называют адаптивными и
противовоспалительными), из-за катаболизма белка в лимфоидной ткани и
угнетения иммунных реакций они оказывают антиаллергические эффекты.
Физиологическое влияние кортизола на им-мунокомпетентные клетки носит
защитный, регуляторный характер (рис. 6.15).
Рис. 6.15. Физиологическое значение влияния кортизола на
иммунокомпетентные клетки (на примере макрофага). Кортизол тормозит
выделение макрофагом фактора некроза опухолей (ФНО) и других
токсичных для клеток организма макрофагальных цитокинов. Под влиянием
иммунологического стимула макрофаг выделяет кортикотропин, что
усиливает продукцию кортизола надпочечниками и ослабляет выделение
макрофагом цитотоксические соединений. Кроме того выделяемые
макрофагом интерлейкины, в частности интерлейкин-1, стимулируют
гипоталамо-аденогипофизарно-надпочечниковую ось регуляции, что также
повышает продукцию кортизола, снижающего цитотоксические эффекты
макрофага.
Избыток гормонов в крови вызывает активацию желудочной секреции,
выделения НСl, уменьшение числа мукоцитов и продукции слизи, что
способствует возникновению язвы желудка — ульцерогенный эффект.
Альдостерон — стероидный гормон, синтезируется из холестерина
в клетках клубочкового слоя коры надпочечников. Это основной и самый
сильнодействующий минералокортикоид. Метаболизируется в печени
и в почках, вызывает увеличение реабсорбции натрия и хлора в почечных
канальцах. В результате этого наблюдается задержка натрия и хлора
в организме, снижение выделения жидкости с мочой, параллельно
происходит усиление экскреции калия. Альдостерон участвует в регуляции
баланса электролитов, поддержания объёма крови и артериального давления.
Альдостерон и здоровье
Нормальная секреция альдостерона зависит от многих факторов —
активности системыренин-ангиотензин, содержания калия (гиперкалиемия
стимулирует, а гипокалиемия подавляет продукцию альдостерона), АКТГ
(кратковременное увеличение секреции альдостерона в физиологических
условиях не является основным фактором регуляции секреции), магния
и натрия в крови. Избыток альдостерона вызывает гипокалиемию,
метаболический алкалоз, заметную задержку натрия и увеличенную
экскрецию калия с мочой, что клинически проявляется артериальной
гипертензией, мышечной слабостью, судорогами и парестезиями, аритмиями.
При первичном гиперальдостеронизме (синдром Конна) наблюдается
автономное повышение секреции альдостерона, причиной которого чаще
всего является аденома клубочковой зоны коры надпочечников (до 62% всех
наблюдений). Вторичный гиперальдостеронизм связан с застойной
сердечной недостаточностью, циррозом печени с образованием асцита,
определёнными заболеваниями почек, избытком калия, низконатриевой
диетой, токсикозом беременных, стенозом почечных артерий (2–3% всех
случаев АГ). Для первичного гиперальдостеронизма характерно повышение
уровня альдостерона, сочетающееся с низкой активностью ренина плазмы,
для вторичного гиперальдостеронизма — повышение концентрации
альдостерона сочетается с высокой активностью ренина плазмы.
Гипоальдостеронизм
обычно
сопровождается
гипонатриемией,
гиперкалиемией, снижением выведения калия с мочой и повышением
выведения натрия, метаболическим ацидозом и гипотонией. Наиболее частой
причиной этого состояния является сниженная продукция ренина вследствие
повреждения почек (гипоренинемический гипоальдостеронизм), особенно
у диабетиков. Хроническая недостаточность коры надпочечников (болезнь
Аддисона) вследствие её первичного повреждения при туберкулёзе,
аутоиммунной патологии надпочечников, амилоидозе сопровождается
снижением уровня альдостерона и повышением уровня ренина плазмы.
Перед определением альдостерона пациент должен быть переведен
на лекарственные препараты с минимальным влиянием на уровень данного
гормона.
Механизм действия на клетку:
У человека единственным минералокортикоидом, поступающим в
кровь, является альдостерон. Регуляция синтеза и секреции альдостерона
осуществляется преимущественно ангиотензином-II, что дало основание
считать альдостерон частью ренин-ангиотензин-альдостероновой системы
или регуляторной оси, обеспечивающей регуляцию водно-солевого обмена и
гемодинамики. Регуляции секреции альдостерона может осуществляться и
под влиянием собственной адренокортикальной ренин-ангиотензиновой
системы, что объясняет частое несоответствие уровней активности ренина в
плазме крови и секреции альдостерона. Поскольку альдостерон регулирует
содержание в крови ионов Na+ и К+, обратная связь в регуляции его
секреции реализуется прямым влиянием ионов К+ на клубочко-вую зону
коры надпочечников. В ренин-ангиотензин-альдостероновой системе
обратные связи включаются при сдвигах содержания Na+ в моче дистальных
канальцев, объема и давления крови.
Рис. 6.11. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система. Секреция
юкстагломерулярными клетками почек в кровь фермента ренина вызывает
отщепление
пептида
ангиотензина-1
от
белка
плазмы
крови
ангиотензиногена, образуемого в печени. В сосудистом русле почек, печени,
легких, мозга ангиотензин-1 подвергается воздействию превращающего
фермента, вызывающего образование из ангиотензина-1 ангиотензина-2. Ангиотензин-2 стимулирует секрецию альдостерона клубочковой зоной коры
надпочечников. Пунктирной стрелкой обозначена отрицательная обратная
связь — подавление секреции ренина ангиотензином-2.
Механизм действия альдостерона, как и всех стероидных гормонов,
состоит в прямом влиянии на генетический аппарат ядра клеток со
стимуляцией синтеза соответствующих РНК, активации синтеза
транспортирующих катионы белков и ферментов, а также повышении
проницаемости мембран для аминокислот. Негеномные эффекты гормона
реализуются через системы вторичных посредников. Механизм действия
альдостерона на клетки почечных канальцев представлен на рис. 6.12.
Стимуляция всасывания натрия под влиянием альдостерона происходит не
только в нефроне, но и в желудочно-кишечном тракте, протоках желез
внешней секреции, желчном пузыре. Негеномные эффекты альдостерона
обусловлены стимуляцией мембранного антипорта Na+/H+ в клетках разных
типов (гладкие мышцы матки, эпителий дистальных канальцев почек,
гладкие мышцы артерий и артериол, клетки крипт кишечника). Эти эффекты
обусловлены образованием вторичного посредника диацилглицерола и
активацией протеинкиназы С. Повышение уровня внутриклеточного кальция
в эндотелиальных и гладкомышечных клетках сосудов под влиянием
альдостерона обусловлено активацией вторичного посредника ИФЗ.
Альдостерон вызывает в клетках и двукратное повышение уровня цАМФ,
модулируя геномные эффекты стероидных гормонов. Быстрые негеномные
эффекты альдостерона проявляются и со стороны сердечно-сосудистой
системы в виде: повышения сосудистого сопротивления и артериального
давления при снижении сердечного выброса, противодействия повышению в
гладких мышцах сосудов уровня цАМФ и увеличения чувствительности к
прессорным эффектам катехоламинов и ангиотензина II, что дало основание
считать альдостерон циркуляторным гормоном стресса. Альдостерон
поддерживает оптимальный водно-солевой обмен между внешней и
внутренней средой организма. Одним из главных органов-мишеней гормона
являются почки, где альдостерон вызывает усиленную реабсорбцию натрия в
дистальных канальцах с его задержкой в организме и повышение экскреции
калия с мочой. Под влиянием альдостерона происходит задержка в организме
хлоридов и воды, усиленное выведение Н-ионов и аммония, увеличивается
объем циркулирующей крови, формируется сдвиг кислотно-основного
состояния в сторону алкалоза. Действуя на клетки сосудов и тканей, гормон
способствует транспорту натрия и воды во внутриклеточное пространство.
Рис. 6.12. Геномный и внегеномный механизмы действия альдостерона
на клетку почечного канальца. Геномный механизм: проникновение
молекулы гормона через мембрану внутрь клетки, связывание с
цитоплазматическим рецептором, транспорт в ядро, связывание с ядерным
рецептором, активация синтеза белков (Na-транспортирующего белкапереносчика) и Na+-К+-анти-порта через люминальную мембрану.
Внегеномный механизм: связывание молекулы гормона с мембранным
рецептором, образование вторичных посредников (ИФЗ), фосфорилирование
и активация Nа+-протонного антипорта через люминальную мембрану.
Минералокортикоиды являются жизненно важными гормонами, гибель
организма после удаления надпочечников можно предотвратить, вводя
гормоны извне. Минералокортикоиды усиливают воспаление и реакции
иммунной системы. Избыточная их продукция ведет к задержке в организме
натрия и воды, отекам и повышению артериального давления, потере калия и
водородных ионов, вследствие чего возникают нарушения возбудимости
нервной системы и миокарда. Недостаток альдостерона у человека
сопровождается уменьшением объема крови, гиперкалиемией, гипотензией,
угнетением возбудимости нервной системы.
150.
Анаэробный распад глюкозы происходит при недостаточном содержании
кислорода, в клетках мышечной ткани животного организма. Данный путь
распада называется дихотомическим, т.к. в процессе происходит образование
двух молекул триоз, содержащих по 3 С-атома из одной молекулы гексозы (6
С-атомов). Конечный продукт анаэробного превращения глюкозы – молочная
кислота. Гликолиз протекает в гиалоплазме (цитозоле) клетки. Гликолиз
условно можно разбить на два этапа. В первом этапе происходит затрата
энергии, второй этап, наоборот, характеризуется накоплением энергии в
форме молекул АТФ.
Следует отметить, что в организме любой метаболический путь
начинается с активации исходного соединения.
восстановление пировиноградной кислоты и образуется молочная
кислота. Реакция протекает при участии фермента лактатдегидрогеназы и
кофермента НАДН.
157.
БИОСИНТЕЗ ТРИГЛИЦЕРИДОВ
Известно, что скорость биосинтеза жирных кислот во многом
определяется скоростью образования триглицеридов ифосфолипидов, так как
свободные жирные
кислоты присутствуют
в тканях и плазме
крови в
небольших количествах и в норме не накапливаются.
Синтез
триглицеридов
происходит
из глицерина и жирных
кислот (главным образом стеариновой, пальмитиновой и олеиновой).
Путь биосинтеза триглицеридов в тканях протекает через образование αглице-рофосфата (глицерол-3-фосфата) как промежуточного соединения.
В почках, а также в стенке кишечника, где активность
фермента глицеролкиназы высока, глицерин фосфорилируется за счет АТФ с
образованием глицерол-3-фосфата:
В
жировой
ткани
и
мышцах
вследствие
очень
низкой активности глицеролкиназы образование глицерол-3-фосфата в
основном связано с процессами гликолиза и гликогенолиза. Известно, что в
процессе
гли-колитического
распада
глюкозы
образуется
дигидроксиацетонфосфат. Последний в присутствии цитоплазматической
глицерол-3-фосфатдегидрогеназы способен превращаться в глицерол-3фосфат:
Отмечено, что если содержание глюкозы в жировой ткани понижено
(например, при голодании), то образуется лишь незначительное количество
глицерол-3-фосфата и освободившиеся в ходе липолиза свободные жирные
кислоты не могут быть использованы для ресинтеза триглицеридов,
поэтому жирные
кислоты покидают жировую
ткань.
Напротив,
активация гликолиза в жировой ткани способствует накоплению в ней
триглицеридов, а также входящих в их состав жирных кислот.
В печени наблюдаются оба пути образования глицерол-3-фосфата.
Образовавшийся тем или иным путем глицерол-3-фосфат
последовательно ацилируется двумя молекулами КоА-производного жирной
кислоты (т.е. «активными» формами жирной кислоты – ацил-КоА). В
результате образуется фосфатидная кислота (фосфатидат):
Как отмечалось, ацилирование глицерол-3-фосфата протекает
последовательно,
т.е. в 2 этапа. Сначала глицерол-3-фосфатацилтрансфераза
катализирует
образование
лизофосфатидата
(1ацилглицерол-3-фосфата, а затем 1-ацилглицерол-3-фосфат-ацилтрансфераза
катализирует образование фосфатидата (1,2-диацилглицерол-3-фосфата) .
Далее фосфатидная кислота гидролизуется фосфатидат-фосфогидролазой до 1,2-диглицерида (1,2-диацилглицерола):
Затем 1,2-диглицерид ацилируется третьей молекулой ацил-КоА и
превращается в триглицерид (триацилглицерол). Эта реакция катализируется
диацилглицерол-ацилтрансферазой:
Синтез триглицеридов (триацилглицеролов) в тканях происходит с
учетом двух путей образования глицерол-3-фосфата и возможности синтеза
триглицеридов в стенке тонкой кишки из β-моноглицеридов, поступающих
из полости кишечника в больших количествах после расщепления
пищевых жиров. На рис. 11.6 представлены глицерофосфатный,
дигидроксиацетон-фосфатный
и
β-моноглицеридный
(моноацилглицероловый) пути синтеза триглицеридов.
Рис. 11.6. Биосинтез триглицеридов (триацилглицеролов).
Установлено,
что
большинство
ферментов,
участвующих
в биосинтезе триглицеридов,
находятся
в
эндоплазматическом
ретикулуме, и только некоторые, например глицерол-3-фосфатацилтрансфераза,– вмитохондриях.
Получение трипальмитина:
130.
Жирорастворимые витамины нерастворимы в воде, но растворяются
в органических растворителях. Они термостабильны, устойчивы к
изменению рН среды. Особенностью всех жирорастворимых витаминов
является их способность всасываться в кишках только в присутствии жиров,
а также иногда накапливаться в организме в больших количествах, вызывая
гипервитаминозы.
Жирорастворимые витамины выполняют ряд функций: способствуют
формированию, росту и развитию эмбрионов, образованию и регенерации
костной и эпителиальной тканей, свертыванию крови.
С химической точки зрения они имеют.одну общую особенность: в
состав их молекулы входят строительные блоки изопренового типа, что
наиболее ярко выражено в молекулах витаминов А, Е и К, которые
составлены из изопреновых единиц
Свойства жирорастворимых витаминов
Свойство 1. Растворяются в жирах.
Свойство 2. Входят в состав клеточных мембран.
Свойство 3. Имеют способность накапливаться в подкожно-жировой
клетчатке, в жировых капсулах внутренних органов. Благодаря этому в
организме создается достаточно «прочный» запас жирорастворимых
витаминов. Их избыток хранится в печени и при необходимости выводится
из нее с мочой.
Свойство 4. Основным источником содержания является пища
животного происхождения (мясо, рыба, молоко, яйца, сыр и так далее), а
также растительные продукты. Витамин К образуется кишечной
микрофлорой организма.
Свойство 5. Недостаток жирорастворимых витаминов встречается
крайне редко, так как из организма данный тип витаминов выводится
медленно.
Свойство 6. Передозировка жирорастворимыми витаминами или
однократное применение сверхвысокой дозы могут привести к тяжелому
расстройству организма. Особенно токсична передозировка витаминами А и
D.
Жирорастворимые витамины и их функции
Функция 1. Биологическая роль жирорастворимых витаминов
заключается в поддержании оптимального состояния клеточных мембран
разного типа.
Функция 2. Являются помощниками организма в усвоении продуктов
питания. Особенно обеспечивают наиболее полное расщепление пищевых
жиров.
Функция 3. Не образуют коферменты (за исключением витамина К).
Функция 4. Наряду со стероидными гормонами выполнят функцию
индукторов синтеза белка. Особенно высокой гормональной активностью
обладают активные формы витамина D.
Функция 5. Некоторые из них (такие как витамины А и Е) являются
витаминами-антиоксидантами и защищают наш организм от опаснейших
«разрушителей» – свободных радикалов.
К жирорастворимым витаминам относятся:
провитамины А (каротины и каротиноиды);
витамин А (ретинол);
витамин D (кальциферолы);
витамин Е (токоферолы);
витамин К (филлохиноны).
Витамин А содержится только в животных тканях. Растения лишены
этого витамина, однако они содержат группу веществ, которые в организме
млекопитающих служат предшественниками витамина А — каротиноиды.
Они довольно широко распространены в природе. Каротинами богат
стручковый перец, красная и кормовая морковь, зеленый клевер, абрикосы.
Различают а-, р- и у- каротины, среди которых наиболее ценными в
биологическом отношении являются Р-каротины.
В группу витамина А входит несколько витаминов, основным из
которых является витамин А, (ретинол):
Функции:
1. Антиоксидантная (защитная) функция. Бета – каротин (провитамин
А) играет огромное значение, выступая в роли антиоксиданта. Наличие 11
ненасыщенных двойных связей в молекуле провитамина А дает ей
возможность перехватывать и ликвидировать свободные радикалы (при этом
скорость реакции их взаимодействия в 5 раз выше, чем у витамина А).
В настоящее время известно о разрушительном действии свободных
радикалов. Эти активные молекулы являются врагами номер один для
нашего организма, разрушая все, что попадается им на пути.
Встретив свободный радикал, молекула каротина героически
принимает весь удар на себя. Тем самым она защищает организм от разного
рода заболеваний (в том числе раковых) и преждевременного старения!
Недаром бета – каротин и образующийся из него (а также поступающий с
пищей) витамин A называют «витаминами молодости и долголетия».
Однако важно отметить, что антиоксидантное действие провитамина А
наиболее эффективно в присутствии витаминов C и E.
2. Антиатеросклеротическая функция. Бета – каротин предотвращает
закупорку кровеносных сосудов холестериновыми бляшками, понижая
уровень «плохого» холестерина и повышая уровень «хорошего». В
результате снижается риск развития атеросклероза и сердечно - сосудистых
заболеваний таких, как инфаркты, инсульты, ишемическая болезнь сердца,
стенокардия и другие. Данная функция провитамина А усиливается в
присутствии витамина С.
3. Применяется при пониженной секреторной функции желудка,
атрофическом гастрите, язвенной болезни желудка в сочетании с пищей,
содержащей
цинк.
Незаменим
при
хронических
заболеваниях
мочевыделительной системы и органов дыхания.
4. Обеспечивает здоровое состояние кожи, слизистых оболочек, волос,
ногтей, зубов, десен. Используется при плохо заживающих ожогах и ранах, а
также фурункулезе, трофических язвах. Восстанавливает костную ткань.
5. Предотвращает развитие глаукомы, а также других заболеваний,
связанных со зрением.
6. Обеспечивает поддержание нормальной функции предстательной
железы (особенно у мужчин старше 40 лет).
7. Повышает устойчивость организма к действию разного рода
инфекций, обеспечивает общее укрепление иммунитета. Также помогает
бороться со стрессом.
8. Применяется для профилактики онкологических заболеваний. По
мнению ряда специалистов, взаимодействие бета – каротина с витамином С
способно предотвратить развитие рака шейки матки. Как считают эксперты,
большие дозы каротина нетоксичны в отличие от других витаминов, поэтому
в лечебной практике его можно принимать в количествах, в 5 – 10 раз
превышающих профилактические дозы.
9. Известны случаи, когда большие дозы натурального бета – каротина
замедляли разрушение иммунных клеток при СПИДе.
10. Защищает организм от вредного влияния облучения, солнечной
радиации, загрязненной окружающие среды. Так, например, солнцезащитные
крема содержат в достаточном количестве провитамин А и витамин А. Также
многим знакомы советы врачей пить абрикосовый или морковный сок при
частых рентгеновских снимках. Дело в том, что морковь и абрикосы богаты
бета – каротином.
Витамин D. Известно несколько витаминов группы D (D2, D3, D4, D5,
D6, D7), имеющих сходное строение. Наибольшей биологической
активностью обладают витамины D2 (эргокальциферол) и D3
(холекальциферол). Витамины группы D содержатся главным образом в
организме человека и животных.
В последнее время получено много данных, свидетельствующих о том,
что функция витамина D не ограничивается только регулированием обмена
кальция и фосфора, а более многогранна. Витамин D активирует
деятельность фермента щелочной фос-фатазы в очагах окостенения и тем
самым способствует образованию костной ткани.
Витамин D оказывает стимулирующее действие на синтез белка,
связывающего кальций, и ДНК-зависимый синтез РНК, что положительно
отражается на биосинтезе белков-переносчиков, ответственных за
всасывание кальция. Он способствует реабсорбции фосфатов, аминокислот и
ионов Са2+ из первичной мочи в плазму крови, усиливает реакции окисления
углеводов, пировиноградной кислоты, а также ускоряет реакции цикла
трикарбоновых кислот.
Функции:
1. Способствует усвоению кальция, а также его «союзников»: магния и
фосфора. Поэтому витамин D и именуют кальциферолом или «несущим
кальций».
Таким образом, витамин D для детей играет очень важную роль,
поскольку участвует в формировании, росте и развитии костей и зубов. Он
также предупреждает развитие рахита.
Женщины в период менопаузы также должны следить за тем, чтобы их
организм получал достаточное количество «солнечного витамина». Дело в
том, что в этот период они наиболее подвержены снижению прочности и
потере костной массы, что может привести к развитию остеопороза.
2. При переломах кальциферол способствует более быстрому
срастанию костей. Он также участвует в заживлении ран, в том числе и
послеоперационных.
3. В косметологии витамин D применяется для роста волос.
4. Используется при заболевании почек для устранения недостатка
кальция в крови.
5. Уменьшает риск развития рака молочной железы и оболочной
кишки.
6. Препятствует появлению ранних признаков старения.
7. Совместно с витаминами А и С используется для профилактики
простудных заболеваний, тем самым повышая общий иммунитет. Также
оказывает помощь в лечении конъюнктивитов, способствуя усвоению
витамина А.
8. Повышает устойчивость нервной системы.
9. Необходим для нормальной работы сердца, щитовидной железы.
Способствует активной мышечной деятельности, лучшему кровообращению.
Участвует в синтезе гормонов.
10. Помогает выводить свинец из организма. Люди, у которых имеется
недостаток витамина D, в большей степени подвержены отравлению
свинцом. Дело в том, что молекулы свинца перемещаются в организме по
тем же путям, что и кальциферол. Достаточное употребление молочных
продуктов, например, молока и творога, защитит Вас от этого «опасного
вредителя».
100.
Рибонуклеи́новая
кислота́ (РНК) —
одна
из
трёх
основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в
клетках всех живых организмов.
Так же, как ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), РНК состоит из
длинной цепи, в которой каждое звено называется нуклеотидом. Каждый
нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара рибозы и фосфатной
группы.
Последовательность
нуклеотидов
позволяет
РНК
кодировать генетическую информацию. Все клеточные организмы
используют РНК (мРНК) для программирования синтеза белков.
Клеточные
РНК
образуются
в
ходе
процесса,
называемого транскрипцией, то есть синтеза РНК на матрице ДНК,
осуществляемого
специальными
ферментами — РНК-полимеразами.
Затем матричные
РНК (мРНК)
принимают
участие
в
процессе,
называемомтрансляцией. Трансляция — это синтез белка на матрице мРНК
при участии рибосом. Другие РНК после транскрипции подвергаются
химическим модификациям, и после образования вторичной и третичной
структур выполняют функции, зависящие от типа РНК.
Для
одноцепочечных
РНК
характерны
разнообразные
пространственные структуры, в которых часть нуклеотидов одной и той же
цепи спарены между собой. Некоторые высокоструктурированные РНК
принимают участие в синтезе белка клетки, например,транспортные
РНК
служат
для
узнавания
кодонов
и
доставки
соответствующих аминокислот к месту синтеза белка, а рибосомные
РНКслужат структурной и каталитической основой рибосом.
Функции
РНК
различаются
в
зависимости
от
вида
рибонуклеиновый кислоты
1) Информационная РНК (и-РНК). Иногда данный биополимер
называют матричной РНК (м-РНК). Данный вид РНК располагается как в
ядре, так и в цитоплазме клетки. Основное назначение – перенос информации
о строении белка от дезоксирибонуклеиновой кислоты к рибосомам, где и
происходит сбор белковой молекулы. Относительно небольшая популяция
молекул РНК, составляющая менее 1% от всех молекул.
2) Рибосомная РНК (р-РНК). Самый распространенный вид РНК (около
90% от всех молекул данного вида в клетке). Р-РНК расположена в
рибосомах и является матрицей для синтеза белковых молекул. Имеет
наибольшие, по сравнению с другими видами РНК, размеры. Молекулярная
масса может достигать 1,5 миллионов кДальтон и более.
3) Транспортная РНК (т-РНК). Расположена, преимущественно, в
цитоплазме клетки. Основное назначение- осуществление транспорта
(переноса) аминокислот к месту синтеза белка (в рибосомы). Транспортная
РНК составляет до 10% от всех молекул РНК, располагающихся в клетке.
Имеет наименьше, по сравнению с другими РНК- молекулами, размеры (до
100 нуклеотидов).
4) Минорные (малые) РНК. Это молекулы РНК, чаще всего с
небольшой молекулярной массой, располагающиеся в различных участках
клетки (мембране, цитоплазме, органеллах, ядре и т.д.). Их роль до конца не
изучена. Доказано, что они могут помогать созреванию рибосомной РНК,
участвуют в переносе белков через мембрану клетки, способствуют
редупликации молекул ДНК и т.д.
5) Рибозимы. Недавно выявленный вид РНК, принимающие активное
участие в ферментативных процессах клетки в качестве фермента
(катализатора).
6) Вирусные РНК. Любой вирус может содержать только один вид
нуклеиновой кислоты: либо ДНК либо РНК. Соответственно, вирусы,
имеющие в своём составе молекулу РНК, получили название РНКсодержащие. При попадании в клетку вируса данного типа может
происходить процесс обратной транскрипции (образование новых ДНК на
базе РНК), и уже вновь образовавшаяся ДНК вируса встраивается в геном
клетки и обеспечивает существование, а также размножение возбудителя.
Вторым вариантом сценария является образование комплиментарной РНК на
матрице поступившей вирусной РНК. В этом случае, образование новых
вирусных белков, жизнедеятельность и размножение вируса происходит без
участия дезоксирибонуклеиновой кислоты только на основании генетической
информации, записанной на вирусной-РНК.
Строение РНК
Молекула имеет однонитевое строение. Полимер. В результате
взаимодействия нуклеотидов друг с другом молекула РНК приобретает
вторичную структуру, различной формы (спираль, глобула и т.д.).
Мономером РНК является нуклеотид (молекула, в состав которой входит
азотистое основание, остаток фосфорной кислоты и сахар (пептоза)). РНК
напоминает по своему строению одну цепь ДНК. Нуклеотиды, входящие в
состав РНК: гуанин, аденин, цитозин, урацил. Аденин и гуанин относятся к
пуриновым основаниям, цитозин и урацил к пиримидиновым. В отличие от
молекулы ДНК, в качестве углеводного компонента рибонуклеиновой
кислоты выступает не дезоксирибоза, а рибоза. Вторым существенным
отличием в химическом строении РНК от ДНК является отсутствие в
молекуле рибонуклеиновой кислоты такого нуклеотида как тимин. В РНК он
заменён на урацил.
Нуклеотид, состоящий из рибозы, остатка фосфорной кислоты и
азотистого основания - урацил:
49.
Фталевая кислота (1,2-бензолдикарбоновая кислота) — простейший
представитель двухосновных ароматических карбоновых кислот.
Изомерия
Фталевая кислота имеет три изомера, отличающиеся друг от друга взаи
мным расположением карбоксильныхгрупп -COOH:
бензол-1,2дикарбоновая кислота (ортофталевая кислота, или фталевая кислота);
бензол-1,3дикарбоновая кислота (метафталевая кислота, или изофталевая кислота);
бензол-1,4дикарбоновая кислота (парафталевая кислота, или терефталевая кислота).
ортофталевая кислота
метафталевая кислота
парафталевая кислота
Химические свойства арендикарбоновых
аналогичны свойствам монокарбоновых кислот.
кислот
в
основном
Они дают все реакции, характерные для карбоксильной группы.
Арендикарбоновые кислоты по первой ступени являются более сильными
кислотами, чем монокарбоновые:
рКа1
рКа2
Бензойная
кислота
4,17
-
Фталевая
кислота
2,95
5,41
Изофтелевая
кислота
3,46
4,46
Терефталевая
кислота
3,51
4,82
При нагревании фталевая кислота выделяет воду и превращается
во фталевый ангидрид. Также она образует ангидрид при действии
водоотнимающих реагентов. Под действием хлорида фосфора(V) она
превращается в соответствующийхлорангидрид.
Фталевая кислота вступает в реакции электрофильного замещения: в
нейтральной водной среде она хлорируется с образованием 4хлорпроизводного, а затем — 4,5-дихлорпроизводного. В кислой среде
хлорируются все четыре незамещённых положения ароматического цикла.
Нитрование фталевой кислоты приводит к 3- и 4-нитропроизводным.
Фталевая кислота декарбоксилируется в присутствии катализаторов
при 200 °C до бензойной кислоты, а при 350 °C в присутствии оксида
кадмия CdO — до бензола. Как и другие карбоновые кислоты, фталевая
кислота образует соли и сложные эфиры по одной или двум карбоксильным
группам, называемые фталатами
Фталевая кислота обладает св-вами бензолполикарбоновых кислот.
При нагр. или действии дегидратирующих агентов легко превращается
во фталевый ангидрид. При взаимод. с PCl5 образует фталоилдихлорид (ф-ла
I), к-рый при действии AlCl3 перегруппировывается в изомерную
несимметричную форму (П); при нагр. соед. II легко переходит в I.
В водной нейтральной среде фталевая кислота хлорируется сначала до
4-хлор-, а затем до 4,5-дихлорфталевой к-ты, при хлорировании в кислой
среде дает тетрахлорпроизводное. Нитрование фталевой кислоты приводит к
смеси приблизительно одинаковых кол-в 3-и 4-нитропроизводных. При
200 0C (кат.- соли Zn, Ni, Cu) фталевая кислотадекарбоксилируется до
бензойной к-ты, при 350 0C в присут. CdO - до бензола.
С основаниями фталевая кислотаобразует соли по
одной
или
двум карбоксильным группам, со спиртами -моно- и диэфиры; соли и эфиры
фталевойкислоты наз. фталатами. Из эфиров наиб. практич. значение
имеют диметилфталат и дибутилфталат. Калиевая сольфталевой кислоты при
400 0C в присут. фталата Zn или Cd изомеризуется в соль терефталевой к-ты.
Привосстановлении Zn-пылью в CH3COOH фталевая кислота превращается в
1(ЗH)-изобензофуранон - фталид.
Образование сложного эфира:
COOH
COOCH2CH3
+ 2 CH3CH2OH
COOH
+ 2 H2 O
COOCH2CH3
67.
Основной формой существования углеводов в растворах является, как
неожиданно оказалось, циклическая. Циклическая форма углеводов
появляется в результате внутримолекулярной реакции образования
полуацеталя, когда карбонильная группа взаимодействует с одним из
гидроксилов той же молекулы (чаще всего- с пятым). При этом получается
довольно стабильная шестичленная циклическая структура, конформации
которой очень напоминают конформации циклогексана. Поскольку
шестичленные циклы, содержащие кислород, весьма сходны по структуре с
пираном, их называют пиранозными формами или просто пиранозами. В
меньших количествах в растворах содержатся фуранозные формы углеводов,
образованные в результате реакции карбонильной группы с гидроксилом при
четвертом атоме углерода. При растворении кристаллической D-глюкозы в
воде, происходит более или менее быстрое (в зависимости от наличия
катализаторов образования полуацеталя) изменение угла вращения
плоскости поляризованного света от 112 град до некоторого равновесного
значения (около 53,8 град). Это значение характерно для присутствующей в
растворе смеси всех пяти форм D- глюкозы (двух пиранозных, двух
фуранозных и линейной). На долю линейной формы приходится менее 1
процента. В результате циклообразования возникает дополнительный центр
асимметрии, при углероде под номером 1. Конформация при этом атоме
углерода теперь определяет один из двух новых изомеров, которые называют
аномерами (- и - аномеры). Взаимопревращение форм глюкозы друг в
друга через образование линейной конформации носит название
мутаротации:
Наиболее общепринятой формой изображения циклических форм
углеводов являются структуры Хеуорса (Haworth). D-изомеры в таком
изображении имеют группировку СН2ОН с шестым (или пятым у рибозы)
атомом углерода, расположенную над плоскостью кольца. -аномеры
изображаются имеющими аномерный гидроксил под плоскостью кольца, а аномеры – над плоскостью кольца. Таким образом выглядят циклические
формы фруктозы и рибозы (фуранозные):
Гидроксильная группа при новом центре асимметрии является
полуацетальной (помечена красным), что резко отличает ее по химическим
свойствам от остальных гидроксилов в молекуле. Поэтому ее называют
аномерным (или гликозидным) гидроксилом. В мягких условиях кислотного
катализа
возможно
образование
полного
ацеталя
(гликозида)
присоединением молекулы любого спирта или, вообще говоря, в результате
взаимодействия с любым спиртовым гидроксилом, в том числе и другим
аномерным гидроксилом. Типичными гликозидами такого рода являются
дисахариды. Циклические формы галактозы и маннозы:
Правила перехода от линейных форм к циклическим заключаются в
том, что группировки, стоящие в линейных формах справа, в циклических
формах изображаются под кольцом, а те, что слева- над кольцом:
Перспективные формулы:
Проекционные формулы:
α-D-фруктофураноза
β-D-глюкопираноза
(115-124)
А) Уравнение реакции:
KI + AgNO3 → AgI↓ + KNO3
Как видно, образование мицеллы начинается с выпадения
микрокристалла йодида серебра.
По условию в избытке находится AgNO3. В таком случае катионы
серебра будут потенциалопределяющими, а нитрат-анионы - противоионами.
Формула мицеллы будет следующей:
{mAgI*nAg+*(n-x)NO3-}x+*xNO3Б) 2Na3PO4 + 3CuCl2 → Cu3(PO4)2↓ + 6NaCl
Как видно, образование мицеллы начинается с выпадения
микрокристалла фосфата меди.
По условию в избытке находится Na3PO4. В таком случае фосфатанионы будут потенциалопределяющими, а ионы натрия - противоионами.
Формула мицеллы будет следующей:
{mCu3(PO4)2*nPO43-*3(n-x)Na+}3x-*3xNa+
Число
потенциалобразующих
ионов
n
=
500;
число противоионов адсорбционного слоя (n – х) = 300;
число
противоионов
диффузного
слоя
x=200.
Величина φ прямопропорциональна числу зарядов потенциалопределяющих
ионов
на
поверхности
частицы
n
=
500.
Величина ζ прямопропорциональна числу противоионов в диффузном слое x
= 200
112.
Следствие из закона Рауля: повышение температуры кипения раствора,
раствор закипает при более высокой температуре, так как концентрация
молекул растворителя в нём всегда ниже, чем в чистом растворителе, и
давление насыщенного пара раствора достигает атмосферного при более
высокой температуре.
Где:
Δt кип. – повышение температуры кипения раствора;
К эб. – эбулиоскопическая постоянная;
Cm– моляльная концентрация;
gB – масса растворенного вещества;
gA – масса растворителя;
µB – молярная масса растворенного вещества.
Чтобы узнать массу растворенного вещества:
𝐾 ∙𝑔 ∙1000
2,57∙15∙1000
𝜇𝐵 = эб 𝐵
=
= 250 (г/моль)
∆𝑡кип ∙𝑔𝐴
(81,54−80)∙100
Молярная масса одного мономера (CH2=CHCl) равна 62,5 (г/моль)
Отсюда можем узнать степень полимеризации:
𝜇𝐵
250
𝑛=
=
=4
𝜇мономера 62,5
