Слайд 1Структура органических молекул клетки
Слайд 3Белки – гетерополимеры из аминокислот
Общая формула аминокислоты
Аминокислоты – мономеры белка
Белок
– это цепочка различной длины из 20 различных аминокислот, собранных
в разном соотношении и порядке
Каждая аминокислота имеет атом углерода, с которым связаны
Карбоксильная группа
Аминогруппа
Атом водорода
Радикал
Все аминокислоты имеют разные радикалы
Слайд 4Пептидная связь
Пептидная связь возникает между аминогруппой одной и карбоксильной группой
другой аминокислоты
При образовании пептидной связи выделяется вода
Две объединенных аминокислоты называют
дипептид, если таких аминокислот много, то образуется полипептид.
Средняя длина 1 аминокислоты 0,3 нм, масса – 120 г/моль
Слайд 6Заменимые и незаменимые аминокислоты
Слайд 7Первичная структура белка
Первичная структура белка – это последовательность из аминокислот,
которые его образуют
Закодирована в генетическом коде (образуется в результате транскрипции)
Образована
пептидными связями
В таком виде белки не работают, однако, именно из-за аминокислотного состава зависит дальнейшая укладка белка
Слайд 8Вторичная структура белка
Примеры пептидных групп
β - складки
α-спираль
Образуется за счет водородных
связей между недалеко расположенными пептидными группами
2 вида: α-спирали и β
- складки
В таком виде могут функционировать некоторые структурные белки
Слайд 9Кератин – белок из альфа-спирали
Слайд 11Третичная структура белка
Образуется глобула за счет взаимодействия радикалов
Связи образуются внутри
одной полипептидной цепочки
Отдельные фрагменты глобулы могут иметь вторичную структуру
Белки могут
функционировать в таком виде
Слайд 12Связи в третичной структуре белка образуются за счет взаимодействия радикалов
в одной цепочке белка
Слайд 13Четвертичная структура белка
Пример - гемоглобин
Взаимодействие глобул (т.е. нескольких полипептидных цепочек)
Связи
образуются между радикалами
Каждая отдельная полипептидная цепочка в таком случае называется
субъединицей
Слайд 15Функции белков
Белки выполняют множество функций
Ферменты могут иметь только белковую природу
(но, не все белки являются ферментами)
Рецепторы могут быть только белками
(или комплексом белков с чем-то)
Энергетическая функция белков минимальна и они сжигаются организмом в последнюю очередь
Энергетический выход при сгорании 1 г белка равен углеводному: 4,1 ккал или 17,2 кДж
Слайд 17Белки-гормоны
Инсулин
Соматотропин
Слайд 19Внутриклеточная передача сигналов
Слайд 22Транспортные белки
Альбумины
Аполипопротеины в хиломикронах
Слайд 25Белки-токсины
Ботулотоксин
Тетанроспазмин
https://io9.gizmodo.com/5915470/10-of-the-deadliest-proteins-on-earth
Слайд 26Белки-ферменты
Ферменты – это белки, специализирующиеся на проведении химической реакции
Один фермент
выполняет только одну химическую реакцию, ускоряя ее в тысячи раз
(а иногда в принципе делая возможной)
Вещество – взаимодействующее с ферментом – субстрат, а то, что образуется после химического превращения – продукт
Субстрат взаимодействует с определенным участком фермента: активным центром, который подходит к субстрату как ключ к замку
Кофермент – это необязательный участник процесса, который не изменяется в ходе химического превращения
Для проведения некоторых ферментативных реакций кофермент необходим
Слайд 29Активация ферментов в клетке путем фосфорилирования
Слайд 30Скорость ферментативной реакции.
Зависимость от t и pH
Слайд 31Скорость ферментативной реакции.
Зависимость от концентрации фермента и субстрата
Слайд 32Углеводы
Молекула сахаров содержит несколько гидроксильных групп, а также одну альдегидную
или карбонильную группу
Альдозы содержат альдегидную группу (глюкоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза)
Кетозы
содержат карбонильную группу (фруктоза)
В растворе сахара приобретают циклическую форму (α или β)
Образуются в ходе фотосинтеза или в гладкой ЭПС животных
Слайд 33Строение моносахаридов
Пентозы
Гексозы
Слайд 37Восстанавливающая способность сахаров
https://www.youtube.com/watch?v=zEaaVALgW0c
Слайд 38Полисахариды – это гомополимеры глюкозы
Целлюлоза – полимер из β-глюкозы. Структурная
единица клеточной стенки растений
Крахмал - полимер из α-глюкозы. Основное запасное
вещество растений
Гликоген – более разветвленный полимер из α-глюкозы.
Основное запасное вещество животных и грибов
Слайд 39Функции углеводов
Главная функция – энергетическая.
Энергетический выход при сгорании 1 г
углеводов равен 4,1 ккал или 17,2 кДж
Примеры структурной функции: клеточные
стенки
Повышение уровня глюкозы в крови приводит к диабету
Запасающая: сохранение полимеров глюкозы прозапас
Углеводы НЕ имеют гормональной функции
Слайд 40Липиды
Гидрофобные вещества клетки, образуются в гладкой ЭПС
Жирные кислоты
Триглицериды
Фосфоглицериды
Производные холестерина (стероиды)
Слайд 43Холестеролы
Функции холестерола
1. Структурная – входит в состав мембран, повышая их
вязкость и жесткость.
2. Связывание полиненасыщенных жирных кислот и их транспорт
между органами и тканями в составе липопротеинов низкой и высокой плотности.
3. Является предшественником желчных кислот, стероидных гормонов (кортизола, альдостерона, половых гормонов) и витамина D.
Слайд 45Функции липидов
Запасающая и энергетическая функции: при сжигании 1 г жиров
образуется 9,3 ккал или 38,9 кДж энергии. Однако, организм расходует
жиры во вторую очередь
Защита и терморегуляция: подкожная жировая клетчатка защищает от механических повреждений и перепадов температур (особенно у водных животных)
Образуют все мембраны клеток (структурная функция)
Источник образования стероидных гормонов (регуляторная функция)
Слайд 46Нуклеиновые кислоты
Нуклеотид РНК
Нуклеотид ДНК
Включают ДНК и РНК
Состоят из нуклеотидов
Каждый нуклеотид
имеет азотистое основание, сахар (пентозу) и остаток фосфорной кислоты
ДНК включает
сахар дезоксирибозу и азотистые основания аденин, или цитозин, или гуанин, или тимин
РНК включает сахар рибозу и азотистые основания аденин, или цитозин, или гуанин, или урацил
Слайд 47Соединение нуклеотидов
Цепочка нуклеотидов образована сахарофосфатным остовом, с чередованием сахара и
остатка фосфорной кислоты. Один остаток присоединяется к 3 атому углерода
в сахаре, другой – к 5. Соответственно свободные концы называют 3’ и 5’
Направление цепи важно, так как все ферменты движутся в определенную сторону
Азотистое основание находится сбоку
Азотистые основания двух цепей при любых взаимодействиях объединяются с помощью водородных связей по принципу комплементарности.
В ДНК между А и Т всегда 2 водородных связи, а между Г и Ц – 3.
Слайд 48Структура ДНК
Состоит из двух антипараллельных цепочек, объединенных водородными связями, возникающими
между азотистыми основаниями.
Ширина ДНК (2 цепей) равна 0,2 нм
Длина одного
нуклеотида – 0,34 нм
Масса нуклеотида – 345 г/моль
Можно найти линейные ДНК в ядре и кольцевые в митохондриях и пластидах
Молекула ДНК обычно упакована с помощью белков и образует хроматиды хромосом (что является синонимами, если хромосома однохроматидная). При максимальной компактизации хромосомы становится видно в световой микроскоп.
Функции: хранение и реализация генетической информации, образование РНК
Правило Чарграффа: В ДНК количество А=Т, а Г=Ц
Слайд 50Виды РНК
иРНК: матрица для синтеза белков
рРНК: входит в состав рибосом
тРНК:
транспорт аминокислот к месту синтеза белка
РНК: одноцепочечные нуклеиновые кислоты. Выделяют
3 основных вида РНК. Все они образуются комплементарно ДНК. В РНК не встречается тимин, вместо него – урацил, комплементарный аденину
Слайд 52Участники
Пировиноградная кислота
Продукт гликолиза
Субстрат
Кофермент
Кофермент
Кофермент
Продукт
Слайд 53Этапы катаболизма
Подготовительный этап
Расщепление полимеров до мономеров
Иногда идет с затратой
энергии
Происходит в органах пищеварительной системы и в лизосомах
2. Бескислородный этап
(гликолиз)
В цитоплазме
3. Кислородный этап
Цикл Кребса (в матриксе митохондрий)
Окислительное фосфорилирование
Если кислородный этап провести невозможно (анаэробные условия), то происходит брожение
Слайд 54Использование других соединений
В качестве источника энергии клетка может использовать не
только глюкозу
Другие соединения могут включаться в обмен на разных этапах
Слайд 55Гликолиз
Происходит в цитоплазме
Бескислородный этап
1 глюкоза распадается на 2 пирувата (пировиноградная
кислота, ПВК)
Энергетический выход: 2 АТФ
Дополнительно: 2 НАД*Н, которые возможно использовать
только в кислородном этапе
Молочнокислое брожение
НАД НАД+
НАДН НАД*Н НАДН+Н
Слайд 56Ключевой фермент гликолиза - фосфофруктокиназа
(регулирует скорость всего процесса)
В реакциях
с фосфоглицераткиназой и пируваткиназой образуется АТФ
Гликолиз
https://www.youtube.com/watch?v=PVEQUK4QX1Y
Слайд 57Цикл Кребса
Первая часть кислородного этапа окисления глюкозы
Он же цикл
трикарбоновых кислот (ЦТК)
Он же цикл лимонной кислоты
Происходит в матриксе митохондрий
Окисляет
2 пирувата до углекислого газа
Продукт : 6 НАД*Н, 2 ФАДН2 и 2 АТФ
НАДН и ФАДН2 – переносят электроны и протоны на электроно-транспортную цепь митохондрий (ЭТЦ)
Слайд 58Цикл трикарбоновых кислот
Итоги цикла трикарбоновых кислот:
(для 1 молекулы глюкозы)
6 СО2
(2 до цикла и 4 в цикле)
8 НАДН•Н (6 в
цикле + ещё 2 до) и 2 ФАД•Н2
2 ГТФ ( могут превращаться в АТФ)
Начинается с реакции: ОА +ацетилкоэнзим А
Происходит в матриксе митохондрий
https://www.youtube.com/watch?v=G-LURhjHJD4
Слайд 59ЩУКа съела ацетат, получается цитрaт,
Через цисaконитaт будет он изоцитрaт.
Вoдoрoды отдaв
НАД, oн теряет СО2,
Этoму безмернo рaд aльфa-кетоглутaрaт.
Окисление грядет — НАД
похитил вoдoрoд,
ТДФ, коэнзим А забирают СО2.
А энергия едва в сукциниле пoявилась,
Сразу АТФ рoдилась и oстался сукцинат.
Вот дoбрался он дo ФАДа — вoдoрoды тому надo,
Фумарат воды напился, и в малат oн превратился.
Тут к малату НАД пришел, вoдoрoды приобрел,
ЩУКа снoва oбъявилась и тихoнькo затаилась.
ЩУКу АЦЕТИЛ ЛИМОНил,
Но нарЦИСсА КОНь боялся,
Он над ним ИЗОЛИМОННо
АЛЬФА-КЕТОГЛУТАРался.
СУКЦИНИЛся КОЭНЗИМом,
ЯНТАРился ФУМАРОВо,
ЯБЛОЧек припас на зиму,
Обернулся ЩУКой снова.
Мнемонические правила
Слайд 60Окислительное фосфорилирование
Вторая часть кислородного этапа
Происходит на кристах митохондрий
Электроны с
НАДН (6 шт из цикла Кребса и 2 шт из
гликолиза) и ФАДН2 (2 из цикла кребса) транспортируются по электроно-транспортной цепи митохондрий, что приводит к закачке Н+ в межмембранное пространство
Н+ проходят через мембрану по градиенту концентрации в матрикс через АТФ-синтазу
АТФ-синтаза крутится и соединяет АДФ и фосфат
Результат: еще 34 АТФ (всего 36 в кислородном этапе)
Слайд 61Электрон-транспортная цепь (ЭТЦ)
на кристах митохондрий
Акцептор электронов – О2!!!
4 ферментативных комплекса
:
Комплекс I
НАДН-дегидрогеназный комплекс
Комплекс II
Сукцинатдегидрогеназа
Комплекс III
Цитохром-bc1-комплекс
Комплекс IV
Цитохром
c оксидаза
Ингибитор – цианистый калий
система трансмембранных белков и переносчиков электронов, которые передают электроны от субстратов на кислород
https://www.youtube.com/watch?v=emv0YTZKLWg
Слайд 62Строение АТФ-синтазы
Антибиотик олигомицин ингибирует АТФ-синтазу
компонент FO — трасмембранный домен,
Состоит из
1а, 2 b, 9-12 c CE
компонент F1 — находится вне
мембраны, в матриксе. Состоит из 9 СЕ – 3α + 3β и γ, δ , ε
Бойер – модель вращающего катализа
1 оборот γ-СЕ = 3 АТФ
https://www.youtube.com/watch?v=fC58dHdomQw
3 каталитических центра на β-СЕ
Конформации:
О- открытое; Т – закрытое и L - неплотное
Слайд 63Химический термогенез
При окислительном фосфорилировании не вся энергия субстратов тратится на
совершение работы, а существенная часть рассеивается в виде тепла, особые
клетки организма умеют изменять это соотношение с целью наработки тепла.
Клетки бурой жировой ткани, в отличие от белой жировой ткани бурые жировые клетки содержат большое количество митохондрий. Во внутренней мембране митохондрий этих клеток имеется белок термогенин (до 15% от всех белков митохондрий).
При охлаждении организма бурые адипоциты получают сигналы по симпатическим нервам, и в них активируется расщепление жира – липолиз. Окисление жиров приводит к получению большого количества НАДН и ФАДН2, активизации работы дыхательной цепи и возрастанию электрохимического градиента, который используется не для получения энергии, а для получения тепла.
Этот механизм активно используют младенцы и животные при выходе из спячки.
