Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Біологічна роль вітамінів, липидов, процесів бродіння - Біологія

1. Класифікація, властивості і біологічна роль вітамінів

Сучасна класифікація вітамінів не є довершеною. Вона заснована на фізико-хімічних властивостях (зокрема, розчинність) або на хімічній природі, але досі зберігаються і буквені позначення. У залежності від розчинності в неполярних органічних розчинниках або у водному середовищі розрізнюють жирорастворимые і водорастворимые вітаміни.

1. ВІТАМІНИ, РОЗЧИННІ В ЖИРАХ.

Вітамін А (антиксерофталический).

Вітамін D (антирахітичний).

Вітамін Е (вітамін розмноження).

Вітамін K (антигеморагічний).

2. ВІТАМІНИ, РОЗЧИННІ В ВОДІ.

Вітамін В1(антиневритный).

Вітамін В2(рибофлавін).

Вітамін PP (антипеллагрический).

Вітамін В6(антидермитный).

Пантотен (антидерматитный чинник).

Біотін (вітамін Н, чинник зростання для грибків, дріжджів і бактерій, антисеборейный).

Інозіт.

Парааминобензойная кислота (чинник зростання бактерій і чинник пігментації).

Фолиевая кислота (антианемічний вітамін, вітамін зростання для курчат і бактерій).

Вітамін В12(антианемічний вітамін).

Вітамін В15(пангамовая кислота).

Вітамін З (антискорбутный).

Вітамін Р (вітамін проникності).

Багато які відносять також до числа вітамінів холин і неграничні жирні кислоти з двома і великим числом двійчастих зв'язків. Всі вищеперелічені - розчинні у воді - вітаміни, за исклдючением инозита і вітамінів З і Р, містять азот в своїй молекулі, і їх часто об'єднують в один комплекс вітамінів групи ВІТАМІН А (ретинол, аксерофтол)

Основні джерела в природі

Вітамін А, жиророзчинний вітамін, зустрічається в природі в двох основних видах - у вигляді ретинола, що міститься тільки в тваринних джерелах, і певних каротиноидов (провітамінів), що містяться тільки в рослинних джерелах. Каротиноиды - це ті з'єднання, які додають багатьом фруктам і овочам жовте і оранжеве забарвлення. Бета-каротин є найбільш поширеним і відомим серед каротиноидов. Бета-каротин є попередником вітаміну А або "провітаміном А", оскільки його активність вітаміну А виявляється тільки після трансформації в ретинол в організмі. Розщеплення однієї молекули бети-каротину специфічним кишковим ферментом приводить до утворення двох молекул вітаміну Перетворений вітамін А або ретинол міститься в печінці, яєчному жовтку, рибі, суцільному молоці, вершковому маслі і сирі.

Вітамін В1

Синоніми: Тіамін, чинник проти бери-бери, анеурин, противоневритный чинник.

Основні природні джерела

Вітамін В1содержітся в різних продуктах, але, в основному, в невеликих кількостях. Більше за весь тіамін міститься в сушених пивних дріжджах. Іншими джерелами тіаміну є м'ясо (свинина, баранина, яловичина), птах, суцільні зернові злаки, горіхи, бобові рослини, сушені боби і тваринна їжа.

У процесі перемола пшениці в білу муку або при поліровки коричневого рису з утворенням білого рису зерна злакових втрачають тіамін, що міститься в отрубях.

Людина

Людина і інші примати потребують постійного надходження в організм вітаміну В1вместе з їжею.

Основні антагоністи

Ряд продуктів, такі як кава, чай, свіжа риба, горіхи бетеля і деякі злакові, діють як антагоністи даного вітаміну.

Медичні препарати, зухвалі головокружіння, втрату апетиту, підвищення кишкової функції або мочевыделение, приводять до зниження кількості тіаміну в організмі.

Отруєння миш'яком або іншими важкими металами викликають неврологічні симптоми нестачі тіаміну. Ці метали блокують важливий метаболічний етап, що включає тіамін в якості кофермента.

Вітамін В12

Вітамін В12относится до групи кобальтосодержащих корриноидов, відомих як кобаламины. Він також відомий як чинник проти пернициозной анемії, екзогенний чинник Кастла, або тваринний білковий чинник. Найбільш важливими в організмі людини кобаламинами є гидроксикобаламин, аденозилкобаламин і метилкобаламин, останні два являють собою активні форми кофермента. Цианокобаламин є синтетичною формою вітаміну В12, завдяки своїй доступності і стабільності що отримала широке клінічне застосування. У організмі людини цианокобаламин перетворюється в активні форми кофермента.

Основні природні джерела

Вітамін В12содержітся переважно в продуктах тваринного походження, в особливо в окремих органах (печінка, бруньки, серце, мозки). Іншим важливим джерелом вітаміну В12являются риба, яйця і молочні продукти.

У продуктах рослинного походження вітамін В12практічеськи відсутній. Кишкові бактерії синтезують вітаміну В12, але в звичайних умовах здійснюють цей синтез в тих областях, де всмоктування не відбувається.

Вітамін В2

Синоніми: Офіційно визнана назва вітаміну В2- рибофлавін. Раніше він також називався вітамін G, лактофлавин, овофлавин, гепатофлавин, вердофлавин і урофлавин. Більшість з цих назв вказують на джерело, з якого даний вітамін був початково виділений, т. е. молоко, яйця, печінка, рослини і сеча.

Основні природні джерела

Рибофлавін є одним з найбільш широко поширених вітамінів. Рибофлавін міститься у всіх клітках тварин і рослин, але лише небагато продукти є багатими джерелами даного вітаміну. Найбільша концентрація рибофлавіну виявляється в дріжджах і печінці, але найбільш поширеними дієтичними джерелами рибофлавіну є молоко і молочні продукти, м'ясо, яйця, овочі і зелень. Зерна злаків, хоч і містять не дуже багато рибофлавіну, є важливими джерелами даного вітаміну для тих, у кого злакові складають основний компонент харчового раціону. Вітамінізувати мука і борошняні вироби дозволяють отримувати достатню кількість вітаміну В2. Рибофлавін з тваринних продуктів засвоюється краще, ніж з рослинних джерел. У коров'ячому, овечому і козиному молоці не менше за 90% рибофлавіни знаходиться у вільній формі, в більшості інших джерел він виявляється пов'язаним з білками.

Вітамін В6

Синоніми: Термін вітамін В6ілі пиридоксин використовується для позначення цілої групи родинних речовин, взаємозамінних в процесі метаболізму, а саме: пиридоксол (спирт), пиридоксаль (альдегід) і пиридоксамин (амин).

Основні природні джерела

В харчових продуктах вітамін В6обично пов'язаний з білками. Пиридоксол виявляється головним чином в рослинах, а пиридоксаль і пиридоксамин головним чином виявляються в тваринних тканинах. Чудовими джерелами пиридоксина є курчата, коров'яча печінка, свинина і телятина. Хорошими джерелами пиридоксина також є шинка і риба (тунець, форель, палтус, оселедець, лосось), горіхи (арахіс, волоський горіх), хліб, крупи і суцільні зерна злакових. Загалом овочі і фрукти досить бідні вітаміном В6, хоч деякі з продуктів цього класу містять пиридоксин у вельми значній кількості, зокрема квасоля, цвітна капуста, банани і ізюм.

Людина

Людина і інші примати для задоволення потреб свого організму мають потребу у зовнішніх джерелах вітаміну В6, що поступає разом з їжею. Незначна кількість вітаміну В6может синтезуватися кишковими бактеріями.

Основні антагоністи

Відомо більше за 40 різних медичних препаратів, здатну взаємодіяти з вітаміном В6і приводити до зниження його статусу в організмі. Основними антагоністами вітаміну В6являются:

- дезоксипиридоксин, ефективний аниметаболит;

- изоцианид, туберкулостатический препарат;

- гидралазин, препарат проти підвищеної чутливості;

- циклосерин, антибіотик; і

- пенициламин, препарат що використовується при лікуванні хвороби Вільсона.

З іншого боку, вітамін В6может сам виступати як антагоніст у пацієнтів, страждаючих хворобою Паркинсона і що проходять лікування препаратом L-дофа, при цьому дія пиридоксина виявляється протилежною дії L-дофа.

Бета-каротин

Бета-каротин є одним з природних каротиноидов, яких нараховується понад 600. Каротиноиды - це пігменти від жовтого до червоного кольору, які широко поширені в рослинах. Порядку 50 каротиноидов здатні відтворювати активність вітаміну А і тому їх відносять до числа каротиноидов, що є провітаміном А. Бета-каротин - найбільш поширений і найбільш ефективний провітамін А в наших продуктах.

Теоретично одна молекула бети-каротину може розщіплюватися на дві молекули вітаміну А. Однако в організмі бета-каротин тільки частково перетворюється у вітамін А, а частина, що залишилася нагромаджується в незмінному вигляді. Більш того частка бети-каротину, що перетворюється у вітамін А в організмі, контролюється статусом вітаміну А, що в результаті дозволяє уникнути явищ токсичности, викликаної надлишком вітаміну А в організмі. Згідно з отриманими в цей час даними бета-каротин, будучи безпечним джерелом вітаміну А, виконує ще багато важливих біологічних функцій, які можуть бути ніяк не пов'язані з його статусом провітаміну.

Основні природні джерела

Найкращими джерелами бети-каротину є яскраво-жовті/оранжеві овочі і фрукти і темно-зелені листові овочі, а саме:

- Жовті/оранжеві овочі - морква, батат, гарбуз, кабачки.

- Жовті/оранжеві овочі - абрикоси, диня мускусна, папайя, манго, карамболь, нектарин, персики.

- Темно-зелені листові овочі - шпинат, брокколи, салат эндивий, капуста, цикорій, салат эскариоль, кресс водяної зелене листя буряка, ріпи, гірчиці, кульбаби лікарської.

- Інші овочі і фрукти, що є хорошими джерелами бети-каротину - гарбуз звичайний, аспарагус, зелений горошок, кислі сорти вишень, слива домашня.

Вміст бети-каротину в овочах і фруктах може бути різним в залежності від сезону і міри зрілості. Біологічна цінність бети-каротину з овочів і фруктів залежить від їх методу приготування перед вживанням. Тому всякі вказівки відносно вмісту бети-каротину в продуктах є лише приблизними величинами.

Біотін (вітамін Н)

Синоніми

Биотин - водорозчинний член групи вітамінів В, відомий також під назвами вітамін Н, вітамін В8 і кофермент R. Хотя існують вісім різних форм биотина, тільки одна з них, а саме, D-биотин, зустрічається в природних з'єднаннях і виявляє повний спектр біологічної активності.

Основні природні джерела

В малих кількостях биотин виявляється в більшості харчових продуктів. Найбільш багатими його джерелами є дріжджі, печінка і бруньки. Також багато його міститься в яєчному жовтку, соєвих бобах, горіхах і крупи. Дані, отримані в експериментах на тваринах, демонструють, що біологічна доступність биотина варіюється в значних межах.

Мікроорганізми, що виробляють биотин, знаходяться в товстому кишечнику, але роль і масштаб його энтерального синтезу у всьому метаболізмі биотина не відомі.

Основні антагоністи

Авідін, гликопротеин, що міститься в білці сирого яйця, зв'язується з биотином і робить його таким, що неабсорбується. Таким чином, всмоктування великих кількостей сирого яєчного білка кишечником протягом довгого часу може привести до дефіциту биотина.

Зазначалося також, що застосування антибактерійних препаратів, що вадять мікрофлора кишечника може знизити рівень биотина. У той же час, результати випробувань на людях не дають можливості затверджувати це категорично. Повідомляється також про взаємодію биотина з деякими противосудорожными препаратами.

Вітамін З

Синоніми

Аскорбінова кислота, противоскорбутный вітамін.

Основні природні джерела

Цитрусові, чорна смородина, солодкий перець, петрушка, цвітна капуста, картопля, батат, брокколи, брюссельская капуста, суниця, гуава, манго. У залежності від сезону в одній склянці середнього розміру (т. е., 100 г) свежеприготовленного соку міститься від 15 до 35 мг вітаміну Основні антагоністи

Ряд хімічних сполук, дії яких зазнає людина, такі, як забруднювачі повітря, промислові токсини, важкі метали, тютюновий дим, а також деякі фармакологічно активні з'єднання, зокрема, антидепрессанты і диуретики можуть привести до збільшення потреби у вітаміні С. Ето також має місце в при наявності певних шкідливих звичок, наприклад, при зловживанні алкоголем.

Вітамін D

Синоніми

Вітамін D - загальна назва групи жирорастворимых з'єднань, необхідних для підтримки мінерального балансу в організмі. Він також відомий як кальциферол і противорахитический вітамін. Його основними формами є вітамін D2 (эргокальциферол рослинного походження) і вітамін D3 (холекальциферол тваринного походження).

Оскільки холекальциферол синтезується в шкірі при впливі ультрафіолетових променів на 7-дегидрохолестерин, похідне холестерину, що міститься в тваринному жирі, вітамін D не відповідає класичному визначенню вітаміну.

Проте внаслідок цілого ряду чинників, що впливають на його синтез, до числа яких відносяться широта, сезон, міра забруднення повітря, дільниця шкіри, що піддається ультрафіолетовому впливу, пігментація, вік і т. д., вітамін D вважається найважливішим компонентом продуктів харчування.

Основні природні джерела

найБагатшими природними джерелами вітаміну D є риб'ячий жир і морська риба типу сардин, оселедці, лосося і скумбрії. Невелика кількість вітаміну D міститься також в яйцях, м'ясі, молоці і вершковому маслі. У рослинах міститься скудна кількість вітаміну D, а в горіхах і фруктах його немає зовсім. Тієї кількості вітаміну D, яка міститься в грудному молоці, не досить для заповнення потреб організму новонародженого.

Основні антагоністи

Холестірамін (смола, що використовується для припинення реабсорбции жовчних кислот) і послаблюючі на основі мінеральних масел пригноблюють абсорбцію вітаміну D з кишечника. Кортикостероидные гормони, противосудорожные препарати і спирт можуть впливати на абсорбцію кальцію шляхом зменшення реакції на вітамін D. Ісследованія на тваринах також показали, що противосудорожные препарати стимулюють ферменти в печінці, що приводить до посиленого руйнування і виведення.

Вітамін Е

Під назвою вітамін Е відомі вісім з'єднань, що зустрічаються в природі. Чотири з них називаються токоферолами, а чотири - токотриенолами, і всі вони розрізнюються за допомогою префіксів а-, b-, g- і d. Альфа-токоферол - найбільш поширений і біологічно найбільш активний з всіх форм вітаміну, що зустрічаються в природі Дана назва була вибрана таким чином, щоб підкреслити його важливу роль у відтворюванні різних видів тваринних. Закінчення "ол" означає, що речовина є спиртом.

Основні природні джерела

Рослинні масла (арахісове, соєве, пальмове, кукурудзяне, сафлоровое, соняшникове і т. д.) і зародки пшениці є найбільш цінними джерелами вітаміну Е. К числу інших джерел вітаміну Е відносяться горіхи, сім'я, суцільні зерна і зелені листові овочі. Деякі основні продукти харчування типу молока і яєць містять невелику кількість а-токоферола.

До того ж вітамін Е додають в маргарин і інші продукти харчування.

Основні антагоністи

При одночасному прийомі залізо зменшує надходження вітаміну Е в організм; це особливо критично у разі анемії у новонароджених. Потреба у вітаміні Е пов'язана з кількістю полиненасыщенных жирних кислот, що поступають з їжею. Чим більше кількість таких кислот, тим більше потреба у вітаміні Фолиевая кислота

Синоніми

Фолиевая кислота (хімічне найменування: птероил-глютаминовая кислота) відноситься до групи вітамінів В. Она відома також під назвою фолацин, вітамін ВР, вітамін В9, а також чинник Lactobacillus casei, хоч в цей час ці найменування вийшли з вживання.

Термін "фолаты" використовується для позначення всіх членів сімейства з'єднань, в яких птероевая кислота пов'язана з однією або більше за молекули L-глютамата.

Основні джерела в природі

Фолати широко представлені в різноманітних харчових продуктах. Найбільш багатим джерелом є печінка, темно-зелені листові овочі, боби, пшеничні проростки і дріжджі. Серед інших джерел можна назвати яєчний жовток, буряк, апельсиновий сік, хліб (мука з суцільного зерна).

Велика частина харчових фолатов знаходиться в полиглютаматной формі, які, перш ніж попасти в кров'яне русло, перетворюються в стінці малого кишечника в моноглютаматную форму. Фактично адсорбується тільки біля п'ятдесяти відсотків фолатов, споживаних з їжею. У звичайних умовах фолаты, що синтезуються кишковими бактеріями, не вносять істотного внеску в забезпечення фолатами організму людини, оскільки бактерійний синтез фолатов звичайно обмежений товстим кишечником (ободочная кишка), тоді ж як абсорбція відбувається головним чином у верхній частині тонкого кишечника (худа кишка).

Основні антагоністи

Ряд хемиотерапевтических агентів (наприклад, метотрексат, триметоприм, пириметамин) ингибируют фермент дигидрофолат редуктазу, яка необхідна для метаболізму фолатов.

Багато які ліки можуть впливати на абсорбцію, утилізацію і збереження фолатов. Серед цих ліків знаходяться пероральні контрацептивы, алкоголь, холестирамин (ліки, вживані для пониження рівня холестерину в крові), такі антиепілептичні агенти як барбитураты і дифенилгидантоин, а також сульфазалазин, який є одним з сульфонамидов, що використовуються для лікування неспецифічного виразкового коліту. Крім того, ліки, що знижують кислотність в кишечнику, такі як антациды і сучасні противоязвенные ліки, як було показано, впливають на абсорбцію фолиевой кислоти.

Вітамін До

Синоніми

Вітамін До відомий в багатьох формах. Вітамін К1(филлохинон, фитонадион) звичайно міститься в рослинах. Вітамін К2(менахинон), що володіє приблизно 75 % активності вітаміну К1, синтезується бактеріями в кишечнику людини і різних тваринах. Вітамін К3(менадион) є синтетичною речовиною, яка може бути перетворене в К2в кишечнику.

Основні природні джерела

Найкращими харчовими джерелами вітаміну До є зелені листові овочі такі, як зелене ботвиння ріпи, шпинат, брокколи, капуста і латук. До числа інших джерел з високим змістом вітаміну До відносяться соєві боби, яловича печінка і зелений чай. Хорошими джерелами є яєчний жовток, овес, суцільна пшениця, картопля, помідори, аспарагус, вершкове масло і сир. Більш низький зміст вітаміну До виявляється в яловичині, свинині, шинці, молоці, моркві, кукурудзі, у більшості фруктів і багатьох інших овочів.

Важливим джерелом вітаміну К2является бактерійна флора в худій кишці і подвздошной кишці. Однак міра використання менахинона, синтезованого мікроорганізмами кишечника, досі не ясна.

Основний антагоніст

Антікоагулянти такі, як дикумароль, 4-гидроксикумароль (похідне дикумароля) і инданедионы знижують використання залежних від вітаміну До чинників здатності згущуватися.

Антибіотики, хвороби кишечника, мінеральне масло і радіація придушують всмоктування вітаміну К. Большоє кількість вітаміну Е може посилити антикоагулянтное дія антагоністів вітаміну До таких, як варфарин. У пацієнтів з синдромом зниженого всмоктування жирів або захворюваннями печінки також є ризик розвитку недостатності вітаміну Основні антагоністи

Дефіцит мікроелемента міді в організмі може гальмувати процес перетворення триптофана в ніацин. Лікарський препарат "пеницилламин" також спричиняє гальмування перетворення триптофана в ніацин в біохімічних процесах у людини, можливо, завдяки, в якійсь частині, хелатирующему дії міді, вхідної в склад пеницилламина.

Лікарські препарати "рифампин" і "изониазид" (противотуберкулезные) гальмують засвоєння ніацину.

Біохімічний шлях від триптофана до ніацину сильно залежить від змін в складі живлення. З них найбільше значення має дефіцит вітаміну В6, що знижує рівень синтезу ніацину з триптофана.

Ніацин

Синоніми

Термін "ніацин" відноситься як до нікотинової кислоти, так і до її аминопроизводному, никотинамиду (ниацинамиду). Застарілими назвами для нікотинової кислоти є вітамін В3, вітамін В4 і Р-Р чинник (Pellagra-Preventative factor, т. е. чинник профілактики пеллагры).

"Насиченість ніацинами" харчових продуктів визначається як концентрація в них нікотинової кислоти, освіченої внаслідок перетворення що знаходиться в їжі триптофана в ніацин. Ніацин є членом сімейства вітамінів Основні природні джерела

Нікотінамід і нікотинова кислота широко поширені в природі. У рослинах частіше міститься нікотинова кислота, в той час як в тваринних організмах частіше міститься никотинамид.

Дріжджі, печінка, м'ясо птаха, горіхи і бобові рослини - основне джерело ніацину серед харчових продуктів. У меншій кількості вони містяться в молоці і листі овочів.

У зернових продуктах (пшениця, кукурудза) нікотинова кислота пов'язана з деякими компонентами, що містяться в крупи, і тому не володіє біологічною активністю. Особливі методи обробки, як наприклад, обробка зерна водним розчином лугу або вапна підвищують біологічну активність нікотинової кислоти, що міститься в цих продуктах.

Триптофан, як амінокислота, що є попередником (або провітаміном) ніацину, відповідальна за дві третини загальної біологічної активності необхідної для нормального харчового раціону дорослих. Важливими джерелами триптофана є м'ясо, молоко і яйця.

Пантотеновая кислота

Синоніми

Пантотеновая кислота відноситься до групи вітамінів В. Еє назва в перекладі з грецького означає "всюди". Колишні назви-синоніми: вітамін В5, антидерматитный чинник курчат, антипеллагрический чинник курчат. У природі зустрічається в формі D-пантотеновой кислоти.

Основні природні джерела

Пантотеновая кислота широко представлена в продуктах харчування, головним чином в складі кофермента А (кофермент ацетилирования). Його особливо багато в дріжджах і в органах тваринних (печінка, бруньки, серце, мозок), але, мабуть, звичайним джерелом його надходження в організм є яйця, молоко, овочі, бобові і суцільні зернові продукти. У їжі, підданій обробці, кількість пантотеновой кислоти буде знижена, якщо звісно ця втрата не відшкодовується згодом. Пантотеновая кислота синтезується мікроорганізмами кишечника, але кількість кислоти, що виробляється ними пантотеновой і його роль в живленні людини до кінця не з'ясовані.

Основні антагоністи

Етанол спричиняє зниження кількості пантотеновой кислоти в тканинах при супутньому збільшенні її рівня в сироватці. Ці дані дають основу передбачати, що утилізація пантотеновой кислоти у страждаючих алкоголізмом порушена.

Найбільш відомим антагоністом пантотеновой кислоти, який використовується в експерименті для прискорення вияву ознак дефіциту вітаміну, є омега-метил пантотеновая кислота. Крім того, в експериментах на тваринах було показано, що L-пантотеновая кислота також викликає антагоністичну дію.

Метил-бромід, фумигант, що використовується для боротьби з паразитами в місцях зберігання продуктів харчування, спричиняє руйнування пантотеновой кислоти в їжі, яка зазнає впливу цього фумиганта.

Крім цих двох головних груп вітамінів, виділяють групу різноманітних хімічних речовин, з яких частина синтезується в організмі, але володіє вітамінними властивостями. Для людини і ряду тварин ці речовини прийнято об'єднувати в групу витаминоподобных. До них відносять холин, липоевую кислоту, вітамін В15 (пангамовая кислота), оротовую кислоту, инозит, убихинон, парааминобензойную кислоту, кар-нитин, линолевую і линоленовую кислоти, вітамін U (противоязвенный чинник) і ряд чинників зростання птахів, щурів, курчат, тканинних культур. Недавно відкритий ще один чинник, названий пирролохинолинохиноном. Відомі його коферментные і кофакторные властивості, однак поки не розкриті вітамінні властивості.

2. Ліпіди

Група різнорідних по хімічній будові органічних речовин, які характеризуються наступними ознаками:

- нерозчинність у воді

-розчинність в неполярних розчинниках (ефір, хлороформ, бензол)

-зміст вищих алкильных радикалів

-поширеність в живих організмах

А. Простие - складаються з 2 компонентів (складні ефіри жирних кислот з різними спиртами)

1. жири (глицериды) -складні ефіри гліцерину і вищих жирних кислот

2. віск-ефіри жирних кислот і одноатомные або двохатомні спирти з С12

Жирні кислоты-монокарбоновые кислоти з одним алифатической ланцюгом. ЖК природних липидов містять чітке число атомів З, не розчинні у воді, температура плавлення знижується із збільшенням числа двійчастих зв'язків і укорочением ланцюга.

Жири можуть бути простими (однакові залишки ЖК) і змішаними (залишки різних ЖК)

Фізико-хімічні властивості визначаються властивостями вхідних ЖК.

Склад і кількість жиру характеризується:

- йодное число-кількість груп ЙОД2, які зв'язуються 100гр жири (характеризує міру ненасиченості жиру)

-кислотна число-кількість мг КОН, необхідне для нейтирализации 1р жиру (вказує на кількість вільних ЖК в жирі)

-число омыления-кількість мг КОН, необхідне для нейтралізації всіх ЖК, вхідного до складу жиру.

Б. Сложние - складні ефіри ЖК зі спиртами, додатково вмісні і інші групи.

1. Фосфолипиды -містять залишок Н3РО4

-глицерофосфолипиды-в ролі спирта-глицерол, що володіє амфипатичностью (гидрофобные ЖК+гидрофильный залишок Н3РО4і др). Плазмалогены-в мозку, м'язах, еритроцитах. Кардиолипин-в серці.

- сфинголипиды-містять сфингозин

2. Гликолипиды (гликосфинголипиды) -широко представлені в тканинах, особливо нервової. Цереброзиды і глобозиды.

3. Стероиды - не гидролизуются

Холестерин-джерело освіти в організмі ссавців жовчних кислот і стероидных гормонів. Эргостерин-попередник вітаміну Д.

4. Інші складні липиды: сульфолипиды, аминолипиды, липопротеины.

Функції:

- енергетична-запасання і зберігання енергії (нейтралізація жиру). При розщепленні 1 р жири виділяється 9ккал або 38кДж.

- защитная-липидный шар шкіри живих істот, захищає від механічних і температурних впливів.

- структурна - є будівельним компонентом клітинних мембран

-регуляторная-деякі гормони імітують липидную природу (статеві)

3. Процес бродіння і його типи

Бродіння (тж. сбра́живание, ферменту́ция) - це, анаэробный метаболічний розпад молекул живлячих речовин, наприклад глюкоза, без окислення в чистому вигляді. Бродіння не вивільнює всю енергію, що є в молекулі; воно просто дозволяє продовжуватися гликолизу (процес, виходом якого на одну молекулу глюкози є дві молекули АТФ), заповнюючи відновлені коферменты.

Бродіння - це процес, важливий в анаэробных умовах, у відсутність окислювального фосфорилирования, здатного підтримувати генерацію АТФ в процесі гликолиза. Стандартні приклади продуктів бродіння: этанол (питний спирт), молочна кислота і водень, така як масляна кислота і ацетон этанол, вуглекислий газ, інші продукти, а далі - молочна кислота, оцтова кислота, етилен і інші відновлені метаболиты. Хоч на останньому етапі бродіння (перетворення пирувата в кінцеві продукти бродіння) не звільняється енергія, він надто важливий для анаэробной клітки, оскільки на цьому етапі регенерується никотинамид аденин динуклеотид (NAD+), який потрібно для гликолиза. Це важливе для нормальної клітинної діяльності, оскільки гликолиз - єдине джерело АТФ в анаэробных умовах.

Отримання АТФ бродінням менш ефективне, ніж шляхом окислювального фосфорилирования, коли пуриват полносью окислюється до двоокису вуглеводу. Однак, навіть у хребетних ферментація використовується як ефективний спосіб отримання енергії під час коротких періодів інтенсивного напруження, коли перенесення кисня до м'язів недостатнє для підтримки аеробний метаболізму. Тоді як ферментація допомагає під час коротких періодів інтенсивного напруження, вона не призначена для тривалого використання. Наприклад, у людей ферментація молочної кислоти дає енергію на період від 30 секунд до 2 хвилин. Швидкість генерації АТФ приблизно в 100 раз більше, ніж при окислювальному фосфорилировании. Рівень pH в цитоплазме швидко падає, коли в м'язі нагромаджується молочна кислота, в кінцевому результаті стримуючи ферменти, залучені в процес гликолиза

Спиртове бродіння - це процес окислення вуглеводів, внаслідок якого утворяться етиловий спирт, вуглекислота і виділяється енергія.

Бродіння виробляють головним чином дріжджі, а також деякі бактерії і гриби. Сбраживаться можуть лише вуглеводи, і притому вельми виборче. Дріжджі сбраживают тільки деякий 6-вуглецевий цукор (глюкозу, фруктозу, маннозу).

Схематично спиртове бродіння може бути зображене рівнянням

С6Н12О6-> 2С2Н5ОН + 2С02+ 23, 5 - 104 дж

глюкоза- етиловий спирт+вуглекислота+енергія. Процес спиртового бродіння - багатоступінчастий, що складається з ланцюга хімічних реакцій. Перетворення глюкози до утворення пировиноградной кислоти відбуваються так само, як і при диханні. Ці реакції відбуваються без участі кисня (анаэробно). Далі шляхи дихання і бродіння розходяться.

При спиртовому бродінні пировиноградная кислота перетворюється в спирт і вуглекислоту. Ці реакції протікають в дві стадії. Спочатку від пирувата отщепляется С02 і утвориться оцтовий альдегід; потім оцтовий альдегід приєднує водень, відновлюючись в етиловий спирт. Всі реакції катализируются ферментами. У відновленні альдегіду бере участь НАД. Звичайно при спиртовому бродінні, крім головних продуктів, утворяться побічні. Вони досить різноманітні, але присутні в невеликій кількості: амиловый, бутиловый і інші спирти, суміш яких називається сивушним маслом - з'єднання, від якого залежить специфічний аромат вина. Утворення побічних речовин пов'язане з тим, що перетворення глюкози частково йде іншими шляхами. Біологічне значення спиртового бродіння полягає в тому, що утвориться певна кількість енергії, яка запасається в формі АТФ, а потім витрачається на всі життєво необхідні процеси клітки.

Молочнокислое бродіння

При молочнокислом бродінні кінцевим продуктом є молочна кислота. Цей вигляд бродіння здійснюється за допомогою молочнокислых бактерій, які поділяються на дві великі групи (в залежності від характеру бродіння): гомоферментативные, створюючі з цукру тільки молочну кислоту, і гетероферментативные, створюючі, крім молочної кислоти, спирт, оцтову кислоту, вуглекислий газ. Гомоферментативное молочнокислое бродіння викликають бактерії роду Lactobacillus і стрептококи. Вони можуть сбраживать різний цукор з 6-ю (гексозы) або 5-ю (пентозы) вуглецевими атомами, деякі кислоти. Однак коло сбраживаемых ними продуктів обмежене. У молочнокислых бактерій немає ферментативного апарату для використання кисня повітря. Кисень для них або байдужий, або пригноблює розвиток.

Молочнокислое бродіння може бытьописаноуравнением

С6Н12О6 -> 2СН3*СНОН*СООН+21, 8-104 дж

глюкоза молочна кислота енергії. Глюкоза також розщіплюватися до пировиноградной кислоти. Але потім її декарбоксилирование (отщепление С02), як при спиртовому бродінні, не відбувається, оскільки молочнокислые бактерії позбавлені відповідних ферментів. У них активні дегидрогеназы (НАД). Тому пировиноградная кислота сама (а не оцтовий альдегід, як при спиртовому бродінні) приймає водень від відновленої форми НАД і перетворюється в молочну кислоту. У процесі молочнокислого бродіння бактерії отримують енергію, необхідну ним для розвитку в анаэробных умовах, де використання інших джерел енергії утруднене. Гетероферментативное молочнокислое бродіння - процес більш складний, ніж гомоферментативное: сбраживание вуглеводів приводить до утворення ряду з'єднань, що нагромаджуються в залежності від умов процесу бродіння. Одні бактерії утворять, крім молочної кислоти, етиловий спирт і вуглекислоту, інший - оцтову кислоту; деякі гетероферментативные молочнокислые бактерії можуть утворювати різні спирти, гліцерин, маннит.

Гетероферментативное молочнокислое бродіння викликають бактерії роду Lactobacterium і роду Streptococcus. Гетероферментативные бактерії утворять молочну кислоту інакшим шляхом. Остання стадія - відновлення пировиноградной кислоти до молочної - та ж сама, що і у разі гомоферментативного бродіння. Але сама пировиноградная кислота утвориться при інакшому розщепленні глюкози - гексозомонофосфатном. Вихід енергії набагато менше, ніж при спиртовому бродінні.

Гетероферментативные бактерії сбраживают обмежене число речовин: деякі гексозы (причому певної будови), пентозы, сахароспирты і кислоти.

Молочнокислое бродіння широко використовується при виробітку молочних продуктів: кисле молоко, ацидофилина, сиру, сметани. При виробництві кефіру, кумису нарівні з молочнокислым бродінням, що викликається бактеріями, має місце і спиртове бродіння, що викликається дріжджами. Молочнокислое бродіння відбувається на першому етапі виготовлення сиру, потім молочнокислые бактерії зміняються пропионовокислыми.

Молочнокислые бактерії знайшли широке застосування при консервуванні плодів і овочів, в силосуванні кормів. Чисте молочнокислое бродіння застосовується для отримання молочної кислоти в промислових масштабах. Молочна кислота знаходить широке застосування у виробництві шкір, красильном справі, при виробітку пральних порошків, виготовленні пластмас, в фармацевтичній промисловості і в багатьох інших галузях. Молочна кислота також потрібна в кондитерській промисловості і для приготування безалкогольних напоїв.

Маслянокислое бродіння

Перетворення вуглеводів з утворенням масляної кислоти було відомо давно. Природа маслянокислого бродіння як результат життєдіяльності мікроорганізмів була встановлена Луї Пастером в 60-х роках минулого віку. Збуджувачами бродіння є маслянокислые бактерії, одержуючі енергію для життєдіяльності шляхом сбраживания вуглеводів. Вони можуть сбраживать різноманітні речовини - вуглеводи, спирти і кислоти, здатні розкладати і сбраживать навіть высокомолекулярные вуглеводи - крохмаль, гликоген, декстрины.

Маслянокислое бродіння в загальному вигляді описується рівнянням

C6H12О6->СН3*CН2*СООН+2С02+2Н2

глюкоза масляна кислота. При цьому бродінні нагромаджуються різні побічні продукти. Нарівні з масляною кислотою, вуглекислим газом і воднем утворяться етиловий спирт, молочна і оцтова кислоти. Деякі маслянокислые бактерії, крім того, утворять ацетон, бутанол і изопропиловый спирт.

Бродіння починається з процесу фосфорилирования глюкози і далі йде по гликолитическому шляху до стадії утворення пировиноградной кислоти. Потім утвориться оцтова кислота, яка активується ферментом. Після чого при конденсації (з'єднанні) з двууглеродного з'єднання виходить четырехуглеродная масляна кислота. Таким чином, при маслянокислом бродінні відбувається не тільки розкладання речовин, але і синтез. По даним В. Н. Шапошникова, в маслянокислом бродінні розрізнюються дві фази. У першій паралельно із збільшенням біомаси нагромаджується оцтова кислота, а масляна кислота утвориться переважно у другій фазі, коли синтез речовин тіла сповільнюється.

Маслянокислое бродіння відбувається в природних умовах в гігантських масштабах: на дні боліт, в заболочених грунтах, илах і всіх тих місцях, куди обмежений доступ кисня. Завдяки діяльності маслянокислых бактерій розкладаються величезні кількості органічної речовини. Спиртове, гомоферментативное молочнокислое і маслянокислое бродіння є основними типами бродіння. Всі інші види бродіння являють собою комбінацію цих трьох типів.

Отже, три основних типи бродіння органічно пов'язані між собою - початкові шляхи розкладання вуглеводів у них однакові. Процеси дихання і бродіння є основними джерелами енергії, необхідними мікроорганізмам для нормальної життєдіяльності, здійснення процесів синтезу найважливіших органічних сполук.

4. Фізико-хімічні властивості білків. Рівні організації білкових молекул

Полімери. %0%от сухої речовини клітки (завжди З, Н, О2, азот, майже завжди сіра).

Велика молярна маса. Структурна одиниця-амінокислота. Белки-поліпептіди. Кожна білкова молекула характеризується певною послідовністю амінокислот, яка визначається структурою гена, що кодує даний білок.

Боагодаря наявності амино- і карбоксильных груп белкиобладают амфотерными властивостями. Для кожного білка існує значення рН, при якому сумарний електричний заряд=0 -изоэлектрическая точка (значення рН визначається числом його моногенных груп і величиною константи іонізації). рН приблизно=5, 5

Гидратация-скріплення діполь води з іонами і полярними групами амінокислот.

Денатурация-втрата наитивных властивостей білка із за порушення хімічних зв'язків.

1. Прості білки:

- протамины і гистоны-в ядрах сперматозоидов у риб і птахів (підвищений зміст АК, особливо аргенин)

-альбумины - тварини і рослинні тканини, білок яєць, сироватка крові, молоко, сім'я рослин.

- глобулины - глобулярні білки, розчинні в слабих розчинах нейтральних солей, розбавлених в кислотах і лугах. Обумовлюють буферну ємність цитоплазмы, плазми крові і імунні властивості організму (не розчинимо у воді)

-глютеины, проламины - сім'я злаків, зелені частини рослин (розчиняються в розбавлених розчинах лугів), високий зміст глутаминовой кислоти і наявність лизина.

- протеноиды - білки опорних кліток, фибриллярный коллаген, кератин.

2. Складні білки:

- хромопротеины - містять забарвлені простатические групи:

А) гемопротеины (содержатжелезо) -цитохромы, деякі ферменти (каталаза, пероксидаза), гемоглобін, миоглобин

Б) дихальні пігменти крови-гемеритрины

У) флавопротеиды - переночсики електронів, важлива роль в ОВ реакціях.

- гликопротеины - майже у всіх тканинах, в рідинах тваринних. Містять звичайний набір АК з переважанням серина і треонина.

Муцины-секрети слизових залоз

Мукоїди-входить до складу опорних тканин

Багато які білки плазми крові, групові властивості крові, некотоые ферменти і гормони.

- липопротеины - комплекс білків і липидов (біологічна мембрана)

-фосфопротеины - входь фосфорна група, приєднується до АК-залишків. Звичайно до ферментів через залишок серина і треонина.

- металлопротеины - ферментативное дихання (в складі микроэлемнов), в гормонах

-нуклеопротеины - комплекси НК з білками. Складається з основи і вуглецевого компонента:цукор, рибозы йди дизоксирибозы.

Функції:

1. каталитическая-катализируют протікання хімічних реакцій.

2. захисна - основну функцію захисту виконує імунна система, яка забезпечує синтез білків-антитіл.

3. структурна-основна речовина хрящів, кісток, шкіри.

4. регуляторная-багато які гормонів-білкової природи

5. підтримка коллоидно-осмотического тиску і кислотно-лужної рівноваги

6. гомеостаз

7. енергетична (АТФ)

8. транспотр-гемоглобін

Рівні організації:

Первинна структура-лінійна послідовність АК-залишків в полипептидной ланцюгу.

Повторна структура-просторова структура, що утворюється внаслідок укладання полипептидной ланцюга певним чином:

α-спіраль -водневі зв'язки між NH-на одному витку і ЗІ-на іншому.

β-спіраль-водневі зв'язки між паралельними шарами

Хоч ці зв'язки не дуже міцні, їх багато→міцний зв'язок

Третинна структура-трухмерная структура, утвориться за рахунок взаємодії між радикалами АК, які можуть розташовуватися на значній відстані один від одного в полипептидной ланцюгу. Гидрофобные радикали всередині глобулы, гидрофильные-на поверхні (визначають розчинність у воді)

Четвертічная структура-характерна для складних білків, складається з 2 і більше за полипептидных ланцюгів, не пов'язану ковалентными зв'язками, а також для білків, вмісних небілкові компоненти. Під 4 структурою розуміється просторове розташування цих компонентів.

5. Способи очищення білків і визначення кінетики ферментативной реакції

Для докладного дослідження фізико-хімічних і біологічних властивостей білків, а також для вивчення їх хімічного складу і структури неодмінною умовою є отримання білків з природних джерел в хімічно чистому, гомогенному стані. Послідовність операцій по виділенню білків звичайно складається в наступному: подрібнення біологічного матеріалу (гомогенізація); видобування білків, точніше, переклад білків в розчинений стан (екстракція); виділення досліджуваного білка з суміші інших білків, т. е. очищення і отримання індивідуального білка.

Білкові речовини вельми чутливі до підвищення температури і дії багатьох хімічних реагентів (органічні розчинники, кислоти, луги). Тому звичайні методи органічної хімії, вживані для виділення тієї або інакшої речовини з суміші (нагрівання, перегонка, сублімація, кристалізація і інш.), в цьому випадку неприйнятні. Білки в цих умовах зазнають денатурации, т. е. втрачають деякі істотні природні (нативные) властивості, зокрема розчинність, біологічну активність. Розроблені ефективні методи виділення білків в «м'яких» умовах, при низькій температурі (не вище за 4°З), із застосуванням щадячих нативную структуру хімічних реагентів.

Перед виділенням білків з біологічних об'єктів (органи і тканини тварин, мікроорганізми, рослини) досліджуваний матеріал ретельно подрібнюють до гомогенного стану, т. е. піддають дезинтеграции аж до руйнування клітинної структури.

Успішно застосовується також метод попеременного заморожування і відтанути тканини, в основі дії якого лежить руйнування клітинної оболонки, викликане кристалами льоду. Для дезинтеграции тканин використовують також ультразвук, прес-методи (заморожений биоматериал пропускають через найдрібніші отвори стального преса під високим тиском) і метод «азотної бомби», при якому клітки (зокрема, мікробні) спочатку насичують азотом під високим тиском, потім різко скидають тиск - газоподібний азот, що виділяється як би «висаджує» клітки.

Сучасні методи подрібнення тканин звичайно поєднують з одночасною екстракцією білків з гомогенатов тканин. Більшість білків тканин добре розчинна в 8-10% розчинах солей. При екстракції білків широко застосовують різні буферні суміші з певними значеннями рН середи, органічні розчинники, а також неіонні детергенты - речовини, що руйнують гидрофобные взаємодії між білками і липидами і між білковими молекулами.

З органічних сполук, крім давно вживаних водних розчинів гліцерину, широко використовують слабі розчини сахарози. На розчинність білків при екстракції великий вплив надає рН середи, тому в білковій хімії застосовують фосфатні, цитратные, боратные буферні суміші зі значеннями рН від кислих до слабощелочных, які сприяють як розчиненню, так і стабілізації білків.

Майже всі органічні розчинники розривають белок-липидные зв'язку, сприяючи кращій екстракції білків.

Для отримання з біологічного матеріалу білків в чистому, гомогенному, стані застосовують різні детергенты, сприяючі расщеплению белок-липидных комплексів і розриву білок-білкових зв'язків Потрібно мати на увазі, що детергенты, викликаючи розрив білок-білкових зв'язків, руйнують олигомерную (четвертичную) структуру білків.

Після досягнення повної екстракції білків, т. е. перекладу білків в розчинений стан, приступають до розділення - фракціонуванню суміші білків на індивідуальні білки. Для цього застосовують різноманітні методи: высаливание, теплову денатурацию, осадження органічними розчинниками, хроматографію, электрофорез, розподіл в двофазних системах, кристалізацію і інш.

Розчинення білків у воді пов'язане з гидратацией кожної молекули, що приводить до освіти навколо білкової глобулы водних (гидратных) оболонок, що складаються з орієнтованих в певній формі в просторі молекул води. Розчини білків відрізняються крайньою нестійкістю, і під дією різноманітних чинників, що порушують гидратацию, білки легко випадають в осадок. Тому при додаванні до розчину білка будь-яких водоотнимающих коштів (спирт, ацетон, концентрований розчини нейтральних солей лужних металів), а також під впливом фізичних чинників (нагрівання, опромінювання і інш.) спостерігаються дегідратація молекул білка і їх випадання в осадок.

Висаліваніє. При додаванні розчинів солей лужних і лужноземельних металів відбувається осадження білків з розчину. Звичайно білок не втрачає здатності розчинятися знову у воді після видалення солей методами диализа або гельхроматографии. Высаливанием білків звичайно користуються в клінічній практиці при аналізі білків сироватки крові і інших біологічних рідин, а також в препаративной энзимологии для попереднього осадження і видалення баластних білків або виділення досліджуваного ферменту. Різні білки высаливаются з розчинів при різних концентраціях нейтральних розчинів сульфату амоній. Тому метод знайшов широке застосування в клініці для розділення глобулинов (випадають в осадок при 50% насиченні) і альбуминов (випадають при 100% насиченні).

На величину высаливания білків впливають не тільки природа і концентрація солі, але і рН середи і температура.

Останнім часом найбільше поширення отримали хроматографические і электрофоретические методи розділення білків.

Хроматографія. Принцип хроматографії, розроблений в 1903 р. російським вченим М. С. Цветом, заснований на здатності пігментів (або будь-яких інших забарвлених і незабарвлених речовин) специфічно адсорбуватися на адсорбенті, укладеному в колонці.

У результаті відбувається розділення речовин, що аналізуються і їх концентрування в суворо певному шарі адсорбенту. Потім через колонку пропускають відповідні элюенты, які ослабляють сили адсорбції і виносять з струмом розчину індивідуальні речовини. Останні послідовно збирають в колекторі фракцій (принцип сорбции-десорбції).

Надзвичайно ефективним засобом фракціонування білків з суміші виявилася колоночная хроматографія з гидроксилапатитом, різними ионообменными смолами і похідними целллюлозы як носії. При виділенні і очищенні білків використовують чотири основних типи хроматографії: адсорбционную, розподільну, ионообменную і аффинную (хроматографія по спорідненості) - відповідно до різних фізичних і хімічних механізмів, лежачих в основі кожного з них. Хроматографія широко застосовується не тільки для виділення білків, але і для розділення безлічі інших органічних і неорганічних речовин, вхідних до складу живих організмів.

Адсорбционная хроматографія. Розділення компонентів суміші (зразка) засноване на їх різної сорбируемости на твердому адсорбенті. Як адсорбенти використовують активоване деревне вугілля, гель фосфату кальцію, оксиды алюмінію або кремнію.

Розподільна хроматографія. На відміну від адсорбционной тверда фаза служить тільки опорою (основою) для стаціонарної рідкої фази. Один з типів розподільної хроматографії, як і адсорбционная, здійснюється на колонках, в яких як стаціонарна фаза застосовують вологий крохмаль або силикагель.

Різновидом розподільної хроматографії є хроматографія на папері, що широко використовується в біохімічних лабораторіях, в тому числі клінічних, для розділення пептидов, амінокислот і інших речовин.

Ионообменная хроматографія. Ионообменные смоли є полімерними органічними сполуками, вмісними функціональні групи, здатні залучатися до іонного обміну. Розрізнюють позитивно заряджені анионообменники, представлені органічними основами і аминами, і негативне заряджені катионообменники, вмісні фенольные, сульфо- або карбоксильные групи. З сильно- і слабоосновных анионообменников частіше використовують похідні полістиролу і целюлози. Новітні методи ионообменной хроматографії, зокрема високоефективна рідинна хроматографія (ВЭЖХ), широко використовуються в фармакології (при створенні і визначенні лікарських речовин), в клінічній біохімії (при визначенні біологічно активних речовин в фізіологічних рідинах), в биотехнологических процесах і виробництвах і інших областях: вони дозволяють визначати речовини в нано-, пико- і фемтаграммных кількостях.

Аффинная хроматографія (хроматографія по спорідненості). Заснована аффинная хроматографія на принципі виборчої взаємодії білків (або інших макромолекул) із закріпленими (иммобилизованными) на носії специфічними речовинами - лигандами, якими можуть бути субстрат або коферменты (коли виділяють який-небудь фермент), антигени (або антитіла), гормони або рецепторы і т. д.

Гель-хроматографія. У препаративных цілях, особливо при очищенні білків від домішок, широко використовують метод молекулярних сит, або гель-хроматографію.

Електрофорез. Метод вільного электрофореза, детально розроблений лауреатом Нобелівської премії А. Тізеліусом, заснований на відмінності в швидкості руху (рухливість) білків в електричному полі, яка визначається величиною заряду білка при певних значеннях рН і іонної сили розчину.

Одним з найбільш поширених методів фракціонування білків (як і методів оцінки гомогенності) є диск-электрофорез (від англ. discontinuous - переривистий, що перемежається) в полиакриламидном геле, при якому використовують пари буферних розчинів з різними значеннями рН і різної міри пористості гель.

Очищення білків від низкомолекулярных домішок

Застосування в певній послідовності ряду перерахованих методів дозволяє отримати білок в обчищеному стані, не позбавлений, однак, деяких домішок солей. Для повного звільнення білків від низкомолекулярных домішок в цей час використовують методи диализа, гельхроматографии, кристалізації, ультрафильтрации.

При диализе застосовують полупроницаемые мембрани (целофан, коллодийная плівка), діаметр пір яких варіює в широких межах. Білки, як правило, не диффундируют через таку мембрану, в той час як низкомолекулярные речовини легко проникають через неї в довкілля.

Метод кристалізації білків заснований на досягненні критичної точки початку осадження білка з розчину сульфату амоній при повільному підвищенні температури. Вже отримані сотні кристалічних білків. Однак не всякий кристалічний білок є гомогенним, оскільки при одній і тій же концентрації розчину сульфату амоній можуть кристаллизоваться близькі по розмірах і масі різні білки.

Найкращі результати при звільненні білків від низкомолекулярных домішок отримують з допомогою гельхроматографии і ультрафильтрации. Остання заснована на продавливании розчинів білка через спеціальні мембрани, затримуючі білкові молекули, що дозволяє не тільки звільнити білкові розчини від низкомолекулярных домішок, але і концентрувати їх.

На заключному етапі виділення і очищення білків дослідника завжди цікавить питання про гомогенність отриманого білка. Не можна оцінювати гомогенність індивідуального білка тільки по одному якому-небудь фізико-хімічному показнику. Для цього користуються різними критеріями. З величезного числа хроматографических, электрофоретических, хімічних, радіо- і иммунохимических, біологічних і гравітаційних методів найбільш достовірні результати при визначенні гомогенності білка дають ультрацентрифугирование в градієнті густини сахарози або інших в-в.

Кінетика ферментативной реакции-т. е залежність швидкості реакції від її умов, визначається насамперед властивостями каталізатора.

Модель Михаэлиса-Ментена.

Виходить з того, що спочатку субстрат А утворить з ферментомЕ комплекс, який перетворюється в продукт В, набагато швидше, ніж у відсутності ферменту.

Константа швидкості каталітичної реакції відповідає числу молекул субстрат, що перетворилися в продукт однією молекулою ферменту за 1 сік.

Активність ферменту:

[ЕА]/[Е]t=[А]+Км[А],

де[Е]t-загальна концентрація ферменту

V=Ккат. [ЕА]

V=Ккат. *[Е]t*[А]/Км+[А], [М/з]

-рівняння Мехаэлиса-Ментена.

Рівняння містить два параметри, які не залежать від концентрації субстрат[А], але характеризують властивості ферменту.

1) Vмах. =Ккат. *[Е]tхарактеризует

ефективність каталізу

2) Км-константа Міхаеліса

Км=[А] при V=Vмах/2 Км=[Е]*[А]/ [ЕА],

характеризує спорідненість ферменту до субстрат.

Висока спорідненість до субстрат характеризується низькою величиною Км і навпаки.

Все це здійснюється при певних умовах (допущеннях):

- безповоротне перетворення ЕА в Е+В

-досягнення рівноваги м/д Е, А і ЕА

-відсутність в растроре інших форм ферменту, крім ЕА і Е

6. Механізми окислювального і субстратного фосфорилирования

Прикладом субстратного фосфорелирования можна вважати другий етап гликолиза. Фермент дегидрогиназа ФГА утворить з 3-ФГА фермент-субстратный комплекс, з яким відбувається окислення субстарта і передача електронів і протонів на НАД. У ході окислення ФГА до ФГК в фермент-субстратном комплексі виникає высокоэнергетическая зв'язок) т. е. зв'язок з дуже високою вільною енергією гидролиза). Далі здійснюється фосфоролиз цього зв'язку, внаслідок чого SН-фермент отщепляется від субстрат, а до залишку карбоксильной групи субстрат приєднується неорганічний фосфат, причому зв'язок зберігає значний запас енергії, що звільнився внаслідок окислення 3-ФГА. Высокоэнергетическая фосфатна група передається на АДР і утвориться АТФ. Так каа в цьому випадку высокоэнергетическая ковалентная зв'язок фосфату формується прямо на субстрат, що окисляється, такому процесс-субстратное фосфорелирование.

Процес фосфорелирования АДР з освітою АТФ, зв'язаний з перенесенням електронів по транспортному ланцюгу митохондрий отримав назву окислювального. З приводу механізму окислювального фосфорелирования існує 3 теорії:хімічна, механохимическая і хемиосмотическая.

Згідно з хімічної гіпотези в митохондриях є интермедиаторы білкової природи створюючі комплекси з відповідними відновленими переносчиками. Внаслідок окислення переносчика в комплексі виникає высокоэнергетическая зв'язок. При розпаді комплексу до интермедиатору з высокоэнергетической зв'язком приєднується неорганічний фосфат, який потім передається на АДР.

Здатність митохондриальных мембран до конформационным змін і зв'язок цих змін зі мірою энергизаци митохондрий послужила основою для створення механохимических гіпотез освіти АТФ в ході окислювального фосфорелирования. Згідно з цими гіпотезами енергія, що вивільняється в процесі перенесення електронів безпосередньо білків внутрішньої мембрани, що використовуються для перекладу митохондрий в нове, багате енергією конформационное стан, що приводить до освіти АТФ. Таким чином, згідно з механохимическим гіпотезами, енергія окислення, перетворюється сначало в механічну енергію, а потім в енергію АТФ.

Хемиосмотическая теорія сполучення. Митчел висловив припущення, що потік електронів через систему молекул переносчиков супроводиться трансортом іонів Н через внутрішню мембрану митохондрий. У результаті на мембрані створюється электроно-хімічний потенціал іонів Н, що включає хімічний або осмотический градієнт і електрохімічний градієнт. Згідно з хемиосмотической теорією електрохімічний трансмембранный потенціал іонів Н і є джерелом енергії для синтезу АТФ за рахунок звертання транспорту іонів Н через протонний канал мембранной Н-АТФазы.

7. Способи розділення і очищення органічних речовин

Для встановлення складу органічної речовини передусім необхідно отримати його в досить чистому стані. У залежності від агрегатного стану речовини (тверде, рідке, газоподібне) застосовують різні методи очищення.

Тверді речовини можуть бути звільнені від домішок, що містяться в них шляхом перекристаллизации. У цьому випадку прагнуть знайти розчинник, розчинність в якому речовини, що очищається значно відрізняється від розчинності домішок, що містяться в йому. Якщо важка речовина, що розчинно очищається, то воно викристалізуватися в чистому вигляді при охолоджуванні гарячого насиченого розчину, в той час як домішки залишаються в матковому розчині. Якщо важко розчинні домішки, то викристалізуватися вони, а основна речовина залишається в розчині. У ряді випадків речовина достатньої міри чистоти може бути отримана тільки в результаті багаторазової перекристаллизации, причому часто кращі результати виходять при чергуванні різних розчинників. Іноді речовина містить высокомолекулярные або колоїдні забарвлені домішки, які не можуть бути відділені звичайної перекристаллизацией. Тоді речовину звільняють від домішок кипячением розчинів з адсорбуючими агентами, наприклад з активованим вугіллям.

Для розділення сумішей, в тому числі твердих речовин, останнім часом широке поширення отримав метод хроматографії, основи якого були розроблені М. С. Цветом в 1903-1906 рр. Якщо метод розділення сумішей шляхом кристалізації заснований на різній розчинності компонентів, то метод хроматографії заснований на різній що адсорбується з компонентів суміші яким-небудь адсорбентом. Іноді ця відмінність настільки велика, що, обробивши розчин невеликою кількістю адсорбенту, можна повністю витягнути один компонент суміші, залишивши інший в розчині. Однак в більшості випадків відмінність адсорбируемости компонентів суміші недостатня для їх повного розділення при однократній обробці розчину адсорбентом. Хроматографические методи розділення сумішей набули особливо широкого поширення в хімії складних природних з'єднань, оскільки багато які з цих з'єднань не переганяються без розкладання і важко кристаллизуются. Техніка хроматографії швидко удосконалюється; це особливо відноситься до розподільної хроматографії, зокрема до хроматографії на папері. Так, наприклад, використовуючи метод мічених атомів (радіохроматографія на папері), вдається швидко розділяти дуже малі кількості сумішей.

Рідкі органічні речовини частіше за все розділяють иочищают перегонкою. Кожна індивідуальна рідка речовина кипить при температурі, при якій тиск його пар досягає величини атмосферного тиску. Для розділення сумішей рідких речовин застосовується дробова, або фракционированная, перегонка, заснована на тому, що пара, що утворюється майже завжди має інший склад, чому рідка суміш, а саме: вміст речовини з великим тиском пари звичайний вище в парах, ніж в початковій суміші, незалежно від того, який склад мала ця суміш. Охолоджуючи відходячий пари речовин, послідовно збирають окремі фракції рідин, вмісні в різних кількостях індивідуальні речовини, що розділяються. Піддаючи ці фракції повторним перегонкам, можна виділити з них досить чисті органічні речовини. Успішніше це можна здійснити за допомогою так званих ректификационных колонок.

Розділення речовин перегонкою відбувається тим легше, ніж більше розрізнюються парциальные тиску пар речовин, що розділяються. Однак в деяких випадках, незважаючи на значну. різницю в точках кипіння чистих речовин, їх суміші не можна розділити перегонкою. Причина цього явища полягає в тому, що деякі речовини утворять постійно киплячі (азеотропные) суміші, склад пар яких не відрізняється від складу рідкої фази, в подібних випадках чисту органічну речовину отримують або обхідним шляхом, або видаляють другий компонент постійно киплячої суміші, застосовуючи які-небудь інші (хімічні або фізичні) методи. Высококипящие рідини або такі, які при атмосферному тиску киплять з розкладанням, очищають перегонкою у вакуумі, оскільки у вакуумі температура кипіння знижується. У цей час для очищення рідких речовин все ширше і ширше застосовується метод хроматографії.

Очищення газоподібних органічних речовин проводиться головним чином шляхом виморожування, фракционированного випаровування сумішей при низьких температурах, а також за допомогою цілого ряду хімічних операцій, що дозволяють зв'язати домішки, що є в газоподібній речовині. Великі успіхи досягнуті в області розділення газів хроматографическим методом. Завдяки більшій швидкості дифузії газів в порівнянні з рідинами швидкість пропускання газу, що розділяється через колонку і розміри гранул адсорбенту можуть бути значно збільшені. При хроматографическом розділенні газів використовується також сильна температурна залежність адсорбції. Іноді весь процес ведуть при низькій температурі, іноді- при високій, а в ряді випадків вигідно вводити газову суміш в охолоджену колонку, а потім витісняти компоненти, поступово підвищуючи температуру. Останнім часом все більше значення придбаває газорідинна, або газова, хроматографія, відмінна тим, що в колонку замість твердого адсорбенту вміщується пористий матеріал, що просочився высококипящей рідиною. Речовини (гази або рідини у випарованому вигляді), що Розділяються пропускають через таку колонку в струмі інертного газу (N2, H2, Не). Пари різних речовин затримуються рідкою фазою по-різному, а тому виходять з колонки через різні проміжки часу.

Самим простим критерієм чистоти кристалічної речовини є точка його плавлення, оскільки вже найменші домішки спричиняють її пониження. Якщо очищають невідому речовину, то його очищення продовжують доти, поки точка плавлення не перестане підвищуватися. При оцінці чистоти рідкої речовини найбільш простим критерієм є постійність його точки кипіння при постійному тиску (при цьому не можна забувати, що постійними температурами кипіння володіють також і азеотропные суміші). Якщо речовина кристаллизуется при низькій температурі, то найбільш надійним критерієм його чистоти є температура замерзання. Велике значення при оцінці чистоти відомих рідких органічних речовин мають густина і показник заломлення. Для чистих речовин ці величини при однакових умовах визначення завжди постійні.


Війни обмежені і війни тотальні
Міністерство загального освіти РФ Московський Державний Університет ім. М. В. Ломоносова Факультет світової політики Реферат по політології Війни обмежені і війни тотальні. Системи стратегічного управління. Визначення обмеженої війни, її відмінність від війни локальної Москва 2004 Зміст Введення.

Вояцькі ритуали
Введення Важливу роль в формуванні етичного вигляду воїна грає таке етично-естетичне явище, як вояцькі ритуали. Являючи собою явище соціальне, вояцькі ритуали знаходяться у взаємозв'язку з всією сукупністю виявів суспільної свідомості, володіючи при цьому специфічними рисами і виконуючи властиві

Військова комп'ютерна гра в бойовій підготовці збройних сил армій іноземних держав на сучасному етапі
ВІЙСЬКОВА КОМП'ЮТЕРНА ГРА В БОЙОВІЙ ПІДГОТОВЦІ ЗБРОЙНИХ СИЛ АРМІЙ ІНОЗЕМНИХ ДЕРЖАВ НА СУЧАСНОМУ ЕТАПІ Виконавець: _ Керівник: _ Мінськ, 2009 рік Зміст Введення 1. Передумови виникнення і обгрунтування використання військової комп'ютерної гри в бойовій підготовці Збройних Сил на сучасному

Військова політика і військове будівництво
Військова політика і військове будівництво Зміст Вступ... 3 1. Проблеми управління військовим будівництвом в Російській Федерації 4 2. Деякі питання військової доктрини... 6 3. Співвідношення розмірів військової організації і ресурсів країни... 9 4. Розподіл ресурсів між ядерними силами і

Військові нагороди Росії
Міністерство освіти и науки України Горлівський технікум Донецького національного університету Реферат З дісціплини: "Цивільна оборона" На тему: «Військові нагороди Росії» Виконав студент групи 2 ПМ-10 Ахметов Сергій Сергійович 2010 Зміст I. Нагороди Росії у 1917 року II. Символи

Вибух поза будівлею
Міністерство освіти і науки України Кафедра: ГО і ВП Розрахунково-графічна робота з дисципліни «Цивільна оборона» (Вибух поза будівлею) м Сімферополь-2009 Завдання Внаслідок впливу вибуху в середині крупноблочного житлового безкаркасного будівлі, сталося його руйнування. КЧС об'єкта, штаб

Бойове застосування та управління діями аеромобільних підрозділів (частин, з'єднань)
ПОСІБНИК ВИПУСКНИКУ АКАДЕМІЇ Бойове застосування та управління діями аеромобільних підрозділів (частин, з'єднань) УМОВНІ СКОРОЧЕННЯ АА- армійська авіація АЕМВ - аеромобільні війська; АЕМД - аеромобільні дії; АЕМУДД - аеромобільні ударні дії; АЕМПТД - аеромобільні патрульні

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати