Метаболические пути глюконеогенеза. Кребс отметил, что простому обращению гликолиза препятствуют энергетические барьеры на ряде стадий: 1) и 2) между пируватом и фосфоенолпируватом, 3) между фруктозо-1,6-дисфосфатом и фруктозо-6-фосфатом, 4) между глюкозо-6-фосфатом и глюкозой, а также между глюкозо-1-фосфатом и гликогеном. Эти барьеры обходятся с помощью специальных реакций.

Первая необратимая стадия. Первой необратимой реакцией глюконеогенеза -- является превращение пируватавоксалоацетат под действием фермента пируваткарбоксилаза, CO₂иАТФ. Реакция протекает в митохондриях, куда проникает пируват, и катализируется пируваткарбоксилазой по уравнению:

Этот фермент в качестве кофактора, как и ферменты, усваивающиеCO₂, содержит,биотин [31, с.324].

Вторая необратимая стадия. На этой стадии образовавшийся в 1-й стадии оксалоацетат поступает из митохондрийвцитоплазму, где подвергается декарбоксилированию и фосфорилированию под влиянием фермента фосфоенолпируват карбоксикиназы превращается в фосфоенол пируват. Донором фосфатного остатка в реакции служит гуанозинтрифосфат(ГТФ).

От фосфоенолпирувата дофруктозо-1,6-дифосфатавсе реакции гликолиза обратимы, поэтому молекулы образовавшегося фосфоенол пирувата используются для образования фруктозо-1,6-дифосфата теми же ферментами гликолиза [34].

Третья необратимая стадия. Третья необратимая стадия глюкогенеза это-- превращение фруктозо-1,6-дисфосфата во фруктозо-6-фосфат, необходимое для обращения гликолизана рассматриваемой стадии, катализируется специфическим ферментом фруктозо-1,6-дисфосфатазой. Это-- ключевой фермент в том смысле, что именно его присутствием определяется, способна ли ткань ресинтезировать гликогенизпирувата и триозофосфатов. Этот фермент имеется впечениипочках, он был также обнаружен в поперечнополосатых мышцах. Считают, что в сердечной мышце и гладких мышцах он отсутствует.

Фруктозо-6-фосфат изомеризуется в глюкозо-6-фосфат глюкозофосфатизомеразой

Четвёртая и последняя необратимая стадия глюконеогенеза это-- превращение глюкозо-6-фосфатавглюкозу. Реакция катализируется другой специфической фосфатазой-- глюкозо-6-фосфатазой (реакция идет в обход гексокиназной реакции). Она присутствует в печении почках, но отсутствует в мышцах и жировой ткани. Наличие этого фермента позволяет ткани поставлять глюкозу в кровь [9, с.543].

белок углевод биомолекула

2. Экспериментальная часть

2.1 Методика и подготовка исходных материалов

Молочный альбумин, концентрированная азотная кислота, концентрированная соляная кислота, пробирки, штатив для пробирок, пипетки резиновые груши, 2Н раствор NaOH, спиртовки, пробиркодержатели, фруктоза, дистиллированная вода,

2.2 Методика осаждения белков концентрированными минеральными кислотами

К 0,5мл концентрированной азотной кислоты, а в другую - 0,7мл концентрированной соляной кислоты. Наклоняя каждую пробирку, осторожно влили в нее по стенке 1 мл раствора белка так, что бы он не смешивался с более тяжелым слоем кислоты, а затем поставили ее на штатив. На границе раздела двух жидкостей постепенно появляется белое кольцо осадка белка. При встряхивании количество осадка, выпавшего при действии азотной кислоты заметно увеличивается, а осадок, выпавший при действии соляной кислоты растворяется в ее избытке.

Рисунок 10 - Действие концентрированной азотной и соляной кислоты на белок

Концентрированные минеральные кислоты образуют с белками солеобразные соединения за счет аминогрупп белковой молекулы и одновременно вызывают необратимые изменения (денатурации) белка и выделения осадка. В большинстве случаев этот осадок растворим в избытке кислоты (за исключением осадка, выпадающего при действии азотной кислоты).

При фосфорных кислот лишь метафосфорная кислота HPO₃ осаждает белок в описанных условиях даже в разбавленных растворах; этим путем можно обнаружить наличие метафосфорной кислоты в присутствии других фосфорных, кислот - ортофосфорной H₃PO₄ и пирофосфорной H₄P₂O₇ в сильных органических кислот для осаждения белков часто применяют трихлоруксусную и 5-сульфосалициловую кислоту.

2.3 Ксантопротеиновая реакция белков

К 1 мл раствора белка добавили 0,3 мл концентрированной азотной кислоты, появляется белый осадок. Затем нагрели смесь на спиртовке до кипения и кипятили ее 1 минуту; при этом раствор и осадок окрасился в ярко-желтый цвет при кипячении осадок частично растворился в результате гидролиза желтая окраска сохранилась. Охладив смесь осторожно по каплям добавили избыток NaOH. Выпал осадок кислотного альбумина образующий с избытком щелочи ярко-оранжевый раствор.

Рисунок 11 - Осадок кислотного альбумина

Ксантопротеиновая реакция обнаруживает наличие в белке одиночных или конденсированных ароматических ядер, т.е. остатков таких аминокислот, как фенилаланин, тирозин, триптофан. Желтое окрашивание появляется в результате нитрования этих ядер азотной кислотой и образования полинитросоединений. Переход в щелочной среде желтой окраски подобных веществ в оранжевую обусловлен образованием более интенсивно окрашенных анионов вместо едкой щелочи можно применять водный аммиак.

Кислотные альбуминаты образующие при энергичном действии кислот на белки нерастворимы в воде и разбавленных растворах солей, но хорошо растворимы в растворах щелочей и разбавленных кислотах. кислотные альбуминаты связывают значительно большее количество щелочи, чем исходный белок

Чистый желатин не содержит многих аминокислот, в том числе и перечисленных выше, и не дает ксантопротеиновой реакции.

2.4 Методика взаимодействия углеводов с концентрированными кислотами

В пробирке растворил крупинки фруктозы в 1 мл воды. К холодному раствору осторожно, по стенкам пробирки, прилил равный объем концентрированный серной кислоты, стараясь не взболтать смесь. Серная кислота образовала нижний тяжелый слой под раствором сахара. Слегка подогрел пробирку и на границе этих слоев постепенно появилось темно-бурое кольцо.

Рисунок 12 - Действие сенной кислоты на фруктозу

При действии концентрированных минеральных кислот молекулы углеводов постепенно расщепляются, образуя смесь различных продуктов: фурфурол и его производные, левулиновую и муравьиную кислоты и так называемые гуминовые вещества. Сложное строение гуминовых веществ еще не может считаться точно установленным; они окрашены в темно-бурый или черный цвет, малорастворимы в воде и в условиях опыта выделяются на границе слоев жидкости. Кетозы расщепляются кислотами быстрее, чем альдозы; пробу можно применять для быстрого отличия фруктозы от глюкозы.

Заключение

Биологические системы состоят из углерода, кислорода, водорода и азота. Эти элементы необходимы для образования липидов, белков, углеводов и нуклеиновых кислот -- строительных блоков клеточных структур и важнейших соединений, участвующих в метаболизме. Липиды выполняют важную функцию в клетке, принимая участие в образовании мембран. Белки и липиды образуют бислойную мицеллу, которая окружает содержимое клетки и защищает его от воздействия внешней среды.

Липиды также участвуют в запасании энергии. Белки участвуют в метаболизме клетки, регулируя клеточные функции, а углеводы служат в первую очередь источником энергии, хотя являются также важными строительными блоками. Рецепторы на поверхности мембран представлены в первую очередь углеводами. Они высоко специфичны и участвуют в поступлении веществ в клетку. Информация в клетке зашифрована последовательностью четырех типов нуклеотидов, входящих в состав дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Энергия в клетке образуется путем окисления соединений, содержащих углерод. Энергия сохраняется в форме макроэргических фосфатных связей, образующихся в молекуле АТФ.

Список использованных источников

1. David Whitford.Proteins: Structure and Function.-- Wiley, 2005.-- С.45.-- P.542.

2. Perutz M.F., Rossmann M.G., Cullis A.F., Muirhead H., Will G., North A. C.Structure of hemoglobin: a three-dimensional Fourier synthesis at 5.5-A. resolution, obtained by X-ray analysis// Nature.-- 1960.--Т. 185,вып. 4711.--С. 416--422.

3. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др.Молекулярная биология клетки. В 3 томах. -- М.: Мир, 1994.

4. А.Н. Несмеянов, Н.А. Несмеянов. Начала органической химии. Книга вторая 221 с.

5. А.Н. Несмеянов, Н.А. Несмеянов. Начала органической химии. Книга первая 331 с.

6. Абакумова Н.А., Быкова Н.Н. Углеводы // Органическая химия и основы биохимии. Часть 1.-- Тамбов: ГОУ ВПО ТГТУ, 2010.

7. Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. Биохимия для врача // Екатеринбург: Уральский рабочий, 1994, 384 с.

8. Бочков А.Ф., Афанасьев В.А., Заиков Г.Е. Углеводы. М.: Наука. 1980. С. 176.

9. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф.-- Биологическая химия: Учебник.-- 3-е изд., перераб и доп.-- М.: Медицина, 1998.-- 704 с,

10. Березов Т.Т., Б.Ф. Коровкин.Биологическая химия / Под ред. акад. АМН СССР С.С. Дебова..-- 2-е изд., перераб. и доп.--М.: Медицина, 1990.-- С.234--235.-- 528с.

11. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия.-- 3.-- Москва: Высшая школа, 2000.-- 479с.

12. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия. - М.: Высш. шк. 1998, 479 с.;

13. Кольман. Я., Рём К. Г.-- Наглядная биохимия: Пер с нем.- М.: Мир, 2000. ?469 с.

14. Ленинджер А. Основы биохимии в 3 томах.-- Москва: Мир, 1985.

15. Ленинджер А. Биохимия. Молекулярные основы структуры и функций клетки // М.: Мир, 1974, 956 с.;

16. Морозов В.Н., Морозова Т.Я. Механические свойства глобулярных белков// Молекулярная биология.-- 1983.--Т. 17,вып. 3.--С. 577--586.

17. Николаев А.Я..- 9. Обмен и функции углеводов // Биологическая химия.-- М.: Медицинское информационное агентство, 2004.

18. Повещенко А.Ф., Абрамов В.В., Козлов В.В. Цитокины -- факторы нейроэндокринной регуляции// Успехи физиологических наук.-- 2007.--Т. 38,вып. 3.--С. 40--46.

19. Привалов П.Л. Стабильность белков и гидрофобные взаимодействия// Биофизика.-- 1987.--Т. 32,вып. 5.--С. 760.

20. Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии // Ростов-на Дону: Феникс, 1999, 540 с.

21. Спирин А.С. Глава II. Информационная РНК и генетический код // Молекулярная биология. Структура рибосомы и биосинтез белка.-- Москва: Высшая школа, 1986.-- С.16.

22. Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков // М.: Высшая школа, 1996, 335 с.;

23. Сорокин А. В., Ким Е. Р., Овчинников Л. П.Протеасомная система деградации и процессинга белков// Успехи биологической химии.-- 2009.--Т. 49.--С.76.

24. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология: В 3-х т. Т. 1: Пер. с англ./ Под ред. Р. Сопера - 3-е изд., - М.: Мир,2008. - 454 с.

25. Тюкавкина Н.А., Ю.И. Бауков.Биоорганическая химия.-- 1-е изд.--М.: Медицина, 1985.-- С.480

26. Финкельштейн А.В., Птицын О.Б. Лекция 15 // Физика белка.-- Москва: КДУ, 2005.-- С.189--205.

27. Цветков Л. А.§ 38. Белки // Органическая химия. Учебник для 10 класса.-- 20-е изд.--М.:Просвещение, 1981.-- С.184--193.--1210000 экз

28. Шайтан К.В., Рубин А.Б.Стохастическая динамика и электронно-конформационные взаимодействия в белках// Биофизика.-- 1985.--Т. 30,вып. 3.--С.526.

29. Ю.А. Овчинников.Биоорганическая химия.-- Москва: Просвещение, 1987.-- С.24--26.

30. Я. Кольман, К.-Г. Рем.Наглядная биохимия.-- Москва: Мир, 2000.-- С. 309

31. Основы биохимии-- в 3-х томах. Т. 2. Пер. с англ./Перевод В.П.Скулачева, Э.И.Будовского, Л.М.Гинодмана; Под ред. Ю.А.Овчинникова.-- М.: Мир, 1981.-- 617 с,

32. Химическая энциклопедия. -- М.: Советская энциклопедия Под ред. И. Л. Кнунянца, 1988.

33. Химия биологически активных соединений: учебное пособие / И.Л. Филимонова, Г.А. Жолобова, А.С. Галактионова, М.С. Юеубов, - 2-е изд., стереотипное. - Томск: СибГМУ, 2012. - 162 с.

Размещено на Allbest.ru