Аминокислоты – это производные карбоновых кислот, в которых атом водорода в αположении замещён на амино (-NH2) группу. Аминокислоты, входящие в состав белков и пептидов (протеиногенные) имеют общее строение: 1) аминогруппа находится в α-положении относительно карбоксильной группы; 2) все протеиногенные аминокислоты являются стереоизомерами L-ряда
Классификация протеиногенных аминокислот
I. В зависимости от химического строения бокового радикала различают:
1. Ациклические аминокислоты, которые в свою очередь в зависимости от количества аминои карбоксильных групп делятся на: а) моноаминомонокарбоновые (например, глицин, валин и др.); б) моноаминодикарбоновые (аспарагиновая, глутаминовая кислоты); диаминомонокарбоновые (лизин, аргинин).
Классификация протеиногенных аминокислот
I. В зависимости от химического строения бокового радикала различают:
1. Ациклические аминокислоты, которые в свою очередь в зависимости от количества аминои карбоксильных групп делятся на: а) моноаминомонокарбоновые (например, глицин, валин и др.); б) моноаминодикарбоновые (аспарагиновая, глутаминовая кислоты); диаминомонокарбоновые (лизин, аргинин).
Белки – протеины (protos первый, значимый) Белки и пептиды – это биополимеры, состоящие из аминокислот. Белки имеют молекулярную массу больше 6-10 тысяч дальтон, а пептиды меньше этих величин.
Элементный состав белков: С – 50-55%; Н – 6-7%; О – 21-23%; N – 15-18% (≈16%); S – 0-1,5% Количество белка можно рассчитать по количеству азота, т.к. его содержание в белках является практически постоянной величиной – 16 г азота в 100 г белка. Поэтому коэффициент пересчета по азоту равняется 6,25 (100 : 16 = 6,25).
Количество белка изменяется с возрастом, также несколько меняются и физикохимические свойства некоторых белков. В разных органах количество белка в пересчете на сухую массу различно, в мозге – 45%, легких – 82%, селезенке – 84%, сердце – 20%.
Элементный состав белков: С – 50-55%; Н – 6-7%; О – 21-23%; N – 15-18% (≈16%); S – 0-1,5% Количество белка можно рассчитать по количеству азота, т.к. его содержание в белках является практически постоянной величиной – 16 г азота в 100 г белка. Поэтому коэффициент пересчета по азоту равняется 6,25 (100 : 16 = 6,25).
Количество белка изменяется с возрастом, также несколько меняются и физикохимические свойства некоторых белков. В разных органах количество белка в пересчете на сухую массу различно, в мозге – 45%, легких – 82%, селезенке – 84%, сердце – 20%.
Принципы функционирования живой материи
1. Все реакции в живых организмах подчиняются ІІ закону термодинамики и происходят по закону действующих масс
2. Большинство реакций в живых организмах являются ферментативными, то есть протекают при участии ферментов – катализаторов белковой природы
3. Все реакции в живых организмах протекают в водной среде, в том числе и реакции окисления, при относительно невысоких температурах.
4. Энергия в организмах выделяется при окислении питательных веществ (углеводов, белков, жиров) и значительная ее часть аккумулируется в виде макроэргических связей АТФ.
1. Все реакции в живых организмах подчиняются ІІ закону термодинамики и происходят по закону действующих масс
2. Большинство реакций в живых организмах являются ферментативными, то есть протекают при участии ферментов – катализаторов белковой природы
3. Все реакции в живых организмах протекают в водной среде, в том числе и реакции окисления, при относительно невысоких температурах.
4. Энергия в организмах выделяется при окислении питательных веществ (углеводов, белков, жиров) и значительная ее часть аккумулируется в виде макроэргических связей АТФ.
Принципы организации живой материи:
1. Принцип молекулярной экономии – комбинация небольшого числа молекул дает бесконечное множество макромолекул. Например, миллионы белков составлены из набора в 20 аминокислот, а в состав ДНК входят в основном 4 азотистых основания.
2. Принцип простой сложности – все биомолекулы состоят из нескольких элементов – органогенов (С, Н, О, N, S, P).
3. Принцип комплементарности – необходимость пространственного соответствия отдельных частей биомолекул при их образовании (например, для ДНК – это расположение азотистых оснований по правилам Чаргаффа), а также при взаимодействии макромолекул (например, комплексы антиген-антитело, фермент-субстрат и т.д.) по типу «ключ-замок».
1. Принцип молекулярной экономии – комбинация небольшого числа молекул дает бесконечное множество макромолекул. Например, миллионы белков составлены из набора в 20 аминокислот, а в состав ДНК входят в основном 4 азотистых основания.
2. Принцип простой сложности – все биомолекулы состоят из нескольких элементов – органогенов (С, Н, О, N, S, P).
3. Принцип комплементарности – необходимость пространственного соответствия отдельных частей биомолекул при их образовании (например, для ДНК – это расположение азотистых оснований по правилам Чаргаффа), а также при взаимодействии макромолекул (например, комплексы антиген-антитело, фермент-субстрат и т.д.) по типу «ключ-замок».
Биомолекулы – органические соединения, входящие в состав организмов, образующие клеточные структуры и участвующие в биохимических реакциях обмена веществ.
Функции биомолекул в живых организмах.
а) участие в реакциях обмена веществ в роли промежуточных продуктов (метаболитов). Например, аминокислоты, моносахариды, жирные кислоты и др.
б) участие в образовании сложных молекул (белков, нуклеиновых кислот, липидов, полисахаридов) или биологических структур (мембран, рибосом, ядерного хроматина и др.).
в) участие в регуляции биохимических процессов и функций отдельных клеток и организма в целом (витамины, гормоны, циклические нуклеотиды цАМФ, цГМФ и др.).
Функции биомолекул в живых организмах.
а) участие в реакциях обмена веществ в роли промежуточных продуктов (метаболитов). Например, аминокислоты, моносахариды, жирные кислоты и др.
б) участие в образовании сложных молекул (белков, нуклеиновых кислот, липидов, полисахаридов) или биологических структур (мембран, рибосом, ядерного хроматина и др.).
в) участие в регуляции биохимических процессов и функций отдельных клеток и организма в целом (витамины, гормоны, циклические нуклеотиды цАМФ, цГМФ и др.).
Биосфера Земли насчитывает около 1,2 млн. видов животных, в том числе и человека, а также более 500 тыс. видов растений. В живых организмах содержится около 40 различных химических элементов.
99% элементного состава живых организмов представляют такие элементы как углерод (С), кислород (О), водород (Н), азот (N), фосфор (Р) и сера (S). Из этих химических элементов (биоэлементов или органогенов) образуется весь спектр биоорганических соединений,. Некоторые элементы входят в состав живых организмов в свободном состоянии в качестве макроэлементов (например, ионы Na, K, Ca, Mg, Cl), или микроэлементов (Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Se, F, Mo, V и др.), выполняя важные структурные и регуляторные функции.
Первое место среди химических соединений занимает вода. В организме человека вода составляет около 60% массы тела. Основная часть макрои микроэлементов находится в виде водных растворов и в большинстве случаев – в комплексе с органическими соединениями.
99% элементного состава живых организмов представляют такие элементы как углерод (С), кислород (О), водород (Н), азот (N), фосфор (Р) и сера (S). Из этих химических элементов (биоэлементов или органогенов) образуется весь спектр биоорганических соединений,. Некоторые элементы входят в состав живых организмов в свободном состоянии в качестве макроэлементов (например, ионы Na, K, Ca, Mg, Cl), или микроэлементов (Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Se, F, Mo, V и др.), выполняя важные структурные и регуляторные функции.
Первое место среди химических соединений занимает вода. В организме человека вода составляет около 60% массы тела. Основная часть макрои микроэлементов находится в виде водных растворов и в большинстве случаев – в комплексе с органическими соединениями.
Современная биология и медицина невозможна без знаний молекулярной биологии и генетики. На их основе возникла генная инженерия и биотехнология, которые изучают возможности направленных изменений генетического аппарата. Создаются различные рекомбинантные ДНК, которые используют для синтеза физиологически активных соединений и лекарственных веществ антибиотиков, гормонов, ферментов и других.
Биохимические методы исследования широко используются для диагностики заболеваний, контроля эффективности лечения. Благодаря использованию моноклональных антител и использования цепной полимеразной реакции для исследования ДНК был осуществлен научный прорыв в диагностике многих заболеваний, включая СПИД, туберкулез, вирусные гепатиты. Развитие иммуноферментных методов исследования сделало доступным определение гормонов, антител, маркеров опухолевого роста и других веществ, которые содержатся в организме в очень низких количествах, практически в любой больнице.
Биохимические методы исследования широко используются для диагностики заболеваний, контроля эффективности лечения. Благодаря использованию моноклональных антител и использования цепной полимеразной реакции для исследования ДНК был осуществлен научный прорыв в диагностике многих заболеваний, включая СПИД, туберкулез, вирусные гепатиты. Развитие иммуноферментных методов исследования сделало доступным определение гормонов, антител, маркеров опухолевого роста и других веществ, которые содержатся в организме в очень низких количествах, практически в любой больнице.
Биологическая химия (биохимия) – наука, изучающая химический (молекулярный) состав живых организмов и протекающие в них химические реакции, которые лежат в основе жизнедеятельности.
Объектами изучения биохимии являются различные живые организмы - вирусы, бактерии, растения, животные и организм человека. Совокупность биохимических превращений органических соединений (биомолекул) в живых организмах называется обменом веществ или метаболизмом. Метаболизм, в свою очередь, состоит из процессов биосинтеза веществ, то есть анаболизма, и процессов расщепления веществ, то есть катаболизма.
Биохимия состоит из нескольких разделов:
1.Статическая биохимия изучает химический состав организмов и структуру составляющих их молекул (белков, аминокислот, нуклеиновых кислот, нуклеотидов, углеводов и их производных, липидов, витаминов, гормонов).
Объектами изучения биохимии являются различные живые организмы - вирусы, бактерии, растения, животные и организм человека. Совокупность биохимических превращений органических соединений (биомолекул) в живых организмах называется обменом веществ или метаболизмом. Метаболизм, в свою очередь, состоит из процессов биосинтеза веществ, то есть анаболизма, и процессов расщепления веществ, то есть катаболизма.
Биохимия состоит из нескольких разделов:
1.Статическая биохимия изучает химический состав организмов и структуру составляющих их молекул (белков, аминокислот, нуклеиновых кислот, нуклеотидов, углеводов и их производных, липидов, витаминов, гормонов).
1. Нейролептики - группа препаратов, которые снимают возбуждение, галлюцинации и бред у
психически больных лиц.
Механизм действия: вызывают блокировку адрено-и дофаминорецепторив.
Препараты: производные фенотиазинов (аминазин и др.) и бутирофенона (галоперидол, дроперидол и др.).
2. Транквилизаторы - группа препаратов, которые снимают эмоциональное напряжение, тревогу, страх у психически здоровых лиц.
Механизм действия: повышают чувствительность ГАМК рецепторов к γ-аминомасляной кислоте, усиливает тормозную действие ГАМК.
Препараты: елениум, сибазон, феназепам и др.
3. Антидепрессанты - группа препаратов, которые снимают синдромы эмоционального угнетения и депрессии.
По механизму действия делятся на две группы:
•Ингибиторы реаптейка моноаминов (норадреналина, дофамина и серотонина) - имипрамин, амитриптилин.
•Ингибиторы моноаминооксидазы (фермента, инактивирующего преимущественно норадреналин, дофамин и серотонин) - новазид, пиразидол.
психически больных лиц.
Механизм действия: вызывают блокировку адрено-и дофаминорецепторив.
Препараты: производные фенотиазинов (аминазин и др.) и бутирофенона (галоперидол, дроперидол и др.).
2. Транквилизаторы - группа препаратов, которые снимают эмоциональное напряжение, тревогу, страх у психически здоровых лиц.
Механизм действия: повышают чувствительность ГАМК рецепторов к γ-аминомасляной кислоте, усиливает тормозную действие ГАМК.
Препараты: елениум, сибазон, феназепам и др.
3. Антидепрессанты - группа препаратов, которые снимают синдромы эмоционального угнетения и депрессии.
По механизму действия делятся на две группы:
•Ингибиторы реаптейка моноаминов (норадреналина, дофамина и серотонина) - имипрамин, амитриптилин.
•Ингибиторы моноаминооксидазы (фермента, инактивирующего преимущественно норадреналин, дофамин и серотонин) - новазид, пиразидол.
Имеют в своем составе от трех до нескольких десятков аминокислотных остатков. Функционируют
только в высших отделах нервной системы. Данные пептиды, как и катехоламины, выполняют функцию не только нейромедиаторов, но и гормонов. К ним относятся:
• гормоны гипоталамуса (либерины и статины);
• нейрогипофизарные гормоны (вазопресин, окситоцин);
• гастроинтестинальные пептиды (гастрин, холецистокинин и др.);
• опиатоподобные пептиды (эндорфины и енкефалины);
• нейротензин (обезболивающее, гипотермичное и гипотензивное действия);
• пептид сна;
• пептид - компоненты ренин-ангиотензиновой системы;
• кинины;
• натрийуретичний пептид.
только в высших отделах нервной системы. Данные пептиды, как и катехоламины, выполняют функцию не только нейромедиаторов, но и гормонов. К ним относятся:
• гормоны гипоталамуса (либерины и статины);
• нейрогипофизарные гормоны (вазопресин, окситоцин);
• гастроинтестинальные пептиды (гастрин, холецистокинин и др.);
• опиатоподобные пептиды (эндорфины и енкефалины);
• нейротензин (обезболивающее, гипотермичное и гипотензивное действия);
• пептид сна;
• пептид - компоненты ренин-ангиотензиновой системы;
• кинины;
• натрийуретичний пептид.
1. ГАМК (γ-аминомасляна кислота) - продукт α-декарбоксилирования глутамата. Влияние данного
медиатора на ГАМК рецепторы (ионотропные), вызывает открытие каналов анионов хлора и развитие процесса торможения.
Биологические эффекты: участвует в регуляции движений, запоминании, обучении, формировании эмоций.
2. Глицин. Рецепторы к данной аминокислоте подобны ГАМК рецепторам. При связывании с ними глицина также активируется открытия каналов для анионов хлора.
Биологические эффекты: вызывает торможение мотонейронив головного и продолговатого мозга. Стрихнин блокирует рецепторы глицина и вызывает судороги.
3. Таурин - производное аминокислоты цистеина. Рецепторы к нему пока не открыты.
Биологические эффекты: участвует в зрительном восприятии.
4. Аденозин - нуклеозид. Он влияет на метаботропные Р1 рецепторы (блокируются кофеином и теофиллином) и
Биологические эффекты: вызывает седативное, антисудорожное и гипотензивное действия.
медиатора на ГАМК рецепторы (ионотропные), вызывает открытие каналов анионов хлора и развитие процесса торможения.
Биологические эффекты: участвует в регуляции движений, запоминании, обучении, формировании эмоций.
2. Глицин. Рецепторы к данной аминокислоте подобны ГАМК рецепторам. При связывании с ними глицина также активируется открытия каналов для анионов хлора.
Биологические эффекты: вызывает торможение мотонейронив головного и продолговатого мозга. Стрихнин блокирует рецепторы глицина и вызывает судороги.
3. Таурин - производное аминокислоты цистеина. Рецепторы к нему пока не открыты.
Биологические эффекты: участвует в зрительном восприятии.
4. Аденозин - нуклеозид. Он влияет на метаботропные Р1 рецепторы (блокируются кофеином и теофиллином) и
Биологические эффекты: вызывает седативное, антисудорожное и гипотензивное действия.
1. Серотонин (5-гидрокситирамин, 5-НТ) - производное аминокислоты триптофана. Серотонин
влияет на 5-НТ1 рецепторы и вызывает активацию аденилатциклазы, а с 5-НТ2 - стимуляцию активности фосфолипазы С.
Биологические эффекты:
-Регулирует продолжительность сна и температуру тела.
-Участвует в развитии эмоций.
-Есть медиатором аллергии.
-Вызывает сокращение бронхов.
-Повышает артериальное давление.
При гипофункции серотонинергичних нейронов может возникать депрессия, а при гиперфункции - галлюцинации.
влияет на 5-НТ1 рецепторы и вызывает активацию аденилатциклазы, а с 5-НТ2 - стимуляцию активности фосфолипазы С.
Биологические эффекты:
-Регулирует продолжительность сна и температуру тела.
-Участвует в развитии эмоций.
-Есть медиатором аллергии.
-Вызывает сокращение бронхов.
-Повышает артериальное давление.
При гипофункции серотонинергичних нейронов может возникать депрессия, а при гиперфункции - галлюцинации.