Ақпарат

7.4: Зат алмасу – Биология

7.4: Зат алмасу – Биология


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Оқыту нәтижелері

  • Протистердің зат алмасуының әртүрлілігін сипаттаңыз

Протистер тамақтанудың көптеген түрлерін көрсетеді және аэробты немесе анаэробты болуы мүмкін. Құрамында жұтылған бөлшек, фагосома бар везикула, содан кейін гидролитикалық ферменттері бар лизосомамен біріктіріліп, фаголизосома, ал тамақ бөлшектері цитоплазмаға диффузияланатын және жасушалық метаболизмде қолданылатын шағын молекулаларға ыдырайды. Қорытылмаған қалдықтар экзоцитоз арқылы жасушадан шығарылады.

Сапробтар деп аталатын гетеротрофтардың қосалқы түрлері өлі организмдерден немесе олардың органикалық қалдықтарынан қоректік заттарды сіңіреді. Кейбір протистер эвглена сияқты қызмет ете алады миксотрофтар, күн сәулесінің немесе органикалық қоректік заттардың болуына байланысты фотоавтотрофты немесе гетеротрофты жолдармен қоректенуді алу.


Метаболикалық цикл, жасушалық цикл және «Бастауға» дейін аяқтау

Баяу өсіп келе жатқан ашытқы көмірсуларды сақтайды, содан кейін оны жасушалық циклдің G1 фазасының соңында жойып, жасушалық циклге метаболикалық циклды қосады. Бұл метаболикалық цикл биохимиялық үйлесімсіз процестерді бөлуі мүмкін. Баламалы түрде ол жасушалық циклге қатысу үшін энергия мен материалдың жарылуын қамтамасыз етуі мүмкін. Сақталған көмірсулар Бастау нүктесінен өтетін жасушалардың өлшем талаптарын түсіндіре алады.

Ашытқылар, менің балаларым сияқты, қанттың жоғары концентрациясында ең белсенді. Бүршіктенетін ашытқы Saccharomyces cerevisiae ферменттеу (яғни пируватқа гликолиз, содан кейін пируваттың этанолға дейін тотықсыздануы) арқылы глюкозаның бір мольіне небәрі 2 моль АТФ сығындырады, бірақ ол шамамен бір жарым сағаттық екі еселенген уақытпен тез өседі. Глюкозаның төмен концентрацияларында (немесе ашытқысыз көміртек көздерінде) ашытқылар тотығу тыныс алу арқылы өседі, глюкозаның бір мольіне 30 мольден астам АТФ бөліп алады, бірақ қазір олардың екі еселену уақыты 3 сағатқа дейін немесе одан да көп ұзарады.

Шектеулі глюкозада тотығу жолмен өсетін ашытқылар бұл глюкозаны үш негізгі жолмен пайдаланады. Біріншіден, әрине, олар оны энергия көзі ретінде пайдаланады, глюкоза АТФ, NADH және пируват түзу үшін гликолиз арқылы өтеді, ал пируват трикарбон қышқылы (TCA) циклі және тотығу фосфорлануы арқылы одан да көп ATP генерациялау арқылы ағып кетеді. Екіншіден, олар глюкозаны жасуша қабырғасын құру үшін шикізат ретінде пайдаланады. Үшіншіден, глюкозаның тағы бір үлкен бөлігі полисахарид гликогенінде, ал кейбіреулері трегалоза дисахаридінде сақталады. Сонымен, бұл тыныс алу жасушалары белгілі бір мағынада глюкозаға аштыққа ұшырағанымен (себебі олар көбірек глюкоза бар болса, тезірек өсе алады), соған қарамастан олар глюкозаның жеткілікті бөлігін сақтайды. Тыныс алатын жасушаның құрғақ салмағының шамамен 16% көмірсулар (яғни гликоген плюс трегалоза) сақталады, ал глюкозаның көп мөлшерімен ашыту арқылы өсетін жасушада көмірсулар іс жүзінде сақталмайды [1, 2].


7.4 Тотығу фосфорлануы

Осы бөлімнің соңында сіз келесі әрекеттерді орындай аласыз:

  • Электрондардың электронды тасымалдау тізбегі арқылы қалай қозғалатынын сипаттаңыз және осы процесс кезінде олардың энергия деңгейлеріне не болатынын түсіндіріңіз
  • Протон (H + ) градиенті электрондарды тасымалдау тізбегі арқылы қалай орнатылатынын және сақталатынын түсіндіріңіз

Сіз АТФ түзетін глюкоза катаболизмінің екі жолы - гликолиз және лимон қышқылы циклі туралы оқыдыңыз. Глюкозаның аэробты катаболизмі кезінде түзілетін АТФ көп бөлігі бұл жолдардан тікелей түзілмейді. Оның орнына, ол тотығу-тотықсыздану реакцияларына түсетін бірқатар электрон тасымалдаушылар арқылы электрондарды жылжыту арқылы басталатын процесстен алынған. Бұл процесс сутегі иондарының мембрана аралық кеңістікте жиналуына әкеледі. Демек, сутегі иондары АТФ синтазасы арқылы мембрана аралық кеңістіктен митохондриялық матрицаға диффузияланатын концентрация градиенті қалыптасады. Сутегі иондарының тогы АТФ синтазасының каталитикалық әрекетін қуаттайды, ол АДФ-ны фосфорлайды, АТФ түзеді.

Электронды тасымалдау тізбегі

Электронды тасымалдау тізбегі (7.10-сурет) аэробты тыныс алудың соңғы құрамдас бөлігі болып табылады және атмосфералық оттегін пайдаланатын глюкоза алмасуының жалғыз бөлігі болып табылады. Оттегі өсімдік ұлпаларына (әдетте устьица арқылы), сондай-ақ саңырауқұлақтар мен бактерияларға үздіксіз таралады, алайда жануарларда оттегі денеге әртүрлі тыныс алу жүйелері арқылы енеді. Электронды тасымалдау – релелік жарысқа немесе шелек бригадасына ұқсайтын тотығу-тотықсыздану реакцияларының сериясы, электрондар бір құрамдас бөліктен екінші компонентке, электрондар молекулалық оттегін азайтатын және байланысты протондармен бірге су түзетін тізбектің соңғы нүктесіне жылдам өтеді. . 7.10-суретте I-ден IV-ке дейін белгіленген белоктардан тұратын төрт кешен бар және осы төрт кешеннің біріккен жылжымалы, қосымша электрон тасымалдаушыларымен бірігуі электронды тасымалдау тізбегі деп аталады. Электронды тасымалдау тізбегі эукариоттардың ішкі митохондриялық мембранасында және прокариоттардың плазмалық мембранасында бірнеше көшірмелермен болады.

Кешен I

Біріншіден, екі электрон NADH арқылы бірінші комплекске тасымалданады. Бұл кешен, таңбаланған I, флавин мононуклеотидінен (FMN) және темір-күкірт (Fe-S) бар ақуыздан тұрады. В дәруменінен алынған FMN2 (рибофлавин деп те аталады) электрондарды тасымалдау тізбегіндегі бірнеше протездік топтардың немесе кофакторлардың бірі болып табылады. Протездік топ - бұл ақуыздың белсенділігі үшін қажетті ақуыз емес молекула. Протездік топтар - бұл оның қызметін жеңілдететін белокпен байланысқан органикалық немесе бейорганикалық, пептидті емес молекулалар. Протездік топтарға ферменттердің протездік топтары болып табылатын коферменттер жатады. I комплексіндегі фермент NADH дегидрогеназа болып табылады және 44 жеке полипептидтік тізбектен тұрады. I кешен төрт сутегі ионын мембрана арқылы матрицадан мембрана аралық кеңістікке айдай алады және дәл осылайша сутегі ионының градиенті ішкі митохондриялық мембранамен бөлінген екі бөлімнің арасында орнатылады және сақталады.

Q және II кешені

II кешен тікелей FADH алады2—ол I комплексінен өтпейді. Бірінші және екінші комплексті үшіншіге қосатын қосылыс — убихинон В. Q молекуласы липидтерде ериді және мембрананың гидрофобты өзегі арқылы еркін қозғалады. Ол азайғаннан кейін (QH2), убихинон өзінің электрондарын электронды тасымалдау тізбегіндегі келесі кешенге жеткізеді. Q I комплексінен NADH алынған электрондарды, ал FADH алынған электрондарды алады2 II кешеннен. Бұл фермент және FADH2 бірінші комплексті айналып өтіп, электрондарды тікелей электронды тасымалдау тізбегіне жеткізетін шағын кешен құрайды. Бұл электрондар бірінші кешендегі протондық сорғыны айналып өтіп, қуат бермейтіндіктен, FADH-дан аз ATP молекулалары жасалады.2 электрондар. Алынған АТФ молекулаларының саны ішкі митохондриялық мембрана арқылы айдалатын протондар санына тура пропорционал.

Кешен III

Үшінші кешен b цитохромынан — басқа Fe-S ақуызынан, Риске орталығынан (2Fe-2S орталығы) және цитохром с белоктарынан тұрады. Бұл кешен цитохром оксидоредуктаза деп те аталады. Цитохром ақуыздарында гемнің протездік тобы бар. Гем молекуласы гемоглобиндегі гемге ұқсас, бірақ ол оттегін емес, электрондарды тасымалдайды. Нәтижесінде оның ядросындағы темір ионы тотықсызданады және электрондарды өткізген кезде тотығады, әр түрлі тотығу деңгейлері арасында ауытқиды: Fe ++ (тотықсызданған) және Fe +++ (тотыққан). Цитохромдардағы гем молекулалары әр кешенге аздап әр түрлі сипаттамалар беріп, олармен байланыстыратын әртүрлі белоктардың әсерінен сәл өзгеше сипаттамаларға ие. III комплекс протондарды мембрана арқылы айдап, оның электрондарын белоктар мен ферменттердің төртінші кешеніне тасымалдау үшін c цитохромына береді. (С цитохромы Q электрондарын алады, алайда Q жұп электрондарды тасымалдаса, с цитохромы бір уақытта тек біреуін қабылдай алады.)

IV кешен

Төртінші комплекс c, a, a цитохромды ақуыздардан тұрады3. Бұл кешенде екі гем тобы бар (екі цитохромның әрқайсысында бір, а және а3) және үш мыс иондары (жұп CuА және бір CuБ цитохромда а3). Цитохромдар оттегі молекуласын темір мен мыс иондарының арасында екі электронның күшеюімен оттегі толығымен азайғанша өте тығыз ұстайды. Содан кейін қалпына келтірілген оттегі суды жасау үшін қоршаған ортадан екі сутегі ионын алады (H2O). Жүйеден сутегі иондарының жойылуы хемиосмос процесінің негізін құрайтын ион градиентіне ықпал етеді.

Химиосмоз

Хемиосмоста жоғарыда сипатталған тотығу-тотықсыздану реакцияларының қатарындағы бос энергия сутегі иондарын (протондарды) митохондриялық мембрана арқылы айдау үшін пайдаланылады. H+ иондарының мембрана бойымен біркелкі таралуы сутегі иондарының оң заряды мен олардың мембрананың бір жағында агрегациялануының арқасында концентрацияны да, электрлік градиенттерді де (осылайша, электрохимиялық градиент) белгілейді.

Егер мембрана сутегі иондарымен қарапайым диффузияға үздіксіз ашық болса, иондар олардың электрохимиялық градиентін тудыратын концентрациялардың әсерінен матрицаға кері диффузияға бейім болар еді. Еске салайық, көптеген иондар фосфолипидті мембраналардың полярлы емес аймақтары арқылы иондық арналардың көмегінсіз тарай алмайды. Сол сияқты матрицалық кеңістіктегі сутегі иондары ішкі митохондриялық мембрана арқылы АТФ синтаза деп аталатын интегралды мембраналық ақуыз арқылы ғана өте алады (7.11-сурет). Бұл күрделі протеин электрохимиялық градиентті төмендететін сутегі иондарының күшімен айналатын кішкентай генератор ретінде әрекет етеді. Бұл молекулалық машинаның бөліктерінің айналуы АДФ-ға фосфаттың қосылуын жеңілдетеді, АТФ түзеді, сутегі ионының градиентінің потенциалдық энергиясын пайдалану.

Көрнекі байланыс

Динитрофенол (DNP) ішкі митохондриялық мембрананы протондарға «ағызатын» «ажыратқыш» болып табылады. Ол 1938 жылға дейін салмақ түсіретін дәрі ретінде қолданылды. DNP ішкі митохондриялық мембранадағы рН өзгеруіне қандай әсер етеді деп күтесіз? Неліктен бұл салмақ жоғалтуға арналған тиімді дәрі болуы мүмкін деп ойлайсыз?

Хемиосмос (7.12-сурет) глюкозаның аэробты катаболизмі кезінде жасалған АТФ-ның 90 пайызын генерациялау үшін қолданылады, сонымен қатар фотофосфорлану процесінде күн сәулесінің энергиясын пайдалану үшін фотосинтездің жарық реакцияларында қолданылатын әдіс. Естеріңізге сала кетейік, митохондриядағы хемиосмос процесін пайдаланып АТФ түзілуі тотығу фосфорлануы деп аталады. Бұл реакциялардың жалпы нәтижесі сутегі атомдарынан бөлінген электрондардың энергиясынан АТФ түзілуі болып табылады. Бұл атомдар бастапқыда глюкоза молекуласының бөлігі болды. Жолдың соңында электрондар оттегі молекуласын оттегі иондарына дейін тотықсыздандыру үшін қолданылады. Оттегідегі артық электрондар қоршаған ортадан сутегі иондарын (протондарын) тартады және су пайда болады. Осылайша, оттегі электронды тасымалдау тізбегіндегі соңғы электронды акцептор болып табылады.

Көрнекі байланыс

Цианид электронды тасымалдау тізбегінің құрамдас бөлігі болып табылатын цитохром с оксидазасын тежейді. Егер цианидпен улану орын алса, сіз мембрана аралық кеңістіктің рН жоғарылауын немесе төмендеуін күтесіз бе? Цианид АТФ синтезіне қандай әсер етеді?

ATP кірістілігі

Глюкозаның катаболизмінен түзілетін АТФ молекулаларының саны әртүрлі. Мысалы, электронды тасымалдау тізбегі кешендері мембрана арқылы айдай алатын сутегі иондарының саны түрлер арасында өзгереді. Дисперсияның тағы бір көзі митохондрия мембраналары арқылы электрондардың өтуінен туындайды. (Гликолиз нәтижесінде түзілген NADH митохондрияға оңай енбейді.) Осылайша, электрондар митохондрияның ішкі жағынан NAD + немесе FAD + арқылы қабылданады. Бұрын білетіндей, бұл FAD + молекулалары азырақ иондарды тасымалдай алады, демек, FAD + тасымалдаушы ретінде әрекет еткенде, азырақ ATP молекулалары түзіледі. NAD + бауырда электрон тасымалдаушысы ретінде пайдаланылады, ал FAD + мида әрекет етеді.

Глюкозадан түзілетін АТФ молекулаларының шығымына әсер ететін тағы бір фактор - бұл жолдардағы аралық қосылыстардың басқа мақсаттарда да пайдаланылуы. Глюкозаның катаболизмі жасушалардағы барлық басқа биохимиялық қосылыстарды құрайтын немесе ыдырататын жолдармен байланысады және нәтиже осы уақытқа дейін сипатталған идеалды жағдайлардан біршама күрделірек. Мысалы, глюкозадан басқа қанттар энергия алу үшін гликолитикалық жолға беріледі. Сонымен қатар, нуклеин қышқылдарын түзетін бес көміртекті қанттар гликолиздегі аралық өнімдерден жасалады. Кейбір маңызды емес аминқышқылдары гликолиздің де, лимон қышқылы циклінің де аралық өнімдерінен жасалуы мүмкін. Холестерин және триглицеридтер сияқты липидтер де осы жолдардағы аралық өнімдерден жасалады және аминқышқылдары да, триглицеридтер де осы жолдар арқылы энергия алу үшін ыдырайды. Тұтастай алғанда, тірі жүйелерде глюкоза катаболизмінің бұл жолдары глюкозаның құрамындағы энергияның шамамен 34 пайызын бөліп алады, ал қалған бөлігі жылу түрінде бөлінеді.


4-дәріс: Ферменттер және зат алмасу

Соңғы лекцияны қысқаша қайталаудан кейін профессор Империали орақ жасушалы анемияның себебі болып табылатын ақуыз нұсқасына назар аудара отырып, амин қышқылдары, пептидтер және ақуыздармен жалғастырады. Содан кейін ол қалған сыныпқа ферменттерді енгізеді.

Нұсқаушы: Барбара Империали

1-дәріс: Кіріспеге қош келдіңіз.

2-дәріс: Химиялық байланыс.

3-дәріс: Амның құрылымдары.

Дәріс 4: Ферменттер және мета.

5-дәріс: Көмірсулар және.

9-дәріс: Хроматинді қалпына келтіру.

11-дәріс: Жасушалар, Қарапайым.

16-дәріс: Рекомбинантты ДНҚ.

17-дәріс: Геномдар және ДНҚ.

18-дәріс: SNP және адам.

19-дәріс: Жасуша айналымы.

20-дәріс: Жасуша сигнализациясы.

Дәріс 21: Жасуша сигнализациясы.

22-дәріс: Нейрондар, әрекет.

Дәріс 23: Жасуша циклі және .

24-дәріс: Дің жасушалары, Апо.

27-дәріс: Лифті бейнелеу.

28-дәріс: Лифті бейнелеу.

Дәріс 29: Жасушаны бейнелеу Те.

32-дәріс: Жұқпалы ауру.

33-дәріс: Бактериялар және ан.

34-дәріс: Вирустар және құмырсқалар.

Дәріс 35: Репродуктивті Cl.

ПРОФЕССОР: Ендеше біз бүгін не істейміз? Сонымен, бүгін біз амин қышқылдары, пептидтер және ақуыздармен жалғастырамыз. Мен орақ жасушалы анемияның қоздырғышы, себебі болып табылатын басқа ақуыз нұсқасы туралы айтқым келеді. Және бұл өте қызық құрылымдық мәселе. Бірақ маған өткен жолы не істегенімізді қысқаша қайталауға рұқсат етіңіз, содан кейін денатурация деп аталатын процесс туралы аздап сөйлесуге рұқсат етіңіз.

Өткен жолы біз полипептидтік тізбектің бастапқы тізбегі оның қатпарлы құрылымын қалай анықтайтынын талқыладық. Бүктелген құрылым екіншілік және үшінші реттік әрекеттесулермен, ковалентті емес әрекеттесулермен орнына қойылады. Екіншілік тек магистральдық және оның үшінші түрі бойынша барлық басқа, тіпті омыртқалы амидтерді қоса алғанда, бірақ сумен немесе бүйірлік тізбекпен және т.б. Содан кейін төрттік құрылымға диссоциацияланатын кейбір белоктар бар.

Сонымен, бұл мономер суббірліктер, олар қалай аталады - және мен оны жабық шеңбер немесе ашық шеңбер ретінде бейнелейтін боламын - қандай да бір димерлерді құра алады. Димерлер гетеродимерлер болуы мүмкін. Немесе олар гомодимерлер болуы мүмкін. Немесе тримерлерді, тетрамерлерді және т.б. құруға болады.

Ал гемоглобин, яғни орақ тәрізді жасушалық анемияның себебі болып табылатын ақуыз туралы айтқанда, оның гетеротетрамерлі ақуыз екенін көресіз. Осылайша, осы түрдегі орындауда сіз оны төрт бөліктен тұратын жерде осылай саласыз. Екеуі бір дәмде, екеуі екіншісінде. Бұл гемоглобиннің төрттік құрылымы.

Енді белоктар бүктеледі. Оларды ұстап тұрған әлсіз күштер бар. Бірақ әлсіз күштер көп. Бірақ егер сіз ақуызды әлсіз күштерді ыдырататын әртүрлі емдеуге ұшыратсаңыз, ақуыз денатурация процесіне ұшырайды. Сонымен, кез келген адам протеин ДНҚ денатурациясын тудыратын қандай заттар туралы ойлай алады? Иә.

ПРОФЕССОР: Жылу жаман, ауыр екені анық. Ал жылу - иә, мен олардың бәрін жазамын. сенікі не?

ПРОФЕССОР: рН. Сонымен рН. Қышқылдық. Негізгілік. Біз бұл нәрселердің неге өзгерістерге әкелетіні туралы сөйлесетін боламыз. Басқа ойларыңыз бар ма? Иә?

ПРОФЕССОР: О. Иә. Мысалы, тұз. Органикалық еріткіштер. Көптеген адамдар міндетті түрде ойланбайтын, бірақ кейбіреулеріңіз инженер ретінде ойлайтын процесс - бұл кесу күші. Сонымен, егер сіз өте тар түтік арқылы ақуызды түсіріп жатсаңыз және жоғары ығысу күштері болса, олар табиғаттағы ақуыздарды денатурациялайды.

Сондықтан жылумен бұл өте анық. Сіз бұл әлсіз байланыстарды бұзасыз. Содан кейін олар реформа жасай алады. Немесе тым жоғары температураға барсаңыз, ашылмаған ақуыз агрегаттар түзе бастайды. Жұмыртқаны араластырып көрген кез келген адам мұның қайтымсыз процесс екенін біледі. Сіз жұмыртқаны қабығына қайта сығып алмайсыз. Бұл енді бұрынғыдай емес.

Өйткені жұмыртқаны араластырып жатқанда, термиялық өңдеу арқылы ақуыздарды денатурациялайды. Сондықтан жылу осылай жасайды. Ол күштерді бұзады. Белоктар денатуратталған күйіне дейін созылады. Және ықшам құрылымға қайта оралудың орнына олар бір-бірімен біріктіре бастайды. Және бұл қайтымсыз нәрсе.

рН қызықты. Неліктен рН төмен температурада ыдырайды? Неліктен рН өзгерістерді тудырады? Иә.

ТҰРҒЫНДАР: [ЕСІЛМЕЙДІ] аминқышқылдарының белгілі бір құрылымы бар. Сондықтан олар протондандырылған немесе протонацияланған, содан кейін рН өзгереді.

ПРОФЕССОР: Жарайды. Сондықтан рН, тамаша. Осылайша, pH көптеген көру тізбектерінің заряд күйлерін өзгертеді. Сіз оны өзгерткеннен кейін сізде керемет электростатикалық әрекеттесу болған болуы мүмкін. Бірақ содан кейін сіз барып, карбон қышқылын протондаңыз. Және ол қалыптаса алмайды -- шын мәнінде, ол пішінді қалайды, біріктіруді емес, бөлшектенуді қалайды. Демек, бұл зарядталған күйдің өзгеруі, бұл денатурацияны тудырады.

Тұздар және органикалық заттар. Мысалы, олар ақуыздың бөліктерімен өзара әрекеттесуі мүмкін. Мысалы, органикалық заттар, органикалық молекулалар гидрофобты өзекке түсіп, оларды ыдыратуы мүмкін. Оларды жай ғана итеріңіз. Олар сонда болғысы келеді. Ал содан кейін сумен ауыратын органикалық еріткіштің жоғары концентрациясы тым көп. Ал этанол, ацетонитрил, DMSO дер едік. Бірақ қандай бөлшектер туралы тым көп уайымдаудың қажеті жоқ.

Шын мәнінде, сіз 10% немесе одан да жоғары деңгейге жеткенде, біз ақуыздарды денатурациялай бастаймыз, кейде қайтымды, бірақ көбінесе қайтымсыз. Сондықтан белоктардың тұрақты екенін білу өте маңызды, бірақ оларға жақсы қарау керек. Ақуыздардың қате қатпарлануы немесе біріктірілуі нәтижесінде пайда болатын кейбір адам аурулары бар.

Мысалы, барлық приондық аурулар ақуыздар нашарлайды, олар бұдан былай бүктелген құрылымда емес, бірақ олар жасушалық процестер мен уыттылық проблемаларын тудыратын жиынтықта. Сонымен Альцгеймер ауруы. Ақылсыз сиыр ауруы. Олардың көпшілігі, мысалы, нашар бүктелген немесе өте қате қатпарланған ақуыздардан туындаған неврологиялық бұзылулар.

Сонымен, бұл біріншіден екіншіге, үшіншіден төрттікке ағынға қатысты біз өткен жолы айтқан нәрселер. Бұл мен үшін бүгін не туралы айтатынымызды таныстырудың тамаша уақыты. Өткен жолы біз құрылымдық ақуыздар туралы айттық. Мен сізге коллагеннің қарапайым ақауы бар глицинді аланин мен оның бір бөлімшесінің бірінде өзгертіп, сүйек күшін қолдамайтын өте әлсіз коллаген жасау үшін ақуыздың төрттік құрылымын қалай өзгертетінін көрсеттім.

Бірақ мен бүгін сіздермен сөйлесетін нәрсе - денеге оттегін тасымалдайтын тасымалдаушы ақуыздың ақауы. Сонымен, біз гемоглобин туралы сөйлесетін боламыз. Бұл аурулар метаболизмнің туа біткен қателері деп аталады немесе бұл күрделі термин. Немесе генетикалық байланысты аурулар, өйткені ДНҚ тізбегінде бір ақау бар, ол кейіннен РНҚ тізбегіне транскрипцияланады.

Сонымен, бір негіз ақауы, ол сіздің ақуыз тізбегіңізде аминқышқылдарының ақауына айналады. Сонымен, бұл ақуыздың құрылымы мен қызметінде күрт өзгерістерді тудыратын ақуыздағы кішкентай өзгерістер. Ал сіз гемоглобинмен көретін нәрсе - бұл төрттік құрылымда нақты проблема тудырады және белоктарды біріктіреді.

Сондықтан гемоглобин қызыл қан жасушаларында басым ақуыз болып табылады. Немесе эритроциттер. Ал шын мәнінде, қызыл қан клеткасының гениторлы жасушалардан келетін дифференциациясы қызыл қан клеткасы өз ядросын тастайтын процесс арқылы өтеді, сондықтан ол енді бөлінбейді. Ал, негізінен, жасушаның құрамында гемоглобин өте жоғары. Сіз гемоглобинді қызыл қан клеткасына жинап, ядроны жоғалтып алдыңыз.

Осылайша, бұл терминалды түрде сараланған. Қызыл қан клеткасына айналуы мүмкін емес. Ол енді бөле алмайды. Оның шамамен жартылай шығарылу кезеңі бар, олардың шамамен 100 күндік жартылай шығарылу кезеңі бар. Осылайша олар аударылады, содан кейін болды. Ал қызыл қан жасушалары ауысқанда, гемоглобин улы емес болуы үшін оған қамқорлық жасау керек.

Эритроциттер қызыл түсті болады, себебі гемоглобиннің құрамындағы белгілі бір молекула гем молекуласы деп аталады, ол темірмен байланысады, ол гемоглобинге өкпеңіздегі оттегін алу, оны денені айналып өту, содан кейін оны қалдыру мүмкіндігін береді. қажет жерде. Содан кейін оттегін СО2-ге ауыстырыңыз және оны тыныс алуыңыз үшін СО2-ні өкпеге қайтарыңыз. Жарайды ма?

Сонымен, гемоглобин оттегі мен СО2, өкпеден оттегіден, СО2 қайтадан өкпеге тасымалдайды. Ал үтікті қажет ететін себебі, темір оттегімен үйлеседі. Сондықтан гем молекуласы-- Мен оны салмаймын. Егер сіз оны көргіңіз келсе, бұл үлкен, күрделі органикалық құрылым. Өте қызықты құрылым. Бірақ бұл жерде тағы бір күн.

Бірақ мен сізге темір гем кешенінің қызыл екенін атап өткім келеді. Сондықтан сіздің қан жасушаларыңыз қызыл болады. Сіздің қан жасушаларыңыздың ядросы жоқ, сондықтан олар гемоглобинді көбірек жинай алады. Сондықтан бұл қызықты жағдай.

Сонымен, гемоглобин гомотетрамерлі ақуыздың мысалы болып табылады. Және оның төрт бөлімшелері бар. Бір дәмнің екеуі, екіншісі басқа. Сондықтан біз оны альфа 2 бета 2 ақуызы деп атаймыз, альфа суббірліктер мен бета бөлімдерін ажыратады. Иә.

Аудитория: Неліктен ол гомотетрамерикалық емес?

ПРОФЕССОР: Неліктен ол гомотетрамериялық емес?

ПРОФЕССОР: Бұл неге екенін сұрай аласыз ба? Мен білмеймін. Айтайын дегенім, осы қаптаманы қолдайтын ішкі бөлімшелер арасында өзара әрекеттесу болады. Суббірліктер пішіні жағынан ұқсас. Оларда глобин қатпары деп аталатын нәрсе бар. Сіз бұл түтіктерді азды-көпті таңдай аласыз, есіңізде болсын, альфа спиральдары.

Олар барлығы бірдей тетрамерлерді құра алады, бірақ энергетикалық қолайлы форма - екі және екі. Гемоглобин - тетрамерлі ақуыз, өйткені бұл өте тар оттегі диапазонында оттегін алу және оттегін түсіру үшін өте тиімді. Сонымен, глобиндер деп аталатын ақуыздар бар, олардың біреуі ғана оттегін байланыстыра алады.

Гемоглобин тетрамерлі болып табылады, өйткені оның оттегімен бірлескен байланысы бар. Осылайша, оттегінің өте тар диапазонында ол тетрамерлі ақуыздағы барлық төрт орынды оттегі молекуласымен толтырады. Демек, ол оттегінің өте тар өзгерістеріне жауап беретін физика тұрғысынан өте тиімді. Бұл бәріне түсінікті ме? Иә.

ПРОФЕССОР: Жарайды. Бұл дегеніміз, кооперативтік кез келген нәрсе, менде гемоглобиннің тетрамері бар делік. Бір оттегі олардың біреуімен байланысады. Сондықтан мен мұнда байланыстырушы оттегімін. Содан кейін келесіге, келесіге және келесіге байланыстыру оңайырақ және оңайырақ болады.

Сондықтан олар бір команда ретінде кіргісі келеді. Бұл тар оттегі диапазонында дененің айналасындағы оттегінің тасымалдануын барынша арттыруға ыңғайлы, біз оны тек атмосферада бар нәрселермен ғана шеше аламыз, сондықтан біз бұл жұмысты жасауымыз керек. Бұл сіздің сұрағыңызға жауап бере ме? ЖАРАЙДЫ МА. Бәрі жақсы. Сонда мен қайда болдым? ЖАРАЙДЫ МА.

Сонымен, біз бүгін не істейміз. Біз гемоглобинді зерттейміз. Бұл тетрамер. Бұл дискоидтық құрылымдар мен жаңа айтқан гемдер. Мен оларды қарапайым болу үшін төрт жапырақты беде ретінде салдым. Ал гемоглобиндегі жалғыз мономер суббірліктерінің реттілігінде жалғыз ақау бар. Ендеше бұлардың әрқайсысы – осында барайық.

Сонымен төрт ақуыз бар -- бета-глобин, бета-глобиннің екі көшірмесі және альфа-глобиннің екі көшірмесі. Олардың барлығы... көрейін. Көлемі қандай? Жаса, істе, істе, істе. [ЕСІЛДІЛМЕЙДІ] Білесіз бе, мен экран алдында тұрғанда ешқашан заттарды көре алмаймын. Бірақ олар шамамен 150. 156. Жарайды. Демек, олардың әрқайсысында шамамен 146 аминқышқылдары бар.

Және бета-глобиндегі бір ақау, онда глутамин қышқылының 6 қалдығы мен 6 қалдығында валинге ауысады -- бета-глобиннің бір өзгеруі, бұл бүкіл құрылымдағы екі өзгерісті білдіреді, өйткені екі бета-глобин бар-- өзгереді. гемоглобиннің қасиеттеріне әсер етеді және қызыл қан жасушаларының орақ ауруы деп аталады.

Сонымен, аминқышқылдарының деңгейінде оның қандай болатынын қарастырайық. Глутамин қышқылы зарядталған амин қышқылдарының бірі болып табылады. Мен оның аздап пептидтегідей суретін саламын. Және ол реттілікте 6-шы орында. Демек, бұл аминотерминустың алты қалдығы, өйткені біз әрқашан осы бағытта нәрселерді жазамыз.

Ал өзгерту валинді орнату үшін орын алады. Және бұл қалдықтардың жеке басы мен тұлғасында айтарлықтай үлкен өзгерістер бар. Сіз полярлық зарядтан бейтарап, үлкен, үлпілдек, гидрофобты қалдыққа өттіңіз. Және бұл шынымен де керемет. Сонымен бета-глобин 11-хромосомада көрсетілген. Бұл 134 миллион негізгі жұп. Бір база өзгерді.

Сонымен, ДНҚ-да, қалыпты бета-глобин генін кодтайтын қалыпты ДНҚ-да нуклеин қышқылдарының белгілі бір тізбегі бар. Қос жіп осылай көрінеді. Біз келесі аптада нуклеин қышқылдары туралы көбірек көретін боламыз.

Бұл хабаршы РНҚ-ға айналғанда, сіз генетикалық кодта глутамат қышқылдарын кодтайтын белгілі бір кодты аласыз. Бәрі қалыпты. Бір ғана өзгеріс, егер ДНҚ ішіндегі орталық нуклеин қышқылын өзгертсек, ол басқа хабаршы РНҚ құрайды. Ал бір негіз жұбы 134 миллион негіз жұбының ішінен глутамин қышқылының орнына валинді салады.

Сонымен, қалыпты гемоглобинде не болады, сізде қалыпты мінез-құлық бар. Сізде бұл тетрамерикалық құрылым болды. Ол оттегін бірлесіп тасымалдайды. Ол қанның айналасында қозғалады, ешқандай проблема жоқ. Кешіріңіз, ол эритроциттерде немесе қызыл қан жасушаларында ешқандай проблема жоқ.

Сізде мутация пайда болған сәтте гемоглобин молекулалары фибриллярлық кластерлер сияқты кластерлерге қосыла бастайды, өйткені әрбір тетрамер басқа тетрамерге, екіншісіне және басқасына жабысады. Сонымен, сізде гемоглобин бұл әдемі, тәуелсіз төрттік құрылым сияқты емес, керісінше, физикалық түрде басқа молекулаларға жабысады.

Ал бұл шиеленіс пайда болады, бұл молекулалар соншалықты үлкен болады, олар ұзын және икемсіз тізбектер құра бастайды. Бұл қызыл қан жасушаларына таныс дискоидтық құрылымның кенеттен орақ пішініне айналғаны соншалық. Осылайша, бұл қалыпты гемоглобин бар қалыпты жасуша болады. Бірақ орақ жасуша, олар осылай көрінеді. Олар қисық, біртүрлі, өте оғаш пішінді.

Мәселе мынада, қызыл қан жасушалары сіздің капиллярларыңыз арқылы шынымен біркелкі қозғалу үшін дамыды. Сіз дискоидты құрылым емес басқа пішінді алғаннан кейін олар капиллярларда бітеліп қалады. Егер сізде барлық гемоглобин бұзылған ақау болса, бұл өте ауыр болады, өйткені сіздің барлық капиллярларыңыз буындарыңыздың алыс жерлеріне дейін барады деп ойлаңыз. Бұл өте жұқа қан тамырлары гемоглобиннің өзгеруінен туындаған орақ тәрізді эритроциттермен бітеліп қалады. Сол бір ғана кемшілік бізді ауыр дертке апарады. Бәрі жақсы?

Сондықтан мен өте қысқаша орындағым келетін нәрсе - мұның молекулалық негізін көрсету. Бәрі жақсы. Ал ақау шын мәнінде бета-глобиннің екі тізбегінде пайда болады, бірақ ақуыздың ортасында емес, оның сыртында. Өйткені бұл белоктың өз бетінше атқаратын қызметіне емес, белоктардың басқа белоктармен өзара әрекеттесуіне әсер ететін ақау. Мүмкін әлі де оттегін жақсы тасымалдайды. Бірақ бұл ауруды тудыратын гемоглобиннің механикалық өзгеруі.

ЖАРАЙДЫ МА. Сондықтан орақ жасушалы анемия, гемоглобин қазір мен сипаттаған мутациямен гемоглобин S деп аталады. Адамдар гетерозиготалы болса, бұл оларда қалыпты геннің бір жақсы көшірмесі және нұсқасы болатын геннің көшірмесі бар дегенді білдіреді. Сіз бұл туралы кейінірек айтқан кезде адам генетикасы туралы көбірек біле аласыз. Осылайша сізде OK гемоглобин мен орақ жасушалы гемоглобин қоспасы бар.

Ақаулық үшін гомозиготалы адамдар, олардың барлық гемоглобиндері бұзылады, ал бұл адамдар шынымен көп қан құйып, ауруханаға түседі және т.б. Гетерозигота, шын мәнінде, сіз өте жақсы басқара аласыз. Мен сізге бір минуттан кейін әлемнің кейбір бөліктерінде гетерозиготалы болу, яғни гемоглобиннің бір бөлігінде ақауы бар, ал кейбіреулерінде онсыз болуы - шын мәнінде артықшылық беретінін көрсетемін. Бұл шынымен керемет оқиға.

Сондықтан мен сізге сымның құрылымын жылдам көрсетемін. Жарайды, бұл өзара әрекеттесудің нақты себебін ашатын құрылым. Сізде бұл мутация болған кезде не болады. Бұл гемоглобин молекулаларының димерінен алынған құрылым болды, онда сіз интерфейсте не болып жатқанын және зарядталған құрылымнан бейтарап құрылымға дейін өзгеру нәтижесінде орын алған өзгерістер түрлерін көре аласыз.

Сонымен, сіздердің кез келгеніңізбен танысқысы келетіндер үшін мен сізге PyMOL-ді қалай басқаруға болатынын көрсете аламын. Біз мұны сыныптан бөлек жасай аламыз. Бірақ бұл тетрамерлердің димері. Егер мен сізге тек кейбір бөлімшелерді ғана көрсетсем, мен шын мәнінде әр құрылымда әр бөлімшенің екеуінің қалай болатынын көрсете аламын. Сондықтан мен барсам, кейбірін таңдай аламын. Әрқайсысы.

Содан кейін мен оларды басқа түске бояй аламын. Сіз глобиндердің, бета-глобиндердің және альфа-глобиндердің қайда екенін көре аласыз. Бұл әлі тауық сымына ұқсайды. Бұл өте қанағаттанарлықсыз. Мен не істей аламын, мен сізге мультфильм ретінде бәрін көрсетіп, барлық кішкентай сызықтардан құтыла аламын. Содан кейін сіз әр құрылымда екі бета-глобинді және екі альфа-глобинді көретін құрылымды тамаша көре аласыз. Жарайды ма? Сонымен, біз келесі мутацияны орындаған жерде не болып жатқанын, сол құрылымда валиннің орналасуымен не болып жатқанын көру үшін масштабтауды қарастырамыз. Бәрі жақсы?

Төрт әріптен тұратын кодты қай жерге қойсам да, оның біреуі 2HBS болды - бұл ақуыз деректер банкінің коды деп аталатын нәрсе және бұл ақуыздың координаталарын алуға мүмкіндік береді. Сондықтан, егер сіздердің кез-келгеніңіз кеш жоба үшін ақуыз құрылымын жасап, оны басып шығарғыңыз келсе, маған келіңіз, мен бұл туралы көбірек түсіндіремін. Немесе ТА мұны істей алады.

Енді мен сізді вариацияларды мұқият қарастыруға көшуге рұқсат етіңіз. Сонымен, мен мұнда жасадым, мен шынымен боядым - бета-глобин күлгін, ал альфа-глобин көгілдір түсті. Сіз әр бөлімшеде гемдерді көре аласыз. Бұл қызыл сым заттар.

Ал енді біз мутация болатын жерді үлкейттік, онда сізде карбон қышқылының орнына валин бар. Осы суреттен көруге болатын нәрсе, бір гомотетрамердегі бір суббірліктегі валин көрші ақуыздағы фенилаланин 85 пен іргелес ақуыздағы лейцин 88-ден тұратын басқа суббірліктегі жабысқақ патчпен әрекеттеседі.

Осылайша, бір беттегі бұл жабысқақ патч басқа тетрамердің бетіндегі жабысқақ патчқа жабысады. Егер сізде глютаминді глутамат болса, бұл пайда болар ма еді? Жоқ. Шындығында, бұл теріс зарядталған элементті екі гидрофобты қалдыққа сығып алғыңыз келмейтіндіктен, оның пайда болуына мүлдем кедергі болады.

Сонымен, сіз сырттай қарағанда бұл шынымен жақсы болатын жағдайдан шықтыңыз. Ол ылғалдандырылған. Ол ештеңеге жабыспайды. Сізде гидрофобты болып табылатын фенилаланин мен лейцин бар басқа жағдайға, басқа тетрамердің валині біріктірілген бір тетрамерде патчты қамтамасыз етеді.

Молекула тетрамер болғандықтан, суббірліктердің әрқайсысында өшіп, оны басқа жерде жасайтын басқа валин және басқа валин бар. Артында тығылып тұрғаны көрінбейді. Сондықтан гемоглобин бұл құрылымдарды құрайды, өйткені әрбір гемоглобин молекуласының басқа гемоглобин тетрамеріне жабысатын екі орны бар және т.б. Сондықтан бір нуклеин қышқылының өзгеруінің салдары туралы ойланыңыз, бұл өте керемет.

Сонымен, біз мұнда көргеніміз - бұл өзгеріс орын алады. Бұл туралы ойлануға бірнеше минут қалды, бұл сайтта қиындық тудырмайтын нұсқалар болуы мүмкін. Сіздің ойыңызша, олардың қайсысы орақ тәрізді құбылысты тудыруы мүмкін емес? Сонымен тирозин, серин, аспарагин қышқылы және лизин? Сондықтан мен глутаматты басқа нәрсеге ауыстырамын. Қайсысының гемоглобині қалыпты болады? Бір көзге түсетіні бар. Иә.

ПРОФЕССОР: Аспартик. Бәрі жақсы. Проблема жоқ. Оны тек інісіне ауыстырды. Ал, басқалардың қайсысы? Көптеген жағдайларда сіз олардың барлығына дауласуға болады. Бірақ біреуі өте нашар болар еді. Қайсысы өте нашар болар еді? Тирозин, дәл. Ол басқа. Онда OH тобы бар болса да, сақиналы жүйенің арқасында ол әлі де өте гидрофобты.

Қалған екеуі серин мен лизин ше? Сен не ойлайсың? Қалған екеуінің ішінде қайсысы ең аз зиянын тигізуі мүмкін? Маған да себебін айт. Иә.

ПРОФЕССОР: Лизин. Менің ойымша, бұл лизин болар еді, өйткені лизин қазір оң зарядталған. Бұл ақылсыз әрекеттесуді қалау екіталай, өйткені ол да зарядталған, жай ғана басқа бағытта зарядталған. Бірақ сонымен қатар серин жақсы болады деп дауласуға болады, өйткені ол сәл полярлы, сондықтан ол соншалықты көп проблема тудырмайды.

ЖАРАЙДЫ МА. Ақырында, орақ тәрізді жасушалық анемияға қатысты бұл мәселе, әлемнің кейбір бөліктерінде көрсететін кейбір қызықты деректер бар - мысалы, безгек қоздырғыштарының бірі плазмодий фальципарумға арналған дәрі-дәрмектерді сынау кезінде олар безгек ауруының қоздырғыштарының бірі болып табылатын 15 адамның 1-і осы аурумен ауыратынын анықтады. орақ тәрізді жасушалық белгі безгекпен жұқтырылған, ал сол кезде оң гемоглобин үшін сау, қалыпты гомозиготалы адамдар, 15-тен 14-і плазмодий фальципарумымен жұқтырылған.

Енді неге олай деп ойлайсыз? Паразиттердің инфекциялық қасиетін жасуша пішінімен қалай байланыстыруға болады? Біз шырынды көрінетін қызыл қан жасушаларынан әдемі және дөңгелек және әбден ашық, пішіні қиын жасушаға көштік. Демек, паразиттің орақ тәрізді қызыл қан жасушаларын да жақын жерде жұқтырғысы келмейтіні белгілі болды. Сондай-ақ, мысалы, ұқсас корреляцияны көрсететін сыналған басқа қандар бар.

Міне, Африка картасы, онда сіз орақ тәрізді жасуша белгісінің таралуы мен плазмодий фальципарумының болуының жаппай қабаттасуын көресіз. Демек, гетерозиготалы нұсқаның эволюциялық артықшылығы бар, онда сізде қалыпты гемоглобин бар, бірақ орақ тәрізді гемоглобиннің бір бөлігі бар, өйткені ол сізге безгекке біршама төзімділік береді. Екеуінің де болуы жақсы емес, орақ ауруын тудыратын нұсқа, өйткені бұл ауыртпалық және денсаулықтың көптеген бұзылуын тудырады. Бұл екі нұсқаны кодтайтын әрбір геннің біреуі болған кезде ғана. Жарайды ма?

Бәрі жақсы. Тамаша. ЖАРАЙДЫ МА. Енді біз ферменттер туралы сөйлесетін боламыз. Және бұл реакцияларды катализдейтін белоктар. Бұл туралы сұрақтарыңыз бар ма? So while a lot of disease states actually might be bred out because someone would be at a disadvantage with a particular disease, in this case, that trait has been maintained because it offers a very different advantage with respect to disease.

ЖАРАЙДЫ МА. Let's talk about enzymes for a moment. Or for the rest of the class, in fact. ЖАРАЙДЫ МА. So enzymes are the heavy lifters of the protein world because they catalyze all the reactions in metabolism, in biosynthesis, all kinds of transformations that make you want you are. Enzyme is a protein-based catalyst. You all know that. Terrible writing again.

There were a couple of other times I just quickly want to give you. So an enzyme, there is also a term known as an isozyme. And an allozyme. You may see them. You'll see allozyme less commonly, but you'll see isozyme quite commonly. An isozyme of one enzyme is a variation on the enzyme that catalyzes the same reaction, but it's expressed on a different gene.

An allozyme is the same enzyme, but with a variation in it. So it's encoded by an allele of one gene. So it's just a variation of the gene that might have happened through a mutation. Still catalyzes the reaction, but there's a slight change in the sequence. But they're coded by the same gene. Same gene, with a variation. And as I said, you will see the isozyme term more commonly than the allozyme term.

Now why do we need enzymes? Well, the problem is there are physiologic reactions that we need to carry out that are just too hard to carry out at room temperature pH 7 in water. They just don't occur. So you need enzyme catalysis for all of your metabolic reactions. Let me just give you one trivial example. This bond you already know nicely now. Peptide or amide bond.

If I want to hydrolyze that, if I want to break it open, pH 7, physiologic temperature, so 37c, in water, it would take me-- how many years is it? The half-life of that bond would be 600 years. Жарайды ма? That's pretty untenable for digesting a Big Mac even that even under the best of circumstances. So we need enzymes to speed up breaking down proteins and carrying out reactions because otherwise, we just can't-- we can't do anything. So what I want to describe to you are some of the details of how enzymes work and then how we can control the function of enzymes.

So typical enzymes take a substrate to a product. Some enzymes may take two substrates and make one product. Some enzymes maybe take one substrate and make two products. It just depends on the transformation that you're doing.

Enzymes are classified into a bunch of different families. But the thing that will tell you that something you're reading about is an enzyme is the suffix ASE at the end of the name of the enzyme. So the enzyme that hydrolyzes the peptide bond or hydrolyzes proteins is called, no big surprise, a protease. And you'll see later on ribonuclease, DNAs, oxidoreductases, all kinds of reactions where if you see this term at the end of the name it's telling you quite loud and clear that it's an enzyme. Just a very sort of simple way of remembering that.

Now enzymes promote reactions in order that we can have them carried out at room temperature. But we want to think about how they carry out these changes and transformations. What is it about the structure of the protein that enables these reactions?

But the first thing we have to do is take a look at the thermodynamics and kinetics of a transformation. So before I go anywhere, what I want to do is describe to you how enzymes work by thinking about the physical parameters that we describe the energetics of a transformation. So in thermodynamics, you all know delta G is delta H minus T delta S. And we're really only going to worry about one of these terms. We're going to worry about delta G, and I'll explain why.

So delta G is the Gibbs free energy. H is the enthalpy T is the temperature in Kelvin. And then S is entropy. So these are the two terms when you're looking at an energy diagram, we generally think about reactions where we describe the y-coordinate as the change in delta G, the change in the free energy, and the x-coordinate is your reaction coordinate.

So in going from a substrate to a product, we generally have a situation where we have a substrate at a certain energy, and then maybe a product at a different energy. And we're going to talk about the details of that. So why do we deal with Gibbs free energy, not enthalpy? Does anyone know?

ЖАРАЙДЫ МА. Enthalpy describes the energies of all the bonds in a molecule. But when you're doing an enzyme-catalyzed transformation, you're not busting open all of those bonds. You're not breaking something down to carbon, hydrogen, and oxygen. You're only dealing with parts of the energetics of the molecule. You're only dealing with what's known as the free energy changes.

So looking at the enthalpy changes isn't going to get you very far. It's not going to describe the reaction because the enthalpy changes would be enormous breaking down that molecule. And that's not what you want to achieve. In a chemical transformation, we care about delta G.

Now the next thing to think about is what are the energetics of the reaction, and how does an enzyme-catalyzed reaction manipulate those energetics? So the key thing here is we want to talk about Gibbs free energy. I shouldn't have written quite this much stuff here because I need the Blackboard.

Бәрі жақсы. So when you describe a reaction, you want to understand how far that reaction goes and how fast that reaction goes. So when you go through a reaction, we can describe how far the reaction goes by thinking about the free energy of the substrates and the products. So in this case, the substrate is at a higher energy than the products. So you will go a long way through the reaction to make quite a lot of products in a transformation.

So that describes how far the reaction goes. So that is the difference between the energy of the substrate and the product. How fast the reaction goes is described in a different part of this diagram. Does anyone know what it is? Иә.

PROFESSOR: Yes, exactly. How fast the reaction goes is literally how high the mountain is that you have to get over to carry out the transformation. And that height is described as the energy of activation. So that tells you how fast, and the difference here tells you how far. The energy of activation is a really important parameter because it's actually what gets manipulated when you're dealing with catalyzed reactions. So the energy of activation-- the higher that mountain is, the slower the reaction will be because it's a much harder transformation to go through.

The reactions in our bodies can be of different flavors depending on the difference in energy of the substrate and the product. So shown there, substrate going to product where the product is at lower energy than the substrate, we would call this an exergonic reaction because we're releasing energy in the transformation. So S higher than P. Exergonic.

And if we have a different reaction-- and I'll sketch this one in here-- where the product is higher energy-- and this is a reaction coordinate-- then that will be an endergonic reaction. Both reactions happen in enzyme-catalyzed systems. And we'll explain why you're able to catalyze even ones that require energy.

So exergonic releases energy. And endergonic requires. ЖАРАЙДЫ МА. What else have I got on here? We also, in the situations where energy is produced, the exergonic reactions, we call these catabolic processes. And if you have trouble remembering catabolic and anabolic, just join me in that because I always forget which is which.

But the ones that produce energy are catabolic. The ones that require energy are anabolic. And when we think about metabolism, the catabolic reactions are when we're breaking molecules down because we need energy. We need to use it to do something. The anabolic reactions are when we want to store things. Store fats, build proteins, because they're going to be endergonic. They're going to be requiring energy to take place.

I just forgot one thing that I have shamefully done. Remember, this axis is kilocalories per mole most commonly when we're talking about delta G, or kilojoules per mole if you're in a different part of the world. But it's important to have units on these diagrams.

So that tells us a little bit about enzyme-catalyzed reactions. We need the enzyme to do something about this energy of activation. Because if we didn't have a high energy of activation and I brought a Snickers bar to eat during class, I would just burst into flames, right? It needs a high energy of activation to keep it stable under regular conditions, but only break down the bonds at times when you require that breakdown.

Бәрі жақсы. So what did the catalyst do? ЖАРАЙДЫ МА. Now I'll show you the simple reaction. The enzymes are a very large structure. It binds to a substrate, chemistry happens, and it releases a product. But at the same time, you can't disobey the principles of thermodynamics. So there are certain criteria we have to think about when we consider an enzyme-catalyzed reaction.

So first of all, do not disobey whichever law of thermodynamics it is. They do not change delta G. Delta G is a property of the two reactants. You're not going to change it with a catalyst. It's going to have a much more, a more important impact on a different parameter. Which parameter do enzymes change and help lower? Over there.

PROFESSOR: Right. So catalysts do change and in fact lower energy of activation. And we'll talk about how they do that the end. And then the last rule about a catalyst is you can recover them unchanged after a reaction. It would be a lousy catalyst if it did its chemistry and then you've used up the catalyst.

So enzyme catalysis are the ultimate green reagents. You can keep using them thousands and thousands of times to continuously turnover transformation. So you haven't changed a catalyst. So the things that we want to think about is how-- what are the processes that enzymes can manipulate?

And I should probably just quickly run through these slides so we've talked about these entities. But I put them on the board because they're particularly important. So the energy of activation of a catalyzed reaction is lower than the uncatalyzed. And I'm not going to bore you with these questions because you can work this out quite readily. So delta G is the free energy that changes. And these are endergonic because the energy of the products is lower.

So this is the slide I want to get to with respect to the enzyme-- to enzyme catalysis. So we always think, well, gosh, the enzyme is really large relative to the size of the product. That's because all the energy within the protein-folded structure is very useful for lowering the energy of activation of a transformation.

So let's say I have a reaction that involves two substrates coming together to make a product. If I'm off the enzyme, these guys, it's going to take them a long time to bump into each other to do chemistry. The way enzymes catalyze those types of reactions is they have binding sites for both of those compounds.

In fact, the enzyme acts as a stage. One substrate binds. The other substrate binds. They're binding close to each other on the enzyme. Chemistry can happen. It favors reactions that involve multiple molecules. What about another situation where you have a bond-- for example, the amide bond-- the proteases break? It's hard to think of how that-- how can we make that more easy?

Well, amides are most stable when they are flat and planar through this arrangement of atoms. But what can happen on the enzyme is that they can twist bonds to make them less stable and then more easy to hydrolyze. So the structure of that enzyme basically holds onto the substrate and twists or distorts the bond that you're trying to do chemistry on to once again lower the energy of activation.

Another way enzymes work is in a reaction where you're breaking this bond, you might make charged intermediates. The enzyme's there to hold those charged intermediates in order to stabilize them. Once again, to lower energy of activation.

So it's funny when you get the question that's well, how do enzymes catalyze reactions? There is no one rule. You want to think about the reactions and then just think about the ways in which an enzyme could contribute to that.

For example, orienting two substrates ready to do chemistry. Causing physical strain in a bond that you want to break. Or comforting electric charges that form during a reaction coordinate. So there are loads and loads of different principles, and it's a really important study that is carried out.

So finally, I think I have a couple-- oh no, I have a couple of minutes. But I want to just describe this to you. It'll also be covered in the sections, because I'm going to rush it a bit because this last bit features a little bit on the P set. So finally, enzymes are very commonly the targets of drugs. We like to think that some drugs are important targets. If we deactivate the enzyme, we might mitigate the symptoms of a disease.

Now you can't go in and heat the enzyme or denature the enzyme if you're trying to treat a person. So we do a lot of work to mitigate disease by inhibiting enzymes with small molecules. So in these slides, I describe to you the types of molecules that may alter the chemistry of a transformation.

So if a substrate binds to an enzyme-active side-- we often do this Pac-Man rendition-- you could design a molecule that binds there instead and basically inhibits the substrate from getting there. This would be called a simple reversible inhibitor that's competitive with the active site.

There are other inhibitors that will bind to the enzyme but do chemistry with it and stay blocked at the enzyme. And that would be called an irreversible competitive inhibitor. You can't get the inhibitor off. And there's differences in the way you can reverse this. Because for example, up here, if I add a lot more substrate and these are equilibria, I can get my reaction to happen any way.

But here, I could add as much substrate as possible but it won't help. It won't reverse the transformation. Жарайды ма? And there's a question here to restore the reaction. The answer really is, you just have to start with a new enzyme cause you covalently changed the protein structure.

The last type of inhibitors that are important are the ones that bind at different sites on the enzymes. And they are called allosteric. Allo always means different. So if you have a compound that's an allosteric inhibitor, it might bind on another face of the enzyme, but it will alter the active side so it doesn't work. That's an allosteric inhibitor. And the final type of compound is an allosteric activator that may bind somewhere else on the enzyme but make it more active.

So these are the way small molecules work. I'd like to encourage the TAs to just cover this in a little bit more detail because I've rushed It. And I'll also re-mention it at the beginning of the next class. But bear in mind, we should have everything covered now so the problem set 1. And if you have any questions, reach out to us. Covered them in section. And I'll reiterate a little bit of this in the next class.

And finally, there's a little bit of reading. If you would like to prepare, we'll talk about carbohydrates next time, one of my favorite molecules. And there's also a fabulous set of videos on how enzymes work at the Protein Data Bank site. And you will see this little handout on the version of the slides that's posted.


7.4: Metabolism - Biology

Бұл бөлімде сіз келесі сұрақтарды зерттейсіз:

  • Электрондар электронды тасымалдау тізбегі арқылы қалай қозғалады және олардың энергетикалық деңгейлерімен не болады?
  • Протон (H+) градиенті электрондарды тасымалдау тізбегі арқылы қалай орнатылады және сақталады және хемиосмос арқылы қанша АТФ молекуласы түзіледі?

AP ® курстарына қосылу

Электронды тасымалдау тізбегі (ETC) аэробты тыныс алу кезеңі болып табылады, ол гликолизде және лимон қышқылы циклінде глюкоза алмасуы кезінде жойылған электрондардың соңғы электронды акцепторы ретінде бос оттегін пайдаланады. ETC митохондриялық кристалдардың мембранасында орналасқан, химиялық реакциялар үшін қол жетімді бетінің ауданын ұлғайтатын көптеген қатпарлары бар аймақ. NADH және FADH тасымалдайтын электрондар2 соңғы электронды акцепторға қарай қозғалған кезде мембранаға ендірілген электронды акцепторлық ақуыздарға жеткізіледі, O2, су түзеді. Электрондар сутегі иондарын мембрана арқылы тасымалдау үшін үш нүктедегі бос энергияны пайдалана отырып, тотығу-тотықсыздану реакцияларының сериясынан өтеді. Бұл процесс хемиосмоста қолданылатын H + градиентінің пайда болуына ықпал етеді. Протондар АТФ синтазасы арқылы концентрация градиентін төмендететіндіктен, АТФ АДФ пен бейорганикалық фосфаттан түзіледі. Аэробты жағдайда жасушалық тыныс алу кезеңдері 36-38 АТФ түзе алады.

Бөлімде ұсынылған ақпарат және бөлектелген мысалдар кестеде көрсетілгендей, AP ® биология бойынша оқу жоспарының 2-үлкен идеясында баяндалған тұжырымдамаларды қолдайды. Кестеде көрсетілгендей, осы бөлімде қарастырылған ұғымдар AP ® биология курсы, сұрауға негізделген зертханалық тәжірибе, оқу әрекеттері және AP ® емтихан сұрақтары үшін ашық негізді қамтамасыз ететін Оқу жоспарында тізімделген Оқу мақсаттарына сәйкес келеді. Оқу мақсаты қажетті мазмұнды жеті ғылыми тәжірибенің біреуімен немесе бірнешеуімен біріктіреді.

Үлкен идея 2 Биологиялық жүйелер өсу, көбею және динамикалық гомеостазды сақтау үшін бос энергия мен молекулалық құрылыс блоктарын пайдаланады.
Тұрақты түсіну 2.А Тірі жүйелердің өсуі, көбеюі және сақталуы бос энергия мен заттарды қажет етеді.
Маңызды білім 2.A.1 Барлық тірі жүйелер бос энергияны үнемі енгізуді қажет етеді.
Ғылыми тәжірибе 1.4 Студент ситуацияларды талдау немесе мәселелерді сапалы және сандық тұрғыдан шешу үшін көріністер мен модельдерді пайдалана алады.
Ғылыми тәжірибе 3.1 The student can pose scientific questions.
Оқу мақсаты 2.4 Студент организмдерге бос энергияны ұстауға, сақтауға және пайдалануға қандай механизмдер мен құрылымдық ерекшеліктер мүмкіндік беретіні туралы ғылыми сұрақтар қою үшін ұсынуларды пайдалана алады.
Маңызды білім 2.A.1 Барлық тірі жүйелер бос энергияны үнемі енгізуді қажет етеді.
Ғылыми тәжірибе 6.2 Студент ғылыми тәжірибе арқылы алынған дәлелдерге сүйене отырып, құбылыстарға түсініктеме бере алады.
Оқу мақсаты 2.5 Студент организмдерге бос энергияны ұстауға, сақтауға немесе пайдалануға мүмкіндік беретін жасушалардың механизмдері мен құрылымдық ерекшеліктері туралы түсініктемелерді құрастыра алады.

Science Practice Challenge Questions құрамында осы бөлімге арналған қосымша сынақ сұрақтары бар, олар сізге AP емтиханына дайындалуға көмектеседі. Бұл сұрақтар келесі стандарттарға жауап береді:
[APLO 2.5][APLO 2.15][APLO 2.18][APLO 2.22]

Сіз АТФ түзетін глюкоза катаболизмін енгізудің екі жолы – гликолиз және лимон қышқылы циклі туралы оқыдыңыз. Глюкозаның аэробты катаболизмі кезінде түзілетін АТФ көп бөлігі бұл жолдардан тікелей түзілмейді. Керісінше, ол тотығу-тотықсыздану реакцияларына түсетін электрондарды тасымалдаушылар қатары арқылы электрондарды жылжытудан басталатын процесстен алынған. This causes hydrogen ions to accumulate within the matrix space. Therefore, a concentration gradient forms in which hydrogen ions diffuse out of the matrix space by passing through ATP synthase. Сутегі иондарының тогы АТФ синтазасының каталитикалық әрекетін қуаттайды, ол АДФ-ны фосфорлайды, АТФ түзеді.

Электронды тасымалдау тізбегі

Электронды тасымалдау тізбегі (7.11-сурет) аэробты тыныс алудың соңғы құрамдас бөлігі болып табылады және атмосфералық оттегін пайдаланатын глюкоза алмасуының жалғыз бөлігі болып табылады. Оттегі жануарларда өсімдіктерге үздіксіз таралады, тыныс алу жүйесі арқылы ағзаға түседі. Электронды тасымалдау – релелік жарысқа немесе шелек бригадасына ұқсайтын тотығу-тотықсыздану реакцияларының сериясы, электрондар бір құрамдас бөліктен екінші компонентке, электрондар молекулалық оттегін азайтып, су түзетін тізбектің соңғы нүктесіне жылдам өтеді. 7.11-суретте I-ден IV-ке дейін белгіленген белоктардан тұратын төрт кешен бар және осы төрт кешеннің біріккен жылжымалы, қосалқы электрон тасымалдаушыларымен бірігуін электронды тасымалдау тізбегі деп атайды. Электронды тасымалдау тізбегі эукариоттардың ішкі митохондриялық мембранасында және прокариоттардың плазмалық мембранасында бірнеше көшірмелерде болады.

Кешен I

Бастау үшін екі электрон NADH бортындағы бірінші кешенге тасымалданады. I деп белгіленген бұл кешен флавин мононуклеотидінен (FMN) және құрамында темір-күкірт (Fe-S) бар ақуыздан тұрады. В дәруменінен алынған FMN2, рибофлавин деп те аталады, электрондарды тасымалдау тізбегіндегі бірнеше протездік топтардың немесе ко-факторлардың бірі. Протездік топ - бұл ақуыздың белсенділігі үшін қажетті ақуыз емес молекула. Протездік топтар оның қызметін жеңілдететін белокпен байланысқан органикалық немесе бейорганикалық, пептидті емес молекулалар. Протездік топтарға ферменттердің протездік топтары болып табылатын коэнзимдер жатады. The enzyme in complex I is NADH dehydrogenase and is a very large protein, containing 45 amino acid chains. I кешен төрт сутегі ионын мембрана арқылы матрицадан мембрана аралық кеңістікке айдай алады және дәл осылайша сутегі ионының градиенті ішкі митохондриялық мембранамен бөлінген екі бөлімнің арасында орнатылады және сақталады.

Q және II кешені

II кешен тікелей FADH алады2, ол I комплексінен өтпейді. Бірінші және екінші комплекстерді үшіншіге қосатын қосылыс - убихинон (Q). Q молекуласы липидтерде ериді және мембрананың гидрофобты өзегі арқылы еркін қозғалады. Ол азайғаннан кейін, (QH2), убихинон өзінің электрондарын электронды тасымалдау тізбегіндегі келесі кешенге жеткізеді. Q I комплексінен NADH алынған электрондарды, ал FADH алынған электрондарды алады2 II кешеннен. Бұл фермент және FADH2 бірінші комплексті айналып өтіп, электрондарды тікелей электронды тасымалдау тізбегіне жеткізетін шағын кешен құрайды. Бұл электрондар бірінші кешендегі протондық сорғыны айналып өтіп, қуат бермейтіндіктен, FADH-дан аз ATP молекулалары жасалады.2 электрондар. Алынған АТФ молекулаларының саны ішкі митохондриялық мембрана арқылы айдалатын протондар санына тура пропорционал.

Кешен III

Үшінші комплекс цитохром b, басқа Fe-S ақуызынан, Риске орталығынан (2Fe-2S орталығы) және цитохром с белоктарынан тұрады, бұл кешен цитохром оксидоредуктаза деп те аталады. Цитохром ақуыздарында гемнің протездік тобы бар. Гем молекуласы гемоглобиндегі гемге ұқсас, бірақ ол оттегін емес, электрондарды тасымалдайды. Нәтижесінде оның ядросындағы темір ионы тотықсызданады және электрондарды өткізген кезде тотығады, әр түрлі тотығу деңгейлері арасында ауытқиды: Fe ++ (тотықсызданған) және Fe +++ (тотыққан). Цитохромдардағы гем молекулалары оларды байланыстыратын әртүрлі белоктардың әсерінен сәл өзгеше сипаттамаларға ие, әр кешенге сәл өзгеше сипаттамалар береді. III комплекс протондарды мембрана арқылы айдап, оның электрондарын белоктар мен ферменттердің төртінші кешеніне тасымалдау үшін c цитохромына береді (цитохром c Q электрондарының акцепторы болып табылады, алайда Q электрон жұптарын тасымалдайды, цитохром с тек біреуін қабылдай алады. уақыт).

IV кешен

Төртінші комплекс c, a, a цитохромды ақуыздардан тұрады3. Бұл кешенде екі гем тобы бар (екі цитохромның әрқайсысында бір, а және а3) және үш мыс иондары (жұп CuА және бір CuБ цитохромда а3). Цитохромдар оттегі толық азайғанша темір мен мыс иондарының арасында оттегі молекуласын өте тығыз ұстайды. Содан кейін қалпына келтірілген оттегі суды жасау үшін қоршаған ортадан екі сутегі ионын алады (H2O). Жүйеден сутегі иондарының жойылуы хемиосмос процесінде қолданылатын ион градиентіне ықпал етеді.

Химиосмоз

Хемиосмос кезінде жоғарыда сипатталған тотығу-тотықсыздану реакцияларының бос энергиясы сутегі иондарын (протондарды) мембрана арқылы айдау үшін пайдаланылады. H+ иондарының мембрана бойымен біркелкі таралуы сутегі иондарының оң заряды мен олардың мембрананың бір жағында агрегациялануының арқасында концентрацияны да, электрлік градиенттерді де (осылайша, электрохимиялық градиент) белгілейді.

Егер мембрана сутегі иондарымен диффузияға ашық болса, иондар олардың электрохимиялық градиентімен қозғалатын матрицаға кері диффузияға бейім болар еді. Еске салайық, көптеген иондар фосфолипидті мембраналардың полярлы емес аймақтары арқылы иондық арналардың көмегінсіз тарай алмайды. Сол сияқты матрицалық кеңістіктегі сутегі иондары АТФ синтаза деп аталатын интегралды мембраналық ақуыз арқылы ішкі митохондриялық мембрана арқылы ғана өте алады (7.12-сурет). Бұл күрделі протеин электрохимиялық градиентті төмендететін сутегі иондарының күшімен айналатын кішкентай генератор ретінде әрекет етеді. Бұл молекулалық машинаның бөліктерін айналдыру сутегі ионының градиентінің потенциалдық энергиясын пайдалана отырып, АТФ түзетін АДФ-ға фосфаттың қосылуын жеңілдетеді.

ВИЗУАЛДЫҚ ҚОСУ

  1. DNP матрицадағы протон градиентін таратады, АТФ өндірісін болдырмайды. Содан кейін дене метаболизм жылдамдығын арттырады, бұл салмақ жоғалтуға әкеледі.
  2. DNP ішкі митохондриялық кеңістіктегі протон градиентін төмендетеді, бұл салмақ жоғалтуды тудыратын ацетил-КоА-ның тез тұтынылуына әкеледі.
  3. DNP протондардың ATP синтазасы арқылы қозғалысын блоктайды, ATP өндірісін тоқтатады. Жиналған энергия жылу түрінде таралады, бұл салмақ жоғалтуға әкеледі.
  4. DNP матрицадағы протон градиентін арттыру арқылы АТФ өндірісін ажыратады. Жиналған энергия жылу түрінде таралады, бұл салмақ жоғалтуға әкеледі.

Хемиосмос (7.13-сурет) аэробты глюкоза катаболизмі кезінде жасалған АТФ-ның 90 пайызын генерациялау үшін қолданылады, сонымен қатар фотофосфорлану процесінде күн сәулесінің энергиясын пайдалану үшін фотосинтездің жарық реакцияларында қолданылатын әдіс. Естеріңізге сала кетейік, митохондриядағы хемиосмос процесін пайдаланып АТФ түзілуі тотығу фосфорлануы деп аталады. Бұл реакциялардың жалпы нәтижесі сутегі атомдарынан бөлінген электрондардың энергиясынан АТФ түзілуі болып табылады. Бұл атомдар бастапқыда глюкоза молекуласының бөлігі болды. Жолдың соңында электрондар оттегі молекуласын оттегі иондарына дейін тотықсыздандыру үшін қолданылады. Оттегідегі артық электрондар қоршаған ортадан сутегі иондарын (протондарын) тартады және су пайда болады.

  1. Мембраналық кеңістіктегі протон концентрациясы төмендеп, АТФ өндірісін тоқтатады.
  2. Мембраналық кеңістіктегі протон концентрациясы артып, АТФ түзілуіне әкеледі.
  3. Мембраналық кеңістіктегі сутегі ионының концентрациясы төмендеп, АТФ жоғары өндірісін тудырады.
  4. Мембраналық кеңістіктегі протон концентрациясы артып, АТФ көп мөлшерде өндіріледі.

Глюкозаның катаболизмінен түзілетін АТФ молекулаларының саны әртүрлі. For example, the number of hydrogen ions that the electron transport chain complexes can pump through the membrane varies between species. Дисперсияның тағы бір көзі митохондрия мембраналары арқылы электрондардың өтуінен туындайды. (Гликолиз нәтижесінде түзілген NADH митохондрияға оңай енбейді.) Осылайша, электрондар митохондрияның ішкі жағынан NAD + немесе FAD + арқылы қабылданады. Бұрын білетіндей, бұл FAD + молекулалары азырақ иондарды тасымалдай алады, демек, FAD + тасымалдаушы ретінде әрекет еткенде, азырақ ATP молекулалары түзіледі. NAD + бауырда электрон тасымалдаушысы ретінде пайдаланылады, ал FAD + мида әрекет етеді.

Глюкозадан түзілетін АТФ молекулаларының шығымына әсер ететін тағы бір фактор - бұл жолдардағы аралық қосылыстардың басқа мақсаттарда қолданылуы. Glucose catabolism connects with the pathways that build or break down all other biochemical compounds in cells, and the result is somewhat messier than the ideal situations described thus far. For example, sugars other than glucose are fed into the glycolytic pathway for energy extraction. Сонымен қатар, нуклеин қышқылдарын құрайтын бес көміртекті қанттар гликолиздегі аралық өнімдерден жасалады. Кейбір маңызды емес аминқышқылдары гликолиздің де, лимон қышқылы циклінің де аралық өнімдерінен жасалуы мүмкін. Холестерин және триглицеридтер сияқты липидтер де осы жолдардағы аралық өнімдерден жасалады және аминқышқылдары да, триглицеридтер де осы жолдар арқылы энергия алу үшін ыдырайды. Overall, in living systems, these pathways of glucose catabolism extract about 34 percent of the energy contained in glucose.

AP® КУРСТАРЫНЫҢ ҒЫЛЫМИ ТӘЖІРИБЕГІ БАЙЛАНЫСЫ

ҚЫЗМЕТ

Электронды тасымалдау тізбегінің (ETC) жеке диаграммасын жасау үшін құрылыс қағазын және басқа да көркем материалдарды пайдаланыңыз. Электронды тасымалдау тізбегінің барлық бөліктерін, сондай-ақ электрондардың өздерін, NAD+ және NADH және оттегін қосуды ұмытпаңыз. Диаграммаңызда бос энергияны электрондардан басқа пішінге тасымалдайтын ETC барлық бөліктерін белгілеңіз. Содан кейін төмендегілердің әрқайсысы туралы болжам жасау үшін үлгіңізді пайдаланыңыз. Содан кейін жауаптарыңызды сыныппен бөлісіңіз.


2 - Action on nicotinic receptors

The active form of nicotine is a cation whose charge is located on the nitrogen of the pyrrole cycle. This active form is very close to acetylcholine. It has been demonstrated that nicotine interferes with acetylcholine, which is the major neurotransmitter of the brain. Acetylcholine can bind to two different kinds of receptors: nicotinic receptors, which are activated by nicotine, and muscarinic receptors, which are activated by muscarine. Nicotine and muscarine are thus specific agonists of one kind of cholinergic receptors (an agonist is a molecule that activates a receptor by reproducing the effect of the neurotransmitter.)

Nicotine competitively binds to nicotinic cholinergic receptors. The binding of the agonist to the nicotinic receptor triggers off a conformation change of the architecture of the receptor, which opens the ionic channel during a few milliseconds. This channel is selective for cations (especially sodium). Its opening thus leads to a brief depolarization. Then, the channel closes and the receptor transitionally becomes refractory to agonists. This is the state of desensitization. Then, the receptor usually goes back to a state of rest, which means that it is closed and sensitive to the agonists. In case of continuous exposure to agonists (even in small doses), this state of desensitization will last long (long-term inactivation).

Operating cycle of a nicotinic receptor:

Physiological normal conditions: After the opening of the canal by binding to acethylcholine, the receptor becomes desensitized before it goes back to the state of rest or it is regenerated.
[Figure reproduced courtesy of Dr. Sylvain Bartolami, INSERM U1198 "M canismes Mol culaires dans les D mences Neurod g n ratives", Eq. 5 "Integrative Biology of Neuroregeneration", Universit de Montpellier, France].

Continuous exposure to tobacco: Nicotine substitutes for acetylcholine and over stimulates the nicotinic receptor. Then, the receptor is long-term inactivated and its regeneration is prevented by nicotine.
[Figure reproduced courtesy of Dr. Sylvain Bartolami, INSERM U1198 "M canismes Mol culaires dans les D mences Neurod g n ratives", Eq. 5 "Integrative Biology of Neuroregeneration", Universit de Montpellier, France].


Қорытындылар

The recreational use of cannabis among youth has increased worldwide over the past few decades. Despite the demonstration of some bio-medical applications, cannabis abuse is associated with different disease conditions including probable risk of developing psychiatric disorders. Hence, there have been significant efforts to identify the toxic factors in cannabis and establish the role of component causes that underlie individual susceptibility to cannabinoid-related psychotic disorders. Secondly, it has necessitated the development of efficient methods to identify and quantify various cannabis metabolites from different body fluids. While immunoassay is adopted as a preliminary test, advanced chromatographic techniques are used for confirmation. Research in the future should focus on the molecular changes induced by acute and long-term exposure to cannabis and the contribution of individual psychoactive components.


For some people, a fast metabolism can be a side effect of an underlying health issue, like hyperthyroidism, which causes the thyroid gland to produce more hormones than the body actually needs, Dr. Marra Francis M.D., executive medical director at Everlywell, tells Bustle. If that's the case, you may notice that you experience irritability and sleep disturbances, as well as increased sweating, anxiety, and bowel changes, Dr. Francis says. For that reason, if it seems like you have a fast metabolism, and other "weird" symptoms, it'll be a good idea to get a checkup and make sure there isn't something more going on.

"People with high metabolisms tend to have consistent energy throughout the day and are able to stay focused mentally," personal trainer and nutritionist Jamie Hickey, tells Bustle, which may explain why all your coworkers head out for coffee around 3 p.m. while you're still going strong.

There's nothing wrong with having a fast (or slow!) metabolism. If you're concerned about new changes in your daily health, though, or if these side effects are making you uncomfortable, go ahead and reach out to a doctor. They'll let you know if you have something going on, such as hyperthyroidism, or if your fast metabolism is simply due to the way your body's made.


Бейнені қараңыз: Презентація POWER з біології. Біологія ЗНО. Екзам (Ақпан 2023).