Тпф кофермент: Карта сайта

Содержание

165708 (Водорастворимые витамины) — документ

Содержание

Введение

Витамин В1 (тиамин) – антиневритный витамин

Витамин В2 (рибофлавин)

Витамин В3 (пантотеновая кислота) – антидерматитный витамин.

Витамин В5(РР) (амид никотиновой кислоты или никотинамид) – антипеллагрический витамин

Витамин В6 (пиридоксин) – антидерматитный.

Витамин В12 (кобаламин) – антианемический.

Витамин С (аскорбиновая кислота) – противоцинготный витамин

Витамин Н – биотин

Список использованной литературы

Введение

К водорастворимым относятся витамины группы В (В1, В2, В3, В5, В6, В12, витамин Н, витамин С, и др.). В химическом отношении витамины группы В объединяет то, что все они содержат азот, то есть отвечают термину «витамин». В биологическом отношении их объединяет то, то они участвуют в построении молекул коферментов (кофермент – небелковая часть ферментов). Поэтому недостаток их приводит к нарушению обмена веществ.

Витамин В1 (тиамин) – антиневритный витамин

В 1896 году английский врач Эйкман заметил, что куры, питавшиеся полированным рисом, страдали нервным заболеванием, напоминавшим бери-бери у людей. После дачи курам неочищенного риса заболевание прекратилось. Он сделал вывод, что витамин содержится в оболочке зерен. В 1911 году польский ученый Казимир Функ выделил витамин в кристаллическом виде. Окончательное строение витамина В1 установлено в 1973 году и осуществлен его синтез.

Химическая природа витамина В1. Тиамин состоит из кольца пиримидина, кольца тиозола и остатка этанола.

N = C – NH2 +

H3C – C C – CH2 – N – C – CH3

N – CH HC C – CH2 – CH2OH СL

пиримидин S этанол

тиозол

В кислой среде витамин В1 существует в виде тиаминхлорида. В кислой среде (рН = 3) водные растворы витамина В1 выдерживают нагревание до 1400С без снижения витаминной активности. В нейтральной или особенно щелочной среде тиамин быстро разрушается.

Влияние витамина В1 на обмен веществ.

В организме человека и животных тиамин получаемый с пищей, соединяясь с фосфорной кислотой превращается в тиаминпирофосфат ТПФ, кофермент которой входит в состав ферментов декарбоксилаз α- кетокислот: α – кетоглутаровой, пировиноградной и др. Эти кетокислоты являются нормальными промежуточными продуктами обмена углеводов в организме.

ТПФ является также коферментом транс-кетолаз – ферментов, участвующих в пентодном цикле превращения углеводов. То есть витамин В1 тесно связан с углеводным обменом, а также белковым обменом.

Помимо каталитической роли ТПФ витамин В1 в виде различных фосфорных эфиров участвует в переносе богатых энергией фосфатных групп; в окислительно – восстановительных реакциях; в биосинтезе ненасыщенных высших жирных кислот.

При гиповитаминозе В1 развивается заболевание бери-бери (полиневрит). Оно проявляется в прогрессирующей дегенерации нервных окончаний и проводящих пучков, следствием чего является потеря кожной чувствительности, нарушение сердечной деятельности, нарушение функций ЖКТ, нарушение водного обмена. В конце концов, наступает паралич и смерть. Но чаще встречаются различные по глубине В1 – гиповитаминозы, которые проявляются в одышке, слабости, быстрой утомляемости, потере аппетита, понижении сопротивляемости к другим заболеваниям и тд. Это связывается с сильным снижением декарбоксилирования кетокислот, которые накапливаются в крови, тканях, особенно в мозге, чем объясняется появление нервных синдромов. При нарушении декарбоксилирования пировиноградной кислоты не будет образовываться уксусный альдегид и уксусная кислота, которая в обмене углеводов окисляется до СО2 и Н2О.

У крс гиповитаминоз В1 характеризуется энцефалопатией и потерей координации движений, коллапсом, конвульсиями, слепотой и развитием коматозного состояния. У цыплят при В1 – гиповитаминозе наблюдаются полиневриты, а также снижается всасывание и накопление в 12-перстной кишке метионина. Кроме того, у птиц тормозится биосинтез белков, на что указывает снижение содержания белка в печени и поджелудочной железе.

Источники витамина В1

Источниками витамина В1 являются растительные корма, неочищенный рис, мука грубого помола, отруби, горох, семена, зародыши зерен злаковых, дрожжи. Тиамин синтезируется микрофлорой пищеварительного тракта, всасывается в виде свободного тиамина. В организме животных витамин В1 содержится в пени, почках, сердечной мышце, мозге и др.

Витамин В2 (рибофлавин)

Химическая природа витамина В2. По структуре витамин В2 представляет собой метилированное производное изоаллоксазина, соединенного со спиртом ребитолом.

ОН ОН ОН

CH2 – CH – CH – CH – CH2OH

N N рибитол

H3C – = O

H3C – NH

N O

Изоаллоксазин

В виду того, что в состав витамина входит рибоза, а сам он окрашен в желтый цвет(флавиновит) Каррер и Куп назвали витамин В2 рибофлавином. Желтую окраску дает изоалаксазиновое кольцо в окисленной форме, в восстановленной форме витамин В2 – бесцветный. Разрушается витамин В2 при кипячении, а также при УФ- облучении.

N N N –R NH

H3C – = O +2Н Н3С – = O

H3C – NH –2Н Н3С – NH

N O NH O

окисленная форма восстановленная форма

желтая окраска бесцветная

Биологическая роль витамина В2 связана с тем, что он подвергается фосфорилированию с образованием двух коферментов : флавинадениндинуклеотида ФАД и флавинмононуклеотида ФМН. Эти коферменты входят в состав флавопротеидов – которые являются ферментами дегидрогеназами, катализирующими окислительно – восстановительные реакции. Они осуществляют перенос водорода в процессе тканевого дыхания, обеспечивая его достаточную интенсивность и способствуя образованию макроэргических соединений.

Витамин В2 участвует также в окислительно дезаминировании аминокислот и биосинтезе гемоглобина и других процессах.

Гиповитаминоз В2 сопровождается нарушением энергетического обмена, нарушается биосинтез аминокислот. При гиповитаминозе В2 наблюдается задержка роста, дерматиты на коже человека, выпадение волос, поражение слизистых оболочек, стоматиты, кератиты, конъюнктивиты, поражение нервной системы, проявляющееся в мышечной слабости, параличи, переходящие в кому.

Гиповитаминоз В2 обычно наблюдается у птиц и свиней, у которых рибофлавин плохо синтезируется в пищеварительном тракте. У домашней птицы он проявляется параличами, вследствие дегенерации периферических нервов, а также снижением выводимости цыплят и задержкой роста молодняка. Профилактика гиповитаминоза — зеленая подкормка, дрожжевание кормов.

Источники витамина В2 – растительные корма, дрожжи. Рибофлавин синтезируется также микрофлорой пищеварительного тракта.

Витамин В3 (пантотеновая кислота) – антидерматитный витамин

Химическая природа. Состоит из остатков α,γ – диокси – β,β – диметил – масляной кислоты и β — аланина, связанных между собой пептидной связью.

CH3 OH O

H O – γCH2βC – αCH – C – NH – CH2 – CH2 – COOH

CH3 остаток β- аланина

α,γ – диокси – β,β –

метилмасляная кислота

Влияние витамина В3 на обмен веществ связано с тем, что он входит в состав коэнзима А (кофермента А). Этот кофермент входит в состав ферментов ацетилирования, он переводит уксусную кислоту и другие кислоты в активную форму.

С Н3 СН3

С = О + HS – коА тиолазаАТФ С ~ S – коА + Н2О

ОН О

укс. к-та активная укс. к-та

В активной форме уксусная кислота вовлекается в различные биохимические процессы, в частности в цикл трикарбоновых кислот и др. Коэнзим А играет важную роль в окислении и биосинтезе жирных кислот, окислительном декарбоксилировании кетокислот, биосинтезе стеролов, нейтральных жиров, фосфолипидов и других превращениях.

Гиповитаминоз В3 сопровождается нарушением липидного, белкового, углеводного и энергетического обменов. Чаще всего встречается у свиней и птицы, так как они потребляют мало травы и биосинтез витамина в пищеварительном тракте не происходит; применение антибиотиков также подавляет микрофлору пищеварительного тракта, а, следовательно, и биосинтез витамина.

Источники витамина В3 – растительные и дрожжеванные корма. Синтезируется витамин В3 микрофлорой пищеварительного тракта, особенно у жвачных животных. После всасывания утилизируется в печени, частично почках, миокарде, скелетной мышце.

Biochemistry Medical Research — Docsity

ФЕРМЕНТЫ. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ. МЕХАНИЗМ И ОСОБЕННОСТИ ФЕРМЕН- ТАТИВНОГО КАТАЛИЗА. КОФЕРМЕНТНАЯ ФУНКЦИЯ ВИТАМИНОВ. 酵素。 ⽣物作⽤。 酶催化的机理和特点。 维⽣素辅酶功能。 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА: 1. Структура и биороль тиаминпирофосфата (ТПФ), никотинамидадениндинуклеотида (НАД+), НАДФ+, флавинмононуклеотида и флавинадениндинуклеотида (ФМН и ФАД), пиридоксальфосфата (ПФ), биотина, аскорбиновой кислоты. 1. ТПФ:硫胺素焦磷酸;НАД+: 烟酰胺腺嘌呤⼆核苷酸;ФМН:黄素单核苷酸; ФАД:黄素腺嘌呤⼆核苷酸;ПФ:磷酸吡哆醛;биотина:⽣物素; аскорбиновой кислоты:抗坏⾎酸 Биороль тиаминпирофосфата(ТПФ):Это кофермент, который катализирует окислительное декарбоксилирование α-кетокислоты в организме, а также является коферментом транскетолазы в пентозофосфатном пути.它是催化体内α-酮酸氧化脱羧的辅酶,也是戊糖磷酸 途径中转酮酶的辅酶。 Биороль никотинамидадениндинуклеотида (НАД+):В качестве кофермента в окислительно- восстановительной реакции в качестве задней части фрагмента АДФ-рибозы в реакции АДФ- рибозилирования, в качестве предшественника второй молекулы-мессенджера циклической АДФ-рибозы и в качестве субстрата бактериальной ДНК-лигазы и группы. фермент, который использует НАД + для удаления ацетильных групп из белков. Помимо метаболических функций, NAD + проявляется в виде нуклеотидов аденина и может спонтанно высвобождать клетки через регуляторные механизмы, поэтому он может иметь важные внеклеточные эффекты.作为辅酶在 氧化还原反应中作为ADP-核糖基化反应中ADP-核糖部分的后体,作为第⼆信使分⼦环状ADP- 核糖的前体,以及作为细菌DNA连接酶和基团的底物称为沉默的酶,其使⽤NAD+从蛋⽩质中 除去⼄酰基。除了代谢功能之外,NAD+作为腺嘌呤核苷酸出现,可以通过调节机制⾃发释放 细胞,因此可以具有重要的细胞外作⽤。 Биороль флавинмононуклеотида : Это более сильный окислитель, чем никотинамидадениндинуклеотид, и поскольку он может участвовать в переносе одного или двух электронов в качестве простетической группы для оксидоредуктазы и в качестве кофактора для биочувствительности белка синего света. 是⼀个⽐烟酰胺腺嘌呤⼆核苷酸更强的氧化剂,并且 因为它可以参与传递⼀个或两个电⼦,作为氧化还原酶的辅基并且作为⽣物感蓝光蛋⽩的辅因 ⼦ Биороль флавинадениндинуклеотида : ФАД широко участвует в различных окислительно- восстановительных реакциях в организме и может способствовать метаболизму сахара, жира и белка. В то же время ФАД, как производное витамина В2, оказывает определенное влияние на поддержание нормальных функций кожи, слизистых оболочек и зрения. Особенно он занимает определенное место в клеточном дыхании. FAD⼴泛参与体内各种氧化还原反应,可促进糖、 脂肪和蛋⽩质的代谢。同时FAD作为⼀种维⽣素B2衍⽣物,对维持⽪肤、粘膜和视觉的正常机 能均有⼀定的作⽤。特别是在细胞呼吸中拥有⼀定的地位。 Биороль пиридоксальфосфата : Участвуют в качестве кофермента: переаминирование, α- декарбоксилирование, β-декарбоксилирование, β-элиминирование, γ-элиминирование, рацемизация и альдольная реакция. 作为辅酶参与:转氨基作⽤、α-脱羧作⽤、β-脱羧作⽤、β- 消除作⽤、γ-消除作⽤、消旋作⽤以及羟醛反应。 Биороль биотина : Это кофермент карбоксилтрансферазы. Фермент, который использует биотин в качестве трансферазы, называется биотиназой и включает пируваткарбоксилазу, связанную с метаболизмом углеводов, ацетил-КоА-карбоксилазу и пропионил-КоА- карбоксилазу, связанные с метаболизмом жирных кислот, и 3-метилкротонил-кофермент- карбоксилазу, связанную с метаболизмом лейциновой кислоты и т. д 为羧基转移酶的辅酶。以⽣ 物素为转移酶的酵素称为⽣物素酶,包含与糖类代谢相关的丙酮酸羧化酶、与脂肪酸代谢相关 的⼄酰辅酶A羧化酶及丙酰辅酶A羧化酶、与亮氨酸代谢相关的3-甲基巴⾖酰辅酶羧化酶等。 Биороль аскорбиновой кислоты:Образование коллагена, серотонина из триптофана, образование катехоламинов, синтез кортикостероидов. Аскорбиновая кислота также участвует в превращении холестерина в желчные кислоты. Витамин С необходим для детоксикации в гепатоцитах при участии цитохрома P450. 参与由⾊氨酸形成胶原蛋⽩,5-羟⾊胺,⼉茶酚胺的 形成,⽪质类固醇的合成。 抗坏⾎酸也参与胆固醇向胆汁酸的转化。 维⽣素C是细胞⾊素P450 参与肝细胞解毒所必需的。 ВОПРОСЫ ДЛЯ РАССМОТРЕНИЯ НА ЗАНЯТИИ 1. Ферменты, определение. Биологическая роль ферментов. Понятие апофермент, кофермент, субстрат, продукт реакции, активаторы и ингибиторы ферментов. 1. Ферменты — это белки или РНК, которые продуцируются живыми клетками и являются высокоспецифичными и высококаталитическими для их субстратов. Катализ ферментов зависит от целостности первичной структуры и пространственной структуры молекулы фермента. Если молекула фермента денатурирована или субъединицы деполимеризованы, активность фермента может быть потеряна. Ферменты — это биологические макромолекулы с молекулярной массой от 10 000 до 1 миллиона.酶是由活细胞产⽣的、对其底物具有⾼度特异性和⾼度催化效能的蛋⽩质或 RNA。 酶的催化作⽤有赖于酶分⼦的⼀级结构及空间结构的完整。 若酶分⼦变性或亚 基解聚均可导致酶活性丧失。 酶属⽣物⼤分⼦,分⼦质量⾄少在1万以上,⼤的可达 百万。 2. Ферменты доминируют во многих каталитических процессах, таких как метаболизм, питание и преобразование энергии организмов, и большинство реакций, тесно связанных с жизненными процессами, являются реакциями, катализируемыми ферментами.酶⽀配着⽣物的新陈代谢、营养和能量转换等许多催化过程,与⽣命过程 关系密切的反应⼤多是酶催化反应。 3. Апофермент — белковая часть ферментов, для проявления каталитической активности которых необходимо присутствие и небелкового компонента кофермента. Апофермент определяет специфичность (избирательность) действия фермента и возможность регуляции его активности⽤途-酶的蛋⽩质部分,为了表现出催化活性,还必须存在辅 酶的⾮蛋⽩质成分。 脱辅基酶决定了酶作⽤的特异性(选择性)以及调节其活性的可 能性 4. Кофермент — это общий термин для большого класса органических кофакторов, который является важным фактором для ферментов, катализирующих окислительно- восстановительные реакции, групповой перенос и реакции изомеризации. Они выполняют функцию переноса электронов, атомов или групп в реакциях, катализируемых ферментами. Коэнзим также можно рассматривать как второй субстрат, потому что, когда происходит каталитическая реакция, химическое изменение кофермента прямо противоположно субстрату.辅酶是⼀⼤类有机辅因⼦的统称,它是 催化氧化还原反应,基团转移和异构化反应的酶的重要因素。 它们具有在酶催化的反 应中转移电⼦,原⼦或基团的功能。 辅酶也可以被认为是第⼆种底物,因为当发⽣催 化反应时,辅酶中的化学变化与底物直接相反。 5. Субстрат — исходный продукт, преобразуемый ферментом в результате специфического фермент-субстратного взаимодействия в конечный продукт.底物是由 于特定的酶-底物相互作⽤⽽被酶转化为最终产物的初始产物。 6. Продукт реакции является продуктом химической реакции. 7. Активаторы ферментов — это вещества, увеличивающие скорость ферментативной реакции. Чаще всего в качестве активаторов выступают ионы металлов, такие, как железо, медь, кобальт, магний и др.酶活化剂是增加酶反应速率的物质。 最常见的是, ⾦属离⼦(例如铁,铜,钴,镁等)起活化剂的作⽤。 8. Ферментативный ингибитор — вещество, замедляющее протекание ферментативной реакции. Различают обратимые и необратимые ингибиторы 酶抑制剂是减慢酶反应过 程的物质。 分为可逆和不可逆抑制剂 2. Классификация ферментов. 1. По типу катализируемых реакций ферменты подразделяются на 6 классов согласно иерархической классификации ферментов . Классификация была предложена Международным союзом биохимии и молекулярной биологии. Каждый класс содержит подклассы, так что фермент описывается совокупностью четырёх чисел, разделённых точками. Например, пепсин имеет название EС 3.4.23.1. Первое число грубо описывает механизм реакции, катализируемой ферментом:根据催化反应的类型,根据酶的分类将 酶分为6类。该分类是由国际⽣物化学与分⼦⽣物学联合会提出的。每个类别都包含亚 类,因此该酶由四个以点分隔的数字表⽰。例如,胃蛋⽩酶称为EC 3.4.23.1。第⼀个 数字⼤致描述了酶催化反应的机理: • EC 1: Оксидоредуктазы, катализирующие окисление или восстановление. Пример: каталаза, алкогольдегидрогеназа. 氧化还原酶:催化氧化或还原。例如:过氧化氢酶,酒精脱氢酶 • EC 2: Трансферазы, катализирующие перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую. Среди трансфераз особо выделяют киназы, переносящие фосфатную группу, как правило, с молекулы АТФ. 转移酶:催化化学基团从⼀个底物分⼦转移到另⼀种底物分⼦。在 转移酶中,通常区分从ATP分⼦转移磷酸基团的激酶。 • EC 3: Гидролазы, катализирующие гидролиз химических связей. Пример: эстеразы, пепсин, трипсин, амилаза, липопротеинлипаза ⽔解酶:催化化学键⽔解。例如:酯酶,胃蛋⽩酶,胰 蛋⽩酶,淀粉酶,脂蛋⽩脂肪酶 • EC 4: Лиазы, катализирующие разрыв химических связей без гидролиза с образованием двойной связи в одном из продуктов. 裂解酶:催化⼀种化学键断裂⽽不⽔解,在其中⼀种产物 中形成双键。 • EC 5: Изомеразы, катализирующие структурные или геометрические изменения в молекуле субстрата. 异构酶:催化底物分⼦的结构或⼏何变化。 • EC 6: Лигазы, катализирующие образование химических связей между субстратами за счет гидролиза АТФ. Пример: ДНК-полимераза 连结酶:催化ATP⽔解催化底物之间化学键形成。 ⽰例:DNA聚合酶 3. Этапы ферментативного катализа. 1. В ферментативной реакции можно выделить следующие этапы:催化过程 1. Присоединение субстрата (S) к ферменту (E) с образованием фермент-субстратного комплекса (E-S).底物(S)与酶(E)的连接,形成酶-底物复合物(E-S)。 2. Преобразование фермент-субстратного комплекса в один или несколько переходных комплексов (E-X) за одну или несколько стадий.2.以⼀个或多个步骤将酶-底物复合物转化为⼀ 种或多种过渡复合物(E-X)。 3. Превращение переходного комплекса в комплекс фермент-продукт (E-P).3.将过渡复合物转化 为酶-产物复合物(E-P)。 4. Отделение конечных продуктов от фермента.4.将终产物与酶分离。 2. Механизмы катализа 催化机理 1. Кислотно-основной катализ – в активном центре фермента находятся группы специфичных аминокислотных остатков, которые являются хорошими донорами или акцепторами протонов. Такие группы представляют собой мощные катализаторы многих органических реакций. 1.酸碱催化作⽤-在酶的活性中⼼,存在着⼀组特定的氨基酸基团,它们是质⼦的良好的受 体。 这样的基团是许多有机反应的有⼒催化剂。 2. Ковалентный катализ – ферменты реагируют со своими субстратами, образуя при помощи ковалентных связей очень нестабильные фермент-субстратные комплексы, из которых в ходе внутримолекулярных перестроек образуются продукты реакции.2.共价催化-酶与它们的底物反 应,在共价键的帮助下形成⾮常不稳定的酶-底物复合物,在分⼦内重排过程中会形成反应产 物。 4. Строение ферментов. Активный центр ферментов, состав, формирование, роль. Функциональные группы аминокислот, входящих в его состав. 1. Строение ферментов 1. Простые ферменты состоят только из аминокислот – например, пепсин , трипсин, лизоцим.简单的酶仅由氨基酸组成-例如,胃蛋⽩酶,胰蛋⽩酶,溶菌酶。 2. Сложные ферменты (холоферменты) имеют в своем составе белковую часть, состоящую из аминокислот – апофермент, и небелковую часть – кофактор. 复合酶 (全酶)包含蛋⽩质部分,由氨基酸(⼀种脱辅基酶)和⼀个⾮蛋⽩质部分(⼀种 辅助因⼦)组成。 3. Кофактор, в свою очередь, может называться коферментом (НАД+, НАДФ+, ФМН, ФАД, биотин) или простетической группой (гем, олигосахариды, ионы металлов Fe2+, Mg2+, Ca2+, Zn2+).辅助因⼦又可以称为辅酶(NAD +,NADP +,FMN, FAD,⽣物素)或辅基(⾎红素,寡糖,⾦属离⼦Fe2 +,Mg2 +,Ca2 +,Zn2 +)。 2. Активный центр ферментов 1. Активный центр – комбинация аминокислотных остатков (обычно 12-16), обеспечивающая непосредственное связывание с молекулой субстрата и осуществляющая катализ. Аминокислотные радикалы в активном центре могут находиться в любом сочетании, при этом рядом располагаются аминокислоты, значительно удаленные друг от друга в линейной цепи. В активном центре выделяют два участка:活性位点是氨基酸基团的组合(通常为12-16个),可直接与底物分⼦ 结合并进⾏催化。 活性中⼼的氨基酸基团可以是任意组合,氨基酸位于附近,在线 性链中彼此之间相距很远。 活动中⼼有两个区域: • якорный (контактный, связывающий) – отвечает за связывание и ориентацию субстрата в активном центре,锚定(接触,结合)-负责基材在活性中⼼的结合和定向, • каталитический – непосредственно отвечает за осуществление реакции. 催化-直接负责反应的 实施。

[PDF] общие пути катаболизма — Учебно

Download общие пути катаболизма — Учебно…

Министерство здравоохранения Республики Узбекистан Центр развития медицинского образования Ташкентская медицинская академия «УТВЕРЖДАЮ» Проректор по учебной части ТМА профессор _________ О. Р. Тешаев «____» ______________ 2012 г.

Кафедра: БИОРГАНИЧЕСКАЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Предмет: БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

ТЕМА: Общие пути катаболизма ЕДИНАЯ МЕТОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (учебно-методическая разработка для преподавателей и студентов)

Ташкент – 2012 г.

Составители: профессор Иноятова Ф.Х.

Рецензенты: профессор Н.М. Юлдашев – зав.кафедрой биоорганической и биологической химии ТашПМИ; профессор А.А. Ходжиметов – профессор кафедры биоорганической и биологической химии

Методическая разработка утверждена ЦМК ТМА по медико-биологическим проблемам “_11_” мая_2012 года, Протокол № 8

2

ТЕМА: Общие пути катаболизма 1. Технологическая карта учебного процесса Продолжительность занятия: 4 часа Место проведения занятия

Количество студентов в группе: 10-15 Комнаты для практических и лабораторных заняний кафедры биоорганической и биологической химии. Структура учебного процесса 1. Введение. План практических занятий. 2. Теоретическая часть. 3. Практическая часть. — Количественное определение пировиноградной кислоты по Умбрайту (раб.№ 66). — Алгоритм практических навыков. 4. Аналитическая часть. — Ситуационные задачи — Контрольные тесты — Обучающе-контролирующие игры  Основная цель учебного процесса: 1. Значение катаболизма. 2. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. 3. Пируватдегидрогеназная мультиферментная система. 4. Цикл Кребса, его регуляция и функции. Педогогические задачи: Результаты учебной деятельности: Дать понятие об общих путях  Последовательно раскрыть значение катаболизма; общих путей катаболизма органических Сформулировать представление соединений для будущего врача общей о строении и свойствах практики. пируватдегидрогеназного комплекса;  Знать строение и свойства Дать представление об пируватдегидрогеназного комплекса. окислительном декарбоксилировании  Последовательно раскрыть значение пирувата; реакций окислительного декарбоксилирования Дать представление о цикле в поддержании гомеостаза в организме.

Кребса, его регуляции и  Знать последовательность реакций цикла физиологических функциях; Кребса и его резуляцию. Объяснить связь общих путей  Последовательно раскрыть значение катаболизма с цепью переноса функций цикла Кребса в поддержании электронов; гомеостаза в организме. Правильное и рациональное  Раскрыть связь нарушений общих путей получение информации по данной катаболизма органических соединений в проблеме; развитии патологических состояний. Правильный выбор практических  Развивают навык самостоятельного навыков и их анализ; принятия решения при исследовании общих Создание алгоритма по путей катаболизма органических соединений. изучению общих путей катаболизма и Студет должен уметь: развитие практических навыков. ∙ в лабораторных условиях самостоятельно выполнить количественное определение пировиноградной кислоты по Умбрайту (раб.№ 66). Методы обучения Дискуссия, беседа, видеопросмотр, обучающая 3

Формы организации деятельности Средства обучения

учебной

Способы и средства обратной связи

игра – “Пчелиный улий” Индивидуальная работа, работа в группах, коллективная. Учебные пособия, учебные материалы, реактивы и оборудования, слайдовые презентации, раздаточные материалы, стандартные шаги по выполнению практических навыков, работа в интернет сайтах медицины, маркеры, скотч, флипчарт. Наблюдение, блиц опрос, тестирование, презентация, оценка

2. Мотивация: В течение занятие у студентов появляется понятие об общих путях катаболизма и о ферментах, принимающие в нем участие. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты, стадии цикла Кребс и его регуляция. Изменение количества пировиноградной кислоты при болезнях. 3. Межпредметные и внутри предметные связи: Изучение этой темы помогает понять процесс обмена энергии и терморегуляции в нормальной физиологии, изменение обмена вещества при нарушении эндокринной системы в эндокринологии, ставить точные диагнозы в терапии, понять и объяснить разные процессы в фармакологии и в патологической физиологии. 4. Содержание занятия. 4.1. Теоретическая часть. ОБЩИЕ ПУТИ КАТАБОЛИЗМА Если процесс катаболизма рассматривать с общей точки зрения, то можно выделить три основные его части:

4

Катаболизм основных пищевых веществ 1. Расщепление в пищеварительном тракте. Это гидролитические реакции, превращающие сложные пищевые вещества в относительно небольшое число простых метаболитов: глюкоза, аминокислоты, глицерин, жирные кислоты. При этом выделяется около 0,61% энергии. 2. Специфические пути катаболизма. Простые метаболиты подвергаются специфическим реакциям расщепления, в результате которых образуется либо пировиноградная кислота, либо ацетил — СоА. Причем ацетил — СоА может образоваться из пирувата в результате окислительного декарбоксилирования. Могут также образоваться другие соединения, непосредственно включающиеся в цитратный цикл. При этом выделяется около 30% энергии. 3. Цитратный цикл и дыхательная цепь завершают расщепление пищевых веществ до конечных продуктов — СО2 и Н2О. На этоп этапе образуется около 70% энергии. Следовательно, начиная со стадии образования пирувата происходит унификация путей катаболизма. Из большого числа исходных соединений образуется всего два — пируват и ацетил — СоА. Процесс, начинающийся от пирувата, называется общим путем катаболизма и в свою очередь включает:  окислительное декарбоксилирование пирувата  цитратный цикл.

Именно в общем пути катаболизма образуется основная масса субстратов для реакций дегидрирования. Совместно с дыхательной цепью и окислительным фосфорилированием общий путь катаболизма является основным источником энергии в форме АТР. Если это рассматривать на примере окисления 1 молекулы глюкозы, то всего образуется 38 молекул АТФ. На 1-м этапе – 2 молекулы пирувата и 8 молекул АТФ; на 2-м – 2 молекулы ацетил КоА, 2 молекулы СО2 и 6 молекул АТФ; на 3-м этапе – 4 молекулы СО2 и 24 молекулы АТФ. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты Суммарный результат многостадийной реакции выглядит следующим образом:

Реакция катализируется тремя ферментами и 5 коферментами, работающими в определенной последовательности и объединенными в пируватдегидрогеназный комплекс. Пируватдегидрогеназный комплекс 5

Этот комплекс ферментов работает подобно конвейеру, в котором продукт передается от фермента к ферменту. Такой принцип повышает эффективность работы ферментов, так как снижает случайность в контакте реагирующих веществ с ферментом. Далее приводятся названия ферментов и характеристика катализируемых реакций. В ПДГ комплекс входят коферменты: ТПФ, липоевая кислота, кофермент А, ФАД+, НАД+. В состав комплекса входят 30 молекул тетрамера, 60 молекул трансацилаз и 10 флавопротеида. Молекулярная масса комплекса 9.106 дальтон. 1. Пируватдекарбоксилаза или пируват-липоатоксидоредуктаза (1). В качестве кофермента в реакции участвует тиаминдифосфат — производное витамина В1. Молекулярная масса фермента 36.000 дальтон, состоит из равнозначных -, С2-субъединиц и переносящих остатки липоевой кислоты 2 -субъединиц. Фермент катализирует отщепление карбоксильной группы в виде СО2, а ацетильный остаток присоединяет к липоевой кислоте коферменту второго фермента. Получается ацетил-липоат. 2. Дигидролипоат-ацетилтрансфераза (2) — второй фермент комплекса. Молекулярная масса фермента 52.000 дальтон, состоит из 1 полипептидной цепи, связанной с остатком липоевой кислоты. Катализирует перенос ацетильного остатка, соединенного с липоевой кислотой на второй кофермент HS-СоА с образованием ацетил-СоА.

Таким образом, в этой реакции участвуют два кофермента: липоевая кислота, прочно соединенная с ферментом, и кофермент А, объединяющийся с ферментом в момент реакции.

Водород остается связанным с липоевой кислотой, которая превращается в дигидролипоат. 3. Дегидрогеназа дигидролипоевой кислоты (3). Она содержит НSгруппы, молекулярная масса 100.000 дальтон. Дисульфидная (HS-SH) группа фермента восстанавливает прочно связанный с белком ФАД. Он отщепляет водород и переносит его на NAD+. Далее водород транспортируется дыхательной цепью. Главные продукты реакции — это NADH+H+ и ацетил-СоА. NADH+H+ далее окисляется в дыхательной цепи, где энергия используется на синтез 3 моль АТР, а ацетил-СоА окисляется в цитратном цикле.

6

Пируватдекарбоксилазный комплекс находится на внутренней мембране митохондрий и соединен с ней со стороны матрикса.

Схема последовательности реакций окислительного декарбоксилирования. Цитратный цикл Свое название цитратный цикл или цикл трикарбоновых кислот получил благодаря первому продукту – цитрату, который является трикарбоновой кислотой. Однако чаще этот цикл называют по имени его создателя — Ганс Кребса. Данный цикл вместе с цепью переноса электронов является заключительным этапом обмена веществ и выделяется около 6070% энергии. Цитратный цикл (цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот) это система реакций, приводящая к полному окислению двухуглеродного ацетильного фрагмента, имеющего различное происхождение. Цитратный цикл является общим конечным путем окисления белков, жиров и углеводов. Углеводы и липиды включаются в цикл в виде ацетил-КоА, аминокислоты – в виде альфа-кетоглутарата, сукцината и фумарата. За сутки при окисление белков, углеводов и липидов на каждый кг массы тела образуется около 10 ацетата. Все реакции цитратного цикла, как и окислительного декарбоксилирования пирувата, локализованы в митохондриях. В ходе одного полного цикла происходит:  полное окисление ацетильного остатка до двух молекул СО2;  образование трех молекул восстановленного NAD+ и одной молекулы FADh3;  образование одной молекулы GTP в результате субстратного фосфорилирования.

Цикл Кребса является закрытой метаболической системой и состоит из 8 последовательных реакций. При этом оксалоацетат является первым и конечным продуктом цикла. 7

I-ая реакция. Конденсация Ацетил-КоА с оксалоацетатом и образование лимонной кислоты. Катализируется аллостерическим ферментом цитратсинтетазой. Ее отрицательным эффектором является АТФ и НАД.Н. II-ая реакция. Цитрат через цис-аконитат превращается в изоцитрат при участие фермента аконитгидратазы. Фермент способствует присоединению воды в двойную связь цис-аконитата и образует изолимонную кислоту. 3-я реакция. Изоцитрат окисляется в -кетоглутарат при участие фермента изоцитратдегидрогеназы. В тканях существуют 2 изоформы изоцитратдегидрогеназы: НАД-зависимая и НАДФ-зависимая. НАДзависимая дегидрогеназа локализована только в митохондриях. НАДФзависимая дегидрогеназа – как в митохондриях, так и в цитоплазме. НАДзависимая изоцитратдегидрогеназа является аллостерическим ферментом, под воздействием АДФ и ионов Мg+2 или Мп+2 активизируется. Фермент может быть в виде мономера (М.м. 330,333 дальтон) и димера. При участие АДФ агрегируясь, превращается в более активный димер. В ходе этой реакции отщепляется СО2 и образуется НАДН.Н. 4-я реакция. В ходе этой реакции -кетоглутарат окисляется до сукцинил-КоА. Это осуществляется путем окислительного декарбоксилирования -кетоглутаровой кислоты с выделением СО2. Она схожа с окислительным декарбоксилированием пирувата. кетоглутаратдегидрогеназный комплекс состоит из ТПФ, липоевой кислоты, HS-КоА, ФАД+, НАД+ . 5-я реакция. Эта реакция протекает субстратным фосфорилированием ГДФ до ГТФ за счет макроэргической связи сукцинил КоА. Данную реакцию катализирует сукцинилтиокиназа (сукцинил-КоА-синтаза) и образуется сукцинат. 6-я реакция. В ходе этой реакции сукцинат при участие ФАДзависимой сукцинатдегидрогеназы (СДГ) окисляется до фумарата. СДГ прочно связанный с внутренней мембраной сложный белок, содержащий негемовое железо, молекулярной массой 175000 дальтон. СДГ аллостерический фермент, активизируется фосфатом, сукцинатом, фумаратом, конкурентно ингибируется оксалоацетатом. 7-я реакция. В ходе этой реакции фумарат при участие фермента фумаразы и воды превращается в малат. Фумараза выделена в кристаллическом виде, молекулярная масса 200000 дальтон, состоит из 4-х субъединиц. Она обладает стереохимической специфичностью и поэтому не взаимодействует с малеиновой кислотой. 8-я реакция. Малат при участие малатдегидрогеназы (МДГ) окисляется до оксалоацетата. В клетках существуют 2 вида МДГ (НАД- и НАДФ-зависимые формы). НАД-зависимая МДГ локализована в митохондриях, НАДФ-зависимая – в цитоплазме. Они не отличаются по молекулярной массе, различаются по аминокислотному составу, 8

электрофоретической подвижности и каталитической активности. Существуют различные изоформы митохондриальной МДГ. Реакции цитратного цикла, ферменты и их характеристика приведена на рисунке:

Схема цитратного цикла; ферменты: 1- пируватдегидрогеназный комплекс, 2- цитратсинтаза, 3- аконитаза, 4- изоцитратдегидрогеназа, 5-  -кетоглутаратдегидрогеназный комплекс, 6- сукцинил-КоА-тиокиназа, 7сукцинатдегидрогеназа, 8- фумараза, 9- малатдегидрогеназа Сопряжение общих путей катаболизма с дыхательной цепью В общих путях катаболизма происходит пять реакций дегидрирования: одна на стадии окислительного декарбоксилирования пирувата и четыре в цитратном цикле. Все 10 атомов водорода переносятся на коферменты дегидрогеназ, которые в свою очередь окисляются в дыхательной цепи. Окисленные коферменты возвращаются в реакции общих путей катаболизма. Регенерация коферментов — это обязательное условие для протекания реакции дегидрирования. Таким образом, общий путь катаболизма и дыхательная цепь непрерывно связаны между собой и отдельно функционировать не могут. Энергетика цитратного цикла и общих путей катаболизма За один оборот цитратного цикла синтезируется 12 молекул АТР. Изоцитрат ___________ -кетоглутарат + НАД.Н 9

-кетоглутарат ________ Сукцинил-КоА + НАД.Н Сукцинил-КоА+ ГДФ+НзРО4 ________ Сукцинат + ГТФ Сукцинат ____________ Фумарат + ФАД.Н2 Малат ______________ Оксалоацетат + НАД.Н Девять из них образуются за счет энергии транспорта в дыхательной цепи трех пар водорода от трех молекул NADH + H+. Две молекулы АТР синтезируются при окислении 1 молекулы FADh3, так как в дыхательной цепи в данном случае действуют только два пункта сопряжения с окислительным фосфорилированием ADP. Кроме того, в цитратном цикле происходит одна реакция субстратного фосфорилирования, дающая 1 моль GTP (АТР). В общих путях катаболизма синтезируется 15 молекул АТР. Три из них при окислительном декарбоксилировании пирувата и 12 — в цитратном цикле. Регуляция общих путей катаболизма Главным фактором, регулирующим скорость дыхания и фосфорилирования, являются энергетические потребности организма. Основная масса восстановленных эквивалентов для дыхательной цепи поступает из общих путей катаболизма. Следовательно, регуляция общих путей катаболизма и дыхательной цепи тесно связана. Все контролирующие механизмы осуществляются на уровне ферментов и многие из них с помощью аллостерических эффекторов. Для оценки энергетического состояния клетки используют величину энергетического заряда, отражающего соотношение концентрации ATP к продуктам ее распада — ADP и AMP. При увеличении энергетического заряда в клетке (в состоянии покоя) скорость реакций общих путей катаболизма снижается, а при уменьшении энергетического заряда — увеличивается. Это достигается тем, что ATP действует как аллостерический ингибитор, а ADP и AMP — как аллостерические активаторы некоторых ферментов: 1. Превращение пирувата в ацетил-КоА замедляется при высокой концентрации АТФ, ацетил-КоА и НАДН в клетке. 2. Первым регуляторным ферментом является цитратсинтаза. Аллостерическим ингибитором цитратсинтазы является АТФ. Высокие его концентрации ингибируют образование цитрата из оксалоацетата и ацетилКоА. 3. Вторым регуляторным ферментом является 2+ изоцитратдегидрогеназа. Изоцитрат, НАД, Мg и АДФ кооперативно между собой взаимосвязаны. АДФ является аллостерическим активатором данного фермента, повышая комплементарность субстрата к ферменту. 4. Третьим регуляторным ферментом является альфакетоглутаратдегидрогеназа. Активность данного фермента снижается своим продуктом реакции: сукцинил КоА и НАД.Н. 5. Включение двухуглеродного остатка (ацетилКоА) в цикл трикарбоновых кислот и скорость цикла замедляется при высокой концентрации АТФ в клетке. 10

Реакции цитратного цикла и регуляция общего пути катаболизма Другой механизм регуляции связан с необходимостью регенерации NAD в дыхательной цепи. При уменьшении расхода АТР в клетке скорость дыхания митохондрий снижается (дыхательный контроль), уменьшается также скорость окисления NADH в дыхательной цепи и увеличивается концентрация NADH. В этом случае NADH ингибирует некоторые ферменты общих путей катаболизма, что приводит к замедлению реакций катаболизма и, следовательно, замедлению наработки восстановленных коферментов и уменьшению синтеза АТР. При увеличении энергетических потребностей организма происходит все наоборот. Ряд промежуточных продуктов цитратного цикла служат предшественниками для синтеза необходимых организму веществ. Так, сукцинил-СоА используется для синтеза гема, оксалоацетат и  -кетоглутарат — для синтеза аспарагиновой и глутаминовой кислот. Очевидно, что выведение хотя бы одного метаболита нарушает работу цикла, так как уменьшает регенерацию оксалоацетата. Для компенсации концентрации метаболитов цикла в митохондриях происходит реакция карбоксилирования пирувата с образованием оксалоацетата. Таким образом, пируват включается в цитратный цикл двумя путями: окислительное декарбоксилирование с образованием ацетил-СоА, карбоксилирование с образованием оксалоацетата. Последнюю реакцию катализирует пируваткарбоксилаза, коферментом является биотин: +

11

Биохимические функции цикла Кребса 1. Интегративня функция. Цикл Кребса является метаболическим «коллектором», объеденяющим общие пути окисления углеводов, липидов и аминокислот. 2. Амфиболическая функция. Цикл Кребса выполняет 2 функции: а) Катаболическая – окисление ацильных остатков до СО2 с выделением воды. б) Анаболическая – при конденсации ацетил КоА и оксалацетата образуется сложное соединение — цитрат, из субстратов цикла Кребса синтезируются глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты и другие соединения.

3. Энергетик функция. –В ходе реакций цикла Кребса при окисление

1 моль ацетил КоА образуется 12 молей АТФ. 4. Водород донорная (водород генерирующая) функция. Цикл Кребса для митохондриальной цепи переноса электронов является основным генератором водорода. В ходе этого цикла образуются 4 пары атомов водорода, 3 из них в виде НАДН.Н, 1 – в виде ФАДН2. В фундальных железах желудка протоны водорода используются для образования соляной кислоты. В собирательных трубочках почек он участвует в поддерждание кислотно-основного равновесия. Гипоэнергетические состояния Наиболее частой причиной гипоэнергетических состояний является гипоксия, возникновение которой в свою очередь связано с нарушением:  поступления кислорода в кровь, что наблюдается при недостаточности О2 во вдыхаемом воздухе или нарушении легочной вентиляции;  транспорта кислорода в ткани при нарушении кровообращения или снижении транспортной функции гемоглобина; 12

функций разобщителей. 

митохондрий,

Формы I.

вызванное

действием

ядов,

Причины

Алиментарные

Голодание, гиповитаминоз

II. Гипоксические: А. Связанные с нарушением поступления кислорода в кровь: Экзогенная гипоксия Легочная (дыхательная) гипоксия Б. Связанные с нарушением транспорта кислорода в ткани: Гемодинамическая гипоксия Гемоглобиновая гипоксия

Недостаток О2 во вдыхаемом воздухе Нарушение легочной вентиляции или перехода О2 из альвеол в кровь Нарушения кровообращения (генерализованные – пороки сердца, кровопотери, шок и др. ; локальные – спазм сосудов, тромбоз, атериовеноз шунт) Гипогемоглобинемия, блокирование гемоглобина ядами, гемоглобинопатии

III. Митохондриальные (связанные с нарушением использования О2 в клетках)

Нарушение функций митохондрий ингибиторами ферментов дыхательной цепи, разобщителями окисления и фосфорилирования, мембранотропными веществами.

Кроме того, причиной гипоэнергетических состояний могут быть гиповитаминозы, так как в реакциях общих путей катаболизма и дыхательной цепи участвуют коферменты, содержащие витамины. Так, витамин В1 входит в состав тиаминдифосфата, В2 является составной частью FMN и FAD, витамин РР в виде никотинамида входит в состав NAD+ и NADP+, пантотеновая кислота — в состав кофермента А, биотин также выполняет коферментную функцию активации СО2. Новые педагогические технологии «Кейс технология» 1. 1)Обявить тему для «Case stady». Общие пути катаболизма  2)Формулирование проблемы. Типы, стадии и значение общих путей катаболизма  Все ферменты и коферменты, принимающие участие в декарбоксилирование пировиноградной кислоты  Состав пируватдегидрогеназы и его местоположение  Стадии цикла Кребс и участвующие в нем ферменты  Значение цикла Кребса и его регуляция 3)Цель данного кейса (поиск путей решения проблемы) 2. 1)создание малых групп (5 групп по 2 человека) 13

2)задание для малых групп

Углеводы

жиры

Белки

1. КАК?

КАК? Пируват

КАК?

2. Ацетил КоА

КАК? 3.

Цикл Кребса

3. Работа групп над заданиями. 1)работа с литературой Основная: 1. А.Я.Николаев «Биологик киме» — Ташкент, 1992 г. 2. Т. Т.Березов, Б.Ф .Коровкин «Биологическая химия» — Москва 1990 г. 3. Р.А. Собирова ва бошкалар. Биологик Киме – Т., 2006 (лотин) Дополнительная: 1. А. Ленинжер и другие «Основы биохимии» 1,2,3 том, Москва 1985 г. 2. А.Уайт и другие «Основы биохимии» 1,2,3 том, Москва 1981 г. 3. Л.С. Страйер «Биохимия» 1,2,3 том, Москва 1985 г. 4. Д. Мецлер «Биохимия» 1,2,3 том, Москва 1980 г. 5. Ж. Крю «Биохимия», Москва 1979 г 6. Е.А.Строев «Биологическая химия» — Москва 1986 г 7. А.Хорст «Молекулярные основы патогенеза» Москва 1992 2)анализ полученных материалов с последующим выводом. 3)поиск оптимальных путей решения проблемы. 4.Презентация Pover Point 4.2. Аналитическая часть Ситуационные задачи: 14

1. При сердечной недостаточности назначают инъекции кокарбоксилазы, содержащий ТДФ. Объясните механизм его терапевтического действия. 2. При патологии парадонта для улучшения энергетического обмена тканей назначают ниацин. Объясните целесообразность такого назначения. 3. Фермент биотиназа разрушает ковалентную связь биотина с белками и освобождает его. Свободный биотин может участвовать в работе биотинзависимых ферментов. При наследственной недостаточности биотиназы развиваются симптомы, характерные для гиповитаминоза Н: гипоэнергетическое состояние, утомляемость, боли в мышцах, судорожные припадки, анемия, дерматит, выпадение волос. Объясните причины развития гипоэнергетического состояния у этих больных. 4. Лекарственный препарат убинон (кофермент Q) используется в качестве антиоксиданта, оказывающего антигипоксическое действие. Применяется при лечении ИБС, назначают спортсменам. Объясните механизм действия этого препарата. Тесты: 1. Что не входит в общие пути катаболизма? А) окислительное декарбоксилирование пирувата Б) расщепление белков до аминокислот В) окисление ацетил-КоА в цикле Кребса Г) превращение сукцината в фумарат Д) взаимосвязь цикла Кребса с ЦПЭ 2. Найдите коферменты, участвующие в декарбоксилировании пирувата и а-кетоглутаратна. А) ТГФК Б) Биотин В) ФАФС Г) ТПФ Д) ФМН 3. Локализация пируватдегидрогеназного комплекса? А) на внутренней поверхности внутренней мембраны Б) на внешней поверхности внешней мембраны В) на внутренней поверхности внутренней мембраны Г) на внутренней поверхности внешней мембраны Д) в матриксе митохондрий 4. Укажите 3 основные ферменты пируватдегидрогеназного мультиферментного комплекса: А. Пируваткиназа Б. Пируватдегидрогеназа В. Лактатдегидрогеназа Г. Дигидролипоилацетилтрансфераза 15

Д. Енолаза Е. Дигидролипоилдегидрогеназа 5. Укажите 5 коферментов, входящие в состав пируватдегидрогеназного комплекса: А. Глутатион-Н Б. ТПФ В. ТГФК Г. Липоат Д. ФМН Е. Коэнзим-А Ж. Коэнзим-О З. ФАД И. УДФ К. НАД 6. Цикл Кребса выполняет энергетическую функцию. Сколько молекул АТФ образуется при окислении одной молекулы ацетилКоА в цикле Кребса: А. 12 молекул АТФ Б. 15 молекул АТФ В. 38 молекул АТФ Г. 19 молекул АТФ На каком участке цикла трикарбоновых кислот происходит субстратное фосфорилирование: А. α-кетоглутарат ____ сукцинил-КоА Б. оксалоацетат ____ цитрат В. сукцинил-КоА ____ сукцинат Г. сукцинат ____ фумарат Укажите фермент, катализирующий эту реакцию: А. α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс Б. сукцинил-КоА-синтетаза В. цитратсинтаза Г. сукцинатдегидрогеназа 7. Окислительное декарбоксилирование пирувата осуществляется мультиферментной системой. Из скольки ферментов состоит пируватдегидрогеназный комплекс: А. 3 Б. 2 В. 1 Г. 5 Д. 4 Что является конечный продуктом: А. ацетилКоА 16

Б. глюкоза В. фруктоза Г. пентоза Д. пируват С каким коферментом взаимодействует данное соединение: А. коэнзим А Б. нуклеиная кислота В. яблочная кислота Г. НАД Д. витамин А 4.3.

Практическая часть

Определение количества пировиноградной кислоты Действия

Не выполнено

№ а) б) в) г) д) е) ё) ж) з) и) й) к) л)

Берется 4 пробирки 1) плазма крови 1 мл 2) моча 1 мл 3-4) дис. вода по 1 мл Во все пробирки добавляется по 1 % раствору 2,4-ДНФГ 0,5 мл. Во все пробирки добавляется по 3 мл. Толуола Пробирки закрываются фольгой и взбалтываются в течении 3 мин. Полученный верхний слой удаляется В нижний слой добавляется 2 мл КОН, оставляется на10 мин. Плотность полученного цвета измеряется ФЭК Ом Определяется количество пировиноградной кислоты Результаты заносятся в тетрадь и делаются выводы работы Проверяется учителем

0 0 0 0 0

17

10 б

0

0

0 0

0

10 б

0

11 б

0

10 б

0

5. Формы контроля знаний, навыков и умений: -устный; -письменный; -тестирование; -решение ситуационных задач; -демонстрация освоенных практических навыков. 6. Критерии оценки текущего контроля.

Выполнено правильно и полностью 4б 5б 4б 5б

№ 1.

Успеваемость в % и баллах 96-100

2.

91-95

3.

86-90

4.

81-85

5.

76-80

6.

71-75

7.

66-70

8.

61-65

9.

55-60

10

50-54

Оценка

Уровень знания студента.

Отлично «5»

Подводит итоги и принимает решения Творчески мыслит. Самостоятельно анализирует. Применяет на практике Проявляет высокую активность, творческий подход при проведении интерактивных игр. Правильно решает ситуационные задачи с полным обоснованием ответа. Понимает суть вопроса. Знает, рассказывает уверенно Имеет точные представления Творчески мыслит. Самостоятельно анализирует. Применяет на практике. Проявляет высокую активность, творческий подход при проведении интерактивных игр Правильно решает ситуационные задачи с полным обоснованием ответа. Понимает суть вопроса. Знает, рассказывает уверенно Отлично «5» Имеет точные представления Самостоятельно анализирует. Применяет на практике. Проявляет высокую активность, творческий подход при проведении интерактивных игр. Правильно решает ситуационные задачи с полным обоснованием ответа Понимает суть вопроса. Знает, рассказывает уверенно. Имеет точные представления Применяет на практике. Проявляет высокую активность при проведении интерактивных игр. Правильно решает ситуационные задачи, но обоснование ответа не достаточно полно. Понимает суть вопроса. Знает, рассказывает уверенно. Имеет Хорошо «4» точные представления Проявляет активность при проведении интерактивных игр. Правильно решает ситуационные задачи, но обоснование ответа не достаточно полно. Понимает суть вопроса. Знает, рассказывает уверенно. Имеет точные представления. Правильно решает ситуационные задачи, но обоснование ответа не достаточно полно. Понимает суть вопроса. Знает, рассказывает уверенно Имеет точные представления Понимает суть вопроса. Правильно решает ситуационные задачи, но не может обосновать ответ. Знает, рассказывает уверенно. Имеет точные Удовлетворит представления по отдельным вопросам темы ельно Допускает ошибки при решении ситуационных «3» задач. Знает, рассказывает не уверенно. Имеет точные представления по отдельным вопросам темы Знает, рассказывает не уверенно. Имеет частичные представления. Не имеет точного представления по 18

11

46-49

12

41-45

13

36-40

14

31-35

Не удовлетворит ельно «2»

рассматриваемой проблеме. Самостоятельная работа не подготовлена, выполняет лабораторную работу при участии преподавателя. Не имеет точного представления по рассматриваемой проблеме. Самостоятельная работа не подготовлена, выполняет лабораторную работу при участии преподавателя. Не может анализировать полученные результаты. Не имеет представления по рассматриваемой проблеме. Самостоятельная работа не подготовлена, не может выполнить лабораторную работу и интерпретировать полученные результаты. Не имеет представления по рассматриваемой проблеме. Самостоятельная работа не подготовлена, не может выполнить лабораторную работу, не понимает суть проводимых исследований. Ничего не знает, не понимает суть рассматриваемой темы и проводимых лабораторных исследований, самостоятельной работы нет, учебной тетради нет.

7. Хронологическая карта занятия. № 1 2

3 4

5

6

Этапы занятия

Формы занятия

Вводное слово преподавателя (обоснование темы) Обсуждение темы практичес-кого Опрос, объяснение занятия, оценка исходных знаний студентов с исполь-зованием новых педагогических технологий (малые группы, си-туационные задачи, деловые иг-ры, слайды, видеофильмы и др. ) Подведение итогов обсуждения Предоставление студентам наглядных пособий (муляжи, препа-раты, компьютерные программ-мы, схемы и др.) и дача пояснений к ним Самостоятельная работа студен-тов Изучение препо усвоению практических навыков паратов, постановка биохимических реакций Выяснение степени достижения цели Устный опрос, занятия на основании освоенных письменный оптеоретических знаний и по рос, тесты, прорезультатам практической работы и с верка резуль-татов учетом этого оценка деятельности практи-ческой группы работы, дискуссия обсуждение

19

Продолжи-тельность в мин. 5 60

15 30

30

30

7

Заключение преподавателя по данному занятию. Оценка знаний студентов по 100 бальной системе и ее оглашение. Дача задания на следующее занятие (комплект вопросов)

Информация, вопросы для самостоятельной подготовки

10

8. Контрольные вопросы: 1. Объясните схему общих путей катаболизма органических соединений? 2. Раскажите последовательность реакций окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты? 3. Строение пируватдегидрогеназного комплекса, его составные компоненты? 4. Локализация пируватдегидрогеназного комплекса? 5. Последовательность реакций цикла Кребса, его ферменты и коферменты? 6. Регуляция цикла Кребса? 7. Связь общих путей катаболизма органических соединений с цепью переноса электроном? 9. Литература. Основная: 1. А.Я.Николаев «Биологик киме» — Ташкент, 1992 г. 2. Т. Т.Березов, Б.Ф .Коровкин «Биологическая химия» — Москва 1990 г. 3. Р.А. Собирова ва бошкалар. Биологик Киме – Т., 2006 (лотин) Дополнительная: 1. А. Ленинжер и другие «Основы биохимии» 1,2,3 том, Москва 1985 г. 2. А.Уайт и другие «Основы биохимии» 1,2,3 том, Москва 1981 г. 3. Л.С. Страйер «Биохимия» 1,2,3 том, Москва 1985 г. 4. Д. Мецлер «Биохимия» 1,2,3 том, Москва 1980 г. 5. Ж. Крю «Биохимия», Москва 1979 г 6. Е.А.Строев «Биологическая химия» — Москва 1986 г 7. А.Хорст «Молекулярные основы патогенеза» Москва 1992 8. Северин Е.С., Николаев А.Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами, 2002г 9. Северин Е. С. Биохимия, 2004г

20

TPF во время парадоксального сна | Загрузить таблицу

Контекст 1

… Анализ ЭЭГ показал, что частота тета-пика (TPF) сильно различалась в зависимости от генотипа 8. Среди 11 штаммов (Таблица 1), проанализированных до сих пор, четыре имели значительно более медленную тета. Мы скрестили штамм медленной тета (BALB/cByJ или C) с штаммом быстрой тета (C57BL/6J или B). …

Контекст 2

… скрестили штамм медленной тета (BALB/cByJ или C) с штаммом быстрой тета (C57BL/6J или B).TPF в реципрокных поколениях F 1 был похож на таковой у мышей B, но значительно быстрее, чем у мышей C (таблица 1), указывая на то, что аллель мышей C является рецессивным. Анализ сцепления у 47 мышей C × BF 2 выявил единственное место на хромосоме 5, которое мы назвали Tpf (значение lod = 11,5 между D5Mit240 и D5Mit188; P < 4 × 10–12), что убедительно свидетельствует о том, что TPF является аутосомно-рецессивным фенотипом. типа под контролем одного гена. …

Контекст 3

… оксид важен для тета-индуцированной LTP 9 и сна 10 . Но TPF у мышей с нулевым Nos1 не отличается от TPF у быстрых мышей B (P > 0,9; таблица 1). Та же самая область также связана с аномальным недрожательным термогенезом, рецессивным состоянием, вызванным мутацией потери функции в Acads 11 . …

Контекст 4

… катализирует первую стадию β-окисления жирных кислот C 4 -C 6 . Анализ ЭЭГ показал, что TPF у мышей дикого типа BALB/cBy был значительно быстрее, чем у мутантных мышей (P < 5 × 10 -6 ; таблица 1 и рис.1г). Мы также определили TPF в рекомбинантно-инбредных линиях C × B, полученных от BALB/cBy и C57BL/6ByJ до появления мутации Acads. ...

Context 5

… также определяли TPF в рекомбинантно-инбредных линиях C × B, полученных от BALB/cBy и C57BL/6ByJ до появления мутации Acads. TPF у мышей C57BL/6ByJ и у четырех рекомбинантных инбредных линий C × B, рекомбинантных в области Tpf, был значительно быстрее, чем у мутантных мышей BALB/cByJ (табл. 1 и рис. 1d). Поскольку между этими рекомбинантно-инбредными линиями по-прежнему наблюдались значительные различия, мы получили 42 мыши F 2 в результате скрещивания рекомбинантно-инбредной линии C × B 7 и рекомбинантно-инбредной линии C × B 5, но мы не обнаружили связи между TPF и какими-либо маркер на любых рекомбинантных хромосомах, включая хромосому 5….

Context 6

… в других членах ACAD также может влиять на TPF. Но TPF не отличается между мышами с мутациями в Acad1 (кодирующем длинноцепочечную ацил-КоА-дегидрогеназу; ссылка 17) и мышами дикого типа (Таблица 1). Кроме того, экспрессия Glo1 в головном мозге (1,37 ± 0,22 у мутантов Acadl по сравнению с 1,45 ± 0,32 у мышей дикого типа) и печени (3,20 ± 0,10 у мутантов Acadl по сравнению с 3,47 ± 0,23 у мышей дикого типа) не затрагивается (n = 4, у мышей дикого типа). трижды; P > 0,7). …

Контекст 7

…. повышенная экспрессия Glo1 у мутантов Acads указывает на изменения в митохондриальной окислительной функции. Поэтому мы лечили мышей BALB/cByJ с помощью ALCAR и частично восстановили TPF (P <0,003), хотя и не до уровня дикого типа (P <0,02; таблица 1). Восемь недель лечения ALCAR также восстановили повышенную экспрессию Glo1 в головном мозге у мышей BALB/cByJ (RT-PCR в реальном времени: 1,97 ± 0,30 по сравнению с 2,79 ± 0,32; P <0,002), подтверждая причинно-следственную связь между уровнем экспрессии Glo1 и TPF. ...

Эффективное подавление выделения метана 2-бромэтансульфонатом при выращивании риса

Abstract

2-бромэтансульфонат (БЭС) является структурным аналогом кофермента М (Ко-М) и мощным ингибитором метаногенеза.Несколько исследований подтвердили, что БЭС может ингибировать выработку СН 4 в рисовой почве, но подавляющая эффективность применения БЭС в отношении эмиссии СН 4 при выращивании риса не изучалась. В этом эксперименте с горшком применяли различные уровни BES (0, 20, 40 и 80 мг/кг -1 ) для изучения его влияния на выброс CH 4 и рост растений во время выращивания риса. Применение BES эффективно подавляло выброс CH 4 по сравнению с контрольной почвой при выращивании риса.Интенсивность выброса CH 4 была значительно ( P <0,001) снижена при применении BES, возможно, из-за значительного ( P <0,001) снижения метногенных биомаркеров, таких как концентрация Co-M и число копий гена mcrA (т.е. метаногенный изобилие). БЭС значительно ( P <0,001) снижал активность метаногена, при этом не влиял на активность почвенной дегидрогеназы при возделывании риса. Применение BES не влияло на параметры роста и урожая риса.Максимальное снижение СН 4 (снижение на 49% по сравнению с контролем) было обнаружено при применении БЭС в дозе 80 мг/кг -1 при возделывании риса. Таким образом, делается вывод, что BES может быть подходящей почвенной добавкой для сокращения выбросов CH 4 , не влияя на рост и продуктивность растений риса во время выращивания риса.

Образец цитирования: Waghmode TR, Haque MM, Kim SY, Kim PJ (2015) Эффективное подавление выброса метана 2-бромэтансульфонатом при выращивании риса. ПЛОС ОДИН 10(11): е0142569. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142569

Редактор: Венджу Лян, Китайская академия наук, КИТАЙ

Поступила в редакцию: 23 июня 2015 г.; Принято: 24 октября 2015 г.; Опубликовано: 12 ноября 2015 г.

Авторское право: © 2015 Waghmode et al. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в бумага.

Финансирование: Д-р Татоба Р. Вагмод получил финансовую поддержку в виде постдокторской стипендии от программы BK21 PLUS Министерства образования и развития людских ресурсов, Южная Корея. Эта работа была поддержана Управлением по развитию сельских районов (RDA) Республики Корея (Раздел проекта: Разработка коэффициента выбросов CO2, вызванного использованием мочевины и извести, в соответствии с новым руководством 2006 г. ). Работа выполнена при поддержке «Совместной исследовательской программы развития сельскохозяйственной науки и техники» (проект №PJ009980032015)» Управление по развитию сельских районов, Республика Корея. Спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Метан (CH 4 ) является вторым по важности парниковым газом после двуокиси углерода (CO 2 ), и его ежегодный вклад в глобальное потепление составляет около 40% [1].Большое количество CH 4 выбрасывается в атмосферу как конечный продукт метаболизма архей в анаэробных условиях [2]. Основными анаэробными участками производства CH 4 являются рисовые поля, жвачные животные, естественные водно-болотные угодья и отложения [3]. Рисовые поля вносят ок. 5–19 % от общих глобальных выбросов CH 4 и может увеличиться еще больше из-за расширения выращивания риса для удовлетворения потребностей растущего населения [1].

Рис ( Oryza sativa L.) является основной пищевой культурой для людей, живущих в Азии, и около 80% риса выращивается в условиях погружения [4]. Затопление рисового поля способствует анаэробной деградации растительного углерода метаногенами, что приводит к образованию CH 4 [5]. Все метаногены синтезируют кофермент M (Co-M) в качестве носителя метильной группы в процессе биосинтеза CH 4 , где метильная группа, переносимая Co-M, восстанавливается до CH 4 с помощью фермента метил-Co-M редуктазы (MCR) [ 6]. 2-бромэтансульфонат (БЭС) является структурным аналогом Co-M и мощным ингибитором метаногенеза [7], который осуществляет конкурентное ингибирование с Co-M по метильной группе и впоследствии может ингибировать активность метаногенов CH 4 (т.е. активность фермента МКР). Таким образом, производство CH 4 можно эффективно подавлять, контролируя концентрацию Co-M и число копий гена mcrA (ген, кодирующий альфа-субъединицу фермента MCR) в почве. Ингибирование метаногенеза БЭС в анаэробных условиях хорошо известно, однако на сегодняшний день доступны исследования влияния БЭС на динамику CH 4 (в основном, продукционный потенциал CH 4 ) в рисовых почвах без растений риса [8– 10].Гипотеза этого исследования заключалась в том, что применение BES может быть эффективным для снижения выбросов CH 4 из рисовой почвы; однако его влияние на химические свойства почвы и рост растений риса не было известно, поскольку это была первая попытка использовать BES в почве рисовых полей для смягчения выбросов CH 4 . В этом эксперименте в почву рисовых полей в условиях теплицы были внесены три разные дозы BES, и изменения потоков выбросов CH 4 были сопоставлены с химическими и биохимическими свойствами почвы.Цель этого исследования состояла в том, чтобы оценить возможность использования BES для смягчения выбросов CH 4 из почв рисовых полей.

Материалы и методы

Экспериментальная установка

Эксперимент с горшком проводился в теплице сельскохозяйственной фермы Национального университета Кёнсан, Чинджу, Южная Корея. Почва была собрана с рисового поля (глубина 0–15 см) весной 2013 г. Образец почвы был высушен на воздухе, просеян (<10 мм) и упакован в горшок Вагнор (25 см в диаметре и 30 см в высоту, 13 кг). горшок для сухой почвы -1 ).Почва, собранная для этого эксперимента, была мелкопылеватой, смешанной, мезогенной Typic Endoaquept [11]. Почва имела следующие характеристики: органического вещества 10,88±1,61 г/кг -1 ; N общий, 0,74±0,42 г/кг -1 ; pH почвы, 6,68±0,26 (почва: H 2 O = 1:5, вес/объем), доступный фосфат, 45,06±0,49 мг/кг -1 и обменные катионы Ca 2+ , Mg 2+ и К + , 3,58±0,33, 0,60±0,04 и 0,35±0,03 смоль + кг -1 соответственно.Затем сосуды заливали водой и выдерживали для стабилизации (заполнения капиллярных пор водой). После 1 недели затопления были применены химические удобрения и 2-бромэтансульфонат (BES), и в возрасте 25 дней по 3 сеянца корейского сорта риса Dongjinbyeo ( Oryza sativa , тип Japonica) были пересажены (20 июня 2013 г. ) в каждый горшок. .

Химические удобрения вносились из расчета 90 кг N га -1 , 45 кг P 2 O 5 га -1 и 58 кг K 2 O га -1 по корейские рекомендуемые уровни удобрений для выращивания риса [12] с использованием мочевины, плавленого суперфосфата и хлорида калия.Основные химические удобрения, внесенные перед пересадкой: 45 кг N га -1 , 45 кг P 2 O 5 га -1 и 40,6 кг K 2 O га -1 . Удобрение для кущения (18 кг N га -1 ) вносили примерно через 2 недели после пересадки риса, а удобрение для метелок (27 кг N га -1 , 17,4 кг K 2 O га -1 ) вносили через 6 недель. после пересадки риса. БЭС применяли на разных уровнях в виде 0 (контроль), 20, 40 и 80 мг/кг -1 почвы.Концентрация BES, выбранная в этом эксперименте, была выбрана на основе результатов испытаний на инкубацию, где 80 мг/кг -1 BES (по весу почвы) показали ок. 50% ингибирование продукции CH 4 в рисовой почве (данные не показаны). «Основания» цилиндрических камер были постоянно закреплены в каждом горшке, а затем горшки были размещены в теплице в соответствии с полностью рандомизированным дизайном. Каждая обработка имела три повторения. Уровень воды поддерживали на уровне 5–6 см над поверхностью почвы в период вегетации, а затем сливали за 2 недели до уборки риса.Уборку риса проводили через 120 дней после посева (далее ДПР).

Отбор проб газа

Метод закрытой камеры использовался для измерения выбросов CH 4 из горшков с рисом во время выращивания риса [13]. Газосборные камеры диаметром 24 см и высотой 100 см с циркуляционным вентилятором для смешивания газов и термометрами для контроля внутренней температуры были размещены на основаниях горшков с рисовыми посадками во время отбора проб газа. Образцы газообразного воздуха отбирали из камер с помощью герметичных шприцев на 50 мл с интервалами 0, 15 и 30 минут после размещения камеры и переносили в предварительно вакуумированные стеклянные флаконы на 20 мл, снабженные пробками из бутилкаучука, для анализа в лаборатории. Отбор проб газа производился один раз в неделю и три раза (08:00, 12:00 и 16:00) в сутки для получения среднего потока выбросов CH 4 за вегетационный период. Параллельно проводились отбор проб газа и измерение температуры воздуха.

Измерение концентрации CH

4

CH 4 концентрации в отобранных пробах воздуха измеряли с помощью газовой хроматографии (Shimadzu, GC-2010, Япония) с использованием колонки Porapak NQ (Q 80–100 меш) и пламенно-ионизационного детектора (ПИД).Температуры колонки, инжектора и детектора устанавливали на уровне 70°С, 150°С и 200°С соответственно. В качестве газа-носителя и горючего газа использовались гелий и водород соответственно. Средние потоки и стандартные отклонения были рассчитаны для трех повторных горшков.

Эмиссия метана из почвы рассчитывалась как увеличение концентрации CH 4 на единицу площади поверхности камеры за определенный интервал времени. Уравнение закрытой камеры использовалось для оценки потоков CH 4 от каждой обработки [13]. Где F — поток CH 4 (мг CH 4 м -2 ч -1 ), ρ — плотность газа (0,714 мг·см -3 ), V — объем камеры (м 3 ), А – площадь поверхности камеры (м 2 ), Δc/Δt – скорость накопления газа СН 4 в камере (мг м -3 ч — 1 ), а T (абсолютная температура) рассчитывалась как 273 + средняя температура в (°C) камеры.

Суммарный поток CH 4 за весь период культивирования рассчитывали по следующей формуле [14].Где R i — поток выбросов CH 4 (gm -2 d -1 ) в интервале выборки i th , D i — количество дней в 900 th интервал выборки, а n — количество интервалов выборки.

Концентрация кофермента М в почве

Для определения концентрации Co-M свежую почву, собранную на 30 DAT (активное кущение), 60 DAT (выход в трубку), 80 DAT (колошение) и 120 DAT (уборка урожая), гомогенизировали с лизисным буфером (100 мМ раствор Tris-HCl ( рН 8. 0), 100 мМ раствор ЭДТА (pH 8,0) и 1,5 М раствор NaCl) (Почва: буфер = 1: 2, масса/объем) и обрабатывали ультразвуком в течение 2 минут (1 минута обработки ультразвуком, затем 10 секунд вортекса, а затем 1 минута обработки ультразвуком). снова). Почвенную суспензию центрифугировали при 4000 об/мин в течение 10 мин. К 2 мл супернатанта добавляли необходимое количество абсолютного этанола, чтобы сделать его 80%-ным раствором этанола. Смесь растворов выдерживали 2 ч при 4°С и снова центрифугировали при 4000 об/мин в течение 10 мин. Осадок растворяли в деионизированной воде и разбавляли до подходящего объема для анализа методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).10 мкл серийно разбавленных стандартных растворов вводили в колонку (Agilent Eclipse XDB—C 18 , 4,6 x 250 мм) для ВЭЖХ (Agilent DE/1200, 5 мкм) и данные анализировали при длине волны 270 нм с использованием УФ-излучения. детектор. Смесь ацетонитрила и 50 мМ раствора трихлоруксусной кислоты (30:70, объем/объем) использовали в качестве подвижной фазы для количественного определения Со-М.

Экстракция ДНК из почвы и ПЦР-амплификация

Образцы почвы, собранные через 30, 60, 80 и 120 DAT во время выращивания риса, были немедленно лиофилизированы с помощью Pilot Lyophilizer (PVTFD50A, Ilsin, Корея), а затем просеяны через сито размером 2 мм.ДНК экстрагировали из лиофилизированных образцов почвы с помощью набора FastDNA SPIN Kit for Soil (MP Biomedical, CA, USA) в соответствии с инструкциями производителя. Выделенную ДНК использовали в качестве матрицы для ПЦР для амплификации гена mcrA (альфа-субъединица метилкофермента М-редуктазы) с использованием подходящих праймеров [15], mlas_forward (5′-GGTGGTGTMGGDTTCACMCARTA-3′) и mcrA _reverse (5- CGTTCATBGCGTAGTTVGGRTAGT-3′). ПЦР-амплификацию проводили на приборе Takara Extaq (Takara biotechnology, Япония) с использованием 1 мкл матрицы ДНК в 25 мкл реакционной смеси.ПЦР-амплификацию проводили при следующих условиях реакции: начальная денатурация при 95°С в течение 3 мин, 34 цикла при 95°С в течение 45 с, отжиг при 55°С в течение 45 с и 72°С в течение 45 с, затем окончательное удлинение при 72°С в течение 7 мин. Продукт ПЦР анализировали электрофорезом на 1,2% агарозных гелях для подтверждения экстракции и амплификации. Концентрацию ДНК определяли на спектрофотометре Nanodrop 2000 (Thermo Scientific, США).

Количественная ПЦР, нацеленная на

mcrA генов

Количественную ПЦР числа копий гена mcrA анализировали с помощью термоциклера в реальном времени BioRad CFX96 (BioRad Laboratories, Геркулес, Калифорния, США).Реакционная смесь (SYBR Green Real-time PCR Master Mix, Toyobo, Япония) состояла из 10 пмоль каждого праймера [15], 1 мкл матричной ДНК (10 нг мкл -1) и стерилизованной дистиллированной воды, добавленной для получения конечный объем до 40 мкл. Начальную денатурацию проводили при 95°С в течение 3 мин, затем 40 циклов при 95°С в течение 45 с, 55°С в течение 45 с и 72°С в течение 45 с. Стандарт ДНК готовили из очищенной плазмидной ДНК mcrA клона после 10-кратных серийных разведений плазмид, содержащих последовательность mcrA гена из Methanosarcina mazei . Эффективность амплификации ПЦР рассчитывали с использованием стандартных кривых по следующей формуле:

Амплификации серийно разбавленных стандартов проводили для образцов из каждого сосуда, чтобы свести к минимуму ингибирующий эффект, оказываемый веществами, совместно экстрагированными с ДНК. Качество амплификации оценивали по построению кривой плавления продукта ПЦР.

Метаногены и активность почвенной дегидрогеназы

Для определения влияния БЭС на метаногенез активность метаногенов проводили по методу Праманика и Кима [16].Образцы почвы отбирали через 30, 60, 80 и 120 DAT в каждом горшке для обработки в трех экземплярах во время выращивания риса. 10 г свежей почвы смешивали с 25 мл дистиллированной воды во флаконе с сывороткой объемом 115 мл и инкубировали в анаэробных условиях при 30±0,5°C в течение 5 часов. Активность метаногена измеряли путем оценки концентрации CH 4 в свободном пространстве бутылок, и значения выражали как нг произведенного CH 4 -C г почвы -1 ч -1 .

Чтобы проверить влияние применения БЭС на активность почвенных ферментов (т.е. биологическая активность почвы), кроме метаногенеза, активность почвенной дегидрогеназы контролировали при возделывании риса. Дегидрогеназную активность почвы определяли методом восстановления 2,3,5-трифенилтетразолия хлорида (ТТХ) [17]. Образец 6 г почвы и 60 мг CaCO 3 тщательно перемешивали и затем переносили в каждую из трех стеклянных пробирок (по 20 мл). В каждый флакон с пробкой добавляли 1 мл 3% ТТС и 2,5 мл деионизированной воды. Образцы перемешивали на вортексе и инкубировали при 37°С.Через 24 ч трифенилформазан (ТФФ), продукт восстановления ТТС, экстрагировали добавлением 10 мл метанола и встряхивали в течение 1 мин. Пробы отбирали в мерную колбу. Флакон промывали метанолом до исчезновения красного окрашивания. Затем фильтрат разбавляли дополнительным количеством метанола до конечного объема 100 мл. Интенсивность окраски измеряли при 485 нм с метанолом в качестве контроля.

Изучение свойств почвы, характеристик роста растений риса и урожайности

Почвы собирали в трехкратной повторности (от каждой обработки) с глубины 0–15 см на стадии уборки, сушили на воздухе и просеивали через сито с размером ячеек 2 мм для химического анализа. Химические свойства почвы анализировали стандартным корейским методом [18]: pH (1:5 с H 2 O), доступный фосфат (метод Ланкастера), содержание органического вещества (метод Уокли и Блэка; [19]) и общее Н [18]. На этапе сбора урожая все растения риса вырезали из каждого горшка на высоте 1–2 см над поверхностью почвы и передавали в лабораторию для измерения параметров урожайности. Параметры роста растений риса, такие как высота растений, число побегов, урожайность соломы и характеристики урожая риса, такие как процент созревших зерен, масса 1000 зерен и урожай зерна, а также общая биомасса, были исследованы на стадии уборки растений риса.Компоненты урожая определялись в соответствии со стандартными корейскими рекомендациями по выращиванию риса [20].

Статистический анализ

Статистический анализ проводился с использованием программного обеспечения SPSS 11.5 для Windows. Был проведен однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA) для сравнения средних значений различных методов лечения. Апостериорный критерий Тьюки использовался для разделения средств лечения, когда F-критерий оказался значимым при уровне вероятности P <0,05. Линейный регрессионный анализ был выполнен для оценки взаимосвязей между переменными отклика.

Результаты

CH

4 Выбросы с рисовых полей Выбросы

CH 4 постепенно увеличивались после пересадки и демонстрировали первый пик в 63 дня, за которым следовал второй пик в 91 день, после чего он снижался до сбора урожая риса (рис. 1А). Самая высокая эмиссия CH 4 была зарегистрирована при контрольной обработке, и применение BES эффективно ( P <0,001) снижало скорость эмиссии CH 4 при выращивании риса.Интенсивность выбросов CH 4 была обратно пропорциональна дозам внесения БЭС. Применение BES значительно повлияло на общий сезонный поток CH 4 из почв, засеянных рисом. Общий поток CH 4 в контрольной почве составил 39,2 г м -2 , что значительно снизилось на 17–49% после применения BES (рис. 1В).

Рис. 1. Изменения интенсивности выбросов CH 4 во времени (A) и общих потоков CH 4 (B) при различных уровнях применения BES при выращивании риса.

Столбик ошибок указывает на стандартное отклонение (n = 3; среднее значение ± стандартное отклонение). Различные буквы указывают на значительную разницу в соответствии с апостериорным тестом Тьюки ( P <0,05).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142569.g001

Концентрация кофермента М в почве

Концентрация

Коэнзима М в почве варьировала в зависимости от применяемых обработок и периода возделывания риса. Независимо от времени выращивания риса самые высокие концентрации Co-M наблюдались в контрольной почве и значительно при применении BES ( P <0.001) снижает концентрацию Со-М в почве (рис. 2А). На стадии активного кущения концентрации Co-M в почвах, обработанных 20 и 40 мг мг кг -1 , были статистически равны 80 мг кг -1 BES, что значительно ( P <0,05) увеличилось при выходе в трубку. сцена. На стадии трубкования концентрация Со-М в контрольной почве составляла 482,1 ± 6,07 мкмоль г почвы -1 , которая снижалась до 394,1 ± 5,15, 356,4 ± 5,94 и 259,7 ± 9,4 мкмоль г почвы -1 в 20, 40 и 80 мг/кг -1 БЭС обработки почвы соответственно.

Рис. 2. Изменение концентрации кофермента М (А) и числа копий гена mcrA (Б) в почвах рисовых полей при разных уровнях применения БЭС при возделывании риса.

Столбик ошибок указывает на стандартное отклонение (n = 3; среднее значение ± стандартное отклонение). Различные буквы указывают на значительную разницу в соответствии с апостериорным тестом Тьюки ( p <0,05).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142569.g002

Содержание метаногена в почве

Независимо от выращивания риса, самая высокая численность генов mcrA наблюдалась в контроле и при применении BES значительно ( P <0.001) уменьшил ген mcrA в почве (рис. 2В). Гены mcrA в почвах, обработанных 20 и 40 мг кг -1 BES, были выше, чем в почве, обработанной 80 мг кг -1 , но ниже, чем в контрольной почве при выращивании риса. На стадии выхода в трубку число копий гена mcrA в почве, обработанной 80 мг/кг -1 BES, было значительно ниже ( P <0,05) по сравнению с контрольной почвой.

Метаногены и почвенная дегидрогеназная активность

Активность метаногена в почвах рисовых полей также варьировала в зависимости от уровня применения БЭС и периода выращивания риса (табл. 1).Применение БЭС значительно ( P <0,001) снизило активность метаногена в почве и зафиксировало более низкую активность метаногена на всех этапах возделывания риса. В фазе выхода в трубку активность метаногена была наиболее высокой в ​​контрольной почве, а применение БЭС в ней достоверно ( P <0,05) снижалось.

В случае дегидрогеназной активности почвы применение БЭС не влияло на дегидрогеназную активность (Таблица 1). Активность дегидрогеназы была значительно ( P <0.05) ниже в фазу активного кущения, чем в фазу выхода трубок среди всех вариантов, но статистически одинаково среди вариантов на всех этапах возделывания риса.

Исследование химических свойств почвы, характеристик роста растений и урожайности

Химические свойства почвы не были затронуты применением БЭС в рисовой почве (таблица 2). Также применение БЭС не повлияло на характеристики растений и урожайности, за исключением высоты растений и выхода соломы.

Обсуждение

Рис обычно выращивают в условиях затопленного поля, особенно в азиатских странах.Постоянное затопление переводило окислительно-восстановительный потенциал почвы в восстановленное состояние, что способствовало метаногенезу в почве. Фогельс и др. [6] сообщили, что Co-M является носителем терминальной группы CH 3 во время биосинтеза CH 4 , и, следовательно, ограниченная доступность Co-M для метаногенов из-за применения BES может повлиять на эмиссию CH 4 из почвы. Это означает, что ограниченная биодоступность Co-M может подавлять активность фермента MCR в метаногенах, что, в свою очередь, может снизить скорость метаногенеза в почве.Однако влияние применения БЭС на метаногенез в почве рисовых полей неизвестно.

Эксперимент с горшком показал, что применение BES эффективно ( P <0,001) подавляло выброс CH 4 (снижение общего потока CH 4 на 49% по сравнению с контрольной почвой) (рис. 1A), не влияя на рост растений и почву. химические и биохимические свойства. Самая высокая эмиссия CH 4 была обнаружена между 60–91 DAT во всех обработках, но почвы, обработанные BES, показали более низкую эмиссию CH 4 , чем контрольная почва.Самая высокая эмиссия СН 4 на репродуктивной стадии, что может быть связано с повышенной доступностью субстрата корневым экссудатом для активности метаногенов и повышенной проводимостью СН 4 через растения риса [21, 22].

Число копий гена

Coenzyme M и mcrA являются биомаркерами метагенов [23], а Co-M обнаруживается только у метаногенов. БЭС является структурным аналогом Со-М, и его применение вызывает конкурентное ингибирование метильной группы во время метаногенеза и тем самым ингибирует метаногенез.В предыдущем исследовании сообщалось, что применение БЭС ингибировало метаногенез всеми видами метаногенов, не влияя на активность других микробов в почве без растений риса [10, 24, 25]. Концентрация Co-M в почве может быть контролирующим фактором для подавления эмиссии CH 4 в почве рисовых полей. Konisky [26] сообщил, что наружное применение Co-M может обратить ингибирующее действие BES на метаногены. Это означает, что скорость эмиссии CH 4 может быть прямо пропорциональна концентрации Co-M в метаногенах.В этом исследовании была обнаружена высокая положительная корреляция ( R 2 = 0,942***) между концентрацией Co-M и эмиссией CH 4 при выращивании риса (рис. 3А). Применение БЭС в дозах 20 и 40 мг/кг -1 снизило концентрацию Со-М в почве по сравнению с контрольной почвой; однако максимальное снижение концентрации Co-M наблюдалось в почвах, обработанных BES в дозе 80 мг/кг -1 . Праманик и Ким [27] также обнаружили положительную корреляцию между концентрацией Co-M и снижением эмиссии CH 4 при применении ЭДТА (неспецифического ингибитора метаногенов) при выращивании риса.Фогельс и др. [6] сообщают, что Co-M является носителем метильной группы во время образования CH 4 , и, следовательно, концентрация Co-M, вероятно, влияет на активность фермента MCR в метаногенах. Число копий гена mcrA (ген, кодирующий альфа-субъединицу фермента MCR) использовали в качестве биомаркера для определения численности и/или активности метаногенов в рисовых почвах [15, 28]. В этом исследовании количество генов mcrA было самым высоким в контрольной почве и при значительном применении BES ( P <0.001) уменьшил ген mcrA при возделывании риса. Эксперимент с горшком показал, что уровни эмиссии CH 4 имели высокие положительные корреляции ( R 2 = 0,964***) с генами mcrA во время выращивания риса (рис. 3B). Точно так же Ким и др. [29] и Gutierrez et al. [30] также обнаружили высокую положительную корреляцию между числом копий гена mcrA и эмиссией CH 4 при возделывании риса. Таким образом, снижение активности mcrA генов может быть причиной снижения активности метаногенов в почве.Точно так же Zhou et al. [31] сообщили, что добавление BES эффективно снижало общую популяцию метаногена в культурах рубца in vitro. Кроме того, Моррис и др. [32] обнаружили значительную положительную корреляцию между числом копий гена mcrA и скоростью продукции CH 4 . Метаногены превращают простые органические соединения C в CH 4 посредством многоступенчатого процесса, опосредованного ферментами [33]. Применение БЭС значительно ( P <0,001) снижало активность метаногена, не влияя на активность других ферментов при выращивании риса.Аналогичным образом, предыдущее исследование также обнаружило значительное ингибирование активности метаногенов без воздействия на другое микробное сообщество при применении 25 мМ BES [25]. Почвенные ферменты считаются чувствительными к нарушениям экосистемы риса. Среди всех ферментов почвенной среды дегидрогеназы используются в качестве индикатора общей биологической активности почвы [34], поскольку они встречаются внутриклеточно во всех живых микробных клетках [35]. Применение БЭС не влияет на активность почвенных дегидрогеназ при возделывании риса.Это подтвердило, что BES только специфически ингибирует метаногенную активность, не влияя на другую биологическую активность почвы.

На свойства почвы, рост растений риса и характеристики урожайности применение БЭС не оказало существенного влияния, за исключением высоты растений и урожая соломы ( P <0,05) при применении 80 мг/кг -1 БЭС (таблица 2). Высота растений, количество побегов, урожай соломы и количество зерен на метелке были обнаружены отрицательными корреляциями с общим потоком CH 4 (табл. 3).Напротив, Сасс [36] обнаружил положительную и значимую корреляцию между CH 4 и кажущимися характеристиками роста растений риса, поскольку фотосинтетический углерод растения использовался в качестве субстрата метаногами в ризосфере [37]. Тем не менее, наши результаты показывают, что применение BES было ответственно за снижение активности метаногенов и связанных с ними выбросов CH 4 . Компонент урожайности, масса 1000 зерен и урожай зерна имели положительную корреляцию с общим потоком CH 4 .Для оценки комбинированного воздействия добавления БЭС с различными уровнями на выбросы CH 4 и урожайность риса поток CH 4 на единицу урожая зерна был рассчитан путем деления общего потока CH 4 на урожайность зерна (таблица 2). Это воздействие значительно ( P <0,05) уменьшилось с увеличением применения BES, в основном из-за сокращения общего выброса CH 4 . Таким образом, можно сделать вывод, что BES эффективно снижает выбросы CH 4 , не влияя на урожайность риса на рисовых плантациях.

Заключение

Применение БЭС значительно снизило выброс CH 4 , не влияя на рост растений риса и урожайность при возделывании риса. Применение BES в дозе 80 мг/кг -1 выявило снижение общего потока CH 4 на 49%. Уменьшение эмиссии CH 4 при применении BES может быть связано со снижением концентрации кофермента М и количества копий гена mcrA в почве. Применение БЭС значительно снизило метаногенную активность, не влияя на активность почвенной дегидрогеназы.Основываясь на этих выводах, применение BES эффективно снижает выбросы CH 4 во время выращивания риса и может использоваться в качестве почвенной добавки для подавления выбросов CH 4 из почв, засеянных рисом.

Вклад автора

Задумал и разработал эксперименты: TRW. Проведены эксперименты: TRW. Проанализированы данные: TRW MH PJK. Предоставленные реагенты/материалы/инструменты для анализа: TRW. Написал статью: TRW. Предоставлены комментарии и улучшения к рукописи: MH SYK PJK.

Каталожные номера

  1. 1. МГЭИК (2007 г.) Резюме для политиков. Изменение климата 2007: Физическая научная основа. Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (Соломон С., Цинь Д., Мэннинг М., Чен З., Маркиз М., Аверит К.Б. и др.), Cambridge University Press, Cambridge: 539–543 .
  2. 2. Конрад Р. (1996) Почвенные микроорганизмы как регуляторы атмосферных следовых газов (H 2 , CO, CH 4 , OCS, N 2 O и NO).Микробиологические обзоры 60: 609–640. пмид:8987358
  3. 3. Ян С.С., Чанг Х.Л. (1998) Влияние условий окружающей среды на производство и выбросы метана из рисовых полей. Agric Ecosyst Environ 69: 69–80.
  4. 4. Ито М., Судо С., Мори С., Сайто Х., Йошида Т., Ширатори Ю. и др. (2011) Снижение выбросов метана с рисовых полей за счет продления дренажа в межсезонье. Agric Ecosyst Environ 141: 359–372.
  5. 5. Дебелер А., Гансен М., Френцель П. (2013) Метилфторид влияет на метаногенез, а не на состав сообщества метаногенных архей в почве рисового поля. ПЛОС ОДИН
  6. 6. Vogels GD, Keltjens JT, Van der Drift C (1988) Биохимия производства метана, стр. 707–770. В Zehnder AJB (изд.), Биология анаэробных микроорганизмов. John Wiley and Sons, New York, NY
  7. 7. Gunsalus RP, Romesser JA, Wolfe RS (1978)Получение аналогов кофермента M и их активность в системе метилкофермента M редуктазы Methanobacterium thermoautotrophicum . Биохимия 17: 2374–2377. пмид:98178
  8. 8.Nozoe T (1997) Влияние метаногенеза и восстановления сульфатов на ацетогенетическое окисление пропионата и дальнейшее разложение ацетата в рисовых почвах. Почвенные науки о растениях Nutr 43: 1–10.
  9. 9. Рой Р., Клубер Х.Д., Конрад Р. (1997)Раннее начало производства метана в бескислородной рисовой почве, несмотря на присутствие окислителей. FEMS Microbiol Ecol 24: 311–320.
  10. 10. Chidthaisong A, Conrad R (2000) Специфичность хлороформа, 2-бромэтансульфоната и фторацетата для ингибирования метаногенеза и других анаэробных процессов в бескислородной почве рисового поля. Soil Biol Biochem 32: 977–988.
  11. 11. Министерство сельского хозяйства США (2010 г.) Ключ к таксономии почв, 11-е изд., США. Министерство сельского хозяйства США: 1–338.
  12. 12. RDA (Администрация сельского развития) (1999) Стандарт удобрения сельскохозяйственных культур. Национальный институт сельскохозяйственных наук и технологий: 148.
  13. 13. Ролстон Д.Е. (1986) Поток газа, В: Клют А. (Ред.), Методы анализа почвы, Часть 1, второе издание. ASA и SSSA, Мэдисон, Висконсин: 1103–1119.
  14. 14. Сингх С., Сингх Дж.С., Кашьяп А.К. (1999) Поток метана с орошаемых рисовых полей в связи с ростом сельскохозяйственных культур и внесением азотных удобрений. Soil Biol Biochem 31: 1219–1228.
  15. 15. Luton PE, Wayne JM, Sharp RJ, Riley PW (2002)Ген mcrA как альтернатива 16S рРНК в филогенетическом анализе популяций метаногенов на свалке. Микробиология-Sgm 148: 3521–3530.
  16. 16. Праманик П. , Ким П.Дж. (2013)Сочетание потенциального метаногенеза и микробного дыхания в качестве скаляра для определения микробной биомассы в затопленных почвах рисовых полей.Soil Biol Biochem 58: 159–162.
  17. 17. Табатабай М.А. (1994) Почвенные ферменты, в: Weaver R.W., Angle J.R., Bottomley P.S. (Ред.), Методы анализа почвы, Почвенное общество Америки, Мэдисон: 775–833.
  18. 18. RDA (Администрация сельского развития) (1988) Методы химического анализа почвы. Национальный институт сельскохозяйственных наук и технологий, RDA, Сувон (на корейском языке).
  19. 19. Эллисон Л.Э. (1965) Органический углерод. В: Блэк К.А., Эванс Д.Д., White JL, Ensminger LE, Clark FE (Edn.), Methods of Soil Analysis, Part 2. American Soc. Агрона, Мэдисон, Висконсин, США: 1367–1376 гг.
  20. 20. RDA (Управление по развитию сельских районов) (1995) Стандартные методы исследования для сельскохозяйственного эксперимента: 601.
  21. 21. Cicerone RJ, Shetter JD (1981) Источники атмосферного метана: измерения на рисовых полях и обсуждение. J Geophys Res 86C: 7203–7209.
  22. 22. Lu Y, Wassmann R, Neue HU, Huang C (2000) Динамика выбросов растворенного органического углерода и метана в затопленной рисовой почве.Почвоведение Soc Am J 64: 2011–2017.
  23. 23. Элиас Д.А., Крумхольц Л.Р., Таннер Р.С., Суфлита Дж.М. (1999) Оценка биомассы метаногена путем количественного определения кофермента М. Appl Environ Microbiol 65: 5541–5545. пмид:10584015
  24. 24. Киен Р.П., Оремланд Р.С., Катена А., Миллер Л.Г., Капоне Д.Г. (1986) Метаболизм восстановленных метилированных соединений серы в анаэробных отложениях и чистой культурой эстуарного метаногена. Appl Environ Microbiol 52: 1037–1045. пмид:16347202
  25. 25.Спарлинг Р., Дэниэлс Л. (1987) Специфичность ингибирования роста метаногенных бактерий бромтансульфонатом. Can J Microbial 33: 1132–1136.
  26. 26. Кониски Дж. (1990) Ингибирующее действие 2-бромэтансульфоната и защита путем добавления кофермента М в водородокисляющие морские накопительные культуры. FEMS Microbiol Eco 73: 239–242.
  27. 27. Праманик П., Ким П.Дж. (2013) Влияние ограниченной доступности никеля на выбросы метана из почв, обработанных ЭДТА: Коэнзим М как альтернативный биомаркер метаногенов.Хемосфера 90: 873–876. пмид:22883109
  28. 28. Стейнберг Л.М., Реган Дж.М. (2009)Метод количественной ПЦР в реальном времени, нацеленный на McrA, для изучения метаногенных сообществ. Appl Environ Microbiol 75: 4435–4442. пмид:19447957
  29. 29. Ким С.И., Праманик П., Боделье П.Л.Э., Ким П.Дж. (2014). Навоз крупного рогатого скота увеличивает разнообразие метаногенов и выбросы метана по сравнению со свиным навозом под рисовыми полями. ПЛОС ОДИН
  30. 30. Gutierrez J, Kim SY, Kim PJ (2013) Влияние сорта риса на выбросы CH 4 и продуктивность корейских рисовых полей.Полевые культуры Res 146: 16–24.
  31. 31. Zhou Z, Meng Q, Yu Z (2011)Влияние ингибиторов метаногенеза на производство метана и обилие метаногенов и целлюлозолитических бактерий в культурах рубца in vitro. Appl Environ Microbiol 77: 2634–2639. пмид:21357427
  32. 32. Моррис Р., Шауэр-Хименес А., Бхаттад У., Кирни С., Струбл К.А., Зитомер Д. и соавт. (2014) Численность гена метилкофермента М-редуктазы ( mcrA ) коррелирует с измерениями активности метаногенной H 2 /CO 2 -обогащенной анаэробной биомассы.Микробная биотехнология 7: 77–84.
  33. 33. ван ден Пол-ван Дасселаар А., Оенема О. (1999) Производство метана и минерализация углерода в фракциях размера и плотности торфяных почв. Soil Biol Biochem 31: 877–886.
  34. 34. Салазар С., Санчес Л., Альварес Дж., Вальверде А., Галиндо П., Игуал Дж. и др. (2011) Корреляция активности почвенных ферментов при различных методах управления лесными системами. Ecol Eng 37: 1123–1131.
  35. 35. Юань Б., Юэ Д. (2012) Почвенная микробная и ферментативная активность в хронологической последовательности развития плантаций китайской сосны на лёссовом плато Китая. Педосфера 22: 1–12.
  36. 36. Сасс Р.Л., Фишер Ф.М., Харкомб П.А., Тернер Ф.Т. (1990) Производство и выбросы метана на рисовом поле в Техасе. Глобальные биогеохимические циклы 4: 47–68.
  37. 37. Minoda T, Kimura M, Wada E (1996) Фотосинтаза как основной источник CH 4 и CO 2 в почвенной воде и CH 4 , выбрасываемых в атмосферу рисовыми полями. J Geophys Res 101: 21091–21097.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Коэнзимы, кофакторы и простетические группы: функции и взаимодействия — видео и стенограмма урока

Кофакторы

Первый тип партнеров фермента представляет собой группу, называемую кофакторами , или молекулами, которые увеличивают скорость реакции или необходимы для функционирования фермента. Кофакторы не являются белками, а скорее помогают белкам, таким как ферменты, хотя они также могут помогать неферментным белкам. Примеры кофакторов включают ионы металлов, такие как железо и цинк.

Примеры кофакторов, которые помогают белкам

Коэнзимы

Кофакторы особого типа, коферменты , представляют собой органические молекулы, которые связываются с ферментами и помогают им функционировать. Ключевым здесь является то, что они являются органическими.«Органический» не означает, что вы найдете их в специальном отделе продуктового магазина. Скорее органические молекулы — это просто молекулы, содержащие углерод. Не позволяйте названию «коэнзимы» одурачить вас; коферменты на самом деле не ферменты. Как предполагает приставка «со-», они работают с ферментами. Многие коферменты являются производными витаминов.

Эти молекулы часто находятся в активном центре фермента и помогают распознавать, привлекать или отталкивать субстрат или продукт. Помните, что субстрат — это молекула, на которой фермент катализирует реакцию.Коферменты также могут перемещать химические группы от одного фермента к другому ферменту. Коэнзимы слабо связываются с ферментами, в то время как другая группа кофакторов этого не делает.

Коферменты слабо связываются с активным центром ферментов.

Протезные группы

Протезные группы представляют собой кофакторы, прочно связывающиеся с белками или ферментами. Словно держась за дорогую жизнь, они не так легко снимаются. Они могут быть органическими ионами или ионами металлов и часто связаны с белками ковалентной связью.Одни и те же кофакторы могут связывать несколько разных типов ферментов и могут связывать одни ферменты неплотно, как кофермент, а другие прочно, как простетическую группу. Некоторые кофакторы всегда могут прочно связываться со своими ферментами. Однако важно отметить, что эти простетические группы также могут связываться с белками, отличными от ферментов.

Простетические группы могут быть как органическими, так и ионами металлов.

Фермент, для которого требуется вспомогательная группа, без нее не работает.После прикрепления он называется холоферментом. Холофермент представляет собой фермент с любыми присоединенными к нему ионами металлов или коферментами, который теперь готов катализировать реакцию.

Примеры ферментов-партнеров

Во многих биологических процессах имеются примеры кофакторов, коферментов и простетических групп. Например, клеточное дыхание происходит во всех ваших клетках, это процесс, который превращает пищу в энергию. Детали этого процесса будут сохранены для других уроков, но вы можете представить его как длинную серию событий, которые должны произойти, как шаги в эстафетном триатлоне, только с более чем тремя событиями! Ферменты — это белки, которые выполняют многие этапы клеточного дыхания, передавая биологическую эстафету от плавания в холодной воде к велогонкам.

Мы не будем здесь рассматривать отдельные события, а возьмем, к примеру, этапы превращения пирувата в ацетил-КоА. Не загипнотизируйтесь химическими названиями; здесь важен пример. Этот этап осуществляется комплексом из трех разных ферментов и использует пять разных партнеров. Эти партнеры фермента связываются с активным центром фермента. Некоторые помогают перемещать химические молекулы с одной ступени на другую. Четыре из пяти этих молекул-партнеров получены из разных витаминов группы В, что означает, что они являются органическими соединениями и, следовательно, коферментами.Некоторые из них прочно связываются с трикомплексом ферментов, образуя также простетические группы.

Партнеры фермента связываются с активным центром фермента.

Вы получаете витамины группы В из таких продуктов, как яйца, молоко и некоторые овощи. Вы можете понять, почему эти витамины так важны. Они используются для получения этих молекулярных помощников для выполнения всего лишь одного шага важного клеточного процесса, который дает вам энергию в течение дня! Просто подумай об этом в следующий раз, когда будешь есть омлет.Ваши друзья — это помощники, которые передвигают вашу мебель, но наши тела получают различные типы помощников из пищи, которую вы едите, что позволяет протекать определенным ферментативным процессам. Трудно представить, что такая простая вещь, как прием пищи, может иметь такой сложный эффект.

Резюме урока

В этом уроке мы узнали о некоторой помощи, которую ферменты могут получить для выполнения своих реакций. « Кофакторы » — это термин, широко используемый для молекул, которые увеличивают скорость реакции или необходимы для функционирования фермента.Ионы металлов обычно являются кофакторами. Коэнзимы представляют собой особый тип помощников или партнеров, представляющих собой органические молекулы, необходимые для функционирования фермента, которые слабо связываются с ферментом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.