Контрольная работа по "Биохимии"

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по биохимии

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка

1 курс группа «Б»         

Проверила:   

 

Город, 2011

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

1. Что  такое микроэлементы. Привести  примеры, описать роль железа  в составе гемоглобина крови, миоглобина мышц и цитохромов митохондрий

Биологически  значимые элементы, т.е. химические элементы, необходимые организму человека или животного для обеспечения нормальной жизнедеятельности, делятся на макроэлементы (содержание которых в живых организмах составляет больше 0,001 %) и микроэлементы (содержание менее 0,001 %).

Таким образом, микроэлементами называются элементы, содержание которых в организме  мало, но они участвуют в биохимических процессах и необходимы живым организмам. Рекомендуемая суточная доза потребления микроэлементов для человека составляет менее 200 мг.

Основные микроэлементы.

По современным  данным более 30 микроэлементов считаются  необходимыми для жизнедеятельности растений, животных и человека. Среди них (в алфавитном порядке): бром, железо, йод, кобальт, марганец, медь, молибден, селен, фтор, хром, цинк.

 У каждого микроэлемента,  присутствующего в организме,  своя особая функция, связанная с тем, что он стимулирует действие того или иного фермента или как-либо иначе на него влияет. Цинк необходим для кристаллизации инсулина; кроме того, он является компонентом карбоангидразы (фермента, участвующего в транспорте диоксида углерода) и некоторых других ферментов. Молибден и медь – тоже необходимые компоненты различных ферментов. Иод требуется для синтеза трииодтиронина, гормона щитовидной железы. Фтор (входящий в состав зубной эмали) способствует предотвращению кариеса.

Железо входит в состав гемоглобина и других гемопротеинов, а именно миоглобина (мышечного гемоглобина), цитохромов (дыхательных ферментов) и каталазы, а также в состав некоторых ферментов, не содержащих гемогруппы. Всасывается железо в верхних отделах кишечника, причем это единственный элемент, всасывающийся только тогда, когда его запас в организме полностью исчерпан. В плазме железо транспортируется в соединении с белком (трансферрином). Через почки железо не выводится; избыток его накапливается в печени в соединении с особым белком (ферритином).

Гемоглобин,      содержащийся в эритроцитах, выполняет  важную   для    организма       газотранспортную    функцию -  переносит экзогенный  кислород  и  эндогенный  углекислый газ.   Эритроцит     по отношению  к  гемоглобину  играет роль  буферной системы, способной регулировать общую величину газотранспортной функции. Дыхательный пигмент крови - сложный белок, состоящий из белковой молекулы - глобина, соединенной полипептидными цепочками с 4 комплексами гема. Глобин состоит из 2 пар полипептидных цепочек, каждая из  которых содержит  141-146 аминокислот. Гем, составляющий 4% веса молекулы гемоглобина, содержит железо в центре порфиринового кольца.  У здорового человека гемоглобин гетерогенен. Эритроцит содержит гемоглобин, в котором находится 0,34% железа.

Миоглобин - дыхательный  белок сердечной и скелетной  мускулатуры. Он состоит из единственной полипептидной цепочки, содержащей 153 аминокислоты и соединенный с  гемпростетической группой. Основной функцией миоглобина является транспортировка кислорода через клетку и регуляция его содержания в мышце для осуществления сложных биохимических процессов, лежащих в основе клеточного дыхания. Он содержит 0,34% железа. Миоглобин депонирует кислород во время сокращения мышц, а при их поражении он может попадать в кровь и выделяться с мочой. [3. 90]

Железосодержащие ферменты и негеминовое железо клетки находится  главным образом в митохондриях. Наиболее изученными и важными для  организма ферментами являются цитохромы, каталаза и пероксидаза. Они представляют собой липидные комплексы гемопротеинов и прочно связаны с мембраной митохондрии. Основной биологической ролью большинства цитохромов является участие в переносе электронов, лежащих в основе процессов терминального окисления в тканях. [3. 98]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.   Что такое гормоны. Гормоны каких эндокринных желез регулирует обмен углеводов в организме

 

Гормоны — это  сигнальные химические вещества, выделяемые эндокринными железами (но не только ими) непосредственно в кровь и  оказывающие сложное и многогранное воздействие на организм в целом либо на определённые органы и системы-мишени. Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в определённых органах и системах.

К гормонам, которые  влияют на углеводный обмен, принадлежат пептиды инсулин и глюкагон, глюкокортикоид кортизол и катехоламин адреналин. Инсулин и глюкагон синтезируются в поджелудочной железе, а адреналин и кортизол в надпочечниках. Инсулин индуцирует  синтез гликоген-синтазы, а также некоторых ферментов гликолиза. Одновременно инсулин подавляет синтез ключевых ферментов глюконеогенеза (репрессия). Глюкагон как антагонист инсулина действует в противоположном направлении: индуцирует ферменты глюконеогенеза и репрессирует пируваткиназу, ключевой фермент гликолиза. Другие аффекты глюкагона основаны на взаимопревращении ферментов и опосредованы вторичным мессенджером цАМФ. По этому механизму тормозится синтез гликогена и активируется расщепление гликогена. Подобным образом действует и адреналин. Торможение пируваткиназы глюкагоном также обусловлено взаимопревращением ферментов. [2.114]

 

 

 

 

3.  Что такое окислительное фосфорилирование. Охарактеризовать аэробный ресинтез  АТФ по кинетическим показателям  (быстроте развертывания, метаболической  мощности, емкости и эффективности). В каких видах спорта и почему при выполнении соревновательной нагрузки этот процесс является основным в энергообеспечении мышечной деятельности.

 

Окислительное фосфорилирование — один из важнейших  компонентов клеточного дыхания, приводящего к получению энергии в виде АТФ. Субстратами окислительного фосфорилирования служат органические соединения — белки, жиры и углеводы.

Однако чаще всего в качестве субстрата используются углеводы. Так, клетки головного мозга  не способны использовать для дыхания никакой другой субстрат, кроме углеводов.

Предварительно  сложные углеводы, расщепляются до простых, вплоть до образования глюкозы. Глюкоза является универсальным  субстратом в процессе клеточного дыхания. Окисление глюкозы подразделяется на 3 этапа:

-гликолиз;

-окислительное декарбоксилирование или цикл Кребса;

-окислительное фосфорилирование.

При этом гликолиз является общей фазой для аэробного  и анаэробного дыхания.

Говоря о  классификации упражнений по зонам  относительной мощности, следует отметить, что в спортивной борьбе имеются упражнения, которые можно отнести как к максимальной и субмаксимальной, так и к большой и умеренной мощности. В качестве главных критериев оценки механизмов энергообеспечения мышечной деятельности принято выделять максимальную мощность, время удержания максимальной мощности, и общую емкость механизма. Максимальная мощность - это наибольшая скорость образования АТФ в данном метаболическом процессе. От мощности механизма энергообеспечения зависит возможная сила сокращения мышц в данном режиме работы. Под емкостью понимается общее количество энергии, которое можно получить за счет данного механизма ресинтеза АТФ.

Как известно, источником энергии, необходимой для сокращения мышц, является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Содержание АТФ в организме относительно невелико, но весьма постоянно, поэтому АТФ, расходуемая для энергообеспечения мышечного сокращения, должна быть ресинтезирована (восстановлена).

Ресинтез АТФ осуществляется за счет энергии, получаемой двумя путями. Во-первых, с помощью химических  реакций, в которых участвует кислород. Это так называемое окислительное фосфорилирование, основными субстратами которого являются глюкоза и кислород, являющийся лимитирующим фактором аэробных реакций. Во-вторых, с помощью химических реакции без участия кислорода. Здесь различают креатинфосфокиназную реакцию и гликолиз, а источниками энергии соответственно являются креатинфосфат и глюкоза.

Наиболее эффективно окислительное  фосфорилирование, однако аэробные процессы полностью развертываются лишь к 3—5-й мин. работы. Креатинфосфокиназная реакция достигает максимума уже на 2—3-й сек. работы, т. е. практически с началом упражнения, но ёмкость креатинфосфатного механизма невелика. Гликолитический процесс развертывается несколько медленнее, достигая максимума на 1—2-й мин. работы, емкости его может хватить на несколько минут напряженной мышечной деятельности

В соответствии с различиями в характере энергетического обеспечения мышечной - деятельности принято выделять аэробные и анаэробные компоненты выносливости, аэробные и анаэробные возможности, аэробную и анаэробную производительность. Анаэробные механизмы наибольшее значение имеют на начальных этапах работы, а также в кратковременных усилиях высокой мощности, значение которой превышает порог анаэробного обмена. Усиление анаэробных процессов происходит также при всяких изменениях мощности в ходе выполнения упражнения, при нарушении кровоснабжения работающих мышц (натуживание, задержка дыхания, статические напряжения и т. п.). Аэробные же механизмы (в том числе и окислительное фосфорилирование) играют главную роль при продолжительной работе (например бег на длинную дистанцию, футбол, плавание и т.д.), а также в ходе восстановления после нагрузки.

В спортивной борьбе аэробные и анаэробные механизмы  выносливости проявляются в комплексе. Относительная кратковременность  схватки; высокая интенсивность, наличие  большого количества статических моментов, элементов натуживания, задержки дыхания, дыхание со сдавленной грудной клеткой – все это затрудняет развертывание дыхательных процессов. Для успешного ведения схватки борцу необходим  высокий уровень анаэробной производительности. В то же время способность быстро восстанавливаться от периода к периоду в ходе поединка и между схватками в соревновательные дни (в один день может  быть три-четыре схватки), а также между днями соревнований (соревнования, как правило, продолжаются 4-5 дней) в значительной мере определяется аэробной производительностью борца. [1. 146]

 

 

 

 

 

 

4.     Определить быстроту как качество  мышечной деятельности. Охарактеризовать биохимические основы этого качества. Какие физич.нагрузки и почему способствуют наибольшему развитию быстроты. К какой зоне мощности они относятся

 

Быстрота  как  двигательное  качество  –  это    способность  человека совершать  двигательное действие в минимальный  для  данных  условий  отрезок  времени  с определенной частотой и  импульсивностью.  В  вопросе  о  природе этого качества среди специалистов нет единства  взглядов.  Одни  высказывают мысль, что физиологической основой  быстроты  является  лабильность  нервно-мышечного аппарата. Другие полагают, что важную роль в  проявлении  быстроты играет  подвижность  нервных   процессов.   Многочисленными   исследованиями доказано,  что быстрота   является   комплексным   двигательным   качеством человека.

Основные формы  проявления  быстроты  человека  –  время  двигательной реакции, время максимально быстрого выполнения  одиночного  движения,  время выполнения движения с максимальной  частотой,  время выполнения  целостного двигательного акта.  Выделяют  также еще одну  форму проявления  быстроты («скоростных качеств») – быстрое начало   движения  (то,  что в спортивной практике  называют  «резкостью»).  Практически  наибольшее   значение  имеет скорость  целостных  двигательных  актов  (бег,  плавание  и  др.),   а   не элементарные  формы проявления быстроты, хотя скорость  целостного  движения лишь косвенно характеризует быстроту человека.

Скелетная мышца  представляет собой сложную систему, преоб химическую энергию в механическую работу и тепло. Основными компонентами мышечного волокна являются белки: актин и миозин.

При совершении быстрых движений для сокращения мышц требуется большое количество энергии в единицу времени при дефиците кислорода, поэтому основную роль при этом играют анаэробные процессы гидролиза АТФ.

Гидролиз АТФ  в АТФазном центре головки миозина  сопро изменением конформации последней  и переводом ее в новое, высокоэнергетическое состояние. Повторное присоединение миозиновой головки к новому центру на актиновом филаменте вновь приводит к вращению головки, которое обеспечивается за в ней энергией. В каждом цикле соединения и разъ головки миозина с актином расщепляется одна молекула АТФ на каждый мостик. Быстрота вращения определяется скоро расщепления АТФ. Очевидно, что быстрые фазические во потребляют значительно больше АТФ в единицу времени и сохраняют меньше химической энергии во время тонической нагрузки, чем медленные волокна. Таким образом, в процессе хемомеханического преобразования АТФ обеспечивает разъедине головки миозина и актинового филамента и энергетику для дальнейшего взаимодействия головки миозина с другим участком актинового филамента. Эти реакции возможны при концентрации кальция выше 106 моль/л.

Уровень развития быстроты,  в  конечном  итоге,  определяет  успех  в подавляющем  большинстве   видов   спорта.   Даже     марафонец      должен, возможно,      быстрее    пробежать   свою   дистанцию,   сохраняя   высокую «крейсерскую» скорость (под «крейсерской» скоростью подразумевается средняя  скорость  прохождения дистанции). И успех  тяжелоатлета  зависит  от  того,  с  какой скоростью он сумеет выполнить необходимое  движение.

Быстрота определяется:

а)  путем  измерения  скорости  движения  в  ответ  на  определенный  сигнал реакциометрами различной конструкции;

б) по количеству движений за установленное время  незагруженной  конечностью или  туловищем в границах определенной амплитуды;

в) по времени преодоления установленного короткого расстояния (например, бега на  20, 30 м);

г)   по  скорости  выполнения  однократного  движения  в  сложном  действии,например отталкивания в прыжках, движения  плечевого   пояса  и  руки  в метаниях,  удара  в  боксе,  начального  движения  бегуна  на   короткие дистанции, движений гимнаста и др.

Все проявления быстроты эффективно развиваются при  игре  в  баскетбол. Можно также  порекомендовать ручной мяч, настольный теннис, подвижные игры  с быстро меняющейся игровой ситуацией и быстрым передвижением. Главная задача при воспитании быстроты состоит  в  том,  чтобы  спортсмен преждевременно  не   специализировался   в   каком-либо   одном   упражнении скоростного  характера,  чтобы  не  включать  в  большом  объеме  однотипное повторение  этого  упражнения.  Поэтому  столь   важно,   чтобы   спортсмены применяли скоростные упражнения возможно чаще в форме состязания  или  игры. В программу занятий должны входить в значительном  объеме  такие  скоростные упражнения, как спринтерский бег со старта  и  с  хода,  бег  с  ускорением, прыжки  в  длину  и  высоту  с  предельно  быстрым  отталкиванием,   метание облегченных  снарядов,  подвижные  и  спортивные  игры,   предельно   быстро выполняемые   акробатические   упражнения  и   разнообразные    специальные подготовительные упражнения.