Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1. Аминокислоты с неполярными радикалами К неполярным (гидрофобным) относят радикалы, имеющие алифатические углеводородные цепи (радикалы аланина, валина, лейцина, изолейцина, пролина и метионина) и ароматические кольца (радикалы фенилаланина и триптофана). Радикалы таких аминокислот в воде стремятся друг к другу или к другим гидрофобным молекулам, в результате чего поверхность соприкосновения их с водой уменьшается.
2. Аминокислоты с полярными незаряженными радикаламиРадикалы этих аминокислот лучше, чем гидрофобные радикалы, растворяются в воде, так как в их состав входят полярные функциональные группы, образующие водородные связи с водой. К ним относят серин, треонин и тирозин, имеющие гидроксильные группы, аспарагин и глутамин, содержащие амидные группы, и цис-теин с его тиольной группой.
Цистеин и тирозин содержат соответственно тиольную и гидроксильную группы, способные к диссоциации с образованием Н+, но при рН около 7,0, поддерживаемого в клетках, эти группы практически не диссоциируют.
3. Аминокислоты с полярными отрицательно заряженными радикалами К этой группе относят аспарагиновую и глу-таминовую аминокислоты, имеющие в радикале дополнительную карбоксильную группу, при рН около 7,0 диссоциирующую с образованием СОО- и Н+. Следовательно, радикалы данных аминокислот - анионы. Ионизированные формы глутаминовой и аспарагиновой кислот называют соответственно глутаматом и аспартатом.
4. Аминокислоты с полярными положительно заряженными радикалами Дополнительную положительно заряженную группу в радикале имеют лизин и аргинин. Улизина вторая аминогруппа, способная присоединять Н+, располагается в ε-положении алифатической цепи, а у аргинина положительный заряд приобретает гуанидиновая группа. Кроме того, гистидин содержит слабо ионизированную имидазольную группу, поэтому при физиологических колебаниях значений рН (от 6,9 до 7,4) гистидин заряжен либо нейтрально, либо положительно. При увеличении количества протонов в среде имидазольная группа гистидина способна присоединять протон, приобретая положительный заряд, а при увеличении концентрации гидроксильных групп - отдавать протон, теряя положительный заряд радикала. Положительно заряженные радикалы - катионы.Наибольшей растворимостью в воде обладают полярные заряженные радикалы аминокислот.
5. Хроматография Хроматография – ее разновидности:А)жидкостная хроматография при высоком давлении на колонках с обращенной фазой;Б)гельфильтрация.Электрофорез – его разновидности:А)высоковольтный электрофорез на молекулярных ситах;изоэлектрическое фокусирование
7. Уровни структурной организации белков
Первичная структура – строго определенная линейная последовательность аминокислот в полипептидной цепочке.
Первичная структура белка определяется:
1.Природой входящих в молекулу аминокислот.
2.Относительным количеством каждой аминокислоты.
3.Строго определенной последовательностью аминокислот в полипептидной цепи.
Высшие уровни структуры белков, их биологическая активность тесно связаны и фактически определяются аминокислотной последовательностью. То есть, первичная структура генетически детерминирована и определяет индивидуальные свойства белков, их видовую специфичность, на ее основе формируются все последующие структуры.
Вторичная структура белка – конфигурация полипептидной цепи, образующаяся в результате взаимодействий между её функциональными группами.
8. Третичная структура белка – пространственная ориентация полипептидной цепи или способ ее укладки в определенном объеме. В зависимости от формы третичной структуры различают глобулярные и фибриллярные белки. В глобулярных белках чаще преобладает α-спираль, фибриллярные белки образуются на основе β-структуры.
В стабилизации третичной структуры глобулярного белка могут принимать участие:
А) водородные связи спиральной структуры;
Б) водородные связи β-структуры;
В)водородные связи между радикалами боковых цепей; Четвертичная структура белка – способ укладки в пространстве отдельных полипептидных цепей, обладающих одинаковой (или различной) первичной, вторичной или третичной структурой, и формирование единого в структурном и функциональном отношениях макромолекулярного образования. субъединичная структура облегчает и ускоряет процесс молекулярной эволюции. Мутации, приводящие лишь к небольшим конформационным изменениям на уровне третичной структуры за счет многократного усиления этих изменений при переходе к четвертичной структуре, могут способствовать появлению у белка новых свойств. Если же раствор, содержащий денатурированную ДНК, медленно охладить, могут вновь сформироваться двухспиральные структуры, идентичные исходным. Такой процесс получил название ренатурации. На явлении денатурации и ренатурации основан метод, называемый молекулярной гибридизацией. Процесс гибридизации может осуществляться между двумя любыми цепями нуклеиновых кислот (ДНК – ДНК, ДНК – РНК) при условии, что они содержат комплементарные последовательности нуклеотидов. Гибриды могут быть совершенными (полная комплементарность цепей) и несовершенными (частичная комплементарность цепей). Методом молекулярной гибридизации можно установить сходство и различие первичной структуры разных образцов нуклеиновых кислот. Это используется для выделения генов и РНК, изучения первичной структуры нуклеиновых кислот, определения степени родства, а также для получения рекомбинантных ДНК.
9. Пептид состоит из двух и более аминокислотных остатков, связанных пептидными связями. Пептиды, содержащие до 10 аминокислот, называются олигопептидами. Часто в названии таких молекул указывают количество входящих в состав олигопептида аминокислот: трипептид, пентапептид, октапептид и т.д. Пептиды из более чем 10 аминокислотных остатков называются полипептидами. Полипептиды состоящие из более чем 50 аминокислотных остатков, обычно называют белками. Однако эти названия условны, так как в литературе термин «белок» нередко употребляют для обозначения полипептида, содержащего менее 50 аминокислотных остатков.
Имеется несколько классификаций пептидов. В частности их можно подразделять на следующие классы:
1. Регуляторные пептиды: глутатион, ангиотензин, брадикинин.
2. Пептиды – гормоны: окситоцитонин, вазопрессин, гастрин и др.
3. Нейропептиды, их разделяют на 18 групп. К ним относятся энкефалины, эндорфины, гипоталамические либерины и статины и др.
4. Алкалоиды: эрготамин, пандамин.
5. Пептиды – антибиотики: грамицидины А, В, С; актиномицин Д; полимиксины.
6. Токсины и антитоксины: фаллоидин, аманитин, антаманид, меллитин.
10.биологическая роль белков. нагревании в воде.
К этой группе относятся коллаген (белок сухожилий) и кератин (белок шерсти, копыт и рогов).
К протеидам, или сложным белкам, относятся фосфопротеиды, гликопротеиды, липопротеиды, нуклеопротеиды и др.
Фосфопротеиды – соединения белка с фосфорной кислотой, нерастворимы в воде, растворимы в щелочах. Эти белки представлены в молоке казеином, главным белком молока. Казеин осаждается в молоке слабыми растворами кислот.
Гликопротеиды – соединения белка и углеводов, встречаются в хрящевых тканях животных.
Нуклеопротеиды – белки, связанные с нуклеиновой кислотой. Это особо важная группа сложных белков, играющих первостепенную роль в жизнедеятельности организмов, в частности, в явлении наследственности. Содержатся в большом количестве в клеточных ядрах, а также в плазме клеток.
Хромопротеиды состоят из белка и красящего вещества небелковой природы. Их представителем является гемоглобин крови, выполняющий роль переносчика кислорода в организме.
Наиболее богаты белковыми веществами ткани и органы животных. Источником белка являются также микроорганизмы и растения. Большинство белков хорошо растворимо в воде.
Белковые вещества растительного и животного происхождения подразделяются на три группы:
1) белки, растворимые в воде или других жидкостях;
2) нерастворимые белки;
3) сложные белки – протеиды.
К группе растворимых относятся альбумины, глобулины, проламины, глютелины, протамины и гистоны.
Альбумины содержат серу, растворимы в чистой воде, в солевых растворах, кислотах и щелочах. Содержатся в животном и растительном сырье.
Глобулины в чистой воде не растворяются, хорошо растворимы в слабых растворах (5-15%) нейтральных солей. В растворах большей концентрации осаждаются. Встречаются больше всего в растительном мире ( в основном в семенах). Подобно альбуминам хорошо денатурируются при нагревании, механическом воздействии и т.п.
Проламины – растительные белки, растворимы в этиловом спирте концентрации 60-80%. В пшенице эта группа белка представлена глиадином, на долю которого приходится половина всего белка клейковины.
Глютелины тоже содержатся в семенах злаков, в зерне пшеницы представлены глютенином, участвующим вместе с глиадином в образовании клейковины. В воде, в растворах спирта и нейтральных солей нерастворимы; растворяются в слабых растворах кислот и щелочей.
Протамины и гистоны входят в состав белков клеточных ядер, что говорит об их важной роли в жизненных процессах. Встречаются в основном в белках животного происхождения, обладают выраженными щелочными свойствами, растворимы в воде, при нагревании не свёртываются.
К группе нерастворимых белков относятся белки животной природы. Они не растворяются ни в солевых растворах, ни в органических растворителях, растворяются при длительном
11. стадии определения первичной структуры белков 1. Определение аминокислотного состава (гидролиз, аминокислотный анализатор).
2. Идентификация N- и С-концевых аминокислот.
3. Расщепление полипептидной цепи на фрагменты (трипсин, химотрипсин, бромциан, гидроксиламин и др.).
4. Определение аминокислотной последовательности пептидных фрагментов (секвенатор).
5. Расщепление исходной полипептидной цепи другими способами и установление их аминокислотной последовательности.
6. Установление порядка расположения пептидных фрагментов по перекрывающимся участкам (получение пептидных карт).
12. Протеогликаны и гликопротеины 1). Муцины слюны покрывают и смазывают поверхности слизистой оболочки. Их крупные молекулы предотвращают прилипание бактерий и колонизацию, защищают ткани от физического повреждения и позволяют им устоять перед тепловыми перепадами. Некоторые из протеинов, такие как лизоцим, обладают способностью разрушать стенку бактериальных клеток; другие, как гистатин, лактоферрин и лактопероксидаза угнетают рост микробов; третьи - белки, как антитела слюны, например, секреторный иммуноглобулин «А» и липаза слюны, могут защищать зубы от кариеса. Из других компонентов слюны многие связаны с проглатыванием пищи и устным общением с другими людьми.
Протеогликаны – высокомолекулярные соединения, состоящие из белка (5-10%) и гликозаминогликанов (90-95%). Они образуют основное вещество межклеточного матрикса.
Гликозаминогликаны – гетерополисахариды, состоящие из многократно повторяющихся дисахаридов, мономерами которых являются уроновые кислоты и гексозамины.. Раньше их называли мукополисахаридами, так как они обнаруживались в слизистых секретах. Они связывают большие количества воды, в результате чего межклеточное вещество приобретает желеобразный характер. Нуклеопротеиды — комплексы нуклеиновых кислот с белками.К нуклеопротеидам относятся устойчивые комплексы нуклеиновых кислот с белками, длительное время существующие в клетке в составе органелл или структурных элементов клетки в отличие от разнообразных короткоживущих промежуточных комплексов белок — нуклеиновая кислота (комплексы нуклеиновых кислот с ферментами — синтетазами и гидролазами — при синтезе и деградации нуклеиновых кислот, комплексы нуклеиновых кислот с регуляторными белками и т. п.). В зависимости от типа входящих в состав нуклеопротеидных комплексов нуклеиновых кислот различают рибонуклеопротеиды и дезоксирибонуклеопротеиды. Устойчивость нуклеопротеидных комплексов обеспечивается нековалентным взаимодействием. Фосфопротеины в качестве простетической группы содержат ортофосфор- нуго кислоту; связанную с гидроксилом серина или треонина. К фосфопро- теинам относятся многие питательные белки, например основной белок молока — казеин, который кроме фосфорной группы имеет также в своем составе углеводный компонент. Белок яичного желтка — вителлин, икры рыб — ихту- лин. Хромопротеины.
Сложные белки, в состав которых входят окрашенные небелковые компоненты. Наиболее распространенными представителями хромопротеинов являются флавопротеины, у которых в качестве небелковых компонентов включены флавинмононуклеотид и флавиндинуклеотид, а также гемопротеины, красное окрашивание которых обусловлено наличием гема с включенным в него железом.
13.структура и функция азотистых оснований
Если нуклеотид (любой) подвергнуть полному гидролизу, то при этом можно получить циклическое азотистое основание, пентозу и фосфорную (орто) кислоту. При частичном гидролизе нуклеотида получают фосфорную кислоту и нуклеозид. Если гидролизу подвергнуть нуклеозид, то можно получить циклическое азотистое основание и пентозу (рибозу или дезоксирибозу).
Итак, при гидролизе ДНК-нуклеотида можно получить ДЕК-нуклеозид и фосфорную кислоту (неполный гидролиз), либо азотистое основание (циклическое), дезоксирибозу (пентозу) и фосфорную кислоту.
Продуктами частичного гидролиза РНК-нуклеотида является фосфорная кислота и РНК-нуклеозид, а полного гидролиза — циклическое азотистое основание, рибоза (пентоза) и фосфорная кислота.
Если же необходимо получить РНК-нуклеотид, то вначале из природного циклического азотистого основания и рибозы получают РНК-нуклеозид, который можно использовать для синтеза РНК-нуклеотида, проведя реакцию его с фосфорной кислотой. Аналогично можно синтезировать ДНК-нуклеотид, только вместо рибозы необходимо использовать дезоксирибозу.
При исследовании состава нуклеиновых кислот был обнаружен ряд природных циклических оснований, важнейшими среди которых являются аденин, гуанин (они относятся к пуриновым основаниям, содержат два взаимосвязанных цикла и являются производными циклического вещества пурина; остатки этих оснований входят и в ДНК, и в РНК).
Кроме аденина и гуанина в составе нуклеиновых кислот обнаружили остатки цитозина, тимина и урацила (эти азотистые основания относят к пиримидиновым основаниям, так как они являются производными пиримидина). Они содержат в своем составе один цикл, напоминающий по структуре бензольное ядро, но часть атомов углерода в нем заменена на атомы азота). Остатки цитозина содержатся как в ДНК, так и в РНК, а остатки тимина — только в ДНК, а урацила — только в РНК.
Азотистые основания в своем составе содержат группы =NН, —ИН2, карбонильные группы, атомы азота, что приводит к образованию водородных связей, играющих большую роль в возникновении структур нуклеиновых Кислот, их устойчивости и многообразных свойств.
Обучающемуся нужно понимать и уметь составлять схемы нуклеозидов и нуклеотидов. Ниже приведены некоторые из таких схем. Важным является и понимание номенклатуры (названий) нуклеозидов и нуклеотидов. Их названия строятся по названию азотистого основания, которое является прилагательным к слову нуклеозид или нуклеотид, при этом в названии указывается вид нуклеотида (нуклеозида) по остатку пентозы, например, адениловый ДНК-нуклеотид; это означает, что данное вещество состоит из остатка аденозина, дезоксирибозы и фосфорной кислоты, соединенных кислородными мостиками
14.РНК Нуклеотиды РНК состоят из сахара — рибозы, к которой в положении 1' присоединено одно из оснований: аденин, гуанин, цитозин или урацил. Фосфатнаягруппа соединяет рибозы в цепочку, образуя связи с 3' атомом углерода одной рибозы и в 5' положении другой. Фосфатные группы при физиологическом рН отрицательно заряжены. Клеточные РНК образуются в ходе процесса, называемого транскрипцией, то есть синтеза РНК на матрице ДНК, осуществляемого специальными ферментами —РНК-полимеразами.Азотистые основания в составе РНК могут образовывать водородные связи между цитозином и гуанином, аденином и урацилом, а также между гуанином и урацилом Ма́тричная рибонуклеи́новая кислота́ (мРНК) — РНК, содержащая информацию о первичной структуре (аминокислотной последовательности) белковТранспортная РНК, тРНК — рибонуклеиновая кислота, функцией которой является транспортировка аминокислот к месту синтеза белкаРибосо́мные рибонуклеи́новые кисло́ты (рРНК) — несколько молекул РНК, составляющих основу рибосомы. Основной функцией рРНК является осуществление процесса трансляции — считывания информации с мРНК при помощи адапторных молекул тРНК и катализ образования пептидных связей между присоединёнными к тРНК аминокислотами.
15.ДНК Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) — один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках — долговременное хранениеинформации о структуре РНК и белков. ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков, нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит изазотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Связи между нуклеотидами в цепи образуются за счёт дезоксирибозы и фосфатной группы. В подавляющем большинстве случаев (кроме некоторых вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК) макромолекула ДНК состоит из двух цепей, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу. Эта двухцепочечная молекула спирализована. В целом структура молекулы ДНК получила название «двойной спирали».
Азотистые основания нуклеотидов способны вследствие образования водородных связей формировать парные комплексы аденин—тимин (или урацил в РНК) и гуанин—цитозин при взаимодействии цепей нуклеиновых кислот. Такое взаимодействие играет ключевую роль в ряде фундаментальных процессов хранения и передачи генетической информации: репликации ДНК, обеспечивающей передачу генетической информации при делении клетки, транскрипции ДНК в РНК при синтезе белков, кодируемых ДНК гена, хранении генетической информации в двухцепочечной ДНК и процессах репарации ДНК при её повреждении.
16. простые и сложные ферменты. В природе существуют как простые, так и сложные ферменты. Первые целиком представлены полипептидными цепями и при гидролизераспадаются исключительно на аминокислоты. Такими ферментами (простые белки) являются гидролитические ферменты, в частностипепсин, трипсин, папаин, уреаза, лизоцим, рибонуклеаза, фосфатаза и др. Большинство природных ферментов относится к классу сложных белков, содержащих, помимо полипептидных цепей, какой-либо небелковый компонент (кофактор), присутствие которого является абсолютно необходимым для каталитической активности. Кофакторы могут иметь различную химическую природу и различаться по прочности связи с полипептидной цепью. Если константа диссоциации сложного фермента настолько мала, что врастворе все полипептидные цепи оказываются связанными со своими кофакторами и не разделяются при выделении и очистке, то такой фермент получает название холофермента (холоэнзим), а кофактор – простетической группы, рассматривающейся как интегральная часть молекулы фермента. Полипептидную часть фермента принято называть апоферментом.
В литературе до сих пор употребляются и другие наименования компонентов сложных ферментов, в частности «фермент-протеид», «белковый компонент» (апофермент), «кофермент» (коэнзим) и «простетическая группа». Под коферментом часто подразумевают дополнительную группу, легко отделяемую от апофермента при диссоциации. Предполагают, что простетическая группа может быть связана с белком ковалентными и неко-валентными связями. Так, в молекуле ацетилкоэнзим-А-карбоксилазы кофактор биотинковалентно связан с апоферментом посредством амидной связи (см. главу 7). С другой стороны, химические связи между кофакторами и пептидными цепями могут быть относительно слабыми (например, водородные связи, электростатические взаимодействия и др.). В таких случаях при выделении ферментов наблюдается полная диссоциация обеих частей, и изолированый белковый компонент оказывается лишенным ферментативной активности, пока не будет добавлен извне недостающий кофактор. Именно к подобным изолированным низкомолекулярным органическим веществам применим термин «кофермент», типичными представителями которых являются витамины В1, В2, В6, РР, содержащие кофер-менты. Известно также, что и простетические группы, и коферменты активно включаются в химические реакции, выполняя функции промежу-тоных переносчиков электронов, атомов водорода или различныхфункциональных групп (например, аминных, ацетильных, карбоксильных). В подобных случаях кофермент рассматривают в качестве второго субстрата, или косубстрата.
Роль кофермента (Ко) в качестве переносчика, например, атомов водорода может быть представлена в виде схемы, где SH – субстрат, КоЕ – хо-лофермент, А – акцептор протона:
Субстрат подвергается окислению, отдавая электроны и протоны, а КоЕ – восстановлению, принимая электроны и протоны. В следующей полуреакции восстановленный КоЕН может отдавать электроны и протоны на какой-либо другой промежуточный переносчикэлектронов и протонов или на конечный акцептор (см. главу 9).
Коэнзим, кофактор, простетическая группа – двусмысленный биохимический жаргон. До сих пор продолжается терминологический спор, поскольку часто определения «коэнзим», «кофактор» и «простетическая группа» рассматриваются через призму их роли в реакцияхэнзиматического (ферментативного) катализа. Следует, однако, считаться с тем неоспоримым фактом, что во многих случаях небелковые органические молекулы, как и ионы металлов, абсолютно необходимы белковому компоненту при выполнении определенной биологической функции, не имеющей отношения к биокатализу. Несомненно, имеют значение также тип и характер связи небелкового компонента с молекулой белка. Поэтому очевидно, что кофактором может служить любой фактор, абсолютно необходимый для выполнения белком его каталитической или любой другой биологической роли. С другой стороны, коферментом может быть любой небелковый фактор, который непосредственно вовлечен в реакцию энзиматического катализа. Кофактор, который непосредственно не участвует в акте катализа, не является коэнзимом. В то же время простетическую группу (ковалентно связанный небелковый компонент, необходимый для определенной функции) можно назвать коферментом, если она непосредственно участвует в энзиматическойреакции. Простетическая группа, которая не вовлечена в акт катализа, но функционально является существенным как для фермента, так и для некаталитического белка, может быть названа кофактором. И наконец, кофактор и кофермент, непрочно связанные (или слабо связанные) с ферментом или белком, тем не м
17. Специфичность ферментов. Ферменты обладают высокой специфичностью действия. Это свойство часто существенно отличает их от неорганических катализаторов. Так, мелкоизмельченные платина и палладий могут катализировать восстановление (с участием молекулярного водорода) десятков тысяч химических соединений различной структуры. Высокая специфичность ферментовобусловлена, как было отмечено, конфор-мационной и электростатической комплементарностью между молекулами субстрата ифермента и уникальной структурной организацией активного центра, обеспечивающими «узнавание», высокое сродство и избирательность протекания одной какой-либо реакции из тысячи других химических реакций, осуществляющихся одновременно в живых клетках.
В зависимости от механизма действия различают ферменты с относительной (или групповой) и абсолютной специфичностью. Так, для действия некоторых гидролитических ферментов наибольшее значение имеет тип химической связи в молекуле субстрата. Например,пепсин в одинаковой степени расщепляет белки животного и растительного происхождения, несмотря на то что эти белки существенно отличаются друг от друга как по химическому строению и аминокислотному составу, так и по физико-химическим свойствам. Однакопепсин не расщепляет ни углеводы, ни жиры. Объясняется это тем, что точкой приложения, местом действия пепсина является пептидная —СО—NH-связь. Для действия липазы, катализирующей гидролиз жиров на глицерин и жирные кислоты, подобным местом является сложноэфирная связь. Аналогичной групповой специфичностью обладают трипсин, химотрипсин, пептидазы, ферменты, гидроли-зующие α-гликозидные связи (но не β-гликозидные связи, имеющиеся в целлюлозе) в полисахаридах, и др. Обычно этиферменты участвуют в процессе пищеварения, и их групповая специфичность, вероятнее всего, имеет определенный биологический смысл. Относительной специфичностью наделены также некоторые внутриклеточные ферменты, например гексокиназа, катализирующая в присутствии АТФ фосфорилиро-вание почти всех гексоз, хотя одновременно в клетках имеются и специфические для каждой гексозы ферменты, выполняющие такое же фос-форилирование .
Абсолютной специфичностью действия называют способность фермента катализировать превращение только единственногосубстрата. Любые изменения (модификации) в структуре субстрата делают его недоступным для действия фермента. Примерами такихферментов могут служить аргиназа, расщепляющая в естественных условиях (в организме) аргинин, уреаза, катализирующая распадмочевины, и др.
Имеются экспериментальные доказательства существования так называемой стереохимической специфичности, обусловленной существованием оптически изомерных L- и D-форм или геометрических (цис-и транс-) изомеров химических веществ. Так, известны оксидазы L- и D-аминокислот, хотя в природных белках обнаружены только L-ами-нокислоты. Каждый из видов оксидаз действует только на свой специфический стереоизомер.
Наглядным примером стереохимической специфичности является бактериальная аспартатдекарбоксилаза, катализирующая отщепление СО2 только от L-аспарагиновой кислоты с превращением ее в L-аланин. Сте-реоспецифичность проявляют ферменты, катализирующие и синтетические реакции. Так, из аммиака и α-кетоглутарата во всех живых организмах синтезируется L-изомерглутаминовой кислоты, входящей в состав природных белков. Если какое-либо соединение существует в форме цис-и транс-изомеров с различным расположением групп атомов вокруг двойной связи, то, как правило, только один из этих геометрических изомеров может служить в качестве субстрата для действия фермента. Например, фумараза катализирует превращение только фумаровой кислоты(трансизомер), но не действует на малеиновую кислоту (цис-изомер):
Таким образом, благодаря высокой специфичности действия ферменты обеспечивают протекание с большой скоростью лишь определенных химических реакций из огромного разнообразия возможных превращений в микропространстве клеток и целостноморганизме, регулируя тем самым интенсивность обмена веществ.
18. Регуляция активности ферментов.
Активность ферментов зависит от условий в клетке или организме — давления, кислотности среды, температуры, концентрации растворенных солей. Различают экстенсивную и интенсивную регуляцию активности ферментов в клетках и тканях организма. Экстенсивная регуляция обусловлена индукцией или репрессией генов, кодирующих синтез соответствующих ферментов. Увеличение или уменьшение числа активных молекул определяет суммарную активность пула данного фермента в каком-либо компартменте клетки, в ткани или целом органе. В физиологических условиях содержание того или иного фермента в клетке постоянно и регулируется двумя процессами: скоростью его синтеза и распада. Оба эти процесса взаимосвязаны и контролируются на генном уровне. Увеличение скорости синтеза ферментативного белка обусловливает активацию внутриклеточных протеиназ и ускоренный распад «старых» молекул фермента, а снижение скорости синтеза приводит к замедлению распада ферментативного белка.
Интенсивная регуляция связана с изменением активности зрелых, функционирующих молекул и определяется разнообразными молекулярными механизмами.
19.Классификация ферментов. Каждый класс делится на подкласс, подкласс делится на подподкласс, в каждом подподклассе обозначен порядковый номер представителя. Поэтому для каждого фермента существует шифр, состоящий из 4 цифр – первая показывает номер класса, вторая – номер подкласса, третья – номер подподкласса, четвертая – место фермента в подподклассе. Например, шифр для липазы поджелудочной железы – 3.1.1.3., это означает, что липаза п/ж относится к гидролазам, (третий класс, т.е. ускоряет гидролиз), к первому подклассу – эстеразам (т.е. ускоряет гидролиз сложно-эфирных связей), к первому подподклассу (т.е. ускоряет гидролиз сложно-эфирных связей, образованных карбоновыми кислотами), место в подподклассе – третье.
20. Витамин С (аскорбиновая кислота, антицинготный, антискорбутный):
- является кофактором в реакциях окислительного гидроксилирования пролина и лизина в оксипролин и в оксилизин в процессе биосинтеза коллагена;
- участвует в синтезе стероидных гормонов надпочечников;
- участвует во всасывании железа;
- участвует в неспецифической иммунной защите организма.
Основные источники: свежие зеленые овощи и фрукты. При отсутствии витамина С возникает цинга. Проявления: болезненность, рыхлость и кровоточивость десен, расшатывание зубов, подкожные кровоизлияния, отечность и болезненность суставов, нарушение заживления ран, анемия. При гиповитаминозе — повышенная утомляемость, понижение иммунитета.
21.жирораст-е витамины. Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический) поддерживает в здоровом состоянии кожу, слизистые оболочки желудка, кишечника, бронхов. Запасается в печени. Источники — печень морских рыб и млекопитающих, желток яиц, цельное молоко, рыбий жир. Овощи и фрукты красно-оранжевого цвета (томаты, морковь) содержат много каротина — водорастворимого предшественника витамина А. Витамин Д (холекальциферол, антирахитный) играет важную роль в процессе обмена кальция и фосфора. Сам витамин Д не обладает витаминной активностью, а служит предшественником 1,25-дигидрокси-холекальциферола (1,25-дигидроксивитамина Д3). Пищевые источники — рыба, рыбий жир, печень, сливочное масло, желток яиц. Может синтезироваться в организме человека из предшественника — 7-дегидрохолестерина под действием ультрафиолетовых лучей. Витамин Е (антиоксидант) предохраняет от окисления жиры, способствует нормальному формированию структуры и функционированию многих тканей организма. Пищевые источники — растительные масла, семена пшеницы и других злаков, сливочное масло. Витамин К (филлохинон) повышает свертываемость крови и способствует заживлению ран. Пищевые источники — ягоды рябины, капуста, арахисовое масло и другие растительные масла.
22. Мультиферментные комплексы это надмолекулярные образования которые включают, несколько ферментов и коферментов. Они катализируют последовательные этапы реакции преобразования одного субстрата. Примером мультиферментов являются реакции окисли тельного декарбоксилирования αкетокислот (пирувата и αкетоглутарата) под влиянием пи руватдегидрогеназы и αкетоглутаратдегидрогеназы. Например пируватдегидрогеназный комплекс включает 3 фермента и использует 5 коферментов
Биологическое значение мультиферментных комплексов состоит в том, что благодаря их существованию облегчается перенос реагирующих веществ между отдельными фермен тами и коферментами, что ускоряет протекание реакций. Мультиферментные комплексы, как правило, формируются на мембранах путем самосборки.
23. энзимопатология Область исследований энзимопатологии является теоретической, фундаментальной частью патологии. Она призвана изучать молекулярные основы развития патологического процесса, основанные на данных нарушения механизмов регуляции активности или синтеза индивидуального фермента или группы ферментов. Обладая высокой каталитической активностью и выраженной органотропностью, ферменты могут быть использованы в качестве самых тонких и избирательных инструментов для направленного воздействия на патологический процесс. Как известно, из более чем 5000 наследственных болезней человека молекулярный механизм развития выяснен только у 2-3 десятков. Считают, что развитие болезни чаще всего связано с наследственной недостаточностью или полным отсутствием синтеза одного-единственного фермента в организме больного. Иногда болезни называют также энзимопатиями. Так, галактоземия-наследственное заболевание, при котором наблюдается ненормально высокая концентрация галактозы в крови. Болезнь развивается в результате наследственного дефекта синтеза фермента гексозо-1-фосфат-уридилтрансферазы, катализирующего превращение галактозы в легкометаболизируемую глюкозу. Причиной другого наследственного заболевания - фенилкетонурии, сопровождающейся расстройством психической деятельности, является потеря клетками печени способности синтезировать фермент, катализирующий превращение фенилаланина в тирозин.
Энзимопатология успешно решает и проблемы патогенеза соматических болезней; ведутся работы по выяснению молекулярных основ атеросклероза, злокачественного роста, ревматоидных артритов и др. Нетрудно представить огромную роль ферментных систем или даже отдельных ферментов, нарушение регуляции активности и синтеза которых приводит к формированию или развитию патологического процесса. Тем не менее энзимотерапию активно развивают в следующих направлениях:
• заместительная терапия - использование ферментов в случае их недостаточности;
• элементы комплексной терапии - применение ферментов в сочетании с другой терапией.
24. Метаболизм Обмен веществ и энергии (метаболизм) в организме человека — совокупность взаимосвязанных, но разнонаправленных процессов: анаболизма (ассимиляции) и катаболизма (диссимиляции)
Метаболизм можно определить как совокупность ферментативных химических реакций, которые могут протекать в клетке. Превращение органических соединений в клетке осуществляется, как правило, в виде цепи или последовательности реакций, которые называются метаболическими путями, а вовлекаемые в такие реакции соединения — мета¬болитами. В классической биохимии метаболические пути разделяются на два типа: катаболические и анаболические. Катаболические пути — это процессы ферментативной деградации, в ходе которых крупные органические молекулы разрушаются (обычно в окислительных реакциях) до простых клеточных компонентов с одновременным выделением свободной химической энергии. Эта энергия используется затем организмом для поддержания жизнедеятель¬ности, роста и репликации, а также преобразуется в другие формы энергии — механическую, электрическую и тепловую.
Анаболические пути — это процессы ферментативного синтеза, в ходе которых из относительно простых предшественников строятся сложные органические компоненты клетки; синтез часто включает восстановитель¬ные этапы и сопровождается затратой свободной химической энергии.
Катаболизм — это совокупность процессов расщепления сложных молекул, компонентов клеток, органов и тканей до простых веществ (с использованием части из них в качестве предшественников биосинтеза) и до конечных продуктов метаболизма (с образованием макроэргических и восстановленных соединений).
Обеспечение энергией процессов жизнедеятельности осуществляется за счет анаэробного (бескислородного) и аэробного (с использованием кислорода) катаболизма поступающих в организм с пищей белков, жиров и углеводов. Энергии, образующейся в ходе анаэробного обмена, недостаточно для осуществления процессов жизнедеятельности животных организмов. За счет анаэробного гликолиза могут удовлетворяться лишь относительно кратковременные энергетические потребности клетки.
Анаболизм — это совокупность процессов биосинтеза органических веществ, компонентов клетки и других структур органов и тканей. Анаболизм обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также непрерывный ресинтез макроэргических соединений и их накопление. Анаболизм включает в себя процессы синтеза аминокислот, моносахаридов, жирных кислот, нуклеотидов, полисахаридов, макромолекул белков, нуклеиновых кислот, АТФ.
25. Клеточное дыхание, совокупность ферментативных процессов, протекающих при участии кислорода воздуха в клетках органов и тканей, в результате чего продукты расщепления углеводов, жиров, белков окисляются до углекислого газа и воды, а значит, часть освобождающейся энергии запасается в форме богатых энергией, или макроэргических соединений.
Молекулы различных соединений, выполняющие роль биологического «топлива» (глюкоза, аминокислоты), образовавшись в клетках животного организма или поступив в кровь из пищеварительного тракта, претерпевают ряд последовательных химических превращений. В процессе Т. д. можно наметить три основные стадии: 1) окислительное образование ацетилкофермента А (активная форма уксусной кислоты) из пировиноградной, жирных кислот и аминокислот; 2) разрушение ацетильных остатков в Трикарбоновых кислот цикле с освобождением 2 молекул углекислого газа и 4 пар атомов водорода; 3) перенос электронов и протонов к молекулярному кислороду (образование H2O) — процесс, катализируемый набором дыхательных ферментов и сопряжённый с образованием АТФ (Окислительное фосфорилирование).
Биологическое окисление питательных веществ происходит в митохондриях. В них были обнаружены ферменты, участвующие в цикле дыхательной цепи , окислительного фосфорилирования , в расщеплении жирных кислот и ряда аминокислот
В окружающей митохондрию бислойной фосфолипидной мембране находится система окислит.-восстановит. ферментов, наз. дыхательной или электронотранспортной цепью. Эта цепь катализирует перенос электронов (протонов) от ряда продуктов обмена в-в (т. наз. субстраты окисления) к О2.
26.цикл кребса Активированный ацетильный остаток, образовавшийся при окислительном декарбоксилировании пирувата, далее полностью окисляется до С02 в цикле трикарбоновых кислот (лимоннокислом цикле или цикле Кребса)
Этот процесс относится к общим путям катаболизма и является конечным путем окислительного катаболизма всех видов биомолекул (углеводы, липиды, аминокислоты), которые в аэробных условиях либо превращаются в ацетил-КоА, либо в промежуточные соединения ЦТК. Следовательно, ЦТК выполняет функции единого интегрального механизма, взаимосвязи и взаимозависимости процессов клеточного метаболизма.
Выполняет не только функции окислительного катаболизма, но и связан с анаболическими процессами: поставляет промежуточные метаболиты для реакций биосинтеза, например сукцинил-КоА — для синтеза гема, а-кетоглутарат-глутаминовой кислоты и др.
27.Роль углеводов. Углеводы наряду с белками и липидами являются важнейшими хими-
ческими соединениями, входящими в состав живых организмов. У человека
и животных углеводы выполняют важные функции: энергетическую (глав-
ный вид клеточного топлива), структурную (обязательный компонент
большинства внутриклеточных структур) и защитную (участие углеводных
компонентов иммуноглобулинов в поддержании иммунитета).
Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для синтеза нуклеино-
вых кислот, они являются составными компонентами нуклеотидных ко-
ферментов, играющих исключительно важную роль в метаболизме живых
существ. В последнее время все большее внимание к себе привлекают
смешанные биополимеры, содержащие углеводы: гликопептиды и глико-
протеины, гликолипиды и липополисахариды, гликолипопротеины и т.д.
Эти вещества выполняют в организме сложные и важные функции.
С нарушением обмена углеводов тесно связан ряд заболеваний: са-
харный диабет, галактоземия, нарушение в системе депо гликогена, нето-
лерантность к молоку и т.д. Следует отметить, что в организме человека и животного углеводы
присутствуют в меньшем количестве (не более 2% от сухой массы тела), чем
белки и липиды; в растительных организмах за счет целлюлозы на долю
углеводов приходится до 80% от сухой массы, поэтому в целом в биосфере
углеводов больше, чем всех других органических соединений вместе взятых.
28. Анаэробный гликолиз – сложный ферментативный процесс распада глю-
козы, протекающий в тканях человека и животных без потребления кисло-
рода. Конечным продуктом гликолиза является молочная кислота. В про-
цессе гликолиза образуется АТФ. В анаэробных условиях гликолиз – единственный процесс в животном
организме, поставляющий энергию. Именно благодаря гликолизу организм
человека и животных определенный период может осуществлять ряд фи-
зиологических функций в условиях недостаточности кислорода. В тех
случаях, когда гликолиз протекает в присутствии кислорода. Биологическое значение процесса гликолиза заключается прежде всего
в образовании богатых энергией фосфорных соединений.Первой ферментативной реакцией гликолиза является фосфорили-
рование, т.е. перенос остатка ортофосфата на глюкозу за счет АТФ. Второй реакцией гликолиза является превращение глюкозо-6-фос-
фата под действием фермента глюкозо-6-фосфат-изомеразы во фруктозо-6-
фосфат. Третья реакция катализируется ферментом фосфофруктокиназой;
образовавшийся фруктозо-6-фосфат вновь фосфорилируется за счет второй
молекулы АТФ. Четвертую реакцию гликолиза катализирует фермент альдолаза.
Под влиянием этого фермента фруктозо-1,6-бисфосфат расщепляется на две
Фосфотриозы. Пятая реакция – это реакция изомеризации триозофосфатов. Ката-
лизируется ферментом триозофосфатизомеразой. В результате одиннадцатой реакции происходит восстановление
пировиноградной кислоты и образуется молочная кислота.
29. В техслучаях, когда гликолиз протекает в присутствии кислорода, говорят об
аэробном гликолизе . В аэробных условиях гликолитический распад глюкозы до пировиноградной кислоты
можно рассматривать как первую стадию окисления глюкозы до конечных продуктов этого
процесса - СО2 и Н2О.челночный механизм, позволяющий перевод метаболитов в формы, способные переходить через мембраны, и обеспечивающий внутриклеточный гомеостаз. В аэробном гликолизе можно выделить 2 этапа.
Подготовительный этап, в ходе которого глюкоза фосфорилируется и расщепляется на две молекулы фосфотриоз. Эта серия реакций протекает с использованием 2 молекул АТФ.
Этап, сопряжённый с синтезом АТФ. В результате этой серии реакций фосфотриозы превращаются в пируват. Энергия, высвобождающаяся на этом этапе, используется для синтеза 10 моль АТФ. . У аэробных организмов гликолиз служит как бы прелюдией к циклу трикарбоновых кислот (циклу Кребса). Десять реакций гликолиза протекают в цитозоле.
30.31.ПВК. Пируваты (соли пировиноградной кислоты) — важные химические соединения в биохимии. Они являются конечным продуктом метаболизма глюкозы в процессе гликолиза. Одна молекула глюкозы превращается при этом в две молекулы пировиноградной кислоты. Дальнейший метаболизм пировиноградной кислоты возможен двумя путями — аэробным и анаэробным.
В условиях достаточного поступления кислорода пировиноградная кислота превращается в ацетил-кофермент А, являющийся основным субстратом для серии реакций, известных как цикл Кребса, или дыхательный цикл, цикл трикарбоновых кислот. Пируват также может быть превращён в анаплеротической реакции в оксалоацетат. Оксалоацетат затем окисляется до углекислого газа и воды.. Цикл Кребса называют также циклом лимонной кислоты, поскольку лимонная кислота является одним из промежуточных продуктов цепи реакций цикла Кребса.
Если кислорода недостаточно, пировиноградная кислота подвергается анаэробному расщеплению с образованием молочной кислоты у животных и этанола[1] у растений.[2] При анаэробном дыхании в клетках пируват, полученный при гликолизе, преобразуется в лактат при помощи фермента лактатдегидрогеназы и NADP в процессе лактатной ферментации, либо в ацетальдегид и затем в этанол в процессе алкогольной ферментации.
Пировиноградная кислота является «точкой пересечения» многих метаболических путей. Пируват может быть превращён обратно в глюкозу в процессе глюконеогенеза, или в жирные кислоты или энергию через ацетил-КоА, в аминокислоту аланин, или в этанол. Таким образом пируват объединяет несколько ключевых метаболических процессов клетки и является универсальной «метаболической валютой» живой клетки.
35.. Глюконеогенез - это процесс образования глюкозы из неуглеводных предшественников, которыми являются продукты распада белков, липидов и углеводов. Основными являются пируват, лактат. Промежуточными могут быть метаболиты ЦТК, а так же глицерин и АК. Ряд АК (АСП, ТИР, ФЕН, ТРЕ, ВАЛ, МЕТ, ИЛЕ, ГИС, ПРО, АРГ) тем или иным путем превращаются в метаболиты ЦТК – фумаровую кислоту, которая в дальнейшем превращается в ЩУК. Другие АК (ГЛИ, АЛА, ЦИС, СЕР) превращаются в пируват.
Глюконеогенез возможен не во всех тканях. Главным местом синтеза глюкозы является печень, в меньшей степени почки и слизистая оболочка кишечника.
Биологическая роль глюконеогенеза заключается не только в синтезе глюкозы, но и в возвращении лактата в клеточный фонд углеводов. За счет этого процесса поддерживается уровень глюкозы в крови при углеводном голодании и сахарном диабете. Этот путь является единственным, который поддерживает биоэнергетику жизненно важных тканей в кризисных ситуациях.
Большинство реакций глюконеогенеза представляют собой обратимые реакции гликолиза, за исключением 3-х, которые являются термодинамически необратимыми.:
1. гексакиназной;
2. фосфофруктокиназной;
3. пируваткиназной.
Эти реакции гликолиза имеют при глюконеогенезе обходные пути, которые связаны с образованием фосфоенолпирувата, фруктозо-6-фосфата и глюкозы.
Обходные реакции гликолиза:
Первая обходная реакция глюконеогенеза связана с образованием фосфоенолпирувата. Она протекает в 2 стадии. Сначала в результате реакции карбоксилирования пируват превращается в ЩУК. Эта реакция протекает в митохондриях, куда ПВК поступает из цитозоля. ЩУК в митохондриях восстанавливается в малат под действием МДГ (НАДН2). Мембраны митохондрий не проницаемы для ЩУК, малат же легко выходит в цитозоль, где окисляясь снова превращается в ЩУК. ЩУК в дальнейшем принимает участие в глюконеогенезе, вступая в реакции декарбоксилирования и фосфорилирования. Донором фосфатного остатка служит ГТФ, но может быть и АТФ.
а) CH3-CO-COOH (это ПВК) (пируваткарбоксилаза (биотин), +СО2, +АТФ, +Н2О) СООН-СО-СН2-СООН (это ЩУК) +АДФ +Фн;
б) СООН-СО-СН2-СООН (это ЩУК)(фосфоеноилпируваткарбоксикиназа, +ГТФ, +Н2О) СООН-С(О~РО3Н2)=СН2+ СО2 +ГДФ.
Вторая реакция связана с образованием фруктозо-6-фосфата:
фруктоза-1,6-дифосфат (фосфатаза, +Н2О) фруктоза-6-фосфат+ Фн
Третья реакция связана с образованием глюкозы:
глюкозо-6-фосфат (фосфатаза, +Н2О) глюкоза+ Фн
Образовавшаяся в процессе глюконеогенеза глюкоза может вновь поступать в клетки органов и тканей и принимать участие в метаболизме (использоваться в тканях как энергетический субстрат, откладываться про запас в виде гликогена, участвовать в анаболических реакциях).
В организме взрослого человека массой 70 кг, главным образом в печени, за сутки образуется около 80 гр. глюкозы.
36.Пентолиз. Совокупность ферментативных реакций, в результате которых в организме происходит окислительный распад глюкозы с образованием пентоз, взаимопревращение углеводов с длиной цепочки от пяти до семи углеродных атомов, образование восстановленного никотинамидадениндинуклеотидфосфата и углекислого газа; участвует во многих процессах обмена веществ и энергии.
Окислительная фаза. Она включает следующие реакции. 1. Реакция дегидрирования глюкозо-6-фосфата при действии глюкозо-6- фосфатдегидрогеназы, коферментом которой является НАДФ+ ; 2. Реакция гидролиза лактона, происходящая спонтанно либо с помощью фермента 6-фосфоглюконолактоназы; 3. Реакция окислительного декарбоксилирования 6-фосфоглюконата, ка¬тализируемая ферментом 6-фосфоглюконатдегндрогеназой, НАДФ-зависимой, активируемой ионами Mg2+. В результате реакции образуется первая кетопентоза-рибулозо-5-фосфат Этой реакцией завершается окислительная фаза, в которой глюкозо-6-фосфат окисляется до рибулозо-5-фосфата и восстанавливается 2НДДФН * Н+, послед¬ние используются как доноры восстановительных эквивалентов для анаболи¬ческих реакций процессов метаболизма. Стехиометрическое уравнение окис¬лительной фазы пентозофосфатного пути описывается уравнением:
Г люкозо-6-фосфат + 2НАДФ+ 4- 2Н20 ----> Рибулозо-5-фосфат 4- 2НАДФН • Н+ + С02
39. Сахарный диабет. В регуляции гликолиза и глюконеогенеза большую
роль играет инсулин. При недостаточности содержания инсулина возникает
заболевание, которое носит название «сахарный диабет»: повышается
концентрация глюкозы в крови (гипергликемия), появляется глюкоза в моче
(глюкозурия) и уменьшается содержание гликогена в печени. Мышечная
ткань при этом утрачивает способность утилизировать глюкозу крови.
В печени при общем снижении интенсивности биосинтетических процессов:
биосинтеза белков, синтеза жирных кислот из продуктов распада глю-
козы – наблюдается усиленный синтез ферментов глюконеогенеза. При вве-
дении инсулина больным диабетом происходит коррекция метаболических
сдвигов: нормализуется проницаемость мембран мышечных клеток для
глюкозы, восстанавливается соотношение между гликолизом и глюко-
неогенезом. Инсулин контролирует эти процессы на генетическом уровне
как индуктор синтеза ключевых ферментов гликолиза: гексокиназы, фос-
фофруктокиназы и пируваткиназы. Инсулин также индуцирует синтез гли-
когенсинтазы. Одновременно инсулин действует как репрессор синтеза
ключевых ферментов глюконеогенеза. Следует отметить, что индукторами
синтеза ферментов глюконеогенеза служат глюкокортикоиды. В связи
с этим при инсулярной недостаточности и сохранении или даже повышении
секреции кортикостероидов (в частности, при диабете) устранение влияния
инсулина приводит к резкому повышению синтеза и концентрации фер-
ментов глюконеогенеза, особенно фосфоенолпируват-карбоксикиназы, оп-
ределяющей возможность и скорость глюконеогенеза в печени и почках.
Развитие гипергликемии при диабете можно рассматривать также как
результат возбуждения метаболических центров в ЦНС импульсами с хе-
морецепторов клеток, испытывающих энергетический голод в связи с не-
достаточным поступлением глюкозы в клетки ряда тканей. Роль системы
фруктозо-2,6-бисфосфата в регуляции метаболизма углеводов, а также
нарушения ее функционирования при сахарном диабете см. главу 16.
Гипергликемия может возникнуть не только при заболевании под-
желудочной железы, но и в результате расстройства функции других
эндокринных желез, участвующих в регуляции углеводного обмена. Так,
гипергликемия может наблюдаться при гипофизарных заболеваниях, опу-
холях коркового вещества надпочечников, гиперфункции щитовидной же-
лезы. Иногда гипергликемия появляется во время беременности. Наконец,
гипергликемия возможна при органических поражениях ЦНС, расстройст-
вах мозгового кровообращения, болезнях печени воспалительного или
дегенеративного характера. Поддержание постоянства уровня глюкозы
в крови, как отмечалось,– важнейшая функция печени, резервные возмож-
ности которой в этом отношении весьма велики. Поэтому гипергликемия,
обусловленная нарушением функции печени, выявляется обычно при тя-
желых ее поражениях.
Большой клинический интерес представляет изучение реактивности ор-
ганизма на сахарную нагрузку у здорового и больного человека. В связи
с этим в клинике довольно часто исследуют изменения во времени уровня
глюкозы в крови, обычно после приема per os 50 г или 100 г глюкозы,
растворенной в теплой воде,– так называемая сахарная нагрузка. При
оценке построенных гликемических кривых обращают внимание на время
максимального подъема, высоту этого подъема и время возврата кон-
центрации глюкозы к исходному уровню. Для оценки гликемических
кривых введено несколько показателей, из которых наиболее важное зна-
чение имеет коэффициент Бодуэна:
где А – уровень глюкозы в крови натощак; В – максимальное содержание
глюкозы в крови после нагрузки глюкозой. В норме этот коэффициент
составляет около 50%. Значения, превышающие 80%, свидетельствуют
о серьезном нарушении обмена углеводов.
40. Липиды представляют собой группу веществ, которые характеризуются следующими признаками: нерастворимостью в воде;растворимостью в неполярных растворителях, таких, как эфир, хлороформ или бензол; содержанием высших алкильных радикалов; распространенностью в живых организмах.Под это определение попадает большое количество веществ, в том числе такие, которые обычно причисляют к другим классам соединений: например, жирорастворимые витамины и их производные, каротиноиды, высшие углеводороды и спирты. Включение всех этих веществ в числолипидов в известной степени оправдано, потому что в живых организмах они находятся вместе с липидами и вместе с ними экстрагируются неполярными растворителями. С другой стороны, имеются представители липидов, которые довольно хорошо растворяются в воде (например, лизолецитины). Термин «липиды» является более общим, чем термин «липоиды», который объединяет группу жироподобных веществ, таких, какфосфолипиды, стерины, сфинголипиды и др.Наибольшее распространение получила классификация, основанная на структурных особенностяхлипидов: A. Простые липиды: сложные эфиры жирных кислот жирных кислот сразличными спиртами.1. Глицериды (ацилглицерины, или ацилглицеролы – по международной номенклатуре) представляют собой сложные эфиры трехатомного спиртаглицерина и высших жирных кислот.2. Воска: сложные эфиры высших жирных кислот и одноатомных или двухатомных спиртов.Б. Сложные липиды: сложные эфиры жирных кислот со спиртами, дополнительно содержащие и другие группы.1. Фосфолипиды: липиды, содержащие, помимо жирных кислот и спирта, остаток фосфорной кислоты. В их состав часто входят азотистые основанияи другие компоненты:а) глицерофосфолипиды (в роли спирта выступает глицерол);б) сфинголипиды (в роли спирта – сфингозин).2. Гликолипиды (гликосфинголипиды).3. Стероиды.4. Другие сложные липиды: сульфолипиды, аминолипиды. К этому классу можно отнести и липопротеины. B. Предшественники и производные липидов: жирные кислоты, глицерол, стеролы и прочие спирты (помимо глицерола и стеролов), альдегидыжирных кислот, углеводороды, жирорастворимые витамины и гормоны.Липиды являются обязательной составной частью сбалансированного пищевого рациона человека. В среднем в организм взрослого человека с пищей ежесуточно поступает 60–80 г жиров животного и растительного происхождения. В пожилом возрасте, а также при малой физической нагрузке потребность в жирах снижается, в условиях холодного климата и при тяжелой физической работе – увеличивается.
43. Окисление ненасыщенных жирных кислот. Около половины жирных кислот в организме человека ненасыщенные. β-Окисление этих кислот идёт обычным путём до тех пор, пока двойная связь не окажется между третьим и четвёртым атомами углерода .Затем фермент еноил-КоА изомераза перемещает двойную связь из положения 3-4 в положение 2-3 и изменяет цис-конформацию двойной связи на транс-, которая требуется для р-окисления. В этом цикле Р-окисления первая реакция дегидрирования не происходит, так как двойная связь в радикале жирной кислоты уже имеется. Далее циклы β-окисления продолжаются, не отличаясь от обычного пути.
42Незаменимыми 8 аминокислот: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треони́н, триптофан и фенилалани́н; Заменимые аминокислоты – это такие аминокислоты, которые могут поступать в наш организм с белковой пищей либо же образовываться в организме из других аминокислот. К заменимым аминокислотам относятся:
Аланин - основной компонент соединительных тканей. Главный посредник в глюкозо-аланиновом цикле, позволяющий мышцам и другим тканям получать энергию из аминокислот. Укрепляет иммунную систему.
Аспарагиновая кислота - помогает преобразовывать углеводы в мышечную энергию. Из нее строятся иммуноглобулины и антитела. Уменьшает уровень аммиака после тренировок.
Глицин - помогает вырабатывать другие аминокислоты, является частью структуры гемоглобина и цитохромов (ферментов, участвующих в производстве энергии). Обладает успокаивающим эффектом, иногда применяется для лечения людей, страдающих припадками агрессивности и маниакально- депрессивным психозом. Производит глюкагон, который приводит в действие гликоген. Уменьшает желание есть сладкое.
Глутаминовая кислота - главный предшественник глутамина, пролина, агринина и глутатиона. Потенциальный источник энергии. Важная кислота для обменных процессов в мозгу и для обменных, процессов других аминокислот.
Глутамин - наиболее распространенная кислота. Играет ключевую роль в работе иммунной системы. Важный источник энергии, особенно для почек и кишечника, когда приходится ограничить число калорий. Топливо для мозга - стимулирует умственную деятельность, способствует концентрации, укрепляет память.
Орнитин - в больших, дозах может увеличить секрецию гормона роста. Помогает работать печени и иммунной системе.
Пролин - основной элемент для образования соединительных тканей и сердечной мышцы. Отвечает за мышечную энергию. Главный составной элемент коллагена.
Серин - важная кислота для производства клеточной энергии. Стимулирует функции памяти и нервной системы. Укрепляет, иммунную систему.
Таурин - помогает поглощению и уничтожению жиров. Может действовать как нейропередатчик в некоторых участках мозга и сетчатой оболочки глаза.
Цистин - Укрепляет соединительные ткани и усиливает антиокислительные процессы в организме. Способствует процессам заживления, стимулирует деятельность белых кровяных телец, помогает уменьшить болевые ощущения при воспалениях. Очень важная кислота для кожи и волос. Способствует заживлению ран.
106.заболевание полости рта сахар диаб Сахарный диабет
Сахарный диабет — хроническое заболевание, связанное с нарушением углеводного обмена в организме. При сахарном диабете повышается содержание сахара в крови и наблюдается его выделение с мочой.
.
Чаще сахарный диабет развивается постепенно, больные вначале могут его не замечать. Первые признаки заболевания: ощущение сухости в полости рта, жажда, обильное и частое мочеиспускание, резкое похудание, несмотря на повышенный аппетит, общая слабость и понижение трудоспособности.
Наиболее частой формой проявления сахарного диабета является катаральный гингивит, встречающийся, по данным различных авторов, у 10 – 40,7% больных. Геморрагическая форма гингивита может развиться у больных с нелеченым сахарным диабетом. У больных сахарным диабетом выявляется отечность и гиперемия языка. Диффузный катаральный стоматит, ярко-красная слизистая оболочка полости рта на фоне гипосаливации отмечены Т. Т. Школяр (1969 г.) у 2/3 больных сахарным диабетом.
Характерным является прямая зависимость тяжести воспалительных изменений слизистой оболочки полости рта от течения сахарного диабета, давности его развития и возраста больного.
Катаральный маргинальный гингивит характеризуется колбообразным вздутием десневых сосочков. На щеках и вестибулярной поверхности губ могут обнаруживаться энантемы, кандидамикоз слизистой оболочки полости рта, который может носить рецидивирующий характер. Интенсивность, а также периоды его обострения находятся в прямой зависимости от интенсивности основного заболевания. При декомпенсированном нарушении углеводного обмена дрожжеподобные грибы рода кандида могут постоянно определяться при посевах и бактериоскопическом исследовании соскобов с поверхности слизистой оболочки полости рта. При хроническом течении кандидамикоза гиперемия может приобретать застойный характер, а нити мицелия прорастать в подлежащие участки слизистой оболочки, придавая ей сходство с изменениями при лейкокератозах. Кандидамикоз развивается чаще у ослабленных больных, при плохом гигиеническом содержании полости рта. Слизистая оболочка губ, щек, языка, неба становится сухой, истонченной, ярко-красного цвета. В начальных этапах развития кандидамикоза на слизистой оболочке появляются небольшие очажки белого цвета, которые в последующем увеличиваются и достигают больших размеров, образуя скопления рыхлого белого налета. При поскабливании налет можно удалить, и тогда обнажается гиперемированная, легко кровоточащая слизистая оболочка. В зависимости от локализации плотность налета может варьировать. Кандидамикотический глоссит характеризуется застойной гиперемией, очагами атрофии нитевидных сосочков, чередующихся с плотным серовато-белым налетом на поверхности, который целиком не удаляется при поскабливании. Жалобы больных на жжение, болезненность, сухость во рту обусловлены грибковым поражением языка. Кандидамикотический хейлит выражается в истончении красной каймы губ, в интенсивной гиперемии зоны Клейна. В углах рта, как правило, отмечаются инфильтрация, длительно не заживающие трещины.
Наши клинические исследования показали, что у больных, страдающих декомпенсированной формой сахарного диабета, возможно развитие декубитальных язв слизистой оболочки полости рта. В окружении язвы слизистая оболочка без выраженных изменений. В начальном периоде развития язвы ее дно покрыто некротическими массами, которые впоследствии отторгаются, оставляя гладкую поверхность. Длительное существование, а также разлитая инфильтрация в основании диктуют необходимость дифференциальной диагностики язв с неопластическими процессами. Анамнез, характер сопутствующей патологии, отсутствие вегетации в области дна и краев, кровоточивости, отрицательные результаты цитологического исследования, положительная динамика при проведении общей и местной терапии свидетельствуют о неспецифическом поражении. Довольно часто сахарному диабету сопутствует красный плоский лишай слизистой оболочки полости рта. При этом могут наблюдаться все его известные клинические формы: типичная, эксудативно-гиперемическая, эрозивно-язвенная, буллезная, инфильтративно-теригландулярная, гиперкератотическая и др. В зависимости от основного заболевания клиническая картина красного плоского лишая на слизистой оболочке полости рта может изменяться, особенно в случаях присоединения грибковой флоры. Эрозивно-язвенные изменения отличаются резистентностью к известным методам лекарственной терапии. Клинический симптомокомплекс —сахарный диабет, гипертоническая болезнь, красный плоский лишай — известен как болезнь Гриншпана. Вот почему выявление красного плоского лишая на слизистой оболочке полости рта должно настораживать врача-стоматолога в отношении возможного сахарного диабета и гипертонической болезни. Дискератотические изменения проявляются также по типу лейкоплакии, чаще локализующейся на дорсальной и боковой поверхностях языка.
105.Налет зубной Зубной налет возникает путем осаждения микроорганизмов - стрептококков, стафилококков, лактобактерий и др. на поверхность пелликулы зуба и растет за счет
постоянного наслаивания новых видов бактерий. По некоторым данным в состав
зубного налета входят от 400 до 1000 видов микроорганизмов. Зубной налет возникает путем осаждения микроорганизмов - стрептококков, стафилококков, лактобактерий и др. на поверхность пелликулы зуба и растет за счет постоянного наслаивания новых видов бактерий. По некоторым данным в состав зубного налета входят от 400 до 1000 видов микроорганизмов. Образование зубного налета начинается спустя один час после приема пищи: на приобретенную пелликулу зуба налипают бактерии.
Примерно через 24 часа образуется незрелый (ранний) зубной налет, а через 72 часа формируется зрелый зубной налет.
Полностью созревание зубного налета завершается на 3 - 7 сутки. полисахариды обеспечивают склеивание или объединение микроорганизмов зубного налета и служат внеклеточным депо углеводов для микроорганизмов. Под действием ферментов микроорганизмов продукты распада углеводов и глюкоза могут подвергаться брожению, в результате чего образуются органические кислоты, которые снижают рН слюны.
При диссоциации органических кислот образуются протоны, которые могут замещать ионы кальция в гидроксиапатитах эмали зубов, тем самым инициируют развитие кариеса.
104. Микрофлора полости рта
Своеобразием и особенностью полости рта является то, что, во-первых, через нее и с ее помощью осуществляются две жизненно важные функции организма человека - дыхание и питание, и во-вторых, то, что она постоянно находится в контакте со внешней средой. Функционирующие в полости рта механизмы находятся под постоянным двойным влиянием - воздействием организма с одной стороны, и внешней среды - с другой.
Таким образом, необходимым условием правильной оценки обнаруженных изменений является очень четкое представление о "норме", то есть тех параметрах функциональных механизмов полости рта, которые зависят не от патологических процессов, а объясняются гено- и фенотипными особенностями организма. Одним из наиболее информативных показателей является микрофлора полости рта.
Полость рта, ее слизистая оболочка и лимфоидный аппарат играют уникальную роль во взаимодействии организма с окружающим его миром микробов, между которыми сформировались в процессе эволюции сложные и противоречивые отношения. Поэтому роль микроорганизмов далеко не однозначна: с одной стороны, они участвуют в переваривании пищи, оказывают большое позитивное влияние на иммунную систему, являясь мощными антагонистами патогенной флоры; с другой стороны, они являются возбудителями и главными виновниками основных стоматологических заболеваний.
В полости рта находится больше различных видов бактерий, чем в остальных отделах желудочно-кишечного тракта, и это количество, по данным разных авторов, составляет от 160 до 300 видов. Это объясняется не только тем, что бактерии попадают в полость рта с воздухом, водой, пищей - так называемые транзитные микроорганизмы, время пребывания которых ограничено. Здесь речь идет о резидентной (постоянной) микрофлоре, образующей довольно сложную и стабильную экосистему ротовой полости. Таковыми являются почти 30 микробных видов. В нормальных условиях (не используются антисептические пасты, антибиотики и др.) изменения в сложившейся экосистеме происходят в зависимости от времени суток, года и т. д. и лишь в одном направлении, т. е. изменяется только количество представителей разных микроорганизмов. Однако видовое представительство остается у конкретного индивидуума постоянным в течение если не всей жизни, то на протяжении длительного периода. Состав микрофлоры зависит от слюноотделения, консистенции и характера пищи, а также от гигиенического содержания полости рта, состояния тканей и органов полости рта и наличия соматических заболеваний.
Расстройства слюноотделения, жевания и глотания всегда приводят к нарастанию количества микроорганизмов в полости рта. Различные аномалии и дефекты, затрудняющие вымывание микроорганизмов током слюны (кариозные поражения, некачественные зубные протезы и др.), способствуют увеличению их количества в полости рта.
Микрофлора полости рта крайне разнообразна и включает бактерии (спирохеты, риккетсии, кокки и др.), грибы (в том числе актиномицеты), простейшие, вирусы. При этом значительную часть микроорганизмов полости рта взрослых людей составляют анаэробные виды. По данным разных авторов, содержание бактерий в ротовой жидкости колеблется от 43 млн до 5,5 млрд в 1 мл. Микробная же концентрация в зубных бляшках и десневой бороздке в 100 раз выше - примерно 200 млрд микробных клеток в 1 г пробы (в которой около 80% воды).
Самую большую группу постоянно обитающих в полости рта бактерий составляют кокки - 85 - 90% от всех видов. Они обладают значительной биохимической активностью, разлагают углеводы, расщепляют белки с образованием сероводорода.
Стрептококки являются основными обитателями полости рта. В 1 мл слюны содержится до 109 стрептококков. Большинство стрептококков являются факультативными (нестрогими) анаэробами, но встречаются и облигатные (строгие) анаэробы - пептококки. Стрептококки сбраживают углеводы по типу молочнокислого брожения с образованием значительного количества молочной кислоты и других органических кислот. Кислоты, образующиеся в результате жизнедеятельности стрептококков, подавляют рост некоторых гнилостных микроорганизмов, стафилококков, кишечной палочки, брюшнотифозных и дизентерийных палочек, попадающих в полость рта из внешней среды.
В зубном налете и на деснах здоровых людей присутствуют также стафилококки - Staph. epidermidis, однако у некоторых людей могут обнаруживаться и Staph. aureus.
Палочковидные лактобактерии в определенном количестве постоянно живут в здоровой полости рта. Подобно стрептококкам они производят молочную кислоту, подавляющую рост гнилостных и некоторых других микроорганизмов (стафилококков, E. colli, брюшнотифозных и дизентерийных палочек). Количество лактобактерий в полости рта при кариесе зубов значительно возрастает. Для оценки "активности" кариозного процесса предложен "лактобациллентест" (определение количества лактобактерий).
Лептотрихии относятся также к семейству молочнокислых бактерий и являются возбудителями гомоферментативного молочнокислого брожения. Лептотрихии - это строгие анаэробы.
Актиномицеты (или лучистые грибы) почти всегда присутствуют в полости рта здорового человека. Внешне они сходны с нитевидными грибами: состоят из тонких, ветвящихся нитей - гифов, которые, переплетаясь, образуют видимый глазом мицелий.
В полости рта здоровых людей в 40 - 50% случаев встречаются дрожжеподобные грибы рода Candida (C. albicans, C. tropicalis, C. crusei). Патогенные свойства наиболее выражены у C. albicans. Дрожжеподобные грибы, интенсивно размножаясь, могут вызывать в организме дисбактериоз, кандидоз или местное поражение полости рта (молочницу). Эти заболевания возникают как результат бесконтрольного самолечения антибиотиками широкого спектра действия или сильными антисептиками, когда подавляются антагонисты грибов из представителей нормальной микрофлоры и усиливается рост устойчивых к большинству антибиотиков дрожжеподобных грибов (антагонисты - это одни представители микрофлоры, подавляющие рост других представителей) .
Спирохеты заселяют полость рта с момента прорезывания молочных зубов у ребенка и с того времени становятся постоянными обитателями полости рта. Спирохеты вызывают патологические процессы в ассоциации с фузобактериями и вибрионами (язвенный стоматит, ангина Венсана). Много спирохет обнаруживается в пародонтальных карманах при пародонтите, в кариозных полостях и погибшей пульпе.
У половины здоровых людей в полости рта могут обитать простейшие, а именно Entamoeba gingivalis и Trihomonas. Наибольшее их количество встречается в зубном налете, гнойном содержимом пародонтальных карманов при пародонтите, при гингивите и др. Они усиленно размножаются при негигиеничном содержании полости рта.
Нормальная микрофлора полости рта достаточно устойчива к действию антибактериальных факторов ротовой жидкости. Вместе с тем она сама участвует в защите нашего организма от микроорганизмов, поступающих извне (своя нормальная микрофлора подавляет рост и размножение болезнетворных "чужаков"). Антибактериальная активность слюны и количество обитающих в полости рта микроорганизмов находятся в состоянии динамического равновесия. Основная функция антибактериальной системы слюны заключается не в полном подавлении микрофлоры в полости рта, а в контроле количественного и качественного ее состава.
При выделении микроорганизмов из разных зон ротовой полости взрослых отмечено преобладание определенных видов на различных участках. Если разделить полость рта на несколько биотопов, то предстанет следующая картина. Слизистая оболочка ввиду своей обширности имеет самый вариабельный состав микрофлоры: на поверхности преимущественно выделяется грамотрицательная анаэробная флора и стрептококки. В подъязычных складках и криптах слизистой преобладают облигатные анаэробы На слизистой твердого и мягкого неба встречаются стрептококки и коринебактерии.
В качестве второго биотопа выделяют десневую бороздку (желобок) и находящуюся в нем жидкость. Здесь присутствуют бактероиды (B. melaninogenicus), порфиромонады (Porphyromonas gingivalis), превотелла интермедиа (Prevotella intermedia),а также актинобациллюс актиномицетемкомитанс (Actinibacillus actinomicitemcomitans), дрожжеподобные грибы и микоплазмы, а также нейссерии и др.
Третьим биотопом является зубная бляшка - это самое массивное и разнообразное бактериальное скопление. Количество микроорганизмов составляет от 100 до 300 млн в 1 мг. Видовой состав представлен практически всеми микроорганизмами с преобладанием стрептококков.
Ротовую жидкость следует назвать в качестве четвертого биотопа. Посредством ее осуществляется взаимосвязь между всеми остальными биотопами и организмом в целом. В значительных количествах в ротовой жидкости содержатся вейлонеллы, стрептококки (Str. salivarius, Str. mutans, Str. mitis), актиномицеты, бактероиды, нитевидные бактерии.
Таким образом, микрофлора полости рта в норме представлена различными видами микроорганизмов. С некоторыми из них связаны такие заболевания, как кариес и пародонтит. К возникновению этих самых распространенных недугов причастны микроорганизмы. Как показали экспериментальные исследования, проведенные на животных, для развития кариеса обязательным моментом является присутствие микроорганизмов (Orland, Blaynay, 1954; Fitzgerald, 1968.) Введение в ротовую полость стрептококков стерильным животным приводит к образованию типичного кариозного поражения зубов (FFitzgerald, Keyes, 1960; Zinner, 1967). Однако не все стрептококки в одинаковой степени способны вызывать кариес. Доказано, что повышенной способностью образовывать зубной налет и вызывать поражение зубов обладает Streptococcus mutans, колонии которого составляют до 70% всех микроорганизмов зубного налета.
103 состав слюны Слюна бесцветная, слегка опалесцирующая жидкость щелочной реакции (рН = 7,4 8,0), не имеющая запаха и вкуса. Она может быть густой, вязкой, подобно слизи, или, наоборот, жидкой, водянистой. Консистенция слюны зависит от неодинакового содержания в ней белковых веществ, главным образом гликопротеина муцина, который придает слюне слизистые свойства.
Муцин, пропитывая и обволакивая пищевой комок, обеспечивает его свободное проглатывание. Кроме муцина, в состав слюны входят неорганические вещества — хлориды, фосфаты, карбонаты натрия, калия, магния и кальция, азотистые соли, аммиак и органические — глобулин, аминокислоты, креатинин, мочевая кислота, мочевина и ферменты.
Плотный остаток слюны равен 0,5-1,5%. Количество воды колеблется от 98,5 до 99,5%. Плотность равна 1,002—0,008. Согласно современным представлениям о причинах возникновения и развития кариозного процесса, в его основе лежит деминерализация эмали. При этом наряду с выделением минеральных компонентов из очага поражения отмечается их поступление из слюны.
Установлено также, что выход минеральных веществ (деминерализация) и их поступление в эмаль (реминерализация) способствуют поддержанию постоянства состава эмали. В связи с этим большое, внимание уделяется изучению постоянства эмали на основании определения ее химического состава и структуры.
Из многочисленных вопросов, требующих изучения, особое внимание следует обратить на состояние поверхностного слоя эмали, от которого в значительной степени зависит ее устойчивость к воздействию кариесогенных факторов. До настоящего времени не выяснена роль некоторых микроэлементов и значение органического вещества в создании структур эмали в норме, при возникновении кариозного поражения и в процессе его стабилизации.
101.Роль витаминов Д и С . ВИТАМИНЫ играют важную роль как антиоксиданты. В организме человека витамины не синтезируются, за исключением витамина D, который через ряд промежуточных стадий вырабатывается в организме под воздействием солнечных лучей. Прочие витамины должны поступать с пищей. Недостаток их в пище ведет к дефицитным состояниям и тем самым провоцирует различные заболевания. Передозировка витаминов также опасна. К типичным заболеваниям, вызываемым дефицитом витаминов, относятся скорбут (цинга), бери-бери (авитаминоз В1), пеллагра, анемия и рахит. Витамин С, вероятнее всего, участвует в окисли-
тельно-восстановительных процессах, хотя до сих пор не выделены фер-
ментные системы, в состав простетических групп которых он входит.
Предполагают, что витамин С участвует в реакциях гидроксилирования
пролина и лизина при синтезе коллагена, синтезе гормонов коры над-
почечников (кортикостероидов), аминокислоты триптофана и, возможно,
в других реакциях гидроксилирования. Имеются доказательства необхо-
димости участия витамина С в окислительном распаде тирозина и ге-
моглобина в тканях.
99. Неорганический состав костной ткани. Более 100 лет назад было выска-
зано предположение, что кристаллы костной ткани имеют структуру
апатита. В дальнейшем это в значительной мере подтвердилось. Действи-
тельно, кристаллы кости относятся к гидроксилапатитам, имеют форму
пластин или палочек и следующий химический состав – Са10(РО4)6(ОН)2.
Кристаллы гидроксилапатита составляют лишь часть минеральной фазы
костной ткани, другая часть представлена аморфным фосфатом кальция
Са3(РО4)2. Содержание аморфного фосфата кальция подвержено значи-
тельным колебаниям в зависимости от возраста. Аморфный фосфат каль-
ция преобладает в раннем возрасте, в зрелой кости преобладающим
становится кристаллический гидроксилапатит. Обычно аморфный фосфат
кальция рассматривают как лабильный резерв ионов Са2+ и фосфата.
В организме взрослого человека содержится более 1 кг кальция, который
почти целиком находится в костях и зубах, образуя вместе с фосфатом
нерастворимый гидроксилапатит. Большая часть кальция в костях по-
стоянно обновляется. Ежедневно кости скелета теряют и вновь восста-
навливают примерно 700–800 мг кальция.
В состав минеральной фазы кости входит значительное количество
ионов, которые обычно не содержатся в чистом гидроксилапатите, напри-
мер ионы натрия, магния, калия, хлора и др. Высказано предположение, что
в кристаллической решетке гидроксилапатита ионы Са2+ могут замещаться
другими двухвалентными катионами, тогда как анионы, отличные от
фосфата и гидроксила, либо адсорбируются на поверхности кристаллов,
либо растворяются в гидратной оболочке кристаллической решетки.
Органический матрикс костной ткани. Приблизительно 95% органичес-
кого матрикса приходится на коллаген. Вместе с минеральными компо-
нентами коллаген является главным фактором, определяющим механи
ческие свойства кости. Коллагеновые фибриллы костного матрикса обра-
зованы коллагеном типа 1. Известно, что данный тип коллагена входит
также в состав сухожилий и кожи, однако коллаген костной ткани обладает
некоторыми особенностями. Есть данные, что в коллагене костной ткани
несколько больше оксипролина, чем в коллагене сухожилий и кожи. Для
костного коллагена характерно большое содержание свободных ε-амино-
групп лизиновых и оксилизиновых остатков. Еще одна особенность кост-
ного коллагена – повышенное по сравнению с коллагеном других тканей
содержание фосфата. Большая часть этого фосфата связана с остатками
серина.
В сухом деминерализованном костном матриксе содержится около 17%
неколлагеновых белков, среди которых находятся и белковые компоненты
протеогликанов. В целом количество протеогликанов в сформировавшейся
плотной кости невелико.
В состав органического матрикса костной ткани входят гликозамино-
гликаны, основным представителем которых является хондроитин-4-суль-
фат. Хондроитин-6-сульфат, кератансульфат и гиалуроновая кислота
содержатся в небольших количествах.
Принято считать, что гликозаминогликаны имеют непосредственное
отношение к оссификации *. Показано, что окостенение сопровождается
изменением гликозаминогликанов: сульфатированные соединения уступают
место несульфатированным. Костный матрикс содержит липиды, которые
представляют собой непосредственный компонент костной ткани, а не
являются примесью в результате недостаточно полного удаления богато-
го липидами костного мозга. Липиды принимают участие в процессе
минерализации. Есть основания полагать, что липиды могут играть
существенную роль в образовании ядер кристаллизации при минерали-
зации кости.
Биохимические и цитохимические исследования показали, что остео-
бласты – основные клетки костной ткани – богаты РНК. Высокое содержа-
ние РНК в костных клетках отражает
86.щитовидная железа Недостаточная функция щитовидной железы в зрелом возрасте сопрово-
ждается развитием гипотиреоидного отека, или микседемы (от греч. myxa –
слизь, oedemo – отек). Это заболевание чаще встречается у женщин и харак-
теризуется нарушением водно-солевого, основного и жирового обмена.
У больных отмечаются слизистый отек, патологическое ожирение, резкое
снижение основного обмена, выпадение волос и зубов, общие мозговые на-
рушения и психические расстройства. Кожа становится сухой, температура
тела снижается; в крови повышено содержание глюкозы. Гипотиреоидизм
сравнительно легко поддается лечению препаратами щитовидной железы.
Следует отметить еще одно поражение щитовидной железы – эндемиче-
ский зоб. Болезнь обычно развивается у лиц, проживающих в горных
местностях, где содержание йода в воде и растениях недостаточно. Недоста-
ток йода приводит к компенсаторному увеличению массы ткани щитовид-
ной железы за счет преимущественного разрастания соединительной ткани,
однако этот процесс не сопровождается увеличением секреции тиреоидных
гормонов. Болезнь не приводит к серьезным нарушениям функций организ-
ма, хотя увеличенная в размерах щитовидная железа создает определенные
неудобства. Лечение сводится к обогащению продуктов питания, в частно-
сти поваренной соли, неорганическим йодом.
Повышенная функция щитовидной железы (гиперфункция) вызывает
развитие гипертиреоза, известного в литературе под названием «зоб диф-
фузный токсический» (болезнь Грейвса, или базедова болезнь). Резкое
повышение обмена веществ сопровождается усиленным распадом тканевых
белков, что приводит к развитию отрицательного азотистого баланса.
Наиболее характерным проявлением болезни считается триада симптомов:
резкое увеличение числа сердечных сокращений (тахикардия), пучеглазие
(экзофтальм) и зоб, т.е. увеличенная в размерах щитовидная железа;
у больных отмечаются общее истощение организма, а также психические
расстройства.При гиперфункции щитовидной железы и, в частности, токсическом зобе
показано оперативное удаление всей железы или введение 131I (β- и γ-излу-
чение частично разрушает ткань железы) и антагонистов тироксина, тормо-
зящих синтез тиреоидных гормонов. К подобным веществам относятся,
например, тиомочевина, тиоурацил (или метилтиоурацил).
87 Уроновые кислоты (глюкуроновые кислоты) — монокарбоновые кислоты общей формулы OHC2[CH(OH)]nCOOH, формально являющиеся продуктами окисления терминальной гидроксиметильной группы альдоз в карбоксильную группу[1]. Входят в состав биополимеров как растительного, так и животного происхождения.
Поскольку альдегидная группа альдоз подвергается окислению легче, чем терминальная гидроксиметильная группа, при окислении альдоз образуются сначала альдоновые, а затем, при их окислении, альдаровые кислоты.
Для синтеза уроновых кислот из альдоз используют защиту альдегидной функции, обычно замещением водорода гемиацетальной группы их циклической формы с образованием гликозида. Окисление гликозидов ведет к образованию соответствующих карбоновых кислот, которые, после снятия защиты, дают свободные уроновые кислоты.
Другим методом синтеза уроновых кислот является восстановление амальгамой натрия лактонов сахарных кислот, в этом случае свободная карбоксильная группа восстанавливается до альдегидной.
Уроновые кислоты также получают и из растительного сырья: D-галактуроновую кислоту — ферментативным гидролизом пектинов, катализируемым полигалактуроназой, L-гулуроновую и D-маннуроновую кислоты — гидролизом альгиновых кислот водорослей.
93. РОЛЬ КАЛЬЦИТОНИНА В РЕГУЛЯЦИИ ОБМЕНА КАЛЬЦИЯ
Кальцитонин - полипептид, состоящий из 32 аминокислотных остатков с одной дисульфидной связью. Гормон секретируется парафолликулярными К-клетками щитовидной железы или С-клетками паращитовидных желёз в виде высокомолекулярного белка-предшественника. Секреция кальцитонина возрастает при увеличении концентрации Са2+ и уменьшается при понижении концентрации Са2+ в крови. Кальцитонин - антагонист паратгормона. Он ингибирует высвобождение Са2+ из кости, снижая активность остеокластов. Кроме того, кальцитонин подавляет канальцевую реабсорбцию ионов кальция в почках, тем самым стимулируя их экскрецию почками с мочой. Скорость секреции кальцитонина у женщин сильно зависит от уровня эстрогенов. При недостатке эстрогенов секреция кальцитонина снижается. Это вызывает ускорение мобилизации кальция из костной ткани, что приводит к развитию остеопороза.
Роль паратгормона в регуляции обмена
кальция и фосфатов
Органы-мишени для ПТГ - кости и почки. В клетках почек и костной ткани локализованы специфические рецепторы, которые взаимодействуют с паратгормоном, в результате чего инициируется каскад событий, приводящий к активации аденилатциклазы. Внутри клетки возрастает концентрация молекул цАМФ, действие которых стимулирует мобилизацию ионов кальция из внутриклеточных запасов. Ионы кальция активируют киназы, которые фосфорилируют особые белки, индуцирующие транскрипцию специфических генов.
В костной ткани рецепторы ПТГ локализованы на остеобластах и остеоцитах, но не обнаружены на остеокластах. При связывании паратгормона с рецепторами клеток-мишеней остеобласты начинают усиленно секретировать инсулиноподобный фактор роста 1 и цитокины. Эти вещества стимулируют метаболическую активность остеокластов. В частности, ускоряется образование ферментов, таких как щелочная фосфатаза и коллагеназа, которые воздействуют на компоненты костного матрикса, вызывают его распад, в результате чего происходит мобилизация Са2+ и фосфатов из кости во внеклеточную жидкость (рис. 11-37).
В почках ПТГ стимулирует реабсорбцию кальция в дистальных извитых канальцах и тем самым снижает экскрецию кальция с мочой, уменьшает реабсорбцию фосфатов.
Кроме того, паратгормон индуцирует синтез кальцитриола (1,25(OH)2D3), который усиливает всасывание кальция в кишечнике.
Таким образом, паратгормон восстанавливает нормальный уровень ионов кальция во внеклеточной жидкости как путём прямого воздействия на кости и почки, так и действуя опосредованно (через стимуляцию синтеза кальцитриола) на слизистую оболочку кишечника, увеличивая в этом случае эффективность всасывания Са2+ в кишечнике. Снижая реабсорбцию фосфатов из почек, паратгормон способствует уменьшению концентрации фосфатов во внеклеточной жидкости.
72.Кровь. Вода, %Сухой остаток, %Гемоглобин, г/лОбщий белок, г/лФибриноген, г/л
Глобулины, г/л
Альбумины, г/л
Азот небелковых соединений, ммоль/л
Мочевина, ммоль/л
Мочевая кислота, ммоль/л
Креатинин, ммоль/л
Креатин, ммоль/л
Азот аминокислот, ммоль/л
Индикан, мкмоль/л
Глюкоза, ммоль/л
Глюкозамин, ммоль/л
Пентозы, ммоль/л
Общие липиды, г/л
Триацилглицерины, ммоль/л
Холестерин, ммоль/л
Фосфолипиды, г/л
Фосфатидилхолин, ммоль/л
Кетоновые тела, ммоль/л в пересчете
на ацетон
Ацетоуксусная кислота, ммоль/л
Молочная кислота, ммоль/л
Пировиноградная кислота, ммоль/л
Лимонная кислота, ммоль/л
α-Кетоглутарат, ммоль/л
Янтарная кислота, ммоль/л
Билирубин общий, мкмоль/
81. Регуляция водно-солевого обмена включает афферентное, центральное и эфферентное звенья. Афферентное звено представлено массой рецепторных аппаратов сосудистого русла, тканей и органов, воспринимающих сдвиги осмотического давления, объема жидкостей и их ионного состава. В результате в нервных центрах промежуточного мозга (гипоталамус, эпиталамус), лимбической системы и коры больших полушарий создается интегрированная картина состояния водно-солевого баланса в организме. Следствием центрального анализа является изменение питьевого и пищевого поведения, перестройка работы желудочно-кишечного тракта и системы выделения (прежде всего функции почек), реализуемая через эфферентные звенья регуляции. Последние представлены вегетативной нервной системой и, в большей мере, гормонами нейрогипофиза (вазопрессин, ок-ситоцин), миокарда (атриопептид), коры надпочечников (альдостерон), других эндокринных желез. Важнейшим элементом регуляции водно-солевого обмена является осуществляемое осморегулирующими системами организма поддержание осмотического гомеостазиса. Его основными показателями являются осмотические давления крови, интерстициальной жидкости, внутриклеточной среды. Осмотическое давление любой жидкости внутренней среды, являющейся сложным раствором, равно сумме парциальных осмотических давлений содержащихся в ней ингредиентов. Осмотическое давление, создаваемое каждым из ингредиентов, зависит от его концентрации. Осмотическое давление принято выражать в миллиосмолях. Для электролитов величина парциального осмотического давления определяется согласно их валентности: одновалентные ионы создают число миллиосмолей, равное их концентрации в миллимолях, а для двухвалентных ионов количество миллиосмолей составляет половину их концентрации в миллимолях. Осмотическое давление плазмы крови у здорового человека относится к числу жестких гомеостатических констант и находится в пределах 275—305 мосм/ кг, при этом электролиты создают осмотическое давление порядка 270— 300 мосм/кг, а остальная незначительная часть общего осмотического давления приходится на неэлектролиты — сахар, мочевину, липиды и т. д. В условиях патологии осмотическое давление плазмы крови может выходить за пределы нормального диапазона колебаний. Границы осмотического давления, совместимого с жизнью человека, находятся в пределах 203— 375 мосм/кг.
73.Свертывание Свертывание крови ,в основе которого лежит превращение фибриногена в фибрин , происходит в результате цепи последовательных превращений более чем 10 различных белков , составляющих в совокупности систему свертывания крови . Пусковым моментом последовательности реакций внутреннего пути служит контакт фактора XII с компонентами субэндотелия (см. Кровь: свертывание, схема ). Отрицательно заряженная поверхность коллагенов субэндотелия и поверхность активированных тромбоцитов являются высокоаффинными для ф.ХII и высокомолекулярного кининогена , находящегося в комплексе с прекалликреином и ф.ХI . Спонтанно активированный отрицательно заряженной поверхностью ф.ХII путем конформационных изменений превращается в ф.альфа-ХIIа , который стимулирует образование фермента калликреина в результате реакции ограниченного протеолиза. Последний, по принципу положительной обратной связи, усиливает активацию ф.ХII, превращая его в сериновую протеиназу ф.бета-XIIа . Ф.бета-ХIIа активирует ф.ХI . Активаторами ф.ХI могут быть тромбин и плазмин . Пусковым моментом последовательности реакций, составляющей внешний путь, является момент, когда в кровь из стенки поврежденного сосуда попадает тканевой фактор (Т.ф., тканевой тромбопластин), представляющий собой в фосфолипопротеид
75. Буферные системы крови обеспечивают постоянную величину рН при поступлении в нее кислых или основных продуктов. Они является первой «чертой охраны», которая поддерживает рН, пока продукты, которые поступили, не будут выведены или использованы в метаболических процессах.
В крови есть четыре буферные системы: гемоглобиновая, бикарбонатная а фосфатная, белковая. Каждая система состоит из двух соединений - слабой кислоты и соли этой кислоты и сильного основания. Буферный эффект обусловлен связыванием и нейтрализацией ионов, поступающих соответствующим составом буфера. В связи с тем что в естественных условиях организм чаще встречается с поступлением в кровь недоокисленных продуктов обмена, антикислотные свойства буферных систем преобладают по сравнению с антиосновными.
85.Поджелуч железа Гормоны поджелудочной железы.
Поджелудочная железа представляет собой
два разных органа, объединенных в единую морфологическую структуру.
Ацинарная часть выполняет экзокринную функцию, секретируя в просвет двенадцатиперстной кишки ферменты и ионы, необходимые для кишечного пищеварения.
Эндокринная часть железы представлена островками Лангерганса, состоящими из клеток разного типаи секретирующими инсулин, глюкагон, соматостатини панкреатический полипептид, которые высвобождаются в панкреатическую вену, впадающую в воротную.Инсулин — первый белок с доказанной гормональной активностью, впервые получен в кристаллическом виде. Молекула инсулина — полипептид, состоящий из двух цепей, связанных между собой
дисульфидными мостиками. Биосинтез: предшественники инсулина.
Инсулин синтезируется в виде препрогормона.Проинсулин и инсулин соединяются с цинком.
Секреция инсулина — энергозависимый процесс.Стимулы синтеза инсулина:
1) повышение концентрации глюкозы в крови;
2) гормональные факторы;
3) фармакологические агенты;
4) внутриклеточные медиаторы секреции.
Инсулин не имеет белканосителя в плазме, поэтому в норме период его полужизни не более 5 мин.
Метаболические превращения инсулина происходят в основном в печени, почках, плаценте. последовательных реакций, которые протекают
либо в митохондриях, либо в эндоплазматической ретикулуме клеток надпочечников.
Прегненолон превращается в прогестерон, который далее подвергается гидроксилированию и образует дезоксикортикостерон.Последующее гидроксилирование приводит к образованию кортикостерона, обладающего глюкокортикоидной активностью и в малой степени — минералокортикоидной. Из кортикостерона образуется альдостерон.Для синтеза кортизола (самого мощного из природных глюкокортикоидных гормонов) необходимы гидроксилазы, воздействующие либо на прогестерон,либо на прегненолон.
Для синтеза андрогенов субстратом является 17-гидроксипрегненолон под действием фермента
лиазы, выявленного в надпочечниках и гонадах.
Кортизол в плазме находится в связанной с белками (α-глобулином, транскортином) и в свободной форме. Транскортин вырабатывается в печени, стимулируется эстрогенами. Свободный кортизол составляет 8% общего количества этого гормона
в плазме крови и представляет собой биологически
активную форму.Глюкокортикоидные гормоны. Секреция кортизола зависит от АКТГ, выделение которого, в свою очередь, регулируется кортикотропин-рилизинг-гормоном (КРГ) по классической петле отрицательной обратной связи. Повышение уровня свободного кортизола тормозит секрецию КРГ.Падение уровня свободного кортизола ниже нормы активирует систему, стимулируя высвобождение КРГ гипоталамусом.
86.Щитовидная желе. 53. Гормоны щитовидной железы.
Их свойства
Щитовидная железа активно участвует в обмене
веществ, что подтверждается обильным ее кровоснабжением, несмотря на небольшую массу (20—30 г).Гормоны щитовидной железы:1) трийоидтиронин (Т3);2) тетрайоидтиронин (Т4, тироксин) — основной гормон фолликулярной части щитовидной железы;
3) кальцитонин — гормон пептидной природы, синтезируется в парафолликулярных или С-клетках,обеспечивает постоянную концентрацию кальция
в крови.Тиреоглобулин служит предшественником тироксина и трийодтиронина.
Предшественник тироксина и трийоидтиронина является тиреоглобулин — большой йодированный гликозированный белок, который содержит 115 остатков
тирозина, представляет собой форму хранения Т3 и Т4 в коллоиде и при нормальной функции щитовидной железы обеспечивает поступление этих гормонов в кровь.
Этапы метаболизма йодида:
1) концентрирование (I-);
2) окисление (I-);
3) йодирование тирозина;
4) конденсация йодтирозинов.
В крови гормоны щитовидной железы находятся в связанной форме с белками, преобладающей
метаболически активной молекулярной формой является Т3, поскольку он связывается с рецепторами клеток-мишеней со сродством, в 10 раз превышающим сродство Т4.
Катаболизм гормонов щитовидной железы протекает по двум направлениям:
1) по пути распада гормонов с освобождением йодидов;
2) по пути дезаминирования — отщепления аминогруппы — боковой цепи гормонов.
Механизм действия тиреоидных гормонов:
1) повышение поглощения кислорода. Эффект наблюдается во всех органах, кроме головного мозга,
ретикулоэндотелиальной системы и гонад;
2) индукция синтеза белков путем активации механизма генной транскрипции;
3) регуляция скорости основного обмена, рост и дифференцировка тканей, обмен белков, углеводов и липидов, водно-электролитный обмен.
Эндемический зоб — компенсаторное увеличение щитовидной железы при недостатке йода в пище и воде, при котором происходит разрастание соединительной ткани щитовидной железы, но без увеличения секреции тиреоидных гормонов.Лечение заключается в обогащении продуктов питания неорганическим йодом. Гипертиреоз — повышенная функция щитовидной железы (зоб диффузный токсический, базедова болезнь).Обусловлен избыточным образованием тиреоидных гормонов.Резкое повышение обмена веществ сопровождается усиленным распадом тканевых белков, что приводит к развитию отрицательного азотистого баланса, общему истощению организма
87.88Надпочечники Гормоны надпочечников.
Их свойства
Надпочечники состоят из двух различных в морфологическом и функциональном отношении частей — мозгового и коркового вещества.Корковое вещество состоит из эпителиальной
ткани и секретирует гормоны стероидной природы;мозговое вещество относится к хромаффинной или адреналовой системе и вырабатывает гормоны, относящиеся к производным аминокислот.
Кора надпочечников состоит из трех зон: это субкапсулярная — клубочковая, где продуцируются минералокортикоиды; в пучковой и сетчатой зонах вырабатываются глюкокортикоиды и андрогены.Глюкокортикоиды — стероиды, состоящие из 21 углеродного атома, важнейший эффект которых —стимуляция глюконеогенеза. Основной глюкокортикоид человека — кортизол, образующийся в пучковой зоне.Первичное действие минералокортикоидов (альдостерон) состоит в задержке Na+ и выделении K+иH+ главным образом через почки. В пучковой и сетчатой
зонах вырабатываются предшественник андрогенов — дигидроэпиандростерон и слабый андроген —андростендион, которые превращаются в более активные андрогены в тканях вне надпочечников.Все стероидные гормоны построены на основе 17-углеродной структуры циклопентанпергидрофенантрена, включающей в себя четыре кольца.Стероидные гормоны образуются из холестерола, поступающего главным образом из крови, через
промежуточное образование прегненолона в ходе последовательных реакций, которые протекают либо в митохондриях, либо в эндоплазматической ретикулуме клеток надпочечников.
Прегненолон превращается в прогестерон, который далее подвергается гидроксилированию и образует дезоксикортикостерон. Последующее гидроксилирование приводит к образованию кортикостерона, обладающего глюкокортикоидной активностью и в малой степени — минералокортикоидной. Из кортикостерона образуется альдостерон.Для синтеза кортизола (самого мощного из природных глюкокортикоидных гормонов) необходимы
гидроксилазы, воздействующие либо на прогестерон,либо на прегненолон.Для синтеза андрогенов субстратом является 17-гидроксипрегненолон под действием фермента
лиазы, выявленного в надпочечниках и гонадах.Кортизол в плазме находится в связанной с белками (α-глобулином, транскортином) и в свободной форме. Транскортин вырабатывается в печени, стимулируется эстрогенами. Свободный кортизол составляет 8% общего количества этого гормона в плазме крови и представляет собой биологически активную форму.Глюкокортикоидные гормоны. Секреция кортизола зависит от АКТГ, выделение которого, в свою очередь, регулируется кортикотропин-рилизинг-гормоном (КРГ) по классической петле отрицательной
обратной связи. Повышение уровня свободного кортизола тормозит секрецию КРГ.
Падение уровня свободного кортизола ниже нормы активирует систему, стимулируя высвобождение
КРГ гипоталамусом.
83. Алкаптонурия — результат нарушенных превращений гомо-гентизированной кислоты, продукты окисления которой накапливаются в мезенхимальных тканях, моча при этом окрашивается в черный цвет. Цистиноз имеет в основе дефект системы окисления цистина в тканях, дефект резорбции аминокислот и фосфатов в почечных канальцах. Фенилкетонурия (фенилпировиноградная олигофрения) — нарушение обмена фенилаланина, который при этом дефекте не вовлекается в окислительно восстановительный распад, накапливается в высоких
концентрациях. ГЛЮКОЗУРИЯ - выявление глюкозы в моче. В моче здорового человека глюкоза содержится в очень низкой концентрации (0,06-0,083 ммоль/л). Поэтому также из-за низкой чувствительности методов, она не выявляется при исследовании мочи в клинико-диагностических лабораториях. Обнаружение глюкозы в моче свидетельствует о патологии. Глюкозурия зависит от трех факторов: концентрации глюкозы в крови, количества фильтрата клубочков почки за одну мин, количества реабсорбированной в канальцах глюкозы в 1 мл. Фруктозурия (недостаточность фруктокиназы) - бессимптомное состояние, связанное с повышенным содержанием фруктозы в моче: наследственная непереносимость фруктозы (недостаточность альдолазы В) и недостаточность фруктозо-1,6-бифосфатазы, которую также относят к дефектам глюконеогенеза.
78.моча Первичная моча образуется в полостях капсул клубочков. Стенки кровеносных капилляров и внутренний листок капсулы клубочка выполняют функцию фильтра. В капиллярах клубочков кровь течет под более высоким давлением, чем в других органах (60 – 70 мм рт. ст. по сравнению с 30 мм рт. ст. в капиллярах других органов). Созданию высокого давления в капиллярах клубочков способствует заметная разница в диаметре сосудов, приносящих кровь к клубочкам и уносящих ее из них. Приносящие артериолы клубочков имеют в 2 раза больший диаметр, чем выносящие. Высокое кровяное давление в капиллярах сосудистых клубочков способствует фильтрации крови через их стенки в капсулу клубочка. За сутки через почки проходит до 1700 – 1800 л крови. Эта кровь соприкасается с внутренней поверхностью капилляров, площадь которых в клубочках почек составляет 1,5 – 2 м2. При этом количество образующейся первичной мочи достигает 150 – 180 л в сутки. Из 10 л протекающей через почки крови отфильтровывается 1 л первичной мочи. Первичная моча содержит все компоненты крови, кроме высокомолекулярных белков и форменных элементов, а также продукты обмена – мочевину, мочевую кислоту и другие вещества.Из капсул клубочков первичная моча, близкая по своему составу к плазме крови (за исключением клеток и высокомолекулярных белков) , поступает в канальцы нефронов. В канальцах происходит обратное всасывание (реабсорбция) из первичной мочи в кровь аминокислот, глюкозы, витаминов, большей части воды и солей. В течение суток из 150 – 180 л первичной мочи образуется 1,5 л вторичной мочи, которая по мочевыводящим путям (через почечные чашки, лоханки, мочеточник) поступает в мочевой пузырь и выводится из организма. В канальцах всасывается 99% воды, содержащейся в первичной моче, а также растворенные в ней необходимые для организма вещества. Вторичная моча резко отличается от первичной. Во вторичной моче нет сахара, аминокислот, многих солей. В то же время во вторичной моче резко повышена концентрация сульфатов, фосфатов, мочевины, мочевой кислоты и других веществ При очень высокой концентрации некоторых веществ в крови часть их не всасывается из первичной мочи обратно в кровь. Например, после излишнего потребления сахара часть глюкозы остается в первичной моче.
При недостатке поваренной соли (NaCl) в употребляемой пище она с мочой не выводится из организма. Таким образом, почки регулируют содержание веществ в организме, выводят лишнее, задерживают недостающие вещества.
В канальцах нефрона наблюдается не только реабсорбция воды и многих растворенных в ней компонентов, но и выделение (секреция) в мочу веществ, которые не могут пройти через почечный фильтр на путях из кровеносных капилляров в капсулу клубочка. Это многие лекарственные препараты, особенно антибиотики, краски и другие вещества.
66. Временное обезвреживание аммиака
Аммиак токсичен (50 мг аммиака убивает кролика, при этом [NH3]=0,4-0,7 мг/л). Поэтому в тканях аммиак обезвреживается временными путями:
1) в основном – образованием амидов дикарбоновых кислот. 2) восстановительное аминирование кетокислот. Этот путь и дает токсичность аммиака (из-за уменьшения кол-ва кетокислот).
Такой азот (в виде конъюгатов аммиака) посупает в печень, где происходит окончательное обезвреживание аммиака – образование мочевины. Небольшое количество аминов отдают аммиак в почках, где он сразу синтезируется в мочу, где соединяется с протонами, образуя ионы аммония, которые выводятся с мочой. (В крови NH4+ нет!) Образовавшийся глутамин поступает в кровь и подвергается дезаминированию преимущественно в почках и печени. Здесь протекает второй этап - окончательное обезвреживание аммиака.
В почках глутамин расщепляется с участием фермента глутаминазы. Выделяемый аммиак выходит в просвет почечного канальца, где связыва¬ется с секретируемыми протонами (Нт) и образует аммонийные соли, выводимые затем с мочой (рис. 8.9). Одновременно этот процесс предотвращает потери с мочой Na+, а также обеспечивает поддержание щелочных резервов крови (ионы НСОз). У здорового человека ежесуточно с мочой выводится 0,5-1,5 г аммиака. Его образование и выведение через почки резко усиливается при ацидозе (отклонение рН крови в кислую сторону).
68. гем2. Паренхиматозная (острые гепатиты). Повреждение гепатоцитов при острых гепатитах (инфекционные заболевания, вирус гепатита, отравление), при этом уменьшается активность глюкоуронил-ТФ, что ведет к нарушению образования КБ. Токсическое воздействие на биомембрану ведет к увеличению проницаемости мембран гепатоцитов и переводу в кровь НБ и КБ. Развивается смешенная гипербилирубинемия.
В крови резко увеличивается активность ферментов: ЛДГ, АлАТ, АсАТ.
В моче, в больших количествах обнаруживается КБ – гипербилирунурия, уробилин, содержание стеркобилина в кале уменьшается.
Распад гем Большая часть гемхромагенных пигментов в организме человека образуется при распаде гема. Главным источником гема является гемоглобин. В эритроцитах содержание гемоглобина составляет 80%, время жизни эритроцита 110-120 дней. В течение суток в организме взрослого человека массой 70 кг распадается около 6г гемоглобина. Распад эритроцитов происходит в клетках мононуклеарных фагоцитов. Наибольшее число таких клеток в селезенке, печени, костном мозге.
Первая реакция распада гемоглобина – это гидролиз его белковой части.
Катаболизм гема, освобождение от белковой части происходит в микросомальной фракции при участии сложной гем-оксигеназной ферментативной системы, требующей наличие НАДФН2 и кислорода. При поступлении гема в гемаксиназную систему микросом ионы железа окисляются в ферри форму, т.е. гем превращается в гемин. Как видно из схемы, в процессе реакций катаболизма гема, гемин восстанавливается с помощью редуктаз (НАДФН2) в ферро-форму (Fe2+).
При участии НАДФН2, кислород проходит последующее превращение с раскрытием тетрапирольного кольца гема, с выделением окиси углерода (СО) и освобождением ферри-иона (Fe3+).
Образуется ациклическое соединение биливердин, у которого редуктаза восстанавливает метиловый мостик между 3 и 4 пирролами, образуется желтый, токсический для клеток, пигмент – билирубин.
За сутки у взрослого человека массой 70 кг образуется 250-350 мг билирубина. Химические превращения гема в билирубин в клетках МФ можно наблюдать внутри организма в гематоме, где пурпурный цвет, обусловленный гемом, медленно переходит в желтый цвет, обусловленный билирубином.
Образованный в клетках билирубин является токсическим веществом, удаляется из них и поступает в кровь, взаимодействуя с транспортными белками - альбуминами. Образованное комплексное соединение билирубин-альбумин называется неконъюгированный билирубин - НБ.
НБ имеет свойства:
1. токсичен;
2. гидрофобен;
3. адсорбирован на альбумине;
4. не проходит через почечный эпителий;
5. не дает прямой реакции с диазо-реактивом Эрлиха.
НБ с помощью альбумина поступает для детоксикации в печень, где в гепатоцитах, в реакции конъюгации с глюкуроновой кислотой, при участии ТФ образуются:
- билирубин-моноглюкурониды (20%);
- билирубин-диглюкурониды (80%).
Эти билирубины носят название конъюгированного билирубина – КБ.
КБ имеет свойства:
1. не токсичен;
2. гидрофилен;
3. не связан с белками;
4. легко проникает через почечный барьер;
5. дает прямую реакцию с диазо-реактивом Эрлиха.
Этот билирубин (КБ) может проникать в кровяные капилляры. В плазме крови на его долю приходиться 25%, от общего билирубина, который в норме составляет 8-20 мкмоль/л.
Далее из печени КБ в составе желчи поступает в клетки, где под влиянием ферментов микрофлоры он гидролизуется. Отщепившаяся глюкуроновая кислота всасывается в слизистую кишечника и через воротную вену вновь поступает в печень, где может использоваться для детоксикации.
Билирубин под влиянием ферментов кишечной микрофлоры многократно восстанавливается, превращается в мезобилиноген, часть которого может всасываться слизистой и через систему воротной вены поступать в печень, где разрушается до моно-, дипирролов, которые из организма удаляются в составе желчи с каловыми массами.
Незначительная часть мезобилиногена с током крови поступает в почки, где превращается в другой пигмент – уробилиноген, который, окисляясь, образует пигмент мочи – уробилин.
В моче здорового взрослого человека массой 70 кг уробилин присутствует в следовых количествах.
За сутки (суточный диурез в норме равен 1,2-1,5 л) выделяет 1-4 мг уробилина.
Большая часть мезобилиногена в толстом отделе кишечника под влиянием ферментов кишечной микрофлоры, восстанавливаясь, превращается в стеркобилиноген – основной пигмент кала, который, окисляясь, превращается в стеркобилин. За сутки с калом выводиться примерно 280-300 мг стеркобилина. 3. Гемолитическая. Гемолиз эритроцитов может быть при гемолитических болезнях новорожденных, при переливании несовместимой группы крови, при дефиците ферментативных систем эритроцита, при гемоглобинозах (нарушение структуры гема, гемоглобина).
В крови наблюдается гипербилирубиннемия за счет НБ. Резко уменьшается количество эритроцитов и содержание гемоглобина.
В моче билирубин отсутствует, резко увеличивается содержание уробилина, содержание стеркобилина в кале увеличивается.
Моча таких больных интенсивно оранжевая, кал темный.
71. Один из факторов инициации присоединяется к участку на молекуле мРНК. Прикрепившись к мРНК начинает скользить по некодирующей части мРНК до тех пор, пока не достигнет инициирующего кодона кодирующей нуклеотидной последовательности. Скольжение по мРНК сопровождается гидролизом АТФ, энергия которого затрачивается на преодоление участков спирализации в нетранслируемой части мРНК.
Биосинтез
жирных кислот
Синтез ЖК протекает в цитозоле и включает следующие реакции:
1) карбоксилирование ацетил-КоА карбоксилазой,
содержащей биотин;
2) перенос ацетильной и малонильной групп на ацилпереносящий белок при участии ацетил@ и малонил-трансацилаз;
3) конденсацию ацетила и малонила с образованием
Ацетоацетила-ацилпереносящего белка;
4) восстановление кетона в спирт;
5) отщепление воды;
6) насыщение двойной связи.
Наряду с жирными кислотами и глицерином в состав сложных липидов входят компоненты, которые используются как строительные блоки в синтезе
сложных соединений.
Эйкозаноиды
Ткани животных обладают ограниченной способностью превращать насыщенные жирные кислоты в ненасыщенные, поэтому в их пище должны
присутствовать полиненасыщенные жирные кислоты.
Арахидоновая кислота
Арахидоновая кислота (полиненасыщенная жирная кислота) после освобождения из фосфоглицеридов (фосфолипидов) биомембран (в зависимости от
ферментативного пути превращения) дает начало
простагландинам и лейкотриенам по следующей
схеме. Первый путь называется циклооксигеназным путем превращения арахидоновой кислоты. Центральным химическим процессом биосинтеза является
включение молекулярного кислорода в структуру арахидоновой кислоты, осуществляемое специфическими оксигеназами. Последние под действием изомераз превращаются в первичные простагландины. Их действие опосредовано цАМФ и цГМФ.
Второй путь превращения арахидоновой кислоты — липооксигеназный. Он дает начало синтезу биологически активных веществ — лейкотриенов, у них
отсутствует циклическая структура, все они содержат
по четыре двойные связи, некоторые из них образуют
пептидолипидные комплексы с глутатионом.