Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Февраля 2012 в 05:07, шпаргалка
1. Химический состав и природа белков.
Уже первые химические анализы белков показали, что, нез
1. Химический состав и природа белков. Уже первые химические анализы белков показали, что, независимо от источника получения, белковые вещества содержат, кроме С, О и Н, обязательно N и обычно некоторое количество S. Все эти элементы содержатся в белках в определенных пропорциях Элементарный анализ различных белков при пересчете на сухое вещество дает в среднем (в процентах) углерода 50,6—54,5 кислорода 21,5—23,5 водорода 6,5—7,3, азота 15,0—17,6, серы 0,3—2,5. Ввиду того, что белки оказались такими органическими соединениями, в состав которых обязательно входит в определенном количестве азот, для установления количества белков в различных биологических объектах стали применять определение в них азота (напр. по методу Кьельдаля). Полученное в рез-те анализа количество азота умножают на 6,25, учитывая, что азота в белке содержится в среднем 16% (100 : 16 = 6,25). Подобными анализами было установлено содержание белков в различных животных и растительных тканях. Белки - высокомолекулярные азотосодержащие органические вещества молекулы которых построены из остатков аминокислот. Простые белки построены из аминокислот и при гидролизе распадаются соответственно только на аминокислоты. Сложные белки - это двухкомпонентные белки, которые состоят из какого-либо простого белка и небелкового компонента, называемого простетической группой. При гидролизе сложных белков, помимо свободных аминокислот, освобождаются небелковая часть или продукты ее распада. Простые белки в свою очередь делятся на основании некоторых условно выбранных критериев на ряд подгрупп: протамины, гистоны, альбумины, глобулины, проламины, глютелины и др. Классификация сложных белков основана на химической природе входящего в их состав небелкового компонента. В соответствии с этим различают: фосфопротеины (содержат фосфорную кислоту), хромопротеины (в состав их входят пигменты), нуклеопротеины (содержат нуклеиновые кислоты), гликопротеины (содержат углеводы), липопротеины (содержат липиды) и металлопротеины (содержат металлы). Две ам. к-ты аргинин и гистидин частично синтезируются в организме человека, но этот синтез не покрывает потребности в них, поэтому они относятся к условно заменимым ам.к. Все остальные аминокислоты считаются заменимыми, однако необходимо отметить, что заменимость тирозина и цистеина достаточно условна , поскольку для их синтеза используются незаменимые фенилаланин и метионин. Поэтому при недостатке этих аминокислот автоматически увеличивается потребность в заменимых фенилаланине и метионине. Для изучения аминокислотного состава белков пользуются сочетанием (или одним из них) кислотного (НСl), щелочного (Ва(ОН)2) и реже ферментативного гидролиза. Установлено, что при гидролизе чистого белка, не содержащею примесей, освобождается 20 различных а-аминокислот. Все другие открытые в тканях животных, растений и микроорганизмов аминокислоты (более 300) существуют в природе в свободном состоянии или в виде коротких пептидов или комплексов с другими органическими веществами. α-аминокислоты представляют собой производные карбоновых кислот, у которых один водородный атом, у α -углерода, замещен на аминогруппу (-NH2), например: Следует подчеркнуть, что все аминокислоты, входящие в состав природных белков являются а-аминокислотамн, хотя аминогруппа в свободных аминикарбоновых кислотах может находиться, как увидим ниже, в β, γ, δ, ε -положениях.
| 2. Физико-химические св-ва белков 1 Наиболее характерными физико-химическими свойствами белков являются: высокая вязкость растворов, незначительная диффузия, способность к набуханию в больших пределах, оптическая активность, подвижность в электрическом поле, низкое осмотическое давление и высокое онкотическое давление, способность к поглощению Уф-лучей при 280 нм (это последнее свойство, обусловленное наличием в белках ароматических аминокислот, используется для количественного определения белков). Белки, как и аминокислоты, амфотерны благодаря наличию свободных NH2-и СООН-групп и характеризуются соответственно всеми св-вами кислот и оснований. Белки обладают явно выраженными гидрофильными свойствами. Их растворы обладают очень низким осмотическим давлением, высокой вязкостью и незначительной способностью к диффузии. Белки способны к набуханию в очень больших пределах. С коллоидным состоянием белков связан рад характерных свойств, в частности явление светорассеяния, лежащее в основе количественного определения белков методом нефелометрии. Этот эффект используется, кроме того, в современных методах, микроскопии биологических объектов. Молекулы белка не способны проходить через, полупроницаемые искусственные мембраны (целлофан, пергамент, коллодий), а также биомембраны растительных и животных тканей, хотя при органических поражениях, например почек, капсула почечного клубочка (Шумлянского -Боумена) становится проницаемой для альбуминов сыворотки крови, и они появляются в моче. Денатурация белка под влиянием различных физических и химических факторов белки подвергаются свертыванию и выпадают в осадок, теряя нативные свойства. Таким образом, под денатурацией следует понимать нарушение общего плана - уникальной структуры нативной молекулы белка, приводящее к потере характерных для нее свойств (рас-творимости, злектрофоретической подвижности, биологической активности и т. д.). Большинство белков денатурируют при нагревании их раствором выше 50-60о С. Внешние проявления денатурации сводятся к потере растворимости, особенно в изоэлектрической точке, повышению вязкости белковых растворов, увеличению количества свободных функциональных SH-rpyпп и изменению характера рассеивания рентгеновских лучей. Наиболее характерным признаком денатурации является резкое снижение или полная потеря белком его биологической активности (каталитической антигенной или гормональной) При денатурации разрушаются в основном нековалентные (в частности, водородные) связи и дисульфидные мостики и не затрагиваются пептидные связи самого остова полипептидной цепи При этом развертываются глобулы нативных белковых молекул и образуются случайные и беспорядочные структуры.
| 3. Структура белка. Последовательность расположения аминокислотных остатков в полипептидной цепи белковой молекулы получила название первичной структуры белка. Многократно повторяющаяся пептидная связь (-СО-NH) является типичной ковалентной связью, которая определяет первичную структуру белка. Первичная структура белка, помимо большого числа пептидных связей, обычно содержит также небольшое число дисульфидных (-S-S-) связей. Пространственная конфигурация полипептидной цепи, точнее тип полипептидной спирали, определяет вторичную структуру белка, она представлена в основном α-спиралью, которая фиксирована водородными связями. Однако оказалось, что в растворах белка спирализованная полипептидная цепочка может принимать ту или иную конфигурацию. Эта конфигурация полипептидной спирали в пространстве определяет ее третичную структуру. Другими словами, третичная структура показывает, как полипептидная цепь, свернутая целиком или частично в спираль, расположена или упакована в пространстве (в глобуле). Известная стабильность третичной структуры белка обеспечивается за счет водородных связей, межмолекулярных ван-дер-ваальсовых сил, электростатического взаимодействия заряженных групп и т д. Молекулы некоторых белков (например, гемоглобина) состоят из нескольких симметрично построенных частиц (одинаковых полипептидных цепей), обладающих одинаковой первичной, вторичной и третичной структурой. Совокупность таких одинаковых частиц (субъединиц), представляющая единое молекулярное образование в структурном и функциональном отношении, получила название четвертичной структуры белка. Успехи в изучении вторичной и третичной структуры белковой молекулы были достигнуты в результате применения физико-химических и особенно физических методов исследования, в частности рентгеноструктурного анализа, с использованием аппаратуры с высокой разрешающей силой и электронных счетно-решающих устройств. На основании этих данных были построено пространственные модели ряда белков, например миоглобина. |
4. Белки плазмы крови. Альбумины, глобулины. Белки плазмы крови. Подразделяются на: альбумины 40-50гр/л, глобулины 20-30 гр/л, Фибриноген 2-4 гр/л Всего в плазме крови присутствуют более 100 индивидуальных белков. Функции белков: 1. транспортные, поддержание рН, резерв аминокислот, защитная, поддержание уровня 2. поддержание осмотического давления (0,02 атм плазмы крови) Характеристика некоторых белков: Сывороточный альбумин состоит из 1-й полипептидной цепи содержащий около 585 аминокислот, имеет 17 дисульфидных мостиков. Выделяют 3 домена. Структуры доменов сходны. Молекула представляет собой эллипсоид размером 3 на 15 нм. Это типичный простой белок. Концентрация в плазме чуть выше 50 гр/л. Основная функция – 1) участие в осмотической регуляции. В кровяном русле находится только 40% альбуминов, остальная часть входит в состав внеклеточной тканевой жидкости. 2).Транспортная. Заключается в переносе свободных жирных кислот, перенос билирубина, перидоксаля, глютатиона, Са, Zn. Кроме того альбумины переносят часть стероидов, участвуют они в транспорте многих лекарственных веществ, (например сульфаниламидных препаратов, пинициллина, аспирина и др.) 3) Резерв белков в организме. Фракция альбуминов при электрофорезе делится на: 1). Альбумины А 2). Альбумины В α1 глобулины и α2 глобулины Ингибиторы протеиназ α1 антитрипсин, α2 макроглобулин, интер-α-трипсиновый ингибитор. Они выполняют роль ингибиторов ферментов свертывания крови, разрушают протеиназы, поступающие в кровь при повреждении клеток. Церуллоплазмин. Относится к фракции α2 глобулинов. Медьсодержащий гликопротеин плазмы, обладающий оксидазной активностью. При недостатке возникает болезнь Коновалова-Вильсона. Характеризуется накоплением меди в печени и головном мозге, в результате развивается поражение печени и достаточно выраженные неврологические симптомы. Гаптоглобины. Составляют 25% всех α2 глобулинов. Это белки связывающие гемоглобин, которые появляются в крови в результате сосудистого гемолиза. Такое связывание предотвращает потерю из организма железа с одной стороны, а с другой защищает почки от повреждения гемоглобином. Далее этот комплекс (гаптоглобин связавший гемоглобин) поглощается клетками ретикулоэндотелиальной системы. Низкий уровень этих белков наблюдается у больных с гемолитической анемией. β-глобулины. Так же состоят из различных белков. Трансферин обеспечивает связывание и перенос железа. Гемопексин связывает свободный гем, предотвращая выделения с мочой и потеря железа. Комплекс гем-гемопексин улавливается печенью, где железо высвобождается для последующего использования. (Синтезируется в печени. Каждая молекула гемопексина связывает одну молекулу гема.) С-реактивный белок. Острофазный белок. Его определение используется в качестве показателя остроты патологических процессов наиболее часто при ревматизме.Значительная часть белков фракций α и β глобулинов являются гликопротеидами и липопротеидами. γ-глобулины. Это белки плазмы, входящие в группу иммуноглобулинов. Они относятся к белкам, выполняющим защитную функцию. Иммуноглобулины вырабатываются в ответ на попадание во внутреннюю среду организма чужеродных веществ - антигены. Антитела способны связывать антигены и тем самым устранять чужеродные вещества. Иммуноглобулины высоко специфичны. Все иммуноглобулины - белки с четвертичной структурой. Все иммуноглобулины содержат тяжелые Н-цепи и легкие L-цепи. По 2.
| 5. Фибриллярные белки. Характерная структурная особенность фибриллярных белков - вытянутая, нитевидная форма молекул. Эти молекулы образуют многомолекулярные нитевидные комплексы - фибриллы. Фибриллярный белок коллаген - самый распространенный белок в мире животных; в организме человека на его долю приходится примерно 1/3 от общего количества белков. Молекула коллагена (тропоколлагена) построена из трех пептидных цепей, каждая пептидная цепь содержит около 1000 аминокислотных остатков. Необычен аминокислотный состав коллагена: каждая третья аминокислота - это глицин, 20% составляют остатки пролина и гидроксипролина, 10% - аланина, остальные 40% представлены всеми другими аминокислотами. Коллаген - единственный белок, в котором содержится гидроксипролин. Эта аминокислота получается путем гидроксилирования части остатков пролина уже после образования пептидных цепей. Гидроксилируется также некоторая часть остатков лизина с превращением в гидроксилизин. Пептидные цепи коллагена представляют собой последовательность триплетов глу - Х - Y, где Х и Y может быть любой аминокислотой; часто положение X занимает пролин, а положение У — гидроксипролин. Ниже представлен фрагмент пептидной цепи коллагена (Hyp - гидроксипролин): Каждая из пептидных цепей коллагена имеет конформацию спирали, отличающейся от α-спирали, в молекуле коллагена все три спирали, в свою очередь, перевиты друг с другом, образуя плотный жгут (рис. 18). Между спиралями за счет пептидных групп образуются водородные связи (—С=О...Н— N—). Такие же водородные связи имеются и внутри каждой цепи. Все три цепи молекулы коллагена ориентированы параллельно, т. е. на одном конце коллагена имеются N-концы цепей, на другом -С-концы. Коллаген -сложный белок, гликопротеин: содержит моносахаридные (галактозильные) и дисахаридные (галактозил-глюкозильные) остатки, соединенные с гидроксильными группами некоторых остатков оксилизина. Молекулы коллагена, соединяясь «бок о бок», образуют микрофибриллы; из микрофибрилл формируются более толстые фибриллы, а из них — волокна и пучки волокон. Связи между молекулами коллагена в фибриллах ковалентные; они возникают за счет взаимодействия оксилизиновых остатков. Коллагеновые волокна вместе с другими полимерными веществами межклеточного матрикса составляют основу соединительной ткани, обеспечивающую ее опорную функцию Фибриллярные белки нерастворимы в воде. Они не перевариваются в пищеварительном тракте большинства животных и человека, и поэтому не могут служить пищей.
| 6. Хромопротеиды. Гемоглобин. Хромопротеины сост из простого белка и связ с ним окраш небелкового компонента, откуда и произошло их название (от греч. chroma - краска). Среди хромопротеинов различают гемопротеины, (содержащие в качестве простетической группы железо), магний-.порфирины и флавопротеины (содержащие производные изоаллоксазина). Хромопротеины наделены рядом уникальных биологических функций они участвуют в таких фундаментальных процессах жизнедеятельности, так фотосинтез, дыхание клеток и целостного организма, транспорт кислорода и углерода, окислительно-восстановительные реакции, свето- и цветовосприятие и др. Т. о., хромопротеины играют исключительно важную роль в процессах жизнедеятельности Достаточно, например, подавить дыхательную функцию гемоглобина путем введения оксида углерода или утилизацию (потребление) кислорода в тканях путем введения синильной кислоты или ее солей (цианидов) ингибирующих ферментные системы клеточного дыхания, как моментально наступает смерть организма. Хромопротеины являются непременными и активными участниками аккумулирования солнечной энергии в зеленых Гемопротеины. К ним относятся гемоглобин и его производные, миоглобин, хлорофиллсодержащие белки и ферменты (вся цитохромная система, каталаза и пероксидаза) Все они содерж в качестве небелкового компонента структурно сходные железо (или магний)-порфирины, но различные по составу и структуре белки обеспечивая тем самым разнообразие их биологических функций. Рассмотрим более подробно химическое строение гемоглобина, наиболее важного для жизнедеятельности человека и животных соединения. Гемоглобин это гемопротеид. Это неферментный белок имеющий интересную структуру. В его состав входит 4 полипептид. цепи. Есть несколько видов гемоглобина: гемоглобин А, есть и фетальный гемоглобин, в состав которого входят несколько иные цепи. Миоглобин похожий по структуре белок - мышечный белок, который в отличие от гемоглобина состоит из 1 полипептид. цепи и 1-го гема. Имеет значимость в доставке кислорода внутри клетки до митохондрий. Гем: Это очень устойчивая структура, практически это самая длинная замкнутая сопряженная система, которая образует порфириновое ядро, состоящее из 4 пиррольных колец соединенных метинильными мостиками. Кроме того здесь имеются боковые цепи. Железо связано с пиррольными ядрами, и за счет координационных связей оно связано еще и с азотом имидозольных ядер гистидина полипептидных цепей. Обеспечивается связывание кислорода и образование оксигемоглобина. Соединение в котором железо 3 валентно - метгемоглобин, образуется при действии сильных окислителей (лаки, анилиновые краски). В крови всегда присутствует метгемоглобин не выше 2%. Метгемоглобин - производное гемоглобина не способен транспортировать кислород. Восстановление гемоглобина происходит за счет фермента -метгебоглобинредуктазы. У детей этот фермент крайне неактивен. В боковой цепи содержится 4 метильные группы , 2 винильных и 2 остатка пропионовой кислоты.Болезни гемоглобинов (их насчитывают более 200) называют гемоглобинозами. Принято делить их на гемоглобинопатии, в основе развития которых лежит наследственное изменение структуры какой-либо цепи нормального гемоглобина (часто их относят также к «молекулярным болезням»), и талассемии, обусловленные нарушением синтеза какой-либо нормальной цепи гемоглобина. Различают, также железодефицитные анемии. Классическим примером наследственной гемоглобинопатии является ссрповидно-клеточная анемия. При этой патологии эритроциты в условиях низкого парциального давления кислорода принимают форму серпа. Гемоглобин S. Отличается по ряду свойств от нормального гемоглобина, в частности, после отдачи кислорода в тканях он превращается в плохо растворимую форму и начинает выпадать в осадок в виде веретенообразных кристаллоидов, названных тактоидами. Последние деформируют клетку и приводят к массивному гемолиз Химический дефект сводится к замене единственной аминокислоты, а именно глутаминовой, в 6-м положении с N-конца на валин в β-цепях молекулы гемоглобина HbS. Это результат мутации в молекуле ДНК, кодирующей синтез β-цепи гемоглобина Талассемии, строго говоря, не являются гемоглобинопатиями. Это генетически обусловленное нарушение синтеза одной из нормальных цепей гемоглобина. Если угнетается синтез β-цепей, то развивается β-талассемия, при генетическом дефекте синтеза α-цепей развивается α-талассемия.
|
7. Фосфопротеиды, гликопротеиды. К белкам этого класса относятся казеиноген молока, в котором содержание фосфорной кислоты достигает 1%, втеллин, виеллинин и фосвитин, выделенные го желтка куриного яйца, овальбумин, открытый в белке куриного яйца, ихтулин, содержащийся в икре рыб, и др. Большое количество фосфопротеииов содержится в ЦНС. Фосфопротеины занимают особое положение в биохимии фосфорсодержащих соединений не только в результате своеобразия структурной организации, но и вследствие широкого диапазона функций в метаболизме. Характерной особенностью структуры фосфопротеинов является то, что фосфорная кислота оказывается связанной сложноэфирной связью с белковой молекулой через гидроксильные группы β-оксиаминокислот, главным образом серина и в меньшей мере треонина. Фосфопротеины в клетках синтезируются в результате посттрансляционной модификации, подвергаясь фосфорилированию при участии протеинкиназ. Фосфопротеины содержат органически связанный, лабильный фосфат, абсолютно необходимый для выполнения клеткой ряда биологических функций. С другой стороны, они являются ценными источниками энергетического и пластического материала в процессе эмбриогенеза и дальнейшего постнатального роста и развития организма. Простетические группы гликопротеинов представлены углеводами и их производными, весьма прочно связанными с белковой частью молекулы Для определения химической природы углеводного компонента нативные гликопротеины го межклеточного вещества, сыворотки крови и других биологических жидкостей подвергают гидролизу. После этого в гидролизате обнаруживают наряду со свободными аминокислотами гексозамины (глюкозамин, галактозамин), глюкозу, маннозу, галактозу, ксилозу, арабинозу, глюкуроновую, уксусную и серную кислоты, нейраминовую и сиаловые кислоты и др. В состав простетических групп некоторых гликопротеинов входят гликозаминогликаны (прежнее название комплекса - мукополисахариды; синонимы: гликозаминопротеогликаны, протеогликаны), иногда встречающиеся в тканях и в свободном состоянии. К гликозаминогликанам относятся гиалуроновая и хондроитинсерная кислоты. Гиалуроновая кислота входит в состав внеклеточного основного вещества соединительной ткани, содержится в клеточных оболочках, а также в значительных количествах в синовиальной жидкости и стекловидном теле. Полимерная линейная структура гиалуроновой кислоты обеспечивается регулярным чередованием дисахаридных единиц, состоящих из D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина, соединенных β (1-3)-гликозидной связью. Между собой эти структурные единицы дисахаридов соединены обычными в (1-4)-связями; последние разрываются при действии фермента гиалуронидазы. Хондроитинсерная кислота также является полимерной молекулой внеклеточного основного вещества и имеет аналогичную с гиалуроновой кислотой структуру, с тем единственным отличием, что вместо N-ацетил-D-глюкозамина в ее состав входит N-ацетил-D-галактозамин, к гидроксильной группе 4-го углеродного атома которого присоединена сульфатная группа. К биологически активным гликопротеинам относятся интефероны синтезируемые в животных клетках в ответ на возбуждение экзогенным стимулятором; они наделены антивирусными и противоопухолевыми свойствами и оказывают клеточно- и иммунорегуляторное действием. Из других гликопротеинов выполняющих ряд важнейших биологических функции следует отметить все белки плазмы крови (за исключением альбуминов), трансферрин, Церулоплазмин, гонадотропный и фолликулостимулирующие гормоны, некоторые ферменты, а также гликопротеины в составе слюны (муцин), хрящевой и костной тканей и яичного белка (овомукоид).
| 8.Химическаа природа ферментов. Изучение ферментов показало, что они обладают св-ми белков. Какие св-ва характерны для ферментов? 1) они являются амфотерными 2)осаждаются сульфатом аммония т.е. высаливаются 3) инактивируются при нагревании под действием концентрированных кислот и щелочей 4) неспособны проходить через полупроницаемые мембраны. Абсолютным доказательством белковой природы ферментов - это синтез их из отдельных аминокислот. Сегодня синтезированы из отдельных аминокислот несколько ферментов. Первыми ферментами синтезированные рибонуклеазы (ферменты расщепляющие РНК) и пепсин (основной фермент желудочного сока). Причем синтезированный рибонуклеаза и пепсин ничем не отличались по свойствам по каталитической активности от выделенных из естественных тканей. По хим. составу ферменты как и белки могут быть двух видов - простые и сложные (протеины и протеиды). Несколько слов о протеинах. Они могут состоять из одной полипептидной цепи (рибонуклеаза содержащая 124 ам. ксл. отатка, пепсин, трипсин) В то же время ряд ферментов состоят из нескольких полипептидных цепей т.е. являются олигомернымн белками. Например альдолаза - фермент гликолиза, РНК-полимераза и др. К первой группе относятся обычно класс гидролиз, практически все гадролитические ферменты состоят только из аминокислот т.е. являются простыми белками. Кроме того, некоторые лиазы, а вот все остальные классы ферментов в основном явл. сложными белками т.е. для каталитической активности многих ферментов кроме белковой части необходим второй компонент получивший название кофактор. Есть каталитически активный фермент вместе с кофактором получил название холофермент. Это каталитически активный фермент состоящий из белковой и небелковой части кофактора. Белковая часть холофермента получила название апофермент. Характерной особенностью холофермента или сложных ферментов протеидов является, то, что ни белковая часть апофермента, ни кофактор в отдельности не обладают заметной каталитической активностью.
| 9. Коферменты, характеристика, связь с витаминами. Коферменты — это органические вещества, как правило, аминокислотной природы, непосредственно участвующие в катализе в составе фермента. Простые, относятся обычно к классу гидролаз, практически все гидролитические ферменты состоят только из аминокислот, т.е. являются простыми белками. Кроме того, некоторые лиазы, а вот все остальные классы ферментов в основном явл. сложными белками, т.е. для каталитической активности многих ферментов кроме белковой части необходим второй компонент получивший название кофактор. Есть каталитически активный фермент вместе с кофактором получил название холофермент. Это каталитически активный фермент, состоящий из белковой и небелковой части кофактора. Белковая часть холофермента получила название апофермент. Характерной особенностью холофермента или сложных ферментов протеидов является, то, что ни белковая часть апофермента, ни кофактор в отдельности не обладают заметной каталитической активностью. Какую же роль выполняют тот и другой? Оказывается апофермент резко повышает каталитическую активность кофактора, а кофактор в свою очередь стабилизирует белковую часть, делает ее более устойчивой и менее уязвимой к денатурирующим агентам. Поэтому встает вопрос, что и какие вещества явл. кофакторами? Роль кофакторов, как выяснилось, играют большинство витаминов или соединений построенных с их участием, но не только витамины выступают в роли кофакторов. Кроме того, это некоторые полипептиды, группы нуклеотидов и их производные и, наконец, ионы некоторых металлов. Последние годы в соответствии с химической природой кофакторов появилась классификация: 1) Кофакторы жирного ряда (глютатион, липоевая кислота, долихол фосфат). 2 Кофакторы алифатического ряда (убихинон или коэнзим Q). 3) Кофакторы гетероциклического ряда а) содержащие витамины (B1) тиоминлирофосфат (В6) перидоксальфосфат (В7) биоцетин (В9) тетрогидрофолат содержащий фоливую кислоту (фолиум - лист) 6) не содержащие витаминов геминовые кофакторы. Основой этих кофакторов является гемовое железо 4 Кофакторы-нуклеотиды а) содержащие витамины содержащие витамин В2 (флавинмононуклеотид) (фляос - желтый) (флавинадениндинуклеотид) НАД, НАДФ (РР или В5) HSKoA (пантотеновая кислота ВЗ) Кобамидные коферменты (В 12) содержат кобальт б) нуклеотиды не витамины АТФ, уридиндифосфорноглюкуроновая кислота (УДФК), фосфоаденозинфосфосульфат (ФАФС) - активная фосфорная кислота, (ЦТФ) цитидинтрифосфорная кислота. Ф-ции: АТФ участвует в переносе адениловой и фосфорной кислоты, участвует в реакциях аденилирования и фосфолирирования ФАФС участвует в переносе сульфогрупп УДФК участвует в переносе глюкуроновой кислоты ЦТФ участвует в активации холина и фосфотидной кислоты. Процессы идущие при биосинтезе фосфолипидов. 5 Кофакторы ионов металлов Fe, Mn, Zn, К, Na, Mg, Ca, Сu.
|
10. Механизм действия ферментов. Практически наступила пора задать главный вопрос энзимологии. Почему собственно в присутствии ферментов скорость реакции возрастает? Сегодня абсолютного ответа наукой не найдено. Принято выделять сегодня две стороны проблемы. 1. Термодинамический аспект 2. Структурно – кинетический. Термодинамич. аспект. Каждая молекула любого вещ-ва облад. определ. уровнем внутренней энергии. Этой энергии как правило недостаточно для того, чтобы -нней энергии до опред. предела, как вещество начинает взаимодействовать со своим окружением т.е. реагировать с ним. Минимальный уровень внутренней энергии необходимый для перехода молекулы вещества в реакционно-способное состояние явл.- энергетическим барьером реакции. По количеству энергии кот. необходимо сообщить молекуле для перехода ее в реакционное состояние получило назв. - энергии активации (ед. измер. - ккал / моль или Кдж/ моль) Чем больше эн. актив. а, следовательно чем выше энергетический барьер реакции тем медленнее пройдет реакция. Почему? С увеличением энергии активации вероятность перехода молекул субстрата в реакционно-способное состояние резко снижается. Как можно уменьшить энергию активации? Величину энергии активации можно уменьшить двумя приемами. 1. Увеличение среднего уровня внутренней энергии путем повышения температуры. 2. Попытка снизить энергетический барьер реакции. КАК ЕГО СНИЗИТЬ? Снижение его возможно только путем снижения изменение структуры субстрата Ферменты ускоряют ход химической реакции, снижая энергетический барьер реакции. Однако тем самым уменьшают энергию активации. За счет проведения реакции, но обходному пути с образованием ES комплексов. Следует подчеркнуть, что ферменты снижают энергию активации значительно больше, чем катализаторы небиологической природы. Например, реакция гидролиза сахарозы до глюкозы и фруктозы. Е актив. = 32 Ккал/молъ. В присутствии кислоты снижается до 25, а в присутствии сахоразы до 9. Реакции при кот. происходит выделения энергии получили названия экзоорганические. Эти реакции могут идти самопроизвольно. Ферменты катализируют только экзоораническне реакции. Реакции эндоорганические требуют использование энергии макроэргических соединенний СРУКТУРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ СТОРОНА ПРОБЛЕМЫ МЕХАНИЗМА. Снижение энергетич. барьера говорит о том, что при взаимодействии фермента с субстратом происход. изменение структуры реагирующих молекул, причем это такие изменения которые способств. протеканию опред. р-ций. Дело в том, что реакции, протекающие в организме человека многоступенчатые, т.е. метаболические пути в ходе которых идет, предположим, идет расщепление глюкозы, включают в себя множество реакций. Тогда становится ясно, что ослабление прочности перестраиваемой связи будет способствовать протеканию реакции. Эта цепь логических рассуждений должна привести вас к мысли о том, что ферменты, взаимодействующие с субстратом так перестраивают структуру этого субстрата, что определенные связи в субстрате становятся менее прочными, а значит более уязвимыми к действию реагентов. А как ослабить прочность связи ? Каким образом достигается ферментами ослабление прочности связи? Это ослабление может достигаться двумя путями. 1 Путь это изменение электронной плотности путем перераспределения конкретной связи. 2 Путь это изменение пространственной структуры молекулы субстрата. С этих позиций можно выделить несколько эффектов которые в той или иной мере объясняет ускорение хода реакция ферментами. 1- й эффект. Уже сам факт связывания фермента с субстратом в активном центре приводит к изменению электронной структуры субстрата и поэтому уже сам факт связывания есть начало катализа. 2-ой эффект. Связанная молекула субстрата оказывается в активном центре в сфере действия каталитических групп (функциональные группы: карбоксильная амидная, имидозольное ядро гистидина и т.д.) эти функциональные группы еще более деформируют электронную структуру субстрата, а перераспределение электронной плотности в молекуле субстрата ослабляет, перестраивая связь. 3-й эффект. В активном центре ферментов присутствуют функциональные группировки радикалов аминокислот, которые обладают кислотными и основными свойствами. От их действия к одной части молекулы субстрата будут присоединяться протоны а от другой ее части протоны будут отщепляться иначе говоря будет работать механизм кислотно-основного катализа Особенно часто это имеет место у ферментов в активном центре которых находятся такие группировки как имидозолъное ядро гистидина. карбоксильные группы в радикалах аспартата и глутомата и аминогруппы лизина. | 11. Функциональные центры ферментов. Функциональные центры - участки поверхности молекулы фермента ответственное за взаимодействие с др белками, причем белками или обладающими каталитической активностью (ферментами) или белками, не обладающими каталитической активностью Подобного рода взаимодействия встречаются при формировании надмолекулярных мультиферментных комплексах. Те комплексы о которых мы говорили (пируватдегдрогеназные, альфакетоглюторатгидрогеназные Почему? Дело в том, что пространственная структура свободного фермента и фермента включенного в комплекс меняется, а значит, меняется и каталитическая активность. Субстраты в превращении которых участвуют ферменты по сравнению с самим ферментом очень часто очень мелкие молекулы, понятно, что в образовании энз-субс. комплекса участвует не вся мол-ла фермента, а только какой-то ее участок, какая-то часть ее поверхности. Этот участок пов-ти фермента ответственный за связывание и превращение субстрата и получил название активного центра В структуру актив, центра входят: в его образование принимают участие не более 10-15 ам.к. остатков определенных образом ориентированных в пространстве по отношению друг к другу. Эти остатки могут далеко располагаться в полипептидной цепи, могут сближаться при формировании третичной структуры. Хемотрипсин принимают участие 4 ам.к. остатка : 2 остатка гистидина (57,40), серин (195), аспартат (102). Составн. элем, актив, центра часто относится участок остова полипептидной цепи удержив. ам.к. радик. в определенном положении друг к др. В активный центр фермента входят кофакторы (исключ. некот. ионов металлов). В активном центре условно выделяют 2 участка: а) субстратный - отвечает за связывание субстрата б) каталитический центр - участок осуществляющий катализ связав. субстрата. Сюда входит кофактор. Кофактору и функ гр. присуща большая роль. В составе многих ферментов так же кроме активных центров имеются регуляторные центры. а) Аллостерический центр б) Центр ковалентной модификации в) Центр связывания с белками и регуляторами Аллостер. центр - центр, находящийся в другом месте от активного центра - участок на пов-ти фермента образованный определенным образом ориентированных ам.к. радикалов. Его 3 мерная структура комплементарна низкомолекулярным лнгандам - кот. выступают в качестве регуляторов. цАМФ, АТФ. Присоединение аллост. модуляторов к аллост. центру приводит к изменению конформации белка, что сопровождается изменением пространственной структуры ферм, и изменен, к катализу. 1. Если присоединение модулятора повышает активность - аллостерич. активатор 2. Если понижает - аллостер ингибитор. Связыв. модул, с актив, центром - обратима. Никогда не возникает ковалентная связь. Активность определяется концентрацией модуляторов. Аллостер ферм, имеют как правило 4 структуру. Один и тот же фермент имеет 2 и более актив, центра кот комплемент, разный модуляторам.
| 12. Виды активирования и ингибирования ферментов. Активаторы повышают, т.е. активируют каталитич. активность ферментов. В одних случаях активатор вытесняет ингибитор или отщепляет его от фермента. Например, соляная кислота, пепсиноген HCl→ пепсин →ингибитор 1). Отщепляет от пепсиногена ингибитор в рез-те этого неактив. фермент - пепсиноген превращ. в активный фермент - пепсин, эффективно расщепл. белки в составе желудочною сока. Итак, первый механизм это вытеснение ингибитора или отщепление его от фермента. Например, цистеин может активировать ряд ферментов, отщепляя от него соли тяжелых металлов, например серебра 2). Активатор может связываться с субстратом, обеспечивая более эффективное взаимодействие субстрата с активным центром. Такова вероятно роль ионов магния во многих реакциях идущих с участием АТФ. Считают, что магниевая соль АТФ является истинным субстратом для многих ферментов. Отсюда и активирующий эффект магния оказывающий влияние практически на все ферменты катализирующие реакции с использованием АТФ. Эти ферменты называют синтетазы или лиазы. Их достаточно много в наших клетках. 3).Активатор может способствовать присоединению кофактора к апоферменту. Холофермент - сложный белок может работать только когда имеется апофермент и кофактор. Так вот активатор, иногда взаимодействуя апофермента с кофактором затруднено, некоторые активаторы обеспечивают такое взаимодействие, а значит образование активной формы - соединение апофермента с кофактором 4) Активаторы иногда способствуют формированию каталитически активной пространственной структуры фермента. Напр., такое действие оказывают ионы Са на фермент амилазу. Итак, активаторы способствуют формированию каталитически активной пространственной структуры фермента, т.е. меняют ее конформацию до своеобразной нужной пространственной конформации при которой комплементарность между активным центром и связанным субстратом резко увеличивается. Без активатора связывание таким образом естественно крайне затруднено 5) Активация может быть аллостерической, т.е. идти за счет присоединения к аллостерич. центру фермента положит. алостерич. модулятора. Его наз. активатором. Это присоединение сопровожд. изменением конформации не только в месте связывания модулятора с аллостернч. центром, но захватывает конформационная волна и актив. центр, причем изменение актив. центра оказ. благоприятным для эффективности катализа. Отсюда аллостерических модуляторов с активирующим эффектом достаточно много. Это различные нуклеотиды, например НАД, НАДФ. Активаторами аллостерическими может являться фосфорная кислота, АТФ, АДФ и др. Эти основные 5 механизмов являются практически механизмами, расшифровывающими действия активаторов на ферменты. Ингибиторы. Это вещества, снижающие вплоть до полного прекращения каталитическую активность ферментов. Оказ. в качестве ингибиторов могут выступать самые разнообраз. вещ-ва от самых простых (ионы металлов) до высокомолекулярных соединений типа белков. Сущ. различные варианты классификации или подразделение ингибирования.. Наиболее часто принято ингибирование делить на обратимое и необратимое. Необратимое встречается реже. При нем происх. или разрушение пространст. структуры фермента в связи с этим фермент не может восстановить срок первоначал. активность. Разрушение пространств. структуры фермента, например денатурация, естественно что необратимыми например ингибиторами явл. концентр. кислоты, щелочи поскольку они вызывают серьезные денатурации при этом наблюд. необратимое изменение фермента в месте длительного контакта этих веществ с ферментами. Наиболее часта причина это образование недиссоциир. комплекса. Энзим - ингибиторного комплекса. Е + J → ЕJ. Обратное восстановление энзима невозможно. Пример йодацетат. Явл. необратимыми ингибиторами тиоловых ферментов, т.е. ферментов, в актив. центре кот.х в катализе приним. участие сульгидрильные группы. ДФФ диизопропил фторфосфат тоже явл. необрат. ингибитором ферментов активность которых зависит от гидроксильной группы серина - сериновые ферменты Трипсин - расщепляет белки, фосфорилаза - расщепляет гликоген, холиностераза - расщепляет ацетилхолин (медиатор парасимпатической нервной системы. В большинстве своем необратимые ингибиторы являются сильными ядами. Связано с тем, что дезорганизация работы ферментов, происходящих под действием этих ингибиторов, несомненно, сопровождается резким нарушением обмена веществ. При обратимом ингибировании образовавшийся энзим-ингибиторный комплекс нестойкий и поэтому способен диссоциировать на свободный энзим и ингибитор. Е + J →←EJ. Различ. 2 вида обратим. ингибирования 1) Конкурентное 2) Не конкурентное.
|
13. Конкурентное и неконкурентное ингибирование. Различают 2 вида обратимого ингибирования 1. Конкурентное 2. Не конкурентное. В чем разница? При конкурентном ингибировании ингибитор по своей структуре подобен, но не идентичен субстрату. Поэтому он может связываться с активным центром фермента, но не подвергается в нем дальнейшим превращениям. Поэтому фермент на время выводится из строя В следствии непрочности связывания ингибитор через некоторое время покидает фермент. Если в клетке присутствуют и субстрат и ингибитор, то в этом случае, как правило, работают две системы. а) E + S→←ES→←E + p. Энзим взаимодействует с субстратом, образуется ЕS комплекс, превращение субстрата приводит к высвобождению энзима и образования продукта реакции. Но в смеси есть еще одно вещество, которое может связываться - это ингибитор, поэтому часть активных центров фермента будет связана с этим ингибитором, поэтому каких соединений образуется больше, зависит от концентрации субстрата и ингибитора. Если в клетке большое количество ингибитора, то фермент выводится из строя практически полностью. Если его немного, то только часть молекул фермента выводится из строя, поэтому суммарная активность в этом случае снижается меньше. Что здесь важно? Повышая концентрацию субстрата в реакционной смеси или в клетке, можно уменьшить степень ингибирования. Другими словами, конкурентное ингибирование несомненно зависит от концентрации субстрата и при увеличении концентрации истинного субстрата происходит полное восстановление активности, т.е. вытеснение ингибитора го активного цента. Классическим примером такого ингибирования является ингибирование фермента сукцннатдегидрогеназы молоновой кислотой или щавелевоуксусной кислотой. Сукцинатдегидрогеназа - это фермент содержащий ФАД. В свою очередь в него входит витамин В2. Катализирует этот фермент реакцию дегидрирования сукцината (янтарная кислота) В ионной виде она соединяется с определенными участками активного центра. В итоге водород отщепляется от сукцината и образовалась непредельная кислота - фумаровая. Оказывается в клетках появляется иногда похожее по структуре соединение, но не идентичное -молоновая кислота (она очень похожа на янтарную, но содержит цепочку из 3 углеродных атомов). Похожа по структуре и шавелеуксусная кислота (4 углеродно дикарбоновая кетокислота). Эти оба ингибитора являются конкурентами с янтарной. Они конкурируют, за активный центр и поэтому если их концентрация в клетке увеличивается, то фермент теряет свою активность. Итак, характерной чертой этого типа ингибирования является, то что фермент связывается только со свободным ферментом. Он не связывается с ЕS комплексом потому, что взаимодействие идет по активному центру. Неконкурентный вид. При этом типе ингибирования фермент не похож на субстрат. Т.е. фермент предположим может катализировать превращение какого-то низкомолекулярного соединения, а ингибитором может быть белок. Фермент реагирует с ингибитором за счет каких-то функциональных групп, причем интересно, что это могут быть и группы активного центра и группа расположенные на поверхности других участков молекулы.В учебниках ошибочно и вы утверждаете, что не конкурентные значит не связываются по активному центру. Нет! Может связать какую-то одну группу, но он не может иметь несколько типов связи, поэтому он не может превращаться в этом активном центре, но связать какую-то одну группу, которая имеет огромное значение в катализе он может. Это касается низкомолекулярных соединений которые являются не конкурентными ингибиторами Степень такого ингибирования зависит только от концентрации ингибитора и от его сродства к ферменту, причем не конкурентные ингибиторы связываются обратимо как с самим ферментом, так и с ES комплексом. Энзим взаимодействует с ингибитором, образуя EJ комплекс (обратимое ингибирование), но может взаимодействовать при не конкурентном ингибировании с ES комплексом с образованием ESJ комплекса. В виду особой важности регуляции клеточного метаболизма обычно отдельно рассматривают аллостерическое ингибирование. Хотя это частный случай не конкурентного ингибирования. Принципиальная разница в том, что аллостерический ингибитор связывается исключительно с аллостерическим центром. С другими участками он не связывается. Только с аллостерическим на основе принципа комплементарности. Присоединения аллостерического ингибитора к регуляторному центру приводит к изменению пространственной структуры фермента, что затрагивает активный центр. Причем происходят такие изменения, что связывания и катализ практически становятся невозможными. Происходящее изменение активности связано с изменением конформации.
| 14. Регуляция активности ферментов. Активация ферментов это один из механизмов, с помощью которого клетки меняют свой метаболизм. Как можно изменить работу этих мощных биокатализаторов? Существует 2 типа регуляции работы ферментов 1) СРОЧНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ. Изменение активности имеющихся в клетках ферментов. Реализуется быстро. 2) ЗАМЕДЛЕННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ. Реализуется за счет изменения концентрации самих ферментов в клетках. Изменение концентрации ферментов в клетках достигается 2 путями 1 или за счет усиления синтеза 2 или за счет изменения распада. Механизмы срочной регуляции. Регуляция с изменением активности имеющихся в клетках ферментов. В процессах срочного регулирования важнейшая роль, принадлежит следующим 5 механизмам. 1 Образование ферментов из предшественников.2 Обратимое ингибирование конкурентного типа. З. Аллостерическое ингибирование или активация с участием механизма положительной или отрицательной обратной связи. 4. Ковалентная модификация ферментов 5. Белок-белковое взаимодействие. Краткая характеристика 1 Целый ряд ферментов в организме человека синтезируется в виде своих неактивных предшественников -проферментов. Далее они в таком виде они могут находиться в клетках или поступают в биологические жидкости. Обычно проферменты имеют более длинные полипептидные цепи отсюда у них нет активного центра и они не могут работать как ферменты. В случае необходимости под действием специфических ферментов, а иногда других агентов, путем ограниченного протиолиза от профермента отщепляется различной длины полипептидные цепи и формируется активный фермент. В виде проферментов в крови циркулирует целый ряд факторов свертывания крови. Почему кровь не свертывается? Поскольку большое количество работающих здесь компонентов. Например, такие как протромбин. Они активируются при повреждении сосудов и обеспечивает свертывание крови. Активация идет по каскадному механизму. 3. Наиболее частый механизм регуляции. Причем в клетках встречаются механизмы и активации и ингибирования. Если бы клетка не могла бы сама определить, сколько произвести того или иного продукта я имею ввиду метаболического пути и ждала бы команды сверху, то очевидно бы погибла. В клетке нет отсека для хранения. Это механизм, с помощью которого клетка узнает, когда данного вещества произведено достаточно. Перекрест метаболических путей достаточно сбалансирован и одно и то же соединение может использоваться во многих ферментативных реакциях. Так регулируется синтез холестерина, пуриновых и пиримидиновых метаболитов и др. метаболические пути. Механизм аллостерической активации очень часто встречается как активация предшественникам. Типичным примером может быть эффект который наблюдается у бактерий синтезирующих изолейцин из треонина. тре Е1→ а Е2→ в Е3→сЕ4→dЕ5→иле. В этом многоступенчатом метаболическом процессе участвуют 5 ферментов. В этой системе треонин является аллостерическим активатором первого фермента метаболического пути. Не включается синтез пока в клетки не накапливается треонин. Пока он используется для различных процессов превращение не идет как только так сразу. Аллостер. активация широко используется и при активировании различных процессов которые обеспечивают клетки энергии. Например, АДФ, АМФ, фосфорная кислота и пирофосфат увеличивают активность целого ряда ферментов, работа которых обеспечивает клетки в виде энергии АТФ. Как прекращается синтез? Оказывается, что в целом ряду метаболических процессов конечный продукт данного метаболического пути действует на первый или второй аллостерический фермент инактивируя его работу. Если данного вещества синтезировано достаточное количество. В целом аллостерическая активация и ингибирование представляют собой высокоэффективные механизмы поддержания в клетках необходимых веществ на оптимальном уровне.
| 15. Современная классификация и номенклатура ферментов. 1) тривиальная номенклатура 2) рабочая номенклатура З) систематическая номенклатура, т.е. обычно для названия одного и того же фермента очень часто используют несколько названий, поэтому в следствии все возрастающего числа вновь открываемых ферментов было принято международное соглашение о систематической номенклатуре ферментов. В соответствии с этой системой все ферменты в зависимости от типа катализируемой реакции, я еще раз подчеркиваю что в основу положен тип катализируемых реакций, делят на 6 больших классов. В каждом классе выделяют подкласс. В подклассе выделяют под подкласс, а уже там соответственно название конкретного фермента. Шифр фермента для того что бы было понятно о каком ферменте говорит китаец если его читает русский. Например 4 буквенное обозначение 1 -ая класс, 1 подкласс, 1 под подкласс и первый порядковый номер в этом под подклассе, т.е. шифр фермента всегда включает 4-ех цифровое обозначение.Какие же классы по международному соглашению 1961 г. выделяют? а). Оксидоредуктазы - ферменты катализирующие окислительно-восстановительные реакции в организме человека б). Трансферазы - ферменты катализирующие реакции с переносом групп между различными веществами. Например переносящие метильную группу - метилтрансферазы, аминогруппу переносящие - аминотрансферазы и т.д. в). Гидролазы - ферменты катализирующие реакции гидролиза (гидролиз - расщепление с присоединением воды Гидролитических ферментов достаточно много. С пищей мы получаем полимеры, для того чтобы они всасывались их нужно расщепить до мономеров. г). Лиазы -1. ферменты катализирующие присоединение групп по двойной связи (имеется ввиду по месту разрыва двойной связи). 2. Разрыв углерод - углеродной связи, водородными иегидролитическим путем. Например, фермент декарбоксилаза, отщепляющая карбоксильную группу от аминокислоты, как раз относится к лиазам. д). Изомеразы - ферменты катализируют реакции изомеризации. В основном это перенос групп внутри молекул с образованием изомерных форм. Например превращение глюкозы 1- фосфат в глюкозу 6 -фосфат, т.е перенос фосфорильного остатка от первого.е). Лигазы или синтетазы - ферменты которые катализируют образование связи С-С, C-S, C-N, С-О за счет реакции конденсации сопряженных с использованием АТФ, т.е это реакции эндоорганические,требующие притока энергии. Ферменты по праву считают функциональными единицами клеточного метаболизма, поскольку большинство реакций протекающих в наших клетках (ежесекундно в наших клетках протекает десятки тысяч разнообразных химических превращений) идут с участием ферментов, за редким исключением. Только в том случае если в ходе реакции образуется какое-то неустойчивое соединение его стабилизация происходит самопроизвольно т.е. не ферментативным путем. Поэтому изучение ферментов имеет огромное значение для понимания метаболизма, для понимания патологий которые могут развиться у человека. Ферменты осуществляют превращение таким образом огромного кол-ва вещ-в, причем в-в поступающих из внешней среды и в-в образующихся в ходе метаболизма, т.е. непосредственно внутри организма. Некоторые болезни человека особенно генетически обусловленные заболевания связаны с недостаточностью или полным отсутствием того или иного фермента. Энзимопатии - патология, причем она может быть наследственная и врожденная поскольку вообще энзимопатии делятся на первичные и вторичные. Первичные - врожденные, наследуемые. Энзимопатия это патология связанная с нарушением синтеза, т.е. синтез прежде всего ферментов недостаточно активных или полным блоком синтеза какого-то фермента Пример врожденной энзимопатии - фенилкетонурия (правильней - фенилпировиноградноолигоприния С другой стороны патологические состояния, с которыми мы встречаемся, могут быть вызваны избыточной активностью того или иного фермента. В таких случаях удается подобрать препарат ингибирующий активность фермента тем самым помочь больному. Ингибиторы ферменты используются достаточно широко, в том числе и в стоматологии. Очень часто многие лекарственные препарата реализуют свои эффекты воздействуя на ферменты. Измерение активности ферментов плазмы крови, биопсированных тканей имеет огромное значение при диагностики заболевания, а так же контроля за эффективностью проводимого лечения. Часть ферментов используется в качестве лечебных препаратов.
|
16. Оксидоредуктазы. Класс оксидоредуктаз включает ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции разных типов. В частности, в него входят НАД-зависимые и флавиновые дегидрогеназы, рассмотренные выше. Другой тип оксидоредуктаз — оксидазы. Эти ферменты катализируют окисление субстратов путем присоединения кислорода. Так, аминоксидазы окисляют амины с образованием альдегидов и аммиака. Образующийся в таких реакциях пероксид водорода разлагается тоже оксидоредуктазой — каталазой (гемопротеин): 2Н202 → 02+2Н20
| 17. Трансферазы и гидролазы. Трансферазы. К классу трансфераз относятся рассмотренные выше аминотрансферазы и ацилтрансферазы, а также метилтрансферазы, гликозилтрансферазы, фосфотрансферазы и др. В подкласс фосфотрансфераз входят группа ферментов, называемых киназами: они используют аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ) в качестве донора фосфатного остатка. Киназы катализируют перенос у-фосфатного остатка на другие вешества; АТФ при этом превращается в АДФ. Например, глицеринкиназа катализирует фосфорилирование глицерина но а-гидроксильной группе: В результате действия разных киназ в организме синтезируются многочисленные фосфорилированные соединения. В частности, сложные белки фосфопротеины образуются при участии протеинкиназ, остатки фосфорной кислоты присоединяются к гидроксильным группам серина, треонина и тирозина пептидной цепи: Все киназы для проявления максимальной активности нуждаются в ионах Mg2+ или Мn2+. Гидролазы. Эти ферменты катализируют реакции расщепления разнообразных связей с присоединением воды по месту расщепления: К классу гидролаз относятся эстеразы, расщепляющие сложноэфирные связи (например, липаза, холинэстераза); пептидазы, или пептидгидролазы (пепсин, трипсин, карбоксипептидаза и до.) гликозидазы, гидролизующие гликозидные связи, и т д | 18. Общая характеристика витаминов. Витамины — необходимые для нормальной жизнедеятельности низкомолекулярные органические соединения с высокой биологической активностью, которые не синтезируется (или синтезируются в недостаточном количестве) в организме и поступают в организм с пищей. Содержание витаминов в продуктах значительно ниже, чем основных нутриентов — белков, жиров и углеводов, и не превышает, какправило,10-100 мг/100 г продукта. Биологическая роль водорастворимых витаминов определяется их участием в построении различных коферментов. Биологическая ценность жирорастворимых витаминов в значительной мере связана с их участием в контроле функционального состояния мембран клетки и субклеточных структур. Необходимость водо- и жирорастворимых витаминов для нормального течения различных биологических процессов предопределяет развитие выраженных нарушений в деятельности органов и систем при дефиците любого из витаминов. Под авитаминозами понимают полное истощение витаминных ресурсов организма. При гиповитаминозах отмечается резкое снижение обеспеченности организма тем или иным витамином. Введение в организм избытка витаминов может вести к серьезным патологическим расстройствам - гипервитаминозам. Наряду с гипо- и авитаминозами в последние годы выделяют еще одну форму дефицита витаминов — субнормальную обеспеченность организма человека витаминами, обозначаемую как маргинальную («биохимическую») недостаточность, которая представляет собой доклиническую стадию дефицита витаминов и характеризуется только биохимическими нарушениями КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ:1). Жирорастворимые витамины Витамин А, Витамин D, (кальциферолы), Витамин Е (токоферолы) Витамин К. 2). Водорастворимые витамины: Аскорбиновая кислота (витамин С), Витамины группы В - Тиамин (витамин В1), Рибофлавин (витамин В2), Витамин В6 (пиридоксин), Ниацин (витамин РР, никотиновая кислота), Цианокобаламин (витамин В12), Фолиевая кислота (фолацин), Пантотеновая кислота (витамин Вз), Биотин (витамин Н). 3). Витаминоподобные соединения: Витамин Р (биофлавоноиды), Холин, Миоинозит (инозит, мезоинозит), Витамин U, Липоевая кислота, Оротовая кислота, Пангамовая кислота (витамин В15)
|
19. Авитаминозы, гипо-, гипервитаминозы. Под авитаминозами понимают полное истощение витаминных ресурсов организма. Болезни возникающие вследствие отсутствия тех или иных витаминов. Многие авитаминозы можно рассматривать как патологическое состояние, возникающее на почве выпадения функций тех или иных коферментов. При гиповитаминозах отмечается резкое снижение обеспеченности организма тем или иным витамином Введение в организм избытка витаминов может вести к серьезным патологическим расстройствам — гипервитаминозам. Наряду с гипо- и авитаминозами в последние годы выделяют еще одну форму дефицита витаминов — субнормальную обеспеченность организма человека витаминами, обозначаемую как маргинальную («биохимическую») недостаточность, которая представляет собой доклиническую стадию дефицита витаминов и характеризуется только биохимическими нарушениями. 1). Алиментарная недостаточность витаминов: 1. Низкое содержание витаминов в суточном рационе питания. 2. Разрушение витаминов вследствие технологической переработки продуктов питания, их длительного и неправильного хранения и нерациональной кулинарной обработки. 3. Действие антивитаминных - факторов, содержащихся в продуктах. 4. Наличие в продуктах витаминов в малоусвояемой форме. 5. Нарушение баланса химического состава рационов и нарушение оптимальных соотношений между витаминами и другими нутриентами и между отдельными витаминами 6.Пищевые извращения и религиозные запреты, налагаемые на ряд продуктов у некоторых народностей 7. Анорексия. 2). Угнетение нормальной кишечной микрофлоры, продуцирующей ряд витаминов: 1. Болезни желудочно-кишечного тракта, 2. Нерациональная химиотерапия 3). Нарушения ассимиляции витаминов 1. Нарушение всасывания витаминов в желудочно-кишечном тракте: а) заболевания желудка: 6) заболевания кишечника; в) поражение гепатобилиарной системы; г) конкурентные отношения с абсорбцией других витаминов и нутриентов; д) врожденные дефекты транспортных и ферментных механизмов абсорбции витаминов 2. Утилизация поступающих с пищей витаминов кишечными паразитами и патогенной кишечной микрофлорой 3. Нарушение нормального метаболизма витаминов и образования их биологически активных форм: а) наследственные аномалии; б) приобретенные заболевания, действие токсических и инфекционных агентов 4. Нарушения образования транспортных форм витаминов: а) наследственные; б) приобретенные 5. Антивитаминное действие лекарственных веществ, ксенобиотиков. 4). Повышенная потребность в витаминах 1.Особые физиологические состояния организма (интенсивный рост, беременность, лактация). 2. Особые климатические условия. 3. Интенсивная физическая нагрузка. 4. Интенсивная нервно-психическая нагрузка, стрессовые состояния. 5. Инфекционные заболевания и интоксикации. 6. Действие вредных производственных факторов. 7. Заболевания внутренних органов и желез внутренней секреции. 8. Повышенная экскреция витаминов. Антивитамины - это вещества, очень близкие по структуре к соответствующим витаминам. Они не обладают свойствами витаминов, наоборот, являясь их ложными заменителями и включаясь по аналогии в структуре в естественную цепь реакций обмена, прерывают его нормальное течение. По-видимому, в их основе лежит конкурентное вытеснение витаминов из его комплекса в ферментативной системе. В результате образуется недеятельный фермент, обмен нарушается, и возникает тяжелое заболевание. Провитамины - это предшественники витаминов. Только два витамина относящихся к группе жирорастворимых имеют провитамины 1. Это витамин А - провитамином явл. каротины. Они легко расщепляются под действием диоксигеназы панкреатической железы давая два витамина две молекулы витамина А. Поэтому пища богатая кератинами она содержит достаточное кол-во витамина А. 2. Витамин D. Его провитамином является 7 дегидрохолестирин, кот. образуется в коже из холестерина.
| 20. Витамин А Витамины группы А включают значительное число соединений, важнейшими среди которых являются ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота и эфиры ретинола: ретинил-ацетат, ретинил-пальмитат и др. Витамин А присутствует в пищевых продуктах в виде эфиров, а также в виде провитаминов, принадлежащих к группе каротиноидов. Наибольшей витаминной активностью обладает β-каротин. Эфиры ретинола, введенные с пищей в организм, расщепляются в желудочно-кишечном тракте с освобождением ретинола, который всасывается и поступает в печень, где он вновь эстерифицируется в основном с пальмитиновой кислотой, образуя ретинилпальмитат, являющийся главной резервной формой витамина А. Печень служит депо витамина А и содержит значительные количества ретинола в эфиросвязанной форме. Биохимические механизмы, лежащие в основе прочих физиологических эффектов витамина А, остаются менее ясными. Очевидно, однако, что эти механизмы не связаны с наличием у данного витамина коферментных свойств. По-видимому, одним из важных моментов в многостороннем действии витамина А на организм является его выраженное влияние на структуру и функцию мембран клетки и клеточных органелл. Недостаточность витамина А ведет к тяжелым нарушениям со стороны многих органов и систем, в основе которых лежит генерализованное поражение эпителия, характеризующееся его метаплазией и кератинизацией. Особенно типичны поражения кожных покровов (сухость, фолликулярный гиперкератоз, предрасположенность к пиодермии, фурункулезу и т. п.), дыхательных путей (склонность к ринитам, ларинготрахеитам, бронхитам, пневмониям), желудочно-кишечного тракта (диспепсические расстройства, нарушение, желудочной секреции, склонность к гастритам, колитам), мочевыводящих путей (склонность к пиелитам, уретритам, циститам). Значительно страдают также органы зрения, причем нарушения темновой адаптации (гемералопия), явления конъюнктивита и сухость роговицы (ксерофтальмия) при легких формах А-витаминной недостаточности сменяются кератомаляцией, перфорацией роговицы и слепотой в тяжелых случаях заболевания. Нарушение барьерных свойств эпителия и иммунологического статуса организма при дефиците витамина А ведет к резкому снижению устойчивости к инфекциям. Дефицит витамина А и β-каротина в питании является также одним из факторов риска возникновения злокачественных новообразований. Среди населения нашей страны состояние гиповитаминоза А чаще всего является следствием нарушения процессов всасывания липидов, в том числе жирорастворимых витаминов в кишечнике, что связано с поражением его слизистой оболочки или гепатобилиарной системы (хронические энтериты, энтероколиты, гепатиты, ангиохолиты и др.) | 21. Витамин Е. Витамину Е принадлежит важная роль в поддержании стабильности мембран клетки и субклеточных структур, обусловленная его антиоксидантными свойствами, т. е. его способностью тормозить перекисное окисление ПНЖК. Активация же перекисного окисления мембранных липидов с накоплением при этом перекисей ПНЖК и продуктов их дальнейших превращений является одним из механизмов повреждения мембран клетки и клеточных органелл Антиоксидантные эффекты витамина Е обусловлены его способностью инактивировать свободные радикалы, инициирующие перекисное окисление мембранных липидов. Наряду с этим важную роль в обеспечении его антиоксидантной активности играет участие - токоферола в построении цитомембран и экранирование жирных кислот мембранных липидов от взаимодействия со свободными радикалами. Авитаминоз Е у человека не описан. Симптомом гиповитаминоза Е является усиленный гемолиз эритроцитов, обусловленный нарушением стабильности их мембран. Гемолиз эритроцитов усиливается при потреблении с пищей избытка ПНЖК, способствующего усиленному расходованию природного антиоксиданта — токоферола и возникновению его относительного дефицита.
|
22. Витамин К. Биологическая роль витамина К определяется прежде всего его участием в процессах свертывания крови необходим для синтеза в печени функционально активных форм протромбина (фактора II), а также трех других белков, участвующих в свертывании крови,— фактора 7 (проконвертин), фактора 9(фактор Кристмаса). Подобно другим жирорастворимым витаминам," витамин К является, по-видимому, одним т компонентов биологических мембран, активно влияющим на их структурные и функциональные свойства. Недостаточность витамина К у человека приводит к замедлению свертывания крови и развитию выраженною геморрагического синдрома, обусловленных угнетением синтеза протромбина и 8, 9, 10 факторов свертываемости крови, а также замедлением превращения фибриногена в фибрин. Наряду с этим отмечаются изменения функциональной активности и гладких мышц, снижается активность ряда ферментов. Вопрос о специфичности этих сдвигов остается, однако, открытым. Основная причина возникновения недостаточности витамина К у человека — нарушение его всасывания в желудочно-кишечном тракте, вызванное либо заболеваниями кишечника (хронические энтериты, колиты), либо поражениями гепатобилиарной системы, связанными с нарушением желчеобразования (инфекционные и токсические гепатиты, циррозы печени) или выведения желчи в просвет кишечника (желчнокаменная болезнь, опухоли.
| 23. Витамин В1 Тиамии (витамин В1) — соединение, построенное из пиримидинового и тиазолового колец, соединенных между собой метиленовым мостиком. Биологически активной, коферментной фор мой витамина явл. его пирофосфорный эфир — тиаминпирофосфат (ТПФ), или тиамин-дифосфат (ТДФ), широко используемый в настоящее время я лечебной практике под названием кокарбоксилаза. Фосфорилирование тиамина в тиаминдифосфат происходит в печени с участием специфический) фермента тиаминкиназы, катализирующей перенос пирофосфата от АТФ к тиамину. Потребность взрослых людей в тиамине колеблется в зависимости от пола, возраста, интенсивности труда и некоторых физиологических состояний от 1,1 до 2,1 мг/сут. Биологическая роль тиамина связана с его участием в построении коферментов ряда важнейших ферментов, в частности пируватдегидрогеназы, катализирующей окисление пировиноградной кислоты до ацетил-КоА; α-кето-глутаратдегидрогеназы, участвующей в превращении одного из метаболитов цикла Кребса-α-кетоглутаровой кислоты в сукцинил-КоА; транс-кетолазы, регулирующей ключевые реакции пентозофосфатного цикла. Перечисленные ферменты участвуют в регуляции основных этапов метаболизма различных нутриентов и прежде всего углеводов, в связи с чем тиамин играет важнейшую роль в осуществлении превращений именно этого класса нутриентов. Поскольку углеводы вносят основной вклад в обеспечение организма человека энергией, тиамин имеет также важное значение для процессов энергетического обмена. Тиамин необходим также для биосинтеза важнейшего нейромедиатора - ацетилхолина. Недостаточность тиамина в организме приводит к нарушению окисления углеводов, накоплению недоокисленных продуктов (пировиноградной кислоты и др.) в крови и моче, угнетению биосинтеза ацетилхолина. Эти биохимические нарушения лежат в основе возникновения ряда патологических симптомов со стороны нервной (головная боль, раздражительность, ослабление памяти, периферические полиневриты, парезы, в тяжелых случаях — параличи) и сердечнососудистой систем (тахикардия, боли в области сердца, расширение границ сердца, приглушенность сердечных тонов, одышка, отеки) и органов пищеварении (резкое снижение аппетита, боли в животе, тошнота, снижение тонуса кишечника, запоры), развивающихся при недостаточности тиамина. Степень выраженности указанных симптомов зависит от степени недостаточности тиамина. Клинически выраженные формы недостаточности тиамина обозначают как болезнь бери-бери. Выделяют 3 формы этого заболевания — влажную (с преимущественным поражением ССС), сухую (с поражением нервной системы) и детскую (с острым началом и тяжелым течением). Наиболее распространены смешанные формы бери-бери с сочетанным поражением ССС и нервной системы. | 24. Витамин В2. Рибофлавин (витамин В2) представляет производное изоаллоксазина, связанного с 5-атомным спиртом — рибитолом. Суточная потребность в рибофлавине взрослого человека составляет 1,3 — 2,4 мг, а в расчете на 1000 ккал 0,6—0.7 мг. Биологическая роль рибофлавина определяется прежде всего его участием в построении двух важнейших коферментов — флавинмоно-нуклеотида (ФМН) и флавинадениндинуклеотида (ФАД), входящих в состав различных окислительно-восстановительных ферментных систем. ферментов. Таким образом, биохимический механизм действия рибофлавина связан с его участием в процессах биологического окисления и энергетического обмена. Наряду с этим рибофлавин участвует в построении зрительного пурпура, защищая сетчатку от избыточного воздействия Уф-лучей. Гипо- и авитаминоз В2 (арибофлавиноз) распространены в ряде районов развивающихся стран Африки, Южной и Юго-Восточной Азии. Заболевание характеризуется поражением слизистой оболочки губ с вертикальными трещинами и десквамацией эпителия (хейлоз), ангулярным стоматитом, глосситом, себорейным шелушением кожи вокруг рта, на крыльях носа, ушах, носогубных складках и изменениями органа зрения. Основные причины гипо- и авитаминоза В2: резкое снижение потребления молока и молочных продуктов — важнейших пищевых источников рибофлавина; хронические заболевания желудочно-кишечного тракта, сопровождающиеся нарушением процессов кишечной абсорбции; прием медикаментов антагонистов рибофлавина (акрихин и его производные). |
25. Витамин РР, никотиновая кислота, ее амид. Ниацин (витамин РР). Является производным пиримидинового ядра. Основными представителями этой группы витаминов являются никотиновая кислота и никотинамид. Их биологическая активность практически одинакова, но фармако-терапевтические свойства различны — никотиновая кислота оказывает значительно более выраженное сосудорасширяющее действие, чем никотинамид. В животных тканях ниацин содержится в основном в виде никотинамида. Биологическая роль ниацина связана с его участием в построении двух коферментов никотинамидадениндинуклеотида При недостаточности ниацина развивается пеллагра — тяжелое заболевание, связанное с поражением желудочно-кишечного тракта (глоссит, нарушение секреции желудочного сока, упорная диарея), кожи (симметричный дерматит лица и открытых частей тела) и ЦНС (раздражительность, боли в различных участках тела, нарушение чувствительности, кожных рефлексов, повышение сухожильных рефлексов и появление патологических рефлексов, судороги, атаксия, психозы, в тяжелых случаях — деменция). Потребность взрослого человека в ниацине составляет 14 - 28 мг ниациновых эквивалентов в сутки, а в расчете на 1000 ккал около 6—7 мг. По строению и действию близок к никотиновой кислоте и наравне с нею рассматривается как витамин РР. В связи с нейтральной реакцией растворов никотинамид не вызывает местной реакции при инъекциях. Выраженного сосудорасширяющего действия никотинамид не оказывает, и при его применении не наблюдается покраснения кожных покровов и чувства прилива крови к голове, часто встречающихся при применении никотиновой кислоты. Показания к применению и дозы в основном такие же, как для никотиновой кислоты (пеллагра, гастриты с пониженной кислотностью, хронические колиты, гепатиты, цирроз печени и др.). Как сосудорасширяющее средство никотинамид, однако, не применяют. Назначают никотинамид внутрь и парентерально.
| 26. Витамин В6. Витамин В6. Основные представители семейства витаминов группы В6 — пиридоксаль и пиридоксамин. Они же и наиболее распространены в пищевых продуктах. Биологически активной, коферментной формой витамина B6 являются его фосфорилированные производные: пиридоксалъ-5-фосфат и пиридоксамин-5-фосфат. Биологическая роль витамина B6 определяется участием его активных фосфорилированных производных в качестве коферментов в функционировании многочисленных ферментных систему Витамин В6 играет роль кофермента во многих превращениях ряда аминокислот — серина, глицина, цистеина и др. Образование в организме ниацина из аминокислоты триптофана также связано с участием пиридоксинзависимых ферментов. Витамин В6 участвует в качестве кофермента в многочисленных метаболических реакциях, связанных прежде всего с процессами обмена аминокислот. Кроме того, он необходим для ряда важнейших реакций углеводного и липидного обмена Недостаточность пиридоксина сопровождается выраженными нарушениями со стороны ЦНС (раздражительность, сонливость, периферические полиневриты), кожных покровов и слизистых оболочек (себорейный дерматит, ангулярный стоматит, хейлоз, конъюнктивит, глоссит). Потребность в витамине взрослого человека 1,8- 2,0 мг
| 27. Биотин. В основе строения биотина лежит тиофеновое кольцо, к которому присоединена мочевина, а боковая цепь представлена валерьяновой кислотой. Наличие серы в биотине не имеет сушественного значения для биологической активности этого соединения, так как в оксибиотине (где вместо серы находится кислород) биологическая активность сохраняется. Биотин представляет собой кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде и спирте. Это - устойчивое соединение, биологическая активность которого не меняется при кипячении растворов и при доступе кислорода. Биотин необходим для синтеза пуринов на стадии фиксации СО2; он участвует в реакциях образования малонил-КоА из ацетил-КоА, CO2 и АТФ, в реакциях обратимого карбоксилирования пировиноградной кислоты с образованием щавелевоуксусной кислоты, декарбоксилирования сукцинилкоэнзима А, а также в некоторых реакциях обмена, вовлекающих аспарагиновую кислоту. В последнее время установлено, что СО2 может присоединяться к биотин-ферментному комплексу с образованием «активной формы углекислоты». Суточная потребность 0,25 мг.
|
28. Витамин В12. Биологическая роль витамина В12 связана с его коферментными свойствами. Он участвует в построении ряда ферментных систем и, прежде всего метионинсинтетазы, катализирующей перенос лабильной метильной группы с тетрагидрофолиевой кислоты на гомоцистеин с образованием при этом аминокислоты метионина и регенерацией свободной тетрагидрофолиевой кислота. В ходе этих превращений витамин B12 служит промежуточным переносчиком могильной группы. Авитаминоз В12 характеризуется нарушением кроветворения с развитием макроцитарной гиперхромной анемии, поражением нервной системы и органов пищеварения. При авитаминозе отмечаются раздражительность, утомляемость, фуникулярный миелоз (дегенерация и склероз задних и боковых столбов спинного мозга), приводящий в легких случаях к парестезиям, в тяжелых — к параличам и расстройствам функций тазовых органов; наблюдаются потеря аппетита, глоссит, ахилия, нарушения моторики кишечника. Суточная потребность – З мкг, беременным - 4 мкг.
| 29. Фолиевая кислота Фолиевая кислота — продукт взаимодействия птеридина, парааминобензойной и L-глутаминовой кислот. Параду с птероилмоноглутаминовой кислотой в природе широко распространены производные фолиевой кислоты, в которых птероевая кислота связана с двумя, тремя и более остатками глутаминовой кислоты — так называемые фолаты. Птероилмоно-, ди- и триглутаминовые кислоты обозначают как «свободные», а птероилполиглутаминовые кислоты так "связанные" фолаты. В пищевых продуктах преобладают «связанные» фолаты, всасывание которые в кишечнике требует предварительного освобождения их от избытка глутаминовой кислоты с помощью особых кишечных ферментов — у-глутамилкарбоксипептидаз (конъюгаз). Превращение фолиевой кислоты в тетрагидрофолиевую, связанное с восстановлением птеридинового ядра и присоединением к нему 4 водородных атомов, происходит в печени при участии специфического фермента — дигидрофолатредуктазы. Биологическая роль фолацина определяется коферментными свойствами ТГФК, способной присоединять различные одноуглеродистые остатки и активно участвовать в их дальнейших превращениях, являющихся существенным мометом в процессах биосинтеза пуриновых оснований и дезокситимидинфосфата — важнейших компонентов нуклеиновых кислот. Вместе с тем способность ТГФК к переносу метальной (-СНз) группы определяет ее важную роль в процессе образования из гомоцистеина метионина, лабильные метильные группы которого необходимы для синтеза холина, адреналина, креатина и метаболизма никотиновой кислоты, гистамина и др. ТГФК участвует также во взаимопревращениях аминокислот серина и глицина, в ходе которых образуется основная часть одноуглеродных фрагментов. Наконец, фолиевая кислота необходима для превращения промежуточного продукта метаболизма гистидина — формиминоглутаминовоя кислоты в глутаминовую кислоту. Таким образом, биохимические функции фолиевой кислоты зесьма разнообразны и связаны с участием в процессах биосинтеза белка и нуклеиновых кислот, реакциях метилирования и метаболизме ряда аминокислот. Фолацин имеет особое значение для процессов роста и развития, характеризующихся высокой скоростью синтеза белка и нуклеиновых кислот, и проявляет липотропные свойства, обусловленные его участием в ресинтезе метионина. Суточная потребность взрослых людей в фолацине составляет 200 мкг, беременных – 400 мкг.
| 30. Пантотеновая кислота. Химическая структура пантотена в настоящее время полностью установлена и подтверждена синтезом. В состав пантотена входит β-аланин, соединенный через аминогруппу с диоксимонокарбоновой кислотой. Чистая пантотеновая кислота представляет собой светло-желтое вязкое масло, хорошо растворимое в воде. Суточная потребность человека исчисляется примерно в 10мг. Выяснилась тесная связь пантотена с реакцией ацетнлирования в животном организме. Как известно, - при реакции ацетилирования остаток уксусной кислоты - ацетильный радикал, (СН3СО-) присоединяется к ацетилируемому соединению. Таким путем происходят, например, превращения ароматических аминов в соответствующие ацетилированные производные в печени и холина в ацетилхолин в ткани мозга. Оказалось, что в сосстав коферментной группы, осуществляющей указанную реакцию ацетилирования (КоА), входит пантотеновая 1 кислота. КоА участвует в переносе не только ацетильного, но и других кислотных (ацильных) радикалов, образуя соответствующие ацилкоэнзимы А (ацетил-, бутирил-, сукцинил-КоА и т.п.). В окислительном превращении пировиноградной кислоты, начиная с момента образования уксусной кислоты, точнее, ацетильного радикала, находящегося в связанном состоянии, также участвует коэнзим А, в который входит пантотеновая кислота. Эти данные имеют, по-видимому, наиболее общее значение, так как окислительный распад уксусной кислоты до углекислоты и воды представляет собой последний этап в образовании конечных продуктов обмена белков, жиров и углеводов. Можно вообще считать, что нарушение в обмене веществ при недостатке в организме пантотеновой кислоты обусловлено частичным выпадением функций КоА, для образования которого необходима пантотеновая кислота |
31. Гормоны, общая характеристика, химическая природа. Механизм действия. При функционировании эндокринной системы регуляторные молекулы синтезируются в клетках специализированных органов (железы внутренней секреции), затем они поступают в кровь и переносятся кровью £ другие органы и ткани, где и оказывают свое специфическое действие. Эти регуляторные молекулы принято называть гормонами. При работе паракринной системы регуляторные молекулы синтезируются клетками, поступают в межклеточную фазу и воздействуют на рядом находящиеся клетки той же самой ткани. Эти регуляторные молекулы часто называют тканевыми гормонами или местными гормонами Молекулы принимающие участие в передаче регуляторных сигналов между клетками принято называть сигнальными молекулами. Например инсулин и кортизол являются типичными горонамн, а простогландины, тромбоксаны являются тканевыми гормонами, но и те и другие относятся к сигнальным молекулам. Гормоны - сигнальные молекулы, синтезируемые в клетках желез внутренней секреции, поступающие в кровеносную и лимфатическую систему и оказывающие регуляторный эффект на клетки других органов и тканей. Оказывается гормонам присущ целый ряд основных свойств - 3 свойства: 1 Высока биологическая активность. Гормоны оказывают регуляторный эффект в концентрациях в 10' -10'12 молей. 1 Высокая специфичность действия. Во-первых для каждого гормона характерен свой регуляторный эффект Во-вторых отсутствие гормонов не может быть заменена в организме комбинацией других гормонов. 3 Дистантносгь действия - способность оказывать регуляторный эффект в органах удаленных от места синтеза гормонов в связи с этим огромное значение имеет состояние механизмы их транспорта. Патология эндокринной системы иногда связана с нарушением транспорта гормона соответствующим органам- Механизм действия гормонов Молекулы гормонов белковой природы, гормонов пептидов и гормоны производных аминокислот за исключением полированных тиронинов гидрофильны, поэтому они без особых проблем переносятся током крови, но не могут проникать через мембраны клеток, поэтому рецепторы для таких гормонов локализуются в наружной клеточной мембране, причем гормон связывающий домен этих рецепторов расположен всегда на внешней стороне мембраны и может взаимодействовать с гормоном, находящимся в жидкости окружающей клетку. Поэтому требуется специальный механизм, обеспечивающий трансформацию внеклеточного регулягорного сигнала в сигнал внутриклеточный. Это связано с синтезом в клетке соединений выступающих в клетки "вторых вестников" (мессенджеры). Механизмы действия отдельных гормонов этой группы сильно различается, тем не менее формирование ответа клетками на воздействие регуляторного сигнала всегда начинается с образования гормон-рецепторного комплекса. Образование этого комплекса сопровождается в дальнейшем генерацией химического сигнала изменяющего метаболизм клетки Рецепторы этих биорегуляторов локализуются на внешней стороне наружной клеточной мембраны. Далее происходит активация О,-белка и этот белок взаимодействует с аденилатциклазой. Адекилатциклаза отщепляет от АТФ пирофосфат и образуется цАМФ, который далее соединяется с ферментом с АМФ-зависимой протеинкиназой (А-киназа) и пререаодит фермент в активную форму. Неактивная форма представляет собой тетромер, состоящий из 2-х каталитических и 2-х регуляторных субъединиц. При взаимодействии цАМФ происходит диссоциация комплекса на регуляторные субъединицы связанные с цАМФ и свободные каталитические субъединицы способные фосфорилировать различные внутриклеточные белки по остаткам серина или треонина. Это фосфорклировакие белков есть ни что иное как ковалентная модификация которая сопровождается изменением их фуккщшналъной активности, т.е. в клетке меняется каталитическая активность фермента, изменяется способность транспортных белков переносить свои лиганды через мембраны, а фосфорилированне белков участвующих в работе механизмов отвечающих за экспрессию генов приводит к изменению количества отдельных белков клетки. За счет этих изменений и формируется метаболический ответ клетки на воздействие гормонов. Возврат клетки в исходите состояние обусловлен работой нескольких механизмов: 1. Поскольку гормон-рецепторный комплекс формируется за счет слабых взаимодействий, то он легко диссоциирует, а сворбодный гормон быстро инактивируется 2. Gs-белок сам обладает способностью гидролизовать ГТФ, поэтому уже через 10-15 секунд активированный Gs-белок после годролиза связанного с ним ГТФ переходит в неактивное состояние, и теряет способность взаимодействовать с аденилатциклазой. 3. цАМФ в клетке быстро расщепляется ферментом ФДЭ - фосфодиэетераза. 4. В клетках имеется ферменты - фосфопротеинфосфатазы, которые обеспечивают дефосфорилирование белков, т.е. возврат функцианальной активности клеточных белков к исходному состоянию. По химической природе: 1 Гормоны белковой природы.а) гормоны простые белки (инсулин, соматотротш)б) гормоны сложные белки (тириогропный гормон СП'1"), гонадотропные гормоны -глюкопротеиды) 2 Полипептиды. (либирины и статики гипоталамуса, вазопресин, окснтоцин, гжогон (р-клетки Лангерганса), кортикотропин.)3. Производные аминокислот (адреналин, Кодированные тироникы, метатонии 4. Стероидной природы (кортизол, альдостерон, половые гормоны (эстрадиол, тестостерон, прогестерон)).
| 32. Гормоны стероидной природы. Механизм действия. Стероиды. К ним относятся соединения имеющие в своей структуре стерановое ядро. СТЕРОИДНЫЕ ГОРМОНЫ: Выполняют регуяяторную функцию, контролируя протекание в организме различных биологических процессов. Механизм действия стероидных гормонов. —Молекулы этих соединений гидрофобны и поэтому могут свободно проникать через наружную клеточную мембрану в цитозоль клеток. Для кортизола было показано наличие специального белка переносчика в наружной клеточной мембране. Стероидные гормоны поступив в цитозоль взаимодействуют там со своими рецепторами. Рецептор имеет три домена: 1 С-конецевой домен, имеющей в своей структуре центр связывания конкретного Осероидного гормона 2. Центральный домен, который содержит белок - ингибитор, обеспечивает связывание рецептора со специфическим участком ДНК в регуляторной зоне того или иного гена 3. N-концевой домен, обеспечивающий активацию или торможение транскрипции соответствующего гена. После присоединение гормона происходит удаление ингибитора из центрального домена, конформация резко меняется - активация рецепторов. И только такой комплекс может проходить через поры ядерных мембран. Стероидные гормоны, проходя через мембрану взаимодействуют в цитозоле со своими рецепторами, которые представляют собой полидоменные белки - гликопротеиды, имеющие в своем составе около 800 аминокислотных остатков. В рецепторе имеется три домена. В клетках содержится до 10 тыс. молекул белков рецепторов для каждого сгероидного гормона. В отсутствии гормона с центральным ДНК-связывшотцим доменом связан белок ингибитор, который препятствует проникновению рецептора в ядро. Связывание гормона с С-концевым доменом приводит к изменению конформации всей молекулы белка рецептора, поэтому белок ингибитор покидает рецептор, освобождая центральный домен (активация рецептора). Образовавшийся гормон-рецепторкый комплекс поступает в ядро, где взаимодействует с гормон-чувствительными сайтами в различных частях ДНК. Гормон-чувствительные комплексы взаимодействуют с генами в районе энхансоров, а N-концевые домены этих комплексов принимают непосредственное участие в регуляции эффективности транскрипции соответствующих генов, активируя или ннгибируя эти процессы. Ответ клетки на воздействие сгероидного гормона часто является 2-х стадийным: 1. На первой стадии под прямым влиянием гормон-рецепторных комплексов изменяется эффективность транскрипции небольшого количества генов, ответственных за синтез в клетке небольшого количества регуляторных белков -ПЕРВИЧНЫЙ ОТВЕТ. 2. На втором этапе синтезированные регуляторные белки в свою очередь изменяет количество белков-ферментов, белков-переносчиков и структурных белков на втором этапе синтезированные регуляторные белки в свою очередь изменяет количество белков-ферментов, белков-переносчиков и структурных белков, отвечающих за формирование метаболического ответа в клетке, т.е. так называемый вторичный ответ.
| 33.Иодированные тиронины Щитовидная железа вырабатывает трииодтиронин и тетрайодтиронин Регуляторныи эффект Т3 и Т4 базируется на контроле генной экспрессии Кодированные тиронины мало растворимы в воде и транспортируются к органам и тканям плазмы крови в комплот е с белками - это тироксинсвязывающий глобулин и тироксинвязывающии преальбумин Синтез и выделение иодированных тиронинов стимулируется тиреотропным гормоном передней доли гипофиза В свою очередь выделение тириотропного гормона контролируется гипоталамусом Во первых за счет выделения тириолиберина стимулирующего выделение Во вторых с помощью соматостатина ингибирующего выделение тириотропного гормона дифференцировки ведение тироксина экспериментальным животным сопровождается 2 увеличивает теплопродукцию 3 приводит к увеличения активности многих ферментных систем Показано что введение гормона приводит к повышению активности как минимум сотни ферментов. Этоувеличение активности большого числа ферментов отражает резковыраженное стимулирующее действие гормона на синтез белка во многих органах и тканях. Введение тириодных горомнов приводит к увеличению теплопродукции, но это увеличение теплообразования обусловлено не разобщением окисления фосфорилирования, а увеличением расхода АТФ в энергозависимых процессах. Пример: процессы синтеза белка а так же процессы связывание с поддержанием Гипофункция китовидной желеаы проявляется у людей выраженным замедлением метаболических процессов что проявляется например в снижении уровня основного обмена в снижении температуры тела Если гипотериозом страдают новорожденные то задержка умственного развития При гипофункции щитовидной железы у взрослых развивается микседема слизистый отек Характерен низкий уровень основного обмена брадикардия сонливость уровень глюкочы обычно увеличен уровень холистерола Гиперфункция щитовиднои железы гипертириоз базедова болезнь характеризуется люди легко возбудимы у них увеличена щитовидная железа повышена температура тела характерным симптомом является экзофтальмия пучеглазие.
|
34.Адреналин. Он секретйруется в кровь мозговым вещ-вом надпочечников в экстремальных сигуациях. Тирозин щцроксидируется с превращением в ДОФА, затем ДАФА карбокеилируется с превращением в ДОФ-амин, далее происходит гидроксилирование с образованием норадреналина, который в последующем метилируется и дает адреналин с использованием активного метионин-S-аденозинметионин. Инактивация идет путем дезаминирования или путем метилирования, процесс глюкуронирования в печени. Стимулирует гликогенолиз в мышцах, стимулирует мобилизацию гликогена в печени, стимулирует мобилизацию триглицеринов. В первую очередь адреналин стимулирует расщепление гликогена _в мышцах и таким образом обеспечивает миоциты энергетическим топливом. Однако в мышцах нет фермента глюкоза-6-фосфотазы, поэтому при расщеплении гликогена в мышцах свободной глюкозы образуется и она не поступает в кровь, т.е за счет усиления скорости распада гликогена поддерживается энергетика самих мышц. В то же время адреналин способен ускорять расщепление гликогена в печени за счет активации фосфорилазы. Образующаяся глюкоза поступает из гепатоцитов в кровь, что приводит к повышению ее концентрации, поэтому все ситуации сопровождающиеся выбросом адреналина или введением адреналина естественно сопровождается повышением концентрации глюкозы в крови. Это повышение содержания глюкозы развивается очень быстро, поскольку как и в случае глкжагона обусловлено повышением активности имеющихся в гепатоцитах ферментов. Адреналин является мощным стимулятором липолиза в жировой ткани. Глюкагон) а-клетки островков лангерганса Представлен одной, линейно расположенной, полипептидной цепью в состав" которой входит 29 аминокислот Образуется из проппокагона, содержащего на Г-конце полинептида дополнительный октапептид, отщепляемый в процессе постсингатического протиолизы повышает содержание глюкозы в крови за счет стимуляции процессов мобилизации гликогена в печени. Он стимулирует процесс глюконеогенеза, за счет повышения активности одного из фермента гаоконеогенеза фруктоза- 1,6-бисфосфотазу Глюкагон не оказывает не оказывает влияние на скорость расщепления гликогена в хашиах. поскольку мышцы не имеют рецепторов к этому гормону. | 36. Гормоны коркового слоя надпочечников. Кортизол. Кора надпочечников выделяет три класса стероидных гормонов, в соответствии с их преобладающими эффектами Глюко- минералокортикоиды и андрогены В целом наблюдается перекрывание их биологической активности, поскольку все природные глкшжортикоиды проявляют и менералокортикоидный эффект и наоборот минералокортикоиды обладают слабовыраженным глюкокортикоидным эффектом Горомны коры надпочечников особенно пшжокортикоиды играют важную роль в адаптации к сильным стрессам В основе структуры всех стерондных гормонов лежит стераиовое ядро. Синтез идут из хролистерола, т е родоначальником или исходным углеводородом для всех стероидных гормонов является холестерин Синтез кортизола идет в клетках в пучковой и сетчатой зоне коры надпочечников Холистерол поступает в клетки коры надпочечников из коры и только незначительная часть образуется в клетках путем его синтеза из ацетилКоА Первым этапом синтеза кортшола как и других кортикостероидов является укорочение боковой цепи хопистерола и отщепление 6-й углеродного фрагмента с образованием прегненолона- 17-а-гидроксилипаза 21-гидроксилипаза 11-годроксилип прегненолон -> Игодроксипрогестерон -> П-дезоксикортизол -> кортгоол В качестве окислителя в гидроксилазных реакциях используется кислород, косубстратом служит восстановленный НАД Стероидные гормоны практически не накапливаются в коре надпочечников и секреткруются в кровь по мере их синтеза Кортнзол оказывает на метаболизм двойственный эффект 1 В клетках печени Это влияние носит явно анаболический характер 2 В периферических тканях преобладает катаболический эффект При ведении кортизола наблюдается увеличение скорости глкжоиеогенеза, что сопровождается выбросом глюкозы в кровь и нарастает содержание гликогена в печени Активация глюконеогенеза базируется на увеличении количества целого ряда ферментов, отвечающих как за дезаминирования аминокислот, так и за исгшьзование углеродных скелетов для синтеза глюкозы Одновременно в периферических тканях кортизол стимулирует выход аминокислот в кровь ив то же время тормозит поступление глюкозы из крови в клетки периферических тканей т е сберегает глюкозу Введение кортизола приводит к увеличению ВЖК плазме крови Частично это является результатом стимуляцией липолиза, причем избыточное количество кортизола стимулирует липолиз в жировой тканей конечностей с одновременной стимуляцией лгоюгенеза в жировой ткани туловища и лица.
| 39. Половые гормоны. Мужские половые гормоны. Тестостерон синтезируется в ни терстициальных клетках семенников (клетки Лейдига) Синтез и секреция регулируются гкпоталамо-гилофизарной системой. По своему строению близок к углеводному андростану Тестостерон можно рассматривать как андростан, в котором имеется одна двойная связь в положении 4-5, кетогрулпа в положении 3 и гидроксильная группа в положении 17 Известно, что введение андрогенов приводит к положительному азотистому балансу, ускорению синтеза ДНК, РНК, белков структурных липидов и полисахаридов, т е всего, что необходимо для увеличения массы тканей (анаболическое действие) Некоторые синтетические аналоги андрогенов, не имеющие андрогенной активности, но стимулирующие рост тела и накопление мышечной массы, получили распространение у атлетов для повышения спортивных показателей, однако теперь выясняется, что их применение может быть опасным для здоровья Женские половые горомны Являются производными углеводорода эстерана, отличающегося от циклопентанопергидрофенантрена только тем, что содержит группу СНЗ у 13-го углеродного атома Важнейшими из гормонов являются эстрадиол, эстрон, эстриол Так же можно отнести гормон желтого тела яичника - лютеостерон и прогестерон Влияние на обмен веществ Влияние половых гормонов на отдельные виды обмена в организме мало изучено Следует отметить, что атрофия половых желез у людей или кастрация у животных вызывает понижение окислительных процессов в организме и отложение жира в жировых депо Склонность кастрированных животных к ожирению издавна используется в животноводстве в целях получения жирного мяса Связь между функциями половых желез и центральной нервной системой несомненна У кастратов отмечено значительное падение возбудимости, особенно страдает тормозной процесс Вследствие этого у кастратов условные рефлексы образуются значительно труднее. |
40. Паратгормон. Паратгормоно влияет на концентрацию Са в плазме (повышает) в результате воздействия на кишечник, кости и почки Эффект действия на костную ткань связан в основном со снижением Са-связывающей способности костей Гормон после связывания с рецептором активирует аденилатциклазу мембран костных клеток и увеличивает поступление Га в эти клетки Увеличение концентрации Са в остеокластах приводит к I угнетение цитратеинтазы 2 итибирование синтеза коллагена 3 активаций лизосомальных ферментов участвующих в рассасывании кости Паратгормон—это пептидный гормон (84 аминокислотных остатка), образующийся в паращитовидных железах, расположенных на задней поверхности щитовидной железы Его синтез и секреция стимулируются при снижении концентрации Са2+ в крови и подавляются при повышении Период полужи-чш парат-гормона в крови человека составляет примерно 10 мин Основными органами-мишенями паратгормона являются кости и почки Мембраны клеток этих органов содержат специфические рецепторы, улавливающие Паратгормон, которые связаны с аденилатциклазой В костях активация аденилатциклазы стимулирует метаболическую активность остеокластов, в результате чего начинается резорбция кости и поступление Са2+ и фосфатов в кровь В почках Паратгормон увеличивает реабсорбцию Са2+ и уменьшает реабсорбцию фосфатов, в результате Са2+ сберегается для организма, а фосфаты выводятся Восстановление нормальной концентрации Са2+ в крови приводит к прекращению синтеза и секреции гормона
| 41. Биологическое окисление. Основным путем выделения энергии служит окислительное расщепление Именно окислительным путем разрывается основное количество химических святей питательных веществ Например аминокислоты образующиеся при гидролизе белка расщепляются затем до углекислого газа воды и аммиака Какие же способы окисления веществ реализуются в клетке? Соединения могут окислятся по современным представлениям тремя различными способами 1 Реакции оксиденации Т е окисление путем прямого присоединения кислорода к окисляемому субстрату 2 Путь передачи электронов Некоторые реакции окислительные сопровождаются только потерей электронов, а затем происходит присоединение протонов 3 главный (основной) Путем отщепления атомов водорода от окисляемого субстрата - дегидрирование Принято различать 2 вида дегидрирования а) Аэробное б) Анаэробное В чем различие? Суть различия сводится к вопросу о первичном акцепторе отщепленного водорода Если атомы водорода отщепленные от субстрата переносятся сразу на кислород - аэробное Если отщепленные атомы водорода переносятся на соединения отличные от кислорода - анаэробное Классификация фермента» участвующих в биоокислении. Оксиредуктазы Все ферменты катализирующие окислительно-восстановительные процессы Какие же здесь группы 1 Отщепление атомов водорода от окисляемого субстрата катализируется ферментами оегиАрогинюами Их разделяют на 2 подподкласса а) Аэробные дегидрогиназы б) Анаэробные дегидрогиназы В чем разница между ними? Аэробные дегидропшазы катализируют перенос отщепленных атомов водорода от окисляемого субстрата на кислород в итоге образуется токсичная перекись водорода H-S-H + О2 -> S окисл + Н2О2 Анаэробные дегидрогиназы катализируют перенос отщепленных атомов водорода на какое-то соединение отличающееся от кислорода (НАД, ФАД, ФМН), а субстрат окисляется, потеряв 2 атома водорода H-S-H + X ->ХН2 + Зокисл 2 Оксигеназы Ферменты катализирующие присоединение кислорода или реакцию оксидинации Принято длить на 2 группы а) Монооксигеназы (гидроксилазы) присоединяют атомарный кислород к окисляемому субстрату б) Дноксигеназы присоединяют молекулу кислорода а) р H-S + О2 + КН2 -» S ^H2O + Кокисл Реакции монооксигеназного типа требуют еще одного участника так называемого Косубстрата Чаще всего выступает восстановленный НАД К субстрату присоединяется один атом кислорода б) H-S-H + О2 >HO- S-OH ->S--O + H2O 3 Цитохромы Катализируют окисление веществ путем отдачи электронов Гемовое железо В одном из цитохромов имеется так же атом меди. 4 Вспомогательные ферменты биологического окисления К ним относятся такие ферменты как католаза и пероксидаза. которые играют защитную роль разрушая перекись водорода или органические перекиси образующихся в ходе окислительных процессах Перекиси представляют собой достаточно агрессивные соединения которые могут вызвать значительные изменения в клеточных структурах ФУНКЦИИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ 1 Важнейшей функцией биологического окисления является несомненно высвобождение энергии которая в дальнейшем используется в эндоорганических процессах 2 В ходе окисления питательных веществ образуется ряд низкомолекулярных соединений, которые клетка использует потом для биосинтеза Назыв - пластическая функция Например синтез аминокислот из продуктов окисления глюкозы или жиров используется в биосинтетических реакциях Генерация восстановительных эквивалентов (потенциалов). 4 Окислительные процессы несут защитную роль Многие ксенобиотики обезвреживаются путем окисления в том числе многие лекарственные препараты 5. Огромная роль в поддержании температуры тела Таким образом существование живых существ невозможно без окислительных процессов
| 42. Общая схема катаболизма питательных веществ. Все катаболические процессы можно разделить на 3 этапа (фазы) В 1 фазе происходит распад полимерных молекул на мономеры (белки до амк и тд) Эта фаза локализуется в желудочно-кишечном тракте это так называемый распад экзогенных полимеров и распад эндогенных полимеров локализующихся в клетках т е распад резервных углеводов, липидов, обновление белков Объем распадающихся эндогенных полимеров ни чуть не меньше экзогенных Например белков мы потребляем примерно 100 гр, а эндогенных белков расщепляется еще 400 гр В этой фазе нет окислительных процессов Основные процессами химическими является гидролиз, фосфоролиз и при этом выделяется 1-2% энергии от общего запаса в пнтат вещ-ах Вся энергия рассеивается в виде теплоты В этой фазе происходит важное событие Это резкое уменьшение числа соединений, которые затем вступают во вторую фазу катаболизма Огромное разнообразие пищевых соединений вступающих в первую фазу на выходе дает около 50 соединений, что значительно упрощает дальнейшую переработку Во второй фазе примерно этих ЭД соединений подвергаются дальнейшему- расщеплению и на входе из этой фазы остается в основном 5 соединекий(Ацетил-КоА, (ЩУК, Пировинограт,) Оксалоацетат Фумарат, 2-оксоглуторкг, сукцинил-КоА) Иначе говоря, дальнейшая переработка соединений во второй фазе сопровождается еще большей унификацией промежуточных продуктов В отношении характера химических процессов вторая фаза носит смешанный характер Здесь как и в первой фазе встречаются реакции гидролиза, фосфоролиза, тиолиза, лиазного расщепления и в отличии от первой фазы - окислительные процессы Благодаря окислительным процессам и другим процессам, на этой стадии выделяется 1/3 часть энергии заключенной в питательных веществах Причем часть этой энергии уже аккумулируется в виде макроэргов. В третей фазе все 5 соединений вступают в единый метаболический путь получивший название Цикла Кребса В котором они и расщепляются до конечных продуктов, а из Цикла Кребса выходят атомы водорода, которые проходя через цепь дыхательных ферментов соединяются с кислородом с образованием воды Эта фаза носит исключительно окислительный характер В ней выделяется 2/3 энергии питат вещ-в и аккумуляция энергии достигает 40% Внутренняя логика такой организации катаболических процессов заключается в том, что по мере углубления распада питательных веществ, количество промежуточных продуктов уменьшается Такой принцип построения катаболических процессов получил название - принципа конвергениции. таболические процессы 1 и 2 фаз катаболизма обычно индивидуальны для каждого соединения или узкой группы соединения одного класса, поэтому они получили названия специфических путей катаболизма Метаболические процессы 3 фазы в независимости от того какое исходное вещество расщепилось является общим отсюда название -общие метаболические пути (цикл КреОса, цепь дыхательных ферментов) Наличие общим метаболических путей в 3 фазе метаболизма несомненно повышает адаптационные возможности живых организмов, поскольку позволяет сравнительно легко переключатся с одного типа питательных веществ на другой.ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВАПластический материал для биосинтеза и они же источник энергии Белки норма - 100 гр Калорический коэфнцент 4,1 Часть продукта распада белков выводится в неокисленном виде (мочевина, креатинин) При рачсщеплении питательных веществ и процессе всасывания часть энергии превращается в теплоту - специфический и динамический действия пищиПища человека содержит множество химических соединений как органических, так и минеральных Главную долю органических веществ пищи составляют основные пищевые вещества — углеводы, жиры, белки Часть органических веществ — это минорные пищевые вещества, требующиеся в малых количествах К ним принадлежат, в частности, витамины.Пищевые вещества могут быть заменимыми и незаменимыми Заменимые — это те, которые могут образоваться в организме из других веществ Например, жиры могут образ из углеводов, углеводы – из аминокислот, некоторые аминокислоты образ из других аминокислот или га углеводов Незаменимые пищевые вещества не синтезируются из других веществ и поэтому должны содержаться в пище в готовом виде. Основные пищевые вещества большей частью представляют собой полимеры В желудочно-кишечном тракте они гидролизуются при участии ферментов класса гидролаз на мономеры в этом заключается суть пищеварения В процессе пищеварения происходит уменьшение разнообразия веществ из бесчисленного количества белков разного строения, полисахаридов, жиров получается 20 разных аминокислот, небольшое число моносахаридов (главным образом глюкоза, фруктоза, галактоза), глицерин, жирные кислоты (главным образом олеиновая, стеариновая, пальмитиновая) Мономеры как низкомолекулярные вещества значительно легче проникают через клеточные мембраны кишечного эпителия (полимеры практически не всасываются) С кровью мономеры транспортируются во
|
43.ЦИКЛ КРЕБСА Это высокоорганизованная циклическая система взаимопревращений ди- и трикарбоновых кислот, катализируемых мультиферментным комплексом Он составляет основу клеточного метаболизма Несмотря на то, что этот метаболический путь является замкнутым его началом считается цитратсинтазная реакция в ходе которой конденсация Ацетия-КоА и оксалоацитата дает цитрат Далее следует реакция отщепление воды катализируемая ферментом аконитазой продуктом реакции является цис- Этот же фермент (аконитаза или аконитатгитротаза) катализирует реакцию гидротации в итоге образуется изомер -изолимонная кислота Окислительная реакция кот катализируется ферментом изоцитратдегидрогиназа (она еще и карбоксилирующая) а-кетоггаотаровая кислота В ходе реакции отщепляется СО2, энергия окислительного превращения аккумулируется в восстановленном НАД а-кетоглютаровая кислота под действием а-кетоглюторатдегидрогиназного комплекса (3 типа ферментов, 2 кофермента НАД, КоА и 3 простетических группы тиаминпирофосфат, липоевую кислоту и Флавинадениндннуклеотид) Это тоже реакция окисления идущая путем дегидрирования В данном случае часть энергии запасается еще и в макроэргической связи Образуется сукценил-КоА Сукцешга-КоА Фермент катализирует очень интересную реакцию в ходе которой из ГДФ и фосфорной кислоты образуется ГТФ Отщепляется КоА фермент - сукценил-КоА-синтаза (сукцинаттиокиназа) В итоге образуется янтарная кислота - сукцинат Эта реакция субстратно-окислительного фосфорноирования Сукцинат далее вступает вновь в реакцию окисления с участием фермент» сукцинатдегидрогиназы Это ФАД зависимый фермент остальные дегидрогиназы НАД зависимые ФАД восстанавливается а сукцинат окисляется с образованием фумаровой кислоты Происходит немедленное присоединение воды с участием фермента фумаразы и образуется малат (яблочная кислота) Малат, с участием малатдегидрогиназы содержащий НАД, окисляется в итоге образуется ЩУК т е происходит регенерация первого продукта ЩУК может снова вступать в реакцию конденсации с ацетил-КоА с образованием лимонной Что происходит в цикле Кребса? СНЗ-С + ЗНАД + ФАД + ГДФ + НЗРО4 + 2Н2О -> 2СОг + ЗНАДН+Н* + ФАДН2 + ГТФ + HSKoA Как регулируется цикл Кребса? Термодинамический контроль работы цикла Пусковой реакцией цикла является цитратсиктазная реакция она сопровождается большой потерей энергии Д G = - 7,7 ккал/моль В условиях клетки эта реакция практически необратима Большой потерей энергии сопровождается <х-кетоглюторатдегидрогиназная реакция ДО = -8 ккал/моль В условиях клетки эта реакция абсолютна необратима За счет пусковой стадии и особенно а-кетст люторатдегидрогиназной реакции движение метаболитов возможно лишь в одном направлении т е в направлении деградации (ращипления) ацетип-КоА т е здесь мы имеем дело с двойным термодинамическим контролем направления процесса Кинетический контроль скорости потока метаболитов. Обеспеченность клетки энергией можно характеризовать величиной энергетического ее заряда Он равен отношению концентрации АТФ и половины концентрации АДФ к концентрация АДФ, АТФ и АМФ Когда клетка хорошо обеспечена энергией большая часть ее адениловых нуклеотидов находится в форме АТФ и величина энергетического заряда приближается к 1 Высокая концентрация АДФ и АМФ признак нехватки энергии Отсюда работа цикла Кребса должна тормозиться высокой концентрацией АТФ Цикл Кребса должен стимулироваться высокой концентрацией АДФ и АМФ, энергии не хватает - пора включать цикл Аналогичную роль может играть отношение восстановленно! о НАД к окисленному Скорость работы цикла контролируется прежде всего на пусковой стадии, которая определяется в значительной мере концентрацией ЩУК в клетке Кроме того цитратсинтаза аллостерически угентается высокими концентрациями АТФ, восстав НАД, и сукцинил-КоА Угнетение активности ферментов высокими концентрациями АТФ вполне понятно - клетка обеспеченна энергией и цикл Кребса выключается Второе регуляторное звено - изоцитратдегидрогиназная реакция Изоцитратдегндрогиназа аллостерически ингибируется высокими концентрациями АТФ и восстановленного НАД В то же время АДФ выступает в качестве аллостерического активатора Аллостерическим активатором по некоторым данным является так же изоцитрат Третьим уровнем регуляции является а-кетоглюторатдегидропшазная реакция Здесь восстановленный НАД и АТФ явл аллостер ингибиторами работы этого комплекса Активатором выступает АМФ Высокие концентрации сукцинил-КоА угнетает работу комплекса Активность фермента сукцинатдегидрогиназы ингибируется по конкурентному механизму высокими концентрациями ЩУК и малоновой кислоты. | 44. Современные представления о тканевом дыхании. Распад органических веществ в живых тканях, сопровождающийся потреблением кислорода и выделением диоксида углерода, называют тканевым дыханием. Тканевое дыхание можно наблюдать, используя срезы тканей. Если срезы инкубировать в растворе глюкозы в замкнутом сосуде, то в растворе происходит убыль глюкозы, а в воздухе над жидкостью — убыль кислорода и прирост диоксида углерода. Интенсивность тканевого дыхания в разных тканях неодинакова. Термин тканевое дыхание прежде всего указывает на ту сторону процесса, которая связана с поглощением кислорода и выделением углекислого газа. Поглощение кислорода происходит в результате действия митохондриальной цепи переноса электронов и протонов, поэтому ее называют также дыхательной цепью. Выделение СО2 как мы видели, происходит за счет реакций де-карбоксилирования и общем пути катаболизма.
| 45. Главная цепь дыхательных ферментов Здесь представлена главная цепь дыхательных ферментов в составе которой имеется три комплекса I III IV Кроме того здесь представлена редуцированная или укороченная цепь дыхательных ферментов в составе которой входит комплекс И содержащий ФАД зависимый фермент и железосерный центр обеспечивающий Такая организация переносчиков имеет свою логику Здесь вы видите что KoQ и циточром С не входят в состав комплекса Б этой системе KoQ и цитохром С выступают в качестве так называемых стыковочных узлов На ряду с Н АД KoQ и цитохром Г выступают в клетках в качестве коллекторов эгекгронов Поток этих электронов с окисляемых субстратов может подключатся на раэны уровнях дыхательной цепи Так например пиридин вые дегидрогиназы переносят протоны и электр ны на НАД из алаксозиновые на KoQ а фермент аскорабатоксндаза переносит э кктроны непосредственно на цитс хром С Причем на участке от восстановленного НАД до KoQ работает система двухелектронного переноса, а на участке где раоотают цитохромы переносится один электрон Вместе с тем, для того что бы молекула кислорода активировалась и стала способной связывать 4 протона с образованием 2 молекул воды требуется 4 электрона О2 4Н+ + 4е -* 2Н2О В цепи дыхательных фермент в используется основная масса поступающего а организм кислогя да конкретно 95° о Поэтому тканев е дыхание изучается in vitro мерой интенсивности проциессов аэробного окисления служит кислородный коэффициент. Он выражается в микролитрах кислорода поглощенного в один час в расчете на миллиграмм сухой ткани Обозначается Этот коэфицент для различных органов разный Например » кислородный коэфицент S надпочечники 10 печень 1 "• почки 23 пульпа 7, кожа 0 8 Поглощение кислорода тканями и органами сопровождается одновременным образованием в них СО2 и Н2О Этот процесс получил название тканевое дыхание. 46 Химическая природа дегидрогеназ. НАД Зависимые аегидрогеназы В реакциях, катализируемых этими ферментами, в качестве софермента участвует никотина мидадениндинуклеотид (НАД) Две половины молекулы НАД объединенные связью между статками фосфорной кислоты построены по Одна половина представляет ыбои остаток нуклеотнда (адеиило вой кислоты) Другая половина тоже нуклеотид, его азотсодержащая гетероциклическая группа представлена амидом никотиновой кислоты. НАД Зависимые дегидрогеназы катализируют реакции окисления веществ путем дегидрирования при этом окисляемое вещество служит донором водорода а НАД выполняет ротъ акцептора водорода, т е восстанавливается. НАД находится в цитозоле в свободном состоянии и взаимодействует с ферментом в момент реакции в этом отношении он сходен с субстратами ферментов НАД Зависимые дегидрогеназы катализируют следутощи типы реакции 1 Дегидрирование г и дрокснльн ы х групп 2 Дегидрирование альдегидных групп 3 Дегидрирование аминогрупп
|
46. Гликозамнногликаны. Мукополисахариды представляют собой сложные высокомолекулярные соединения (полисахариды) с не вполне выясненной структурой, обычно построенные из гексозаминов (стр 82) и гексуроновых кислот, например глюкуроновой кислоты, формула которой приведена ниже В настоящее время с химической стороны наиболее изучены так называемые кислые Мукополисахариды, именуемые также мукополиурони-дами, т е полисахаридами, в состав которых входят уроновые кислоты (D-глюкуроновая, иногда ее изомер—идуроновая кислота) Мукополисахариды содержатся в различных живых организмах животных зги соединения входят в состав главным образом соединительной ткани и особенно в состав межтканевого н межклеточного веществ язкие секреты (слизи), выделяемые различными железами, предохраняющие стенки многих органов от механических повреждений или облегчающие прохождение тех или иных тел через узкие трубки (например, пищи через пишевод), также богаты мукополисахарндами Мукпшшисазмриды яаходятса в тканях частые г. свободной форме, частью в связанном с белками состоашщ, в форме мукопротеидов сыворотке крови в норме содержится лишь небольшое количество мукополисахаридов, частью непрочно связанных с белками Однако при некоторых заболеваниях, сопровождающихся изменением обменных процессов в соединительной ткани, наблюдается усиленный распад этих веществ, и тогда Мукополисахариды иди продукты их мимо этого, Мукополисахариды играют очень важную роль в процессах регенерации и роста тканей, в оплодотворении, взаимодействии организма с рядом инфекционных агентов (бактерий, вирусов) и т д з отдельных представителей кислых мукополисахаридов следует отметить гиалуроновую кислот>, х о ндрчэитиисе р-яую кислоту я гешри я ти Мукополисахариды содержат глюкуроновую кислоту и поэтому относятся к числу мукопояиуронидов Гиатуроновая кислота является одним ю наиболее распространенных и хорошо изученных мукополисахаридов олекула гиалуроновой кислоты построена из очень большого числа остатков глюкуроновой кислоты и заеткштжжазамжа Ниже пржеднт-ся структура фрагмента гиалуроновон кнсчеты олекулярный вес ее доходит до нескольких миллионов При растворении в воде гиалуроновая кислота и ее соли образуют чрезвычайно вязкие коллоидные растворы (гепи) иологическое значение гиалуроновой кислоты состоит прежде всего в том. что она является цементирующим, как бы склеивающим веществом соединительнотканных систем организма Она препятствует проникновению в ткани многих веществ, способных оказывать вредное действие на организм Барьерные функции ее физико-химическим состоянием В особенно большом количестве гиалуроновая кислота находится в стекловидном теле, в пупочном канатике, в синовиальной жидкости, в капсулах некоторых бактерий Хондроитинсерная кислота наряду с гиаяурояшой- ааивлой содержится в большим каштмгк в различных видах соединительной ткани Особенно много ее содержится в хрящах, где она связана с белковыми веществами (так называемые хондромукоид ы) Подобно гиалуроновой кислоте, хондроитинсерная кислота является высокополимерным соединением, в состав которого зходят ацеетдхоыдроза-мин (гадактозамин), ппокуроиоаая и серная кислоты Молекулярный вес хондроитинсерной кислоты около 200 000 Известно несколько типов (А, В, С) хондроитинсерной кислоты, отличающихся по месту присоединения остатка серной кислоты к галактозе и другим особенностям в структуре Генарнн. Широко распространенный в животных тканях гепарин является мукополисахаридом, в состав которого входят глюкозамин, глю-куроновая кислота и эфирно связанная серная кислота Молекулярный вес гегарина ПООО— 20000 Таким образом, этот мукополисахарид представляет собой, по сравнению с другими веществами этой же группы, сравнительно простое соединение Биологическое значение гешрина определяется его способностью задерживать свертывание крови (стр 471) Гекарян может образовывать комплексы срядим белковых веществ, в гом чииш с некоторыми ферментами Гепарин в настоящее время широко применяется в качестве естественного стабилизатора крови при ее переливании, а также как средство для предотвращения тромбозов
| 47. Флавнновые ферменты. Химическая природа н роль.Флавиновые дегидрогеназы. составляют другую грушу дегидрогеназ Коферменгами для них являются флавинадениндидаклеотид (ФАД) или флавиномононуклеотид ГФМН) Эти коферменты являются производными рибофлавина (витамгна 82) Рибофлавин содержит циклическую юоагаюксазиновую группировку и остаток пятитомного спирта рибитола [7.8-диме-тил-10(Г-рибитил) Флавиновые коферменты прочно связаны с апоферментамн, следовательно, флавиновые дегидрогеназы ~ это сложные белки В ходе реакции отщепляемые от субстрата атомы водорода присоединяются к изоаллоксазиновой группировке кофермента К флавиновьш ферментам, содержащим ФМН, принадлежит НАД-Н-дегидрогеназа, которая окисляет НАД-Н .Акцептором водорода в этой реакции служит кофермеит Q (убихинон), который в клетке может существовать в окисленной (убихинон Q) и восстановленной формах (убихинол QH2) НАД-Н-Дегидрогеназа переносит водород с НАД-Н на убихинон НАД-Н+1 №- + Q -> НАД+ + QH2 При этом атомы водорода сначала присоединяются к ФМН в составе НАД-Н-дегидрогенязы (первая полуреакдия), а затем передаются на убихинон (вторая полуреакция) Дегидрогеяюы содержащие ФАД, катализируют отщепление водорода от групп -CH2-CH2- с образованием двойной связи.
| 48 Цитохромы. Электроны с восстановленного коэнзима переносятся по системе ферментов получивших название цитохромы на кислород и активируют его Протоны попадают в окружающую среду и соединяются с кислородом только после его активации. Цитохромы окрашенные компоненты клеток содержащие в своей структуре геминовые коферменты Все цитохромы таким образом являются гемопротеидами. Гемопротеиды содержат в своей структуре железопорфериновую простетическую группу которая напоминает по своей структуре гем гемопюбина, но не идентично гему Отличие заключается в боковых цепях парфиринового ядра Каждая железопарфириновая группировка содержит атом железа за счет изменения валентности которою ферменты осуществляют перенос электронов Железо легко пеняет свою валентность и поэтому легко может выполнять электронотранспортную функцию В рассматриваемой нами цепи переносчиков электронов с KoQH2 на кислород функционирует 5 цитохромов 1 из них объединяются 2 надмолекунярных комплекса Первый из них именуемый KoQH2 цитохром-С-оксидоредуктаза содержит: цитохром в1, железосерный центр и цнтохром cl. Функция железосерного комплекса перенос электронов с цитохрома в1 на цитохром cl За счет работы этого комплекса электроны с KoQH2 переносятся на железопорфериновую группировку цитохрома С восстанавливая в группировке атом железа Второй цитохромный комплекс называется циозом-С-оксидаза и включает в себя 2 цитохрома а и второй цитохром аЗ Особенностью цитохрома аЗ является наличие иона Си причем 2 атома Электроны вначале поступают на железопорфериновую группировку цитохрома а затем они переносятся на атомы Си и лишь затем передаются на кислород
|
55. Гннтез и расщеп.тение гликоееиа Повышение концентрации глюкозы в крови (например в результате ее всасывания из кишечника на высоте пищеварения) поступление глюкозы в клетку может увеличиваться и часть глюкозы может использоваться для синтеза гликогена Накопление резерва углеводов в клетках в виде гликогена имеет преимущество по сравнению с накоплением глюкозы Поступившая в клетку глюкоза подвергается фосфорилированию с участием фермента гексокиназы или гюкокиназы. Образующаяся глюкоза-6-фосфат с участием фермента фосфоглюкомутаэы изомеризуется в глюкоза-1-фосфат Далее глюкоза-1-фосфат за счет энергии уридинтрифосфорной кислоты с участием фермента глюкоза-I-фосфат уридил трансфераза превращается в уридиндифосфоглюкозу Образующийся пирофосфат немедленно расщепляется пирофосфотазой необратима - реакция термодинамического контроля УДФ глюкоза с участием фермента гликоген-синтетазы (этот фермент способен образовывать а-1,4-гликозидные связи в гликогене) включается в молекулу гликогена Фермент гликоген-синтетаза способен присоединять остатки к строящейся молекуле гликогена только путем образования а 1,4-гликозндной связи Следовательно с участием этого фермента может синтезироваться только линейный полимер Гликоген полимер разветвленный имеющий а-1,б-гликозидные связи в точках ветвления Оказывается для образования этих связей необходим еще один фермент получивший название фермента ветвления Синтез гликогена идет во всех органах и тканях Однако наибольшее количество содержится в печени и мышцах Включение одного остатка глюкозы в молекулу гликогена сопровождается использованием двух макроэргических эквивалентов Необходима одна молекула АТФ и одна молекула УДФ Поэтому синтез гликогена может идти только при достаточной энергообеспеченности клеток, т е при высокой концентрации АТФ. МОБИЛИЗАЦИЯ ГЛИКОГЕНА Гликоген как резерв глюкозы накапливается в клетках в постадсорбционном периоде (после всасывания) и расходуется затем. Расщепление гликогена в печени получило название мобилизация гликогена Происходит за счет фермента гликоген фосфорилазы Он катализирует расщепление а-1,4-гликозидные связи в молекулах гликогена Гликоген-» гл-1-ф <—> гл.-6-ф -> глюкоза + НзРО, (С,Н100,)п фосфородиз фосфоглюкомутаза глюкоза-6-фосфотаза Регуляция процессов синтеза и распада гликогена. Сопоставим эти процессы. Эти процессы различны Это обстоятельство дает возможность раздельно регулировать синтез и распад гликогена Регуляция осуществляется на уровне 2 ферментов гликогенфосфорилазы и гликогенсинтетазы Основным механизмом регуляции активаостн этих ферментов является их ковалентная модификация путем фосфорилирования – дефосфорилирования Фосфорилированная фосфорилаза активна (отвечает за расщепление гликогена) ее называют фосфорилаза-А В то время как фосфоритрованная гяикогенсинтетаза неактивна ( активная форма отвечает за синтез) а дефосфоршппмванные формы наоборот Дефосфорилированная фосфорилаза неактивна - фосфорилаза-В РАСПАД ГЛИКОГЕНА В ПЕЧЕНИ Первичным сигналом стимулирующим мобилизацию гликогена в печени является снижение концентрации глюкозы в крови Если вы хотели есть, но вас отвлекли как ребенка и ничего не давать, то дальше он уже не просит есть Почему? 1. В ответ на это а-клетки островков Лангерганса панкреатической железы выбрасывают в кровь гормон ГЛЮКАГОН. 2. Глюкагон циркулирующий в крови взаимодействует со своим белком-рецептором находящимся на внешней стороне наружной клеточной мембраны и образует гормон-рецепторный комплекс 3. Затем с помощью специального механизма после образования гормон-рецепторного комплекса происходит активация фермента аденилатциклазы (G белки меняют свою конформацию и переводят в активную форму адекилатциклазу) 4. Активная форма начинает образовывать циклический АМФ из АТФ 5. ЦАМФ способен активировать еще один фермент - протеилкитза Этот фермент состоит из 4 субъединиц 2-х регуляторных и 2-х каталитических Две молекулы ЦАМФ присоединяются к регуляторньш субъединицам => происходит изменение конформации и высвобождаются каталитические субъединицы 6. Каталитические субъеднницы обеспечивают фосфорнлироваиие ряда белков, в том числе ферментов В частности они обеспечивают фосфорилирофание гликогенсинтетазы и это сопровождается блокированием синтеза гликоген Кроме этого происходит фосфорилирование киназы-фосфорилазы (слово киназа означает фосфорилироваиие) которая фосфорилирует пшкогекфосфоршшу Отсюда активация расщепления гликогена с выходом глюкозы в кровь. Выброшенная глюкоза в кровь увеличивает концентрацию доводя ее до нормальных величин Стимуляция расщепления гликогена в печени происходит так же за счет выброса адреналина
| 56 АЭРОБНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ Анаэробное расщепление глюкозы до лактата(гликолиз)и гликогенолиз. Поскольку в ходе этого превращения используются молекулы восстановленного НАД которые образовались при окислении трифосфоглицеринового альдегида то система становиться независимой от киолдорода Комбинация реакции в ходе которых окисление трифосфоглицеринового альдегида в 1,3 дифосфоглицерат генерирует восстановленный НАД используемый в дальнейшем для восстановления пирувата в лактат получило название - гликолитическая оксидоредукция 1-ый этап Окисление глюкозы до пирувата. Что здесь важно подчеркнуть По свременным представлениям 1 этап окисления люкозы протекает в цитозоле и катализируется 1 этап в свою очередь может быть разделен на е стадии В реакциях 1-ой стадии происходит: а)фосфорилирование глюкозы б) изомеризация остатка глюкозы в остатокфруктозы. в) дополнительное фосфорилирование фруктозного остатка г) расщепление гексозрого Первая реакция катализируется ферментом гексокиназой. Эта реакция фосфорилирования глюкозы за счет энергии АТФ В ходе реакции теряется 5 ккал/моль и поэтому реакция в условиях клетки необратима Вторая реакция изомеризация катализируется ферментом фосфогексоизомеразой. Превращением в фруктозу 6 фосфат Третья реакция снова киназная которую катализирует фосфофруктокиназа Выделяется 3,4 ккал/моль практически в клетках необратима За счет энергии АТФ происходит фосфорилирование с образованием фруктоза б бифосфата Четвертая реакция альдолазная катализируемая ферментам альдолазой Входе этой реакции происходит альдолазное расщепление фруктоза-6-бисфосфата. в итоге образуется 2 фосфотриозы. Следующая реакция в ходе которои фосфодиоксиацетон изомеризуется с превращением трифосфоглицириновый альдегид Катализирует эту реакцию фосфотриоза-изомераза. Вывод: Таким образом в ходе первой стадии затрач 1Вается 2 молекулы АТФ и оорачуется молекулы фосфоглицеринового альдегида Иногда эту стадию называют подготовительной Т е идет дальнейшая подготовка к окислению уже образующихся фосфотриоз. На второй стадии первого этапа. Происходит окисление фоосфоглицеринового альдегида в пируват. Поскольку при распаде молекулы глюкозы образуется 2 молекулы фосфоглицеринового альдегида, то вдальнейшем при описании процесса мы должны учитывать это обстоятельство. Первая реакция является окислительной. Мы о ней говорили когда расматривали Дегидрогеназа трифосфоглицеринового альдегида. Одновременно участником реакции является фосфорная кислота Названный фермент является НАД зависимым т е одержи в качестве кофермента НАД Происходящий процесс окисления путем дегидрирования приводит запасается в образующимся окисленном соединении называющимся 1,3 дифосфоглицерат. Во второй реакции происходит образование АТФ Фермент катализирующий эту реакцию называется фосфоглицераткиназа В ходе этой реакции энергия вместе с фосфатной группой передается на АДФ образованием АТФ Образующееся оединение в ходе этои реакции это 3-фосфоглицерат. В третей реакции катализируемои фосфоглицератмутазой происходит перенос фэсфатной группы от 3 углеродного атома ко 2-му углеродному атому. Образуется фосфоглицерат. В четвертой реакции катализируемой ферментом енолазой, происходит перегруппировка связей и образование макроэргического соединения фосфоэнолпирувата(ФЭП). В ходе пятой реакции катализируемой ферментом пируваткиназой происходит перенос вместе с энергией фосфорильного остатка на АДФ с образованием АТФ. Образуется кетокислота простеишая извествой под названием пировиноградная кислота (пируват) Необратима т к сопровождаетсяч потерей 7,5 ккал/моль. На этом первый этап заканчивается. | 57. Аэробный распад глюкозы. Основными из них являются анаэробные расщепление глюкозы до лактата(гликолиз) и гликогенолиз. В анаэробных усповиях расщепление до лирувата идет аналогично аэробному пути окислению. Пировиноградная кислота за счет лактатдегидрогиназы с использованием восстановленного НАД восстанавливается до молочной кислоты. Поскольку в ходе этого превращения используются молекулы восстановленного НАД, которые образовались при окислении трифосфоглицеринового альдегида, то система становиться независимой от кислдорода. Комбинация реакций в ходе которых окисление тряфосфоглкцеринового альдегида в 1,3 дифоофоглицерат генерирует восстановленный НАД, используемый в дальнейшем для восстановления пирувата в лактат подучило название - гликолитическая оксидоредукция. Расщепление глюкозы до лактата сопровождается высвобождением примерно 1/12 части энергии заключенной в химической связи глюкозы. Тем не менее на каждую распавшуюся в ходе анаэробного гликолиза молекулу глюкозы клутка получает 2 молекулы АТФ. При гликогинолизе клетка получит 3 молекулы АТФ на каждый остаток глюкозы из молекулы гликогена. Почему 3 ? Потому, что фосфоролиз не требует АТФ в отличии от гексокиназной реакции, т.е. при гликогенолизе расходуется только 1 молекула АТФ, а 4 образуется. Несмотря на очевидную невыгодность в отношении количества высвобождаемой энергии анаэробный гликолиз и гликогенолиз позволяет клеткам существовать в условиях отсутствия кислорода. Когда такие ситуации возникают? Во-первых анаэробный путь окисления глюкозы обеспечивает энергией в условиях высокой экстренно возникающей нагрузке. Во-вторых эти процессы играют большую роль в обеспечении клеток энергией при выраженным расстройством гемодинамики. Суммарное уравнение гликолиза гл. + 2АДФ + 2Н3РО4 -> 2лактат + 2АТФ + 2НгО Сгл-3,3 - 5,5 норма Споч.порог= 9,0 млмоль/литр |
59. Окислительное декарбоксилирование пирувата. В аэробных условиях пируват поступает в митозхондрии, где под действием^ лируватдегидрогиназного комплекса подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием ацетил-КоА В состав пируватдегидрогиназного комплекса входит 3 фермента: пируватдекарбоксилаза, дегидролипоатацетилтрансфераза Первый фермент этого комплекса: пируватдекарбоксилаза катализирует следующую реакции: схема1 В качестве простетической группы этот фермент содержит ТДФ (тиаминдифосфат). Этот фермент отщепляет карбоксильную группу в виде СО2 и образует соединенный с ферментом активный ацетоальдегид (гидроксиэтил). Второй фермент этого комплекса катализирует две реакдии: В качестве простетической группы этот фермент содержит липоевую кислоту В ходе этой реакции происходит перенос остатка эфирного ацетоальдегида на ЛК. Параллельно происходит окисление альдегидной группы до карбоксильной. В ходе этой реакции происходит перенос ацетильного остатка на входящий в состав электроны и протоны на НАД. Фермент катализирующий данную реакцию - дегидрогиназа липоевой кислоты. Суммарное уравнение окислительного декарбоксилирования пирувата. 2пируват + 2НАД+ + 2HS-KoA -> 2Ацетил-КоА + 2НАДН+Н* + 2С02 Под действием пируватдегидрогиназного комплекса который содержит 3 фермента и 5 коферментов: ТДФ, ЛК, ФАД, НАД, HSKoA, происходит отщепление 2СО2, образование двух восстановленных НАД, т.е. энергия прошедшего окисления запасается в восстановленном НАД и образуется макроэргическое соединение - ацетил-КоА, которое дальше может использоваться в цикле трикарбоновых кислот Кребса. | 60. Патология углеводного обмена. Вторую группу нарушений составляют вторичные нарушения обмена углеводов, которые развиваются на фоне того или иного заболевания. Так например многие эндокринные заболевания (сахарный диабет, бронзовая болезнь, болезнь Иценко-Кушинга) сопровождаются тяжелыми метаболическими нарушениями, в том числе нарушениями обмена углеводов Нарушение обмена углеводов наблюдается так же при заболеваниях печени, почек, кишечника, сердечно-сосудистой патологии ВТОРИЧНЫЕ НАРУШЕНИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА Эти нарушения не имеющие наследственного характера, встречаются в следствии того или иного заболевания или в результате прибывают человека в экстремальных условиях голодание или эмоциональный стресс Проявление этих нарушений метаболизма обычно яваяется изменение содержания глюкозы в крови, появление глюкозы в моче, изменение содержания различных промежуточных продуктов углеводного обмена вкрови, ликворе и тканях Несомненно, что изменение содержания этих соединений в различных биологических объектах дает ценную информацию о состоянии внутренней среды оргашима на основании которых на ряду с другими данными может быть поставлен диагноз или сделано заключение о ходе развития патологического процесса Целый ряд физиологических и патологических состояний сопровождается изменениями содержания глюкозы в крови Повышение концентрации глюкозы в крови более 5,5 носит название гипергллкемии (более точио гиперглюкозэмия) Причиной гипергликемии может быть то или иное физиологическое состояние организма, но в то же время гштергликемия может развиваться как следствие различных заболеваний Поэтом; их подразделяют аа: | Физиологические. Наблюдаются после приема богатой углеводами пищи Алиментарные гипергликемии они являются следствием большого поступления глюкозы в кровь их кишечника При эмоциональных стрессах, в этих случаях повышение содержания глюкозы в крови вызвано большим выбросом адреналина в кровь и усиленной мобилизации гликогена в печени 'Эти физиологические гипергликемии носят временный характер | Патологические. Носят стойкий характер Не следует упускать из виду, что гипергликемии могут развиваться при различных патологических состояниях Приведем несколько примеров во-первых гипергликемия харак-ш при сахарном диабете (снижена или продукция инсулина или же уменьшено число рецепторов для инсулина в клетках инсулинзависимых тканях) Отсюда 2 варианта сахарного диабета 1-й инсулинзависимый 2-й инсулиннезависимьщ 90%людей В обоих зтях случаев прежде всего .заторможено поступление глюкозы в инсулинзавясишах тканей я поэтому глюкоза, накапливается в крови. Гипергликемия. Определенную роль играет так же нарушение усвоения глюкозы тканями, поскольку мы говорили, что инсулин активно влияет на процессы утилизации глюкозы клетками При так называемом стероидном диабете так же развивается стойкая гнпергликемвя В основе этого варианта лежит избыточная продукция корковым веществом надпочечников гормонов глюкокортикоядов. Глюкокортикоиды поступающие в кровь в избыточном количестве вызывают гиперстимуляцию глкжонеогенеза отсюда и гипергликемия Гиперплазия коры надпочечников и повышенная выработка ппококортикоидов наблюдается при синдрома болезни Иценко-Кушинга. При опухолях мозгового вещ-ва надпочечников так же развивается гипергликемия причиной является избыточная продукция опухолевыми клетками гормона адреналина Еще одним вариантом патологической гипергликемии является гипергдикемия развивающаяся при тяжелых поражениях печени например цирроза В этом случае причиной гипергликемии является нарушение способности пораженной печени депонировать поступающую во время пищеварения глюкозу в гликоген Гипергликемии встречаются и при других патологических состояниях, например при таких как поражение ЦНС, Базедова болезнь Гипергликемии может сопровождаться глкжозурией В норме содержание глюкозы в моче незначительно в виде следов и с помощью лабораторных методов эти следы не обнаруживаются При здоровых почтах глюкоза попадает в мочу только тогда когда ее концентрация превышает 8,5 - 9 млмоль/л т е превышает почечный порог для глюкозы - это максимальная концентрация глюкозы в крови при которой она еще полностью реабсорбируется из первичной мочи Величина почечного порога лимитируется мощностью мехшасшов реабсорбции в каналъцевом аппарате нефрона. При поражениях иефронного аппарата ( тяжелые нефриты, токсические поражения почек) величина почечного порога снижается и тогда глюкоза может появляться в моче даже при ее нормальном содержании в крови SO причинами глюкоэурии могут быть Во-первых высокий уровень гипергликемии с превышением почечного порога Во-вторых снижение способности пораженных почек реабсорбировать глюкозу из первичной мочи, что эквивалентно снижению почечного порога Гипогшкемия Снижение содержание глюкозы ниже 3,3 млмоль/л получило название - гипогликемии Значительно более опасна для человека по сравнению с гнпергликемией Почему гипогликемии более опасны? Дело в том, что снижение содержания глюкозы в крови приводит к нарушению энергообеспечения коры головного мозга Мозг за сутки потребляет примерно 120 гр глюкозы Другие источники энергии головной мозг абсолютно не может использовать поэтому при гипогликемии развивается потеря сознания, судороги и при ниже 2,2 млмоль/л - пиздец Причиной гипогликемии. может быть голодание или длительная физическая тяжелая работа Вполне понятно что эти гипогликемии носят временный характер Стойкие гипогликемии могут развиваться при нарушении деятельности желез внутренней секреции Например при бронзовой болезни В результате разрушения коры надпочечников в организме снижается содержание глкжокортикоидов, что сопровождается снижением уровня глюконеогенеза и падением содержания глюкозы в крови Гипогликемия развивается при гипотериозах, т е при пониженной функции щитовидной железы, когда мало выработки гормонов тироксина Может развиваться при инсуломе (опухоль) которая сопровождается гиперпродукции инсулина Тяжелая и опасная гипогликемия может развиваться у больных сахарным диабетом при передозировке инсулина.
| 62. Классификация липидов. Липиды - природные органические соединения (крайне гегерогенны по своей химической структуре) общими свойствами которых является низкая растворимость в воде и хорошая растворимость в аполярных растворителях таких как хлороформ, жидкие углеводороды и др /. Жирные кислоты и их производные. - это алифатические карбоновые кислоты число атомов в которых может достигать 22-24 Они подразделяются на насыщенные жирные кислоты - не имеющие в своей структуре двойных связей И ненасыщенные жирные кислоты - имеющие в своей структуре двойные или даже тройные С - С связи (тройные встречаются крайне редко) Ненасыщенные жирные кислоты в свою очередь делятся на а) моноеновые те содержащие одну двойную связь б) полиеновые, содержащие много двойных связей (диеновые, триеновые и др) Природные ненасыщенные жирные кислоты (незаменимые) обычно имеют тривиальное название, например алеиновая, линоливая, линоленовая арахндоновая Жирные кислоты в организме выполняют несколько функций. Прежде всею несомненно это энергетическая функция. Так же выполняют структурную функцию. Выполняют пластическую функцию Из ацетилКоА (продукт распада жирных кислот) в гепатоцитах синтезируются ацетоновые тела, холестнрол А эйкоюполяевовые кислоты используются для синтеза рядя биорегуляторов это простогландины. тромбоксаны, Особенно необходимо подчеркнуть, что ряд полиненасьпценных жирных кислот относятся к незаменимымВажную роль в регуляции функционирования клеток различных органов и тканей играет производные эйкозопояиеновых кислот, так называемые эйкозоноиды. К ним относятся простоноиды а) простогландины, 6) простоциклины, ъ)лейкотриены; г) трамбоксаны Первые три группы соединений (простогландины, простошклины, лейкотриены) объединяют так же в группу простоноиды Эйкозополиеновые кислоты - высшие жирные кислоты с 20 атомами углерода в цепи и имеющие в своей структуре несколько двойных связей Простогландины, которые делятся на простогландины а, в, с, d и т д относятся к виорегуляторам паракринной системы. При очень низких концентрациях они вызывают сокращение гладкой мускулатуры, 1 участвуют в развитии воспалительной реакции. 2 они принимают участие в регуляции процесса свертывания крови, и 3 регулируют метаболические пути на уровне клеток Иначе их называют местными гормонами Тромбоксаны образуются в тромбоцитах и после выхода в кровяное русло вызывают сужение кровеносных сосудов и агрегацию тромбоцитовПростоцикянни образуются в стенках кровеносных сосудов и являются сильными ингибиторами агрегации тромбоцитов Лейкотриены представляют собой группу триенов с сопряженными двойными связями Они образуются в тромбоцитах, лейкоцитах и макрофагах в ответ на имуниологические и неимуннологические стимулы а) принимают участие в развитии анофелоксии, б) повышают проницаемость кровеносных сосудов, в) вызывают приток и активацию лейкоцитов Я. Глициринсодержащие липиды.Из глициринсодержащих липидов наибольшее значение имеют и Обычно их рассматривают как производные трехатомного спирта – глицерола делятся по количеству входящих в их состав ацильиых групп на а) моноацилглицигины -1 жирный кислотный остаток б)диадилпшцериныв) 1) Холистерол 2) Стероидные гормоны (гормоны коры надпочечников глюко- и минералокортикоиды) 3) Половые гормоны (андрогены и эстрогены)
|
67. Переваривание и всасывание жиров. Липиды, поступающие из кишечника во внутреннюю среду организма обычно называют экзогенными липидами Процесс расщепления пищевых жиров идет в основном в тонком кишечнике, правда в пшгорическом отделе желудка выделяется липаза рН желудочного сока на высоте пищеварения составляет 1,25 и при этих значениях рН фермент практически неактивен Желудочная липаза работает только у ребенка, поскольку рН желудочного сока ребенка составляет величины порядка 4-5 Принято считать что образующиеся в пилорическом отделе желудка жирные кислоты и моноглицериды далее участвуют в эмульгировании жиров в 12 перегной кишке В желудке под обработка облегчает расщепление липидов этих липопротеидов в тонком кишечнике. Поступающие в тонкий кишечник липиды подвергаются действию ряда ферментов Прежде всего пищевые триацилглицерины подвергаются действию фермента липазы поступающей из панкреатической железы Эта липаза наиболее активно гидролизует сложноэфирные связи в 1-ом и 3 м положении Менее эффективно она гидролизует сложноэфирные связи между ацилом и 2-м атомом углерода глицерола. Для проявления максимальной активности колипаза - это полипептид поступающий в 12перстную кишку с соком панкреатической железы В расщеплении жиров принимает вторая липаза выделяемая стенками кишечника Эта липаза малоактивна в отличии от панкреатической и преимущественно катализирует гидролиз сложноэфирной связи между ацилом и 2 м атомом углерода глнцерола, т е гидролизует июжноэфирную связь которая расщепляется слабо панкреатической липазой При расщеплении жиров под действием этих двух липаз образуются преимущественно свободные жирные кислоты, моноацнлглиперины и ппшерол. С пищей так же поступают сложные эфиры холистерина, они расщепляются в тонком кишечнике гидролитическим путем при участии фермента холистеролэстеразы (холистераза) до свободных жирных кислот и холистерола Холистеролзтераза содержится и в соке поджелудочной железы и в кишечном соке, т е работают два типа холистеролэтераз кишечная и панкреатическая. Все ферменты принимают участие в гидролизе пищевых липидов, могут они действовать только намолекулы липидов на ранице раздела липид-вода достигается за счет змудьгирования пищевых липидов, т е это разделение крупных липидных капель на более мелкие Для змульгирования необходимы поверхностно активные вещества При взаимодействии пипидных капель с поверхностно активными веществами снижвется величина поверхностного натяжения на границе раздела липид-вода Крупные липндные капли распадаются на мелкие с образованием эмульсий В качестве активно поверхностных веществ в тонком кишечнике выступают соли жирных кислот (мыла) а так же продукты неполного гидрошза триацилглицериное и фосфояшшдов Однако основную роль в этом процессе играют желчние кислоты Желчные кислоты синтезируются в печени из холистерола и поступают в кишечник вместе с желчью Различают первичные и вторичные желчные кислоты Все желчные кислоты это производные холановой кислоты Всасывание продуктов переваривания липнлов. В стенку кишечника легко всасываются вешества хогхшо шствооимые в воле Из продуктов пасщегшения липидрв к ним относятся такие как глицерол, аминоспирты, жирные кислоты с количеством углеродных атомов не более 10 а так же натриевые со ш фосфорной кис юты Эти соединения из клеток кишечника обычно поступают непосредственно в кровь и с током крови транспортируются в печень В то же время большинство продуктов переваривания липидов - это высшие жирные кислоты, моно- и диаципдглицерины, лизофосфолипиды, холистерол и др плоло растворимы в воде и для всасывания ил в стенку кишечника требуется специальный механизм Перечисленные соединения наряду с желчными кислотами и фосфолнпидами образуют мицеллу. Мицела состоит из гидрофобного ядра и внешнего мономолекулярного слоя амфифильных соединений. Эти амфифильные соединения расположены таким образом, что гидрофильные их части контактируют с водой, т е направлены кнаружи, а гидрофобные участки ориентированы во внутрь мицелы где контактируют с гидрофобным ядром В состав наружной оболочки мицелы входят преимущественно фосфолипиды и желчные кислоты сюда же может входит и холистерол, поскольку это спирт Гидрофобное ядро мицелы состоит из высших жирных кислот, продуктов неполного расщепления жиров эфиров холестерина, жирорастворимых витаминов Благодаря растворимости мицел эти продукты всасываются путем эндоцитоза В норме v нас всасывается до 98% пищевых липидов 2° о выбрасываются Что происходит с мнцедами в энтероцитах? Поступившие в энтероциты мицеллы немедленно разрушаются, всосавшиеся продукты расщепления превращаются в энтероцитах в липиды характерные для человека Высвободившиеся при распаде мицелы желчные кислоты поступают обратно в кишечник или же постегают в кровь и через воротную вену оказываются в печени, здесь они улавливаются гепатоцитами и направляются в желчь для повторного использования Это так называемая энтерогеппическля циркуляция желчных кислот. | 63. Триацилглицериды. Жирные кислоты. Жирные кислоты - это алифатические карбоновые кислоты число атомов в которых может достигать 22 24 Основная масса жирных кислот входящих в организм человека и животных имеет четное число атомов углерода что связано с особенностями их синтеза Дело в том, что синтез идет путем тотарного удлинения углеродной цепочки Жирные кислоты как правило имеют неразветвленную углеводородную цепь Они подрюоеляются на насыщенные жирные кислоты - не имеющие в своей структуре двойных связей И ненасыщенные жирные кислоты имеющие в своей структуре двойные или даже тройные С - С связи (тройные встречаются крайне редко) Ненасыщенные жирные кислоты в свою очередь деются на а) моноеновыете содержащие одну двойную связь б) полиеновые, содержащие много двойных связей (диеновые, триеновые и др) Все природные ненасыщенные жирные кислоты имеют стереохимическую цис- конфигурацию так называемая цнс-ол-изомерия. Природные ненасыщенные жирные кислоты обычно имеют тривиальное название, например алеиновая, линоливая, линоленовая арахидоновая Однако иногда пользуются систематическими названиями, которые отражают особенности структуры каждого соединения например олеиновая кислота называется цис-9-октодеценовой, из этого следует, что данная кислота имеет 18 атомов углерода (октодецен) она содержит одну двойную связь начинающуюся от 9-го атома углеродной цепи и имеет "цис" конфигурацию относительно этой двойной связи. Арахидоновая кислота по систематическому названию - цис-5,8,11,14,- Триацилглицерины. составляют основную массу резервных липидов человеческого организма Содержание прочих ацилглицеринов в клетках крайне незначительно, в основном они присутствуют в качестве промежуточных продуктов распада или синтеза триацилглицеринов Триаиилглииееины выполняют резервную функцию. Причем это преимущественно энергетический резерв организма Если мы говорили, что гликоген - это резерв энергетического и пластического материала, то триацилглицершш - это преимущественно энергетический резерв У человека массой 70 кг на долю резервных липидов приходится примерно И кг Учитывая калорический коэфицент (для липидов равный 9,3 ккал) общий запас энергии в резервных тригаицеридах у нас 100000 ккал Для сравнения запас энергии в гликогене в печени не превышает 800 ккал функция резервных триглицеридов как запаса пластического материала не столь очевидна но все же продукты расщепления триглицеридов или триацилглицеринов как их называют могут использоваться для синтезов Например глицерол, входящий в структуру триацилглицеринов, может использоваться для синтеза глюкозы или некоторых аминокислот 2) Являясь одним из основных компонентов жировой ткани, триацилглицерины участвуют в лгщитг внутренних органов человека от механических повреждений 3) Участвуют в терморегуляции, образуя теплоизолирующую прослойку.
| 65. СТЕРИДЫ И СТЕРИНЫ Стернды представляют весьма важную группу соединений липоидного характера В отличие от фосфатидов они являются сложными эфирами жирных кислот и стеринов С теряны— это циклические спирты, производные циклопентанопергидрофенантрена Циклопентанопергидрофенантрен можно рассматривать как продует конденсации циклопентана и полностью гидрированного фенантрена (пергидрофенантрена) Стерины широко распространены в растительном и животном мире В бактериях их обычно обнаружить не удается Стерины находятся в биологических объектах либо в свободном виде, либо в виде сложных эфиров с жирными кислотами. Только 10% всех стеринов человеческого организма находятся в виде эфиров. Однако в некоторых органах, например в печени, почти половина стеринов присутствует в форме сложных эфиров Стерины коровьего масла сала, а также стерины присутствующие в эритроцитах и желчи человека, находятся целиком в свободном состоянии Холестерин. Изотдельных стеринов наибольший интерес для медиков представляют холестерин- вторичный циклический спирт и его сложные эфиры — х о лестерид ы. ОБмен холистерола. Суточная потребность человека в холистероле составляет около 1 гр Причем вся потребность в этом соединении может удовлетворяться с помощью эндогенного синтеза Пищевой холистерол так же эффективно усваивается человеком > здорового человека поступление холистерола с пищей и его эндогенный синтез хорошо сбалансирован Так например поступление с пищей в течении суток 2-3 гр холистерола полностью блокирует его эндогенный синтез Основным органом, в котором идет синтез холистерола является печень. В печени человека синтезируется от 50 до 80% эндогенного холистерола, 10-15% синтезируется в клетках тонкого кишечника и около 5% образуется в коже остальное в других органах и тканях Т е объем синтеза в других органах и тканях не названных (дентине, цементе) вообще незначителен, хотя ферментная система обеспечивающая синтез этого соединения присутствует практически во всех органах и тканях В условиях обычного пищевого рациона во внутреннюю среду организма поступает около 300 мг экзогенного Общее содержание холистерола в организме человека составляет примерно 140гр Основная масса этого соединения включена в состав клеточных мембран, однако около 10гр холистерола постоянно содержится в плазме крови, входя в состав липопротеидов Концентрация холистерола в норме составляет 3,5-6,8 млмоль/л Причем примерно всего 2/3 холистерола плазмы крови представлена в ней в виде сложных эфиров холистерина с жирными кислотами т е стероиды Жирные кислоты связанные с холистерином это преимущественно лгаюливая и олеиновая Избыток холистерола в клетках запасается в виде эфиров олеиновой кислоты, в то же время в состав мембран входит только свободный хотистерол. Биологическая роль холестерола. Холистерол используется в организме прежде всего 1 для синтеза желчных кислот в печени 2 из него синтезируются все стероидные гормоны 3 в коже из него образуется ^-дегидрохолистерин, который под действием УФ превращается в витамин D.
|
69. Обмен холестерола. Суточная потребность человека в холистероле составляет около 1 гр Причем вся потребность в этом соединении может удовлетворяться с помощью эндогенного синтеза Пищевой холистерол так же эффективно усваивается человеком V здорового человека поступление \одистерола с пищей и его эндогенный синтез хорошо сбалансирован Так например поступление с пищей в течении суток 2-3 гр холистерола полностью блокирует его эндогенный синтез Основным органом в котором идет синтез холистерола является в печень.В печени человека синтезируется от 50 до 80% эндогенного холистерола, 10-15% синтезируется в клетках тонкого кишечника и около 5% образуется в коже, остальное в других органах и тканях Т е объем синтеза в других органах и тканях не названных (дентине, цементе) вообще незначителен, хотя ферментная система обеспечивающая синтез этого соединения присутствует практически во всех органах и тканях. В условиях обычного пищевого рациона во внутреннюю среду организма поступает около 300 мг экзогенного хопистерола 500 - 700 мг холистерола организм обычно при смешанной диете получает за счет эндогенного синтеза. Общее содержание холестерола в организме человека примерно 140 гр. Основная масса этого соединения включена в состав клеточных мембран, однако около 10гр холистерола постоянно содержится в плазме крови, входя в состав липопротеидов Концентрация холистерола в норме составляет 3,5-6,8 млмоль/л Причем примерно всего 2/3 холистерола плазмы крови представлена в ней в виде сложных эфиров холистерина с жирными кислотами те стероиды. Жирные кислоты связанные с холистерином это преимущественно линоливая и олеиновая Избыток холистерола в клетках запасается в виде эфиров олеиновой кислоты, в то же время в состав мембран входит только свободный холистерол Биологическая роль холистерола. Холистерол используется в организме прежде всего 1 для синтеза желчных кислот в печени 2 из на о синтезируются все стероидные гормоны 3 в коже из него образуется "'-дегидрохолистерин, который под действием УФ превращается в витамин D Как выводится холистерол? Избыток холистерола выводится из организма желчью. Последнее время доказано, что часть избыточного холнстерина может поступать в просвет кишечника непосредственно через его стенки Таким образом холистериновый гамеостаз в организме является результатом динамического равновесия во-первых процессов его поступления в организме эндогенного синтеза, и во-вторых процесов использования холистерола для нужд клеток и его выведение из организма Как синтезируется холистерол? Он синтезируется в клетках из двух углеродных группировок ацетилКоА Процесс синтеза включает в себя Зэ последовательных реакций и может быть разбит на 4-5 этапов 1 этап - образование из ацетилКоА мевалоновой кислоты 2 этап - -образование из меваяоновой кислоты активированных 5 углеродных группировок, гаопреноидные группировки (это изопентилпирофосфат, диметилаланиллипофосфат - активные изопеноидные группировки) 3 этап - конденсация изопреноидных группировок с образованием сквапена 4 этап - циклизация сквапена в ланоетерин 5 этап - преобразование ланостерина в холнстерол В ходе 1-й реакции которую катализирует ацетилКоА-адетилтрансфераза образуется ацетоацетилКоА Затем используется еще одна молекула ацетилКоА и в итоге образуется б-ти углеродная молекула (Зметилр-гидроксиглутарилКоА, фермент - р-гндрокир метлглюторилКоА-синтаза (ГМГ-синтетаза) Следующая реакция наиболее важная реакция этого синтеза, на которую направлены сегодня все ингибиторы синтеза холистерола (фермент является ключевым ферментом синтеза холистерола-ГМГ-редуктаза) Происходит восстановление до спиртовой группы и образуется соединение которое носит название мевалоновая кислота (монокарбоновая) На втором этапе мевалоновая кислота в результате ряда последовательных превращений преобраз>ется в изопреноидные группировки. на 3 этапе из активных изопреноидных единиц путем последовательных реакций конденсаций образ> ется сквален, имеющий в своем составе 30 атомов углерода (т е используется по крайней мере 6 изопреноидных группировок) На 4 этапе идет циклизация сквалена в соединение стероидной природы - ланоетерин, имеющий в своем составе, так же 30 углеродных атомов. Следует отметить, что некоторые промежуточные продукты этого синтеза используются для синтеза других соединений, в частности коэнзимаО (источник энергии д/ja переноса электронов и протонов т е •это компонент главной дыхательной цепи митохондрий) дошхомЬос&ат (принимает участие в синтезе гетероо'шгосахаридных компонентов в составе гликопротеидов) Ключевая рюль в регуляции синтеза холистерола в клетках принадлежит ферменту ГМГ-КоАредуктазе При повышении содержания хояистерола в клетках, В независимости от того синтезирован он здесь в клетках или поступил из вне происходит снижение активности этого фермента, причем установлено что в данном случае речь идет не о прямом влиянии холистерола на активность фермента, а в основе ингибирующего действия лежат другие механизмы.
| 70. Жирные кислоты. превращение их в тканях. Высшие жирные кислоты могут окислятся в тканях тремя способами 1) а-окисление 2) р-окисление 3) w-окисление Процессы а- и w-окисления идут в мшсросомах с участием ферментов монооксигеназ. Они играют в основном пластическую функцию В ходе этих процессов вдет синтез гидроксикислот, кетокислот и кислот с нечетным количеством углеродных атомов, которые затем включаются в тригшщериды Первая реакция монооксигеназная, т е реакция гидроксилирования с образованием гидроксикислот и образование жирных кислот с нечетным числом атомов путем декарбоксипирования -окисление высших жирных кислот является основным способом окисления высших жирных кислот в тканях Было открыто в 1924 году _р-окнсление - процесс многоступенчатого окислительного расщепления высших жирных кислот в ходе которого происходит последовательное отщепление 2 углеродных фрагментов в виде ацетил-КоА со стороны карбоксильной группы активированной высшей жирной кислоты Активация Поступающие в клетку высшие жирные кислоты подвергаются активации с участием фермента ацилКоА-синтетазы и они превращаются ацилКоА, причем активация происходит в цитозоле в то время как сам процесс р-окисления идет в матриксе митохондрий В то же время мембрана митохондрий непроницаема для ацилКоА Механизм транспорта? Оказывается ацильные остатки переносятся через внутреннюю мембрану митохондрий с помощью специального переносчика – карнитин В цитозоле с помощью фермента так называемой внешней ацилКоА- Ацетил-КоА + ФАД + Н2О + НКоА -> О--СН2(СН2)n-1-С - SКоА + ФАДН2 + НАДН + Н. Парциальные реакции одного цикла (3-окисления в ходе которого активированная жирная кислота укорачивается на 2 углеродных атома (например вступала стеариновая кислота, выходит пальметаилКоА и отщепляется ацетилКоА) Пеовая реакция катализируется ФАЛ зависимой аиилКоАдегшнюгиназой. т е это типичная оеакиия окисления путем дегидрирования В итоге образующиеся соединение носит название енонлКоА (дегидроацилКоА) Окислятся он не может без предварительного присоединения воды ледующая реакция - это реакция гидротации причем вода присоединяется по месту разрыва двойной связи, катализирует эту реакцию еноилКоАгидротаза Образующееся соединение носит название р-оксиацидКоА р-оксиацилКоА вновь подвергается окислению (НАД зависимая дегидрогииаза) Энергия окисления переходит в НАДН+Н* Образующиеся соединение носит название р-кетоацилКоА (в |3 положении кето группа) Далее следует тиалазная реакция (тиолиз - расщепление с присоединением серы, обычно это разрушение с участием КоА) Происходит связи в итоге образуется укороченный КоА на 2 углеродных атома и ацетилКоА (2-х углеродный активный ацетат) Особенности окисления жирных кислот с енчетным количеством углеродных атомов и непредельных жирных кислот. Окислительный распад жирных кислот с нечетным числом атомов углерода так же идет путем р-окисления, но на заключительном этапе распада образуется 3-х углеродный пропионилКоА (производные пропановой кислоты) Он не может дальше окисляться путем р-окисления, необходимо соединение с минимум 4-мя атомами углерода Он не может окисляться в цикле Кребса поскольку в цикл поступают 2-ч углеродные остатки ацетила Оказывается в клетках существует специальный путь окисления пропионилКоА в ходе которого и происходит его окисление Первоначально происходит реакция харбоксилирования пропионилКоА Эта реакция катализируется ферментом пропионилКоА-карбоксилазой содержащей биотин (vit H) В итоге образуется соединение которое носят название - метяпмапонклКоА Далее следует мутазная реакция е ходе которой метилмалонат (фермент - метилмалошшмутаза) превращается в янтарную кислоту Далее в цикл Кребса Причем выяснилось что в состав метилмалонилмутазы входит vit В12, поэтому при недостатке или отсутствии этого витамина с мочой начинается выделятся пропиокат и металмалонат Определение этих соединений представляет собой ценный тест для диагностики В12 дефицитных состояний к карбоксильному концу жирной кислоты и в результате нескольких циклов р-окисления образуется еноилКоА но он а) двойная связь находите* межау Зи4 атомами углерода б) эта связь имеет цис конфигурацию Однако в клетках есть фермент из класса юомераз который переводит двойную связь из положения 3-4 в положение 2-3 и изменяет цис конфигурацию на транс конфигурацию За счет действия этой дополнительной изомеразы стериохимические затруднения, возникающие, преодолеваются.
| 72 Ацетил КоА В кишечной стенки всосавшиеся ацилгицерины распадаются под действием тканевых липаз с образованием свободных жирных кислот и глицерола Часть моноацилглицеринов может превращаться в триащгаглицерины без предварительного расшепления йо так называемый моноацклглицериновый путь ресинтеза Все высшие жирные кислоты всосавшиеся к, кишечника используются в энтероцитах для ресинтеза различных лилидов Но перед тем как: вклю иться в различные липиды высшие жирные кислоты должны быть активированы Процесс активации высших жирных кислот состоит из 2 этапов 1 этап. За счет взаимодействия жирных кислот и использования специального фермента образуется ацшюденилаты (так называемый термодинамический контроль направления процесса) ЖК + АТФ -> R-С-АМФ + пирофосфат расщ. до ФК.(термодинамический контроль) 2 этап Происходит образование активной жирной кислоты соединенной с КоА и высвобождение АМФ Образование ацилКоА катализируется специальным ферментом, причем он катализирует и первую и вторую реакцию ацилКо Чсиптетата (тиокиназа) R-С-АМФ + НSКоА -> R-С-SКоА + АМФ В ходе активации высшей жирной кислоты АТФ распадается до АМФ и 2 остатков фосфорной кислоты таким жирные кислоты участвуют в активированной форме.
|
73. Кетоновые тела. Соединения ацетоуксусные и р-гидроксимасляные кислоты поступают в кровь, а затем идут в клетки тканей, но для этих молекул диффузионного барьера не существует, поэтому они служат эффективным энергетическим топливом. Эти соединения получили название - ацетоновые тела. К ацетоновым телам относится и сам ацетон (диметилкетон) В то же время в гепатоциты высшие жирные кислоты поступают минуя диффузионный барьер потому, что гпатоциты в печеночных синусах непосредственно контактируют с кровью. Биосинтез и распад ацетоновых тел. Жирные кислоты поступающие в гепатоциты, активируются и подвергаются р-окислению с образованием ацетилКоА Именно этот ацетилКоА используется для синтеза ацетоновых тел, согласно схеме В ходе первой реакции (в первую реакцию вступают 2 молекулы ацетилКоА, фермент ацетилКоА-ацетилтрансфераза = тиолаза) образуется 4-х углеродная молекула ацетоацетилКоА Эти соединения макроэргические поэтому в этом синтезе не принимает участие АТФ Входе следующей реакции (фермент В-гидрокси-ВметилглюкоилКоА- Как образуются два других соединения, относящихся к группе ацетоновых тел? Из ацетоуксусной кислоты спонтанно, чаще всего, или иногда за счет декарбоксилазы происходит отщепление карбоксильной группы в виде углекислого газа и образуется ацетон Ацетоуксусная кислота восстанавливается в ходе реакции катализируемой ферментом р- Ацетоновые тела в норме хорошо утилизируются клетками периферических тканей, в особенности это касается скелетных мышц и миокашш Ске,иетные мыишы и миокаод значительную часть нужной им энергии получают за счет окисления ацетоновых тел Только нервные клетки в обычных условиях не утилизируют ацетоновые тела, однако при голодании даже головной мозг 50-75% соей потребности в энергии удовлетворяет за счет окисления ацетоновых тел. Ацетоацетат, поступающий в клетки различных тканей, прежде всего подвергается активации помощью одного из двух механизмов Ацетоацетат с участием фермента тиокиназы, за счет энергии АТФ превращается в ацетоацетилКоА Второй путь, является превалирующим в активации, это за счет фермента тиофоразы Реакция, в которой принимают участие сукценнКоА и адетоацетат, приводит к образованию ацетоацетилКоА и образование сукцината, Образующийся ацетоацетилКоА далее дает 2 молекулы ацетилКоА (принимает участие HSKoA, это тиолазная реакция) АцетилКоА поступает в цикл Кребса, где ацетильные остатки окисляются до углекислого газа и воды Ацетоновые тела по значимости - 3 тип топливной энергии В гепатоцитах нет фермента тиофоразы, поэтому образовавшийся в гепатоцитах ацетоацетат не активируется и не окисляется Таким образом печень экспортирует ацетоацетат, другими словами синтезирует этот вид топлива для других клеток р-гидрокснбутерат окисляется путем дегидрироания в ацетоацетат, дальше ацетоацетат в ацетилКоА Что касается ацетона, возможно 2 варианта окисления Дело в том, что ацетон очень летуч поэтому большое количество выделяется вместе с выдыхаемым воздухом, кроме того ацетон выделяется с водой 1 путь Ацетон расщепляется до ацетильного и формильного остатка 2 путь Через пропандиол он превращается в пируват Ацетоновые тела накапливаясь в крови и тканях оказывают ннгибирующие действие на липолиз, в особенности это касается расщепление триглицеридов в липоцитах Дело в том, что избыточное накопление в крови ацетоновых тел приводит к развитию ацидоза Снижение уровня липолиза в клетках жировой ткани приводит к уменьшению притока жирных кислот в гепатоцига, к снижению скорости образования ацетоновых тел н следовательно к снижению содержания в крови. | 74 Транспортные формы лнпидов Все липиды присутствующие в крови входят в составе смешанных надмолекулярных белок-липидных комплексов. причем ВЖК связаны с альбуминами крови, все другие липиды входят в состав липопротеидов плазмы крови С месь всосавшихся и ресентезированиых в кишечнике липидов поступает в лимфатическую систему а затем через грудной лимфатический проток в кровь и распространяется током крови по клеткам и тканям Поступление липидов в лимфу наблюдается уже через 2 часа после приема пищи Элементарная гиперлипидемия ^повышение концентрации яипидов в крови) достигает максимума через б 8 часов после приема пищи, а через 10 12 часов после приема она полностью исчезает Как же это все происходит ? Трнглицериды фосфолипиды и холестирол Перенос этих соединении осуществляется особым образом организованных надмолекулярных агрегатов получивших название -липопротеидные частицы (ЛП). В состав липопротеидов могут входить молекулы липидов различных классов и молекулы белков Все ЛП имеют общий план структуры Во внешней оболочке или так называемый внешний мономолекулярный слой липопротеидные частицы образуют белки (их называют апобелки или апопротеины) свободный холистерол и фосфолипиды Причем гидрофильные участки этих молекул обращены кнаружи и контактируют с водой, гидрофобные участки располагаются кнутри т е в сторону ядра Ядра гидрофобных липопротеидньгх частиц образуют прежде всего триглицериды далее этерефицированный холистерол, кроме того сюда могут включаться жирорастворимые витамины или другие гидрофобные молекулы Их подразделяют на 1) Хиломикрокы (ХМ) 2) Липопротеиды очень низкой плотности 3) Лкпопротеиды низкой плотности 4) Липопротеиды высокой плотности В транспорте экзогенных липидов те липндоБ поступающих во внутреннюю среду организма из кишечника принимают главным образом два вида липопротеидов ХМ и Липопротеиды очень низкой плотности (лонп) Содержание липидов в ряду от ХМ до ЛПВП снижается, содержание белков нарастает постепенно возрастает содержание фосфолипидов возрастает и только содержание холистерола до липопротеидов низкой плотности увеличивается, но затем при переходе в лпвп оно снижается. Ведущую роль в транспорте экзогенных тлипидов играют хнпомикроны. Матболизм ХМ. Липопротеид липаза расщепляет триглицериды хиломикронов до глицерола и высших жирных кислот. Часть высших жирных кислот поступает в клетки а другая часть связывается с альбуминами и уносится током крови в другие ткани. Глицерин так же может утилизироваться либо в клетках непосредственно данного органа либо уносится током крови. Кроме триглицеринов хиломикронов ЛП липаза расщепляет также триглицериды липидов очень низкой плотности ХМ после атаки липопротеидлигаз потеряв значительную часть липидов превращаются в ремнантные хиломикроны (остаточные ХМ они по размерам меньше) Эти ремнантные ХМ захватываются рецепторами печени где они полностью расщепляются, а часть ХМ превращается путем сложных перестроек в липопротеиды высокой плотности В норме спустя 10-12 часов после приема пищи плазма практически не содержит ХМ. Метаболизм ЛПВП. Общий пул лпвп в циркулирующей крови формируется за счет трех источников 1 Синтез лпвп в печени 2 Образование лпвп нз ремнантных ХМ 3 Синтез в тонком кишечнике 4 Преимущественно теп синтезируются в печени Наиболее популярной точкой зрения в отношении биологической роли лпвп является следующая теп этот холистерол в печень или кишечник . В печени этот холестерол: превращается в желчные кислоты 2 часть секретируется с желчью Поступившый в стенку кишечника холистерол с лпвп используется для синтеза 1) ХМ 2 лпонп и в то же время 3 часть холистерола может секретироваться в просвет кишечника. В любом случае чтановится ясно, чтофункционирование лпвп будет способствовать выведению лишнего холестерола из кишечника. Лпвп - антиатерогенные липопротеидами, в отличии рассмотренные ранее лпонп и лпнп атерогенные липопротеиды (высокая концентрация которых несомненно стимулируют формирование атеросклероза и соотвествующих осложнений.
| 75. Переваривание белков в желудочно-кишечном тракте. Переваривание белков представляет собой расщепление пищевых белков на составляющие его аминокислоты Расщепление белков в желудочно-кишечном тракте .идет при участи фериетов протеиназ катализир гидролитическое расщепление юс гвптидных связей Все протеиназы к-к тракта могут быть разделены на 2 группы В данном случае эффективность катализа неизмеримо меньше Специфичность действия протеиназ выглядит следующим образом. Пепсин катализ разрыва летпидных связей образованных аминогруппами фенилаланина и тирозина (ароматические аминокислоты) Трипсин - катализ разрыва пептндкых связей образованных карбоксильными группами лизина и аргинина (основные аминокислоты) Хемотрипсин - кмалнз разрыва пептидных связей образованных карбоксильными группами трех аминокислот ароматических фениалаланнана, тирозина и триптофана Карбоксипептидаза А -образованных С концевыми аминокислотами фенилаланнна, тирозина и триптофана Карбоксипептидаза —образованиях С концевыми лизином и аргинином. Аланинаминопептидаза — образованных N концевым аланином В целом протеяшш ж-к тракта в отношении своей специфичности обладают дополнительностью действия т е за счет совокупности их (згаяитического эффекта с большой скоростью идет гидролиз пеПгияиых связей к белковых молекулах. Более того отсутствие одной из протеннвз за исключением трипсина обычно не приводит к существенному нарушению переваривания белков. Переваривание белков в желудке. Переваривание белков начинается в желудке В желудочном соке присутствует несколько протеиназ пепсин, гастриксин и несколько сходных с пепсином протеиназ Одним из таких ферментов является пепсин В У детей юиетея еще одна эндопротеиназа ренин Главной протеиназой желудочного свка пуослих несомненно является пепсин. Клетки слизистой дна Желудка вырабатывают профермент пепсияоген. Его молекулярная масса составляет величину килодальтон Под действием соляной кислоты желудочного сока пепсиноген в результате ограниченного протно виа превращается в пепсин молекуляр масса кот равна 32,7 килодальтон. Оптимальной средой для действия пепсина является среда с рН 1- 2,5 Это значение создается в желудке соляной кислотой. Белки под действием пепсина расщепляются в желудке с образованием смеси пептидов различной длины с очень небольшой примесью свободных аминокислот, причем пепсин обеспечивает 95 % всей переваривающей способности желудочного сока Например действие гасгрикшиа ограничено поскольку оптимум рН для этого фермента составляет величину порядка 5 Важным компонентом желудочного сока является несомненно соляная кислота, которая кроме участия в переводе пепсиногена в пепсин создает оптимум рН для действия пепсина Это так называемое значение соляной кислоты 1 перевод пепсиногена в пепсин 2, создание оптимума рН для пепсина 3. денатурирует белки 4. бактерицидное действие. Переваривание белков в кишечнике. Смесь полипептидов из желудка в 12перстнук> кишку где под действием протеиназ поджелудочного и кишечного сока продолжается расщепление белков и пеетидов до отдельных аминокислот. рН составляет от 7,5-8,2 это слабощелочное значение рН поддерживается за счет бикарбонатов поступающих в кишечник с соком поджелудочной железы. В поджелудочной железе синтезируется протоэнзимы. трипсиноген, хемотрнпсиноген, прокарбоксипептидазы А и В, проэластаза проколлагеназа С соком поджелудочной железы эти проферменты поступают в просвет кищечнкка и в результате избирательного ограниченного протиолиза превращаются в активные ферменты Важнейшую роль в превращении проферментов в ферменты принадлежит 2-м протеиназам 1 Энтерокиназа кишечной стенки 2 Трипсин Как они работают? Энтерокиназа отщепляет от неактивного трипсиногена гексопептид (6 амк остатка). превращая профермент в активный трипсин. В дальнейшем превращение трипсиногена в трипсин может идти параллельно, путем аутокатализа. Образовавшийся трипсин превращает все другие проферменты в активные Ферменты, Хемотрипсиноген А или В под действием трипсина превращается в одну из форм активного Действие протеиназ поджелудочной железы дополняется действием ферментов синтезируемых в стенках кишечника Кишечная стенка синтезирует про аминопептидазу и про-дипептидазу. Перевод в активную форму идет так же за счет трипсина. Механизм перевода единый отщепление различной длины путем ограниченного протиолиза и фо активного центра Под действием этого комплекса ферментов белки и пептиды расщепляются до отдельных аминокислот и в таком виде всасываются в стенку кишечника. Всасывание ди-, три-, тетрапептидов абсолютно невозможно.
|
76 Дезаминирование, трансаминирование Дезаминирование - процесс отщепления от аминокислот аминогрупп с образованием свободного аммиака Дезанминирование в организме челочка протекает в 2ариантах 1 В виде прямого дезаминирования 2 В виде непрямого дезаминирования (трансдезаминирование) Прямое дезаминировакие аминокислот в свою очередь на разных уровнях организации живых объектов встречается в 4 основных вариантах а) окислительное дезаминирование б) внутримолекулярное дезаминирование в) гидролитическое дезаминирование г) восстановительное дезаминирование В клетках человека работают только 2 из перечисленных окислительное и внутримолекулярное дезаминирование Прямое окислительное дезаминирование аминокислот. При прямом окислительном дезамикирование аминокислот образуются а-кетокислоты и аммиак Процесс идет в 2 этапа На первом зтапе при участии фермента оксидазы от аминокислоты отщепляется 2 атома водорода и аминокислота превращается в нминокислоту На втором этапе образованная иминокислота спонтанно присоединяет воду без участия фермента с образованием кетокислоты и аммиака Дегидрирование, происходящее на первом этапе сопровождается переносом водорода на ФАД или ФМН т е на простетические группы ферментов оксидаз т е вначале образуется восстановленный ФАД или ФМН и эти же восстановленные формы переносят затем водород на кислород (аэробные легилпогннялгы) и образуется токсическая перекись водорода. В организме человека присутствует оксидаза L-аминокислот в качестве кофермента ФМН Эта оксидаза обладает низкой активностью, в то же время в тканях обнаружена оксидаза D-амннокислот, в качестве кофермента она содержит ФАД. Считают, что оксидаза D-аминокислот обеспечивает превращение D-аминокислот, которые образуются в кишечнике. Образуется иминокислота, водород переноситься на ФМН и этот кофермент переносит водород на кислород с, образованием перекиси водорода Перекись водорода немедленно разрушается католазой. т Иминокислота спонтанно присоединяет воду с образованием кетокислоты и отщеплением иминогруппы в виде аммиака Принято считать, что прямое дезаминирование аминокислот L ряда не вносит существенного вклада в метаболизм этих соединений человека В то же время практически во всех тканях организма человека обнаружены высоко активная дегидрогеназа Lглютаминовой кислоты Наибояьщая активность этого фермента обнаружена в почках и печени Этот фермент обладает высокой специфичностью и катализирует прямое окислительное дезаминирование L-пгютамата по схеме В качестве кофермента дегидрогназа содержит НАД На первом этапе водород с участием фермента переноситься на НАД с образованием восстановленного НАД, окисление которого несомненно сопровождается с образованием 3 молекул АТФ Образуется имниоглютамат Далее спонтанное присоединение воды обеспечивает образование 2 оксопиотарата (сс-кетоглютаровая кислота) и отщепляется аммиак. Прямое окислительное дезаминирование. 3 аминокислоты из 20 (гистидин, серии и трионин) в организме человека подвергаться дезаминированию которое может рассматриваться как внутримолекулярное дезаминирование Гистидин под действием фермента гистидазы. превращается в ураканиновую кислоту. Ураканиновая кислота распадается дальше до L-глютомата, аммиака и муравьиной кислоты Гистидаза обнаружена в печени и коже В коже ураканиновая кислота выступает в качестве фактора защищающего кожу от УФ-радиации Фермент превращающий ураканиновую кислоту (урокиназа) оказывается присутствует только в печени Появление этого фермента в крови (в норме он практически отсутствует) наблюдается при развитии опухолевых процессов печени. В связи с этим определение активности (наличия) этого фермента используется в качестве диагностического теста на опухолевые поражения печени Это своеобразный индикаторный фермент Аминокислоты серии и трионин при участии дегидротазы, содержащей ПЛФ (перидоксальфосфат) в качестве кофермента, подвергаются сходным превращениям в результате которых серии превращается в пируват, а трионин в а-кетобутерат. Непрямоедезаминирование или дезаминирование. В связи с малой эффективностью процессов прямого окислительного дезаминирования были предприняты интенсивные поиски более эффективных методов дезаминирования Браунштейнов была предложена концепция трансдезаминирования, которая в настоящее время является общепризнанной Суть ее заключается в следующем Процесс трансдезаминирования это 2-х -этапный процесс На первом этапе различные L-аминокислоты вступают в реакцию трансаминирования с а-кетоппотаровой кислотой В результате образуется кетоаналог аминокислоты и гпютаминовая кислота На втором этапе происходит окислительное дезаминирование глютамата с образованием аммиака и регенерации <х-кетоглютаровой кислоты Обязательным участником этого процесса является а-кетоглутаровая кислота (является промежуточным продуктом цикла Кебса, т е концентрация ее в тканях поддерживается на постоянном уровне) Далее в итоге трансаминирования с участием соответствующей аминотрансферазы образуется кетоаналог соответствующей аминокислоты, а о-кетоглютаровая кислота превращается, за счет трансаминорования в глутомат В правой части изображено прямое окислительное дезаминирование глютомата Здесь вы видите так же 2 этапа Фермент глютоматдегидрогеназа содержит в качестве кофермента НАД, который принимает кислород, образуется имноглюторат. | 77. Биогенные амины. Оказывается декарбоксилированию подвергаются не все аминокислоты, а лишь те из них при декарбоксилировании которых образуются биологически активные соединения выполняющие в организме функции или биорегуляторов или нейромедиаторов Вся эта группа соединений получила название - биогенные амины. Необходимо отметить, что в условии клетки декарбоксилировакие является необратимым процессом Биогенные амины обладают высокой биологической активностью и несомненно после выполнения основных функций они должны быть инакгивированы Общим путем инактивации биогенных аминов является их окислительное дезаминирование с участием ферментов моноаминооксидаз или диаминооксидаз R-CH2-NH2 --> R-C(--O)-H + NH3 Биогенный амин, в данном случае моноамин, поэтому фермент моноаминооксидаза (оксидаза способна переносить отщепляемый водород непосредственно на кислород с образованием перекиси водорода), превращается в альдегид, который затем окисляется до жирной кислоты, а перекись водорода расщепятся католазой Некоторые биогенные амины, например гистамин. могут инактивироваться путем метилирования или ацетилирования. Образование этих биологически активных. Из аминокислоты гистидина под действием гистидиндекарбоксилазы образуется биогенный амин - гистамин -клеточный медиатор (медиатор воспаления, аллергии) Антигистаминные препараты используются крайне широко Гистамин обладает выраженным сосудорасширяющим действием, причем это эффект у единственного из биогенных аминов, кроме того 2 Он участвует в развитии воспалительных в том числе аллергических реакциях 3 Наконец он стимулирует выделение желудочного сока и в этом качестве он нашел применение в клиническо-лабораторной диагностике для установления причины нарушения секреции желудочного сока - шстаминовая проба Инактивация гистамина идет либо за счет его дезаминнрования либо путем образования N-метипгистидина, т е путем метилирования. Аминокислота триптофан служит предшественником еще одного очень важного амина - серотонин Вначале триптофан подвергается гидроксилированию с превращением в 5-окситриптофан, а уже затем под действием соответствующей декарбоксилазы происходит образование серотонина Серотонин является нейромедиатором стволовой части головного мозга 1 При нарушении его обмена развивается галлюциногенный синдром (галлюцинации устрашающего характера и зрительные и слуховые) 2 Сегодня считают, что нарушение обмена серотонина вносит весомый вклад в развитие шизофрении 3 Он является так же мощными сосудосуживающим средством Инактивация серотонина идет или путем его окислительного дезаминирования или же путем метилирования по аминогруппе, т е по сути инактивация идет как у гистомина 1 Серотонин играет важную роль в развитии аллергии 2 Серотонин является предшественником гормона эпифиза мелатонина Три биогенных амина (дофамин норадреналин и адреналин = котихоламины) образуются еще из одной циклической аминокислоты - тирозина. Тирозин гидроксилируется с превращением в ДОФА (диоксифениламнин), затем ДОФА декарбоксилируется и превращается в дофамин .Дофамин является промежуточным продуктом при синтезе норадреналина и адреналина, он обладает выраженным сосудосуживающим действием, самое важное то, что он является медиатором стволовой части головного мозга При нарушении его образования в мозговой ткани развивается тяжелое заболевание паркинсонизм Для лечения которого используют подсадку в головной мозг эмбриональных клеток способных синтезировать дофамин При гидроксилировании дофамина образуется норадреналин, который при последующем метилировании дает адреналин В реакции превращения дофамина в норадреналин участвует аскорбат (аскорбат участвует в синтезе гормонов) При переходе норадреналина в адреналин в качестве метилирующего агента используется активный Норадрешлин и адреналин являются во-первых медиаторами симпатической нервной системы во-вторых гормонами мозгового вещества надпочечников Оба зтих биогенных амина обладают •ырвжоашм сосудосуживающим действием В качестве гормона адреналин является мощным стимулятором расщепления гликогена в мышцах Кроме того адреналин является мощным стимулятором липолиза в жировой гкани. В стрессовых ситуациях люди худеют. Инактивирование названных биогенных аминов осуществляется в основном путем их дезаминирования с участием оноаминооксидаз или же путем метилирования. Кроме названных 2-х путей есть еще один путь инактивации этих аминов процессы глюкуроянрования происходящее в печени. Декарбоксилированию кроме ароматических аминокислот могут подвергаться аминокислоты жирного ряда, в частности глютомат. Образующееся при декарбоксилировании глутомата соединение является медиатором и носит название - у аминомаслянная кислота. Это соединение сегодня известно как тормозной медиатор коры головного мозга В ходе декарбоксилирования таких аминокислот как арнитин и лизин образуется диамины - путрисцин и кодаверин эти соединения используются при синтезе полиаминов, сперминов и спермидина, которые участвуют в регуляции процессов пролиферации клеток.
|
78. Переаминирование аминокислот. При трансаминировании аминокислота взаимодействует к кетокислотой и в ходе этого взаимодействия происходит перенос аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту без образоввдня свободного аммиака В результате образуется новая аминокислота и новая кетокислота. Одной из участвующих во взаимодействии кислот должна быть дикарбоновой. Реакции катализируются ферментами - аминотрансферазы (трансаминазы) Реакции трансаминирования легко обратимы, в клетках органах и тканей находиться большое кол-во трансаминаз Каждый фермент катализирует перенос аминогруппы только между определенной парой аминокислот В реакцию трансаминирования из аминокислот входящих в состав белков вступают только две трионин и лизин Биологическая роль трансаминирования. Трансаминирование играет огромную роль в оптимизации смеси аминокислот, поступающих из кишечника во внутреннюю среду организма. Природные белки при расщеплении в кишечнике дают смесь аминокислот в которых соотношение отдельных аминокислот может быть очень далеким от потребности наших клеток В организме синтезируются ряд кетокислот которые в результате трансаминирования могут превращаться в заменимые аминокислоты За счет этого синтеза и происходит оптимизация смеси аминокислот ПРи трансаминировании происходит перераспределение аминного азота поступающего из кишечника, кроме того трансаминирование входит в качестве одного из этапов в более сложные процессы превращения аминокислот трансдезаминирование и трансреамикирования. В клинической практике нашло широкое применение определение активности двух трансаминаз - алат, асат Эти ферменты относятся к внутриклеточным ферментам и в норме их активность в крови крайне низкая Активность в миокарде в печени очень высокая и при поражении этих тканей ферменты выходят в кровь Поэтому повышение активности трансаминаз в крови свидетельствует о поражении той или иной ткани какого-либо органа Например при инфаркте миокарда активность асат (аспартатаминотрансферазы) увеличивается ухе через 3-5 часов, при благоприятном течении заболевания активность через 3-4 дня возвращается к исходному уровню При болезни Боткина в крови резко увеличивается активность второй трансаминазы алат (аланинаминотрансферазы), нормализация этого показателя используется для контроля за эффективностью проводимой терапии. Синтез аминокислот в тканях. Ели в клетках имеются а-кетокислоты, являющиеся аналогами соответствующих аминокислот, то эти аминокислоты могут быть образованы из кетокислот путем трансаминирования Исключением является трионин и лизин, поскольку в клетках они не вступают в реакции трансаминирования. Таким образом фактически незаменимыми в своем большинстве являются не аминокислоты, а их кетоанаолги которые не синтезируются в организме. Источником аминного азота для синтеза аминокислот путем трансаминирования является глютомат Если в клетках нет достаточного количества глютомата, то он может быть синтезирован из а-кетоппотаровой кислоты и аммиака в реакции восстановительного аминирования за счет обратимости действия глютоматдегидрогиназы Комбинация реакций восстановительного аминирования а-кетоглютората с последующим переносом аминного азота на кетокислоту получило название трансреаминирования. Таким образом трансреаминирование является основным путем синтеза заменимых аминокислот. Глютомлдегидрогиназа катализирует реакцию дезаминировання гчютомата и восстановительное аминирование а-кетоппотората с участием восстановленного НАД Трансреаминирование - это основной путь синтеза заменимых аминокислот в организме человека. Витамин В6. фосфоперидоксаль является коферментом декарбоксилаз некоторых аминокислот Таким образом две реации азотистого обмена переаминирование и декарбоксилированне аминокислот осуществляется при помощи одной и той же коферментной группы, образующейся в организме из витамина Вб.
|
80. Судьба безазотистого остатка аминокислот. Углеродные скелеты аминокислот, образующиеся при дезаминировании аминокислот могут использоваться в клетках по различным направлениям 1-е направление Они могут использоваться в качестве субстратов для глюконеогенеза (синтез глбкозы из иеуглеводных предшественников) 2-е направление Превращение углеродных скелетов в ацетоновые тела 3-е направление Окисление до углекислого газа и воды 4-е направление Использование углеродного скелета для ресинтеза аминокислот Углеродные остовы аминокислот серина, глицина, треонина, цистиина, аланина превращаются в пируват, далее карбоксилируются с образованием оксалоацетата Углеродные скелеты аспартата и аспаргина за счет дезаминирования превращаются в ЩУК Пролин, гистидин, глютомат, глютамин, валин, изолейцин, метионин превращаются в промежуточные продукты цикла Кребса и то же могут превращаться в оксалоацетат, который за счет активного фермента может давать фосфоэнолпируват, в связи с обратимостью реакций гликолиза из него могут, при наличии энергии, синтезироваться молекулы глюкозы Поэтому эти аминокислоты получили название гликогенных или глюкопластических. .Аминокислота, которая при распаде дает любое промежуточное соединение гяиколиэа или цикла Кребса может использоваться в клетке для синтеза гаюкозы. Глюкозы мы синтезируем в сутки до 120 грамм - это интенсивный синтез, причем синтез идет в основном за счет углеродного скелета аминокислот. Лейцина, лезин, тирозин, фенилаланнн и триптофан (в качестве промежуточного продукта их распада образуется ацетоацетат) получили название кетопластических или кетогенных. Хотя следует отметить, что часть углеродного скелета фенияаланина и тирозина превращается в фумаровую кислоту и может использоваться для синтеза глюкозы, т е эти аминокислоты (их скелеты) являются аминокислотами со смешанными функциями часть может давать глюкозу, часть ацетоновые тела По сути кетоппастическими являются лейцин, лизин, триптофан. Углеродные остовы как гтюко-, так и кетопластических аминокислот могут окисляться до углекислого газа и воды в цикле Кребса Почему? Поскольку ацетоацетат в клетках перефирических тканей активируется образованием ацетоацетилКоА, который затем, подвергаясь тиолизу, дает 2 молекулы ацетилКо, которые вовлекаются в цикл Кребса где и происходит их дальнейшее превращение. Оксалоацетат, образующийся из углеродных скелетов ряда аминокислот при своем декарбоксилировании превращается в пируват, а пируват в свою очередь декарбоксилируясь дает ацетилКоА АцетиКоА в независимости от пути его образования будет поступать в цикл Кребса и окисляться до конечных продуктов. Следует отметить, что избыто ацетилКоА может быть использован на синтез высших жирных кислот, т е если мы будем есть белки в больших количествах и не шевелиться, то это не значит что мы будем очень стройными, поскольку аминокислоты превращаются в жиры.
| 82.Синтез мочевины. Аммиак тем или иным путем поступивший в печень или образовавшийся в гепатоцитах вступает в цикл мочевинообразования открытый в 1932 г. Синтез мочевины начинается с образования в митохондриях печени карбомоилфосфата. Вторая реакция мочевинообразования протекает так же в митохондриях (трансферам обеспечивает перенос остатка карбомонила на молекулу арнигина-монокарбоновая кислота содержащая 5 углеродных атомов). Образуется аминокислота - цитрулин. Дальнейшие реакции мочевинообразования протекают в цитозоле. В следующей реакции участвует цитрулин и аспартат (фермент - аргининосукцинатсинтетаза). В этой реакции участвуют цитрулин и аспартат. Реакция эгнергозависимая. В ходе реакции происходит расщепление АТФ до АМФ и пирофосфата и образуется аргининоянтарная кислота или аргининосукцинат. От куда клетки находят аспартат? Аспартат образуется в ходе реакций трансаминирования из оксалоацетата - промежуточного продукта цикла Креоса, который подвергается реакции взаимодействия с глутоматом и образуется аспартат. Дальше в ходе следующего процесса происходит лиазная реакция (лиазное расщепление -расщепление не гидролитическим путем) (фермент- аргининосукцинатлиаза). Происходит расщепление и в итоге образуется аминокислота аргинин и отщепляется остаток в виде фумаровой кислоты. фумаровая кислота - промежуточный продукт цикла Кребса, присоединяя воду превращается в малат, малат дегидрируется и превращается в оксалоацетат, а оксалоацетат за счет трансаминирования может превращаться в аспартат, который поставляет один атом азота. Последняя реакция мочевинообразования катализируемая ферментом обладающим абсолютной специфичностью аргиниза. Происходит расщепление аргинина, образуется полный амид угольной кислоты получивший название иочевина и регенирирует орнитин. В ходе следующей реакции арнитин вновь вступая в реакцию взаимодействия с карбомоилфосфататом может давать цитрулин и дальнейшей повторение реакций приводит к увеличению синтезированной мочевины. Необратиной реакцией в этом процессе явдюфоя решает с участием аргининосукццинатсинтетазы - термодинамический контроль направления процесса в целом Суммарное уравнение мочевинообразования. СОг + ВД, + аспартат + ЗАТФ + 2НгО -» мочевина + фумарат + 2АДФ + АМФ + 4Н3РО, Источникам углерода в мочевине является несомненно углекислый газ. Один атом азот происходит из аммиака, а второй атом азота по происхождению из аспартата. На синтез 1 молекулы мочевины клетка затрачивает 4 макроэргических эквивалента. В норме концентрация мочевины в крови составляет величину 3,3-8,3 млмоль/л. Причем азот мочевины составляет примерно ьи* всего небелкового азота крови. Суточное выделение мочевины из организма составляет 20-35 гр. Фермент аргиназа как и аргинин присутствует и в других тканях например головной мозг, почки, кожа. Однако в количественном отношении образование мочевины в этих органах крайне незначительно | 83. Глутамин и аспарагин. Механизм беопасного транспорта аммиака. Аммиак, образующийся в клетках различных органов и тканей в свободном состоянии не может переносится кровью к печени или к почкам в виду его высокой токсичности. Он транспортируется в эти органы в связанной форме в виде нескольких соединений, но преимущественно в виде амидов дикарбованных кислот, а именно гаютамина и аспаргина. Наибольшую роль в системе безопасного транспорта аммиака играет глютамин. Он образуется в клетках периферических органов и тканей из аммиака и пгутомата в энергозависимой реакции катализируемой ферментом глютаминсинтетазой. В виде глутамина аммиак переносится в печень или в почки где расщепляется до аммиака и глутомата в реакции катализируемой глутаминазой. Требуется энергия АТФ. Концентрация пгутомина в крови на несколько порядков выше чем других аминокислот. Вторая реакция. Ферменты мочевинообразования в полном объеме имеются только в печени. Меньшее значение имеет аналогичная система безопасного транспарта с участием аспаргиш. G. л Фермент аспарагинсинтетаза.. Энергозависимая реакция с участием АТФ (тратится 2 макроргических соединения АТФ и АДФ). Аммиак связывается в виде аспаргина. Доставляется в печень или в почки где с участием аспарокиназы происходит выделение свободного аммиака. Есть еще один путь безопасного транспорта. Аммиак из мышц в печень транспортируется с участием аланина, который образуется в мышечной ткани из аммиака и пирувата. В гепатоцитах алакин в результате трансдезаминирования вновь расщепляется на аммиак и пируват. Четвертый. Некоторую роль в транспорте аммиака играет глутаминовая кислота, которая образуется в клетках перефирических тканей из аммиака и а-кетоглютаровой кислоты в ходе реакции восстановительного аминирования.
|
84. Биосинтез белков. Прцесс биосинтеза белка часто отождествляют с понятием трансляции, хотя эти термины далеко не равнозначны. В понятие биосинтез белка водит 3 процесса 1.Во-первых подготовка пластического материала для сборки полилептидных цепей на рибосомах (процесс рекогниции). 2.Во-вторых сборка полипептидных цепей на рибосомах в соответствии с информацией поставляемой на рибосому матричной РНК (трансляция). З.В-третих процессинг полипептидных цепей с образованием функционально полноценных белковых молекул. Каждая тРНК в своей структуре имеет антикодон, который способен к комплементарному взаимодействию с соответствующим кодоном мРНК. Однако тРНК не имеют в своей структуре участков комплементарных той или иной аминокислоте. Присоединение аминокислоты к своей тРНК осуществляется с помощью специальных ферментов - аминоацил-тРНК-синтетазы. Каждая эта синтетаза катализирует 2-х стадийную реакцию, на первом этапе которой в активном центре фермента связывается молекула своей аминокислоты и молекулы АТФ. Фермент катализирует реакцию оразования аминоациладенилата. Иногда эти реакции называют активацией аминокислот. На второй этапе к активному центру присоединяется соответствующая тРНК и в ходе реакции образуется аминоацит-тРНК. В каждой клетке имеется минимум 20 различных аминоацил-тРНК-синтетаз (АА-тРНК-синтетаза),т.е. по одной на каждую из 20 аминокислот. Точность работы этих ферментов крайне важна, поскольку дальнейшая судьба аминокислоты, т.е. ее место включения в полипептидную цепь зависит только от тРНК. Трансляция. Сборка полипептидных цепей белков в соответствии с информацией поступающей из ядра с мРНК происходит на рибосомах. Рибосомы состоят из: 40S субъединица (малая, содержит 18SpPHK и 33 молекулы белков) и большая 60S субъединица (28SpPHK;5,BSpPHK; SSpPHK и дополнительно 45 белковых моелкул). В составе рибосомы имеются 4 функциональных центра. 1 Центр связывания ма тричной РНК (малая суб.)2 Центр связывания тРНК. П цнтр 3 Центр связывания тРНК полилелтидной цепи - А центр 4 Т центр. Пептидилтрансферазный. Обеспечивает образование пептидных связей в синтезируемом полипептиде. Процесс трансляции принято делить на три этапа: (учебник) 1. Инициации 2. Элонгации я. Терминацим Процессинг полипептидных цепей белков. Синтезируемая в ходе трансляции полипептидная цепь должна претерпеть ряд изменений прежде чем она превратиться в функционально полноценную молекулу. Естественно что для разных белков характер процессинга будет различным. Полипептидная цепь приобретает вполне определенную для данного белка третичную дисульфидных мостиков между сульгидрильными группами (HS) цистииновых остатков В случае образования неправильных дисульфидных мостиков возможна их перестройка. Эту функцию выполняют специальные белки, обнаруженные в большинстве тканей и получившие название - шепероны. Аминокислотные остатки в составе полипептидных цепей белков могут подвергаться химической модификации. Например гидроксилирование, метилирование, йодирование (остатки тирозина в составе тириоглобулина). В преобразовании сложных белков на рибосомах синтезируются лишь их полипептидные цепи. Присоединение небелковых группировок происходит в ходе процессинга. Например при синтезе гликопротеидов лолипептидные цепи подвергаются гликозилированию, т.е. присоединение к ним или моносахаридных остатков или олигосахаридных блоков при участии специальных ферментов - гликозилтрансфераз. При синтезе фосфопротеидов полипептидные цепи подвергаются фосфорилированию с участием ферментов протеинкиназ. При синтезе гликопротеидов и фосфопротеидов иджет ковалентная модификация синтезированных на рибосомах полипептидных цепей. В ходе синтеза трансаминаз или биотин зависимых карбоксилаз к полипептидным цепям ферментов ковалентными связями присоединяются фосфоперидоксаль или биотин.В ряде случаев небелковая группировка присоединяется к полипептидной цепи с помощью слабых взаимодействий (ионные, водородные связи и даже гидрофобные взаимодействия) . Например при образовании металлопротеидов ионы металлов соединяются с аминокислотными остатками полипептидной цепи с помощью ионных или координационных связей.
| 85.Биосинтез пуриновых и пиримидиновых. Синтез начинается с образования 5-фосфорибозил-1 -амина из рибозо-5-фосфат (АТФ-АМФ) получается 5-фосфорибозил- 1-дифосфат (гпутамин-глутомат\Н4Р2О7) 5-фосфорибозиламин. затем к аминогруппе присоединяется остаток глицина и далее ; последовательно протекают реакции ооразования пуринового ядра с использованием метешгаьной группы метенил-Н4фолата, еще одной амидной группы пгутамина, диоксида углерод , аминогруппы аспарагиновой кислоты, формнльного остатка формил-Н4-фолата. Результатом этой серии реакций является образование инозиновой кислоты (ИМФ). Инозиновая кислота - это нуклеотид, пуриновая часть которого представлена гипоксантином: она встречается в составе тРНК в качестве одного из минорных нуклеотидов. Кроме того, инозиновая кислота служит предшественником основных пуриновых нукпеотидов - АМФ и ГМФ, схема синтеза которых представлена . При действии специфических киназ эти нуклеозидмонофосфаты превращаются в нуюгеозиддифосфаты и нуклеозидтрифосфаты.Следуюшим образом а)инозиновая к-та ( аспартат/ ГТФ-ГДФ+ НЗРО4) аленилоянтарная к-та (-фумарат) адениловая к-та (АТФ-АДФ) АДФ-АТФ б) инозиновая к-та (НЮ/ НАД+-НАДН+Н+) ксантиловая к-та (Н2О/ глутомин -глутомат, АТФ-АМФ+Н4Р2О7 ) гуаниловая к-та (АТФ-АДФ) ГДФ (АТФ-АДФ ) ГТФ. Пиримидиновое ядро пиримидиновых пуклеогидов образуется из диоксида углерода, амидной группы глутамина, аспарагиновой кислоты. В результате цепи реакций из этих веществ синтезируется уридинмонофосфорная кислота, которая в свою очередь служит предшественником других пиримидиновых нуклеотидов — цитидиловых и тимидиловых. Биосинтез уридиловон кислоты. Первая реакция пути синтеза УМФ — это образование карбамоилфосфата при действии кар бамоилфосфатсинтетазы II (точнее, при действии карбамоилфосфатсинтетазного активного центра 1юлиф>нкцнон!ии>жмх> фермеша). Б зтой реакции ЫН2-1рушш кароамиилфисфт'а образуется за счет амидной lyyjuibj пгутамина: СО2 + Глутамин + 2АТФ + Н2О-» H2N-CO-OPO3H2 + Глутамат + 2АДФ + НЗРО4 Напомним, что при синтезе мочевины в реакции, катализируемой карбамоилфосфатсинтетазой 1, используется аммиак, а не глутамин. Эти ферменты различаются также локализацией: карбамоилфосфатсинтетаза 1 содержится в митохондриях, главным образом в печени, а карбамоилфосфатсинтетаза II—в цитозоле, практически во всех клетках организма. Далее карбамоилфосфат в реакции с аспарагиновой кислотой образует карбамоиласпарагиновую кислоту, которая денатурируется с образованием пиримидинового цикла дигидрооротовой кислоты: Первые три реакции—образование карбамоилфосфата, карбамоиласпартата и дигидрооротовой кислоты— катализируются одним белком, содержащим активные центры для катализа каждой из реакций, Карбамоилфосфат и карбамоиласпартат не освобождаются из фермент-субстратного комплекса; освобождающимся продуктом действия этого белка является дигидрооротовая кислота, Следовательно, Карбамоилфосфат, образующийся при синтезе УМФ, не может быть использован для синтеза мочевины. Дигидрооротовая кислота при действии отдельного фермента (дегидрогеназы) превращается в оротовую кислоту. Две следующие реакции—образование оротидиловой кислоты и ее декарбоксилирование— Биосинтез цитидиловых иуклеотндов. Из УМФ при действии специфических киназ образуются УДФ и УТФ: УМФ + АТФ -» УДФ + АДФ УДФ + АТФ -> УТФ + АДФ Путем аминирования УТФ образуется цнтидинтрифосфорная кислота, в этой Более сложным путем из уридиловой кислоты (а также из цитидиловой кислоты) образуются тимидиловые нуклеотиды. Синтез УМФ регулируется по механизму отрицательной обратной связи: УТФ является аллостерическим ингибитором первого фермента этой метаболической цепи — карбамоилфосфат-синтетазы II. Этот механизм предотвращает избыточный синтез не только УМФ, но и всех других пиримидиновых нуклеотидов, поскольку они образуются из УМФ.
| 86 Мочевая кислота. Мочевая кислота конечный продукт обмена пуриновых основании За сутки у здорового взрослого человека с мочой выделяется около 0 7 г мочевой кислоты (в расчете на азот 0 08—0 2 т) Эта величина редко падает ниже 0 5— 06 г даже при отсутствии в пище пуринов но может возрастать до I г и более при употреблении диеты с высоким содержанием нуклеопротеидов Количество выделяемой с мочой мочевой кислоты зависит от ее содержания в крови и определяется соотношением процессов клубочковои фильтрации, ре абсорбции и секреции в канальцах возможно с участием специфичного переносчика Реабсорбции подвергается 90—95% мочевой кислоты присутствующей в ультрафильтрате Кортикостероиды повышают выведение мочевой кислоты с мочой и снижают ее концентрацию в плазме крови. Повышенное выведение мочевой кислоты наблюдается при лейкемии, полицетемии, гепатитах, подагре а также при лечении аспирином и кортикостероидами Причиной повышенного выведения мочевой, кислоты является ее гипернро дук цкя в организме вследствие усиленного распада тканевых структур или генетических нарушении отдельных ферментов синдром Леша Найхана и др Вследствие незначительной растворимости в воде мочевая кислота и ее соли могут выпадать в осадок и образовывать камни в нижних отделах мочевых путей. Аминопурины в частности аденин и гуанин, подвергаются дезаминированию под действием особых ферментов — пуриндезаминаз аденазы и гуаназы При дезаминировакии аденина образуется гипоксантин Аденаза с несомненностью обнаружена только у низших форм, в организме же человека и большинства животных дезаминирование аде нина, по-видимому происходит еще тогда когда аденин входит в состав нуклеозидов или нуклеотидов При дезаминировании гуанина (2 амино 6 оксипурина) под влиянием гуаназы образуется ксантин (2 6 диоксипурин) Аммиак, отщепляющийся при дезаминировянни пуриновых оснований подвергается обычным Дальнейшие превращения гипоксантина и ксантина связаны с действием фермента ксантиноксидазы окисляющей эти вещества с образованием конечного продукта пуриново] о обмена —мочевой кислоты или 268 триоксипурина У человека это окисление происходит» как полагают во всех тканях Гипоксантин сначала окисляется в ксантин. Ксантин в свою очередь окисляется далее в мочевую кислоту Как и при окислении гипоксантина, этот процесс происходит путем предварительного присоединения к ксантину воды с исследующим переносом водорода на кислород при участии фермента ксантиноксидазы Наиболее известным примером нарушения обмена нуклеиновых кислот (пуриннуклеотидов) является подагра— заболевание знакомое человечеству с древнейших времен Подагра. Подагру (греч pous — нога и agnos — тяжкий, жестокий) издавна связывали с определенными условиями питания и, в частности с преобладанием в диете мясной пищи Действительно избыточное потребление продуктов богатых пуриновыми нуклеотидами и доставляющих помимо этого аминокислоты из которых организм синтезирует пуриновые и пиримидиновые основания, создает благоприятные условия для увеличенного накопления нуклеиновых производных в организме При подагре отмечается увеличение концентрации мочевой кислоты в крови (гиперурикемия) Вместо нормальных 4 мг (в среднем) нередко содержится больше 6мг мочевой кислоты в 100 мл крови Если мочевая кислота или ее биологические предшественники вводятся в организм, то количество мочевой кислоты в крови возрастает в значительно большей степени у больных подагрой чем у нормальных людей Содержание мочевой кислоты в моче при подагре колеблется, оно может быть повышенным и нормальным Поэтому определение мочевой кислоты в моче мало дает для распознавания этого заболевания.
|
87. Нуклеопротеиды, нуклеиновые кислоты Структура я биологическая роль нуклеиновых кислот. Нуклеиновые кислоты - биополимеры мономерными единицами которых являются В клетках присутствуют 2 типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. Как правило в составе клеток нуклеиновые кислоты образуют комплексы с белками получившими название - нуклеопротеиды. Химическая структура ДНК. Молекулы ДНК построены из 2 дёзоксирибополинуклеотидных цепей. Это самые большие отдельных мономерных звеньев до 500 млн. Общая длина ДНК входящих в диплоидный набор человека оценивается величиной порядка 1,5 - 2 метра. Вместе с тем химическая структура отдельной ДНК удивительна проста. Это линейный полимер построенный из достаточно ограниченного числа индивидуальных мономерных единиц. Закономерности в построении. 1 Пентоза входит в состав нуклеотидов в состав нуклеотидов в виде В,D,-фуразной формы 2. Азотистое основание входит в состав нуклеотидов в лактамной форме. 3. Пентоза своим первым углеродным атомом связана с первым гетероатомом азота пиримидинового основания или с 9-ым пуринового основания В,n-гликозидной связью 4. Пентоза 5-ым углеродным атомом связана с фосфорильным остатком сложноэфирной связью. Первичная структура ДНК. Последовательность дезоксирибонуклеотидов в полинуклеотидной цепи получили название - первичная структура ДНК. Перечисление дезоксирибонуклеотидных остатков в цепи ДНК начинают с ее 5'- конца. Именно в информация. Вторичная структура. Представляет собой двойную правозакрученную дезоксирибополинуклеотидных цепей. Саму спиральную структуру образует сахарофосфатные Стабилизация такой структуры осуществляется прежде всего за счет водородных связей между комплементарными ларами азотистых оснований соседних цепей, во-вторых за счет так называемого стекинг взаимодействия, т.е. взаимодействия делокализованных систем электронов в расположеных параллельно друг другу ароматических циклов. Третичная структура ДНК. Молекулы ДНК уменьшается в ядре клетки, диаметр которой измеряется микрометрами. Следовательно спирализованная молекула ДНК должна быть упакована в пространстве причем линейные размеры должны быть уменьшены по крайне мере на 4 порядка. Вместе с тем ДНК - непрочная структура и она легко разламывается на части при ее перегибе. Отсюда ясно, что укладка ДНК в более компактную структуру возможна при взаимодействии ее с другими компонентами ядра (в основном с ядерными белками (кистоны)). Взаимодействие происходит так же с кислыми негистоновьми белками, которые входят в состав ядра. Принято выделят 3 уровня компактизации молекулы ДНК. В формировании 1-го - нуклеосомного важную роль играет взаимодействие ДНК с молекулами белков гистонов. Участки ДНК соединяющий между собой минимальные нуклеосомы получили название - линкер. Минимальная нуклеосома с линкером образует полную нуклеосому. За счет нуклеосомного уровня компактизации линейные размеры моелкулы ДНК уменьшаются примерно в 6-7 раз. Второй уровень компактизации ДНК - образование фибрилл ДНК. Важную роль в формировании второго уровня компактизации принадлежит белку гистону HI. Своей глобулярной частью молекула гистона связывается со средней частью одной нуклеосомой, а с помощью своих ручек взаимодействует с 2-мя соседними нуклеосомами, при этом нуклеосомы стягиваются вместе, образуя регулярную повторяющуюся структуру напоминающую спираль. Поперечник такой структуры составляет около 30 нм. За счет формирования такого рода фибрилярныя структур длина молекулы ДНК уменьшается еще в 6-7 раз. Дальнейшее уменьшение линейных размеров ДНК идет за счет 3-го петельного уровня компактизации. Эта структура образуется следующим образом: фибриллы ДНК образуют петлеобразную структуру, которые крепятся к осевой линии хромосомы делящейся клетки. Осевая нить хромосомы образована негистоновыми кислыми белками. Каждая петля включает до 100 тыс пар нуклеотидов. Существуют более высокие уровни компактизации молекуды ДНК. В клетках в пределах одной и той же хромосомы имеется высококонденсированный гетерохроматин и менее конденсированный эухроматин. Информация записана в ДНК о линейной последовательности аминокислотных остатков полипептидных цепей белков и некоторых полипепюцдов. Эта информация о линейной последовательности рибонуклеотидных остатков в молекулах структурных РНК, т. е. транспортных и рибосомальных. | 88. Рибонуклеиновые кислоты Первшчпая структура РНК. Молекулы РНК представляет собой полимеры мономером которых являются рибонуклеотиды связанные между собой 3,5-фосфодиэфирными связями. Угледодным компонентом рибонуклеотидов является рибоза, а основная масса азотистых оснований РНК представлена А, ,Г,Ц. Главными нуклеотидами РНК являются: АМФ - адениловая кислота ГМФ - гуаниловая кислота ЦМФ - цитидиловая кислота УМФ - уридировая кислота Кроме того в состав РНК входит 15-171 минорных нуклеотидов. Причем минрные нуклеотиды могут быть 3 видов. Минорные яуклеотиды содержащие углеродному атому рибозу. 3 Минорные нуклеотиды содержащие необычный тип гликозидной связи. Первичная структура РНК - последовательность расположения нуклеотидов в полинуклеотидной цепи молекулы. Химическая структура молекулы РНК идентична таковой для моелкулы ДНК с учетом замены дезоксирибозы и тимина ДНК на рибозу и урацил в РНК. Полинуклеотидная цепь РНК как и цепь ДНК имеет направление. Началом цепи РНК является 5'конец, окончанием - З'конец. Количество рибонуклеотидных остатков в молекулах РНК разлкчккх классов колеблется весьма значительно: от 7-S десятков до Молекулярная масса РНК составляет у транспортных от 25 тыс, у рибосомальных до нескольких миллионов дальтон. Молекулы РНК представляют собой одиночные полинуклеотидные цепи не имеющие на всем своем протяжении регулярной пространственной Вторичная структура. Однако на отдельных участках молекулы РНК имеются элементы вторичной структуры - "шпильки". Полинуклеотидная цепь закручивается сама на себя и между азотистыми основаниями сближенными возникает водородная связь, однако полной комплементарности этих антипараллельных участков РНК нет. Поэтому спиральная структура имеет менее правильный характер по сравнению со вторичной структурной ДНК. В стабилизация "шпилек" считают что принимают участие и стекинг взаимодействия. Эти элементы вторичной структуры РНК жесткие и при далнейшей прстранственной упаковке молекулы, т.е. при формировании ее третичной структуры не перегибаются. Третичная структура. Это определенный способ укладки полинуклеотидной цепи РНК в определенном объеме пространства. Т.е. за счет пластичности участков цепи непринимающих участие в формировании "шпилек", молекулы РНК различных классов компактизуются, формируя объемную структуру присущую тому или иному классу РНК. Стабилизация. За счет электростатических и гидрофобных взаимодействий между элементами цепи РНК. Кроме того несомненно в стабилизации третичной структуры принимают участие белки, особенно белки имеющие большую молекулярную массу в состав которых входит большое количество рибонуклеидных остатков. Структура РНК. В клетках эукариот присутствует несколько классов РНК, играющих ту или иную роль в процессах реализации генетической информации. 1 класс - Рибосомальные РНК. Выполняют структурную функцию, поскольку они входят в состав рибосом. рРНК по видимому принимает участие в работе самого механизма биоситеза белка. 2 класс - Информационная или матричная РНК. Принимает участие в переносе генетической механизме синтеза полипептидов. 3 класс - Транспортные РНК. Обеспечивает связывание аминокислот в цитозоле. Перенос аминокислот на рибосомы. Принимает непосредственное участие в синтезе полипептидных цепей белков на рибосомах. 4 класс - Гетерогенные ядерные РНК. Это первичные транскрипты с тех или иных структурных генов ДНК. Являются высокомолекулярными предшественниками молекул РНК различных классов. 5 класс - небольшие стабильные РНК. Которые присутствуют в небольшом количестве и в цитозоле и ядре клеток эукариот. Среди них обычно выделяют малые ядерные РНК. Они принимают участие в регуляции работы генетического аппарата клеток, а так же в процессенге гетерогенных ядерных РНК в матричные, транспортные, рибосомальные.
| 89. Генетический код Последовательность аминокислот в полипептидных цепях зашифрована в виде последовательности триплетов дезоксирибонуклеотидов значащей цепи гена ДНК. Поскольку непосредственно е синтезе полипептндных цепей белков принимают участке мРНК, то аминокислотный код обычно представляют в виде последовательностей азотистый оснований триплетов РНК. Из 4 главных нуклеотидов РНК с учетом последовательности их расположения можно получить 64 триплета или кодона. Причем 3 из этих кодонов не кродируют ни одной аминокислоты и служит сигналдов об окончании сборки полипептидной цепи (терминирующие кодоны). Таким образом на 20 аминокислот приходится 61 кодон. Св-ва генетического кода 1 Код триплетный 2 Код вырожденный. Большинство ам.к. кодируются с помощью нескольких кодонов. Наличие "нонсенс" кодонов УАА, УГА, УАГ (кодоны терминации) и АУТ и ГУТ - кодоны инициации. 3 Код однозначен. Каждый триплет кодирует только одну аминокислоту. 4 Универсален. На всех уровнях живых систем конкретная аминокислота кодируется одним и теми же триплетами. 5 Код не перекрывающийся. Соседние кодоны не имеют общих нуклеотидов. 6 "Без запятых",т.е. между кодонами нет вставочных нуклеотидов. 7 Код однонаправленный. 5'-3'.
|
90. Роль тРНК Молекулы транспортных РНК имеют небольшие размеры. Они состоят всего из 75-80 нуклеотидных остатков, и имеют молекулярную массу порядка 25 тыс. дальтон. Особенностью строения тРНК является большое количество здесь минорных нуклеотидов. Их количество составляет от 17 до 19%. Оказывается, что транспортные РНК подобно молекулам матричных РНК так же имеют общий план структуры. В этой структуре принято выделять 4 основных элемента. 1 Стебель, содержащий акцепторный участок ЦЦА служащий для присоединения соответствующей аминокислоты. 2 На участке противоположный стеблю располагается антикодоьная петля содержащая аннтикодон 3 Псевдоуридиловая и дегидроуридиловая петли. 4 Добавочная петля (между псевдоуридиловой петлей и антикодоном). Роль этих структур Антикодон за счет взаимодействия с кодоном матричной РНК определяется место включения аминокислоты, переносимой данной молекулой в полептидную цепь белка при синтезе его на рибосомах. Дегидроуридировая и Псевдоуридиловая петли играют определенную роль во взаимодействии молекулы тРНК с рибосомами. При дальнейшем формировании третичной структуры все молекулы тРНК принимают Ц образную форму, причем на конце горизонтальной перекладины этой структуры расположен антикодон а ниждем конце вертикальной палочки находиться акцепторный иуклеотид ЦЦА. В каждой клетке содержится как минимум 20 тРНК. Поскольку ряд аминокислот могут кодироваться несколькими кодонами, то в клетке может присутствовать несколько изоакцепторных тРНК, которые имеют различные антикодоны комплементарные нескольким кодонам для данной аминокислоты, Считают, что примерно тРНК60. Около 60% всей РНК присутствующей в цитозоле клеток приходиться на рибосомальную РНК. В рибосомах эукариотических клеток присутствует 4 типа молекул РНК. Их обозначают в соответствии с их молекулярной массой. 1. В состав малой субединицы рибосом входит 18S РНК 2. В состав большой субединицы 3 типа: a)5S РHK 6)5,8S PHK в)28S РНК В цитозоле ядре клеток обнаружено большое количество небольших высоко стабильных молекул РНК имеющих в своем составе от 90 до 300 нуклеотидных остатков. Часть этих молекул участвуют в регуляции работы генетического аппарата клеток. ДЛя большинства этих молекул РНК функции пока неизвестны. тРНК. синтезируются с участием РНК-полимеразыЗ. Молекулы тРНК образуются первоначально в виде больших предшественников которые содержат нуклеотидные последовательности для нескольких молекул тРНК. Эти превичные транскрипты подвергаются нуклеолитическому процессигу под действием специальных нуклеаз. В ходе процессинга из общего предшественника выделяются отдельные нуклеотидные последовательности характерные для той или иной тРНК. Поскольку в составе генов некоторых тРНК имеется интрон, он так же удаляется в ходе процессинга. Дальнейшая модификация молекул тРНК включает в себя превращение части главных нуклеотндов в минорные за счет различных вариантов их химической модификации. И наконец к З'-кокцу присоединяется триплет ЦЦА, служащий акцепторным концом каждой тРНК.
| 91. Особенности структуры матричной РНК. Наиболее многочисленным и гетерогенным по своим размерам является класс матричных РНК, что связано с функциями. Вы знаете, что этот класс отвечает за информационное обеспечение синтеза десятков тысяч различных белковых молекул присутствующих в каждой На доли матричной РНК приходится 2-5% общего количества клеточного РНК. Необходимо отметить, что матричная РНК является наиболее быстро обменивающейся фракцией клеточной РНК. Большинство молекул РНК имевт единый класс построения - общие черты На 5'конце матричной РНК всегда присутствует небольшая последовательность содержащая минорные нуклеотиды получившая название - кеп. За ней распологается лидерная последовательность или иначе 5'-нетранслируемая последовательностью. Далее располагается инициирующий кодон, далее зона трансляции, кроторыя заканчивается "нонсенс" кодовом (кодон терминации). Далее идет зона З'-нетранслируемая последовательность. На З'конце большинства молекул матричных РНК имеется длинная последовательность, которая включает от 20 до 250 нуклеотидных остатков образованный адениловой кислотой - полиаденилатный блок. Его функция не выяснена, но считают, что это блок отвечает за стабильность матричной РНК в клетке. Молекулы некоторых матричных РНК, например гистоновые матричные РНК полиаденилатного блока не имеют. Кеп. I. Защищает матричные РНК от преждевременного расщепления клеточными рибонуклеазами. 2. Специфическое узнавание 5'-конца матричной РНК рибосомой.
| 92. Репликация ДНК. Транскрипция - синтез РНК не только матричных. В ходе процесса репликации происходит удвоение молекулы ДНК, причем структура, образующаяся в ходе синтеза, 2 дочерних молекул ДНК представляют собой точную структуру исходной или материнской цепи ДНК. В каждой из идентичных дочерних молекул ДНК содержится тот же самый объем генетической информации, что и в материнской молекуле. Именно поэтому, при последующем делении клеток каждая из 2 новых клеток получает эквивалентный объем генетической информации. Несомненно это и обеспечивает стабильность клеток и вида в целом в раду поколений. Принципиальная схема механизма репликации ДНК очень проста. Молекула Днк состоит нз 2антипараллельных комплементарных дезоксирибополинуклеотидной цепей каждая из которых содержит весь набор генетической информации. На первом этапе репликации происходит раскручивание двойной спирали ДНК и расхождение ее цепей. На втором этапе репликации на каждой из материнских цепей синтезируется новая вторая дезоксирибополинуклеотидная цепь, причем порядок соединения мономериых единиц во вновь синтезируемой цепи определяется матрицей, т.е. материнской цепью (последовательностью нуклеотидов). По завершению процесса синтеза имеется 2 молекулы ДНК, в каждой из которых одна цепь материнская, а вторая вновь синтезируемая - полуконсервативный: механизм репликации ДНК. У РНК транскрипция имеет консервативный механизм биосинтеза. Пластическим материалом для репликации служит дезоксинуклеозидтрифосфат. дезоксиАТФ, дузоксиГТФ, дезоксиЦТФ и дезоксиТГФ. Суммсфная реакция бисаинтеэа ДНК матер цепь ДНК + дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ --> дочерн мол ДНК + АМФ Репликазный комплекс обеспечивает синтез дочерних молекул ДНК и представляет собой сложнейшую надмолекулярную структуру в состав которого входит несколько десятков различных белков, в том числе белков ферментов и белков необладаюшкх каталитической активностью. Перед каждым делением в ядре клетки должно произойти удвоение ее хромосом, что и происходит в Ь фазу клеточного цикла. Для удвоение хромосомы необходимо во-первых репликация всех имеющихся в ядре молекул ДНК во-вторых синтез полного комплекта гистонов, а возможно и других ядерных белков, участвующих в структурной организации второго хромосомного набора. Продолжительность распада клеточного цикла равняется 8 часам. Скорость роста цепи ДНК в ходе репликации составляет около 50 нуклеотидных остатков в секунду. Т.е. удвоение такой молекулы за счет одного репликазного комплекса занимало бы порядка 800 часов. Детальное изучение процесса репликации показало, что в S фазе на каждой хромосоме одновременно работает до 80 репликазных комплексов, которые обеспечивают удвоение отдельных участков хромосом. Размеры этих участков автономной репликации так называемых репликонов составляет от 30 до 300 тыс. пар нуклеотидов, что, как выяснилось, в среднем является величиной одной петли хроматина. Отдельные репликационные единицы удваиваются в разные промежутки времени в течении S фазы. В определенном участке хромосомы так называемый сайт инициации одновременно формируется 2 репликационных комплекса, которые движутся по молекуле ДНК в противоположных направлениях образуя 2 репликационные вилки. На хромосоме формируется репликационный глазок. Репликационные белки соседних репликационных глазков сталкиваются и при их слиянии освобождаются удвоенные участки хромосомы ДНК. Важно отмелить, что репликациотый глазок образуется только в местах молекулы, где находится специфичнее нукпеотадные последовательности Эти последовательности получили название - точки начала репликации. Сайтами инициации служат участки петель хроматина с помощью которых эти петли гпжкрегаиются к осевой нити хромосомы. К сайтам и инциации репликации прикрепляются специальные инициаторные белки с помощью которых и формируется 2 репликаэных комплекса. Ферментом непосредственно, катализирующим синтез дочерних цепей ДНК является ДНК-полимераза. В клетке имеется 3 ДНК полимеразы. 1 а-ДНК-полимераза принимает непосредственно участие в репликации хромосомной ДНК. 2 в-ДНК-полимераза участвует в процессах репорации поврежденной хромосомной ДНК. 3 у-ДНК-полимераза обеспечивает репликацию митохондриальной ДНК. У а-ДНК-полимеразы выделяют 3 наиболее важных свойства 1) Способна обирать на основе указания матрицы из окружающей среды комплементарные дезоксинуклеозидтрифосфаты. 2 Катализирует образование фосфодиэфирной связи между 3' концом синтезируемой дочерней цепи ДНК и фосфатной группировкой очередного дезоксирибонулеотида. 3. Фермент способен контролировать правильность сборки дочерней молекулы ДНК. Для работы а-ДНК-полимеразы необходимы 3 условия. 1 ДНК-полимераза способна присоединять новые нуклеотидные остатки к уже имеющемуся фрагменту дочерней цепи ДНК. Она не может синтез дочерней цепи с нуля. 2 Фермент может работать только на одноцепочечной матрице 3 Фермент способен синтезировать дочернюю цепь ДНК только в направлении 5'-3', причем работая при этом на антипараллельной матричной цепи. Реплицируемая молекула ДНК не удовлетворяет ни одному из и этих требований, поскольку она представляет которых мог бы присоединиться и начать свою работу данный фермент. Все эти сложности разрешаются в ходе работы репликазного комплекса. Этот комплекс формируется с помощью инициаторных белков в зоне сайта инициации репликации. В состав этого комплекса входят ферменты и неферментные белки формирующие одноцепочные матрицы на которых может работать ДНК-полимераза.
|
94. Химический состав слюны. На 97,5-99,5% состоит из воды, 0,5-2,5 приходится на сухой остаток около 2/3 которого составляют органические вещества и 1/3 минеральные. Общая концентрация минеральных составных частей в слюне ниже чем в плазме крови, т.е. слюнные железы выделяют гипотаническую жидкость. К минеральным компонентам относятся Са„ К, Na, Fe, Si, Al, Zn, Cr, Mn, Си и др. катионы, а так же анионы - хлориды, фосфаты, бикарбонаты, проданиды, йодиды, сульфаты, бромиды и фториды. В смешанной слюне Mg Содержание магния с возрастом увеличивается. При ношении металлических коронок в слюне обнаруживаются ионы серебра, титана, никеля, свинца и др. в виде хлоридов, бикарбонатов, фосфатов и сульфатов. В слюне обнаружены родониды (тиоцнанаты)- продукты сульфирования цианидов. Количество роданидов увеличено у курильщиков. Принято считать, что слюна концентрирует роданиды. 1 Белки и низкомолекулярные вещества 2 Углеводы и продукты их неполного расщепления. 3 Липиды 4 Витамины 5 Гормноны Основными органическими веществами слюны являются белки, отличающиеся по происхождению. 1 Часть синтезируемая в слюнных железах. Белки железистого происхождения 2 Сывороточного происхождения ЗМикробного происхождения 4 Лейкоцитарного происхождения 5. Изнарушенных эпителиальных клеток слизистой оболочки полости рта. При электрофорезе на бумаге белки слюны разделяются на отдельные фракции Лизоцин, Альбумины, а1,а2 ,в, у глобулины При электрофорезе в полиакриламидном геле удалось получить 17 фракций белков слюны. В зависимости от аминокислотного состава кх условно подразделили на 4 группы. 1. Кислые (большое кол-во аспартата и гяутомата) 2. Основные (лизин, аргинин, гистидин) 3. Богатые тирозином 4 Богатые гастидином - гистатины. Белки первой и второй группы участвуют в образовании приобретенной пелликулы на поверхности эмали. Белки третей группы препятствуют росту кристаллов и слюны перенасыщенные Са и Р. Четвертая группа бе ов обладает антимикробным действием. Главными группами белков слюны являются гликопротеины и муцины, а так же фосфопротеины. Более половины всего содержания белков слюны составляют муцины. Функции муцинов Все муцины смешанной слюны 1. Смазывают слизистые оболочки полости рта и поверхности зубов, а значит защищают их от различных повреждений. 2. Связывают Са слюны. 3. Участвуют в поддержании постоянства рН. Слюна содержит так же видоспецифические антигены и антитела. По содержанию агглютинина в слюне можно подбирать доноров с определенной группой крови. В слюне содержится Са-связывающий белок, который обладает высоким сродством к гидроксиаппатиту. 1. Железистого Лейкоцитарного Микробного Клеточного. К ферментам собственно железистого происхождения относится амилаза, некоторые аминотрансферазы, пероксидаза, ЛДГ, мальтаза, кислая и щелочная фосфотазы и др. Лейкоцитарное происхождение имеют следующие ферменты ротовой жидкости: 2. ЛДГ лизоцин хондроитинсульфатаза липаза Ферменты микробноо происхождения 1. Каталаза ЛДГ мальтаза хондроитинсульфатаза Некоторые ферменты появляются в ротовой жидкости за счет нескольких источников сразу. По мнению ряда исследователей ферменты гиулоронидаза и калийкреин увеличивает проницаемость клеток эмали для Са и органических соединений, а слюна является одним го важнейших источников калийкреина. В слюне обнаружен фермент суперокснддисмутаза, причем гооферментный набор этого фермента различается у людей различной национальности. Обнаружены так же фирониктин (адгезивный белок), обнаружены статерины, протромбин, антигепариновые вещества и другие факторы свертывающей и антисвертывающей системы крови. Количество и качественный состав белков крайне разнообразен. Небелковый азот слюны включает следующие вещества: Мочевина Мочевая кислота Аммиак Аминокислоты В слюне в небольших количествах по сравнению с сывороткой крови присутствуют липиды. Холистерол и его эфиры, свободные ВЖК, глицеролипиды. Углеводы слюны представлены олигосахаридами входящими в состав муцинов и др. гликопротеидов. Есть свободные гликозаминсгликаны. Свободные моносахариды и дисахариды. Их количество составляет 30 мг/100мл. В том числе здесь постоянно находится глюкоза, ее количество 1 мг/100мл. В слюне так же содержатся так же продукты неполного расщепления глюкозы: лактат, пируват, ацетат, цитрат и др. органические кислоты. В слюне обнаружен целый ряд биологически активных веществ: 1 Витамины (С, В2, В1, ВЗ, В6, В5, В7, В9) 2Гормоны (котихоламины, кортизол, эстрагены, прогестерон, тестостерон, пароитинС) 3 Карийкреины 4 Циклические нуклеотиды. | 95. Слюна как биологическая жидкость. Слюна это сложная биологическая жидкость вырабатываемая специализированными железами и выделяемая в ротовую полость. В основном именно химический состав слюны определяет состояние и функционирования зубов и слизистой оболочки полости рта. Необходимо различать - слюна как секрет слюнных желез и слюна как ротовая жидкость. Последняя помимо секретов различных слюнных желез содержат микроорганизмы, спущенные эпителиальные клетки, мигрировавшие через слизистую оболочку полости рта лейкоциты (слюнные тельца) и др. компоненты. Объем смешанной слюны дополняется жидкостью, которая диффундирует через слизистую оболочки полости рта, а так же гингивальной жидкостью. Гиигивальная жнзкость. Имеет сложный состав: НЮ, белки, ферменты, различные органические вещества, электролиты, лейкоциты, служенные эпителиальные клетки. Десневая жидкость - местный фактор защиты полости тра. Защитное действие обусловлено наличием лейкоцитов, иммуноглобулинов, ферментов. Наличие постоянного тока десневой жидкости способствует механическому удалению микробов, веществ, басктерий. Десневая жидкость - трансудат сыворотки. В течении суток при интактном пародонте в полость рта поступает 0,2-2,5 мл гингивальной жидкости. Ее количество увеличивается в предвослалительной стадии. За счет осмотического градиента и резко увеличивается при воспалительной эксудации. рН 6,3-7,93 и не зависит от степени воспаления. Белковый состав гингивальной жидкости и сыворотки крови практически одинаков: альлбумины, трансферин, 7-глобулины. Десневая жидкость - важный источник иммуноглобулинов IgA, IgG; IgM; антитела. Обнаружена система комплемента: -фибриноген, фибринолдизин, плазмоген, брагикинин, ферменты. Существует зависимость между активностью ферментов и воспалением в тканях пародонта. Гингивальная жидкость содержит все 5 ферментов: ЛДГ, р-глюкоронидазу (активация увеличивается при пародонтитах), лизоцин, лактоферрин, пероксидаза и глюкоронидаза. Обнаружены протеолитические ферменты (протеиназы, элластазы, аминопептидазы) Активация увелич. при воспалении пародонта. Обнаружены и другие органические вещества: глюкоза, фосфолипиды, уроновые кислоты, нейтральные липиды, лактат, мочевина. Электролитный состав: Na, К - выше по сравнению с сыворот., а соотношение Na/K ниже. Na увелич при воспалении пародонта. Десневая жидкость один из источников F в полости рта. Содержится так же Ca, P, сера, Zn.
| 96. Особенности химического состава эмали зуба. В настоящее время минерализованные ткани рассматривают как ионообменные системы кристаллы которых имеют 3 зоны: 1. Внутреннюю 2.Наружную или поверхностную З.Гидратную оболочку Практически любой ион из смешанной слюны может проникать через гидратную оболочку, но только некоторые в ней концентрируются Более специфические ионы такие как стронций, барий, магний, хром, кадмий, фтор могут проникать через поверхностную зону гкдрогилапатитов и внедряться во внутреннюю зону кристаллов – остеотропы Фактором повышающим реактивную способность апатитов в процессах изоионнго и изоморфного замещения является наличие вакантных мест в узлах кристаллической решетки. Характер ионного обмена в эмали носит чисто физико-химический неферментативный характер ибо в эмали нет ферментов. В ионном обмене выделяют три его последовательные стадии: 1.Быстрая стадия, (минуты) Диффузия ионов по градиенту концентрации из свободной воды в воду гидратной оболочки кристалла. 2 Более медленная(часы). Замедление поверхностных ионов кристаллической решетки апатита катионами или анионами из гидратной оболочки. З.Еще более медленный (дни, месяцы). Проникновение иона в глубь кристалла. Не все ионы проникают. Внутри кристаллический обмен. Обратимость всех трех стадий ионного обмена является физико-химической основой обновления минеральной фазы эмали. Некоторые ионы гидроксила разрушаются, что усиливает движение ионов внутри колонки, повышает его химическую реактивность. Другие ионы гидроксила могут замещаться фтором. Изоморфные замещения одной или двух гидроксильных групп ионами фтора приводит к образованию более устойчивых, стабильных кристаллов гидроксифторапатита. Частично образуется фторид кальция. Не только ионы гидроксила могут замещаться, ионы кальция и фосфора так же могут замещаться. Кальций кристалла гидроксиапатита может замещаться ионами стронция, бария, магния, хрома, кадмия - это так называемой изоморфное замещение. Такое замещение обуславливает снижение устойчивости эмали. Эмаль содержит следы Na, Zn, Pb, Fe и др. элементов - примесные микроэлементы минеральной фазы эмали. Оказывается примесные компоненты эмали могут распределяться в ней по-разному: 1. Стронций, К, А1 распределяются равномерно по толщине эмали. 2.Микрокомпоненты могут убывать по направлению к дентину F, Zn, Fe, Pb 3. Могут нарастать по направлению к дентину Na, Mg Больше того доказано, что внедрение в кристаллы апатита ионов F, A1 приводит к кариесостатическому эффекту. В меньшей мере этот эффект связан с внедрением Mo, Li Си, Aи У ионов Be, Со, олова, Zn, Br, J этот эффект отсутствует. Кариесогенный эффект отмечается при внедрении ионов Se. кадмия, Mn, Pb, кремния. Содержание обычных ионов Са и фосфата во многом зависит от концентрации их в тканях окружающих и в ротовой жидкости. Хлориды способны обмениваться с гидроксильной группой гидроксиапатита - это типичное изоионное замещение, но они как правило не фиксируются в обызвествляемых тканях. Концентрация F в эмали и дентине тесно связано с поступлением его в организм с питьевой водой и пищей. Наибольшая концентрация фтора обнаружена до прорезывания в период их минерализации. После прорезывания высокий уровень F в поверхностных слоях эмали. Хотя кристаллы фторапатита составляют небольшую долю кристаллитов эмали, но в связи с большими размерами они придают эмали особую прочность и кислотоустойчивость. Эмаль зуба проницаема в обоих направлениях для таких неорганических ионов как Са, фосфаты, Мл, хлориды, Со и др, а так же для целого ряда органических соединений: углеводы, аминокислоты, и даже витамины.Процесс проницаемости эмали в значительной степени зависит от состава ротовой жидкости. При оптимальных значениях рН ротовая жидкость представляет собой перенасыщенный раствор гидроксипептидов, что препятствует растворению в ней кристаллитов эмали и наоборот обеспечивает реминерализацию, т.е. поступление ионов Са. Сдвиг рН в кислую сторону и последующее кислотное растворение эмали является пусковым механизмом развития кариеса. От сюда неизбежно следует вывод о необходимости применения реминерализующих растворов для профилактики и лечения поверхностных кариесов. Предпочтительными в последнее время считают реминералгоируюгдие роастворы содержащие ниодим. При внедрении ниодима в структуру кристалла происходит стабилизация апатитов, а значит и выраженное замедление деминерализации. Содержание Са в слюне 4,8 млг/100мл. Больше половины Са 55-60% находится в слюне в ионизированном состоянии, остальной Са связан с белками слюны. С возрастом содержание Са в слюне повышается, в комбинации с некоторыми органическими компонентами слюны Са (его избыток) может откладываться на зубах, образуя зубной камень который играет особую роль в развитии заболеваний пародонта. Содержание фосфора в слюне достигает 10-25 мг/100мл. Фосфор слюны представлен в основном в виде неорганических соединений и лишь около 5% в виде органических. Имеется в виду глицерофосфаты, глкжозафосфаты и т.д. Неорганический фосфат находится в слюне в виде пиро- и ортофосфата. Са и фосфор образуют химические соединения типа гидроксиапатитов, которые здесь устойчивы при соотношении Са/Р равному 1/1,67. Обычно колебания Са/Р 1/2 - 1/3. В слюне постоянно поддерживается состояние перенасыщенности гидроксиапатитами при гидролизе которых образуются ионы Си и Р. Вообще перенасыщенность гидроксиапатитами характерно для крови и для всего организма в целом, что позволяет организму регулировать состав минерализованных тканей. В организме человека достаточно высокая интенсивность циркуляции ионов Са и Р в системе кровь-слюна-пищеварительный тракт-кровь (слюнной шунт). У лиц с множественным кариесом степень перенасыщенности гидроксиапатитами слюны на 24% ниже чем у кариес-резистентных. Секрет околоушных желез в отличии от других желез часто бывает недонасыщен гидроксиапатитами. Многие именно с этим связывают более интенсивное поражение кариесом верхней челюсти.
|
97. Ферменты слюны. В слюне смешанной открыто более 100 фврментоя различного происхождения. 1. Железистого 2 Лейкоцитарного Z Микробного 4 Клеточного. К ферментам собственно железистого происхождения относится амилаза, некоторые аминотрансферазы, пероксидаза, ЛДГ, мальтаза, кислая и щелочная фосфотазы и др. Исследование химического состава амилазы слюны доказало ее полную идентичность структуре панкреатической амилазе. Амилаза слюны как и амилаза панкреатическая расщепляет а-1,4-гликозидные связи в молекулах крахмала и гликогена, при этом образуются декстрины и небольшое количество мальтоз. Активатором .^илазь: слюны являются ионы хлора, повышают активность так же йодиды и цианиды. Наличие Лейкоцитарное происхождение имеют следующие ферменты ротовой жидкости: I. ЛДГ 2-лизоцин 3-хондроитинсульфатаза 4.липаза 5-альдолаза 6.перокисдазы 7.различные протеиназы в том числе коллагеназа Ферменты микробного происхождения. 1.Каталаза 2.ЛГД 3.мальтаза 4.сахараза 5.хондроитинсульфатаза 6.амилаза 7.коллагеназа 8.различные протеиназы 9.альдолаза и др. Некоторые ферменты появляются в ротовой жидкости за счет нескольких источников сразу. По мнению ряда исследователей ферменты гиулоронидаза и калийкреин увеличивает проницаемость клеток эмали для Са и органических соединений, а слюна является одним из важнейших источников калийкреина. Наибольшей активностью обладают ферменты слюны различного происхождения, участвующие в катаболизме углеводов. Амилаза, мальтаза сахараза, ферменты гликолиза, цикла Кребса и др. Слюна содержит так же особые ингибиторы протеиназ, которые относятся к аl и а2 макроглобулинам. В слюне обнаружен фермент супероксиддисмутаза, причем изоферментный набор этого Обнаружены так же фирониктин (адгезивный белок), обнаружены статерины, протромвин, антигепариновые вещества и другие факторы свертывающей и антисвертывающей системы крови. Количество и качественный состав белков крайне разнообразен.
| 98. Кристаллы апатитов. Субмикроскопическими образованиями эмали являются кристаллы алатитоподобного происхождения. Каждая призма на своем пути [Oraros Н, 1966) от поверхности эмали до дентина спиралеобразно поворачивается вокруг оси основного направления лида пунзм. Кристаллы располагаются параллельно ходу призм, плотно прилегая друг к другу. Такой ход призм обеспечивает наклон кристаллов от 0° до максимального наклона призм. Размер кристаллов варьирует от 0,1 до 0,4 нм в молодой эмали и от 5 до 10 нм в зрелой. Структурной единицей кристалла является элементарная ячейка, она неповторима для каждого типа кристаллов По размерам элементарной ячейки кристалла апатитов эмали, можно установить его природу. Так, для ячейки гидроксиалатита, состоящего из 42 атомов, высота ячейки «с» равна 0,688 им, а грань (шестигранника) «а» — 0,942 нм. Основываясь на результатах собственных исследований, мы считаем, что эмаль зубов состоит из апатитов многих типов. Именно из-за непостоянства параметров элементарных ячеек кристал- лов ее минеральная фаза может рассматриваться как апатитоподобное вещество. С возрастом усиливается минерализация эмали, что приводит к накоплению в ее толще фторапатита. Размеры элементарных ячеек кристаллов эмали пожилых лиц по кристаллографической оси «с» не превышают 0,688 им и по оси «а»—0,938 нм, что соответствует параметрам ячеек фторапатита. Возрастное усиление минерализации приводит и к макроскопическим изменениям поверхности эмали. Так, исчезают перикиматы и поверхность эмали становится гладкой. Наблюдается выраженное стирание зубов по вертикальной оси и сглаживание боковых поверхностей. Минеральные компоненты. Минеральную основу зубов составляют изоморфные кристаллы апатитов: гидроксиапатита, карбонатапатита, фторапатита, хлорапатита и др. Основными же компонентами являются гидроксиапатит—Ca,,(PO,),(OH)j и восьмнкальциевый фосфат—Са8Н(РО4)6*5Н20. В целом минеральная фаза зубов — апатитоподобное вещество с общей формулой А10(ВО4)6Х2 где А—Са, Sr, Ва, Сd, Pd.., В—Р, As V Cr, Si..., X—-F, ОН, Сl, Кроме указанных веществ, в твердых тканях зубов в незначительных количествах (0,1—10 мг/кг сухой массы) присутствуют фтор, свинец, олово, марганец, железо, алюминий, стронций, натрий, хлор, цинк, бром, вольфрам, медь, золото, серебро, хром, кремний и др. Исследования свидетельствуют о том, что эмаль содержит по меньшей мере 41 элемент таблицы Менделеева. Количество этих элементов зависит от характера питания человека, содержания их в окружающей среде, продуктах литания.
| 100. Химический состав эмали зуба. Субмикроскопическими образованиями эмали являются кристаллы апатитоподобного происхождения. Каждая призма на своем пути [Oiams H, 1966] от поверхности эмали до дентина спиралеобразно поворачивается вокруг оси основного направления хода призм- Кристаллы располагаются параллельно ходу призм, плотно прилегая друг к другу. Такой ход призм обеспечивает наклон кристаллов от 0° до максимального наклона призм. Размер кристаллов варьирует от 0,1 до 0,4 нм в молодой эмали и от 5 до 10 нм в зрелой. Структурной единицей кристалла является элементарная ячейка, она неповторима для каждого типа кристаллов По размерам элементарной ячейки кристалла апатитов эмали, можно установить его природу. Так, для ячейки гидроксиапатита, состоящего из 42 атомов, высота ячейки «с» равна 0,688 им, а грань (шестигранника) «а» — 0,942 нм. Основываясь на результатах собственных исследований, мы считаем, что эмаль зубов состоит из апатитов многих типов. Именно из-за непостоянства параметров элементарных ячеек кристаллов ее минеральная фаза может рассматриваться как апатитоподобное вещество. С возрастом усиливается минерализация эмали, что приводит к накоплению в ее толще фторапатита. Размеры элементарных ячеек кристаллов эмали пожилых лиц по кристаллографической оси "с" не превышают 0,688 им и по оси "а"—0,938 нм, что соответсвует параметрам ячеек фтораппатита. Возрастное усиление минерализации приводит и к макроскопическим изменениям поверхности эмали. Так, исчезают перикиматы и поверхность эмали становится гладкой. Наблюдается выраженное стирание зубов по вертикальной оси и сглаживание боковых поверхностей. Минеральные компоненты. Минеральную основу зубов составляют изоморфные кристаллы апатитов. гидроксиапатита, карбонатапатита, фторапатита, хлорапатита и др. Основными же компонентами являются гидроксиапатит—Са10(Р04)6(ОН)2 и восьмикальциевый фосфат—СавН2(Р04)й*5НгО. В целом минеральная фаза зубов — апатитоподобное вещество с общей формулой А10(ВО4)6Х2, где А—Са, Sr, Ва, СЛ, Pd..., В—Р, As V Cr, Si..., X—F, ОН, С1, Кроме указанных веществ, в твердых тканях зубов в незначительных количествах (ОД—10 мг/кг сухой массы) присутствуют фтор, свинец, олово, марганец, железо, алюминий, стронций, натрий, хлор, цинк, бром, вольфрам, медь, золото, серебро, хром, кремний и др. Исследования свидетельствуют о том, что эмаль содержит по меньшей мере 41 элемент таблицы Менделеева Количество этих элементов зависит от характера питания человека, содержыния их в окружающей среде, продуктах питания. Органические вещества эмали (1,6%) представлены в основном белками, кроме них в эмали содержаться лилиды, углеводы, лактат, цитрат и свободные аминокислоты. Белки органического матрикса эмали по аминокислотному составу преимущественно относятся к кератиноподобным белкам, но в отличие от кератина они богаты серином в основном в виде серин-фосфата и имеют небольшой молекулярный вес. Коллаген в эмали обнаружен в виде следов. Сравнительно недавно в структуре эмали доказано наличие гликопротеидов, а так же небольшое количество Са-связывающего белка эмали (гаммокарбоксиглутоматный белок), этот белок с достаточно высокой емкостью и склонностью агрегации до тетрамеров в нейтральной среде. Содержание белков в эмали составляет 1,3%. Углеводный состав эмали и дентина представлен в основном гликогеном. Из углеводных компонентов в эмали обнаружили глюкозу, маннозу, фукозу, ксилозу и рамнозу. Обычно они связаны с белками, т.е. входят в состав гликопротеидов эмали, частично в свободном виде. В поверхности эмали содержится в 10 раз больше углеводов чем в глубоких слоях это говорит о том, что приток идет за счет ротовой жидкости. Гликопротенды играют существенную роль и особенно в дентине, где их больше в динамической устойчивости твердых тканей зуба, поскольку именно гликопротеиды осуществляют химическую связь с белками, углеводами, и минеральными компонентами твердых тканей зуба, все это имеет значение в реминерализации. Липиды эмали. 0,2% так же участвуют в процессах минерализации и ременирализации. Считают, что реминералгоация эмали в том числе при кариесе возможна только при сохранившейся структуре органического матрикса. Среди химических компонентов эмали и дентина в сравнительно большом количестве обнаружен цитрат. В эмали его примерно 0,1% в дентине 0,9%. Обнаружен лактат. Оба принимают участие в процессах минерализации. Прочность и высокая плотность эмали объясняется высоким содержанием в ней минеральных компонентов примерно 95% на сухой вес. Минеральный компонент эмали представлен кристаллами гидроксиапатитов, карбонатапатитов, хлорапатитов, фторапатитов, цитратапатитов - кристаллиты. Из них превалируют более 70% гидроксиапатитов. Каждая кристаллическая решетка состоит из 18 ионов. Кристаллы гидрогсиапатита в эмали В эмали так же содержится около 2% неапатнтных кристаллов - октокльцийфосфат, дикальнийфосфат, фосфат кальция Белки эмали О наличии белков в составе эмали и дентина было известно уже более 100 лет назад, однако аминокислотный состав белков расшифрован лишь в последние два десятилетия с появлением соответствующих методов исследования. Важнейшей составной частью белка является коллаген. Благодаря проведению тончайшего аминокислотного анализа стало возможным определить структуру коллагена зубов. Гидролизат коллагена содержит 18 аминокислот, в том числе 26% глицина, 15% пролина и 14% гидроксипролина. Различия в структуре коллагена определенных тканей заключаются в пропорциональном соотношении лизина и гидроксилизина, хотя количество этих аминокислот остается постоянным (3—4%). Коллаген принадлежит к группе волокнистых белков, его молекула построена из цепочек аминокислот (две цепочки одинаковые, а третья отличается по составу аминокислот). Тем не менее основной состав органического вещества эмали изучен. М. Stack (1954), работы которого стали классическими, показал, что в эмали существует кислоторастворимая фаза органических веществ (белки и пептиды) и кислотонерастворимая. Обе фазы содержат углеводные группы (галактоза, глюкоза, манноза, глюкуроновая кислота со следами фукозы и ксилозы), которые выявляют методом хроматографни.
|
101. Химический состав ДЕНТИН. Основной по массе компонент зуба менее обызвествленный по сравнению с эмалью. Минеральных вещ-в в дентине примерно 70%. Главнейшими компонентами минеральной фазы является гидроксиапатит и карбонатапатит. Имеются так же фтор и хлор апатиты. Как и в эмали здесь сравнительно немного неапатитовых кристаллов. Кроме Са (24,8%) и фосфата (15,8%) в минеральной фракции дентина содержатся и другие остеотропные элементы Mg, К, Na, и анионы хлориды, фториды, карбонаты, ион-гидроксония. В дентине больше Mg, Na, F, карбоната по сравнению с эмалью. Воды здесь содержится больше (9,1%). Органические вещества дентина составляют 20,9% и представлены белками, липидами и углеводами причем в количественном отношении их больше чем в эмали. Из белков дентина основным является коллаген, который содержит типичный для коллагена кости (коллаген 1-го типа) аминокислотный состав. Большое количество глицина, пролина имеется оксипролин, аланин, отсутствуют серусодержащие аминокислоты -триптофан. Коллаген дентина связан с кислыми протеогликанами содержащими хондроитинсульфаты, они в свою очередь содержит Са. Обнаружены здесь также различные гликопротеиды: сиалогликопротеид, группа белков - анилины. фосфопротеины. Углеводный компонент органического матрикса дентина представлен в основном гликогеном. Одновременно здесь есть гетероолигосахариды гликопротеидов, хондроитинсульфаты, а так же галактоза и глюкоза, Необходимо отметить, что структура и химический состав дентина могут изменяться в зависимости от состояния организма человека. Например нарушение структуры дентина наблюдаются при рахите и особенно при рахите устойчивом, резистентном к витамину D. Аналогичные нарушения структуры наблюдаются при отравлении солями свинца. Липидов в дентине примерно 0,6% практически они малоизучены.
| 102. Химический состав и рольПУЛЬПы Вариант рыхлой соединительной ткани. Клеточные элементы пульпы отличаются разнообразием. Помимо одонтоболастов здесь имеются фиброблатсы, макрофаги, плазматические клетки. Одонтобласты принимают участие в обменных процессах дентина и эмали. Они располагаются преимущественно в наружном слое пульпы, а их отростки проникают в дентинные канальцы и идут на всем их протяжении. Содержание воды в пульпе составляет примерно 72-74% остальное приходится на долю сухого остатка, состоящего из органических и неорганических компонентов. Основными белками внеклеточного матрикса пульпы являются коллагеновые белки, формирующиеся в коллагеновые волокна. Эластические волокна в пульпе не найдены. Пульпа корневых каналов отличается от коронковой пульпы большим содержанием пучков коллагеновых волокон. В состав межклеточного матрикса входят протеогликаны, гликопротеиды, фосфопротеиды и нгокомолекулярные пептиды. Особенно богата гликопротеидами базальная мембрана сосудов пульпы зуба. Из углеводных компонентов преобладают здесь хондроитинсульфаты. гетероолигосахариды, гликоген, глюкоза, уроновые кислоты. Пульпа как любая ткань содержит липиды и различные метаболиты. Макромолекулы ткани пульпы зуба (белки и входящие в состав протеогликанов хондроитинсульфаты) обладают амфотерными свойствами. При физиологических значениях рН карбоксильные группы коллагена, гликопротеидов, протеогликанов создают отрицательный заряд межклеточного матрикса, это обуславливает не только поглощение чужеродных веществ, но и катионов Са, К, Na Содержание белка в пульпе зуба составляет 52 ±3 мг/г. Гликогена 0,42 мг/г Особенность метаболизма пульпы. 1. Пульпа зуба является относительно высокой по сравнению с другими тканями интенсивностью окислительно-восстановительных процессов, а от сюда высокое потребление кислорода, т.е. интенсивное дыхание. 2. О высоком уровне обменных процессов свидетельствует наличие здесь пентозофосфатного цикла окисления глюкозы (интенсивно идут биосинтетическеие процессы). Наиболее высокий уровень этого цикла определяется в период активной продукции одонтобластами дентина, например при образовании вторичного цемента. С помощью радиоизотопных методик 5 пульпе обнаружены активные процессы синтеза РНК, а значит и синтез соответствующих белков. Раскрыты закономерности функционирования одонтобластов в норме и при патологии. Пульпа зуба богата ферментами с достаточно высокой активностью, что так же свидетельствует об интенсивном метаболизме данной ткани. Доказано, что углеводный обмен протекает здесь со значительной интенсивностью. В пульпе обнаружены практически все ферменты углеводного обмена (альдолаза, ЛДГ, гексокиназа, амилаза, фосфорилаза.) Обнаружены здесь дыхательные ферменты, ферменты цикла Кребса, различные формы эстераз, щелочная и кислая фосфотаза, здесь найдена глюкозо-6-фосфотаза (гликоген который здесь расщепляется может в виде глюкозы поступать в дентинную жидкость). Обнаружена АТФ-аза, аминопептидаза, трансферазы АлАт и АсАт, холиностераза и др. ферменты. Обнаруженный комплекс ферментов позволяет характеризовать пульпу как ткань с высокой метаболической активностью, что и обуславливает высокий уровень трофики, реактивности и защитные механизмы данной ткани зуба. Об этом свидетельствует например повышение активности многих ферментов пульпы при кариесе, пульпитах и др. патологических состояниях. При среднем и глубоком кариесе в ir/льпе повышается содержание гликогена.
| 103. Теории минерализации. В кости содержится большое количество цитрата. В скелете сосредоточено примерно 90% все лимонной кислоты организма. Накапливается за счет цитратсинтазы одонтобластов. Важное свойство цитрата - вывсокая комплекеообразующая активность с ионами Са. Цитрат активирует кислые лизосомальные гидролазы Участвуют в процессах отложения солей Са и Р). Минерализации кости предшествует синтез белков, гпикозаминогликанов, различных ферментов, макроэргов и др. Кости в отличии от твердых тканей зуба обладают способностью к минерализации. Полагали что кальцификация - простой процесс осаждения минеральных солей подчиняющихся законам классической физической химии, при этом считали, что основным условием являются соответствущие концентрации ионов Са и Р. Но кальцификация является сложным процессом в который вовлекается целый ряд соединений в том числе белки и ферменты. В дальнейшем появились ферментативные теории осеофикиции. 1923 г.. Ведущую роль в процессе осеофикации принадлежит щелочной фосфотазе, т.е. под действием щелочной фосфотазы происходит разрушение органических фосфосодержащих субстратов(глицерофосфат) и в результате создается высокая концентрация ионов явление перенасыщения и последующее образование костной соли. Слабость теории: костная ткань содержит мало органических фосфатов, многие ткани содержат щелочную фосфатазу, но однако не все минерализуются. Угнетение ферментов гликолиза и щикогенолиза сопровождается угнетением кальцнфнкации. была доказана необходимость АТФ для минерализации, поэтому появились другие теории сотяасно которым кристаллизацию инициируют компоненты органического матрикса обызвествляемых тканях. 1 Изучение функции коллагена в процессах минерализации позволило показать, что коллаген может инициировать нуклеацию апатитовых кристаллов на макромолекулах коллагеновых фибрилл, т.е. способен вызывать образование центров кристаллизации апатитов из растворов фосфатов Са. 2 Свободный или связанный с белками хондроитинсульфат. Они интенсивно секретируются наряду с гликозаминогликанами, а затем подвергаются расщеплению лизосомальными гидролазами в образованием высокоактивных анионов. Предполагают, что биохимич., основу образования зародышевых кристаллов гидроксиапатита составляет реакция образования комплекса между коллагеном, АТФ, Са и хондроитинсульфатов Начало процесса минерализации объясняют в настоящее время усилением в остеобластах процессов распада гликогена и поступлением ацетилКоА в цикл Кребса, что приводит к выделению в окружающую среду цитрата и малата. Они способствуют растворению аморфоного фосфата Са. Во-вторых они создают оптимальную среду для деятельности кислых гидролаз выделяемых из лизосом остеобластов. Лизосомальные ферменты перестраивают органический матрикс кости. |
104. Химический состав кости Кости по праву считаю своеобразным депо минеральных веществ в организме. Здесь содержится примерно 99% Са, 87% Р, 50%Mg, 46%Na. В компактом веществе костей содержится в среднем 70% неорганических веществ, 20% органических и 10% воды. В губчатой кости соотношение иное: минеральные компоненты составляют 35-40%. органические 50-55% и вода 10-15%. Более 95% органического матрикса кости приходится на фибршшярный белок коллаген I типа. Коллаген костей имеет большое сходство с коллагеном мягких тканей: близость аминокислотного состава, идентичность строения полипептидкых цепей, однако здесь есть различия: а - больше оксилюиновых остатков, отсюда особая прочность поперечных сшивок. б - серин чаще присутствует в виде фосфосерина. в - в коллагеновые волокна входят так же пептиды богатые аспартатом и глутоматом. Наличие фосфора а так же этих необычных пептидов считают, что имеют огромную значимость в процессах минерализации кости. Матрикс содержит так же примерно 16% неколлагеновых, специфичных для костной ткани белков: костный морфогенетический белок, глутоматные белки, связывающие Са, остеопонтин (фосфопротеин) остеокальцин, минералсвязывающие протеогликаны. В костной ткани всегда содержится альбумин, большинство тканиспецифичных неколлагеновых белков имеют сложный состав и относятся к гликопротеинам, фосфопротгинам, металлопротеинам и протеогликанам. Гликопротеиды костей содержат большее число сиаловой кислоты, чем гликопротеиды крови. Здесь практически нет уроновых кислот и сульфатов. В костях, а так же дентине, цементе и слюне найдены небольшие гамма карбоксиглутоматные белки. Они связаны с коллагеном а так же кристаллами гидроксиапатита. Эти белки легко образуют кальциевые соли и участвуют в регуляции связывания Са в кости, а так же зубной ткани. В органический метрике костной ткани входят гликозаминогликаны: основной представитель -хондроитин-4-сульфат, кератансульфат. Гликозаминогликаны принимают участие в формировании косного каркаса, Отложению минеральных солей обязательно предшествует синтез сульфатированных гликозаминогликанов. В костной ткани содержится гликоген является поставщиком энергии в процессе минерализации. Липиды кости принимают непосредственное участие в процессах минерализации. Много ферментов в частности лизосомаяьных, участвующих в резорбции кости. Фермента цикла Кребса. Характерна высокая активность щелочной фосфотазы и альдолазы.
| 105. Влияние витаминов на полость рта. Витамин А Важную роль в нормальном развитии зубов играют витамины.Saliey (1959) отметил у крыс при недостатке витамина А гиперфункцию костных клеток альвеолярного отростка, что вызывает его утолщение. С дефицитом витамина А связано появление гиперкератоза и пролиферации базального слоя слизистой оболочки. Избыток витамина А приводит к аномалиям развития челюстей, языка и губ, а в зубах значительно уменьшается плотность дентина. Децифит витамина А сам по себе не вызывает специфических изменений мягких тканей пародонта. К группе витаминов, играющих большую роль в возникно-вении заболеваний зубов и пародонта, относятся витамины D, К, Р. Существенный недостаток витамина D приводит к первичному поражению метаболизма кальция при формировании зубов и костей. Дефицит витамина D вызывает увеличение объема органического матрикса дентина из-за нарушения минерализации, задержку развития дентина, увеличение количества интерглобулярного дентина. Недостаток витамина D приводит также к нарушению формирования эмали и гипопластическим изменениям в ней. Витамин К необходим для образования протромбина в печени. При его недостатке отмечается тенденция к кровоточивости, в том числе и из десен после чистки, зубов или спонтанно У лзодей витамин К синтезируется бактериями в желудочно-кишечном тракте. Витамин К можно использовать для предотвращения кровотечения в ротовой полости. Витамин Р обеспечивает целость капилляров, предотвращая их ломкость [Bourne О., 1943]. Его также используют в терапевтической практике для профилактики кровотечений. S. Kreshover и S. Burket (1946) предположили, что хрупкость капилляров, часто встречаемая у больных с пародонтозом, может быть частично обусловлена недостатком витамина Р. Однако использование его для лечения заболеваний пародон-та все еще находится в стадии эксперимента. В результате экстирпации субмаксиллярных и сублингвальных слюнных желез при недостатке витамина Е у животных происходило кровотечение из десен, расшатывание больших коренныз зубов и выделение гноя из карманов. [Goldbach Н., 1946]. Отмечена благоприятная реакция при использовании витамина Е у больных, страдающих выраженным пародонтозом с минимумом местных раздражающих факторов [Lieb Н„ Mathis H., 1950]. Витамины группы В, фолиевая кислота, витамины РР и С В работах А. Э, Шарпенака и Э. П. Травите доказана роль дефицита витамина В1 в возникновении кариеса зубов. Гиповитаминоз В1 приводит к повышенной чувствительности слизистой оболочки полости рта, нередко на ней обнаруживают маленькие пузырьки, симулирующие лишай. При недостатке витамина В2 (арибофлавиноз) могут развиваться воспалительные изменения в мягких тканях в виде глоссита, хейлита, себорейного дермита, а также поверхностного сосудистого кератита [ScbrcJ! 'A'., 1939]. Воспаление языка сопровождается атрофией сосочков. Степень исчезновения сосочков языка зависит от выраженности недостатка витамина В2. Хейлит - одно из патологических изменений, чаще всего диагностируемое при недостатке витамина В2. Недостаток витамина В2—не единственная причина хей-лита. Недостаток витамина В6, никотиновой кислоты, всего комплекса витаминов группы В, пантотеката кальция иди железа может вызывать сходные изменения. Воспаление языка и стоматит могут быть самыми ранними клиническими признаками недостатка в организме витамина PP. В острой форме наблюдаются гиперемия языка, увеличение сосочков, за которыми следуют атрофические изменения и в результате образуется глянцевая поверхность. Язык при остром недостатке витамина РР ярко-красный, болезненный. При хроническом недостатке его язык может быть утонченным, с наличием трещин на поверхности, зубчатыми края- Y человека при недостатке фолиевой кислоты наблюдается стоматит, который может сопровождаться язвенным глосситом, хейлитом и хейлозом. Язвенный стоматит является ранним признаком токсического действия антагонистов фолиевой кислоты, используемых для лечения лейкемии.
| 106. Содержание остаточного азота. В крови 14,3-28,6 мМ/л Суточное выведение - 20 - 35 гр. Клинико-диагностическое значение. Повышение остаточного азота в крови обозначается термином «азотемии. Азотемия может быть двух видов: абсолютной (накопление в крови компонентов остаточного азота) и относительной (дегидратация при обезвоживании организма в раннем детском возрасте, например рвота, понос). Причины абсолютной азотемии могут быть две: ретендаонная (почечная) и продукционная (внепочечная). Ретешшонная азотемия вызывается задержкой азотистых шлаков при их нормальном образовании и наблюдается при нарушении выделительной способности почек, например при острых и хронических нефритах за счет повышения уровня мочевины и крови. При хронических нефритах стойкая азотемия указывает на развивающуюся недостаточность почек. Продукционная азотемия наблюдается при усиленном распаде белков и преобладании аминокислот, например при злокачественных новообразованиях. Повышение остаточного азота отмечается при кахексии неракового происхождения вызванной туберкулезом, диабетом и циррозом печени, при. крупозной пневмонии, острой желтой атрофии печени, сердечной недостаточности, гипофункция надпочечников, инфекционных заболеваниях (скарлатине, дифтерии). Существует прямая связь между азотом мочевины крови и потреблением белка и обратная связь между скоростью экскреции мочевины и азотом мочевины крови. Повышение показателя имеет место: а) при почечной недостаточности - остром и хроническом нефрите, остром канальцевом некрозе, при обструкцию! мочевыводящих путей; б) при усилении метаболизма азота на фоне уменьшения почечного кровотока или нарушения функции почек, дегидратации (любой этиологии), а также при кровотечении из верхних отделов желудочно-кишечного тракта(комбинация повышенного всасывания белков крови и уменьшенного почечного кровотока); в) при уменьшении почечного кровотока - при шоке, недостаточности функции надпочечников и иногда при сердечной недостаточности с явлениями застоя. Снижение показателя имеет место при печеночной недостаточности, нефрозе (не осложненном почечной недостаточностью), при кахексии. |
107. Витамин С, влияние на обмен тканей полости рта. При недостатке витамина С происходит нарушение образования коллагена —основного вещества мукополисахаридов и межклеточного цементирующего, субстрата в мезенхимных тканях. При этом отмечаются замедленное образование кости и остеопороз. Недостаток витамина С приводит также к увеличению проницаемости капилляров, подверженности к травматическим кровотечениям гипореактивности сокращающихся элементов периферических кровеносных сосудов и замедленному кровотоку. Гингивит на фоне выраженного отека и кровоточащие голубовато-красные десны описаны как классические признаки'недостатка витамина С. Однако не у всех больных, испытывающих недостаток витамина С, имеется гингивит. Он отсутствует, если нег местного раздражителя—зубного налета. ГипошПамнноз может, ухудшить реакцию десен на местное раздражение, увеличить отек и кровоточивость десен .Вероятно, недостаток витамина С является причиной заболеваний пародонта, которые так распространены во всех возрастах. Однако попытки установить зависимость меаау уровнем аскорбиновой кислоты в крови и распространенностью и тяжестью гингивита вызвали разнородные мнения. Некоторые утверждают, что действительно существует такая взаимосвязь, но большинство других с этим не согласны. Высказано предположение, что у людей замедление развития альвеолярной кости происходит в^результате недостатка витамина С, но эпидемиологические исследования не подтвердили этой связи. При оценке результатов клинических исследований, в которых определяли уровень аскорбиновой кислоты в 'крови, отмечена ненадежность метода определения«ё во всей крови или в лейкоттитах. Изменения в тканях пародонта при недостатке витамина С детально изучены у экспериментальных животных. В результате острого недостатка витамина С возникают отек тканей пародонта и кровотечение из них, развивается остеопороз альвеолярной кости. Однако острый недостаток витамина С не вызывает воспаления десен. Местное рачфа*ение является обязательным условием возникновения гингивита у экспериментальных жиьотных. Недостаток витамина изменяет реакцию на раздражение так, что десна становится отечной и кровоточивой. Недостаток витамина С также замедляет нормализацию пародонта. Выло установлено, что при дефиците витамина С не образуются пародонтапьные карманы. Для того чтобы они появились, необходимы также местные раздражители. При гиповитаминозе С кярмяны имеют большую глубину, чем в других условиях. В результате острого недостатка витамин С реакция пародонта изменяется до такойстепени, что деструктивный процесс заканчивается выпадением зубов. С неоостатком витамина С в организме многие исследователи слизывают возникновение и развитие некоторых стоматологических заболеваний, в частности кариеса зубов. Так, Вольгоф еще в 1929 году в опытах на животных показал, что при недостаточном содержании витамина С в пищевом рационе в первую очередь нарушается структура дентина. При этом в нем уменьшается содержание известковых солей, изменяется структура внутреннего слоя дентина—расширяется слой предентина. Недостаток витамина С в организме нарушает синтез коллагена и превращения проколлагена в коллаген, имеющий очень большое сходство с субстанцией, образующей дентин зуба Задержка формирования коллагена связана с недостаточным образованием важной его составной части—гидро-оксипролина, который, в свою очередь, образуется из аминокислоты пролина под влиянием витамина С. Некоторые авторы считают, что при недостатке витамина С в организме происходят дегенеративные превращения высокоспедашгизированных клеток (одонтобластов и остеобластов) в соединительнотканные. В результате вместо прочного дентина образуется неустойчивый хрупкий материал. По данным Гоу, напротив, зубные ткани не способна удержжать соли кальция. Автор высказывает мысль о том, что применение препаратов кальция для предупреждения кариеса бесцельно без одновременного введения, в организм необходимых количеств витамина С. В современном аспекте кариес рассматривается учеными к исследователями как одно из проявлений нарушения общего состояния организма, поэтому интерес к витамину С, принимающему участие в окислительно-восстановительных процессах, особенно велик. У детей с "цветущим" кариесом выделение витамина С в моче было меньше, чем у детей, не имеющих кариеса. Это пониженное выделение аскорбиновой кислоты авторы объясняют изменением обменных процессов в организме, в частности белкового обмена, связанного с развитием кариеса. Изучая влияние кариесогенной диеты на содержание аскорбиновой кислоты в крови и тканях, этим же авторам удалось показать, что возникновение кариеса неизменно сопровождается снижением содержания аскорбиновой кислоты как в крови, так и в тканях. На основании полученных данных исследователи пришли к выводу, что дефицит аскорбиновой кислоты в организме имеет несомненное патогенетическое значение при кариесе. С-авитаминоз (ЦИНГА) Цинга — кровавая болезнь. Она подкрадывается к человеку исподволь, незаметно. Очень часто люди не обращают внимания на легкое недомогание, головную боль, быструю утомляемость, потерю аппетита, плохой сон. А эти признаки свидетельствуют о начале первой стадии болезни. Люди продолжают работать, а состояние их все больше ухудшается и постепенно переходит во вторую стадию болезни. Вторая стадия характеризуется подавленным настроением, болезненными сердцебиениями и одышкой, ноющими болями в суставах и мышцах, напоминающими ревматизм. Кожные покровы бледнеют, наступают частые носовые кровотечения, а на коже, особенно нижних конечностей, около волосяных фолликулов появляются точечные кровоизлияния. Особенно характерным является разрыхление десен и кровоточивость их во время еды и при чистке зубов. В третьей стадии нарастают новые, еще более неприятные симптомы болезни. Мелкоклеточные кровоизлияния на коже сливаются в обширные кровоподтеки. Эти кровоподтеки возникают и в мышцах, и в суставах, и во внутренних органах. Из-за них мышечные боли становятся невыносимыми, суставы распухают, и больные лишаются возможности передвигаться слизистая оболочка ротовой полости подвергается омертвению, десны изъязвляются и кровоточат, зубы начинают выпадать. Четвертая, последняя стадия болезни характеризуется появлением обширных кровоизлияний в полость плевры, в сердечную сумку и в стенки кишечника. Деятельность жизненно важных органов больного становится затрудненной и при крайнем истощении организма наступает смерть.
| 108. Гормоны влияющее на обмен минерализованных тканей. Депонирование и обмен Са в косной ткани контролируется паратгормоном, соматотропином, кортикостероидами. Парат гормоно влияет на концентрацию Са в плазме (повышает) в результате воздействия на кишечник, кости и почки. Эффект действия на костную ткань связан в основном со снижением Са-связываюгяей способности костей. Гормон после связывания с рецептором активирует аденилатциклазу мембран костных клеток и увеличивает поступление Са и эти клетки. Увеличение концентрации Са в остеокластах приводит к 1 угнетение цитратсинтазы 2 игибирование синтеза коллагена 3 активация лизосомальных ферментов, участвующих в рассасывании кости. Тирокальцитонин наоборот ускоряет отложение Са в кости. Активация Са-евого насоса и ингибирование выхода Са из костей вроде доказана. Совместно эти два гормона обеспечивают равновесие между процессами минерализации и деминерализации, поддерживая концентрацию Са и Р в нормальных пределах. Соматотропин увеличивает включение в кости Р, Са и стронция, так же стимулирует продольный рост костей. Эти эффекты происходят за счет усиления синтеза белков.
| 109. Влияние питания на состояние зубов. Метаболически незаменимые компоненты пищи не могут синтезироваться в организме и должны постоянно поступать извне. Дефицит незаменимых элементов немедленно сказывается на развитии тех органов, в состав которых они входят или в образовании которых участвуют. При этом наблюдаются многочисленные патологические изменения, включая атрофию мышц, слабость, потерю массы тела, анемию, лейкопению, отеки, пониженную способность образовывать антитела, определенные гормоны и ферменты, пониженную сопротивляемость инфекциям, медленное заживление ран, истощение организма. Ткани полости рта также очень чувствительны к дефициту определенных компонентов пищи. Достаточно отметить, что десна, зубы, язык, слизистая оболочка щек являются тканями-мишенями, которые исторически использовались для диагностики дефицита белков в пище. Дефицит протеинов в период развития зубов приводит к уменьшению их размера и массы, нарушению структуры эмали зубов. Более выраженные изменения происходят в мягких тканях, где наблюдаются дегенерация соединительной ткани десны и периодоптальной связки, замедленное заживление ран и атрофия эпителия языка. Остеопороз развивается в результате пониженного отложения солей, уменьшения количества остеобластов и замедления морфодифференциации клеток соединительной ткани в остеобласты. Избыток углеводов в питании, особенно в период до прорезывания зубов, приводит к повышенной восприимчивости зубов к кариесу. Повышенное содержание в пище углеводов н недостаточное содержание белкс-в превращает диету человека в кариесогенную. В результате экспериментов и клинических наблюдений установлено, что и интенсивность, и экстенсивность кариеса зубов зависят от частоты употребления ферментированных углеводов. Обширные исследования, проведенные в Швеции, показали, что у лиц, которые потребляли в год 94 кг сахара, гораздо чаще обнаруживали кариес зубов, чем у индивидуумов, съедавших за год 85 кг сахара. Сходные исследования провел , обследовав детей, находящихся в школах-интернатах Австралии. У школьников, в диете которых были резко ограничены сладости, кариес зубов наблюдался гораздо реже, чем у детей, поедавших сладости без ограничений. В экспериментах на животных установлено, что моно- и днсахариды обладают большей кариесогенностью, чем крахмал. Существует мнение, что из всех Сахаров сахароза наиболее кариесогенна. Не исключена возможность, что этот вывод часто делают потому, что именно сахароза больше всего потребляется человеком. Об этом свидетельствует работы, в которых изучался зффект замены сахарозы фруктозой или глюкозой. Результаты мало чем отличались: кариес зубов почти с одинаковой частотой встречался как у людей, потреблявших во время эксперимента сахарозу, так и у получавших иные сахара. Патогенетическая роль Сахаров сводится к созданию условий роста кариесогенных микроорганизмов, которые в свою очередь формируют зубной налет, способный аккумулировать кислоты как продукт их жизнедеятельности. Данные литературы свидетельствуют о том, что большинство микроэлементов не оказывает специфического действия на распространенность стоматологических заболеваний. Исключением является фтор, роль которого & возникновении кариеса зубов доказана (при содержании в питьевой воде менее 0,7 мг/л). Однако многие вопросы, касающиеся микроэлементов, изучены еще недостаточно.
|
110. Микроэлементы. Повышение Са и F в воде препятствует аккумуляции стронция- Выводится стронций с мочой. Повышенное поступление стронция вызывает заболевание Уровская болезн. Кости деминерализируются, деформируются, так же нарушется синтез Са-связывающих белков. Navia (1977) попытался распределить микроэлементы на три группы: заменимые, незаменимые и токсичные. Нужно отметить, что эта классификация нечеткая, поскольку один и тот же элемент может быть и токсичным, и незаменимым, например фтор и селен. Однако, с точки зрения незаменимости, подобная группировка элементов оправдана. Микроэлементы как составные компоненты веществ, участвующих в обменных процессах а организме или регулирующих их, могут оказывать опосредованное действие на рези-стентность или, наоборот, восприимчивость зубов к кариесу. Данные экспериментальных исследований позволили 1. М. Na-via (1977) распределить минеральные элементы в три группы по их отношению к кариесу зубов: I группа — элементы, способствующие возникновению кариеса(селен, магний, кадмий, свинец, кремний) II группа—элементы с выраженным (фтор и фосфор) и маловыраженным (молибден, ванадий, медь, стронций, бор, литий, золото) противокариозным действием; III группа—элементы, не оказывающие действия на возникновение кариеса (барий, алюминий, никель, железо, свинец, титан), и элементы, роль которых еще не изучена (марганец, цинк, бром, бериллий). Кальций выполняет в организме человека ряд разнообразных и важных функций. Он входит в состав основного минерального компонента костной ткани — оксиапатита, михрокристаллы которого образуют жесткую структуру костной ткани. Ионы кальция придают стабильность клеточным мембранам, образуя связи между отрицательно заряженными группами фосфолипидов, структурных белков игликопротеидов. Важная роль принадлежит кальцию в осуществлении межклеточных сязей, обеспечивающих упорядоченную адгезши (слипание) клеток при тканеобразовании. Минеральный компонент костной ткани находится в состоянии постоянного обновления. В этом процессе участвуют два типа костных клеток: остеокласты, способствующие рассасыванию костного вещества и выходу освобождаемого кальция и фосфора в кровоток, и остеобласты, участвующие в процессах отложения фосфорно-кальцкевых солей, Еальцнфихацкк костной ткани. Следствием такого непрерывного обновления является рост костей скелета. У растущих детей скелет полностью обновляется за 1—2 года, у взрослых — за 10— 12 лет. Следовательно, минеральный компонент костной ткани находится в состоянии динамического равновесия с ионизированным кальцием и фосфором, растворенными в плазме крови. У взрослого человека за сутки из костей выводится до 700 мг кальция и столько же откладывается в них вновь. Костная ткань является не только важнейшей опорной структурой, но и главным депо кальция и фосфора, из которого организм извлекает их при недостаточном поступлении с пищей. Фосфор Структурная функция неорганического фосфата состоит в том, что он вместе с кальцием входит в состав основного минерального компонента костной ткани — оксиапатита. Структурная функция принадлежит и органелл: ядер, митохондрий, лизосом, а также таких мембранных структур, как миелин. Фтор. Биологическая роль фтора связана главным образом с его участием в костеобразовании и процессах формирования дентина и зубной эмали. Достаточное потребление человеком фтора необходимо для предотвращения оценки обеспеченности организма этим микроэлементом не разработаны.
| 111. Сахарные кривые. Содержание глюкозы - 3,3-5,5 ммоль/л Сахапные кривые здорового человека (1) в больных скрытым (2) и явным (3) сахарным диабетом. У здорового человека (1) исходное содержание сахара в крови нормальное (<5 ммоль/л). После приема нагрузки в течение часа вследствие всасывания глюкозы содержание сахара в крови умеренно возрастает. В ответ на развивающуюся гипергликемию усиливается секреция инсулина, глюкоза переходит в ткани и содержание её в крови к 3 часам снижается до исходного уровня или даже несколько ниже. V больного скрытым сахарным диабетом (2) исходное содержание глюкозы в крови на верхней границе нормы (5,7 ммоль/л). После нагрузки подъем сахара в крови выражен в большей степени и к 3-му часу не достигает исходного содержания вследствие недостаточной выработки инсулина. У больного явны.и сахарные диабетом (3) натощак определяется гнперглнкемня (9 ммоль/л). К 1-му часу выраженный подъем глюкозы в крови (15 ммоль/л) и к 3-му часу снижение незначительно, не достигает исходной величины вследствие инсулиновой недостаточности.
| 122. Патологические составные части мочи. Белок. В нормальной моче человека содержится минимальное количество белка, присутствие которого не может быть доказано обыкновенными качественными пробами на белок. При ряде заболеваний, особенно болезнях почек, содержание белка в моче может резко возрасти (п ротеинури я). Источником белка мочи являются белки сыворотки крови, а также в какой-то степени белки почечной ткани. Протеинурии делятся на две большие группы: почечные и внепочечные. Кровь. В моче кровь может быть обнаружена либо в форме красных кровяных ( клеток (гематурия), либо в виде растворенного кровяного пигмента (гемогло-бинури я). Гематурии бывают почечные и внепочечные. Почечная процессах или травмах мочевых путей.. Глюкоза. Нормальная моча человека содержит минимальные количества глюкозы, которые не обнаруживаются обычными качестьенными пробами. Однако при патологических состояниях содержание глюкозы в моче увеличивается (глюкозурия). Например, при сахарном диабете количество глюкозы, выделяемое с мочой, может достигать нескольких десяткой граммов в сутки (см. главу 9). Кетоновые (ацетоновые) тела. В нормальной моче зги соединения встречаются лишь в самых ничтожных количествах (не больше 0,01 г в сутки). Они не обнаруживаются обычными качественными пробами (нитропруссидные пробы Легаля, Ланге н др.). При. выделении больших количеств кетоновых тел качественные пробы становятся положительными—это явление патологически и называется кетону-рией. Например, при сахарном диабете ежедневно может выделяться до 150 г кетоновых тел. Наряду с сахарным диабетом кетоновые тела выделяются с мочой при голодании, исключении углеводов из пиши, Бвлирубнн. В норме моча содержит минимальные количества бипирубина, которые не могут быть Обнаружены обычными качественными пробами. Повышенное выделение билирубина, при котором обычные качественные пробы желчного протока и заболевании паренхимы печени. Выделение билирубина в мочу особенно сильно выражено при обтурационных, желтухах. Уробилин. Уробилин, точнее стеркобилин, всегда находится в незначительном количестве в моче, однако концентрация его резко возрастает при гемолитической и печеночной желтухах. Иорфирины. В норме моча содержит лишь очень малые количества порфиринов I типа (до 300 мкг в суточном количестве). Однако выделение порфиринов может резко возрастать (в 10—12 раз) при заболеваниях печени и периициозной анемии. Глюкозурня — появление глюкозы в моче, развивается при повышении содержания глюкозы в крови свыше 10 ммоль/л. Как и гипергликемии, глюкозурии могут быть физиологическими и патологическими. на почве стрессовых состояний. Во вторую группу входят глюкозурии, возникающие в результате нарушений углеводного обмена, например, при сахарном диабете, остром панкреатите и др. Реже встречается глюкозурия почечного происхождения, связанная с неполной реабеорбцией глюкозы в почечных кзнальцах (почечный дшбет стероидный диабет, вторичная ренальная глюкозурю при хронических заболеваниях, почек). Как временное явление глюкозурия возникает при некоторых острых инфекциях и нервных заболеваниях, после приступов эпилепсии, сотрясения мозга. Отражения морфином, стрихнином, фосфором также могут сопровождаться глюхозурией. Снижение содержания глюкозы в крови менее 3,3 ммоль/л оассматоивается как гипогликемия. Почечный порог 9,0 млмлоль/л Изменения в крови и появление в моче. Повышение показателя имеет место при диабете, гипертиреозе, аденокортицизме (гиперфункции коры надпочечников), гиперпитуитаризме, иногда при заболеваниях печени. Снижение показателя имеет место при гиперин-сулинизме, недостаточности функции надпочечников, гапопитуитаризме при печеночной недостаточности (иногда), функциональней гипогликемии и при приеме гипогликемических препаратов. В моче Глюкоза в нормальной моче имеется в виде следов и не превышает 0,02 %, что обычными качественными методами не определяется. Появление сахара в моче (глюкозурия) может быть в физиологических условиях обусловлено пищей с больших содержанием углеводов, после лекарств, например диуретин, кофеин, кортикостроиды. Патологическая глюкозурия чаще всего бывает при сахарном диабе те, реже при тиреотоксикозе, синдроме Иценко — Кушинга и т. д.
|
112. Холистерол - 3,9-6,8 мМ/л Суточная потребность человека в холистероле составляет около 1 гр. Причем вся потребность в этом соединении может удовлетворяться с помощью эндогенного синтеза. Пищевой холистерол так же эффективно усваивается человеком. У здорового человека поступление холистерола с пищей и его эндогенный синтез хорошо сбалансирован. 'Гак например поступление с пищей в течении суток 2-3 гр. холистерола полностью блокирует его эндогенный синтез. Основным органом, в котором синтезируется холестерол - печень. Семейная гиперхолестеринемия. При этом заболевании в организме нарушая олшгвл рецепторов для тип. В результате этого нарушена утилизация этих липопротеидов. Поэтому в крови таких больных всегда повышенно содержание лпнп, холистерола, причем содержание холистерола может в несколько раз превышать верхнюю границу нормы. 3,5-6,8 млмоль/л) . Накопление в крови лпнп и холистерола быстро уже в юношеском возрасте приводит к развитию атеросклероза. Тяжесть заболевания в значительной мере зависит от того один или оба гена белков-рецепторов дпнп дефектны. При дефекте одного из генов в клетках имеется половинное количество рецепторов для лпнп. Если дефектны оба гека, то рецепторов для лпнп вос-йще нет. Без соответствующего лечения больные редко доживают до 30 летнего возраста. Погибают они от инфаркта миокарда. Атеросклероз. Обнаруживается у всех без исключениях людей. Гиперлипопротеинемия и сопровождающая ее гиперхолистеринемия создает повышенную опасность к заболеванию атеросклерозом. Вероятность заболевания тем выше, чем выше холистериновый коэфицент атерогенности. К= (ХСлпонп + ХСлпнп) / ХСлпвп N < 3,5 Главное биохимическое проявление атеросклероза - отложение холистерина в стенках артерий. Атеросклеротические изменения начинаются с появления так называемых липидных пятен и полосок на внутренней поверхности артерий в аорте они появляются примерно с 3-х лет. В коронарных сосудах к 15-20 годам. На месте пятен и полосок образуются утолщения получившее название - атеросклеротические бляшки. Если бляшку разрезать, то из нее выдавливается желтая кашица, состоящая почти целиком из зфиров холистерина. Бляшки могут изъязвляться, язвы эарастаются соединительной тканью с образованием рубца в котором откладываются соли кальция. Стенки сосудов деформируются становятся жесткими, нарушается моторика сосудов, суживается их просвет вплоть до полной закупорки. Наиболее частые и опасные осложнения атерсклероза: а) ишемическая болезнь сердца б) инфаркты миокарда в) инсульты г) гангрена нижней конечности Между отложениями холистерина в артериях и липопротеидами крови происходит двухсторонний обмен холистерина. Но что важно подчеркнуть при гиперхолистеринемии преобладает поток холистерина в стенки артерий. В крови увеличено содержание триглицеринов, холестерина, а так те содержанке атерогенных лп {лпонп, лпнп). Методы профилактики и лечения атеросклероза направлены на то, что бы усилить обратный ток холистерина из стенок артерий в кровь. Это достигается путем уменьшения гиперхолистеринемии. Применяют обычно малохолистериновую диету, лекарства увеличивающие экскрецию холистерина, лекарства ингибирующие синтез холистерина и даже прямое удаление холистерина путем гемодиффузии.
| 115. Содержание мочевой кислоты Клинико-диагиостическое значение. Гипоурикурия, т. е. уменьшение выделения мочевой кислоты с мочой, отмечается при подагре, нефрите, почечной недостаточности; гиперурикурия, т. е. увеличение выделения мочевой кислоты с мочой,— при алимеятарной (пищевой) лейкемии, усиленном распаде нуклеопротеидов. У детей выделяется относительно больше мочевой кислоты, чем у взрослых. Выделение мочевой кислоты зависит от содержания пуринов в пище и интенсивности обмена нуклеопротеидов. При подагре соли мочевой кислоты (ураты) откладываются в хрящах, мышцах и слизистой сумке суставов. Содержание мочевой кислоты в крови может быть повышено, а с мочой выделяется меньше, чем в норме. Повышение концентрации мочевой кислоты в плазме или сыворотке может сопровождать активацию катаболизма нуклеопротеинов (патологическое изменение крови, противолей-козная терапия), содержание мочевой кислоты увеличивается при использовании мочегонных групп тиазида, при уменьшении экскреции ее почками. Повышение показателя имеет место при подагре, преэклампсии, эклампсии, лейкозе, полицитемии, терапии противолейкозными препаратами, при почечной недостаточности, болезни накопления гликогена, синдроме Леша — Найхана (Х-сцепленный дефицит пшоксантинпуанин-
| 116. Содержание билирубина в крови. Билирубин общий 1,7-20,5 мкМ/л прямой 0,9 - 4,5 мкМ/л непрямой (свободный) 1,7 - 17,0 мкМ/л Причина изменения содержания билирубина в крови. При распаде гемоглобина образуется билирубин. В печени он связывается с глюкуронатом и в виде диглюкуронида экскретируется с желчью. Билирубин накапливается в плазме при печеночной недостаточности, закупорке желчевыносящих протоков, при повышенном распаде гемоглобина. Изменение концентрации может быть связано с дефектом ферментных систем, участвующих в метаболизме билирубина( напримаер, при отсутствии глюкуронил-трансферазы). Прямой и непрямой билирубин сыворотки повышенв при остром и хроническом гепатите, закупорке желчевыводящих путей (на уровне желчных протоков или общего жолчного протока), при токсической реакции на многие лекарственные препараты, химические вещества, токсины, при синдромах Дабин - Джонса и Ротора. Непрямой билирубин сыворотки повышен при гемолитических анемиях, других гемолитических реакциях, при отсутствии или дефиците глюкуронил-трансферазы (например, при синдромах Жильбера и Криглера - Наджара). Прямой и общий билирубин могут быть значительно повышены у здоровых людей после Клинико-диагностическое значение. Ги-поурикурия, т- е. уменьшение выделения мочевой кислоты с мочой, отмечается при подагре, нефрите, почечной недостаточности; гиперурикурия, г"- е. увеличение выделения мочевой кислоты с мочой,— при алиментарной (пищевой) лейкемии, усиленном распаде нуклеопротеи-дов У детей выделяется относительно больше мочевой кислоты, чем у взрослых. Выделение мочевой кислоты зависит от содержания пуринов в пище и интенсивности обмена нуклеопротеидов. При подагре соли мочевой кислоты (ураты) откладываются в хрящах, мышцах и слизистой сумке суставов. Содержание мочевой кислоты в крови может быть повышено, а с мочей выделяться меньше чем в норме. Повышение концентраци мочевой кислоты в плазме или сыворотке может сопровождать активацию катаболизма нуклеопроте-инов (патологическое изменение крови, противолей-козная терапия), содержание мочевой кислоты увеличивается при использовании мочегонных групп тиазида, лри уменьшении экскреции ее почками. Повышение показателя имеет место при подагре,эклампсии, лейкозе, терапии противолейкозными препаратами, при почечной недостаточности, болезни накопления гликогена (тип I), синдроме Леша — Найхана (Х-сцепленный дефицит гипоксантигауанин- Паренхиматозная желтуха возникает при гепатитах, циррозах печени и характеризуется резким увеличением содержания прямого (связанного) билирубина в крови. Печень снижает способность образования билирубин-глюкуронида, вследствие чего содержание непрямого билирубина в крови также увеличивается. Гемолитическая желтуха возникает при усиленном гемолизе эритроцитов, что привоит к усиленному образованию непрямого (свободного) билирубина, так как печень не успевает его связывать.
|
117. Кальций сыворотки. Норма: общий - 2,1-2,6 ммоль/л СИ (9-12 мг«), ионизированный - 1,05-1,3 ммоль/л СИ (4,2- 5,2 «rl). На содержание кальция в плазме и других жидкостях организма влияет питание, состояние эндокринной системы, почек, желудочно-кишечного тракта. Для интерпретации результатов необходимо также определять концентрацию альбумина в плазме, так как часть кальция находится в связанном с белками плазмы состоянии. Повышение показателя имеет место при гиперпаратиреозе, секреции паратиреоидподобного гормона злокачественными опухолями, гипервитаминозе D, молочно-щелочном синдроме, остеолитических процессах, например, при множественной миеломе, метастазах опухоли в кости, болезни Паже, болезни Века, при иммобилизации и семейной гипокальциурии. Иногда повышение наблюдается при гипертиреозе и при приеме лекарственных препаратов из группы тиазидов. Снижение показателя имеет место при гиполара-тиреозе. дефиците витамина D (рахит, остеомаляция), почечной недостаточности, гипопротеинемии, синдроме малабсорбции (илеите, недостаточности поджелудочной железы), тяжелом панкреатите с панкреонекрозом и при псевдогипопаратиреозе. Фосфор неорганической сыворотки. Норма: дети - 1,3-2,3 ммоль/л СИ (4-7 мг%), взрослые - 1-1,5 ммоль/л СИ (3-4,5 мг«). На концентрацию неорганического фосфора в циркулирующей плазме влияют функция паращито-видных желез, витамин D, всасывание в кишиечнике, функция почек, метаболизм Повышение показателя имеет место при почечной недостаточности, гипопаратиреозе и гилервитаминоэе. Снижение показателя имеет место при гиперпа-ратиреозе, гиповитаминозе D (рахит, остеемаллцил), синдроме калабсорбцки (стеатсрел), приеме антацидов, которые связывают фосфаты в кишечнике, голодании или кахексии, хроническом алкоголизме (особенно при поражении печени), передозировке растворов, бедных фосфатами, введении углеводов (особенно внутривенно), нарушении функции почечных канальцев, использовании мочегонных группы тиазида, нарушениях кислотно-щелочного равновесия, диабетическом кетоацидозе (особенно при выздоровлении) и наследственной гипофаосфатемии; ногда при беременности и гипотиреозе.
| 119. Общая кислотность. Общую кислотность желудочного сока измеряют в миллилитрах 0,1 н. раствора едкого натра, затраченного на нейтрализацию 1000 мл желудочного сока в присутствии индикатора фенолфталеина (зона перехода рН 8,3—10,0 ниже 8,2—бесцветный, выше 10,0—красный) В норме общая кислотность желудочного сока, взятого после пробного завтрака Боаса—Эвальда, для взрослого человека колеблется в пределах 40-60 ммолъ/л,. Содержание свободной соляной кислоты в желудоч-ном соке измеряют в мгошшгграх 0,1 н раствора едкого натра, затраченного на нейтрализацию 1000 мл желудочного сока в присутствии индикатора диметиламнно-азобегоола (зона перехода рК 2,9—4,0, ниже 2,9—розово-красный, выше 4,0—желтый). Соляная кислота, называемая «связанной», находится в солеобразном состоянии с белками и продуктами их переваривания Связанная соляная кислота зона перехода рН 3,7—5,2) В норме связанная соляная "кислота колеблется от 10 до 20 ммоль/л. Общая соляная кислота-сумма свободной и связанной соляной кислоты. Клинико-лигноетицеское значение При заболеваниях желудка кислотность может быть пой, пониженной и повышенной. При язвенной болезни желудка или гиперацидном гастрите происходит увеличение содержания свободной соляной кислочы и общей кислотности (гиперхлоргидрия). При гипацидном гастрите или раке желудка наблюдается уменьшение количества свободной соляной кислоты и общей кислотности (ггаюхлоргидрия). При раке желудка, хроническом гастрите отмечается полное отсутствие соляной кислоты и значительное снижение общей кислотности (ахлор-гидрия). При злокачественном малокровии, при раке желудка наблюдается полное отсутствие соляной кислоты и пепсина (ахилия).
| 120. Диагностическое згиачеине определения активности аминотрансферазы. Аспартатная трансаминаза (ACT), аланиновая трансаминаза (АЛТ) и пактатдегидрогеназа — это внутриклеточные ферменты, участвующие в обмене аминокислот и углеводов. В высокой концентрации содержатся в мышцах, печени, мозге. Увеличение концентрации этих ферментов в крови свидетельствует о некрозе или поражении прежде всего этих тканей Повышение показателя имеет место при инфаркте миокарда (особено ACT), при остром инфекционном гепатите (АЛТ повышена обычно больше, чем ACT); циррозе печени (ACT повышена обычно больше, чем АЛТ), при метастазах в печень или первичной опухоли печени. При поражении опухолевым процессом серозных полостей уровень ферментов повышается в транссудатах. ACT повышается при мышечной дистрофии, дерматомиозите и пароксизмальиой миоглобинурии. Снижение показателей имеет место при недостаточности пиридоксина (витамина В6), часто в результате повторных процедур гемодиализа; при почечной недостаточности, при беременности. Изоферменты лактатдегидрогеназы в сыворотке Существует пять изоферментов ЛДГ, каждый из которых является тетрамером, образованным субъединицами двух типов: Н и М. Количество изоферментов можно определить с помощью кинетических, электрофоретических, иммуно-логических методов или путем хроматографии. При электрофоретическом разделении подвижность изоферментов соотсетствует сывороточным белкам al, а2, Э, YU А и они нумеруются как 1 (иаиболее быстро движется).2,3,4 и .5 (наиболее медленно движется) Изофермент 1 присутствует в высокой концентрации в мышце сердца (тетрамер НННН), а также эритроцитах и в корковом веществе почек; изофермент 5 — в скелетной мышце (тетрамер ММММ) и в печени. При инфаркте миокарда повышено содержание а-изоферментов, особенно ЛДГ-1; это увеличивает отношение ЛДГ1/ЛДГ2 (оно становится больше 1). Подобное увеличение встречается при инфаркте коркового вещества почек и при гемолитической анемии. Относительное повышение ЛДГ4 и ЛДГ5 имеет место при остром гепатите, тяжелом мышечном повреждении, дерматомио.чите, мышечной дистрофии. Креатинфосфокиназа (КФК) сыворотки Норма (варьирует в зависимости от метода): 10— 50 МЕ/л КФК расщепляет креатинфосфат (при участии АДФ) с образованием креатина и АТФ. КФК много в скелетной и сердечной мышцах, мозге. Повышение показателя имеет место при мышечных повреждениях (инфаркт миокарда, травма мышцы), при мышечной дистрофии, полимнознте, сильном мышечном напряжении (беге), гипотиреозе, инсульте. После инфаркта миокарда КФК повышается быстро (за 3-5ч.) и сохраняется повышенной 2-3 дня (т.е. более короткий период, чем ACT или ЛДГ). Показатель не повышается при инфаркте легкого и поражении паренхимы печени.
|
123. Кетоновые тела (диагностическое значение). Содержание - до 30 мг/л. Кетонемия и кетонурия. В следствии недостаточности инсулина, что характерно для сахарного диабета, а так же при голодании, имеется относительная избыточность глкжагона (гормон панкреатической железы). По этой причине печень постоянно функционирует в режиме, который характерен для здоровых людей в постадсорбционном периоде. В это период в печени интенсивно окисляются жирные кислоты и интенсивно продуцируются кетоновые тела. Однако скорость синтеза кетоновых тел может превышать даже увеличенное в этих условиях потребление тканями. Развивается кетонемия. В норме кетоновых тел в крови меньше 2мг/дцл. При голодании может достигать до 30 а, при диабете до 350. При такой кетонемии развивается кетонурия. С мочой может выделяться до 5 гр кетоновых тел в сутки. Кетоновые тела являются кислотами и поэтому снижают буферную емкость крови, а при высоких концентрациях снижают и рН крови. Возникает кетоацидоз. В норме рН крови = 7,4. При котонемии рН крови может уменьшаться до 7, что приводит к резкому нарушению функций головного мозга вплоть до потери сознания и развития тяжелейшей комы. Необходима интенсивная терапия.
| 124. Диагностическое определение белка и активности амилазы. Белок в нормальной моче находится в виде следов, которые не открываются обычными реакциями, применяемыми в клинической лаборатории. При ряде заболеваний с мочой начинает выделяться заметное количество белка, начиная с долей грамма до 25 г в сутки. Появление белка в моче называется протеинурией или альбуминурией, поскольку моча содержит в основном сывороточный альбумин и лишь частично сывороточный глобулин. Нротеинурия может быть истинной или ложной. При истинной, или почечной, протеинурии белки сыворотки крови попадают в мочу через почки. Случайная, или ложная, протеинурия наблюдается при попадании в мочу слизи, крови, гноя, но не из почек, а из мочевыводящих путей. Моча здоровых людей обладает низкой амилазнои активностью по сравнению с амилазой слюны. Определение активности а-амидазы в моче и сыворотке крови широко используется в клинике при диагностике заболеваний поджелудочной железы. В 1-е сутки заболевания амилазная активность увеличивается в моче и сыворотке кровк в десятки раз, а затем постепенно возвращается к норме. При почечной недостаточности амилаза в моче отсутствует. - В детском возрасте увеличение активности амилазы наблюдается при эндемическом паротите, что указывает на одновременное поражение поджелудочной железы вирусом паротита. Вирус гриппа также поражает поджелудочную железу, но реже.
| Гемоглобин. Мужчины 135-180гр/л Женщины 120-16Огр/л Изменение числа эритроцитов. Повышение числа Э и их массы (гематокрит) в целом указывает на эритроцитоз, который может быть первичным (поражение эритропоэза, заболевания ситемы крови) или вторичным. Вторичный эритроцитоз чаще наблюдается при легочных заболеваниях, врожденных пороках сердца, при гиповентиляции, пребывании на высоте, накоплении карбоксигемоглобина при курении, молекулярных изменениях гемоглобина, нарушении выработки эритропоэтина вследствие образования опухоли или кисты. Относительное повышение Э определяется при гемоконцентрации, например, при ожогах, диарее, приеме диуретиков и т. д. Понижение НЬ и Э является прямым непосредственным указанием на анемию (малокровие). Острая кровопотеря по одного литра принципиально не влияет на морфологию Э. Если в отсутствие кровопотери число Э снижается, то, естественно, следует предположить нарушение эффективности эритропоэза. Эффективный (действительный) эритропоэз может быть оценен с помощью следуюших тестов: определения уровня утилизации железа Э, определения количества ретикулоцитов и скорости их созревания, измерения продолжительности жизни эритроцитов и других функциональных характеристик, определяющих их полноценность.
|
76. Далее спонтанно присоединяется вода, происходит регенерация 2оксиглютората а-кетоппотората) и отщепляется аммиак, т е происходит регенерация соединения, которое вступает далее в реакцию трансаминирования. Таким образом за счет того, что активность фермента глютоматдегидрогеназы высокая это по сути основной путь дезаминирование аминокислот Не только гаютоматдегидрогиназа, но и аминотрансфераза в наших тканях -крайне высоко активные ферменты Несомненно, что высокая активность ферментов обеспечивает высокую скорость процесса трансдезаминирования в клетках Кроме того, преимущество этого механизма дезаминирования заключается в том, что не образуется токсичной перекиси водорода, (при действии оксидазы L-аминокислот образуется перекись водорода) и кроме того, преимущество данного механизма заключается в том, что при окислении глютомата образуется восстановленный НАД, окисление которого в цепи дыхательных ферментов дает 3 молекулы АТФ Глютоматдегидрогеназа является регуляторным ферментом, т е аллостерическим. Ее активность угнетается по аллостерическому механизму высокими концентрациями АТФ в клетке и наоборот повышаеться при уменьшении концентрации и увеличении концентрации АДФ За счет работы этого регуляторного механизма скорость процесса трансдезаминирования контролируется энергетическим статусом клетки Если энергии в клетки недостаточно, скорость процесса возрастает При хорошем обеспечении клетки энергией расщепление аминокислот тормозиться. Синтез аминокислот в таканях. Ели в клетках имеются а-кетокислоты., являющиеся аналогами соответствующих аминокислот, то эти аминокислоты могут быть образованы из кетокислот путем трансаминирования Исключением является трионин и лизнн, поскольку в клетках они не вступают в реакции трансаминирования Таким образом фактически незаменимыми в своем большинстве являются не аминокислоты, а их кетоаналоги, которые не синтезируются в организме. Источником аминного азота для синтеза аминокислот путем трансаминирования является глютомат Если в клетках нет достаточного количества глютомата, то он может быть синтезирован из а-кетоппотаровой кислоты и аммиака в реакции восстановительного аминирования за счет обратимости действия глютоматдегидрогиназы Комбинация реакций восстановительного амгашровання а-кетоптютората с последующим переносом аминного азота на кетокислоту получило название трансреамкнировання Таким образом трансреаминирование является основным путем синтеза заменимых аминокислот Глютоматдегидрогшша катализирует реакцию дезаминирования глютомата и восстановительное аминирование а-кетоглутората с участием восстановленного НАД. | 77. Алифатические амины инактивируются под действием соответствующих моно- или диаминооксидаз т е путем их окисления (это единственный путь их инактивации). Декарбоксюшрование - это процесс отщепления карбоксильной группы в виде углекислого газа Известно несколько вариантов декарбоксилирования, которые встречаются на разных уровнях организации живых систем В тканях превалирующим ыляется а-Лекарбокаиидюктие аминокислот а-декарбоксилирование сопровождается образованием биогенных аминов оно идет по схеме R-CH-COOH --> R-CH-NH2 + CO2. коферментом декарбоксилаз, как и трансаминаз является фосфоперидоксаль Если в организме нет витамина Во, то говорить о нормальном процессе не приходиться Оказывается декарбоксилнрованию подвергаются не все аминокислоты, а лишь те из них при декарбоксилировании которых образуются биологически активные соединения, выполняющие в организме функции или биорегуляторов или нейромедиаторов Вся эта группа соединений получила название - биогенные амины Необходимо отметить, что в условии клетки декарбоксшшровакие является необратимым процессом Биогенные амины обладают высокой биологической активностью и несомненно после выполнения основных функций они должны быть инактивированы Общим путем инактивации биогенных аминов является их окислительное дезлминивование с участием ферментов моноаминооксидаз или диаминооксидаз. R-CH2-NH2 --> R-C(=O)-H +NH3 Биогенный амин, в данном случае моноамин, поэтому фермент моноаминооксидаза (оксидаза способна переносить отщепляемый водород непосредственно на кислород с образованием перекиси водорода), превращается в альдегид, который затем окисляется до жирной кислоты, а перекись водорода расщепятся католазой Некоторые биогенные амины, нащжмер гистамин, могут инактивироваться путем метилирования или ацетилирования | 62. 4) Желчные кислоты 5) Витамины группы D Фткнии соединении стероидной природы в организме tecuta разнообразны ХОЛИСТЕРОЛ Выполняет прежде всего структурную функцию. Один из важнейших компонентов клеточных мембран Наибольшим содержанием холистерола отличается наружная клеточная мембрана, причем от количества холистерола зависят мякровязкость мембран 2) Выполняет так же и пластическую функцию Из холистерола в организме человека синтезируется провитамин D (7-дегндрохолистерол), кроме того синтезируются желчные кислоты, и наконец все стероидные гормоны СТЕРОИДНЫЕ ГОРМОНЫ Выполняют регуляторную функцию, контролируя протекание в организме различных биологических процессов ЖЕЛЧНЫЕ КИСЛОТЫ Играют важную роль в усвоении экзогенных лнпидов, поскольку принимают участие во - первых в эмульгированни жиров во - вторых во всасывании продуктов расщепления липидов в кишечную стенку ВИТАМИН D В организме превращается в 1,25-диоксихоликальцийферрол и затем принимают участие в регуляции фосфорно-кальциевого обмена К ним относятся соединения синтезируемые из активированных 5 углеродных молекул - производных изопрена К числу таких соединений относится например витамин A, KoQ, долихол Каждое из этих соединений выполняв! свойственную специфическую функцию ДОЛИХОЛФОСФАТ Принимает участие в синтезе гетероолигосахаридных компонентов гликопротеидов KoQ Является промежуточным переносчиком протонов и электронов в цепи дыхательных ферментов ВИТАМИН А Участвует в формировании зрительного восприятия, кроме того он принимает участие в синтезе хондроитинсульфата, а так же в регуляции работы генетического аппарата клеток IV Соединения смешанной пниюНи- К этой группе относятся соединения сложной химической природы одним из компонентом которых является липид К таким соединениям относится например а) Липополисахарида б) Липоаминокислоты в) Липопротеиды (сегодня считают их надмолекулярными комплексами) Они принимают участие в транспорте липидов кровью. |
35. Инсулин.
Гормон белковой природы, он синтезируется B-клетками поджелудочной железыв является одним из важнейших анаболических гормонов. Связывание инсулина с клетками - мишенями приводит к процессам, которые увеличивают скорость синтеза белка, приводит к накоплению в клетках гликогена и липидов (резервы пластического и энергетического материала). Инсулин возможно эа счет своего анаболического эффекта стимулирует рост и размножение клеток. Молекула инсулина состоит из 51 аминокислотного остатка состоит из 2-х полилетидных цепей. В одной цепи 21 в другой 30 аминокислотных остатков. А и Б цепи. Эти цепи связаны между собой дисульфидными мостиками.
Влияние инсулина на обмен углеводов. можно характеризовать следующими эффектами:1. Инсулин увеличивает проницаемость клеточных для глюкозы, в так называемых в инсулигоависимых тканях за счет увеличения количества белка переносчика в мембранах клеток. 2. Инсулин активирует окислительный распад глюкозы в клетках за счет повышения активности рада ферментов (фосфофруктокнназа, глюкокиназа, пируваткиназа и др.) 3. Инсулин ингнбнрует распад гликогена я активирует его синтез 8 гепатоцитах 4. Инсулин стимулирует превращение глюкоза в резервные тршлицериды. 5. Инсулин ингнбнрует глкжонеогенез за счет снижения активности некоторых ферментов (ФЭП-карбоксикиназа) Блияние инсулина иа обмея липидов складывается из ингбирования липолиза в липоцитах за счет дефосфорилироввння триглнцеридлипазы и стимуляция пнлогенеза, В основе стнмудшии дипогенеза лежит ускорение поступления глюкозы в липоциты, расщепление ее до ацетилКоА, кроме того инсулин стимулирует синтез фермента ацетилКоА-карбокешшы (ключевой фермент синтеза ВЖК). Инсулин оказывает анаболической действие на обмен белков. Он стимулирует поступление аминокислот в клетки, стимулирует транскрипцию многих генов и стимулирует соответственно синтез многих, белков как внутри, так и вне клеток.
Ответная реакция на введение или выброс инсулина развивается быстро. В физироллогическом плане гормоны гяюкагон н инсулин не являются антогонистами. Глюкагон обеспечивает перевод резервного гликогена в глюкозу, а инсулин обеспечивает поступление этой глюкозы из крови в клетки перефкрических тканей и се последующую утилизацию в клетках.
Разрушается инсулин при участии 2-х ферментных систем. В печени имеется специфический фермент -
В печени найдена инсулинспецифическая протеиназа (инсулиназа), которая расщепляет полипептидные цепи инсулина. За один оборот обеспечивается расщепление примерно 50%_ содержащегося здесь инсулина..
52. Характеристика монооахаридов и дисахаридов.
Углеводы делятся на три большие группы
Во-первых это моносахариды и их производные Во-вторых олигосахарида В-третьих полисахариду
Моносахариды делятся по характеру карбонильной группы на альдозы и кетозы по количеству углеродных атомов на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и тд.
Обычно моносахариды имеют тривиальное название. Например глюкоза, галактоза, фруктоза и др. К этой группе соединений относится различные производные моносахаридоа. Важнейшими из которых несомненно являются фосфорные эфиры. Такие как глюкоза-6-фосфат, глюкоза-1-фосфат, глюкоза-1, 6-бисфосфат, рибоза-5-фосфат и др. Важными являются производные моносахаридов получившие название - уроновые кислоты. Наиболее значимыми являются - глюкуроновые кислоты, галактуроновы (производные галактозы), идуроновые кислоты и др. Кроме того функциональными производными моносахаридов являются аминосахара, такие как глюкозамин, галактозамин, так же сульфатированные производные уроновых кислот и ацетилированные производные аминосахаров.
Общее количество мономеров и их производных составляет несколько десятков и превышает количество аминокислот Б белках. Поэтому олигосахаридов может образовываться огромное количество.
ОЛИГОСАХАРИДЫ представляют собой олигомеры мономерными единицами которых являются моносахариды или их производные. Число отдельный мономерных блоков может достигать 1,5 и 2 лесятков, но не более. Все мономерные единицы в олигосахаридах связаны гликозидными связями. Олигосахариды делятся на:
Гомоолигосахариды состоящие из одинаковых мономерных блоков. Мальтоза Гетероолигосахариды в состав которых входят различные мономерные единицы.
Лактоза, сахароза.
В большинстве своем олигосахариды встречаются в организме в качестве структурных компонентов более сложных молекул, а именно гликолипидов и гликопротеидов.
В свободном виде в организме человека могут быть обнаружены: мальтоза - продукт расщепления гликогена, и лактоза, входящая в качестве резервного углевода в молоко кормящих женщин. Основную массу олигосахаридов в организме человека составляют гетероолигосахариды - Гликолипиды и гликопротеиды. Поскольку они имеет чрезвычайно разнообразную структуру, их в организме человека очень большое количество.
Чем объясняется разнообразные структуры олигасахаридов?
Во-первых различный количеством мономерных звеньев: их кол-во может быть от 2 до 20. Во вторых разнообразием гликозидных связей между мономерами в олигомерах. Это сзязи альфа и бетта 1,3; 1,4; 1,6 и др. Моносахариды и их производные.
1. Выполняют энергетическую функцию. Окислительное расщепление этих соединений дает организму 55-60% необходимой ему энергии.
2. Промежуточные продукты распада используются в клетках для синтеза других необходимых клетке соединений (пластическая функция). Синтезируются даже соединения других классов. Например из продуктов распада глюкозы синтезируются липиды, заменимые аминокислоты
3. Выполняют структурную функцию, являясь структурными единицами других более сложных углеводов, а так же нуклеотидов. Б составе нуклеотидов входят рибоза и дезоксирибоза. Гетероолигосахариды.
1. Главной функцией является структурная. Они являются структурными компонентами гликолипидов и гликопротеидов.
Функции глипротеидов. а. Регуляторная. Гормоны гипофиза такие как тириотропный гормон, гонототропные гормоны являются гликопротеидами. б. Все рецепторы клеток являются гликопротеидами. В том числе и рецепторы гормонов.
в. Защитная функция. Все антитела являются гликопротеидами.
2. Гетероолигосахаридные блоки, входя в состав гликолилидов и гликопротеидов участвуют В формировании клеточных мембран.
53. Химия гликогена и крахмала.
Полисахариды- представляют собой полимеры, построенные из моносахаридов или их производных соединенных между собой так же гликозидными связями.
Эти полисахариды могут состоять из одинаковых мономерных звеньев т.е. .являться гомополисахаридами. Количество мономерных единиц в полисахаридах может быть от нескольких десятков до нескольких десятков тысяч. Если в состав полисахаридов входят различные мономерные единицы, то мы имеем дело с гетерополисахаридами или
Единственным гомополисахаридов в организме человека вляется гликоген, состоящий из остатков альфа,D,глюкозы Гликоген. Единственный гомополисахарид.
1. Резервная функция. Причем является резервом не только энергетического, но и пластического материала для клеток. Присутствует во всех без исключения клетках человеческого организма, даже в эмали зуба. Запасы гликогена наиболее значительны в печени где они составляют от 3 до 10% от сырой массы. На втором месте стоит содержание гликогена в мышцах, где его запасы составляют 1% общей массы тканей. Учитывая массу этих органов обшее количество гликогена в печени составляет примерно 200 гр. в мышцах бООгр.
Биологическая роль • важнейшие пищевые источники перевариваемых полисахаридов.К перевариваемым полисахаридам относятся крахмал и гликоген. Оба соединения — полимеры глюкозы. В состав крахмала входят амилоза и амилопектин. Соотношение амилозы и амило-пектина в крахмалах (рисовом, картофельном и др.) неодинаково, в связи с чем различаются и их свойства.
Несмотря на значительное сходство в строении, биологическая роль гликогена и крахмала различна: крахмал является важнейшим запасным углеводом растений, а гликоген — резервным углеводом животных тканей. Роль гликогена в жизнедеятельности человека весьма значительна. Избыток углеводов, поступающих с пищей, превращается в гликоген, который откладывается в тканях и образует депо углеводов, из которого, при необходимости организм «черпает» глюкозу, используемую для реализации различных физиологических функций. В связи с этим гликоген играет важную роль в регуляции уровня сахара в крови. Основными органами, в которых откладываются значительные количества гликогена, являются печень и скелетные мышцы. Общее содержание гликогена в организме невелико и составляет около 500 г, из которых 1/3 локализована в печени, а остальные 2/3 — в.скелетных мышцах. Если углеводы с пищей не поступают, то запасы гликогена оказываются полностью исчерпанными через 12— 18 ч. В связи с истощением резервов углеводов резко усиливаются процессы окисления другого важнейшего субстрата окисления — жирных кислот, запасы которых намного превышают запасы углеводов. Наряду с этим заметно усиливаются процессы глюконеогенеза, направленные прежде всего на обеспечение глюкозой жизненно важного органа головного мозга, жизнеспособность которого в значительной степени связана с постоянным интенсивным окислением глюкозы. Обеднение печени гликогеном ведет к нарушению функций гепатоцитов, способствуя возникновению жировой инфильтрации, а затем и жировой дистрофии печени. Человек получает с пищей не более 10— 15 г гликогена в сутки; источником его служат печень, мясо и рыба.
Крахмал в человеческом организме отсутствует, однако значение в питании весьма велико, поскольку именно крахмал является основным углеводом рациона, в значительной степени обеспечивающим потребности человека в данном виде нутриентов. Источником крахмала служат растительные продукты, прежде всего злаковые и продукты их переработки.
Наибольшее количество крахмала, -содержит хлеб. Содержание, крахмала, в картофеле относительно невелико, но поскольку потребление этого продукта весьма значительно, он наряду с хлебом и хлебобулочными изделиями является важнейшим
61. Наследственные патологии углеводного обмена. Нарушения углеводного обмена достаточно многочисленны н разнообразны. Эти нарушения могут быть
первичными, в таком случае они обусловлены генетическим дефектом, вьгражпюгщгмся в нарушении синтеза того или иного фермента. Фермент может не синтезироваться вообще, может синтезироваться в недостаточном количестве кии он синтезируется с измененными каталитическими и регуляторными свойствами. В любой из этих случаев нарушается процессы углеводного обмена, что проявляется или в виде заболеваний или в виде наследственной предрасположенности к тому или иному заболеванию. Наследственные (или первичные) нарушения обмена углеводов.
К настоящему времени известны десятки наследственных заболеваний причинами которых является нарушение синтеза того или иного фермента углеводного обмена.
Непереносимость лактозы
У людей страдающих непереносимостью лактозы в кишечнике не синтезируется фермент - лактаза. Она обеспечивает в норме расщепление лактозы до глюкозы и галактозы. Дисахариды не способны всасываться поэтому поступившая с пищей лактоза остается в просвете кишечника где с удовольствием используется микрофлорой и разлагается ею, при этом образуется много различных продуктов микробного расшепления лактозы в том числе газообразные продукты: кислоты, альдегиды. Увеличение концентрации последних сопровождается повышением осмотического давления в кишечнике и жидкость из крови уходит в просвет кишечника, в следствии этого развивается понос, рвота, у детей дегидротация, одновременно развивается метеоризм, интоксикация Непереносимость лактозы может быть приобретенная, т.е. у взрослых нарушается синтез лактазы, хотя в детском возрасте таких нарушений не было. Трудности в усвоении лактозы встречается примерно у 20% взрослого населения Европы и примерно у 80% негров и индейцев. Для грудных детей это означает перевод на искусственное вскармливание смесями не содержащими лактозу.
Галактоземия
Значительно опасней для детей раннего возраста нарушение усвоение моносахарида галактозы. У таких людей повышено содержание галактозы в крови хотя этот моносахарид выделяется с мочой (галактотурия). Причиной ! развития заболевания является врожденное нарушение синтеза одного из ферментов обмена галактозы.