- •Краткий курс лекций по биологической химии для студентов, обучающихся по специальности Педиатрия
- •Строение и функции белков
- •1.1. Содержание белков в организме человека
- •1.2. Биологические функции белков
- •1.3. Химический состав белков
- •1.3. 1. Элементарный состав белков
- •1.3.2. Аминокислотный состав белков
- •1.4. Виды связей аминокислот в белках
- •1. 5. Структурная организация белков
- •1. 5. 1. Первичная структура белков
- •1. 5. 2. Вторичная структура белков
- •1. 5. 3. Третичная структура белков
- •1.5.4. Четвертичная структура белков
- •1. 5. 5. Доменные белки
- •1. 6. Физико-химические свойства белков
- •1.6. 1. Растворимость белков
- •1. 6. 2. Молекулярная масса белков
- •1.6.3. Размеры и форма белковых молекул
- •1.6.4. Свойства белков, сходные со свойствами коллоидных растворов
- •1.6.5. Оптические свойства белковых растворов
- •1.6.6. Свойства белков как истинных растворов
- •1.6.6. 1. Заряд белковой молекулы
- •1.6.6.2. Формирование гидратной (водной) оболочки
- •1.7. Осаждение белков из растворов
- •1.8. Методы количественного определения белков
- •1.9. Выделение, фракционирование и очистка белков
- •1.10. Классификация белков
- •1.10.1. Простые белки (протеины)
- •1.10.2. Сложные белки (протеиды)
- •2. Структура, свойства и механизм действия ферментов
- •2.1. Краткая история ферментологии
- •2.2. Структура ферментов
- •2.3. Механизм действия ферментов
- •2.4. Номенклатура ферментов
- •2.5. Классификация ферментов
- •2.6. Свойства ферментов
- •2.6.1. Высокая каталитическая активность ферментов
- •2.6.2. Высокая специфичность ферментов
- •2.6.3. Термолябильность ферментов
- •2.6.4. Фотолябильность ферментов
- •2.6.5. Зависимость активности ферментов от рН.
- •2.6. 6. Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации фермента и концентрации субстрата
- •2.6.7. Зависимость скорости ферментативных реакций от присутствия активаторов и ингибиторов.
- •2.6.7.1. Влияние активаторов ферментов
- •2.6.7.2. Влияние ингибиторов ферментов
- •2.8. Регуляция активности ферментов в процессе метаболизма
- •2.9. Структурная организация ферментов в клетке
- •2.10. Принципы обнаружения и количественного определения ферментов:
- •2.10.1. Количественное определение ферментов
- •3. Введение в обмен веществ. Биохимия питания. Витамины
- •3.1. Общие сведения об обмене веществ
- •3.2. Биохимия питания
- •3.2.1. Краткая характеристика питательных веществ
- •3.3.4. Обмен витаминов
- •3.3.5. Краткая характеристика некоторых витаминов
- •3.4. Биохимические основы рационального вскармливания грудных детей
- •3.4.1. Химический состав грудного молока
- •Биологически активные компоненты грудного молока.
- •4. Биологическое окисление
- •4.1. Функции биологического окисления
- •4.2. Краткая история учения о биологическом окислении
- •4.3. Виды биологического окисления
- •4.4. Ферменты и коферменты биологического окисления
- •4.4.1. Никотинамидзависимые дегидрогеназы (над, надф-зависимые)
- •4.4.1.1. Витамин рр
- •4.4.2. Флавопротеиды (флавиновые дегидрогеназы)
- •4.4.2.1. Витамин в2
- •4.4.3. Убихинон (КоQ)
- •4.4.4. Цитохромы
- •4.4. 5. Оксигеназы
- •4.4.6. Пероксидазы
- •4.5. Внутримитохондриальное окисление
- •4.5.1. Длинная дыхательная цепь
- •4.5.2. Короткая дыхательная цепь
- •4.5.3. Окислительные комплексы и их ингибиторы
- •4.6. Энергетический обмен
- •5.6.1. Окислительное фосфолирирование
- •4.6.1. 1. Регуляция окислительного фосфолирирования
- •4.6.2. Особенности энергетического обмена у детей
- •4.6.3. Нарушение энергетического обмена.
- •4.7. Внемитохондриальное окисление
- •4.7.1. Окисление с участием оксидаз. Активные формы кислорода
- •4.7.2. Окисление с участием оксигеназ.
- •4.7.3. Пероксидазное окисление.
- •5. Общие пути катаболизма
- •5.1. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
- •5.1.1. Пируватдегидрогеназный комплекс
- •5.2. Цикл трикарбоновых кислот (цикл г. Кребса)
- •5.2.1. Химизм цикла Кребса (цикла трикарбоновых кислот)
- •5.2.2. Биологическое значение цикла Кребса
- •5.2.3. Регуляция активности цикла трикарбоновых кислот
- •6. Обмен и функции углеводов
- •6.1. Содержание углеводов в организме и их биологические функции
- •6.2. Классификация углеводов
- •6.2.1. Моносахариды и их производные
- •6.2.2. Олигосахариды
- •6.2.3. Полисахариды
- •6.2.3.1. Гомополисахариды
- •6.2.3.2. Гетерополисахариды (гликозаминогликаны)
- •6.2.3.3. Особенности содержания и обмена гликозаминогликанов и протеогликанов у детей.
- •6.3. Переваривание и всасывание углеводов
- •6.4.1. Биосинтез гликогена
- •6.4.2. Распад гликогена
- •6.5. Обмен глюкозы в тканях
- •6.5.1. Окисление глюкозы в тканях
- •6.5.1.1. Анаэробное окисление глюкозы
- •6.5.1.2. Аэробное окисление глюкозы
- •6.5. 2. Биосинтез глюкозы (глюконеогенез)
- •6.5.2.1. Витамин н
- •6.6. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы
- •6.7. Утилизация фруктозы и её нарушения
- •6.8. Усвоение галактозы и его нарушения
- •6.9. Взаимные превращения углеводов (гексоз)
- •6.10. Особенности обмена глюкозы в различных тканях
- •6.11. Регуляция углеводного обмена
- •6.12. Патология углеводного обмена
- •6.12.1. Нарушение переваривания и всасывания углеводов
- •6.12.2. Нарушения содержания глюкозы в крови
- •6.12.3. Нарушения тканевого обмена углеводов
- •7. Обмен и функции липидов
- •7.1. Спиртовой и жирнокислотный состав основных липидов тканей человека
- •7.2. Классификация липидов
- •7.2.1. Глицеринсодержащие липиды
- •7.2.1.1. Триацилглицерины (таг)
- •7.2.1.2. Глицерофосфолипиды (фл)
- •7.2.2. Сфингозинсодержащие липиды
- •7.2.2.1. Сфингофосфолипиды (сфингомиелины)
- •7.2.2.2. Сфингогликолипиды
- •7.2.3. Холестеринсодержащие липиды
- •7.3. Содержание липидов в организме человека
- •7.4. Биологические функции липидов
- •7.5. Структура и функции клеточных мембран
- •7.6. Переваривание липидов
- •7.7. Всасывание продуктов расщепления липидов
- •7.8. Ресинтез липидов в слизистой тонкого кишечника
- •7.9. Особенности переваривания и всасывании липидов у детей
- •7.10. Транспорт липидов кровью
- •7.11. Обмен триацилглицеринов
- •7.11.1. Распад триацилглицеринов в тканях (липолиз)
- •7.11.1.1. Окисление жирных кислот.
- •Химизм β - окисления насыщенных жирных кислот
- •7.11.2.3. Синтез триацилглицеринов
- •7.12. Обмен глицерофосфолипидов
- •7.12.1. Синтез глицерофосфолипидов
- •7.12.2. Распад глицерофосфолипидов
- •7.13. Обмен сфинголипидов
- •7.13.1. Синтез сфинголипидов
- •7.13. 2. Распад сфинголипидов
- •7.14. Обмен холестерина
- •7.14.1. Биосинтез холестерина
- •7.14.2. Использование холестерина в тканях
- •7.14.3. Выведение холестерина из организма
- •7.14.4. Нарушение обмена холестерина
- •7.15. Взаимосвязь липидного и углеводного обменов
- •7.15.1. Ацетоновые тела
- •7.16. Регуляция липидного обмена
- •7.17. Патология липидного обмена
- •7.18. Перекисное окисление липидов (пол)
- •7.18.1. Витамин е
- •7.19. Эйкозаноиды
- •7.19.1. Синтез и краткая характеристика эйкозаноидов
- •8. Обмен белков и аминокислот
- •8.1. Общие сведения об азотистом обмене
- •8.2. Переваривание белков
- •8.3. Всасывание аминокислот
- •8.4. Гниение белков в толстом кишечнике
- •8.4.1. Обезвреживание продуктов гниения белков в печени
- •8.5. Динамическое состояние белков в тканях организма
- •8.5.1. Пути образования и использования аминокислот в тканях
- •8.6. Катаболизм аминогруппп аминокислот
- •8.6.1. Трансаминирование аминокислот
- •8.6.1.1. Витамин в6
- •8.6.2. Дезаминирование аминокислот
- •8.6.2.1. Окислительное дезаминирование
- •8.6.2.2. Непрямое дезаминирование
- •8.6.2.3. Внутримолекулярное дезаминирование
- •8.7. Декарбоксилирование аминокислот. Биогенные амины
- •8.8. Образование и обезвреживание аммиака в организме
- •8.8.1. Пути временного (экстренного) связывания аммиака в тканях
- •8.8.1.1. Восстановительное аминирование альфа-кетокислот
- •8.8.1.2. Амидирование тканевых белков
- •8.8.1.3. Биосинтез глютамина
- •8.8.2. Конечные продукты азотистого обмена
- •8.8.2.1. Синтез аммонийных солей в почках
- •8.8.2.2. Биосинтез мочевины и его нарушения
- •Особенности выведения конечных азотистых продуктов у детей
- •Аферментозы биосинтеза мочевины
- •8.9. Обмен безазотистых радикалов аминокислот
- •8.10. Особенности обмена отдельных аминокислот
- •8.10.1. Обмен глицина и серина
- •8.10. 1.1. Фолиевая кислота
- •8.10. 2. Обмен серосодержащих аминокислот цистеина и метионина
- •8.10. 2.1. Витамин в12
- •8.10.2.2. Нарушения обмена серосодержащих аминокислот
- •8.10.3. Обмен фенилаланина и тирозина и его нарушения
- •8.11. Регуляция белкового обмена
- •8.12. Патология белкового обмена
- •9. Обмен и функции нуклеиновых кислот
- •9.1. Химический состав и строение нуклеиновых кислот
- •9.2. Обмен нуклеиновых кислот
- •9.2.1. Переваривание нуклеиновых кислот
- •9.2.2. Распад нуклеиновых кислот в тканях
- •9.2.2.1. Распад пуриновых нуклеотидов и его нарушения
- •9.2.2.2. Распад пиримидиновых нуклеотидов
- •9.2.3. Биосинтез пуриновых нуклеотидов и его нарушения
- •9.2.4. Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов
- •9.3. Биосинтез днк
- •9.4. Биосинтез рнк (транскрипция)
- •9.5. Биосинтез белков (трансляция)
- •9.5.1. Характеристика генетического кода
- •9.5.2. Трансляция
- •9.5.3. Посттрансляционная модификация белков
- •9.5.4. Ингибиторы биосинтеза белка
- •9.5.5. Регуляция биосинтеза белка
- •10. Биохимия гормонов
- •10.1. Классификация гормонов по их химической природе
- •10.2. Общие сведения об обмене гормонов
- •10.3. Механизмы действия гормонов
- •10.3.2. Мембранный механизм действия водорастворимых гормонов
- •10.3.2.1. Циклические нуклеотиды - цАмф, цГмф - вторичные посредники
- •10.4. Краткая характеристика гормонов
- •10.4.1. Белково-пептидные гормоны
- •10.4.1.1. Гормоны гипофиза
- •10.4.1.2. Гормоны паращитовидных желез
- •10.4.1.3. Гормоны поджелудочной железы
- •10.4.1.4. Гормоны вилочкой железы
- •10.4.2. Гормоны- производные аминокислот
- •10.4.2.1. Гормоны щитовидной железы
- •10.4.2.2. Гормоны мозгового слоя надпочечников (катехоламины)
- •10.4.2.3. Гормоны эпифиза
- •10.4.3. Стероидные гормоны
- •10.4.3.1. Гормоны коры надпочечников
- •10.4.3.2. Мужские половые гормоны (андрогены)
- •10.4.3.3. Женские половые гормоны (эстрогены)
- •10.5. Гормоны плаценты
- •10.7. Особенности гормонального статуса у детей
- •11. Биохимия крови
- •11.1. Биохимия эритроцитов.
- •11.2. Обмен гемопротеидов
- •11.2.1. Синтез гема и его нарушения
- •11.2.2. Переваривание и распад гемоглобина в тканях
- •11.2.3. Нарушения распада гемоглобина
- •11.3. Химический состав плазмы крови
- •11.3.1. Белки плазмы крови
- •11.3.1.1. Изменение белкового состава крови при заболеваниях
- •11.3.2. Небелковые азотсодержащие вещества крови
- •11.3.2.1. Кининовая система крови.
- •11.3.3. Безазотистые органические вещества крови
- •11.3.4. Минеральные вещества крови
- •11.4. Физико-химические свойства крови.
- •11.4.1. Нарушения кислотно-основного баланса
- •11.4.2. Особенности кислотно-основного состояния у детей.
- •11.5. Дыхательная функция крови
- •11.5.1. Транспорт кислорода и его нарушения
- •11.5.2. Транспорт со2
- •11.6. Регуляция агрегатного состояния крови
- •11.6.1. Свёртывающая система крови
- •11.6.1.1. Плазменные факторы свёртывающей системы крови
- •11.6.1.2. Схема свёртывания крови
- •11.6.1.3. Витамин к
- •11.6.2. Противосвёртывающая система крови
- •11.6.3. Детские особенности системы гемостаза
- •11.6.4. Нарушения гемостаза
- •12. Водно–минеральный обмен
- •12.1. Водно-солевой обмен
- •12.1.1. Обмен натрия и калия
- •12.1.2. Регуляция водно-солевого обмена
- •12.1.3. Нарушение водно-солевого обмена
- •12.1.4. Роль почек в водно-солевом обмене
- •12.1.5. Особенности водного обмена у детей
- •12.2. Кальций - фосфорный обмен
- •12.2.1. Регуляция кальций – фосфорного обмена.
- •13.2.1.1. Витамин d
- •12.2.2. Нарушения кальций – фосфорного обмена
- •12.3. Обмен железа и его нарушения
- •13. Тканевая биохимия
- •13.1. Биохимия соединительной ткани
- •13.1.1. Витамин с
- •13.2. Биохимия мышечной ткани
- •13.3. Биохимия нервной ткани
- •13.4. Биохимия печени
- •Оглавление
3.4. Биохимические основы рационального вскармливания грудных детей
При составлении оптимального по количеству и качественным критериям питания для детей грудного возраста нужно учитывать многие факторы.
- Для детей энергетическая потребность выше, чем у взрослых: для ребёнка 0-6 месяцев – 125-120 ккал / кг, 6-12 месяцев – 110 ккал /кг, 5-6 лет – 50-60 ккал/ кг.
- Организм ребёнка более чувствителен к недостатку незаменимых компонентов питания.
- У детей повышена потребность в витаминах и микроэлементах в расчёте на массу тела.
- Для детей первого года жизни соотношение между Б : Ж :У должно составлять 1:2:4.
3.4.1. Химический состав грудного молока
Молозиво отличается небольшим объёмом, высокой плотностью и калорической ценностью. Калорийность 1 литра молозива в первый день лактации составляет 1500 ккалорий. В молозиве содержится более низкая концентрация лактозы, жира, водорастворимых витаминов по сравнению со зрелым молоком, но более высокая концентрация белков, жирорастворимых витаминов, некоторых минеральных веществ (таких как натрий, цинк). Содержание белков в молозиве достигает 2,3 г/100 мл, что примерно в два раза выше, чем в зрелом молоке. Концентрация жиров в молозиве, наоборот, значительно ниже, чем в зрелом молоке (2,9 г/100 мл в молозиве по сравнению с 4,5 г/100 мл в зрелом молоке). В молозиве существенно выше по сравнению со зрелым молоком содержание природных антиоксидантов, таких как витамин А, Е, β- каротины, селен. В нём высок уровень иммуноглобулинов и других защитных факторов
Зрелое молоко начинает образовываться на 3-14-ый дни лактации. Оно необычайно разнообразно по химическому составу, содержит около 400 различных органических и минеральных компонентов.
Среднее содержание белка в грудном молоке составляет 11,5 г/л (0,9-1,3 г/100 мл). Белки женского молока представлены в основном α- лактоальбумином, лактоферрином и иммуноглобулинами. Казеиновый коэффициент (отношение сывороточные белки /казеиновые белки) в женском молоке составляет 55:45. Казеиновое соотношение в грудном молоке позволяет образовывать более мягкий для желудка ребёнка творожок, облегчающий пищеварение у грудного ребёнка. Казеиновые белки в грудном молоке в основном представлены β- казеинами. Сывороточные альбумины молока характеризуются более благоприятным для ребёнка аминокислотным составом. Среди иммуноглобулинов в женском молоке преобладает Jg A (95% всех иммуноглобулинов), который повышает защитные свойства слизистой кишечника ребёнка от инфекций. Для грудного молока характерно высокое содержание белка лактоферрина (170 мг/100 мл), который обеспечивает всасывание железа в кишечнике. Лактоферрину свойственно также и антимикробное действие. В силу отмеченных особенностей белки грудного молока отличаются высокой усвояемостью и биологической ценностью.
В грудном молоке высока доля небелкового азота - мочевины, мочевой кислоты, креатинина, аминосахаров, аминокислот. На него приходится до 25% общего азота молока. Женское молоко имеет своеобразный аминокислотный состав: высокий уровень свободных аминокислот - цистеина, таурина, триптофана и более низкое содержание метионина и лизина.
Содержание жиров в зрелом молоке составляет примерно 40-45 г/л, хотя его значения могут колебаться в широком диапазоне: от 31 г/л до 52 г/л.
Жиры в женском молоке находятся в виде тонкой эмульсии, что облегчает их переваривание. Среди жиров грудного молока преобладают триацилглицерины. В меньшем количестве в нём присутствуют фосфолипиды. Женское молоко богато холестерином. В женском молоке преобладают ненасыщенные жирные кислоты: оно содержит 42% насыщенных и 57% ненасыщенных жирных кислот, богато длинноцепочечными мононенасыщенными и ПНЖК. Важной особенностью ТАГ и фосфолипидов грудного молока является наиболее оптимальное пространственное расположение в их составе соответствующих остатков жирных кислот. В женском молоке также содержится карнитин - важный компонент, обеспечивающий внутриклеточный транспорт жирных кислот. Женское молоко может содержать значительные количества биологически активных простагландинов. Жиры грудного молока обеспечивает для ребёнка 35-50% дневной энергетической нормы.
Содержание углеводов в женском молоке составляет 68-74 г/л. 85% всех углеводов приходится на лактозу, но в нём присутствуют также галактоза, фруктоза, а также другие олигосахариды.
Лактоза служит субстратом для бродильной микрофлоры, обеспечивает всасывание ряда минеральных веществ, например, кальция, железа, магния, марганца. Лактоза обеспечивает около 40% энергетических потребностей грудного ребёнка. Она также является источником галактозы для синтеза гликолипидов и гликопротеидов.
Очень важным компонентом грудного молока являются присутствующие в нём специфические смешанные олигосахариды. Роль олигосахаридов женского молока состоит, прежде всего, в обеспечении организма ребёнка различными производными моносахаров, синтез которых в тканях затруднён. Кроме того, показано участие олигосахаридов в поддержании роста молочной и бифидофлоры в кишечнике ребёнка, а также ингибирование адгезии патогенных микроорганизмов на клетках слизистой оболочки кишечника.
Грудное вскармливание стимулирует развитие бифидофлоры в кишечнике ребёнка. Бифидофлора (БФ) - анаэробная флора, продуцирующая молочную, уксусную кислоты из лактозы и смешанных олигосахаридов грудного молока. Образующиеся короткоцепочечные кислоты закисляют рН кишечника и тем самым оказывают антибактериальное действие. Они обладают антитоксическим эффектом, связывая некоторые токсические амины кишечника. БФ продуцирует некоторые витамины группы В, ферменты, в частности, лизоцим, казеин - фосфатазы. БФ активирует дисахаридазы кишечника младенца, защищает его организм от дефицита цинка. БФ активирует пролиферацию энтероцитов, оказывает иммуномодулирующий эффект.
Содержание витаминов в молоке правильно питающихся женщин, как правило, соответствует потребностям ребёнка, вскармливаемого грудью.
Общее содержание минеральных веществ в женском молоке оптимально соответствует потребностям ребёнка. Оно составляет 2 г/л. Выявлено, что содержание таких минеральных веществ как кальций, фосфор, железо, магний, цинк, фториды в грудном молоке мало зависит от рациона матери. Содержание кальция в грудном молоке составляет 7,0 ммоль/л (260 -300 мг/л). Содержание фосфора в женском равняется 4,5 ммоль/л (140 мг/л). Содержание натрия в женском молоке составляет 7 ммоль/л (113 - 264 мг/л), концентрация калия - 14 ммоль/л (400 - 700 мг/л), уровень хлоридов - 11 ммоль/л (366 - 421 мг/л
Несмотря на относительно низкое содержание в грудном молоке таких микроэлементов как железо, цинк, марганец, йод, обеспеченность ими детей первых месяцев жизни, находящихся на грудном вскармливании, является вполне достаточной.
Грудное молоко богато биологически активными веществами, которые уникальны по своему подбору. К ним относятся многие гормоны: окситоцин, пролактин, либерины, гонадотропин, соматотропин, тиреотропин, инсулин, соматостатин, кальцитонин, релаксин, тироксин, трийодтиронин, кортикостероиды, половые гормоны, эритропоэтин, гормонально активные пептиды: бомбезин и нейротенсин.