15. Ожирение. Особенности обмена веществ при ожирении.

Жировая ткань составляет 20-25% от общей массы тела у женщин и 15-20% у мужчин. Среди взрослого населения некоторых стран около 50% людей страдает ожирением. Ожирение - важнейший фактор риска развития инфаркта миокарда, инсульта, сахарного диабета, артериальной гипертензии и желчнокаменной болезни. Ожирением считают состояние, когда масса тела превышает 20% от "идеальной" для данного индивидуума.

Первичное ожирение характеризуется множеством гормональных и метаболических особенностей у лиц, страдающих этим заболеванием. Первичное ожирение развивается в результате алиментарного дисбаланса - избыточной калорийности питания по сравнению с расходами энергии.

Вторичное ожирение - ожирение, развивающееся в результате какого-либо основного заболевания, чаще всего эндокринного. Например, к развитию ожирения приводят гипотиреоз, синдром Иценко-Кушинга, гипогонадизм и др. Известна большая зависимость формирования ожирения от активности так называемых липолитических ферментов жировой ткани.

Следовательно, при ожирении имеет место своеобразная инертность обменных процессов, обусловленная низкой активностью ферментов, принимающих непосредственное участие в расщеплении жира. При исследовании жировых фракций в крови у тучных людей неизменно констатируется значительное их повышение. Это свидетельствует о существенных изменениях жирового обмена. Так, заметно повышается содержание холестерина в крови (гиперхолестеринемия), общих липидов, нейтрального жира и других липидных компонентов. Причем концентрация их в крови увеличивается по мере нарастания степени ожирения.

В механизме нарушения липидного обмена у больных ожирением помимо балансовых отклонений имеет значение расстройство нервной и эндокринной регуляции, сопровождающееся изменением соотношения жиромобилизующих и жиросинтезирующих гормонов и степени активности тканевых, липаз. Также один из возможных механизмов развития ожирения - своеобразное нарушение адаптации организма на хроническую перегрузку энергетическим материалом, приводящую к естественному превалированию процессов биосинтеза над расходом жира на другие заболевания.

Модуль 4: Азотистый обмен.

Принципы нормирования белка в питании. Азотистый баланс. Понятие о пищевой ценности белков. Важность профилактики белковой недостаточности

Роль белка в питании: основной источник АК, в первую очередь незаменимых. Богаты белками продукты животного происхождения: мясо, рыба, сыр. Продукты растительного происхождения содержат, как правило, мало белка (кроме бобовых). Питательная ценность белка зависит от его аминокислотного состава и способности усваиваться организмом. Для здорового взрослого человека оптимальное количество белка в пище составляет - 100-120 г/сут. Потребность в пищевом белке возрастает: при физических нагрузках, при низких t⁰х, в период выздоровления после тяжелых заболеваний, при беременности у женщин (3-4 г/кг белка /сут), при росте у детей. Потребность в пищевом белке снижается: при старении, при повышении t⁰ окружающей среды, при тяжелых заболеваниях. Потребность в пищевом белке у мужчин выше, чем у женщин.

Азотистый баланс – разница между количеством азота, поступающего с пищей, и количеством выделяемого азота. Азот поступает в организм в виде АК (95%), а выделяется в виде мочевины и аммонийных солей.

Нулевой азотистый баланс существует, когда количество поступающего в организм азота равно количеству выделяемого (у здорового человека при нормальном питании).

Положительный азотистый баланс, когда азота поступает в организм больше, чем выводится. Характерен для детей, беременных, пациентов, выздоравливающих после тяжёлых болезней, а также при опухолевом росте.

Отрицательный азотистый баланс - наоборот. Наблюдают при старении, голодании, безбелковой диете, во время тяжёлых заболеваний, ожогах и травмах.

Продолжительное безбелковое питание вызывает серьёзные нарушения обмена веществ и неизбежно заканчивается гибелью организма. Дефицит в пище даже одной незаменимой АК ведёт к неполно­му усвоению других АК и сопровож­дается развитием отрицательного азотистого баланса, истощением, остановкой роста и нару­шениями функций нервной системы.

Переваривание белков в ЖКТ. Ферментативный гидролиз белков в желудочно-кишечном тракте.

В пищевых продуктах содержатся в основном белки и пептиды, которые, как правило, не способны всасываться, ассимилируемых свободных аминокислот в пище очень мало.

Переваривание белков начинается в желудке под действием ферментов желудочного сока.

Во рту белки пищи только механически измельчаются, но не подвергаются химическим изменениям, так как в слюне нет пептидгидролаз. Химическое изменение белков начинается в желудке при участии пепсина и соляной кислоты. Под действием соляной кислоты белки набухают, и фермент получает доступ во внутренние зоны их молекул. Пепсин ускоряет гидролиз внутренних пептидных связей. В результате из белковой молекулы образуются высокомолекулярные пептиды. Периваривание в тонком кишечнике осуществляется ферментами поджелудочной железы, стимулируются проферменты ряда протеаз(трипсиноген, химотрипсиноген). Активация трипсиногена происходит в кишечнике, под действием эпителия кишечника. Гидролиз белка можно представить в виде схемы: БЕЛКИ → ПОЛИПЕПТИДЫ → ПЕПТИДЫ → ДИПЕПТИДЫ → АМИНОКИСЛОТЫ.

Характеристика основных компонентов пищеварительных соков (желудка, кишечника, поджелудочной железы). Механизмы регуляции секреции пищеварительных соков. Образование и секреция HCl. Механизмы активации проферментов пищеварительных соков.

Желудочный сок синтезируется обкладочными клетками, слизистой оболочки желудка. рН=1,5-2,0. Ферменты желудочного сока: пепсин, гастриксин, реннин (химозин). Функции HCl: активация пепсиногена, создание оптимума pH, денатурация белков, бактерицид.

Кишечный сок продуцируется либеркюновыми железами. рН=7,2-8,6. В кишечном соке содержится более 20 ферментов, гидролизующих углеводы (мальтаза, трегалаза, инвертаза, лактаза, а- и γ-амилазы), белки (аминопептидазы, трипептидазы, дипептидазы, энтерокиназа), липиды (моноглицеридлипаза, карбоксиэстераза). Ферменты кишечного сока обеспечивают пристеночное и мембранное пищеварение.

Панкреатический сок выделяется поджелудочной железой. рН=7,5-8,8. Ферменты: трипсин, химотрипсин, эластаза, а-амилазой, панкреатическая липаза, фосфолипаза. Поджелудочный сок обеспечивает в просвете кишки полостное переваривание. Ферменты поджелудочной железы гидролизуют полипептиды пищи до олигопептидов и аминокислот.

Регуляция секреции желудочного сока осуществляется в 3 фазы:

1. Мозговая (сложнорефлекторная) фаза. Осуществляется через комплекс условных и безусловных рефлексов. Вид, запах и вкус пищи активируют нейроны вагуса в центре регуляции желудочной секреции. Окончания вагуса в желудке выделяют ацетилхолин, который через М-холинорецепторы стимулирует синтез желудочного сока (главными, обкладочными и добавочными клетками), а также стимулирует выработку в желудке гормонов гастрина и гистамина; Окончания вагуса в поджелудочной железе выделяют ацетилхолин, который стимулирует синтез панкреатического сока.

2. Желудочная (нейро-гуморальная) фаза. Возникает при нахождении пищи в желудке. За счет вагуса, метасимпатической нервной системы, гастрина, гистамина и питательных веществ (белки, пептиды, АК) стимулируется секреция желудочного сока. За счет вагуса, гастрина, серотонина стимулируется секреция поджелудочного сока.

3. Кишечная фаза. При недостаточной обработки пищи из кишечника возникают сигналы, стимулирующие желудочную секрецию. При избытке HCl или чрезмерном разрушении пищевых продуктов, из кишечника возникают сигналы, тормозящие желудочную секрецию (через секретин, холецистокинин, ВИП, ГИП). Кислый химус вызывает в кишечнике выделение S-клетками секретина, стимулирующего выделение панкреотического сока.

Регуляция деятельности желез тонкой кишки осуществляется местными нервно-рефлекторными механизмами, а также гуморальными влияниями и ингредиентами химуса. Механическое раздражение слизистой оболочки тонкой кишки вызывает выделение жидкого секрета с малым содержанием ферментов. Местное раздражение слизистой кишки продуктами переваривания белков, жиров, соляной кислотой, панкреатическим соком вызывает отделение кишечного сока, богатого ферментами. Усиливают кишечное сокоотделение ГИП, ВИП, мотилин. Тормозное действие оказывает соматостатин.

«Гниение» белков в кишечнике. Роль УДФ-глюкуроновой кислоты и ФАФС в процессах обезвреживания и выведения продуктов «гниения» (фенол, индол, скатол, индоксил и др.).

Гниение – процесс расщепления азотсодержащих, главным образом белковых веществ, в результате жизнедеятельности микроорганизмов. В аэробных условиях белковые молекулы подвергаются более глубокому распаду с образованием множества промежуточных продуктов, распад идет вплоть до воды и газов. В анаэробных условиях образуется меньше продуктов распада, но они являются более токсичными. В процессе гниения образуются так называемые трупные яды или птомаины. При распаде цистеина, цистина и метионина образуются таурин (C2H7NO3S), этилсульфид (C4H10S), метилмеркаптан (CH3-SH), сероводород, аммиак, метиламин (CH3-NH2), диметиламин ((CH3)2 NH), триметиламин ((CH3)3 NH), углекислота, водород, метан. Из гистидина образуются гистамин, имидазолил-пировиноградная и уроканиновая кислоты. Из фенилаланина и тирозина образуются фенил-пировиноградная, параоксифенил-пировиноградная, фенилмолочная и оксифенилмолочная кислоты. Оксифенилмолочная кислота превращается в кумаровую кислоту, крезол (HO-C6H4-CH3), оксибензойную кислоту (HO-C6H4-COOH) и фенол (HO-C6H5). При декарбоксилировании фенилаланина, тирозина и 5-окситриптофана образуются фенилэтиламин, тирамин и серотонин, обладающие сильными фармакодинамическими свойствами. Из триптофана образуются окси и кетокислоты (индолилпропионовая и скатоуксусная кислоты), а также скатол и индол, имеющие токсические свойства. В кишечнике под действием микрофлоры триптафан подвергается процессу гниения с образованием токсичных соединений: скатола, индола и триптамина.

Нарушение переваривания и всасывания белков. Белковая недостаточность: причины, метаболические и клинические последствия, профилактика.

Непереносимость белков пищи (например, молока и яиц) у взрослых людей. В норме у взрослых людей из кишечника кровь попадают только лишенные антигенных свойств аминокислоты. Однако, у некоторых людей происходит всасывание в ЖКТ недопериваренных пептидов, антигенные свойства которых вызывают иммунные реакций. У новорожденных проницаемость слизистой оболочки кишечника выше, чем у взрослых, поэтому в кровь поступают белки (антитела) молозива, необходимые для создания пассивного иммунитета. Процесс облегчается наличием в молозиве белка — ингибитора трипсина и низкой активностью протеолитических ферментов новорождённых. При заболевании целиакии происходит нарушение клеток слизистой оболочки кишечника, где всасываются небольшие негидролизованные пептиды. Целиакия характеризуется повышенной чувствительностью к глютену — белку клейковины зёрен злаков, употребляемых с пищей человеком. Этот белок оказывает токсическое действие на слизистую оболочку тонкой кишки, что приводит к её патологическим изменениям и нарушению всасывания. Цистинурия, болезнь Хартнапа и некоторые другие, возникают вследствие дефекта переносчиков нейтральных аминокислот в кишечнике и почках. Описана врождённая патология, связанная с дефектом фермента 5-оксопролиназы. При этом с мочой выделяется оксопролин. У этих больных нарушены транспорт аминокислот в ткани и их метаболизм в клетках.

Пути образования пула аминокислот в крови и его использование в организме. Реакции переаминирования, роль витамина В₆ в этих реакциях. Диагностическое значение определения активность трансаминаз АСТ и АЛТ.

Источниками АК в организме являются белки пищи, белки тканей и синтез АК из углеводов. В сутки у человека распадается на АК около 400г белков, примерно такое же количество синтезируется. Специальной формы депонирования АК, подобно глюкозе (в виде гликогена) или жирных кислот (в виде ТГ), не существует (исключение - казеин молока). Поэтому резервом АК служат все белки тканей, но преимущественно белки мышц (т.к. их много).

Преаминирование — реакция переноса α-аминогруппы с АК на α-кетокислоту, в результате чего образуются новая α-кетокислота и новая АК. Процесс переаминирования легко обратим, при нем общее количество АК в клетке не меняется. Реакции катализируют аминотрансферазы, коферментом которых служит пиридоксальфосфат — производное витамина В6 (пиридоксина).

АСТ и АЛТ являются органоспецифичными ферментами, их определяют в крови для диагностики заболеваний печени, сердца и, в меньшей степени, скелетных мышц. Соотношение активностей АСТ/АЛТ называют «коэффициент де Ритиса». В норме он равен 1,33±0,42. При инфаркте миокарда активность ACT в крови увеличивается в 8—10 раз, а АЛТ — в 1,5—2,0 раза, коэффициент де Ритиса резко возрастает. При гепатитах активность АЛТ в сыворотке крови увеличивается в - 8—10 раз по сравнению с нормой, a ACT — в 2—4 раза. Коэффициент де Ритиса снижается до 0,6.

Реакции прямого и непрямого дезаминирования аминокислот, значение реакций, роль глутаминовой кислоты.

Дезаминирование АК — реакция отщепления α-аминогруппы от АК, в результате чего образуется соответствующая α-кетокислота и выделяется молекула аммиака. Дезаминирование бывает прямым и непрямым.

Прямое дезаминирование - это дезаминирование, которое происходит в 1 стадию с участием одного фермента. Прямому дезаминированию повергаются глу, гис, сер, тре, цис.

Существует 5 видов прямого дезаминирования АК: окислительное; неокислительное; внутримолекулярное; восстановительное; гидролитическое.

Непрямое дезаминирование - это дезаминирование, которое происходит в 2 стадий с участием нескольких ферментов. Оно характерно для большинства АК, так как они не способны к прямому дезаминированию (нет ферментов). На первой стадии происходит одна и несколько реакций переаминирования с участием аминотрансфераз, в результате аминогруппа АК переходит на кетосоединение (α-КГ, ИМФ). На второй стадии происходит реакция дезаминирования аминосоединения (глу, АМФ), в результате чего образуется аммиак.

Глутаматдегидрогеназа (глу-ДГ) - олигомер, состоящий из 6 субъединиц, содержит кофермент НАД+. Глу-ДГ катализирует обратимое дезаминирование глу, очень активна в митохондриях клеток практически всех органов, кроме мышц. Глу-ДГ аллостерически ингибируют АТФ, ГТФ, НАДH2, активирует избыток АДФ. Индуцируется Глу-ДГ стероидными гормонами (кортизолом).

Пути использования без азотистого остатка аминокислот: глюконеогенез, кетогенез, ЦТК.

За сутки у человека распадаются примерно 100г АК. Катаболизм всех АК сводится к образованию шести веществ, вступающих в общий путь катаболизма: ПВК, ацетил-КоА, α-кетоглутарат, сукцинил-КоА, фумарат и ЩУК. Эти вещества окисляются в ЦТК для образования АТФ или используются для синтеза глюкозы и кетоновых тел.

Гликогенные аминокислоты - АК, которые превращаются в ПВК и промежуточные продукты ЦТК (а-КГ, сукцинил-КоА, фумарат, ЩУК). Они через ЩУК, используются в глюконеогенезе (ала, асн, асп, гли, глу, глн, про, сер, цис, арг, гис, вал, мет, тре).

Кетогенные аминокислоты – АК, которые в процессе катаболизма превращаются в ацетоацетат (Лиз, Лей) или ацетил-КоА (Лей) и могут использоваться в синтезе кетоновых тел.

Смешанные (глико-кетогенными) аминокислоты – АК, при катаболизме которых образуются метаболит цитратного цикла и ацетоацетат (Три, Фен, Тир) или ацетил-КоА (Иле). Эти АК используются для синтеза глюкозы и кетоновых тел.

Реакции декарбоксилирования аминокислот. Роль витамина В₆ в этих реакциях. Образование биогенных аминов (гистамина, тирамина, триптамина, серотонина). Роль биогенных аминов в организме.

Некоторые АК и их производные могут подвергаться декарбоксилированию – отщеплению α-карбоксильной группы. У млекопитающих декарбоксилируются: три, тир, вал, гис, глу, цис, арг, орнитин, SAM, ДОФА, 5-окситриптофан и т.д. Реакцию необратимо катализируют декарбоксилазы, которые содержат в активном центре пиридоксальфосфат. Механизм реакции похож на реакцию переаминирования. Продуктами реакции являются СО2 и биогенные амины, выполняющие регуляторные функции (гормоны, тканевые гормоны, нейромедиаторы).

Серотонин образуется из три в надпочечниках, ЦНС и тучных клетках. Серотонин – возбуждающий нейромедиатор средних отделов мозга (проводящих путей) и гормон. Стимулирует сокращение гладкой мускулатуры, вазоконстриктор, регулирует АД, температуру тела, дыхание, антидепрессант.

ГАМК образуется и разрушается в ГАМК-шунте ЦТК в высших отдела мозга. Он имеет очень высокую концентрацию.ГАМК – тормозной нейромедиатор (повышает проницаемость постсинаптических мембран для К+), повышает дыхательную активность нервной ткани, улучшает кровоснабжение головного мозга.

Гистамин образуется в тучных клетках. Секретируется в кровь при повреждении ткани, развитии иммунных и аллергических реакций. Гистамин – медиатор воспаления, аллергических реакций, пищеварительный гормон: (стимулирует секрецию желудочного сока, слюны; повышает проницаемость капилляров, расширение сосудов, покраснение кожи, вызывает отеки, снижает АД (но увеличивает внутричерепное давление, вызывает головную боль); сокращает гладкую мускулатуру легких, вызывает удушье; вызывает аллергическую реакцию; нейромедиатор; медиатор боли).

Дофамин образуется (фен → тир → ДОФА → дофамин) в мозге и мозговом веществе надпочечников. Дофамин – нейромедиатор среднего отдела мозга.

Реакции обезвреживания аммиака в тканях, образование глутамина. Механизмы токсичности аммиака, метаболические и клинические последствия.

В печень азот поступает, в основном, в виде аммиака, глутамина, аланина, а меньше в виде других АК в основном из мышц и кишечника. Поглощает АК с разветвленной цепью (вал, лей, иле). Синтезирует глюкозу в основном из аланина и серина. Мышцы поглощают АК с разветвленной цепью (вал, лей, иле). Выделяют много аланина и глутамина меньше других АК. Кишечник поглощает глутамин. Выделяет много аланина. С пищей из кишечника поступают все аминокислоты. Мозг поглощает много АК с разветвленной цепью (вал, лей, иле). Выделяет много глутамина. Почки поглощают глутамин. Выделяют много серина и немного аланина.

Глутамин - условно незаменимая аминокислота, входящая в состав белка и необходимая для эффективного роста мышц и поддержки иммунной системы. Глутамин синтезируется из глутамата под действием глутаматсинтазы. Глутамин используется в синтезе белков, углеводов; выступает источник азота в синтезе пуриновых и пиримидиновых оснований, аспарагина, аминосахаров; обеспечивает транспорт азота из тканей.

Механизм токсического действия аммиака:

1) аммиак в митохондриях сдвигает реакцию, катализируемую глу-ДГ, в сторону образования глу: Уменьшение концентрации α-кетоглутарата вызывает (угнетение реакции трансаминирования АК и снижение синтеза из них нейромедиаторов (ацетилхолина, дофамина и др.); снижения скорости ЦТК и развитие энергодефицита).

2) Повышение концентрации аммиака в крови сдвигает рН в щелочную сторону, вызывает алкалоз. Развивается гипоксия тканей, энергодефицит, от которого главным образом страдает головной мозг.

3) Высокие концентрации аммиака, при участии глутаминсинтетазы, стимулируют синтез глутамина из глутамата в нервной ткани: накопление глутамина в клетках нейроглии приводит к повышению в них осмотического давления, набуханию астроцитов и в больших концентрациях вызвает отёк мозга. Снижение концентрации глутамата нарушает обмен АК и нейромедиаторов, в частности синтез γ-аминомасляной кислоты (ГАМК), основного тормозного медиатора. При недостатке ГАМК и других медиаторов нарушается проведение нервного импульса, возникают судороги.

4) Избыток аммиака в крови нарушает трансмембранный перенос одновалентных катионов Na+ и К+, конкурируя с ними за ионные каналы, что влияет на проведение нервных импульсов.

Синтез мочевины: локализация процесса, источники атомов азота, значение. Значение определения мочевины в крови и моче для оценки функционирования печени и почек.

Мочевина является главным конечным продуктом обмена аминокислот. Синтезируется мочевина из аммиака, который постоянно образуется в организме при окислительном и неокислительном дезаминировании аминокислот, при гидролизе амидов глутаминовой и аспарагиновой кислот, а также при распаде пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. Часть аммиака образуется в кишечнике в результате действия бактерий на пищевые белки (гниение белков в кишечнике) и поступает в кровь воротной вены. Аммиак - токсичное соединение. Даже небольшое повышение его концентрации оказывает неблагоприятное действие на организм, и прежде всего - на центральную нервную систему. Несмотря на то, что аммиак постоянно продуцируется в тканях, он содержится в периферической крови лишь в следовых количествах, так как быстро удаляется из кровеносной системы печенью, где входит в состав глутамата, глутамина и мочевины. Биосинтез мочевины является основным механизмом обезвреживания аммиака в организме.

Определение концентрации мочевины в моче проводится значительно реже, чем определение уровня мочевины в крови и используется обычно при при обнаружении повышенного уровня мочевины в крови и решении вопроса о состоянии выделительной функции почек. При этом определяют суточную экскрецию мочевины с мочой. Повышенное содержание мочевины крови при снижении суточной экскреции с мочой чаще свидетельствует о нарушении азотовыделительной функции почек. Однако не стоит забывать, что повышение уровня мочевины в крови с одновременным снижением ее экскреции встречается и при экстраренально возникающей функциональной почечной недостаточности, развивающейся при уменьшении почечного кровотока, что наблюдается при возникновении гиповолемии или в условиях застоя при сердечной недостаточности. Напротив, одновременное увеличение уровня мочевины в крови и экскреции ее с мочой свидетельствует о том, что азотовыделительная функция почек не нарушена, одновременное повышение содержания мочевины в крови и моче связано с избыточным образованием мочевины в организме и носит транзиторный характер. На уровень мочевины в моче, также как и в крови, могут влиять не только патологические, но и физиологические факторы (характер питания, физическая нагрузка и т. д.), а также прием лекарственных препаратов.

Связь орнитинового цикла с обменом аминокислот и энергетическим обменом. Недостаточность ферментов орнитинового цикла, причины и последствия.

Основным механизмом обезвреживания аммиака в организме является биосинтез мочевины (в основном,в печени).Она выводится с мочой в качестве главного конечного продукта белкового, соответственно аминокислотного, обмена. На долю мочевины приходится до 80-85% всего азота мочи. Реакции синтеза мочевины, представлены в виде орнитинового цикла мочевинообразования. На первом этапе синтезируется макроэргическое соединение карбамоилфосфат – это метаболически активная форма аммиака, используемая в качестве исходного продукта для синтеза ряда других азотистых соединений. На втором этапе цикла мочевинообразования происходит конденсация карбамоилфосфата и орнитина с образованием цитруллина; реакцию катализирует орнитин-карбамоил-трансфераза. На следующей стадии цитруллин превращается в аргинин в результате двух последовательно протекающих реакций. Первая из них, энергозависимая, сводится к конденсации цитруллина и аспаргиновой кислоты с образованием аргининосукцината (эту реакцию катализирует аргининосукцинат-синтетаза). Аргининсукцинат распадается во второй реакции на аргинин и фумарат поддействием аргининосукцинат-лиазы. На последнем этапе аргинин расщепляется на мочевину и орнитин под действием аргиназы. Суммарная реакция синтеза мочевины без учёта промежуточных продуктов: Это энергетически выгодная реакция, поэтому процесс всегда протекает в направлении синтеза мочевины.

Причинами гипераммониемии могут быть: генетические дефекты ферментов орнитинового цикла в печени; вторичное поражение печени в результате цирроза, гепатита или других заболеваний. Дефекты ферментов орнитинового цикла характеризуются гипераммониемией в условиях катаболизма или белковой нагрузки. Клинические симптомы нарушения орнитинового цикла варьируют от легких (например, гипотрофия, задержка умственного развития, эпизодическая гипераммониемия) до тяжелых (например, нарушения сознания, кома, смерть).

Роль в метаболизме серина и глицина. Синтез серина из глюкозы. Превращение серина в глицин. Образование одноуглеродных фрагментов и их роль в метаболизме. Тетрагидрофолиевая кислота как кофермент переноса одноуглеродных фрагментов.

Серин - заменимая аминокислота, синтезируется из промежуточного продукта гликолиза - 3-фосфоглицерата в последовательности реакций дегидрирования, трансаминирования и гидролиза под действием фосфатазы. В организме серин используется для синтеза: фосфолипидов (фосфатидилсерины, сфингомиелины); аминокислот (глицина, цистеина).

Основной путь катаболизма серина - его дезаминирование с образованием пирувата.

Глицин образуется из серина под действием сериноксиметилтрансферазы. Коферментом этого фермента является тетрагидрофолиевая кислота (Н4-фолат), которая присоединяет β-углеродный атом серина, образуя метилен - Н4-фолат. Глицин является предшественником: порфиринов (гема), пуриновых оснований, коферментов, глутатиона и др. Катаболизм глицина происходит также с участием Н4-фолата, который связывает а-СН2-группу глицина. Н4-фолат образуется в печени из фолиевой кислоты с участием ферментов фолатредуктазы и дигидрофолатредуктазы. Коферментом этих редуктаз является НАДФН. Метиленовая группа -СН2- в молекуле метилен-Н4-фолата может превращаться в другие одноуглеродные группы. Одноуглеродные фрагменты используются для синтеза нуклеотидов и ряда соединений (метилен-Н4-фолат, метенил-Н4-фолат, формил-Н4-фолат).

Витамин В₉, пищевые источники, особенности поступления в организм, коферментные функции, проявления недостаточности (анемии), профилактика недостаточности. Механизм бактериостатического действия сульфаниламидных препаратов.

Фолиевая кислота является витамином для человека и большинства млекопитающих (витамин ВС или В9). Она широко распространена в пищевых продуктах (молоко, печень, почки, огурцы, петрушка) и синтезируется бактериями кишечника. Гиповитаминоз у человека возникает достаточно редко. Причинами его могут послужить: неправильное питание - недостаточное потребление овощей, фруктов и мясных продуктов; нарушение всасывания фолиевой кислоты в кишечнике; гепатит, цирроз и другие поражения печени, вызывающие снижение активности фолатредуктазы.

Гиповитаминоз фолиевой кислоты приводит к нарушению синтеза нуклеиновых кислот в организме, что сказывается прежде всего на быстро делящихся клетках крови, и развитию мегалобластной анемии.

Многие патогенные микроорганизмы способны синтезировать фолиевую кислоту из парааминобензойной кислоты, которая является составной частью фолата. На этом основано бактериостатическое действие сульфаниламидных лекарственных препаратов, которые являются структурными аналогами n-аминобензойной кислоты. Препараты являются конкурентными ингибиторами ферментов синтеза фолиевой кислоты у бактерий или могут использоваться как псевдосубстраты, в результате чего образуется соединение, не выполняющее функции фолиевой кислоты, Это делает невозможным деление клеток, бактерии перестают размножаться и погибают.

Витамины В12, пищевые источники, особенности поступления в организм, коферментные функции, проявления недостаточности (анемии), профилактика недостаточности.

Витамин В₁₂ (кобаламин) входит в структуру ферментов, катализирующих реакции перегруппировки, метилирования, карбоксилирования, сопровождающие синтетические процессы. Наиболее ярко функции витамина проявляются в эритропоэзе; дефицит его, независимо от причин, сопровождается анемией (пернициозной) и характеризуется появлением в костном мозге мегалобластов, внутрикостно-мозговым разрушением эритроцитов, гиперхромной анемией, тромбоцитопенией и нейтропенией.

Ковалентная связь B12 участвует в двух типах ферментативных реакций:

1) Реакции переноса атомов, при которых атом водорода переносится непосредственно с одной группы на другую, при этом замещение происходит по алкильной группе, спиртовому атому кислорода или аминогруппе.

2) Реакции переноса метильной группы (—CH3) между двумя молекулами.

В организме человека есть только два фермента с коферментом B12:

1) Метилмалонил-КоА-мутаза, фермент, использующий в качестве кофактора аденозилкобаламин, который катализирует перестановку атомов в углеродном скелете. В результате реакции из L-метилмалонил-КоА получается сукцинил-КоА. Эта реакция является важным звеном в цепи реакций биологического окисления белков и жиров.

2) 5-метилтетрагидрофолат-гомоцистеин-метилтрансфераза, фермент из группы метилтрансфераз, использующий в качестве кофактора метилкобаламин, катализирует превращение аминокислоты гомоцистеина в аминокислоту метионин.

Источники: продукты животного происхождения (печень, яйца, почки, молоко, мясо), микроорганизмы кишечника.

Пути обмена метионина и их значение. Образование S -аденозилметионина (SАМ), его участие в реакциях трансметилирования. Ресинтез метионина, роль ТГФК и витамина В₁₂ в этом процессе. Метионин как липотропное вещество.

Метионин - незаменимая аминокислота, необходимая для синтеза белков. Мет-тРНКмет участвует в инициации процесса трансляции каждого белка. Как и многие другие аминокислоты, метионин подвергается транс- и дезаминированию. Особая роль метионина заключается в том, что метильная группа этой аминокислоты используется для синтеза целого ряда соединений в реакциях трансметилирования. Основным донором метильной группы является S-аденозилметионин (SAM) - активная форма метионина, который присутствует во всех типах клеток и синтезируется из метионина и АТФ под действием фермента метионин-аденозилтрансферазы. Структура S-CH3 в SAM является нестабильной, метильная группа легко отщепляется, что определяет высокую способность ее к переносу на другие соединения в реакциях трансметилирования. В реакциях трансметилирования SAM превращается в S-аденозилгомо- цистеин (SAr), который гидролитически расщепляется с образованием аденозина и гомоцистеина. Последний может снова превращаться в метионин с участием метил-Н4-фолата и витамина В12. Регенерация метионина тесно связана с обменом серина и глицина и взаимопревращениями производных Н4-фолата.

Метионина оказывает некоторое липотропное действие, повышает синтез холина, лецитина и других фосфолипидов, в некоторой степени способствует снижению содержания холестерина в крови и улучшению соотношения фосфолипиды/холестерин, уменьшению отложения нейтрального жира в печени и улучшению функции печени, может оказывать умеренное антидепрессивное действие (за счёт влияния на биосинтез адреналина).

Связь обменов метионина и цистеина, значение витаминов В6, В9, В12. Роль цистеина в метаболизме.

Цистеин – серосодержащая условнозаменимая АК. Синтезируется из незаменимого метионина и заменимого серина. Нарушение синтеза цистеина возникает при гиповитаминозе фолиевой кислоты, В6, В12 или наследственных дефектах цистатионинсинтазы и цистатионинлиазы. Гомоцистеин превращается в гомоцистин, который накапливается в крови, тканях и выделяется с мочой. Цистеин: используется в белках для формирования третичной структуры (дисульфидные мостики); SH группы цистеина формируют активный центр многих ферментов; идет на синтез глутатиона, таурина (парные желчные кислоты), НS-КоА, ПВК (глюкоза); является источником сульфатов, которые идут на синтез ФАФС или выделяются с мочой. ФАФС используется: в обезвреживании ксенобиотиков и в синтезе гликозаминогликанов (сульфирование ОН групп производных глюкозы, галактозы сульфотрансферазой).

Схема путей обмена глутаминовой кислоты, биосинтез, участие в обезвреживании аммиака. Глутамин как донор аминогруппы при синтезе ряда соединений.

Одним из путей связывания и обезвреживания аммиака в организме, в частности в мозге, сетчатке, почках, печени и мышцах - это биосинтез амидов глутаминовой и аспарагиновой кислот (глутамина или аспарагина): α-Кетоглутаровая к-та + NH₃(глутаматдегидрогеназа)→ глутаминовая к-та + NH₃. Эта реакция протекает во многих тканях, но наиболее важна для нервной, особенно чувствительной к токсическому действию аммиака. Первая реакция представляет собой обращение глутаматдегидрогеназной реакции (обратная окислительному дезаминированию ГЛУ). Обезвреживание аммиака путем синтеза глутамина имеет и анаболическое значение, поскольку глутамин используется для синтеза ряда соединений. Прежде всего нужно отметить, что глутамин — одна из 20 аминокислот, входящих в белки. Кроме того, амидная группа глутамина используется для синтеза аспарагина, глюкозамина и других аминосахаров, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. Таким образом, в этих реакциях азот аммиака включается в разнообразные структурно-функциональные компоненты клетки. Глутамин затем может поступать во все ткани, где осуществляется его гидролиз при участии глутаминазы: Глутамин + H₂O (глутаминаза)→ Глутаминовая к-та + NH₃.

Образование и использование в организме γ-аминомасляной кислоты.

ГАМК образуется из глутаминовой кислоты под действием глутамат-дегидрогеназы.

является основным тормозным медиатором, снимает возбуждение и оказывает успокаивающее действие. Инактивации ГАМК происходит либо путем трансаминирования и превращения в сукцинат, являющийся метаболитом ЦТК, либо окислительным путем под действием моноаминооксидазы (МАО). ГАМК в виде препаратов гаммалон или аминалон применяют при нарушениях мозгового кровообращения, умственной отсталости, эндогенных депрессиях и травмах головного мозга. Избыток ГАМК может увеличить беспокойство, одышку, дрожание конечностей (синдром «китайского ресторана»).

Фенилаланин: схема обмена, реакции образования тирозина. Фенилкетонурия как энзимопатия обмена фенилаланина Превращение тирозина в катехоламины: типы реакций, витамины, тканевые особенности процесса. Инактивация катехоламинов

Фенилаланин — незаменимая АК, которая содержится в достаточных количествах в пищевых продуктах. Фенилаланин идет в основном на синтез белков и тирозина.

Превращение фенилаланина в тирозин необратимо катализирует фенилаланингидроксилаза (монооксигеназа), коферментом которой служит тетрагидробиоптерин (Н4БП), кофактором - Fe2+. Н4БП в результате реакции окисляется в дигидробиоптерин (Н2БП). Регенерация последнего происходит при участии дигидроптеридинредуктазы с использованием НАДФH2. Реакция необходима для удаления избытка фенилаланина, так как высокие концентрации его токсичны для клеток. Образование тирозина не имеет большого значения, так как недостатка этой аминокислоты в клетках практически не бывает.

Фенилкетонурия – наследственное заболевание, связанное с мутациями в гене фенилаланингидроксилазы, что приводит к частичной или полной его инактивации. Концентрация ФЕН увеличивается в крови в 20-30 раз, в моче – в 100-300раз. Наиболее тяжелые проявления ФКУ – нарушения физического и умственного развития, судороги, они связаны с токсическим действием на клетки мозга высоких концентраций ФЕН, ФЕН-пирувата, ФЕН-лактата.

Тирозин — условно заменимая АК, образуется из незаменимого фенилаланина. Содержание тир в пищевых белках достаточно велико. Тирозин используется в синтезе белков, катехоламинов, тиреоидных гормонов и меланинов. Обмен тирозина зависит от типа тканей.

В мозговом веществе надпочечников и нервной ткани тирозин метаболизирует по катехоламиновому пути с образованием дофамина, норадреналина и адреналина (только в надпочечниках): Тир (тирозинмонооксигеназа)→ ДОФА (ДОФА-декарбоксилаза, В6)→ Дофамин (дофамин-монооксигеназа, вит С)→ норадреналин.

Инактивация Катехоламинов происходит при участии двух ферментов: Катехол-О-метилтрансферазы и Моноаминооксидазы с образованием в конечном итоге ванилилминдальной кислоты. Определение ванилилминдальной кислоты в моче используется с целью диагностики феохромоцитомы (опухоли мозгового вещества надпочечников).

Превращение тирозина в меланины. Функции меланинов. Гомогентизиновый путь катаболизма тирозина. Альбинизм и алкаптонурия как энзимопатии обмена тирозина.

В пигментных клетках (меланоцитах) обмен тирозин идет по меланиновому пути. Из тирозина синтезируются пигменты — меланины 2 типов: эумеланины и феомеланины. Эумеланины (чёрного и коричневого цвета) — нерастворимые высокомолекулярные полимеры 5,6-дигидроксииндола. Феомеланины — жёлтые или красновато-коричневые полимеры, растворимые в разбавленных щелочах. Меланины присутствуют в сетчатке глаз, в составе волос, в коже. Цвет кожи зависит от распределения меланоцитов и количества в них разных типов меланинов.

Альбинизм. При наследственном дефекте тирозиназы в меланоцитах нарушается синтез меланинов и развивается альбинизм. Клиническое проявление альбинизма — отсутствие пигментации кожи, сетчатки глаз и волос. У больных часто снижена острота зрения, возникает светобоязнь. Длительное пребывание таких больных под открытым солнцем приводит к раку кожи.

Катаболизм тирозина происходит в печени по гомогентизиновому пути: Тир (тирозинаминотрансфераза)→ п-гидроксифенилпируват (гидроксифенилпируват, В6 –деоксигеназа, вит С)→ Гомогенизированная к-та.

Алкаптонурия («чёрная моча»). При наследственном дефекте диоксигеназы гомогентизиновой кислоты (2—5 случаев на 1 млн новорождённых) развивается алкаптонурия. При алкаптонурии происходит накопление в организме гомогентизиновой кислоты, избытки которой выделяются с мочой. На воздухе гомогентизиновая кислота окисляется с образованием тёмных пигментов - алкаптонов. Клиническими проявлениями болезни, кроме потемнения мочи на воздухе, являются пигментация соединительной ткани (охроноз) и артрит.

Триптофан, его роль в биосинтезе серотонина и мелатонина. Функции серотонина и мелатонина. Значение триптофана для образования кофермента НАД и снижения потребности в витамине РР.

Триптофан – незаменимая АК. В физиологических условиях >95% триптофана метаболизирует по кинурениновому пути и 1% по серотониновому пути. Триптофан является биологическим прекурсором серотонина (из которого затем может синтезироваться мелатонин

L-триптофан (триптофан-гидроксилаза)→ Серотонин (N-ацетил-трансфераза)→ Мелатонин. Синтез НАД+ уменьшает потребность организма в витамине РР.

Серотонин облегчает двигательную активность, играет важную роль в механизмах гипоталамической регуляции гормональной функции гипофиза, увеличение секреции пролактина и некоторых других гормонов передней доли гипофиза, участвует в регуляции сосудистого тонуса.

Мелатонин регулирует периодичность сна, сезонную ритмику у многих животных, замедляет процессы старения, усиливает эффективность функционирования иммунной системы, обладает антиоксидантными свойствами, влияет на процессы адаптации при смене часовых поясов.

Функции нуклеотидов в организме. Биосинтез пуриновых нуклеотидов: источники атомов для пуринового ядра, роль витамина В9, регуляция процесса.

Нуклеотидами называются соединения, состоящие из азотистого основания, углевода-пентозы и фосфорной кислоты. Пример - уридиловая кислота. По характеру углевода-пентозы они могут быть рибонуклеотидами (содержат рибозу) или же дезоксирибонуклеотидами (содержат дезоксирибозу ). Нуклеатиды выполняют ряд функций:

1) АМФ, ГМФ,УМФ, дАМФ, дГМФ, выполняют структурную функцию, являясь мономерными единицами нуклеиновых кислот;

2) УДФ-глюкоза, ГДФ-манноза, ЦДФ-холин участвуют во многих метаболических процессах в клетке в качестве активаторов переносчиков различных;

3) АТФ и ГТФ выступают в клетке как акумуляторы и переносчики энергии, высвобождающейся при биологическом окислении:

4) НАД+ , НАДФ+ , ФАД, ФМН являются переносчиками восстановительных эквивалентов в клетках (промежуточными переносчиками протонов и электронов);

5) мононуклеотиды выступают в клетках в качестве биорегуляторов;

6) цАМФ или цГМФ выполняют роль мессенджеров или вторых вестников в реализации клеткой внеклеточного регуляторного сигнала.

Бисинтез нуклеотидов пиримидинового ряда начинается в цитозоле, где при участии цитозольной карбамоилфосфатсинтетазы образуется карбамоилфосфат. Далее карбамоилфосфат взаимодействуя с аспартатом в реакции, катализируемой аспартаттранскарбамоилозай, превращается в карбамоиласпартат, а затем при участии дигигидрооротазы - в дигидрооротовую кислоту.

Дигидрооротовая кислота при участии митохондриального фермента дигидрооротатдегидрогеназы переходит в оротовую кислоту.

В следующей реакции принимает участие фосфорибозилпирофосфат. Он образуется из рибозо-5-фосфата с участием АТФ в ходе реакции, катализируемой ферментом фосфорибозилпирофосфатсинтетазой: Реакция синтеза фосфорибозилпирофосфата (ФРПФ ) не является специфичной для синтеза пиримидиновых нуклеотидов, в ходе этой реакции синтезируется ФРПФ, необходимый для синтеза различных мононуклеотидов.

при недостатке фолиевой кислоты (В9) в организме будет нарушен синтез дезокситимидиловой кислоты, необходимой для последующего синтеза ДНК в клетках.

Реакции распада пуриновых нуклеотидов до мочевой кислоты. Нарушение обмена пуриновых нуклеотидов: гиперурикемия, подагра, мочекаменная болезнь.

Расщепление пуриновых нуклеотидов идет во всех клетках. Конечным продуктом катаболизма образующихся при расщеплении нуклеотидов пуриновых азотистых оснований является мочевая кислота. С наибольшей интенсивностью образование мочевой кислоты идет в печени, тонком кишечнике и почках.

Нуклеотиды в клетках подвергаются дефосфорилирования с образованием аденозина или гуанозина. Аденозин при участии фермента аденозиндезаминазы превращается в инозин и далее путем фосфоролиза в гипоксантин. Гипоксантин при участии ксантиноксидазы вначале окисляется в ксантин, а затем при участии того же фермента ксантин переходит в мочевую кислоту. При расщеплении ГМФ вначале в несколько этапов происходит образование свободного гуанина, который при участии фермента гуаназы переходит непосредственно в ксантин, а затем окисляется в мочевую кислоту.

Подагра. У больных с этой патологией наблюдается повышенное содержание мочевой кислоты в крови (гиперурикемия) и тканях, а также избыточное количество уратов в моче. Повышение содержания мочевой кислоты в биологических жидкостях приводит к появлению в них кристаллов мочевой кислоты. Если кристаллы появляются в суставной жидкости, развивается подагрические артриты. Выпадение кристаллов мочевой кислоты непосредственно в ткани вызывает асептическое воспаление с последующим инкапсулированием образовавшихся кристаллов и формированием подагрических узелков. Наиболее тяжелым проявлением этого заболевания является подагрическая нефропатия с нарушением функции почек.

Модуль 5: Регуляция и интеграция метаболизма.

Системы регуляции: определение понятий – гормоны, гормоноиды, гистогормоны, дисперсная эндокринная система, иммунная регуляторная система, их общие свойства, уровни и принципы организации.

Для нормального функционирования многоклеточного организма необходима взаимосвязь между отдельными клетками, тканями и органами. Эту взаимосвязь осуществляют:

1) нервная система (центральная и периферическая) через нервные импульсы и нейромедиаторы;

2) эндокринная система через эндокринные железы и гормоны, которые синтезируются специализированными клетками этих желез, выделяются в кровь и транспортируются к различным органам и тканям;

3) паракринная и аутокринная системы посредством различных соединений, которые секретируются в межклеточное пространство и взаимодействуют с рецепторами либо близлежащих клеток, либо той же клетки (простагландины, гормоны ЖКТ, гистамин и др.);

4) иммунная система через специфические белки (цитокины, антитела).

Гормоны – вещества, вырабатываемые специализируемыми клетками, и, реагирующие обмен веществ в отдельных органах и во всем организме в целом.

Гормоноиды – гормоноподобные вещества, секретируемые не железами внутренней секреции, а клетками ЖКТ, тучными клетками соединительной ткани. Их особенность – они не секретируются в кровь, а действуют в месте образования (ацетилхолин).

Гистогормоны – соединения, обеспечивающие саморегуляцию тканевых процессов в месте их образования (брадикинин, каллидин, простагландины, гистамин, серотонин).

Связь эндокринной и нервной системы. Роль гипоталамуса. Регуляция эндокринной системы. Концепции прямо и обратной положительной и отрицательной связи; концепция ткани-мишени.

Нейроэндокринная регуляция есть результат взаимодействия нервной и эндокринной систем. Она осуществляется благодаря влиянию гипоталамуса — на гипофиз. Нейроны гипоталамуса выделяют нейрогормоны (рилизингфакторы), которые, поступая в гипофиз, усиливают (либерины) или тормозят (статины) биосинтез и выделение тройных гормонов гипофиза. Тройные гормоны гипофиза, в свою очередь, регулируют активность периферических желез внутренней секреции (щитовидной, надпочечников, половых), которые в меру своей активности изменяют состояние внутренней среды организма и оказывают влияние на поведение. Это так называемые прямые нисходящие регулирующие связи. Обратные связи могут исходить как от периферической железы, так и от гипофиза. В основе работы нейроэндокринной системы лежит принцип прямой, обратной, положительной и отрицательной связи.

Принцип прямой положительной связи – активация текущего звена системы приводит к активации следующего звена системы, распространению сигнала в сторону клеток-мишеней и возникновению метаболических или физиологических изменений.

Принцип прямой отрицательной связи – активация текущего звена системы приводит к подавлению следующего звена системы и прекращению распространения сигнала в сторону клеток-мишеней.

Принцип обратной отрицательной связи – активация текущего звена системы вызывает подавление предыдущего звена системы и прекращение его стимулирующего влияния на текущую систему.

Принципы прямой положительной и обратной отрицательной связи являются основой для поддержания гомеостаза.

Принцип обратной положительной связи – активация текущего звена системы вызывает стимуляцию предыдущего звена системы. Основа циклических процессов.

Ткань мишень – ткань, в которой гормон вызывает специфическую биохимическую или физиологическую реакцию. Клетки тканей мишеней для взаимодействия с гормоном синтезируют специальные рецепторы, количество и тип которых определяет интенсивность и характер ответа.

Рецепторы гормонов (мембранные, цитозольные) функции. Механизмы действия стероидных гормонов.

Рецепторы пептидных гормонов и адреналина располагаются на поверхности клеточной мембраны. Рецепторы стероидных и тиреоидных гормонов находятся внутри клетки. Причём внутриклеточные рецепторы для одних гормонов, например глюкокортикоидов, локализованы в цитозоле, для других, таких как андрогены, эстрогены, тиреоидные гормоны, расположены в ядре клетки.

Рецепторы по своей химической природе являются белками и, как правило, состоят из нескольких доменов: домен узнавания - обеспечивает узнавание и связывание гормона; трансмембранный домен - они играют важную роль в межклеточных связях и передаче сигнала; цитоплазматический домен - создаёт химический сигнал в клетке, который сопрягает узнавание и связывание гормона с определённым внутриклеточным ответом.

Рецепторы стероидных и тиреоидных гормонов содержат 3 функциональные области: домен узнавания и связывания гормона; домен связывания ДНК; домен, отвечающий за связывание с другими белками, вместе с которыми участвует в регуляции транскрипции.

Стероидные гормоны легко проникают внутрь клетки через мембрану клетки и взаимодействуют в цитозоле со специфическими рецепторами. Там образуется комплекс «гормон-рецептор», движущейся в ядро. В ядре комплекс распадается и гормон взаимодействует с ядерным хроматином. Происходит взаимодействие с ДНК, а затем — индукция матричной РНК. Первый этап действия стероидных гормонов — активация транскрипции. Одновременно происходит активация РНК-полимеразы, осуществляющего синтез р-РНК. За счет этого образуется дополнительное количество рибосом, которые связываются с мембранами эндоплазматического ретикулума и образуют полисомы. В ходе транскрипции и трансляции после воздействия стероида наблюдается усиленный синтез индуцированных белков.

Механизм действия гормонов белково-пептидной природы. Внутриклеточные посредники действия гормонов. Аденилатциклазная система.

Белковые гормоны взаимодействуют с мембранными рецепторами и через систему внутриклеточных посредников регулируют активность ферментов, что влияет на интенсивность метаболизма в тканях мишенях. Внутриклеточные посредники: ц-АМФ, ц-ГТФ, Са²⁺ и др. используются для внутриклеточного распространения сигналов некоторых гормонов, которые не могут проходить через клеточную мембрану.

При участии аденилатциклазной системы реализуются эффекты различных сигнальных молекул - гормонов, нейромедиаторов, эйкозаноидов. Взаимодействие гормона с рецептором (Rs) изменяет конформацию рецептора. Увеличивается сродство рецептора к G-белку (состоит из субъединиц α-,β-,γ). Увеличивается сродство α- субъединицы к ГТФ. α-ГТФ отделяется и мигрирует к аденилатциклазе. АЦ увеличивает скорость образования ц-АМФ из АТФ ц-АМФ-вторичный вестник гормонального сигнала ц-АМФ активирует протеинкиназу. ПКА фосфорилирует ферменты, повышая их активность.

Гормоны гипоталамуса: особенности биосинтеза, структуры, механизмов действия, функций.

Гормоны гипоталамуса: кортиколиберин, тиреолиберин, гонадолиберин, соматолиберин, меланолиберин, пролактостатин, соматостатин, меланостатин. По химическому строению все гормоны гипоталамуса являются низкомолекулярными пептидами.

Гонадотропин — рилизинг-гормон полипептидной природы. Стимулируют секрецию гипофизом гонадотропных гормонов.

Кортиколиберин — рилизинг-гормон локализуется в основном в задней доле гипоталамуса и регулирует функцию коры надпочечников.

Тиролиберин, оказывая выраженное действие по освобождению АКТГ, также способствует выделению эндорфинов. Активно влияет на поведенческие реакции, усиливает двигательную активность, проявляет депрессивные эффекты.

Соматолиберин наряду с другими функциями регулирует продукцию и выделение СТГ.

Соматостатин – рилизинг-гормон кроме ингибирования секреции СТГ, соматостатин угнетает освобождение ТТГ, пролактина, инсулина и глюкагона.

Тропные гормоны гипофиза; классификация, химическая природа, значение в регуляции функций периферических желез. СТГ: метаболизм, метаболические и физиологические эффекты.

Гормоны гипофиза: СТГ, АКТГ, ЛТГ, ТТГ, АДГ, МСГ, ФСГ, ЛГ.

АКТГ – гормон передней доли гипофиза, полипептид. Стимулирует синтез кортикостероидов немедленного действия, активируя соответствующие ферменты, и увеличивает массу коры надпочечников.

СТГ – гормон передней доли гипофиза, белок, определяет анаболическую направленность обмена веществ, способствует задержке N в организме, минеральных солей, катионов Na, K, Mg, анионов P и Cl. Увеличение уровня – гигантизм, акромегалия, почечная недостаточность, стресс. Снижение – карликовость, гиперкортицизм.

ЛТГ – гормон передней доли гипофиза, , пептид.

ТТГ – гормон передней доли гипофиза, пептид, воздействуя на специфические рецепторы в щитовидной железе, стимулирует выработку и активацию тироксина.

Нейрогормоны - окситоцин и вазопрессин, их биологическое действие.

Вазопрессин (АДГ) и окситоцин секретируются в в супраоптическом и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса. В составе нейросекрета эти гормоны по нервному гипоталамо-гипофизарному тракту поступают в заднюю долю гипофиза, где они депонируются и откуда затем расходуются в зависимости от потребностей организма. Оба гормона пептидной природы.

Вазопрессин ↑ скорость реабсорбции воды в дистальных канальцах почки, ↓ диурез, за счет активации гиалуронидазы и деполимеризации основного вещества соединительно ткани, вызывает сужение артериол и капилляров, ↑ кровяное давление. ↑ся при опухолях, поражении сосудов мозга, пневмонии, туберкулезе легких, ↓ся при несахарном диабете.

Окситоцин вызывает сокращение матки, стимулирует выделение молока из молочных желез, стимулирует продукцию простагландинов в эндометрии.

Гормоны коры надпочечников - глюкокортикостероиды, строение, влияние на обмен веществ.

Сама кора надпочечников морфо-функционально состоит из 3 слоёв, выделяющих гормоны:

1) Клубочковая зона: находится непосредственно под капсулой и синтезирует минералокортикоид — альдостерон.

2) Пучковая зона: прилежит к клубочковой зоне и синтезирует глюкокортикоиды, основной из них — кортизол.

3) Сетчатая зона: самая внутренняя зона, которая синтезирует в основном андрогены..

Глюкокортикоиды относятся к стероидам, характеризуются наличием группы HO— или О = С при 11-м и 17-м атомах углерода. Образование глюкокортикоидов стимулирует адренокортикотропный гормон, выделяемый гипофизом.

Альдостерон - участвует в регуляции водно-солевого обмена: удерживает Na и воду, выводит K.

Кортикостероиды - оказывают действие на весь организм; обладают выраженными противовоспалительными свойствами; поддерживают уровень сахара в крови, АД и мышечный тонус; участвуют в регуляции водно-солевого обмена

Кортизол - регулятор углеводного обмена организма, принимает участие в развитии стрессовых реакций. Для него характерен суточный ритм секреции.

Гормоны коры надпочечников - минералокортикостероиды, строение, влияние на обмен веществ.

Минералокортикоиды — это гормоны надпочечников, которые способны регулировать минеральный обмен, т. е. обмен солей. Главный представитель этих гормонов — альдостерон. Основной функцией альдостерона является задержка жидкости в организме и поддержание нормальной осмолярности внутренней среды. При избытке этого гормона происходит повышение артериального гормона, за счет избыточного количества воды в организме. Также происходит поражение почек. Регулируется уровень минералокортикоидов системой ренин-ангеотензин-альдостерон. Система тесно связана с работой почек, т. к ангиотензин, который сам по себе является мощным гормоном, сужающим сосуды и синтезируется в почках, влияет на синтез альдостерона.

Адреналин, строение, влияние на обмен веществ.

В мозговом веществе надпочечников содержатся хромаффинные клетки, в которых синтезируются адреналин и норадреналин. Примерно 80% гормональной секреции приходится на адреналин и 20% — на норадреналин. Продукция этих гормонов резко усиливается при возбуждении симпатической части автономной нервной системы.

Адреналин - симпатомиметический агент, произвольное тирозина, гормон, влияющий на метаболизм глюкозы и жирных кислот, способствует их мобилизации из зон депонирования, то есть стимулирует гликогенолиз и липолиз. Адреналин ↑ систолическое АД, вызывает расслабление гладкой мускулатуры бронхов, кишечника и мочевого пузыря. ↑ие уровня адреналина в крови сопровождает различные варианты стресса, гипотиреоз, диабетический ацидоз, длительное маниакально-депрессивное состояние. ↓ие - вегетативные невропатии, паркинсонизм.

Гормоны щитовидной железы, строение, влияние на обмен веществ. Роль йода в синтезе тиреоидных гормонов. Проявления йодного дефицита. Профилактика йодистой недостаточности.

Основной структурно-функциональной единицей щитовидной железы являются фолликулы. Фолликулы заполнены коллоидом и содержат гормоны тироксин и трийодтиронин. В межфолликулярном пространстве находятся также парафолликулярные клетки (С-клетки), в которых вырабатывается гормон тиреокальцитонин.

Биосинтез тироксина и трийодтиронина осуществляется за счет йодирования аминокислоты тирозина. Активность тироксина в несколько раз меньше, чем трийодтиронина.

Действие гормонов щитовидной железы проявляется резким усилением метаболической активности организма. Это приводит к увеличению энергообразования и повышению основного обмена. Недостаток гормонов щитовидной железы у детей приводит к задержке умственного и физического развития (кретинизм). У взрослых при гипофункции щитовидной железы наблюдается торможение нервно-психической активности (вялость, сонливость, апатия); при избытке гормонов, наоборот, наблюдаются эмоциональная лабильность, возбуждение, бессонница.

Секреция гормонов щитовидной железы регулируется гипоталамическим тиреолиберином. Выработка тироксина и трийодтиронина резко усиливается в условиях длительного эмоционального возбуждения

Кальцитонин, или тиреокальцитонин, снижает уровень кальция в крови. Он действует на костную систему, почки и кишечник, вызывая при этом эффекты, противоположные действию паратирина. В костной ткани тиреокальцитонин усиливает активность остеобластов и процессы минерализации. В почках и кишечнике угнетает реабсорбцию кальция и стимулирует обратное всасывание фосфатов. Реализация этих эффектов приводит к гипокальциемии.

Белки плазмы крови: классификация, методы разделения. Диагностическое значение электрофореграмм. Диспротеинемии.

Кровь является разновидностью соединительной ткани и, как любая ткань, состоит из клеток и межклеточного вещества. Межклеточное вещество крови называется плазмой крови, она составляет 55% от общего объема крови. В плазме крови открыто более 200 видов белков, которые составляют 7% объема плазмы. Белки плазмы крови синтезируются в основном в печени и макрофагах, а также в эндотелии сосудов, в кишечнике, лимфоцитах, почках, эндокринных железах. Разрушаются белки плазмы крови печенью, почками, мышцами и др. органами. Т½ белков плазмы крови составляет от нескольких часов до несколько недель.

В плазме крови белки выполняют следующие функции: 1)Создают Ронк; 2) Участвуют в свертывании крови. 3) Образуют буферную систему (белковый буфер); 4)Участвуют в иммунных процессах; 5) влияют на гемодинамику; 6)Участвуют в реакциях воспаления.

По строению белки плазмы крови являются глобулярными, по составу они делятся на простые (альбумины) и сложные. Среди сложных, можно выделить липопротеины (ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП, ЛПВП, ХМ), гликопротеины (почти все белки плазмы) и металлопротеины (трансферин, церрулоплазмин).

Электрофорез – это метод, при котором вещества с различным зарядом и массой, разделяются в постоянном электрическом поле. Электрофорез проводят на различных носителях, при этом получают разное количество фракций. При электрофорезе на бумаге белки плазмы крови дают 5 фракций: альбумины, α1-глобулины, α2-глобулины, β-глобулины и γ-глобулины. Целесообразность разделения белков на фракции связана с тем, что белковые фракции плазмы крови отличаются между собой преобладанием в них белков, с определенными функциями, местом синтеза или разрушения. Нарушение соотношения белковых фракций плазмы крови называется диспротеинемия. Выявление диспротеинемии имеет диагностическое значение.

Альбумины сыворотки крови: место биосинтеза, особенности состава, структуры, физико-химических свойств, функций. Ферменты плазмы крови:

Альбумины- простые низкомолекулярные гидрофильные белки. Альбумин. Простой белок из 585 АК, имеет 17 дисульфидных мостиков, много дикарбоновых АК, обладает высокой гидрофобностью. У альбумина наблюдается полиморфизм. Синтезируется в печени (12 г/сут), утилизируется почками, энтероцитами и др. тканями. Т½=20 дней. 60% альбуминов находиться в межклеточном веществе, 40% - в кровяном русле. В плазме альбуминов 40-50г/л, они составляют 60% всех белков плазмы крови. Функции: поддержание онкотического давления (вклад 80%), транспорт свободных жирных кислот, ‑­ билирубина, жёлчных кислот, стероидных и тиреоидных гормонов, ХС, лекарств, неорганических ионов (Cu2+, Ca2+, Zn2+), является источником аминокислот.

Транстиретин (преальбумин). Тетрамер. В плазме 0,25г/л. Белок острой фазы (5 группа). Транспортирует тиреоидные гормоны и ретинолсвязывающий белок. Снижается при голодании.

Ферменты плазмы крови. Все ферменты, содержащиеся в плазме крови, можно разделить на 3 группы:

1) секреторные ферменты - синтезируются в печени, выделяются в кровь, где выполняют свою функцию (факторы свёртывания крови);

2) экскреторные ферменты - синтезируются в печени, в норме выделяются с желчью (щелочная фосфатаза), их содержание и активность в плазме крови возрастает при нарушении оттока желчи;

3) индикаторные ферменты - синтезируются в различных тканях и попадают в кровь при разрушении клеток этих тканей. В разных клетках преобладают различные ферменты, поэтому при повреждении того или иного органа в крови появляются характерные для него ферменты. Это может быть использовано в диагностике заболеваний.

Глобулины: классификация, отдельные представители белков α- и β- фракций: место биосинтеза, особенности структур, физико-химических свойств, функций, диагностическое значение. Белки острой фазы воспаления

Классификация глобулярных белков основывается на скорости разделения их при электрофорезе в зависимости от молекулярной массы. Наиболее подвижны α₁- и α₂-глобулины; медленнее двигаются β₁- и β₂-глобулины и совсем медленно двигаются γ-глобулины, которые имеют достаточно высокую молекулярную массу. Содержание глобулярных белков в тканях организма составляет 90% общей суммы белковых веществ, а в жидкостях организма (плазме и сыворотки крови) приблизительно 50%. α- и β-глобулины синтезируются в печени.

α₁-глобулины – ингибиторы протеиназ, осуществляют транспорт стероидных гормонов (↑ ур. в крови при воспалении). α₂-глобулины транспортируют Cu, Zn, ретинол, ингибируют протеиназы (↑ ур. в крови при воспалении). β-глобулины – осуществляют транспорт холестерола, Fe и активацию комплемента (↑ ур. в крови при гиперлипопротеинемии и воспалении).

Белки острой фазы воспаления - 30 белков плазмы крови, участвующих в реакции воспалительного ответа организма на повреждение. Белки острой фазы синтезируются в печени, их концентрация существенно изменяется и зависит от стадии, течения заболевания и массивности повреждения. С-реактивный белок связывает микроорганизмы, токсины, частицы поврежденных тканей. Кислый α1-гликопротеид транспортирует гормоны. α₁-антитрипсин – ингибитор протеаз. Фибриноген – свертывание крови, гаптоглобин связывает гемоглобин, церулоплазмин предотвращает ПОЛ.

Эритроцит: особенности строения, функции. Особенности углеводного и энергетического обмена в эритроците. Обмен метгемоглобина, связь с гликолизом. Наследственные и приобретенные нарушения обмена в эритроцитах.

Эритроциты - это форменные элементы крови. Функции: регуляция в крови КОС, транспорт по организму О₂ и СО₂. Эритроциты на своей клеточной мембране адсорбируют и транспортируют аминокислоты, антитела, токсины и ряд лекарственных веществ.

Эритроциты в форме дисков. Такая форма эритроцитов создаёт наибольшую площадь поверхности по отношению к объёму, что обеспечивает максимальный газообмен, а также обеспечивает большую пластичность при прохождении эритроцитами мелких капилляров.

В зрелых эритроцитах углеводы не синтезируются. Катаболизм углеводов происходит на 90% в анаэробном гликолизе и на 10% в ПФШ, основной субстрат – глюкоза. Глюкоза поступает в эритроциты путём облегчённой диффузии с помощью ГЛЮТ-2. Образующаяся в анаэробном гликолизе АТФ используется для функционирования транспортных АТФаз, для работы цитоскелета и синтеза некоторых веществ. За 1 час все эритроциты крови потребляют 0,7г глюкозы.

В течение суток до 3% гемоглобина может спонтанно окисляться в метгемоглобин: b Fe²⁺  etb Fe³⁺ e^-

Восстановление метгемоглобина до гемоглобина осуществляет метгемоглобинредуктазная система. Она состоит из цитохрома b₅ и цитохром b5 редуктазы (флавопротеин), донором водорода служит НАДН₂, образующийся в гликолизе. Восстановление метгемоглобина может осуществляться также неферментативным путём, например, за счёт витамина В₁₂, аскорбиновой кислоты или глутатиона. У здорового человека концентрация метгемоглобина в крови не превышает 1%. Генетический дефект ферментов гликолиза и метгемоглобинредуктазной системы приводит к накоплению метгемоглобина и увеличению образования активных форм кислорода. Накопление метгемоглобина в крови из-за нарушения транспорта кислорода ведет к гипоксии.

Причины и механизмы снижения осмотической резистентности и старениея эритроцита. Механизмы свободнорадикального окисления и антиоксидантной защиты в эритроцитах. Роль глутатиона и пентозофосфатного пути. Недостаточность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы эритроцитов.

При старении в эритроцитах: 1)↓ся активность ферментов гликолиза и ПФЦ, нарушается процесс образования АТФ, НАДН₂, НАДФН₂. 2) ↑ие проницаемости мембраны сопровождается выходом ионов K в плазму и ↑ем в эритроцитах содержания Na. 3) ↑ чувствительность к Росм и механическим воздействиям. 4) ↓ие активности метгемоглобинредуктазной системы способствует накоплению в эритроцитах метгемоглобина и нарушению их газообменной функции.

В результате выпадения или нарушения одного из звеньев ферментативных реакций наступают необратимые изменения, которые приводят к разрушению эритроцитов.

Эритроциты циркулируют в крови около 120 дней и потом разрушаются макрофагами в печени, селезёнке и костном мозге.

Для сдерживания свободнорадикального окисления в эритроците функционирует ферментативная антиоксидантная система. Для ее работы необходим глутатион и НАДФН₂.

Супероксиддисмутаза (Cu₂⁺ и Zn₂⁺) превращает супероксидные анионы в перекись водорода: 2О₂ + 2H⁺ → H₂O₂+ O₂; Каталаза - геминовый фермент, разрушает перекись водорода до воды и кислорода: 2Н₂О₂ → H₂O+ O₂

Глутатионпероксидаза (селен) при окислении глутатиона разрушает перекись водорода и гидроперекиси липидов до воды: Н₂О₂ + 2GSH → 2Н₂О + G-S-S-G; Глутатионредуктаза восстанавливает окисленный глутатион с участием НАДФН₂; GS-SG + НАДФН₂ → 2GSH + НАДФ⁺.Недостаток глутатиона и НАДФН₂ в эритроцитах приводит к снижению АОА, активации ПОП и может стать причиной гемолитической анемии.

Дефицит НАДФН₂ возникает при наследственной недостаточности первого фермента ПФЦ глюкозо–6–фосфатдегидрогеназы.

Гемоглобин: строение, функции. Кривая насыщения гемоглобина кислородом. Механизмы оксигенации и деоксигенации гемоглобина, аллостерическая регуляция. Производные гемоглобина. Виды гемоглобинов. Талассемии.

Гемоглобин - тетрамерный хромопротеин, состоит из 4 гемов и 4 глобинов. Глобины представлены полипептидными цепями различных типов 2α, 2β. Функции: Обеспечивают перенос О₂ от легких к тканям (ок 600 л/сут); участвует в переносе СО₂ от тканей к легким; регулирует КОС крови. Гемоглобин присоединяет О₂ последовательно, по одной молекуле на каждый гем. Кроме РО₂ на насыщение гемоглобина кислородом влияют и другие факторы, например, рН, температура, давление, концентрация 2,3-ДФГ, РСО₂.

Увеличение температуры, присоединение к гемоглобину Н⁺, 2,3-ДФГ, СО₂ уменьшает сродство гемоглобина к О₂, при этом кривая диссоциации оксигемоглобина сдвигается вправо и гемоглобин легче отдает кислород тканям.

Производные гемоглобина: 1) оксигемоглобин HbО₂; 2) карбоксигемоглобин HbСО (Fe²⁺); 3) метгемоглобин HbОН (Fe³⁺); 4) цианметгемоглобин HbСN (Fe³⁺). Виды гемоглобина: эмбрионы содержат примитивный гемоглобин (НbР)., на смену ему приходит фетальный гемоглобин (НbF). Гемоглобин взрослого организма НвА₁ (98-100%) и НbА₂ (до 2%), а также разновидность Нb - мышечный миоглобин.

Талассемия – генетическое заболевание, обусловленное отсутствием или снижением синтеза одной из цепей гемоглобина. При данном заболевании отсутствуют дефекты в структурных генах, кодирующих α-, β-цепи.

Синтез гема. Регуляция процесса. Порфирии.

Синтез гема происходит во всех тканях, но с наибольшей скоростью в костном мозге и костях. 1) Витамин В₆ в матриксе митохондрий катализирует образование δ-аминолевулиновой кислоты из глицина и сукцинил-КоА. Реакцию ингибирует гем. [Сукцинил-КоА + Глицин(δ-аминолевулинсинтетаза)→ δ-АЛК + СО₂]. 2) Аминолевулиндегидратаза (Zn²⁺) в цитоплазме соединяет 2 молекулы δ-аминолевулината в молекулу порфобилиногена [δ-АЛК + δ-АЛК (порфобилиногенсинтетаза)→ порфобилиноген]. В цитоплазме происходят промежуточные этапы синтеза гема. Фермент феррохелатаза, присоединяя Fe²⁺, превращает его в гем. Источником Fe служит депонирующий Fe ферритин. Синтезированный гем, соединяясь с α- и β-цепями глобина, образует гемоглобин.

Нарушения синтеза гема сопровождаются ↑ем содержания промежуточных продуктов синтеза гема порфириногенов и продуктов их окисления в тканях, моче, крови. Порфирии: наследственные (энзимопатии) и приобретенные (влияние токсинов, Pb на ферменты синтеза).

Обмен железа, нарушения. Нормы потребления железа. Профилактика железодефицитных состояний

В организме человека содержится 3 - 4 г Fe. В нейтральной среде Fe находится в окисленном состоянии –Fe³⁺. образуя крупные легко агрегирующие комплексы с ОН-, другими анионами и водой. В клетках Fe депонирует белок ферритин, В крови его транспортирует белок трансферрин. Источники Fe для синтеза гема: Fe пищи и Fe, освобождающееся при распаде эритроцитов). В суточном количестве пищи обычно содержится 15-20 мг Fe, всасывается около 10% этого количества. В пище Fe (Fe³⁺) входит в состав белков или солей органических кислот. Наибольшее количество Fe всасывается в двенадцатиперстной кишке (Fe²⁺) при участии витамина С. Нарушения метаболизма Fe: Железодефицитная анемия наблюдается при кровотечениях, беременности, родах, язвах, опухолях ЖКТ. При железодефицитной анемии ↓ся размер эритроцитов и количество

гемоглобина (гопохромные эритроциты малых размеров), развивается гипоксия и гипоэнергетические состояния. Гемохроматоз. При избытке Fe откладывается в белковой части молекулы ферритина. Ферритин превращается в гемосидерин. Накопление гранул гомосидорииа в печени, поджелудочной железе, селезенке и печени приводит к повреждению органов.

Модуль 6: Биохимия органов и тканей.

Регуляция водно-солевого обмена: роль альдостерона, вазопресина, ренина, ангиотензина. Восполнение объема крови при обезвоживании, роль системы РААС в развитии гипертензии.

Водно-солевой обмен – обмен воды и основных электролитов организма (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3-, H3PO4).

В организме водно-солевой баланс внутриклеточной среды поддерживается постоянством внеклеточной жидкости. В свою очередь, водно-солевой баланс внеклеточной жидкости поддерживается через плазму крови с помощью органов и регулируется гормонами.

АДГ действует через 2 типа рецепторов: V1, и V2. V1 находятся на клетках дистальных канальцев и собирательных трубочек, которые относительно непроницаемы для молекул воды.

АДГ через V2 рецепторы стимулирует аденилатциклазную систему, в результате фосфорилируются белки, стимулирующие экспрессию гена мембранного белка — аквапорина-2. Аквапорин-2 встраивается в апикальную мембрану клеток, образуя в ней водные каналы. По этим каналам вода пассивной диффузией реабсорбируется из мочи в интерстициальное пространство и моча концентрируется.

Ренин продуцируется юкстагломерулярными клетками, расположенными в приносящих артериолах почечного тельца. Секрецию ренина стимулирует падение давления в приносящих артериолах клубочка, вызванное уменьшением АД и снижением концентрации Na+. Секреции ренина также способствует снижение импульсации от барорецепторов предсердий и артерий в результате уменьшения АД. Секрецию ренина ингибирует Ангиотензин II, высокое АД. В крови ренин действует на ангиотензиноген.

Ангиотензиноген → АнгиотензинI→ АнгиотензиногенII. Ангиотензин II стимулирует синтез и секрецию альдостерона клетками клубочковой зоны коры надпочечников.

Альдостерон стимулирует реабсорбцию Na+ в почках, что вызывает задержку NaCl в организме и повышает осмотическое давление. Он стимулирует секрецию К+, NH4+ в почках, потовых железах, слизистой оболочке кишечника и слюнных железах.

Гиперпродукция гормонов РААС вызывает повышение объема циркулирующей жидкости, осмотического и артериального давления, и ведет к развитию гипертонической болезни.

Физиологическая роль кальция и фосфора. Регуляция минерального обмена (роль паратгормона, кальцитонина, кальцитриола), нарушения.

Функции Са: 1) Неорганический компонент костей и зубов; 2) Внутриклеточный посредник ряда гормонов; 3) Участвует в генерации потенциалов действия в нервах и мышцах; 4) Участвует в свертывании крови; 5) Запускает мышечное сокращение, фагоцитоз, секрецию гормонов, нейромедиаторов и т.д.; 6) Участвует в митозе, апоптозе и некробиозе; 7) Увеличивает проницаемость мембраны клеток для ионов K, влияет на Na проводимость клеток, на работу ионных насосов; 8) Кофермент некоторых ферментов.

Функции P: 1) Неорганический компонент костей и зубов; 2) Входит в состав липидов; 3) Входит в состав нуклеотидов; 4) Обеспечивает энергетический обмен т.к. образует макроэргические связи (АТФ, креатинфосфат); 5) Входит в состав белков; 6) Входит в состав углеводов; 7) Регулирует активность ферментов; 8) Участвует в катаболизме веществ (реакция фосфоролиза); 9) Регулирует КОС т.к. образует фосфатный буфер. Нейтрализует и выводит протоны с мочой.

Основными регуляторами обмена кальция и фосфора являются паратгормон, кальцитриол и кальцитонин.

Паратгормон повышает метаболическую активность остеокластов. В остеокластах ускоряется образование щелочной фосфатазы и коллагеназы, которые вызывают распад костного матрикса, в результате чего происходит мобилизация Са2+ и фосфатов из кости во внеклеточную жидкость. В почках паратгормон стимулирует реабсорбцию Са2+, Mg2+ в дистальных извитых канальцах и уменьшает реабсорбцию фосфатов. Паратгормон индуцирует синтез кальцитриола.

Кальцитриол: 1) в клетках кишечника индуцирует синтез Са2+-переносящих белков, которые обеспечивают всасывание Са2+, Mg2+ и фосфатов; 2) в дистальных канальцах почек стимулирует реабсорбцию Са2+, Mg2+ и фосфатов; 3) при низком уровне Са2+ увеличивает количество и активность остеокластов, что стимулирует остеолиз; 4) при низком уровне паратгормона, стимулирует остеогенез.

Кальцитонин: 1) подавляет остеолиз (снижая активность остеокластов) и ингибирует высвобождение Са2+ из кости; 2) в канальцах почек тормозит реабсорбцию Са2+, Mg2+ и фосфатов; 3) тормозит пищеварение в ЖКТ.

Изменение уровня Ca: нарушение функций паращитовидных и щитовидных желез, злокачественные опухоли, дефицит витамина Д, цирроз печени.

Изменение уровня З: рахит, гипо- гиперфункция паращитовидных желез, почечная недостаточность, миеломная болезнь.

Химический состав мочи в норме и при патологии - органические вещества: белок, сахар, кетоновые тела, кровь, ферменты, витамины, гормоны, азотсодержащие вещества минеральные вещества.

Как и любая жидкость организма, моча характеризуется общими свойствами и химическим составом. рН мочи - 5-7. ↑ от мясной пищи, при тяжелой физической нагрузке, голодании, лихорадках, СД, туберкулезе. ↓ от растительной пищи, минеральной воды, при циститах, сильной рвоте. Изменение кислотности может привести к образованию камней.

Протеинурия (наличие белка в моче > 0,033г/л) наблюдается после тяжелой физической работы, при нефритах, гломерулонефритах, нефротическом синдроме (> 2г/л), амилоидозе (> 2г/л), острых инфекциях, отравлениях и т д.

Глюкозурия (ур. глюкозы в моче > 200 мг/сут) появляется в норме при стрессе, у беременных, избытке углеводов в пище. Патологическая глюкозурия - при сахарном диабете, почечном диабете, избытке стероидов, остром панкреатите, наследственном дефекте ферментных систем почечных канальцев, обеспечивающих реабсорбцию глюкозы, отравлении морфином, стрихнином, фосфором, хлороформом. Обычно она составляет 10-20г, бывает до 100г

Кетонурия (наличие кетоновых тел в моче > 50мг/сут) появляется при СД, голодании, кахексии, гиперинсулинизме, тиреотоксикозах, послеоперационный период, гликогенозах, акромегалиях, инфекциях, интоксикациях.

Гематурия появляется при остром нефрите, гломерулонефрите, пиелонефрите мочекаменной болезни, циститах, инфаркте почек, ишемии почек, опухоле почек, амилоидозе почек, аденоме простаты, лихорадке.

Выделение NaCl (норма 8-15г/сут) снижается при хронических нефритах, диарее, остром суставном ревматизме.

Мышечное волокно – как функциональная единица мышечной ткани. Особенности её структуры, внутриклеточного и химического состава. Особенности обмена белков, углеводов, липидов.

Мышца состоит из отдельных волокон, которые представляют собой мышечные клетки. В мышечной клетке есть миофибриллы – особым образом организованные пучки белков, распространяющиеся вдоль клетки. Миофибриллы в свою очередь построены из белковых нитей двух типов тонких и толстых. Основным белком толстых нитей является миозин, а тонких актин. Миозиновые и актиновые нити – главный компонент всех сократительных систем. Миозин - крупный олигомерный белок состоит из 6 субъединиц, попарно одинаковых. В физиологических условиях (оптимальные pH, температура, концентрации солей) молекулы миозина спонтанно взаимодействуют между собой своими стержневыми участками с помощью слабых типов связей. Взаимодействуют только стержни, головки остаются свободными. Молекула миозина обладает ферментативной активностью. Активные центры расположены на головках миозина. В состав тонких нитей входят три белка: сократительный белок актин; регуляторный белок тропомиозин; регуляторный белок тропонин.

Мышцы характеризуются высоким обменом белков и АК. Белки и АК в мышцах активно синтезируются и распадаются. Мышцы также синтезируют и выделяют много аланина и глутамина. В синтезе этих АК используются аминогруппы, которые образуются при распаде АК с разветвленной цепью и затем переносятся на α-КГ и ПВК в ходе реакций трансаминирования. Источником почти всего пирувата, идущего на синтез аланина, является гликолиз (глюкозо-аланиновый цикл). При интенсивной работе мышцы выделяют аммиак.

В мышцах преобладает катаболизм липидов. Жирные кислоты, кетоновые тела в аэробных условиях окисляются в мышцах для получения энергии. В мышцах синтезируется немного холестерина.

В мышцах преобладает катаболизм углеводов. Глюкоза окисляется в аэробных или анаэробных условиях для синтеза АТФ. Из глюкозы в мышцах образуется аланин.

Механизмы сокращения, регуляции и энергообеспечения, в состоянии покоя и нагрузки, в различных видах мышечной ткани. Основные биохимические показатели крови и мочи отражающие функциональное состояние мышечной ткани.

Механизм мышечного сокращения: Сродство комплекса "миозин-АТФ" к актину очень низкое. Сродство комплекса "миозин-АДФ" к актину очень высокое. Актин ускоряет отщепление АДФ и Ф от миозина и при этом происходит конформационная перестройка - поворот головки миозина.

1-я стадия, Фиксация АТФ на головке миозина. 2-я стадия, Гидролиз АТФ. Продукты гидролиза (АДФ и Ф) остаются фиксированными, а выделившаяся энергия аккумулируется в головке. Мышца готова к сокращению. 3-я стадия, Образование комплекса "актин-миозин". Он очень прочен. Может быть разрушен только при сорбции новой молекулы АТФ. 4-я стадия, Конформационные изменения молекулы миозина, в результате которых происходит поворот головки миозина. Освобождение продуктов реакции (АДФ и Ф) из активного центра головки миозина.

Головки миозина "работают" циклично, как плавники у рыбы или как весла у лодки, поэтому этот процесс называется "весельным механизмом" мышечного сокращения.

Аминотрансферазы Наиболее часто активность АТ исследуют с целью дифференциальной диагностики патологии печени и миокарда. При инфаркте миокарда активность АСТ в 95% случаев повышена.

Лактатдегидрогеназа При инфаркте миокарда в плазме крови повышена активность ЛДГ1, ЛДГ2. У больных прогрессирующей мышечной дистрофией (миопатией) в мышечной ткани происходит заметное снижение активности ЛДГ4 и ЛДГ5 и повышение активности ЛДГ1, ЛДГ2 и ЛДГ3.

Креатинкиназа КФК-ММ повышается в крови при патологии скелетных мышц, КФК-МВ – при инфаркте миокарда.

Альдолаза Активность энзима сыворотки (плазмы) крови значительно увеличивается при глубоких дистрофических процессах в мышечной системе. Резкое повышение активности альдоазы наблюдается у больных с прогрессирующей мышечной дистрофией. Гиперальдолаземия отмечается у больных с инфарктом миокарда.

Головной мозг: химический состав сухого остатка, белого и серого вещества, нейронов, синапсов, нервных волокон. Особенности обмена – энергетического, углеводного, липидного, белкового, аминокислотного, нуклеотидного и нуклеиновых кислот.

В связи с различием строения, серое и белое вещество нервной ткани отличаются по химическому составу. В сером веществе воды больше, чем в белом. В сером веществе белки составляют половину плотных веществ, а в белом веществе – одну треть. В белом веществе на липиды приходится более половины сухого остатка, а в сером – лишь около 30%.

Оболочка нейрона – плазмолемма, она служит барьером для поддержания внутриклеточного состава, играет активную и пассивную роли в создании мембранного потенциала, транспорте веществ через мембрану и передаче нервного импульса. Внутри нейрон заполнен нейроплазмой. ЭПС нейрона хорошо развита. Мембраны ЭПС связаны с плазмалеммой и оболочкой ядра нейрона. В комплексе Гольджи сосредоточены главным образом липидные компоненты клетки. Митохондрии нейронов содержат меньше ферментов, участвующих в процессах окисления ЖК и АК, чем митохондрии других тканей.

Из аксонов нейронов образуются нервные волокна. Каждое волокно состоит из осевого цилиндра (аксона), внутри которого находится аксоплазма с нейрофибриллами, митохондриями и синаптическими пузырьками.

Для мозга характерна высокая интенсивность энергетического обмена с преобладанием аэробных процессов. Основным энергетическим субстратом нервной ткани является глюкоза, окисления которой обеспечивается ее энергией на 85-90%. В качестве дополнительных энергетических субстратов нейроны и глиальные клетки могут использовать аминокислоты, в первую очередь глутамат и аспартат.

Нервная ткань характеризуется высоким углеводным обменом, в котором преобладает катаболизм глюкозы. Активность ПФЦ нервной ткани невелика. НАДФН2 используется при синтезе нейромедиаторов, аминокислот, липидов, гликолипидов, компонентов нуклеиновых кислот и для работы антиоксидантной системы.

Скорость синтеза и распада белков в разных отделах головного мозга неодинакова. Белки серого вещества больших полушарий и белки мозжечка отличаются высокой скоростью обновления, что связано с синтезом медиаторов, БАВ, специфических белков. Белое вещество, богатое проводниковыми структурам, обновляется особенно медленно. Аминокислоты в нервной ткани используется как: источник «сырья» для синтеза белков, пептидов, некоторых липидов, ряда гормонов, витаминов, биогенных аминов и др; нейротрансмиттеры и нейромодуляторы; источник энергии; для выведения азота.

Особенностью обмена липидов в мозге является то, что они не используются в качестве энергетического материала, а в основном идут на строительные нужды. Липидный обмен в целом невысокий и различается в белом и сером веществе. В нейронах серого вещества из фосфоглицеридов наиболее интенсивно обновляются фосфотидилхолины и особенно фосфотидилинозитол, который является предшественником внутриклеточного посредника ИТФ. Обмен липидов в миелиновых оболочках протекает медленно, очень медленно обновляются холестерин, цереброзиды и сфингомиелины. У новорожденных холестерин синтезируется в самой нервной ткани, у взрослых этот синтез резко снижается, вплоть до полного прекращения.

Биохимические основы нервной деятельности, механизмы передачи нервного импульса по нервному волокну. Виды синапсов и рецепторов, обмен нейромедиаторов и механизмы передачи нервного импульса через синапсы.

В клеточной мембране располагаются Na+, K+ –АТФазы, натриевые и калиевые каналы.

Na+, K+–АТФаза за счет энергии АТФ постоянно перекачивает Na+ наружу и К+ внутрь, создавая трансмембранный градиент концентраций этих ионов. Натриевый насос ингибируется уабаином. Натриевые и калиевые каналы могут пропускать Na+ и К+ по градиентам их концентраций. Натриевые каналы блокируются новокаином, тетродотоксином, а калиевые - тетраэтиламмонием. Работа Na+,K+–АТФазы, натриевых и калиевых каналов может создавать на мембране потенциал покоя и потенциал действия. Потенциал покоя – это разность потенциалов между наружной и внутренней мембраной в условиях покоя, когда натриевые и калиевые каналы закрыты.

Потенциал действия – это кратковременное изменение разности потенциала между наружной и внутренней мембраной в момент возбуждения. Потенциал действия зависит от концентрации Na+ и возникает по принципу «все или ничего». Он состоит из следующих стадий: 1. Локальный ответ; 2. Стадия деполяризации; 3. Стадия реполяризации. Ионные каналы открываются на непродолжительное время и после их закрытия натриевый насос восстанавливает исходное распределение ионов по сторонам мембраны.

Классификация синапсов: По локализации: центральные и периферические. По развитию в онтогенезе: стабильные и динамические. По конечному эффекту: тормозные и возбуждающие. По механизму передачи сигнала: электрические, химические и смешанные.

Химические синапсы делят: а). по форме контакта: терминальные и переходящие; б). по природе медиатора: холинергические, адренергические, дофаминергические, ГАМК-ергические, глициергические, глутаматергические, аспартатергические, пептидергические, пуринергические.

Физиологически активные пептиды головного мозга и биохимические основы эмоций, памяти, боли, сна. Биогенные амины. Нарушения обмена биогенных аминов при психических состояниях.

Эндорфин, динорфин и энкефалины – нейромедиаторы пептидной природы, высокие концентрации которых присутствуют в лимбической системе (которая участвует в регуляции эмоций).

Вещество Р – нейромедиатор пресинаптических окончаний С-волокон первичных сенсорных нейронов, образующих синапсы на сенсорных нейронов второго порядка в задних рогах спинного мозга. Он участвует в восприятии болевых сигналов.

В верхних отделах ствола мозга есть две области – ядра шва и голубое пятно. Медиатором в клетках ядер шва служит серотонин (5-НТ), а голубого пятна – норадренилин.

Биогенные амины — вещества, образующиеся в организме человека из аминокислот при их декарбоксилировании ферментами декарбоксилазами и обладающие высокой биологической активностью. К биогенным аминам относятся дофамин, норадреналин и адреналин, серотонин, мелатонин и триптамин и многие другие соединения. В организме человека многие биогенные амины выполняют роль гормонов и нейромедиаторов.

Соединительная ткань: клеточный и химический состав, особенности организации и функции. Строение, функции и обмен коллагена, эластина, фибронектина, ГАГ, протеогликанов, в норме и при патологии ( заживлении ран, коллагенозах, недостаточности витамина С, Д, А, К и др.) Роль гормонов и витаминов в метаболизме соединительной ткани. Биохимическая диагностика дегенеративных процессов в соединительной ткани.

В соединительной ткани различают:межклеточное (основное) вещество, клеточные элементы, волокнистые структуры. Особенность: межклеточного вещества гораздо больше, чем клеточных элементов. Желеобразная консистенция основного вещества объясняется его составом. Основное вещество - это сильно гидратированный гель, который образован высокомолекулярными соединениями, составляющими до 30 % массы межклеточного вещества. Оставшиеся 70 % - это вода. Высокомолекулярные компоненты представлены белками и углеводами. Углеводы по своему строению являются гетерополисахаридами - глюкозоаминогликаны. Эти гетерополисахариды построены из дисахаридных единиц, которые и являются их мономерами. Функции соединительной ткани: структурная, обеспечение постоянства тканевой проницаемости; обеспечение водно-солевого равновесия; участие в иммунной защите организма.

В межклеточном матриксе находятся 2 типа волокнистых структур: коллагеновые и эластиновые волокна. Основным их компонентом является нерастворимый белок коллаген. Коллаген - сложный белок, относится к группе гликопротеинов, имеет четвертичную структуру. Его фибриллярная структура - это суперспираль, состоящая из 3-х -цепей. Нерастворим в воде, солевых растворах, в слабых растворах кислот и щелочей. Это связано с особенностями первичной структуры коллагена. В коллагене 70 % аминокислот являются гидрофобными. Аминокислоты по длине полипептидной цепи расположены триадами, сходными друг с другом по строению, состоящими из трех аминокислот. Каждая третья аминокислота в первичной структуре коллагена - это глицин: (гли-X-Y)n, где X - любая аминокислота, Y - любая аминокислота). Эти аминокислотные группы в полипептидной цепи многократно повторяются. Синтез коллагена стимулируют половые гормоны, аскорбиновая кислота (а также синтез протеогликанов и пролиферацию фибробластов). Тормозят - глюкокортикоиды

Эластин еще более гидрофобен, чем коллаген. В нем до 90 % гидрофобных аминокислот. Много лизина, есть участки со строго определенной последовательностью расположения аминокислот. Цепи укладываются в пространстве в виде глобул. За счет остатков лизина происходит взаимодействие между молекулами эластина.

Клеточные элементы соединительной ткани - это фибробласты, тучные клетки и макрофаги. В них происходят процессы синтеза структурных компонентов, а также процесс распада соединительной ткани. Коллаген обновляется на 50 % за 10 лет. В фибробластах идут синтетические процессы: синтез коллагена, эластина.

При дефиците витамина С нарушается гидроксилирование пролина и лизина, и образуются менее прочные коллагеновые волокна (цинга, хрупкость костей).

Характеристика печени – как органа гомеостаза: структура, особенности кровоснабжения, клеточного и внутриклеточного состава, функции. Роль печени в углеводном, липидном и белковом обменах, в их регуляции и интеграции.

Печень представляет собой центральный орган химического гомеостаза, где создается единый обменный и энергетический пул для метаболизма жиров и углеводов, кроме того, печень участвует в синтезе некоторых ферментов, витаминов, принимает непосредственное участие в водном, минеральном и пигментном обмене; чрезвычайно важное значение имеет детоксицирующая функция печени.

Основной структурной единицей печени является печеночная долька. Клетки в ней образуют печеночные балки, расположенные по радиусам. Между балками к центру дольки, где расположена центральная вена, тянутся синусоиды. На периферии дольки из желчных межклеточных капилляров формируются начальные желчные протоки. Укрупняясь и сливаясь, они образуют в воротах печени печеночный проток, по которому желчь выходит из печени. Поверхность печеночной капиллярной сети достигает 400 м и обеспечивает прохождение через печень около 2 тыс. л/сут крови. Печень перекрещивает метаболизм углеводов, липидов и белков. Печень способна осуществлять взаимодействие реакций обмена белков, жиров и углеводов. Местами "соединения" обмена углеводов и белков является ПВК, оксалоацетат и α-кетоглутарат из ЦТК, способных в реакциях трансаминирования превращаться в АЛА, АСП и ГЛУ. Аналогично протекает процесс превращения аминокислот в кетокислоты.

Образуемые в пентозофосфатном пути молекулы НАДФН2 используются для синтеза ЖК, ТАГ и ХС. Благодаря синтезу и распаду гликогена печень поддерживает концентрацию глюкозы в крови (3,5-5,5 ммоль/л). При кратковременном голодании происходит гликогенолиз и глюконеогенез. В эндоплазматическом ретикулуме печени происходит синтез желчных кислот при участии Р450, О2, НАДФН

Роль печени в обмене желчных пигментов. Прямой и непрямой билирубин. Стеркобилин.

Эритроциты живут приблизительно 120 дней, а затем разрушаются, главным образом, в печени, селезёнке и костном мозге, при этом разрушается и гемоглобин. Образующийся при распаде гемоглобина билирубин поступает в кровь и связывается альбуминами плазмы — это непрямой билирубин. Непрямой билирубин – это токсичный билирубин, который недавно образовался из гемоглобина и еще не связался в печени. Прямой билирубин – это билирубин, обезвреженный в печени и подготовленный для вывода из организма. Попадая в печень, билирубин ковалентно связывается с 2 молекулами УДФ-глюкуроновой кислоты, образуя диглюкуронид билирубина, который называется связанным билирубином. Прямой и небольшая часть непрямого билирубина вместе с желчью поступают в тонкий кишечник, где от прямого билирубина отщепляется УДФ-глюкуроновая кислота и при этом образуется мезобилирубин. Последний в конечных отделах тонкого кишечника под воздействием микроорганизмов восстанавливается в уробилиноген, часть которого всасывается по мезентериальным сосудам и поступает в печень (истинный уробилин), где разрушается до пиррольных соединений. Большая часть уробилиногена поступает в толстый кишечник. Уробилиноген в толстом кишечнике восстанавливается в стеркобилиноген. 80 % стеркобилиногена выделяется с калом и под влиянием кислорода воздуха окисляется в стеркобилин, придающий характерную окраску стулу. Меньшая часть стеркобилиногена всасывается по нижней и средней геморроидальным венам и попадает в большой круг кровообращения, поступает в почки, которыми и выделяется. Под влиянием кислорода воздуха стеркобилиноген мочи также окисляется до стеркобилина. Нередко стеркобилин мочи называют уробилином, однако это не истинный уробилин. В норме в моче истинный уробилин отсутствует.

Гипербилирубинемия, типы желтух, изменения обмена желчных пигментов при желтухах.

Норма билирубина в крови: 1,7-17,0 мкмоль/л. Повышение концентрации билирубина в крови - гипербилирубинемия. При концентрации билирубина > 50 мкмоль/л, он диффундирует в ткани, окрашивая их в жёлтый цвет. Желтуха – пожелтение тканей из-за отложений в них билирубина.

В зависимости от вида нарушений метаболизма билирубина и причин гипербилирубинемии можно выделить три типа желтух:

Надпеченочные желтухи. Возникают в связи с усилением процесса образования билирубина. При этом повышается его непрямая (неконъюгированная) фракция в крови. Кал и моча интенсивно окрашены.

Печеночные желтухи. Их развитие связано с нарушением потребления (захвата) билирубина гепатоцитами. При этом повышается непрямая (неконъюгированная) фракция билирубина в крови. Нарушена экскреция желчи. Кал гипохоличный. Моча интенсивно окрашена.

Подпеченочные желтухи. Возникают при нарушении оттока желчи по внепеченочным желчным протокам (обтурационная желтуха). Нарушена экскреция желчи. Кал ахоличный. Моча цвета пива.

Модуль 7: Экологические аспекты биохимии. Биохимия витаминов.

Влияние на метаболизм организма неорганических токсинов (ионы тяжелых металлов; нитраты и нитриты).

Тяжёлые металлы - это элементы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с относительной молекулярной массой больше 40. Тяжелые металлы – Pb, Hg, Zn, Cd, Mo, Cr, Mn, Ni, Cu.

Бор накапливается в печени, почках, легких, лимфоузлах. Выводится в основном с мочой. Физиологическая функция бора заключается в регуляции активности паратгормона и через него – обмена кальция, магния, фосфора и холекальциферола. Длительное поступление избыточных доз бора сопровождается изменением верхних дыхательных путей и легких, развивается борный энтерит.

Поступление с воздухом больших количеств брома может привести к химическому ожогу легких. Попадание жидкого брома на кожу сопровождается ее ожогом, образованием плохо заживающих язв.

Длительное поступление больших доз лития вызывает нарушение сердечной деятельности, повышение мышечной возбудимости, болевой и осязательной чувствительности, что указывает на нейротоксическое действие лития. Ион лития угнетает подвижность и метаболизм в сперматозоидах.

Ванадий откладывается в печени, костях. Он играет важную роль в липидном обмене. Ванадий, накапливаясь в печени и жировой ткани, подавляет холестериногенез, усиливает катаболизм липидов, тормозит развитие атеросклероза, обладает инсулиноподобным действием. При нарастании тяжести отравления поражаются легкие.

Источником азотного загрязнения ОС являются удобрения (аммиачная селитра, нитрат аммония, калиевая селитра). Превышение норм использования азотсодержащих удобрений приводит не только к накоплению в растениях нитратов, но и к снижению пищевой ценности продуктов растениеводства. При попадании в ЖКТ нитраты подвергаются действию кишечной микрофлоры. При этом нитраты восстанавливаются в нитриты. Нитриты способствуют образованию метгемоглобина. Нитраты, нитриты и нитрозамины обладают мутагенным и канцерогенным действием.

Влияние на метаболизм организма токсических ароматических соединений – полиароматических углеводородов, хлорорганических соединений (ДДТ, пестициды, гербициды, диоксины).

Углеводороды имеют неприятные запахи. Они раздражают глаза, нос и очень вредны для флоры и фауны.

Соединяясь с гемоглобином монооксид углерода, из вдыхаемого воздуха попадает в кровь, препятствуя насыщению крови кислородом, а следовательно, и тканей, мышц, мозга. СО вызывает нарушение нервной системы, головную боль,

похудение, рвоту.

ДДТ обладает острым токсическим воздействием на человека: в небольших и средних дозах вызывает отравление, у взрослых большей частью без негативных последствий в будущем, в больших дозах может вызвать смерть. ДДТ накапливается в жировых тканях организма, попадает в молоко матери, может попадать в кровь ДДТ приводит к индукции микросомальных ферментов, однако не влечёт каких-либо морфологических изменений печени, а ферментативная активность в целом не превышает нормы. Воздействие ДДТ на иммунную систему человека носит ингибирующий характер.

Пестициды (в том числе и консерванты) часто вызывают аллергию, диатез и некоторые другие заболевания.

Гербициды обладают канцерогенным действием. Диоксины, подавляя иммунитет и интенсивно воздействуя на процессы деления и специализации клеток, провоцируют развитие онкологических заболеваний. Вторгаются диоксины и в сложную отлаженную работу эндокринных желез. Вмешиваются в репродуктивную функцию, резко замедляя половое созревание и нередко приводя к женскому и мужскому бесплодию. Они вызывают глубокие нарушения практически во всех обменных процессах, подавляют и ломают работу иммунной системы

Метаболизм этанола. Ацетальдегид – обмен, токсичность.

Основным местом метаболической трансформации этанола является печень, в этом процессе может также принимать участие эпителий желудка. Этанол дегидрируется алкогольдегидрогеназой в этаналь (ацетальдегид), а затем альдегиддегидрогеназой переводится в ацетат. Уксусная кислота в реакции, катализируемой ацетат-КоА-лигазой в присутствии АТФ, превращается в ацетил-КоА. Наряду с цитоплазматической алкогольдегидрогеназой в метаболизме этанола принимают ограниченное участие каталаза и "индуцибельная" микросомальная алкогольоксидаза. Скорость трансформации этанола в печени лимитируется главным образом активностью алкогольдегидрогеназы. Другим лимитирующим фактором является наличие НАД+. Максимальная скорость реакции наблюдается даже при небольших концентрациях этанола. Этанол обладает довольно большой энергетической ценностью. Поэтому алкогольные напитки обеспечивают организм значительной частью энергоресурсов (особенно при алкоголизме).

Повышенное потребление этанола в течение года вызывает заболевание печени. Из-за высокого уровня НАДН и ацетил-КоА, вызванных приемом этанола, в печени тормозится цитратный цикл и кетогенез, нарушается биосинтез нейтральных жиров и холестерина, наблюдается повышенное отложение жира (жировая дистрофия).

Витамины: определение понятия, классификация и номенклатура по физико-химическим свойствам и функциям (коферменты, редоксвитамины, гормоновитамины). Провитамины, витаминоподобные вещества.

Витамины – это необходимые для нормальной жизнедеятельности низкомолекулярные органические соединения, синтез в организме отсутствует или ограничен.

По физиологическому действию витамины разделяют на: витамины, которые повышают общую реактивность организма (В1, В2, РР, А, С); антигеморрагические витамины (С, Р, К); антианемические витамины (В12, С, фолиевая кислота), антиинфекционные витамины (С, А).

По физико-химическим свойствам: жирорастворимые (А, Д, Е, К) и водорастворимые (В, С, Н). По механизму действия выделяют: витамины-коферменты (группа В, РР, фолиевая к-та, биотин, пантотеновая к-та, К); витамины-антиоксиданты (С, Е, каротиноиды) и витамины-прогормоны (А, Д). В организме витамины превращаются в более сложные молекулы (коферменты), которые играют ключевую роль во многих протекающих в клетках реакциях.

Провитамины, биохимические предшественники витаминов. Так, синтезируемый растительными клетками провитамин А, или каротин, в животных клетках превращается в витамины группы А, эргостерин и его производные — в витамины группы D (кальциферолы).

Витаминоподобные вещества - соединения, активность которых проявляется в малых дозах, сравнимых с дозами витаминов, но все-таки значительно превышающих дозы последних. Все они обладают небольшим анаболическим действием. Дефицит этих веществ (в отличие от витаминов) не приводит к явно выраженным нарушениям в организме (Убихинон (Q10), холин (В4), липоевая кислота (N), пангамовая к-та (В15), витамин U.

Виды нарушений обмена витаминов: гипер-, гипо-, авитаминозы. Полигиповитаминозы. Этапы обмена витаминов. Первичные – генетические, алиментарные и вторичные нарушения обмена витаминов: причины, механизмы развития метаболических нарушений, клинические проявления, профилактика. Причины возникновения гипервитаминозов.

При недостатке витаминов развивается гиповитаминоз, а при отсутствии их развивается авитаминоз. При избытке витаминов развивается гипервитаминоз. Полигиповитаминоз – это дефицит целой группы необходимых витаминов для организма человека. Этапы обмена витаминов: всасывание в кишечнике с участием специальных транспортных систем; транспорт к местам утилизации или депонирования с помощью транспортных белков; превращение витаминов в коферментные формы с помощью специальных ферментных систем; кооперация коферментов с соответствующими апоферментами.

Различают гиповитаминозы первичные (экзогенные, состав пищи (рафинирование, термообработка, хранение, агротехника), количество пищи, экология, недостаточная инсоляция) и вторичные (эндогенные, нарушение всасывания в ЖКТ, дисбактериоз, гельминтозы, ферментопатии, потеря витаминов, повышение потребности при лактации, беременности). Коррекция гиповитаминозов: индивидуальная профилактика. Причины гипервитаминозов: передозировка препаратов, экзотическая пища.

Нормы потребления витаминов по возрастным группам, лечебные дозы. Витамины-коферменты – регуляторы и интеграторы тканевого обмена: РР, В₁, В₂, В₆, В₁₂, ТГФК, биотин, липоевая кислота, витамин К и викасол, витамин А.

Суточные дозы потребления витаминов зависят от возраста. У взрослого человека, как правило, вес тела остается постоянным, т.е. процессы анаболизма полностью уравновешиваются процессами катаболизма. У ребенка процессы анаболизма превалируют над процессами катаболизма. Часть всасываемых из кишечника питательных веществ задерживается в организме, что ведет к увеличению массы, в основном за счет использования всосавшихся аминокислот для построения из них свойственных организму белков. Энергетический баланс положительный. У детей потребность в витаминах выше, т.к. витамины входят в состав коферментов и регулируют процессы анаболизма.

В повышенных дозах витамины могут использоваться в лечебных целях в качестве неспецифических средств: при СД – В1, В2, В6; при простуде – С; бронхиальной астме – РР; при язвах ЖКТ – U, никотиновая к-та; при гиперхолистеринемии – никотиновая к-та.

Витамин РР является частью кофермента дегидрогеназ (НАД и НАДФ). Тиамин (B1) является коферментом пируватдекарбоксилазного и α-кетоглутаратдекарбоксилазного комплексов [метаболизм углеводов], а также транскетолазы (ПФП). Рибофлавин (В2) – флавинмононуклеотид и флавинадениндинуклеотид (окисление ЖК). Пиридоксин (В6) – аминотрансферазы (трансаминирование и декарбоксилирование). Каболамин (В12) – метилкобаламин и 5-дезоксиаденозилкобаламин. Тетрагидрофолиевая к-та выполняет функции кофермента ферментов-переносчиков одноуглеродных фрагментов. Биотин (Н) – кофактор ферментов в реакциях декарбоксилирования и тринскарбоксилирования. Липоевая к-та – кофактор окислительного декарбоксилирования α-кетокислот (ПВК, α-кетоглутаровая). Витамин К – кофактор, обеспечивающий карбоксилирование и преобразование протромбина в тромбин, участвует в биосинтезе тромботропита. Ретинол (А) – кофермент ферментов в окислительно-восстановительных процессах.

Витамины - антиоксиданты: провитамины витамина А - каратиноиды, токоферол (витамин Е), аскорбиновая кислота (витамин С), флавоноиды (витамин Р).

Витамины-антиоксиданты — молекулы с отрицательно заряженным электроном. Антиоксиданты способны предотвратить рак и сердечно-сосудистые заболевания, способные оздоравливать организм и выводить токсины. Антиоксиданты содержатся в живой пище, то есть в овощах, фруктах и зелени.

Ненасыщенная структура β-каротина позволяет его молекулам адсорбировать свет и предотвращать накопление свободных радикалов и активных форм кислорода. β-каротин подавляет выработку свободных радикалов, тем самым он защищает клетки иммунной системы от повреждения свободными радикалами и может улучшать состояние иммунитета. β-каротин — естественный иммуностимулятор, который повышает иммунный потенциал организма независимо от вида антигенов, то есть действует неспецифично.

Витамин Е замедляет окисление липидов (жиров) и подавляет рост свободных радикалов, разрушающих клетки, препятствует образованию тромбов, обладает антиканцерогенным действием, укрепляет иммунитет.

Витамин С также влияет на работу кровеносной системы, защищает гемоглобин, не давая ему окисляться, поддерживает запасы железа в организме, нормализует уровень холестерина.

Многие флавоноиды способны регулировать проницаемость стенок кровеносных сосудов и улучшать их эластичность, а также предотвращать склеротические поражения.

Гормоновитамины – ретиноевая кислота, кальцитриол и К.

Прогормоны - вещества, которые являются предшественниками гормонов, в то время как сами по себе они не обладают биологической активностью.

Ретиноевая кислота - форма витамина А, отличающаяся от ретинола наличием карбоксильной группы. Играет важную роль в формировании костей и зубов. Необходима для нормального эмбрионального развития, роста новых клеток, замедляет процесс старения. Влияет на функционирование иммунной системы. Принимает участие в синтезе стероидных гормонов и гликопротеинов.

Витамин D (кальциферол) при гидроксилировании в печени и почках образует гормон кальцитриол. Вместе с двумя другими гормонами (паратгормоном и кальцитонином) кальцитриол принимает участие в регуляции метаболизма кальция. Кальциферол образуется из предшественника 7-дегидрохолестерина, присутствующего в коже человека и животных, при облучении ультрафиолетовым светом. Если УФ-облучение кожи недостаточно или витамин D отсутствует в пищевых продуктах, развивается витаминная недостаточность и, как следствие, рахит у детей, остеомаляция у взрослых. В обоих случаях нарушается процесс минерализации костной ткани.

Витамин K участвует в карбоксилировании остатков глутаминовой кислоты в полипептидных цепях некоторых белков. В результате чего происходит превращение остатков глутаминовой кислоты в остатки γ-карбоксилглутаминовой кислоты. Остатки γ-карбоксилглутаминовой кислоты, благодаря двум свободным карбоксильным группам, участвуют в связывании кальция. Вследствие достаточно широкого распространения витамина К в пищ. продуктах и синтеза его микрофлорой кишечника, недостаточность этого витамина у человека встречается относительно редко.