23. Витамин d, химическая природа витамина, гормонально-активные формы, участие витамина в обмене веществ. Рахит. Основные пути метаболизма. БиоэнергетическиЙ обмен.
Витамин D – кальциферол/антирахитический
Суточная потребность 12-25мк/сут
Пищевые источники: сливочное масло, желток яиц, печень, рыбий жир.
Синтез витамина D3 происходит в мальпигиевом слое эпидермиса под действием УФ-лучей из 7-дегидрохолестерина
Затем транспортный белок переносит витамин D3 в печень.
Роль витамина D в обмене кальция
В печени происходит гидроксилирование в положении 25
В этом участвуют: -ионы магния, -НАДФН+Н+,
-цитохром Р450-редуктаза, -цитохром Р450,
-кислород.
Образуется 25-оксихолекальциферол, который из печени поступает в плазму крови и затем транспортируется в почки.
В почках происходит гидроксилирование в положении 1
В этом участвуют: -ионы магния, -НАДФН+Н+,
-кислород, -почечная -ферредоксинредуктаза,
-почечный ферредоксин, -цитохром Р450.
Образуется кальцитриол (1,25-диоксихолекальциферол)
Паратгормон активирует гидроксилирование в почках
Гормонально активные кальцитриолы
-24,25-диоксихолекальциферол
-23,25-диоксихолекальциферол
-24,26-диоксихолекальциферол
Рахит заболевание, в основе которого лежат изменения фосфорно-кальциевого обмена и нарушение отложения в костной ткани фосфата кальция, ведущие к деформации скелета.
у взрослых недостаточность витамина D вызывает остеомаляцию и кариес у беременных.
Витамин-D-дефицитный рахит возникает при авитаминозе D.
Витамин-D-толерантный рахит может быть связан:
-с нарушением функции паращитовидных желёз
-с нарушением функции почек.
Рахит развивается
-при дефиците витамина D в пище,
-при недостаточном солнечном облучении,
-при заболеваниях почек,
-при недостаточной продукции паратгормона (нарушение гидроксилирования в почках),
-при дисбактериозе кишечника,
-при синдромах нарушенного всасывания (целиакия, муковисцидоз),
-под влиянием экологических факторов (замещение кальция в костях другими микроэлементами- стронций, свинец, цинк),
-недоношенность предрасполагает к рахиту, так как наиболее интенсивное поступление кальция и фосфора от матери к плоду происходит в последние месяцы беременности.
Биохимия рахита
-понижение концентрации кальция и фосфора в крови, при этом Са/Р возрастает,
-снижение всасывания кальция и фосфора в кишечнике,
-снижение реабсорбции кальция и фосфора в почках,
-нарушается минерализация костной ткани, повышается активность щелочной фосфатазы,
-снижается синтез цитрата, который в норме связывает кальций.
24. Понятие об обмене веществ. Катаболизм и анаболизм, их характеристика и взаимосвязь. Виды метаболических путей. Центральные метаболиты.
Обмен веществ и энергии - совокупность процессов превращения веществ и энергии в живых организмах и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой.
Обмен веществ включает 3 этапа:
1)поступление веществ в организм,
2)метаболизм, или промежуточный обмен,
3) выделение конечных продуктов обмена.
Основные функции метаболизма:
-извлечение энергии из окружающей среды (в форме химической энергии органических веществ),
-превращение экзогенных веществ в строительные блоки,
-Сборка белков, нуклеиновых кислот, жиров из строительных блоков,
-синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы для выполнения различных специфических функций данной клетки.
Центральные метаболиты:
-ацетил-КоА,
-ПВК,
-ЩУК,
-ФГА.
Катаболизм - ферментативный распад высокомолекулярных соединений до составляющих их мономеров и дальнейший распад мономеров до конечных продуктов: углекислого газа, аммиака, лактата.
Главные реакции катаболизма – реакции окисления, поставляющие клетке энергию.
Энергия может запасаться в двух формах:
1)АТФ,
2)НАДФН+Н - донор водорода в реакциях восстановления при синтезе ряда соединений.
Анаболизм - ферментативный синтез основных макромолекул клетки, а также образование биологически активных соединений, требует затраты свободной энергии (АТФ, НАДФН+Н).
Отличия катаболизма и анаболизма:
Катаболизм – распад, запасание АТФ / Анаболизм – синтез, но потребление АТФ.
Пути не совпадают, разное число реакций.
Отличаются по локализации.
Разная генетическая и аллостерическая регуляция.
Анаболический путь:
1 фаза. Синтез белков начинается с образования α-кетокислот.
2 фаза. Аминирование α-кетокислот, получение АМК.
3 фаза. Из АМК образуются белки
Общий путь катаболизма:
После образования ПВК дальнейший путь распада веществ до углекислого газа и воды происходит одинаково в общем пути катаболизма (ОПК).
ОПК включает реакции окислительного декарбоксилирования ПВК и ЦТК.
Реакции ОПК происходят в матриксе митохондрий и восстановленные коферменты передают водород на компоненты дыхательной цепи. Катаболические пути сходятся, вливаясь на третьей фазе в ЦТК.
На первой фазе белки дают 20 АМК.
На второй фазе 20 АМК дают ацетилКоА и аммиак.
На третьей фазе ЦТК даёт углекислый газ, воду и энергию
Метаболические пути – совокупность катализируемых ферментами реакций, в ходе которых происходит превращение субстрата в продукт.
Главные метаболические пути – универсальные, свойственные любой клетке. Поставляют энергию, синтез основных биополимеров клетки.
Добавочные пути менее универсальны, характерны для определенных тканей и органов. Синтез важных веществ. Поставляют энергию в форме НАДФН2.
Побочные пути протекают ограниченно в условиях патологии.
Метаболические пути для глюкозы и фениланина:
Глюкоза дихотомический путь
Глюкоза Пентозный цикл
Глюкоза Лактоза
Фенилаланин биосинтез белка
Фенилаланин Тироксин
Фенилаланин ФенилПВК
25. Основные фазы унификации питательных веществ в организме. Цикл трикарбоновых кислот и его роль в обмене веществ. регуляция цикла.
Унификация питательных веществ идёт в три фазы:
I фаза. Подготовительная фаза.
Высокомолекулярные соединения распадаются под действием гидролаз ЖКТ до мономеров.
Протекает в ЖКТ и лизосомах.
Не является поставщиком энергии (1%).
II фаза. Превращение мономеров в простые соединения - центральные метаболиты (ПВК, ацетилКоА)
эти продукты связывают 3 вида обмена,
до 2-3 с,
протекает в цитоплазме, завершается в митохондриях,
даёт 20-30% энергии, поставляемой анаэробно
III фаза. Цикл Кребса
аэробные условия,
полное окисление поступивших с пищей веществ,
выделяется большое количество энергии и аккумулируется она в АТФ.
Цикл трикарбоновых кислот
открыт в 1937 г Г.Кребсом, протекает в циклическом режиме в матриксе митохондрий.
В каждый оборот ЦТК вступает в форме ацетилКоА одна ацетильная группа, 2 атома углерода, и при каждом обороте из цикла выводится 2 молекулы углекислого газа.
Оксалоацетат в ЦТК не расходуется, так как он регенерирует.
Конденсация ацетил КоА с оксалоацетатом приводит к образованию цитрата.
ЦТК – специфический механизм для расщепления ацетилКоА на 2 типа продуктов:
углекислый газ – продукт полного окисления, восстановленные нуклеотиды, окисление которых является главным источником энергии. При окислении одной молекулы ацетилКоА в ЦТК и системе окислительного фосфорилирования образуется 12 молекул АТФ:
1АТФ за счёт субстратного фосфорилирования,
11АТФ за счёт окислительного фосфорилирования.
Энергия окисления аккумулируется в форме восстановленных нуклеотидов и 1АТФ.
Валовое уравнение ЦТК
АцетилКоА + 3НАД + +ФАД+ АДФ+Фн+2Н20→2СО2+ 3НАД+Н++ФАДН2+ АТФ + КоАSH
ЦТК – центральный метаболический путь. Функции ЦТК: интегрирующая, энергообразующая, анаболическая.
Анаболическая функция: метаболиты цикла Кребса используются для синтеза различных веществ:
Углекислый газ в реакциях карбоксилирования
Альфа-кетоглутарат превращается в глу
Оксалоцетат превращается в глюкозу
Сукцинил-КоА превращается в гем
ЦТК играет роль в процессах глюконеогенеза, переаминирования, дезаминирования, липогенеза.
Регуляция ЦТК.
Регуляторные энзимы:
Цитратсинтаза
изоцитратДГ
альфа-кетоглутаратДГ комплекс
Роль витаминов в цикле
Рибофлавин (ФАД) – кофермент СДГ, альфа-кетоглтаратДГ комплекса
РР (НАД) – кофермент МДГ, ИДГ, альфа-кетоглутаратДГ
Тиамин (ТПФ) – кофермент альфа-кетоглтаратДГ комплекса
Пантеноновая кислота (КоА) – ацетилКоА, сукцинилКоА