Билет 10

1)Уровни организации структуры ферментов. Мультиферментные комплексы.

В составе фермента выделяют области, выполняющие различную функцию:

1. Активный центр – комбинация аминокислотных остатков (обычно 12-16), обеспечивающая непосредственное связывание с молекулой субстрата и осуществляющая катализ. Аминокислотные радикалы в активном центре могут находиться в любом сочетании, при этом рядом располагаются аминокислоты, значительно удаленные друг от друга в линейной цепи. В активном центре выделяют два участка:

• якорный (контактный, связывающий) – отвечает за связывание и ориентацию субстрата в активном центре,

• каталитический – непосредственно отвечает за осуществление реакции.

У ферментов, имеющих в своем составе несколько мономеров, может быть несколько активных центров по числу субъединиц. Также две и более субъединицы могут формировать один активный центр.

У сложных ферментов в активном центре обязательно расположены функциональные группы кофактора.

2. Аллостерический центр– центр регуляции активности фермента, который пространственно отделен от активного центра и имеется не у всех ферментов. Связывание с аллостерическим центром какой-либо молекулы (называемой активатором или ингибитором, а также эффектором, модулятором, регулятором) вызывает изменение конфигурации белка-фермента и, как следствие, скорости ферментативной реакции.

Аллостерические ферменты являются полимерными белками, активный и регуляторный центры находятся в разных субъединицах.

В качестве такого регулятора может выступать продукт данной или одной из последующих реакций, субстрат реакции или иное вещество

Мультиферментные комплексы

В мультиферментном комплексе несколько ферментов прочно связаны между собой в единый комплекс и осуществляют ряд последовательных реакций, в которых продукт реакции непосредственно передается на следующий фермент и является только его субстратом. Благодаря таким комплексам значительно ускоряется скорость превращения молекул.

Например:

• пируватдегидрогеназный комплекс (пируватдегидрогеназа), превращающий пируват в ацетил-SКоА,

• α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс (в цикле трикарбоновых кислот) превращающий α-кетоглутарат в сукцинил-SКоА,

комплекс под названием "синтаза жирных кислот" (или пальмитатсинтаза), синтезирующий пальмитиновую кислоту.

2)Роль цикла трикарбоновых кислот во взаимосвязи обмен белков, липидов, углеводов.

С обменом липидов углеводы связаны еще более тесно:

образуемые в пентозофосфатном пути молекулы НАДФН используются для синтеза жирных кислот и холестерола,

глицеральдегидфосфат, также образуемый в пентозофосфатном пути, включается в гликолиз и превращается в диоксиацетонфосфат,

глицерол-3-фосфат, образуемый из диоксиацетонфосфата гликолиза, направляется для синтеза триацилглицеролов. Также для этой цели может быть использован глицеральдегид-3-фосфат, синтезированный в этапе структурных перестроек пентозофосфатного пути,

"глюкозный" и "аминокислотный" ацетил-SКоА способен участвовать в синтезе жирных кислот и холестерола.

Углеводный обмен

В гепатоцитах активно протекают процессы углеводного обмена. Благодаря синтезу и распаду гликогена печень поддерживает концентрацию глюкозы в крови. Активный синтез гликогена происходит после приема пищи, когда концентрация глюкозы в крови воротной вены достигает 20 ммоль/л. Запасы гликогена в печени составляют от 30 до 100 г. При кратковременном голодании происходит гликогенолиз, в случае длительного голодания основным источником глюкозы крови является глюконеогенез из аминокислот и глицерина.

Печень осуществляет взаимопревращение сахаров, т.е. превращение гексоз (фруктозы, галактозы) в глюкозу.

Активные реакции пентозофосфатного пути обеспечивают наработку НАДФН, необходимого для микросомального окисления и синтеза жирных кислот и холестерола из глюкозы.

Липидный обмен

Если во время приема пищи в печень поступает избыток глюкозы, который не используется для синтеза гликогена и других синтезов, то она превращается в липиды – холестерол и триацилглицеролы. Поскольку запасать ТАГ печень не может, то их удаление происходит при помощи липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). Холестерол используется, в первую очередь, для синтеза желчных кислот, также он включается в состав липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и ЛПОНП.

При определенных условиях – голодание, длительная мышечная нагрузка, сахарный диабет I типа, богатая жирами диета – в печени активируется синтез кетоновых тел, используемых большинством тканей как альтернативный источник энергии.

Белковый обмен

Больше половины синтезируемого за сутки в организме белка приходится на печень. Скорость обновления всех белков печени составляет 7 суток, тогда как в других органах эта величина соответствует 17 суткам и более. К ним относятся не только белки собственно гепатоцитов, но и идущие на "экспорт" – альбумины, многие глобулины, ферменты крови, а также фибриноген и факторы свертывания крови.

Аминокислоты подвергаются катаболическим реакциям с трансаминированием и дезаминированием, декарбоксилированию с образованием биогенных аминов. Происходят реакции синтеза холина и креатина благодаря переносу метильной группы от аденозилметионина. В печени идет утилизация избыточного азота и включение его в состав мочевины.

Реакции синтеза мочевины теснейшим образом связаны с циклом трикарбоновых кислот.

3)Биохимический состав мочи. Диагностическое значение определения нормальных и патологических компонентов.

1. Мочевина- главный органический азотсодержащий компонент мочи. Экскреция мочевины зависит от состояния желудочно-кишечного тракта, функций печени, почек, интенсивности метаболизма.

Повышенное выделение мочевины - гиперуриурия может быть связана с большим употреблением белка с пищей, носит алиментарный характер, кроме этого гиперуриурия наблюдается при всех заболеваниях, сопровождающихся усиленным распадом белков тканей (лихорадочные состояния, кахексия, гипертиреоз, сахарный диабет и др.), а так же при приеме некоторых лекарственных средств (гормонов).

Уменьшение количества мочевины, выделяемой с мочой, гипоуриурия, характерно для заболеваний и токсических поражений печени, сопровождающихся печеночной недостаточностью, для заболеваний почек с нарушением их фильтрационной способности, а также при применении инсулина и ряде других причин.

2. Мочевая кислота - конечный продукт катаболизма пуриновых нуклеотидов.

Повышенное выведение мочевой кислоты (гиперурикурия), наблюдается при лейкемии, полицитемии, гепатитах, подагре, а также при лечении аспирином и кортикостероидами.

Гиперурикурия может быть связана с гиперпродукцией в организме мочевой кислоты вследствие усиленного распада тканевых структур или генетических нарушений отдельных ферментов - синдром Леша-Нейхана и др.

Вследствие незначительной растворимости в воде мочевая кислота и ее соли могут выпадать в осадок и образовывать камни в нижних отделах мочевых путей.

3. Креатинин - также является конечным продуктом азотистого обмена. Образуется в мышечной ткани из креатина. Креатинин попадает в мочу преимущественно путем клубочковой фильтрации и в небольшом количестве за счет активной канальцевой секреции. Гиперкреатининурия наблюдается при приеме большого количества мясной пищи, некрозе мягких тканей (мышц), синдроме длительного раздавливания, тяжелой мышечной работе, после снятия кровоостанавливающего жгута, лихорадочных состояниях, пневмонии. Гипокреатининурия отмечается при хроническом нефрите с уремией (почечная недостаточность), мышечной атрофии, дегенерации почек, лейкемии, в старческом возрасте.

У детей в моче кроме креатинина может появиться креатин – это физиологическая креатинурия, которая обусловлена тем, что синтез креатина у ребенка опережает рост мышечной ткани.

Физиологическая креатинурия наблюдается в пожилом, старческом возрасте и связана с возрастными дегенеративными изменениями в мышечной ткани.

4. Общий азот

Гиперазотурия отмечается при усиленном распаде тканевых белков (сахарный диабет, тиреотоксикоз и др.), гипоазотурия - при недостатке белка в питании, при нарушении выделительной функции почек.

Патологические компоненты мочи

1. Глюкоза – присутствует в моче здоровых людей в следовых количествах Появление глюкозы в моче – глюкозурия, может быть обусловлена различными причинами.

Физиологическая глюкозурия:

а) при употреблении с пищей больших количествах углеводов (алиментарная), чаще наблюдается у детей;

б) при стрессовых состояниях вследствие развития адренэргической гипергликемии.

Патологическая глюкозурия (концентрация глюкозы в моче 0,3-0,5 г/л):

а) почечная - при заболеваниях почек, когда концентрация глюкозы в крови не превышает норму. Эта форма глюкозурии обусловлена нарушением реабсорбции глюкозы в канальцах и редко превышает 2% глюкозы в моче.

б) внепочечная глюкозурия: при сахарном диабете, при гипертиреозе, болезни и синдроме Иценко-Кушинга (опухолях передней доли гипофиза или коры надпочечников), при акромегалии (усиление секреции СТГ, который оказывает влияние на углеводный обмен), при опухолях мозгового слоя надпочечников (феохромоцитоме..

2. Белок (протеинурия, альбуминурия). У здоровых людей моча практически не содержит белка. Небольшое количество низкомолекулярных плазменных белков, которые проникают через неповрежденный почечный фильтр и полностью не реабсорбируются в канальцах

При протеинурии – основным белком мочи оказывается сывороточный альбумин. Чаще всего причиной протеинурии являются болезни почек (острый и хронический гломерулонефрит, нефротический синдром, токсикозы беременности) – это почечная протеинурия.

Альбуминурия наблюдается также при нарушениях кровоснабжения почек (сердечная недостаточность). В этих случаях появление белков плазмы крови в моче обусловлено органическими повреждениями нефрона.

Внепочечная протеинурия связана с поражением мочевых путей и предстательной железы, лихорадочными состояниями, анемиями и заболеваниями печени.

3. Кетоновые тела (кетонурия). Наличие в моче кетоновых тел: ацетона, ацетоацетата, β-оксибутирата.

Кетоновые тела образуются у здоровых людей в печени из ацетил-СоА при усиленном использовании в качестве энергетического материала высших жирных кислот или из кетогенных аминокислот.

Резкое увеличение содержания кетоновых тел в моче – кетонурия - характерно для сахарного диабета.

6. Кровь (гематурия и гемоглобинурия).

Микрогематурия - содержание более 1000 эритроцитов в 1 мл мочи, при этом цвет мочи не изменен, эритроцитов при микроскопии осадка более 5 в поле зрения. Макрогематурия – содержание около 2500 эритроцитов в 1 мкл мочи, при этом цвет мочи розовый, красный, цвет «мясных помоев».

Гематурия сопровождает следующие заболевания: острые и хронические диффузные нефриты, туберкулез почек, пиелонефриты, инфаркт почек, недостаточность кровообращения с выраженными застойными явлениями, почечно-каменную болезнь, опухоли мочеполовых органов: травмы почек и мочевыводящих путей.

Функциональная гематурия характерна для раннего детского возраста. Причина гематурии – несостоятельность почечного фильтра, его увеличенная проницаемость. Функциональная гематурия у взрослых наблюдается при переохлаждении, перегревании, при тяжелой физической нагрузке (спортивная, маршевая) и обычно сочетается с альбуминурией.

Временная гематурия наблюдается при токсикоинфекциях (грипп, скарлатина, краснуха, бронхопневмония, ангина и др.) – функциональная гематурия.

Лекарственная гематурия – после приема анальгетиков, уротропина, сульфаниламидов – приводит к нефриту.

При гемоглобинурии с мочой выделяется гемоглобин при отсутствии эритроцитовИстинная гемоглобинурия наблюдается при массивном распаде эритроцитов в кровяном русле (гемолиз). Истинная гемоглобинурия встречается при отравлениях уксусной кислотой, сульфаниламидными препаратами, фенолом, аммиаком, йодоформом, ядовитыми грибами, после приступов малярии, после переливания несовместимой крови, при пароксизмальной гемоглобинурии, наступающей под влиянием охлаждения, при длительных маршевых переходах и после верховой езды.