15. Мікроелементи. Фактори росту. Поняття про ауксотрофію.

Мікроелеме́нти — хімічні елементи, присутні в організмах живих істот в низьких концентраціях (тисячні долі відсотка та нижче).

Значення мікроелементів

В організмі мікроелементи входять до складу різних біологічно-активних речовин: ферментів (Zn — до карбоангідрази, Cu — в поліфенілоксидазу, Mn — в аргіназу, Mo — в ксантиноксидазу; всього відомо біля 200 металоферментів), вітамінів (Со — до складу вітаміну B12), гормонів (I — до тироксину, Zn и Со — до інсуліну), дихальних пігментів (Fe — до гемоглобіну та інші залізовмісні, Cu — до гемоціаніну). Дія мікроелементів, що входять до складу перерахованих речовин, полягає в зміні інтенсивності тих чи інших процесів життєдіяльності. Деякі впливають на ріст (Mn, Zn, I — у тварин; В, Mn, Zn, Cu — у рослин), розмноження (Mn, Zn — у тварин; Mn, Cu, Mo — у рослин), кровотворення (Fe, Cu, Со) тощо.

Джерела надходження

Головне джерело мікроелементів для людини — їжа рослинного та тваринного походження. Питна вода забезпечує тільки 1 — 10 % добової потреби в таких елементах як I, Cu, Zn, Mn, Со, Mo та тільки для таких як F, Sr є головним джерелом. Вміст різних мікроелементів у харчовому раціоні залежить від геохімічних умов місцевості, в якій були отримані продукти, а також від набору продуктів, що входять до раціону.

Цинк - це життєвоважливий мікроелемент для всіх вищих організмів, інші ферменти являються сполуками цинку. Він небхідний для нормальної життєдіяльності людини, входить до складу карбоангідрази, фермента, який бере участь у підтримці кислотно-лужної рівноваги і других металоферментів.

Цинк знаходиться в ряді ферментів, абсолютно необхідних в ньому для проявлення своєї активності. Солі цинка є ядовиті, признаки отруєння: подразнення слизової оболонки, рвота. Харчові продукти не можна зберігати в цинковій посудині.

Сполучення цинка в медицині використовують в якості лікарських засобів.

Марганець входить до складу молекул деяких ферментів і стимулює молекули деяких ферментів і стимулює їх активність.

Організму потрібно лише в значно в малих кількостях цього елементу, а роль його в обміні є дуже велика.

Марганець входить в склад всіх рослинних і тваринних організмів. Для живи організмів має життєво важливе значення. Він активує багато ферментованих процесів. Марганець необхідний для синтезу глікозаміногліконів хрящової тканини, для еритрогаезів і утворення гемоглобіна.

Він стимулює синтез холестерина і жирних кислот, виявляючи тим самим гіпотронні дії. Марганець відноситься до промислових отрут з різким вираженими токсичними властивостями. Надмірне поступлення марганцю в організм тварин веде до підвищення його концентрації і появи в них ідентичних змін в кістках при рахіті. Крім впливу на процеси кровотворення. Марганець впливає на антителогенез, прискорює утворення антитіл.

В організмі дорослої людини міститься 20 мг марганцю. Особливо багато є його в клітинах, багатих мітохондріями і меланіном. В крові людини в нормі міститься близько 4-20мкг%.

В плазмі марганець зв'язаний - глобулінами.

При деяких захворюваннях концентрація в крові збільшується, а при деяких захворюваннях печінки - знижується.

Міститься марганець в продуктах рослин біля 8-50мг/кг, в продуктах тваринного походження нижче 0,1-2 мг/кг.

Йод міститься у всіх тканинах людини. Але в основному він знаходиться в тканинах щитовидної залози в складі її гормонів - трийодтироніна і тиржсина.

В організмі дорослої людини міститься близько 25 мг йоду, із яких10-15 мг в добу.

Недостатність йоду в харчових продуктах викликає розлад функції щитовидної залози супроводжується її розростанням.

Йод відноситься до галогенів. Він активно впливає на обмін речовин, тісно зв'язаний з функцією щитовидної залози. В організмі знаходиться у вигляді неорганічного йодиду і складовою частиною тиреоідних гормонів і їх похідних недостатність йоду приводить до порушення функції залози, її гіперплазми і розвитку зоба. Підвищення концентрації йоду в крові відмічається також при вагітності і при деяких захворюваннях печінки.

Людина повинна одержувати 50-60 мг в добу. Із крові йод легко проникає в різні органи і тканини. В природі йод розповсюджений повсюди і він міститься в усіх живих організмах, воді, мінеральних водах, мінералах, грунті.

Із крові йод легко проникає в різні органи і тканини, місткість йоду в тканинних рідинах не перевищує 1/3 - - від місткості його в плазмі крові.

Значна частина йоду, яка всмокталася (до 17% введеної дози) вибірково вбирається в біосинтез гормонів.

Кобальт - Со. Його кількість в організмі є значно в малих кількостях, але роль в обміні є дуже велика.

Біологічна роль кобальту в значній степені зв'язана з його участю в каталітичної ферментальної функції вітаміну В12 складовою частиною якого є він. Входить до складу багатьох анти аналітичних лікарських препаратів.

Він являється постійною складовою частиною рослинних і тваринних організмів і відносяться до числа важливих мікроорганізмів, також Со є фізіологічно-активний - впливає на кровотворення і обмін речовин. Широко використовується в медицині для променевої терапії, радіоцинної стерилізації медичних матеріалів, виробів і лікарських засобів, виробів і лікарських засобів, що спричиняє засвоєння заліза і стимулює його обмін в організмі.

Фтор у невеликій кількості міститься у всіх тканинах людини.

У крові людини місткість фтору коливається в межах 0,03-0,07%. Значно більше його є в кістках (10-30 %) і особливо багато є в зубах (в емалі 120-150 мг %, в дентині близько 50 мг %).

В кістках і зубах фтор знаходиться в нерозчиненому вигляді фтор кальцієвої солі, фосфорної кислоти фтор апарата.

Фтор відноситься до біомікроелементів і відіграє значну роль в розвитку і мінералізації кісток зубів. Відноситься до абсолютно необхідних для організму мікроелементів.

В медицині деякі фторомісткі сполуки зустрічаються, як лікарські засоби, вони використовуються для наркозу, в кількості кровозамінників.

Фтор стимулює репаративні процеси при переломах кісток, попереджає розвитку синильного остеонороза.

Бром - це постійна складова частина різних тканин організму людини і тварин. В тканинах ссавців місткість брому нерівномірна і коливається в межах 0,1-0,7 мг %. Значно вища концентрація брому в гіпофізі. В організм бром поступає з харчовими продуктами (рослинного походження) і невеликою кількістю його вводять з кухонною сіллю.

Солі брому широко використовуються в медицині в кількості лікарських речовин.

. Бром містить також в рослинних організмах; найбільш багаті ним фасоля і горох. В тваринних організмах бром міститься переважно в крові, спинномозковій рідині і гіпофізі.

В медицині при лікуванні неврозів, істерії, безсоння і інших розладів і інших розладів нервової системи, широко використовують броміди калію, натрію, кальцію і алюмінію, а також деяких органічних сполук брому. Надмірне накопичення в організмі викликає бромистих солей викликає шкірні висипки і пригнічування нервової системи.

Мідь відіграє важливу роль в організмі людини, входить до складу деяких окислених ферментів. Велике значення має мідь в процесах кровотворення, при синтезі гемоглобіну і ферментів цитохромосомів, де її функції тісно пов'язані з функцією заліза.

Місткість міді в плазмі крові людини складає 0,1 мг %.

Мідь є важлива для процесів росту (значна частина міді захоплюється плодом). Вона впливає на функцію залоз внутрішньої секреції, властива інсуліноподібна дія, в зв'язку з чим сполучення міді приймають інколи хворі на цукровий діабет.

Недостатність міді в їжі тварин приводить до розвитку у них ряду паталогічних процесів. Добова необхідність в міді для дорослої людини становить 0,035мг на 1 кг.

Мідь входить в структуру або склад активного центру багатьох метало протеїдів рослинних і тваринних пластоцианіна, хлоропластів, поліфенолоксідаз, лаказо, дофін - - гідроксилази, гемоціаніна, а також виявившихся в складі інших білків, функція деяких в організмі кінцевого зупинення.

Мідь в метало протеїдах коливається від 0,2 до0,8%. В організмі дорослої людини міститься 100-150 мг міді, в м'язах і кістках міститься 50%, а в печінці - 10% всієї міді організму. Особливо багаті на мідь горіхи, гриби, боби, соя, кава, печінка тварин.

Фактори росту — клас невеликих природних пептидів та білків, що беруть участь в сигнальних системах організму еукаріотів, зв'язуючись із рецептороми на поверхні клітин, із головною метою стимулювання росту їх та росту та диференціації. Крім того, фактори росту важливі для регулювання різноманітності клітинних процесів.

Конкретний ефект на клітину та тип клітин, на які діє фатор росту, залижить від конкретного фактору. Наприклад, білок морфогенезу кісток стимулює диференціацію клітин кісток, тоді як фактор росту фібробластів і васкулоендотеліальный фактор росту стимулюють диференціювання кровоносних судин (ангіогенез).

Термін «фактори росту» часто використовується рівноцінно із термінами «цитокіни» то «гормони». Проте, на відміну від гормонів, фактори росту секретуються локально та мають обмежену область дії, тоді як гормони переносіться кровтоком і мають ефект на дуже віддаленні тканини організму. Крім того, гормони не обов'язково мають пептидну природу.

Цитокіни ж історично були пов'язані з гемопоетичними (кровотворними) клітинами і клітинами імунної системи (наприклад, лімфоцитами і клітинами тканин селезінки, тимусу і лімфатичних вузлів). Проте, із поєднанням різних напрямків досліджень стало ясно, що деякі сигнальні білки гемопоетичних клітин та клітин імунної системи також діють і на інші типи клітин і тканин протягом розвитку і в зрілому організмі. Таким чином зараз термін «фактор росту» зберігає значення факторів, що мають ефект на ріст та диференціацію, а «цитокіни» має нейтральне значення, і означає сигнальні фактори, що діють на інші клітини. У цьому значенні деякі циоткіни можуть одночасно бути і факторами росту, наприклад G-CSF і GM-CSF. Проте, деякі цитокіни мають перешкоджаючий ефект на ріст клітини та диференціацію. Інші ж, наприклад FasL, використовуються як «передсмертні» сигнали; вони примушують певні клітини запускати запрограмовану смерть клітини — апоптоз.

Приклади факторів росту:

Індивідуальні фактори росту зазвичай належать до білих сімейств структурних білків та білків, що мають відношення до розвитку організму. Відомо десятки факторів росту відомих під назвами TGF-бета (трансформуючий фактор росту-бета), BMP (білок морфогенезу кісток), нейротрофіни (NGF, BDNF і NT3), фактор росту фібробластів (FGF) тощо. Кілька найкраще відомих факторів росту наведені нижче:

Трансформуючий фактор росту (TGF-β)

Колонієстимулюючий фактор росту гранулоцитів (G-CSF)

Колонієстимулюючий фактор росту гранулоцитів і макрофагів (GM-CSF)

Нервовий фактор росту (NGF)

Нейротрофіни

Тромбоцитарний фактор росту (PDGF)

Еритропоетин (EPO)

Тромбопоетин (TPO)

Міостатин (GDF-8)

Фактор диференціації і росту-9 (GDF9)

Кислий фактор росту фібробластів (aFGF або FGF-1)

Основний фактор росту фібробластів (bFGF або FGF-2)

Епідермальний фактор росту (EGF)

Фактор росту гепатоцитів (HGF)

Використання в медицині. Протягом останніх десятиліть, фактори росту все частіше використовуються в лікуванні гематологічний, онкологічних і серцево-судинні хвороби, таких як: Нейтропенія, Мієлодисплазія (MDS), Лейкемія, Апластична анемія, Пересаджування кісткового мозку, Стимулювання ангіогенезу при серцево-судинних хворобах.

Ауксотрофи — організми, нездатні синтезувати певну органічну сполуку, потрібну для росту цього організму. Ауксотрофія — така характеристика подібних організмів, цей термін — протилежність прототрофії.

У генетиці, штам називається ауксотрофним, якщо він несе мутацію, яка робить його нездатним до синтезу однієї або кількох істотних сполук. Наприклад, мутант дріжджів, в якому інактивований ген на шляху синтезу урацилу — урациловий ауксотроф. Такий штам не в змозі синтезувати урацил і може росли тільки якщо урацил буде доданий до оточення. Це протилежність урациловому прототрофу, або, в даному випадку, дикому типу штаму, який може рости у відсутності урацилу. Ауксотрофія часто використовується в генетичних маркерах (див. молекулярна генетика).

Дослідники використовували ауксотрофний штам E. coli, для введення штичних штучних аналогів амінокислот всередину білків. Наприклад, клітини ауксотрофного фенілаланінового зразка можуть бути вирощеними на середі з його аналогом, наприклад, пара-фзідо-фенілаланіном. Аміноацил-тРНК-синтетаза розпізнає аналог і каталізує його скріплення з тРНК, який згодом переміщає амінокислоту (не природну в даному випадку) в поліпептидний ланцюжок, що росте протягом трансляції білка.

Важливо пам'ятати, що багато живих істот, зокрема людина, — ауксотрофи для великого класу сполук, потрібних для росту, і повинні отримувати ці сполуки через дієту. Див. незамінні амінокислоти.

16. Охарактеризуйте стадії взаємодії вірусу з клітиною. Класифікація вірусних інфекцій на рівні організму.

17. Дворівневе імунологічне обстеження

Оценка иммунного статуса организма начинается с ориентировочного клинического (первого) этапа, на котором врач собирает и оценивает иммунологический анамнез: частоту инфекционных заболеваний, характер их течения, выраженность температурной реакции, наличие очагов хронической инфекции, признаков аллергизации. Далее оцениваются результаты клинического анализа крови: содержание гранулоцитов, моноцитов, лимфоцитов. С помощью бактериологических, вирусологических и серологических исследований выявляется бактерио- или вирусоносительство.

На втором этапе в иммунологической лаборатории проводится исследование крови с использованием иммунологических тестов 1-го и 2-го уровней.

Тесты 1-го уровня позволяют выявить грубые нарушения со стороны иммунной ситемы путем определения в крови процентного содержания и абсолютного количества Т- и В-лимфоцитов, уровня иммуноглобулинов крови, оценки показателей неспецифической защиты организма. Для выявления и подсчета Т-и В-лимфоцитов наиболее точными являются методы, состоящие в выявлении поверхностных маркеров - антигенов системы CD.

• К этим антигенам биопромышленность готовит стандартные моноклональные антитела и наборы реактивов, позволяющие в иммунолюминесцентных и цитотоксических тестах (см. далее) выявить Т-и В-лимфоциты, их субпопуляции, другие клетки иммунной системы. Так, маркером Т-лимфоцитов служит антиген CD3, В-лимфоцитов - CD22, хелперных Т-лимфоцитов - CD4, цитотоксических лимфоцитов - CD8, естественных киллеров - CD 16, CD56.

• Т- и В лимфоциты выявляют также по их способности фиксировать на своей поверхности эритроциты барана или мыши, образуя видимые под микроскопом структуры, именуемые розетками.

• В-лимфоциты, обладающие рецепторами для иммуноглобулина G и комплемента могут быть выявлены также по способности формировать розетки с эритроцитами, нагруженными этими белками.

Содержание в крови здорового взрослого человека Т-клеток - 40-70%, В-лимфоцитов - 10-30% общего числа лимфоцитов. Некоторые лимфоциты (около 5%) не имеют маркеров Т-или В-клеток. Это нулевые лимфоциты, утратившие рецепторы. Их число возрастает при некоторых заболеваниях.

Кроме того, к тестам 1-го уровня относится определение концентрации сывороточных иммуноглобулинов IgM, IgG и IgA. Для этого используются антисыворотки к тяжелым цепям иммуноглобулинов разных классов, реакция преципитации или нефелометрия и турбидометрия, выявляющие взаимодействие иммуноглобулина с антителами по светорассеянию или мутности. Уровень сывороточных иммуноглобулинов отражает функциональное состояние В-системы иммунитета.

Для оценки факторов неспецифической защиты организма определяют фагоцитарную активность лейкоцитов крови. О фагоцитарной активности судят по способности клеток к фагоцитозу нейтральных частиц латекса, эритроцитов или микробных клеток. При этом вычисляют процент фагоцитирующих клеток (фагоцитарное число) и среднее число частиц поглощенных одним фагоцитом (фагоцитарный индекс).

Тесты 2-го уровня позволяют провести более тщательный анализ для уточнения характера дефекта, выявленного на предыдущем этапе с помощью ориентировочных тестов.

К ним относится определение субпопуляций Т-лимфоцитов (CD4⁺ и CD8⁺), их соотношений, оценка их функциональной активности, супрессорного потенциала, анализ цитокинов и их рецепторов.

Функциональная активность лимфоцитов может быть оценена по количеству бластных форм, нарастающих после активации клеток. Потенциальную способность лимфоцитов к активации оценивает после стимуляции митогенами, фитогемагглютином и др., культивируемых вне организма клеток. Количество бластных форм может быть определено при микроскопии. Более точен и чувствителен радиометрический метод, оценивающий интенсивность включения радиоактивных предшественников (тимидина) в ДНК культивируемых клеток.

Для оценки иммунной защиты слизистых используется определение секреторных иммуноглобулинов IgA.

Уровень активности фагоцитов оценивают по их способности к ферментативной обработке поглощенных клеток. Наиболее распространен так называемый НСТ-тест, основанный на выявлении способности клеток восстанавливать бесцветный реактив нитросиний тетразоль в краситель, окрашивающий активную клетку в синий цвет.

18. Цитоплазматична мембрана бактерій, її хімічний склад, ультраструктура та функції

Цитоплазматична мембрана вкриває цитоплазму. Вона складається з двох шарів ліпідів і білку. Згідно з рідинно-мозаїчної моделі структури мембрани, запропонованою у 1972 р. Н. Ніколсоном та С.Д. Зінгером, у подвійному шарі фосфоліпідів вільно плавають занурені інтегральні білки, а на поверхні розміщені периферійні білки. Білки виконують функцію структурну, ферментну, транспортну- білки-пермеази. При інвагінації ЦПМ утворюються мезосоми. (за функцією вони є аналогом мітохондрій) Роль ЦПМ:

1. Мембрана напівпроникна і є осмотичним бар'єром.

2. Вибірковий транспорт речовин у клітину та з клітини.

3. Бере участь у синтезі клітинної стінки, капсули, екзотоксинів

4. Участь у поділі клітини та спороутворенні у грампозитивних бактерій, (мезосоми)

1. Участь в окисно-відновних процесах - на мезосомах ЦПМ локалізовані ферменти перенесення електронів і окисного фосфорилювання у синтезі різних сполук, зокрема ферментів і токсинів.

18. Принципи класифікації вірусів та їх таксономічні категорії.