Кетоновые тела

Нормальное значение: отсутствуют (меньше 50 мг/сут)

Кетонурия - ketonuria:

• сахарный диабет (некомпенсированный)

• гиперкетонемическая кома

• несбалансированное питание (голодание; диета, направленная на снижение массы тела; употребление преимущественно белковой и жирной пищи; исключение из питания углеводов)

• гиперпродукция кортикостероидов (опухоль передней доли гипофиза или надпочечников)

• болезнь Гирке

• дизентерия, токсикозы в детском возрасте (ацетонемическая рвота)

Кетоновые тела - продукты неполного окисления липидов и белков. В состав кетоновых тел входят β-оксимасляная кислота, ацетоуксусная кислота и ацетон. Кетоновые тела синтезируются в печени.

Определение кетоновых тел важно при сахарном диабете - для диагностики метаболической декомпенсации, коррекции диеты и медикаментозной терапии.

Пигментные тела

Нормальное значение: отсутствуют (менее 6 мг/сут)

Порфиринурия - porphyrinuria:

• первичная порфирия - наследственная (болезнь Гюнтера - эритропоэтическая порфирия, печеночная порфирия, урокопропорфирия)

• вторичная порфирия - симптоматическая (анемии, инфаркт миокарда, ревматизм, отравление токсическими веществами, цирроз печени)

Билирубинурия - bilirubinuria:

• повышенный распад гемоглобина (гемолитическая анемия, полицитемия, рассасывание массивных гематом)

• механическая желтуха, инфекции билиарной системы, нарушение функции печени (вирусный гепатит, хронический гепатит, цирроз печени)

• в результате действия токсических веществ (алкоголя, органических соединений, инфекционных токсинов)

• вторичная печеночная недостаточность (сердечная недостаточность, опухоли печени)

• увеличение образования стеркобилиногена в желудочно-кишечном тракте (илеит, колит, обструкция кишечника)

Билирубин (bilirubinum) - основной конечный метаболит порфиринов, выделяемый из организма. Билирубин в крови (на 3/4) присутствует в свободном виде - неконъюгированный (в соединении с альбумином). Свободный билирубин не растворяется в воде и не появляется в моче. В печени он конъюгирует - соединяется с глюкуроновой кислотой и в этом виде выделяется с желчью в желудочно-кишечный тракт. Связанный билирубин растворим в воде и при пороговой концентрации в крови более 34 мкмоль/л выделяется почками.

В желчевыводящих путях билирубин восстанавливается до уробилиногена и поступает в кишечник, где преобразуется в стеркобилиноген. Небольшая часть стеркобилиногена повторно реабсорбируется в толстой кишке в общий кровоток и выводится с мочой. Уробилиноген в незначительном количестве - в желчевыводящих путях и в тонкой кишке - всасывается и по портальной системе поступает в печень, откуда вновь выводится с желчью. В норме уробилиноген с мочой не выделяется.

Удельный вес (относительная плотность).

Измерение удельного веса мочи - это простой тест, позволяющий судить о способности почек концентрировать мочу и разводить мочу. Снижение концентрационной способности почек происходит одновременно со снижением других почечных функций.

Для нормально функционирующих почек характерны широкие колебания удельного веса мочи в течение суток, что связано с периодическим приемом пищи, воды и потерей жидкости организмом (потоотделение, дыхание). Почки в различных условиях могут выделять мочу с относительной плотностью от 1,001 до 1,040.

Различают:

-    гипостенурию (колебания удельного веса мочи ниже 1,010);

-    изостенурию (появление монотонного характера удельного веса мочи, соответствующее таковому первичной мочи (1,010);

-    гиперстенурию (высокие значения удельного веса).

Максимальная верхняя граница удельного веса мочи у здоровых людей - 1,028, у детей до 3 - 4 лет - 1,025. Более низкий максимальный удельный вес мочи является признаком нарушения концентрационной способности почек. Принято считать, что минимальная нижняя граница удельного веса мочи, составляющая 1,003 - 1,004, свидетельствует о нормальной функции разведения почек.

 

Когда удельный вес может быть повышен?

Олигурия.

-    Токсикоз беременных.

-    Большая потеря жидкости (длительная рвота, диарея).

-    Малое употребление жидкости.

-    Внутривенное вливание маннитола, декстрана, рентгеноконтрастных средств.

-    Лекарства или их метаболиты в моче.

-    Гломерулонефрит, нефротический синдром.

-    Неконтролируемый сахарный диабет (при выделении глюкозы с мочой).

-    Сердечная недостаточность, сопровождающаяся отеками.

-    Заболевания печени.

-    Адреналовая недостаточность.

 

Когда удельный вес может быть понижен?

-    Несахарный диабет (нефрогенный, центральный, идиопатический).

-    Хроническая почечная недостаточность.

-    Острое поражение почечных канальцев.

-    Полиурия (прием мочегонных, обильное питье).

Окислительное декарбоксилирование пирувата

1. Строение пируватдегидрогеназного комплекса (ПДГ).

ПДГ – мультиферментный комплекс, состоящий из 3-х ферментов и 5-ти коферментов:

Еn1 – Пируватдекарбоксилаза (М=90 кДа) содержит кофермент тиаминпирофосфат (ТПФ).

Еn2 – дегидролипоилацетилтрансфераза (М=36 кДа) содержит липоевую кислоту.

Еn3 – дигидролипоилдегидрогеназа (М=55 кДа) содержит флавинадениндинуклеотид (ФАД) (простетическая группа, т.к. связана ковалентной связью с апоферментом).

Специфические регуляторные субъединицы –протеинкиназа и фосфопротеинфосфатаза.

Коферменты:

1. ТПФ – активная форма витамина В1 (тиамин)

2. Липоевая кислота (содержит –SH группу)

3. Коэнзим А (КоА) – активная форма витамина В3 (пантотеновая кислота) - содержит –SH группу.

4. ФАД – активная форма витамина В2 (рибофлавин).

5. НАД – активная форма витамина РР (никотинамид).

Коферменты НАД и КоА~SH не связаны с ферментами, а находятся свободно в матриксе МХ.

Этапы окислительного декарбоксилирования ПВ.

В ходе первой реакции происходит декарбоксилирование пирувата и перенос С2-фрагмента на ТПФ:

Затем Еn2 катализирует окисление гидроксиэтильной группы и перенос ацетильного остатка на липоевую кислоту (ЛК):

В дальнейшем ацетильный фрагмент переносится на КоА~SH с образованием ацетил-КоА и восстановленной формы липоевой кислоты:

Восстановленная форма липоевой кислоты регенерируется в окисленную при участии ФАД-содержащего En3:

\

Окисление En3-ФАДН2 происходит при участии НАД+, который восстанавливается до НАДН :

Суммарная реакция окислительного декарбоксилирования ПВ:

СН3-СО-СООН + КоА~SH + НАД+ → СН3-СО~S-КоА + СО2 + НАДН

Энергетическая ценность окисления НАДН составляет 3 АТФ.

4. Регуляция окислительного декарбоксилирования пирувата осуществляется путем ковалентной модификации ПДК. В состав ПДК входят 2 регуляторные субъединицы. Одна из них, киназа ПДК, фосфорилирует ПДК. При фосфорилировании ПДК инактивируется. Другая регуляторная субъединица, фосфатаза, дефосфорилирует фермент, превращая его в активную форму.

Повышение концентрации ацетил-КоА, НАДН и АТФ приводит к снижению скорости процесса, тогда как при недостатке этих продуктов происходит усиление активности пируватдегидрогеназы.

Активация ПДК в жировой ткани происходит под действием инсулина, а в клетках миокарда – адреналина, однако это влияние адреналина не связано с изменением концентрации ц-АМФ.

Химизм мышечного сокращения. Связь химических процессов в мышце с функцией. Роль кальция в

мышечном сокращении. Своеобразие обмена миокарда. Особенности обмена мышечной ткани в состоянии

покоя и усиленной работы. Биохимические основы мышечного утомления, значение тренировки мышц.

В настоящее время принято считать, что биохимический цикл мышечного сокращения состоит из 5

стадий: 1) миозиновая ≪головка≫ может гидролизовать АТФ до АДФ и Н3РО4 (Pi), но не обеспечивает

освобождения продуктов гидролиза. Поэтому данный процесс носит скорее стехиометрический, чем

каталитический, характер; 2) содержащая АДФ и Н3РО4 миозиновая ≪головка≫ может свободно вращаться

под большим углом и (при достижении нужного положения) связываться с F-актином, образуя с осью фибриллы

угол около 90°; 3) это взаимодействие обеспечивает высвобождение АДФ и Н3РО4 из актин-миозинового

комплекса. Актомиозиновая связь имеет наименьшую энергию при величине угла 45°, поэтому изменяется угол

миозина с осью фибриллы с 90° на 45° (примерно) и происходит продвижение актина (на 10–15 нм) в

направлении центра саркомера; 4) новая молекула АТФ связывается с комплексом миозин–F-актин ; 5) комплекс

миозин–АТФ обладает низким сродством к актину, и поэтому происходит отделение миозиновой (АТФ)

≪головки≫ от F-актина - расслабление, которое отчетливо зависит от связывания АТФ с актин-миозиновым

комплексом. Затем цикл возобновляется.

Регуляция сокращения и расслабления мышц. Сокращение любых мышц происходит по общему

механизму, описанному ранее. Мышечные волокна разных органов могут обладать различными молекулярными

механизмами регуляции сокращения и расслабления, однако всегда ключевая регуляторная роль принадлежит

ионам Са2+. Установлено, что миофибриллы обладают способностью взаимодействовать с АТФ и сокращаться в

его присутствии лишь при наличии в среде определенных концентраций ионов кальция. Наибольшая

сократительная активность наблюдается при концентрации ионов Са2+ около 10–6–10–5 М. При понижении

концентрации до 10–7 М или ниже мышечные волокна теряют способность к укорочению и развитию

напряжения в присутствии АТФ. По современным представлениям, в покоящейся мышце (в миофибриллах и

межфибриллярном пространстве) концентрация ионов Са2+ поддерживается ниже пороговой величины в

результате связывания их структурами (трубочками и пузырьками) саркоплазматической сети и так называемой

Т-системой при участии особого Са2+-связывающего белка, получившего название кальсеквестрина, входящего

в состав этих структур. Связывание ионов Са2+ разветвленной сетью трубочек и цистерн саркоплазматической

сети не является простой адсорбцией. Это активный физиологический процесс, который осуществляется за счет

энергии, освобождающейся при расщеплении АТФ Са2+-зависимой. Возможность пребывания живой мышцы в

расслабленном состояниипри наличии в ней достаточно высокой концентрации АТФ объясняется снижением в

результате действия кальциевой помпы концентрации ионов Са2+ в среде, окружающей миофибриллы, ниже

того предела, при котором еще возможны проявление АТФазной активности и сократимость актомиозиновых

структур волокна.

Аминный азот в сыворотке крови.

α-аминокислоты при взаимодействии с нингидрином подвергаются окислительному дезаминирванию и декарбоксилированию. При этом нингидрин, восстанавливаясь, вступает в реакцию а продуктами, образовавшимися из аминокислот. Образуется соединение, окрашенное в фиолетовый цвет, интенсивность которого пропорциональна количеству свободных аминокислот.

4 – 11 мг% 2.5 – 7.8 ммоль/л

Изменение содержания аминного азота в сыворотке крови может служить одним из показателей катаболических или анаболических процесов в организме. Увеличение содержания аминного азота – гипераминоацидемия – наблюдается при болезнях печени, приводимых к ослаблению синтеза мочевины, повышенном распаде тканевых белков, нарушении выделительной функции почек (задержка азотистых шлаков). Уменьшение уровня азота может наблюдаться при недостаточном поступлении белка с пищей, нарушении всасывания азотистых продуктов, истощения больного, избыточное удаление аминаз с мочой.

Структурная организация белковых молекул. Первичная, вторичная, третичная структуры. Связи, участвующие

в стабилизации структур. Зависимость биологических свойств белков от вторичной и третичной структуры.

Четвертичная структура белков. Зависимость биологической активности белков от четвертичной структуры

(изменение конформации протомеров).

Существует четыре уровня пространственной организации белка: первичная, вторичная, третичная и

четвертичная структура белковых молекул. Первичная структура белка - последовательность аминокислот в

полипептидной цепи (ППЦ). Пептидная связь формируется только за счет альфа-аминогруппы и альфа-

карбоксильной группы аминокислот. Вторичная структура - это пространственная организация стержня

полипептидной цепи в виде α-спирали или β-складчатой структуры. В α-спирали на 10 витков приходится 36

аминокислотных остатков. Фиксируется α-спираль с помощью водородных связей между NH-группами одного

витка спирали и С=О группами соседнего витка. β-Складчатая структура удерживается также водородными

связями между С=О и NH-группами. Третичная структура.

Биохимия железа. Соединения железа, находящегося в клетке: гемопротеины, металлофлавопротеины,

неферментное железо. Белки, переносящие железо: трансферрин. Белки, связывающие железо в клетке:

феррин, гемосидерин. Участие железа в обмене веществ. Нарушение обмена железа (дефицит железа).

Железодефицитные анемии.

В гемсодержащих белках железо находится в составе гема. В негемовых железосодержащих белках

железо непосредственно связывается с белком. К таким белкам относят трансферрин, ферритин, окислительные

ферменты рибонук-леотидредуктазу и ксантиноксидазу, железофлавопротеины NADH-дегидрогеназа и

сукцинат-дегидрогеназа. В организме взрослого человека содержится 3 - 4 г железа, из которых только около

3,5 мг находится в плазме крови. Гемоглобин имеет примерно 68% железа всего организма, ферритин - 27%,

миоглобин - 4%, трансферрин - 0,1%, На долю всех содержащих железо ферментов приходится всего 0,6%

железа, имеющегося в организме. Источниками железа при биосинтезе железосодержащих белков служат

железо пищи и железо, освобождающееся при постоянном распаде эритроцитов в клетках печени и селезёнки.

В нейтральной или щелочной среде железо находится в окисленном состоянии - Fe3+, образуя крупные, легко

агрегирующие комплексы с ОН-, другими анионами и водой. При низких значениях рН железо

восстанавливается и легко диссоциирует. Процесс восстановления и окисления железа обеспечивает его

перераспределение между макромолекулами в организме. Ионы железа обладают высоким сродством ко

многим соединениям и образуют с ними хелатные комплексы, изменяя свойства и функции этих соединений,

поэтому транспорт и депонирование железа в организме осуществляют особые белки. В клетках железо

депонирует белок ферритин, в крови его транспортирует белок трансферрин. В пище железо в основном

находится в окисленном состоянии (Fe3+) и входит в состав белков или солей органических кислот.

Освобождению железа из солей органических кислот способствует кислая среда желудочного сока. Наибольшее

количество железа всасывается в двенадцатиперстной кишке. Аскорбиновая кислота, содержащаяся в пище,

восстанавливает железо и улучшает его всасывание, так как в клетки слизистой оболочки кишечника поступает

только Fe2+. В суточном количестве пищи обычно содержится 15 - 20 мг железа, а всасывается только около 10%

этого количества. Организм взрослого человека теряет около 1 мг железа в сутки. Количество железа, которое

всасывается в клетки слизистой оболочки кишечника, как правило, превышает потребности организма.

Поступление железа из энтероцитов в кровь зависит от скорости синтеза в них белка апоферритина.

Апоферритин "улавливает" железо в энтероцитах и превращается в ферритин, который остаётся в энтероцитах.

Таким способом снижается поступление железа в капилляры крови из клеток кишечника. Когда потребность в

железе невелика, скорость синтеза апоферритина повышается (см. ниже "Регуляция поступления железа в

клетки"). Постоянное слущивание клеток слизистой оболочки в просвет кишечника освобождает организм от

излишков железа. При недостатке железа в организме апоферритин в энтероцитах почти не синтезируется.

елезо, поступающее из энтероцитов в кровь, транспортирует белок плазмы крови трансферрин. В плазме крови

железо транспортирует белок трансферрин. Трансферрин - гликопротеин, который синтезируется в печени и

связывает только окисленное железо (Fe3+). Поступающее в кровь железо окисляет фермент ферроксидаза,

известный как медьсодержащий белок плазмы крови церулоплазмин. Одна молекула трансферрина может

связать один или два иона Fe3+, но одновременно с анионом СО3

2- с образованием комплекса трансферрин-2

(Fe3+-CO3

2-). В норме трансферрин крови насыщен железом приблизительно на 33%.

Нарушения метаболизма железа. Железодефицитная анемия может наблюдаться при повторяющихся

кровотечениях, беременности, частых родах, язвах и опухолях ЖКТ, после операций на ЖКТ. При

железодефицитной анемии уменьшается размер эритроцитов и их пигментация (гипохромные эритроциты

малых размеров). В эритроцитах уменьшается содержание гемоглобина, понижается насыщение железом

трансферрина, а в тканях и плазме крови снижается концентрация ферритина. Причина этих изменений -

недостаток железа в организме, вследствие чего снижается синтез гема и ферритина в неэритроидных тканях и

гемоглобина в эритроидных клетках.

Гемохроматоз. Когда количество железа в клетках превышает объём ферритинового депо, железо

откладывается в белковой части молекулы ферритина. В результате образования таких аморфных тложений

избыточного железа ферритии превращается в гемосидерин. Гемосидерин плохо растворим в воде и содержит

до 37% железа Накопление гранул гемосидерина в печени, поджелудочной железе, селезёнке и печени

приводит к повреждению этих органов - гемохроматозу.

Количест-венное опре-деление ак-тивности лактатде-гидрогеназы (ЛДГ) в сыворотке крови

ЛДГ катализирует в щелочной среде обратимую реакцию окисления молочной кислоты (лактата) до пи-ровиноградной кислоты (пирувата) в присутствии НАД. Образовавшийся пируват, взаимодействуя с 2,4-динитрофенил-гидразином, дает фенилгидразон желто-кориченевого цвета; интенсивность окраски зависит от количества пирувата. Активность ЛДГ определяют по количеству образовавшегося пирувата.

0,8-4,0 мкМоль пирувата на 1 мл сыворотки в течение 10 минут инкубации

Повышение активности ЛДГ наблюдается при инфаркте миокарда (ЛДГ1 и ЛДГ2), остром лейкозе, перрнициозной анемии, злокачественных новообразованиях, заболеваниях гепатобилиарной системы (ЛДГ4 и ЛДГ5), поражениях скелетной мускулатуры, травматическом шоке, гемолитической анемии

Строение ферментов. Структура и функции активного центра. Механизм действия ферментов. Кофакторы

ферментов: ионы металлов и коферменты, их участие в работе ферментов. Активаторы ферментов: механизм

действия. Ингибиторы ферментативных реакций: конкурентные, неконкурентные, необратимые. Лекарственные

препараты – ингибиторы ферментов (примеры).

По строению ферменты могут быть:

1. однокомпонентные (простые белки),

2. двухкомпонентные (сложные белки).

К ферментам - простым белкам – относятся пищеварительные ферменты (пепсин, трипсин). К ферментам –

сложным белкам – можно отнести ферменты, катализирующие окислительно - восстановительные реакции. Для

каталитической активности двухкомпонентных ферментов необходим дополнительный химический компонент,

который называется кофактор, их могут играть как неорганические вещества (ионы железа, магния, цинка,

меди и др.), так и органические вещества – коферменты (например, активные формы витаминов). Для работы

ряда ферментов необходимы и кофермент, и ионы металлов (кофактор). Коферменты – низкомолекулярные

органические вещества небелковой природы, связанные с белковой частью фермента временно и непрочно. В

случае, когда небелковая часть фермента (кофермент) связана с белковой прочно и постоянно, то такую

небелковую часть называют простетической группой. Белковая часть сложного белка-фермента называют

апоферментом. Вместе апофермент и кофактор образуют холофермент.

В процессе ферментативного катализа, принимает участие не вся белковая молекула, а лишь

определенный участок – активный центр фермента. Активный центр ферментов представляет часть молекулы

фермента, к которой присоединяется субстрат и от которой зависят каталитические свойства молекулы

фермента. В активном центре фермента выделяют «контактный» участок – участок, притягивающий и

удерживающий субстрат на ферменте благодаря своим функциональным группам и «каталитический»

участок, функциональные группы которого непосредственно участвуют в каталитической реакции. У

некоторых ферментов, кроме активного центра, имеется еще «другой» центр – аллостерический. С

аллостерическим центром взаимодействуют различные вещества (эффекторы), чаще всего различные

метаболиты. Соединение этих веществ с аллостерическим центром приводит к изменению конформации

фермента (третичной и четвертичной структуры). Активный центр в молекуле фермента либо создается, либо он

нарушается. В первом случае реакция ускоряется, во втором случае тормозится. Поэтому аллостерический центр

называют регуляторным центром фермента. Ферменты, имеющие в своей структуре аллостерический центр,

называются регуляторными или аллостерическими.В основу теории механизма действия ферментов положено

образование фермент-субстратного комплекса. Механизм действия фермента:

1. образование фермент-субстратного комплекса, субстрат прикрепляется к активному центру

фермента.

2. на второй стадии ферментативного процесса, которая протекает медленно, происходят

электронные перестройки в фермент-субстратном комплексе. Фермент (En) и субстрат (S) начинают

сближаться, чтобы вступить в максимальный контакт и образовать единый фермент-субстратный

комплекс. Продолжительность второй стадии зависит от энергии активации субстрата или

энергетического барьера данной химической реакции. Энергия активации – энергия, необходимая для

перевода всех молекул 1 моля S в активированное состояние при данной температуре. Для каждой

химической реакции существует свой энергетический барьер. Благодаря образованию фермент-

субстратного комплекса снижается энергия активации субстрата, реакция начинает протекать на более

низком энергетическом уровне. Поэтому вторая стадия процесса лимитирует скорость всего катализа.

3. на третьей стадии происходит сама химическая реакция с образованием продуктов реакции.

Третья стадия процесса непродолжительна. В результате реакции субстрат превращается в продукт

реакции; фермент-субстратный комплекс распадается и фермент выходит неизмененным из

ферментативной реакции. Таким образом, фермент дает возможность за счет образования фермент-

субстратного комплекса проходить химической реакции обходным путем на более низком

энергетическом уровне.

Кофактор - небелковое вещество, которое обязательно должно присутствовать в организме в

небольших количествах, чтобы соответствующие ферменты смогли выполнить свои функции. В состав

кофактора входят коферменты и ионы металлов (например, ионы натрия и калия).

Все ферменты относятся к глобулярным белкам, причем каждый фермент выполняет специфическую функцию,

связанную с присущей ему глобулярной структурой. Однако активность многих ферментов зависит от

небелковых соединений, называемых кофакторами. Молекулярный комплекс белковой части (апофермента) и

кофактора называется холоферментом. Роль кофактора могут выполнять ионы металлов (Zn2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+,

Cu2+, K+, Na+) или сложные органические соединения. Органические кофакторы обычно называют

коферментами, некоторые из них являются производными витаминов. Тип связи между ферментом и

коферментом может быть различным. Иногда они существуют отдельно и связываются друг с другом во время

протекания реакции. В других случаях кофактор и фермент связаны постоянно и иногда прочными

ковалентными связями. В последнем случае небелковая часть фермента называется простетической группой.

Роль кофактора в основном сводится к следующему:

изменение третичной структуры белка и создание комплементарности между ферментом и субстратом;

непосредственное участие в реакции в качестве еще одного субстрата.

Активаторами могут быть:

1) кофакторы, т.к. они важные участники ферментативного процесса. Например, металлы, входящие

в состав каталитического центра фермента: амилаза слюны активна в присутствии ионов Са,

лактатдегидрогеназа (ЛДГ) – Zn, аргиназа – Mn, пептидаза – Mg и коферменты: витамин С, производные

различных витаминов (НАД, НАДФ, ФМН, ФАД, КоАSH и др.). Они обеспечивают связывание активного

центра фермента с субстратом.

2) анионы также могут оказывать активирующее влияние на активность фермента, например, анионы

Сl- активируют слюнную амилазу;

3) активаторами могут служить также вещества, создающие оптимальное значение рН среды для проявления

ферментативной активности, например, НСl для создания оптимальной среды желудочного содержимого для

активации пепсиногена в пепсин;

4) активаторами являются также вещества, переводящие проферменты в активный фермент, например,

энтерокиназа кишечного сока активирует превращение трипсиногена в трипсин;

5) активаторами могут быть разнообразные метаболиты, которые связываются с аллостерическим центром

фермента и способствуют формированию активного центра фермента.

Ингибиторы - это вещества, которые тормозят активность ферментов. Различают два основных типа

ингибирования: необратимое и обратимое. При необратимом ингибировании - ингибитор прочно (необратимо)

связывается с активным центром фермента ковалентными связями, изменяет конформацию фермента. Таким

образом, могут действовать на ферменты соли тяжелых металлов (ртути, свинца, кадмия и др.). Обратимое

ингибирование - это такой тип ингибирования, когда активность ферментов может восстанавливаться.

Обратимое ингибирование бывает 2-х типов: конкурентное и неконкурентное. При конкурентном

ингибировании обычно субстрат и ингибитор очень похож по химическому строению. При этом виде

ингибирования субстрат (S) и ингибитор (I) одинаково могут связываться с активным центром фермента. Они

конкурируют друг с другом за место в активном центре

фермента. Классический пример, конкурентного

ингибирование – торможение действия

сукцинатдегидрогеназы малоновой кислотой.

Неконкурентные ингибиторы связываются с

аллостерическим центром фермента. Вследствие этого

происходят изменения конформации аллостерического

центра, которые приводят к деформации

каталитического центра фермента и снижению

ферментативной активности. Часто аллостерическими

неконкурентными ингибиторами выступают продукты метаболизма. Лекарственные свойства ингибиторов

ферментов (Контрикал, Трасилол, Аминокапроновая кислота, Памба). Контрикал (апротинин) применяют для

лечения острого панкреатита и обострения хронического панкреатита, острого панкреонекроза, острых

кровотечений.

Обмен безазотистого остатка аминокислот. Гликогенные и кетогенные аминокислоты. Синтез глюкозы из

аминокислот (глюкозо-аланиновый цикл). Синтез аминокислот из продуктов обмена глюкозы: синтез серина,

глицина. Роль фолиевой кислоты в обмене этих аминокислот. Использование глицина для синтеза различных

веществ в организме.

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 (гликкетогенными) 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.__

Понятие об обмене веществ и метаболических путях. Стадии катаболизма, взаимосвязь их с анаболическими

процессами. Основные конечные продукты метаболизма у человека.

Живой организм и живые клетки, из которых состоит организм, являются открытой термодинамической системой, которая обменивается веществом и энергией с окружающей средой.

Метаболизм (от греч. metabole - изменение) – совокупность биохимических процессов превращения веществ и энергии в живом организме, а также обмен веществом и энергией между организмом и внешней средой.

Катаболизм – совокупность биохимических реакций, благодаря которым осуществляется распад сложных органических молекул до простых соединений с целью получения энергии.

Анаболизм – совокупность биохимических реакций, благодаря которым осуществляется синтез сложных органических соединений из более простых с использованием энергии, полученной в результате катаболизма.

Метаболизм обычно делят на две

стадии: в ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых; в

процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды

и нуклеиновые кислоты. Обмен веществ происходит между клетками организма и межклеточной жидкостью,

постоянство состава которой поддерживается кровообращением: за время прохождения крови в капиллярах

через проницаемые стенки капилляров плазма крови 40 раз полностью обновляется с интерстициальной

жидкостью. Серии химических реакций обмена веществ называют метаболическими путями, в них при

участии ферментов одни биологически значимые молекулы последовательно превращаются в другие.

Основные метаболические пути и их компоненты одинаковы для многих видов. Например, некоторые

карбоновые кислоты, являющиеся интермедиатами цикла трикарбоновых кислот присутствуют во всех

организмах Катаболические, анаболические пути. Ферментативное расщепление основных питательных

веществ, а именно углеводов, жиров и белков, происходит в клетке через ряд последовательных

ферментативных реакций. Катаболизм основных питательных веществ включает три главные стадии. На первой

стадии крупные пищевые молекулы расщепляются на составляющие их основные строительные блоки.

Полисахариды, например, расщепляются до гексоз или пентоз, липиды — до жирных кислот, глицерина и

других компонентов, белки — до аминокислот, которых имеется 20 видов. На второй стадии большое число

продуктов, образовавшихся на первой стадии, превращается в более простые молекулы, число типов которых

сравнительно невелико. Так, гексозы, пентозы и глицерин, разрушаясь, превращаются сначала в

трехуглеродный фосфорилированный сахар — глицеральдегид-3-фосфат, а затем расщепляются далее до

единственной двууглеродной формы — ацетильной группы, входящей в состав ацетил- КоА. Двадцать

различных аминокислот также дают при расщеплении лишь несколько конечных продуктов, а именно ацетил-

КоА, α-кетоглутарат, сукцинат, фумарат и оксалоацетат. Продукты, образовавшиеся на второй стадии, вступают

в третью стадию, которая для них всех является общей и на которой они в конечном счете окисляются до CO2 и

воды. Процесс анаболизма также включает три стадии. Исходными веществами, или строительными блоками

служат для него соединения, поставляемые третьей стадией катаболизма. Таким образом, третья стадия

катаболизма является в то же время первой, исходной, стадией анаболизма. Синтез белка, например,

начинается на этой стадии с α - кетокислот, являющихся предшественниками α -аминокислот. На второй стадии

анаболизма α -кетокислоты аминируются аминогруппой доноров с образованием α -аминокислот, а на третьей,

заключительной, стадии аминокислоты объединяются в пептидные цепи. Продукты метаболизма выводятся с

мочой, фекалиями, выдыхаемым воздухом и потом. Специфические вещества задерживаются или удаляются из

организма в той степени, в какой это необходимо для поддержания гомеостаза, при этом вместе со шлаковыми

продуктами распада выводятся потенциально полезные вещества. Небольшие количества этих веществ

выводятся из организма в виде кишечных газов, волос, ногтей, десквамированного эпителия кожи, кожного

сала, ушной серы, слизи из полости носа и влагалища, слюны, слез, семенной жидкости и менструальных

выделений.

Обмен фенилаланина и тирозина. Образование катехоламинов, гормонов щитовидной железы, меланина.

Нарушения процессов распада тирозина: фенилкетонурия, алкаптонурия, альбинизм.

Фенилаланин – незаменимая аминокислота, так как в

клетках животных не синтезируется ее бензольное

кольцо. Метаболизм метионина осуществляется по 2-м

путям: включается в белки или превращается в тирозин

под действием специфической монооксигеназы –

фенилаланингидроксилазы. Кроме использования в

синтезе белков, тирозин в разных тканях выступает

предшественником таких соединений как катехоламины,

тироксин, меланин и др. В щитовидной железе из

тирозина синтезируются гормоны тироксин и

трийодтиронин.

В мозговом веществе надпочечников и нервной ткани

тирозин является предшественником катехоламинов.

Промежуточным продуктом их синтеза является ДОФА.

Однако в отличие от меланоцитов, гидроксилирование

тирозина осуществляется под действием

тирозингидроксилазы, которая является Fe2+- зависимым

ферментом, и его активность регулирует скорость синтеза

катехоламинов.

Количественное определение холестерина в ЛВП

Фракции липопротеи-нов крови (ХМ, ЛОНП, ЛНП) осажда-ют раствором фосфор-но-вольфрамовой кис-лоты и хлорида маг-ния. В надосадочной жидкости после цен-трифугирования оста-ются ЛВП, в которых определяется ХС фер-ментативным методом (см.выше). Расчет ве-дут по формуле: ХС(ЛВП) (ммоль/л) = (Ацентр/ Аст) х 1,29 Аст= 0,4 это степень поглощения стандарт-ного раствора ХС с конц. 1,29 ммоль/л (0,5 г ХС в 1 л раствора).

ХС-ЛВП используется для определения коэффициента атерогенности, по которому судят о вероятности атеросклероза (см. выше)

Витамин С, структура, участие в обменных процессах. Гипо- и авитаминоз С. Пищевые источники, суточная

потребность.

Витамин С (аскорбиновая кислота). Источники витамина С - свежие фрукты, овощи, зелень.

Суточная потребность человека в витамине С составляет 50-75 мг. Биологические функции. Образование

коллагена, серотонина из триптофана, образование катехоламинов, синтез кортикостероидов.

Аскорбиновая кислота также участвует в превращении холестерина в желчные кислоты. Витамин

С необходим для детоксикации в гепатоцитах при участии цитохрома P450. Витамин С сам

нейтрализует супероксид-анион радикал до перекиси водорода. Клинические проявления

недостаточности витамина С. Недостаточность аскорбиновой кислоты приводит к заболеванию,

называемому цингой (скорбут). Цинга, возникающая у человека при недостаточном содержании в

пищевом рационе свежих фруктов и овощей, описана более 300 лет назад, со времени проведения длительных

морских плаваний и северных экспедиций. Это заболевание связано с недостатком в пище витамина С. Болеют

цингой только человек, приматы и морские свинки. Главные проявления авитаминоза обусловлены в основном

нарушением образования коллагена в соединительной ткани. Вследствие этого наблюдают разрыхление дёсен,

расшатывание зубов, нарушение целостности капилляров (сопровождающееся подкожными кровоизлияниями).

Возникают отёки, боль в суставах, анемия.

Биосинтез белков (трансляция). Стадии биосинтеза белка на рибосоме. Универсальность биологического

кода и механизма биосинтеза белков. Посттрансляционные изменения белков. Антибиотики-ингибиторы

синтеза белков.

Трансляция — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной)

РНК (иРНК, мРНК), осуществляемый рибосомой.

Синтез белка является основой

жизнедеятельности клетки. Для осуществления

этого процесса в клетках всех без исключения

организмов имеются специальные органеллы — рибосомы. Рибосомы представляют собой

рибонуклеопротеидные комплексы, построенные из 2 субъединиц: большой и малой. Функция рибосом

заключается в узнавании трѐхбуквенных (кодонов мРНК, сопоставлении им соответствующих

антикодонов тРНК, несущих аминокислоты, и присоединении этих аминокислот к растущей белковой цепи.

Двигаясь вдоль молекулы мРНК, рибосома синтезирует белок в соответствии с информацией, заложенной в

молекуле мРНК. Для узнавания аминокислот в клетке имеются специальные «адаптеры», молекулы

транспортной РНК (тРНК). Эти молекулы, имеющие форму клеверного листа, имеют участок (антикодон),

комплементарный кодону мРНК, а также другой участок, к которому присоединяется аминокислота,

соответствующая этому кодону. Присоединение аминокислот к тРНК осуществляется в энерго-зависимой

реакции ферментами аминоацил-тРНК-синтетазами, а получившаяся молекула называется аминоацил-тРНК.

Таким образом, специфичность трансляции определяется взаимодействием между кодоном мРНК и

антикодоном тРНК, а также специфичностью аминоацил-тРНК-синтетаз, присоединяющих аминокислоты

строго к соответствующим им тРНК (например, кодону GGU будет соответствовать тРНК, содержащая

антикодон CCA, а к этой тРНК будет присоединяться только аминокислота

глицин).Механизмы трансляции прокариот и эукариот существенно отличаются, поэтому многие вещества,

подавляющие прокариотическую трансляцию, в значительно меньшей степени действуют на трансляцию

высших организмов, что позволяет использовать их в медицинской практике как антибактериальные средства

безопасные для организма млекопитающих. Процесс трансляции разделяют на

 инициацию — узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза.

 элонгацию — собственно синтез белка.

 терминацию — узнавание терминирующего кодона (стоп-кодона) и отделение продукта.

Определение глюкозы в моче качественной реакцией Бенедикта.	Проба основана на редуцирующих свойствах глюкозы. Глюкоза восстанавливает гидроксид меди до гидрата закиси меди.	Отсутствует	Появление глюкозы в моче: сахарный диабет, кома диабетическая, с. Иценко-Кушинга, мальабсорбция глюкозы-галактозы, гликоглицинурия, гемохроматоз, острый тяжелый панкреатит, акромегалия, сепсис, с. де Тони-Дебре-Фанкоми, тиреотоксикоз, кишечный токсикоз, цистиноз.
Определение кетоновых тел в моче.	Кетоновые тела (ацетоацетат, оксибутират, ацетон) в кислой среде с нитропруссидом натрия дает красное окрашивание.	Отсутствуют	Кетонурия является следствием кетонемии и диагностическим тестом при сахарном диабете. Ацетил-КоА образуется в результате окисления жирных кислот, при диабете накапливается в клетках, так как его окисление в ЦТК снижается. Избыток ацетил КоА идет на синтез кетоновых тел, что ведет к кетонемии и кетонурии.

Гормоны – регуляторы обменных процессов в организме. Общие биологические признаки гормонов.

Классификация по их химической структуре. механизм действия гормонов. Гормоны проникающего действия и

непроникающего. Циклические посредники, их роль в регуляции гормонального эффекта. Аденилатциклазная

система. Роль кальция, инозилтрифосфата в передаче гормонального сигнала.

Гормоны – вещества органической природы, вырабатывающиеся в специализированных клетках желез

внутренней секреции, поступающие в кровь и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ и

физиологические функции.

В это определение необходимо внести соответствующие коррективы в связи с обнаружением типичных

гормонов млекопитающих у одноклеточных (например, инсулин у микроорганизмов) или возможностью синтеза

гормонов соматическими клетками в культуре ткани (например, лимфоцитами под действием факторов роста).

Гормоны классифицируют в зависимости от места их природного синтеза, в соответствии с которым различают

гормоны гипоталамуса, гипофиза, щитовидной железы, надпочечников, поджелудочной железы, половых желез,

зобной железы и др. Современная классификация гормонов, основанной на их химической природе. В

соответствии с этой классификацией различают три группы истинных гормонов:

1) пептидные и белковые гормоны,

2) гормоны – производные аминокислот

3) гормоны стероидной природы.

Четвертую группу составляют эйкозаноиды – гормоноподобные вещества, оказывающие местное действие.

Пептидные и белковые гормоны включают от 3 до 250 и более аминокислотных остатков. Это гормоны

гипоталамуса и гипофиза (тиролиберин, соматолиберин, соматостатин, гормон роста, кортикотропин,

тиреотропин), а также гормоны поджелудочной железы (инсулин, глюкагон). Гормоны – производные

аминокислот в основном представлены производными аминокислоты тирозина. Это низкомолекулярные

соединения адреналин и норадреналин, синтезирующиеся в мозговом веществе надпочечников, и гормоны

щитовидной железы (тироксин и его производные). Гормоны 1-й и

2-й групп хорошо растворимы в воде. Гормоны стероидной

природы представлены жирорастворимыми гормонами коркового

вещества надпочечников (кортикостероиды), половыми гормонами

(эстрогены и андрогены), а также гормональной формой витамина

D.Эйкозаноиды, являющиеся производными полиненасыщенной

жирной кислоты (арахидоновой), представлены тремя подклассами

соединений: простагландины, тромбоксаны и лейкотриены. Эти

нерастворимые в воде и нестабильные соединения оказывают свое

действие на клетки, находящиеся вблизи их места синтеза.Гормоны

первого типа связываются поверхностными рецепторами,

расположенными на плазматической мембране. Различают три

вида взаимодействия гормонов с плазматической мембраной. При взаимодействии первого вида

гормонрецепторный комплекс, находящийся на поверхности клеток, вызывает образование так называемого

второго посредника — циклического аденозин-3,5-монофосфата (цАМФ), и последующие действия гормона

опосредуются цАМФ. Этот механизм характерен для некоторых белковых гормонов и биогенных аминов. При

взаимодействии второго вида рецептор клеточной поверхности индуцирует продукцию или высвобождение

иных вторых посредников, например кальция. Этот механизм характерен для некоторых нейротрансмиттеров и

РТГ. При взаимодействии третьего вида комплекс поверхностный рецептор — гормон интернализуется внутрь

клетки. К последней категории гормонов относится инсулин.Некоторые гормоны, такие как стероидные

гормоны и гормоны щитовидной железы, по свойствам являются гидрофобными. В плазме крови для их

транспортировки используются специальные белки-транспортеры. В комплексе с этими белками они не

способны взаимодействовать с мембранными рецепторами, но способны отрываться от них и диффундировать

через клеточную мембрану внутрь клетки. После перехода в цитозоль гормоны немедленно подхватываются

другими белками, которые уже являются рецепторами. Комплекс гормон-рецептор в некоторых случаях

дополнительно модифицируется и активируется. Далее он проникает в ядро, где может связываться сядерным

рецептором. В результате гормон приобретает сродство к ДНК. Связываясь с гормон-чувствительным

элементом в ДНК, гормон влияет на транскрипцию определенных генов и изменяет концентрацию РНК в клетке

и, соответственно, количество определенных белков в клетке.

Протеолитические ферменты поджелудочной железы: энтерокиназа. Роль секретина для выработки сока

поджелудочной железы. Диагностическое значение исследования дуоденального сока. Гидролиз продуктов

переваривания белков в кишечнике. Ферменты кишечного сока. Пристеночное и полостное пищеварение.

Всасывание аминокислот. Факторы, влияющие на этот процесс.

Панкреатический сок имеет высокую концентрацию бикарбонатов, которые обусловливают его

щелочную реакцию. Его рН колеблется от 7,5 до 8,8. В соке содержатся хлориды натрия, калия и кальция,

сульфаты и фосфаты. Вода и электролиты выделяются в основном центроацинарными и эпителиальными

клетками выводах протоков. В состав сока входит и слизь, которая вырабатывается бокаловидными клетками

главного протока поджелудочной железы. Панкреатический сок богат ферментами, осуществляющими

гидролиз белков, жиров и углеводов. Протеолитические ферменты (трипсин, химотрипсин, эластаза, карбоксипептидазы А и В) выделяются панкреацитами в неактивном состоянии, что предотвращает самопереваривание

клеток. Трипсиноген превращается в трипсин в полости двенадцатиперстной кишки под влиянием фермента

энтерокиназы, который вырабатывается слизистой оболочкой кишки. Выделение энторокинизы обусловлено

влиянием желчных кислот. С появлением трипсина наступает аутокаталитический процесс активации всех

протеолитических ферментов, выделяющихся в зимогенной форме.

Трипсин, химотрипсин и эластаза расщепляют внутренние пептидные связи белковой молекулы и

высокомолекулярных полипептидов. Содержащаяся в панкреатическом соке а-амилаза расщепляет крахмал на

декстрины, мальтозу и мальтотриозу. Панкреатическая липаза секретируется в активной форме.

Колипаза образует комплекс с панкреатической липазой. В образовании этого комплекса участвуют соли

жирных кислот. Липаза гидролизует жир на моноглицериды и жирные кислоты. Кишечный сок — сложный

по составу пищеварительный сок, вырабатываемый клетками слизистой оболочки тонкой кишки. Он содержит

до 2,5 % твѐрдых веществ, белков, свѐртывающийся от жара, ферменты и соли, между которыми особенно

преобладает сода, придающая всему соку резко щелочную реакцию. Полостное пищеварение в тонкой кишке

осуществляется за счет пищеварительных секретов и их ферментов, поступивших в полость тонкой кишки

(секрет поджелудочной железы, желчь, кишечный сок). Полостное пищеварение в тонкой кишке осуществляется

как в жидкой фазе кишечного химуса, так и на границе фаз: на поверхности пищевых частиц, растительных

волокон, сохраненных и разрушенных десквамированных энтероцитов, хлопьев (флокул), образовавшихся в

результате взаимодействия кислого содержимого желудка и щелочного дуоденального химуса. В результате

полостного пищеварения гидролизуются крупномолекулярные вещества и образуются в основном олигомеры.

Последующий их гидролиз происходит в зоне, прилегающей к слизистой оболочке, и непосредственно на ней. В

слое кишечной слизи адсорбированы ферменты из полости тонкой кишки (панкреатические и кишечные), из

разрушенных энтероцитов и транспортированные в кишку из кровотока

Количественное определение минерального фосфора.

Метод основан на способности неорганического фосфора образовывать фосфомолибденовую кислоту, которая восстанавливается эйконогеном или аскорбиновой кислотой в метиленовую синь.

4-5 мг%

Гиперфосфатемия при: гипопаратиреоз, акромегалия, хронический гломерулонефрит, хроническая почечная недостаточность, остеодистрофия уремическая, болезнь Аддисона, кетоацидоз, гиполипидемия. Гипофосфатемия при: гиперпаратиреоз, рахит, тубулярный ацидоз, галактоземия, атрезия желчных протоков, непереносимость фруктозы, фенилкетонурия, тирозиноз, цистиноз.