биохим 2 часть
.pdf- I l l -
измеряется либо граммами (для макроэлементов) либо миллиграммами (для микроэлементов). Так, натрия необходимо получать каждые сутки до 6 грам мов, хлора - до 4 граммов, калия - до 3 граммов, фосфора - до 2 грам мов, кальция - до 0,8 грамма, железа же около I миллиграмма.
Растительная пища характеризуется высоким содержанием калия, в ней довольно много фосфора и кальция. Пища же животного происхоздения (мяс ная) содержит больше, чем растительная, натрия.
Одни минеральные вещеотва всасываются в желудочно-кишечном тракте в виде ионов (Уа*, К+, Са2+, СГ\ Н Ю 42“), другие же поступают из кишечника в составе органических соединений, например, сера, фосфор.
12.Такие минеральные элементы, как натрий, калий, кальций, маг ний переносятся через биологичеокие мембраны в виде йонов с помощью специальных транспортных систем, функционирование которых сопряжено с раоходом АТФ. Это Уа+,К+-АТФаза, Са2+-АТФаза, М ^ +-АТФаза. Возможно, что заряженные минеральные вещества могут перемещаться через мембраны
ипутем электрофореза, некоторые ионы могут проходить через мембраны путем простой диффузии. Проникновение через мембраны минеральных эле ментов, входящих в структуру органических соединений (например, серы
всоставе аминокислот), осуществляется с помощью механизмов переноса этих соединений.
13.Выделение из организма избытка минеральных веществ происходит через почки с мочой, через кишечник с калом, через кожу с потом. В ос новном минеральные вещества выделяются в виде растворимых солей с мо чой и потом, плохо растворимые соли выделяются через кишечник, а такой минеральный элемент как сера частично выделяется и в виде эфиров, и в составе органичеоких соединений.
Печенью с желчью в кишечник в значительном количестве выделяются кальций и железо.
14.Биологическая роль натрия и калия выражается в том, что они участвуют в поддержании осмотического давления биологических жидкостей (особенно натрий), в функционировании буферных сиотем организма, в процессе возбувдеяия нервных и мышечных клеток, влияют на каталитичес кую активность некоторых ферментов.
Во внеклеточном пространстве преобладает натрий, во внутриклеточ ном же - калий.
Содержание в организме натрия и калия регулируют минералокортикостероиды, к которым относятся альдооьерон и II-дезокоикортикостерон: они задерживают в организме натрий и усиливают выделение калия. Ангио-
- 112 -
тензин стимулирует выделение альдостерона.
В норме в плазме крови содержится 130-150 ммоль/л натрия и 4,0- 5,0 ммоль/л калия.
Обмен натрия и калия резко нарушается при Аддисоновой болезни (де фицит кортикостероидов, снижение в крови натрия и увеличение калия) и синдроме Конна (гиперпродукция альдостерона, увеличение в крови натрия
иснижение калия).
15.Кальций участвует в построении костной ткани, в процессе воз буждения нервных и сокращения мышечных клеток, в свертывании крови, яв ляется активатором некоторых ферментов (например, изоцитратдегидрогеназы), выполняет роль вторичного посредника гормонального действия.
Фосфор в составе фосфорной кислоты участвует в построении костной ткани, нуклеиновых кислот, фосфолипидов, фосфопротеинов, многих коферментов, макроэргических веществ, входит в состав фосфатной буферной системы, присоединение фосфорной кислоты активирует многие соединения.
На обмен кальция и фосфора влияет витамин Д, являющийся продуктом окисления холестерина и разрыва в его молекуле цикла В. Активная фор ма витамина Д 1,25-дигидроксихолекальциферол усиливает всасывание каль ция и фосфора в кишечнике и реабсорбцию их в почках, она также стиму лирует мобилизацию этих веществ из костной ткани, в результате концен трация кальция и фосфора в крови увеличивается. Другая активная форма витамина Д - 24,25-дигидроксихолекальциферол - усиливает минерализа цию костной ткани.
На обмен кальция и фосфора влияют также гормоны паратирин, кальцитонин и минералокортикостероиды. Паратирин (белок) повышает концентра цию кальция в крови (он стимулирует образование активной формы витами на Д) и уменьшает содержание в крови фосфора Тормозит реабсорбцию фосфатов в почках). Кальцитонин (пептид) снижает уровень кальция и фос фора в крови (усиливает отложение их солей в костной матрице и тормо зит их реабсорбцию в почках). Минералокортикостероиды (альдостерон, II-дезоксикортикостерон, слабее кортикостерон) усиливают выделение из организма кальция и фосфора. Ангиотензин стимулирует выделение альдо стерона,
16.В плазме крови в норме содержится 2,2-2,8 ммоль/л кальция и 0,9-1,2 ммоль/л фосфора.
При рахите (дефицит витамина Д) содержание кальция и фосфора в крови снижается, при этом коэффициент Са/Р возрастает. При паратиреопривной тетании (гипопаратиреоз) возникают гипокальциемия и гиперфос-
- 113 -
фатемия.
Кальций и фоофор в виде различных оодей вцделявтоя как через поч ки с мочой, так и через кишечник о калом. Цри этом раотворимые ооли, в том чиоле*%дрофоофат кальция, выводятся в основном о мочой, имеющей обычно кислый характер, а плохо растворимый гвдрофосфат и нераствори мый фосфат кальция - с калом. Изменение кислотности мочи в щелочную сторону понижает раотворимость дигвдрофоофата кальция» т.к. он начина ет переходить в плохорастворимую форму, что обусловливает его цреимущеотвенное выделение через кишечник. Поскольку растительная пища защелачивает мочу, а пища животного происхождения закиоляет ее, характер питания влияет на выделение из организма кальция и фосфора: богатая белками пища животного проиоховдения (мясо, рыба, сыр и др.) способст вует выделению фосфора и кальция через почки, растительная же пища - через кишечник.
17.Магний участвует в построении костной ткани, является актива тором многих ферментов. Хлор, наряду с натрием, - важнейший элемент, обусловливающий осмотическое давление биологических жидкоотей, он так же необходим для образования HCI в стенке желудка.
Магний активирует ферменты, относящиеся к фосфотрансферазам, к гидролизующим эфиры фосфорной кислоты, к синтетазам.
Недостаточность хлора в организме создается при сильных поносах
инеукротимой рвоте.
18.Сера в организме выполняет следующие основные функции: участ вует в построении структурных компонентов клеток (особенно много ее в кератинах и кислых гликозаминогликанах), она участвует также в биоло гическом катализе в составе £Н-групп в активных центрах ферментов, в молекулах ряда коферментов, наконец, сера участвует и в обезврежива нии токсичеоких веществ (образование конъюгатов с оерной кислотой).
Сера входит в состав таких ооединений, как белки (в аминокислотах Цистеине, цистине, метионине), витамины (тиамин, биотин,^-мэтилметио- нин). коферменты (тиамиядифосфат, биоцитин, фосфопантетеин, коэнзим А, глутатион,£-аденозилгомоцистеин), гликозаминогликаны (гиалуроновая кислота, ховдроитинсульфаты, гепарин и др.), оульфолипиды, парные жел- **ные кислоты (с таурином), соли (сульфаты).
Избыток серы выводится из организма в основном в виде сульфатов (около 80 %), около 15 % - в составе органических соединений (цистеин, метионин и др.) и около 5 % в ооставе эфиров серной киолоты.
19. При бронзовой (Аддисоновой) болезни происходит усиленная по-
8 -3 5 5
- 114 -
терн организмом натрия, хлора, воды (дегидратация) и задержка калия. Обусловлены эти нарушения недостаточной оекрецией надпочечниками ми нералокортикоотвровдов.
Основной причиной этого заболевания является аутопмунннй адреналит - поражение ткани надпочечников аутоантителами. Бронзовая болезнь развивается также при туберкулезном поражении надпочечников, цри ами лоидозе и других патологических процессах.
Мышечная слабость и адинамия при Аддисоновой болезни обусловлены гипогликемией и нарушением электролитного обмена (изменяется соотноше ние концентраций натрия и калия). Пигментация кожи развивается вследс твие избыточной секреции как кортикотропина (обладающего и свойствами меланотропина), так и самого меланотропина.
20.При рахите в крови снижается содержание кальция, в еще боль шей степени уменьшается уровень фосфора. Происходит это вследствие снижения интенсивности всасывания кальция и фосфора в кишечнике, а так же реабсорбции этих элементов в почках, кроме того, нарушается процесс минерализации костной ткани, возрастает активность щелочной фосфатазы.
Развитие симптомов рахита обусловлено недостатком в организме витамина Д. Активными формами витамина Д3 являются 1,25-дигидроксихо- лекальциферол и 24,25-дигидроксихолекальциферол.
21.При паратиреопривяой тетании в крови снижается содержание кальция и возрастает уровень фосфора, что обусловлено недостатком в организме паратирина. Наиболее частой причиной данной патологии явля ется нарушение функция паращитовидных желез после операции на щитовид ной железе, возможен гипопаратиреоз и аутоиммунного генеза.
Паратирин является белком.
22.Наиболее часто мочевые камни состоят из таких солей, как ураты (соли мочевой кислоты), оксалаты и фосфаты. Редко встречаются кам ни из карбоната кальция, а также цистиновые камни.
23.Минеральные вещества, обнаруживаемые в тканях в очень малых количествах, называются микроэлементами. К микроэлементам, необходимым для процессов жизнедеятельности, относят железо, медь, цинк, марганец, молибден, кобальт, селен, ванадий, иод, фтор, кремний, никель, хром.
Роль микроэлементов в организме заключается в следующем:
1.Участие в биологическом катализе (многие микроэлементы являютоя кофакторам*, входят в активные центры ферментов).
2.Участие в формировании костной ткани (фтор), в поддержании про-
- 115 -
отрансТвенной отруктурн нуклеиновых кислот (Fe, Си, Mn,2>i , Со,А4).
3. Учаотие в регуляции метаболизма (в отруктуру тиреоидных гормо нов, влияющих на вое виды обмена вещеотв, входит микроэлемент иод).
24. функции железа в организме: во-первых, железо, входя в ооотав
гемоглобина и миоглобина, участвует в транспорте кислорода и в залаоании его в мышцах; во-вторых, железо гема в цитохромах участвует в функ ционировании цепей транспорта электронов в митоховдриях.
Хелезооодержащими ферментами являются цитохромы (цитохромы в , цитохром Oj, цитохром о, цитохромы а в ооотаве цитохромокоидаэы, цито хром Р450), каталаза, глутатионшроковдаза, коантинокоидаза, альдегидоксидаза.
Запасается в организме железо в виде ферритина и гемоовдеринв в наибольшем количестве в печени, оелезенке и костном мозху.
Из организма избыток железа выводится главным образом с желчью через кишечник*
25.йод участвует в синтезе гормонов щитовидной железы. Он содер жится в основном в тироксине и 3,5,3^-трийодтиронине, но входит также
всостав различных дийодтиронинов и в различной отепени йодированных тиропирувата и тироацэтата.
При недостаточном поступлении йода в организм развивается эндеми ческий зоб. Для предупреждения этой патологии население снабжается йодированной солью.
26.Кобальт является соотавной частью витамина Bjg (кобаламина). Функция этого витамина заключается в том, что он в организме превраща ется в коферменты метилкобаламин и 5-дезоксиаденозилкобаламин. Метилкобаламин обеспечивает метилирование гомоцистеина, б^дезоксиаденозилкобаламин участвует в превращении метилмалоновой кислоты в янтарную и валина в лейцин.
При недостаточной обеспеченности организма витамином развива ется пернициозная анемия Адиооон-Бирмера.
Внешним фактором Кастла является кобаламин, поступающий в организм с пищевыми продуктами. Внутренний же фактор Кастла это гликоцротеин же лудочного сока, образующий комплекс с кобаламином и обеспечивающий в дальнейшем всасывание витамина.
27. Цинк участвует в синтезе инсулина в/-клетках поджелудочной железы и в его оекреции. Кроме того, цинк является кофактором некото рых ферментов, например, карбонатдегидратаэы, карбокоипептидазы А,
-116 -
аминопептидазы. Цинк является ооставной чаотью фактора роота нервов. Оя также по-видимому учаотвует в поддержании цроотраяЗвенной структуры
биополимеров.
28.Мэдь учаотвует в биологичеоком катализеу она является кофакто ром таких ферментов, как цитохромоковдаза, монофенол-моноокоигеназа (тировиназа), цитоплазматичеокая оупероксиддиомутаза, уратоковдаза (этот фермент есть у большинства млекопитающих, у человека же отоутотвует). Нарушение обмена меди наблпдаетоя при болезни Вильсона, прояв лением которой является гепатолентикулдоная дегенерация, сопровождаю щаяся значительным отложением меди в тканях.
29.Молибден является компонентом некоторых ферментов, например, ксантиноксвдазы, альдегидоксидазы, сульфитоксидазы, следовательно, он
принимает участив в биологичеоком катализе.
Недостаточная обеспеченность организма молибденом отражается преж де всего на активности ксантиноксидазы, что приводит к нарушению обме на пуринов (возможно, что это может обусловить образование ксантиновых камней в почках).
30.Марганец участвует в биологичеоком катализе, он является ко фактором ряда ферментов: митохондриальной супероксиддисмутазн, енолазы, изоцитратдегидрогеназы (для двух последних ферментов марганец может быть заменен магнием).
31.Фтор участвует в построении эмали зубов, его атомы по-видимо му включены в кристаллы гддроксиапатита.
Недостаточное поступление фтора приводит к развитию кариеса зубов, избыток же его в используемой воде обусловливает возникновение патоло гии, обозначаемой, как "пятнистая эмаль” (нарушается обызвествление зубов).
32.Роль кремния для человека мало изучена. Большие его количест ва содержатся в артериальных стенках и в соединительной ткани, возмож но, что он как-то участвует в минерализации костной ткани.
33.Никель является необходимым элементом для роста некоторых бактерий, он также представляет ообой кофактор растительного фермента уреазы. В животном организме никель по-видимому участвует в поддержа ния пространственной структуры нуклеиновых кислот и нуклеопротеинов,
вактивировании некоторых ферментов (возможно аргиназы, пептидгидролаз и др.).
-117 -
34.Селен является составной частью фермента глутатионпероксвдазы, которого много содержится в эритроцитах. Этот фермент может восстанав ливать за счет глутатиона как пероксид водорода, так и гидропероксиды липидов, способствуя стабильности биологических мембран.
35.Роль ванадия в метаболизме мало изучена. Известно, что он вли яет на липидный обмен, угнетает синтез холестерина.
36.Значение хрома для организма человека мало изучено. Его влия ние на углеводный и другие виды обмена по-видимому обусловлено тем, что он способствует связыванию инсулина с рецепторами клеточных мембран.
37.Для монофенол-монооксигеназы (тирозиназы) кофактором является медь, для енолазы - марганец (или магний), для карбокоипептвдазы - цинк, для альдегидоксидазы - молибден.
38.Для гексокина?ы кофактором является магний, для ксантиноксцдазы - молибден и железо, для метилмалонил-КоА-мутазы - кобальт в соста ве дезоксиаденозилкобаламина, для цитохромокоидазы - медь (и железо в составе гема).
39.Для карбонат-дегвдратазы кофактором является цинк, для глутатионпероксидазы - селен, для ферроксидазы - медь, для изоцитратдегидрогеназы - марганец (или магний).
40.Биогеохимическими провинциями называют районы с необычным (уменьшенным или увеличенным) содержанием в местных почвах и воде ка
ких-либо элементов, важных для жизни животных и растений, это может ка саться йода, меди, фтора и других элементов.
Биогеохимические провинции характерны распространением в них оп ределенных видов патологии.
- 118 - |
|
Р А З Д Е Л |
10 |
шотт крови |
|
З а н я т и е |
I |
1.Как транспортная система кровь выполняет функции: дыхательную (доставка к клеткам кислорода), питательную (снабжение клеток пласти ческим и энергетическим материалами), ввделительную (перенос продуктов о&енв к органам выделения), регуляторную (о кровью транспортируются вещества-регуляторы обмена веществ - гормоны).
функционирование крови как защитной сиотемы проявляется в следую щем: антйтела и система комплемента нейтрализуют чужеродные антигены и клетки, лейкоциты фагоцитируют инородные вещества и продукты распада клеток, система свертывания защищает от кровопотери при повреждениях сосудов, система фибринолиза обеспечивает свободное прохождение крови по сосудам, буферные сиотемы поддерживают постоянство pH внутриклеточ ной среды организма.
Механичеокая функция крови проявляется в том, что, заполняя капил лярную сеть, она способствует созданию напряжения, тургора тканей, спо собствует поддержанию формы органов.
Общий объем крови у взроолых людей в оредием составляет: 3,9 лит ра у женщин и 5,2 литра у мужчин.
Исследование крови больного позволяет диагностировать патологичес кий цроцеоо в организме, следить за его развитием и за эффективностью применяемой терапии.
2.Плазма представляет собой жидкую часть крови (без форменных элементов). Сыворотка это дефибринированная плазма. В цельной крови в среднем воды 83 %9 а сухого остатка - 17 %. В оыворотке крови в сред нем воды 90 %, сухого остатка - 10 %.
3.В среднем pH крови составляет около 7,4, колебания от 7,35
до 7,45.
Из кишечника при всасывании продуктов переваривали в кровь пос тупают как вещеотва кислого характера - жирные кислоты жиров, дикарбоновые аминокислоты белков, органичеокие киолоты фруктов и овощей (яб лочная, лимонная, щавелевая), кислые соли (фосфаты), так и вещеотва основного характера - ионы Уа+, К*, Са*+, llg**,УН£, диаминокислоты белков.
- 119 -
Из тканей в кровь непрерывно поступают различные продукты обмена: кислого характера - С02, лактат, жирные кислоты и другие метаболиты, чаото являющиеся кислотами; основного характера - адоиак (обычно в свя занном виде), креатинин, креатин.
4. Термином гомеоотаз обозначают динамическое постоянство внутрен ней среды организма в изменяющихся условиях его существования.
Кислотно-щелочное равновесие поддерживается, во-перйЫх, благодаря действию различных буферных систем (биохимические механизмы) и, во-вто рых, с помощью физиологических механизмов выделения из организма про дуктов метаболизма.
Буферными системами крови являются: гемоглобиновая (в ее состав входят гемоглобин и оксигемоглобин), белковая (белки нейтрализуют кис лые и основные продукты о помощью своих карбоксильных групп и амино групп), гвдрокарбонатная (состоит из угольной киолоты и ее натриевых и калиевых солей), фосфатная (дигидрофосфат и гидрофосфат натрия или ка лия).
5. Буферными называют химические системы, поддерживающие постоян ство pH среды. В организме они обычно состоят из слабой кислоты и ее соли о сильным основанием, буферами являются также белки,
pH, поддерживаемый буферной системой, зависит от соотношения мо лярных концентраций, составляющих ее компонентов. Емкость буферной сис темы определяется концентрацией ее компонентов.
6. Компонентами гемоглобиновой буферной системы являются гемогло бин (Н6) и оксигемоглобин (Нв02). на ее долю приходится до 75 %воей буферной емкости крови. Действие гемоглобиновой буферной системы напра влено на нейтрализацию угольной кислоты, возникающей из поступающего из тканей С02.
СО2 проникает путем диффузии в эритроциты, находящиеся в капилля рах периферических тканей, и о помощью фермента карбонатдегвдратазы превращается в угольную кислоту: С02 +Н^О--- Угольная кис лота диоооциирует: Н^С03 — ► Н+ + НСО3.
Цротон присоединяется к окоигемоглобину (предотвращается закиоление ореды). Это протонирование понижает ородотво гемоглобина к киолоОДу, кислород вытесняется и переходит из эритроцита в клэтки.
С02, связанный в составе гидрокарбоната (НСО3), транспортируется в легкие частично внутри ертроцитов, частично же - вне их (до 60 %), ®аодя из эритроцитов в плазму.
Около 10 %С02 в эритроцитах присоединяется к аминокислотам (к
- 120 -
их аминогруппам) с образованием карбаминогемоглобина (карбгемоглобина).
7. Компонентами гемоглобиновой буферной системы являются гемогло бин (Н6) и оксигемоглобин (HSOg). на ее долю цриходитоя до 75 % всей буферной емкости крови. Действие гемоглобиновой буферной системы напра влено на нейтрализацию угольной кислоты, возникающей из поступающего из тканей COg.
В легких кислород из воздуха альвеол проникает в эритроциты капил ляров, концентрация здесь его возрастает и он депротонирует гемоглобин, вытесняя протон, о образованием оксигемоглобина.
Увеличение концентрации протонов способствует переходу НСО3 в Н^С03. которая разлагается карбонатдегидратазой и С02 выделяется в аль веолярный воздух. По мере уменьшения количества НСО3 внутри эритроци та этот анион поступает в него из плазмы и также превращается в Н^С03, разлагаемую карбонатдегидратазой.
Снижение концентрации С02 в эритроцитах обусловливает и высвобож дение его из карбаминогемоглобина.
8. В процессе функционирования гемоглобиновой буферной системы в капиллярах периферических тканей ионы хлора перемещаются из плазмы внутрь эритроцитов, замещая выходящие из эритроцитов в плазму ионы Hcoj. В капиллярах легких происходит обратный процесс: вследствие вы деления С02 В альвеолярный воздух концентрация НСО3 в эритроцитах'сни жается, это ведет к поступлению данных ионов внутрь эритроцитов, на ме сто которых в плазму из эритроцитов поступают ионы хлора.
В норме содержание гемоглобина в крови составляет 12-14 %у жен щин и 13-16 %у мужчин. Уменьшение гемоглобина в крови бывает цри ане миях различной, этиологии: вследствие кровопотерь, дефицита железа, ви тамина В^2* фолиевой киолоты, при усиленном гемолизе эритроцитов и др. Увеличение гемоглобина наблюдается при эритремии, легочно~оврдвчной недостаточности, цри некоторых пороках оердца, при сгущении крови (в последнем случав увеличение не абсолютное, а относительное).
9. Белки плазмы крови в качестве буферной системы действуют свои* ми свободными карбоксильнши и аминогруппами. На долю этой буферной оиотемы приходится около 10 %воей буферной емкости крови. Действие белковой буферной системы крови направлено в большей степени на нейтра лизацию основных продуктов, так как белки сыворотки являются кислыми.
Взаимодействие белка о основанием: |
yCOOtfu |
||
соон |
+ /vaOH |
|
|
Белок |
->- Белок |