6. Для діагностики ряду захворювань визначають активність трансаміназ крові. Який вітамін входить до складу кофакторів цих ферментів ?
A.В6
B.В2
C.В1
D.В8
E.В5
7. У хворих на пелагру є прояви неврастеничного синдрому , понос, дерматит . Недостатністю якого вітаміну обумовлені зазначені зміни?
A.Вітаміну К
B.Вітаміну А
C.Вітаміну С
D.Вітаміну D
E.Вітаміну РР
8. Злоякісна гіперхромна анемія – хвороба Бірмера – виникає внаслідок нестачі вітаміну В12. Який біоелемент входить до складу цього вітаміну ?
A.Кобальт
B.Молібден
C.Цинк
D.Залізо
E.Магній
9. У процесі лікування парадонтозу застосовують антиоксиданти природного та штучного походження . Вкажіть , яка з наведених природних сполук використовується в якості антиоксидантного засобу ?
A.Нікотинова кислота
B.Фолієва кислота
C.Глюконова кислота
D.Пантотенова кислота
E.Аскорбінова кислота
10. Внаслідок дефіциту вітаміну В порушується окисне декарбоксилювання альфа- |
|
|
1 |
|
кетоглутарової кислоти . Синтез якого з наведених коферментів порушується при |
A. |
цьому ? |
Тіамінпірофосфату |
|
B. |
Нікотинамідаденіндинуклеотиду |
C. |
Флавінаденіндинуклеотиду |
D. |
Ліпоєвої кислоти |
E. |
Коензиму А |
|
31 |
11. Після тривалого вживання сульфаніламідних препаратів у хворого розвинулась мегалобласна анемія . Утворення активної форми якого вітаміну відбувається при цьому ?
A.Рибофлавіну
B.Тіаміну
C.Фолієвої кислоти
D.Пантотенової кислоти
E.Аскорбінової кислоти
12. Хворому похилого віку з ішемічною хворобою серця призначений препарат кокарбоксилаза , що є іншою назвою тіамінпірофосфату . Який вітамін входить до складу цього коферменту ?
A.Вітамін В2
B.Вітаміну В1
C.Вітаміну В5
D.Вітаміну В6
E.Вітаміну В12
13. За відсутності якого вітаміну спостерігаються такі прояви , як діарея , деменція та дерматит ?
A.Вітаміну С
B.Вітаміну Р
C.Вітаміну Н
D.Вітаміну Д
E.Вітаміну РР
14. У процесі лікування парадонтозу застосовують антиоксиданти . Вкажіть , яка з наведених природних сполук використовується в якості антиоксидантного засобу ?
A.Глутамінова кислота
B.Аскорбінова кислота
C.Пантотенова кислота
D.Фолієва кислота
E.Нікотинова кислота
Еталони відповідей :
1- С; 2 – Е; 3 – В; 4 – Е; 5 – C.
32
ВСТУП ДО ОБМІНУ РЕЧОВИН БІОЕНЕРГЕТИКА
Біоенергетика , або біохімічна термодинам іка, займається досліджненням енергетичних перетворень, що супроводжують біохімічні реакції .
Її головні принципи дозволяють пояснити , чомутрапляються одні реакції та неможливі інші. Небіологічні системи можуть здійснювати роботу за рахунок теплової енергії ,
біологічні – за рахунок енергії хімічних процесів .
В чому полягає важливість вивчення цієї теми для майбутніх лікарів і фармацевтів? Уся неохідна для життєдіяльності енергія повинна потрапляти в організм у вигляді палива – харчових продуктівЗнання. того, як організм вивільнює цю енергію є основою для порозуміння процесів нормального харчування . Вичерпання енергетичних ресурсів призводить до голодної смерті , а запасання надлишкової енергії у вигляді харчовин речовин – до ожиріння .Корекція порушень обмінних процесів за допомогою фармацевтичних засобів також повинна враховувати енергетичні потреби організму . Всі хімічні реакції в живих клітинах підпорядковуються законам термодінамики .
Перший закон : енергія не створюється з нічого та не зникає , вона лише перетворюється в еквівалентних кількостях з одного виду в інший , тобто внутрішня
енергія системи залишається постійною . |
Самовільно хімічні процеси можуть |
||
проходити лише в одному напрямку |
– досягнення рівноваги , |
тобто максимальної |
|
ентропії . Ентропія – це мірахаосу, неупорядкованості . |
|
||
Другий закон: ентропія |
при самовільних процесах |
зростає . Самовільно |
|
неупорядкована система ніколи |
не п еретвориться в упоряд |
ковану . Для цього |
|
перетворення треба витратити додаткову енергію .
Напрямок перебігу реакцій можна визначити на практиці за допомогою
вільної енергії системи, котру можна вимірити .
G = Н - T S
Енергетичний стан будьякої системи виражається цією формулою
G - це та частина енергії системи, котру можна використовувати для виконання роботи;
Т S - зв’язана енергія, котра не може бути використана на роботу;
Н - ентальпія – внутрішня енергія системи ( може бути вимірена експериментально)
якщо G < 0, то реакц ія екзергонічна, тобто перебігає самовільно з вивільненням енергії (ці реакції постачають клітинам енергію);
якщо G > 0, то реакц ія ендергонічна, тобто відбувається з використанням зовнішньої енергії;
якщо G = 0, - це стан рівноваги . |
33 |
Життєво необхідні процеси– реакції синтезу, скорочення м’язів, проведення нервових імпульсів, активн ий транспорт – отримують енергію шляхом хімічного поєднання з
окисними реакціями, тобто існує поєднання екзергонічних реакцій з ендергонічними .
До екзергонічних реакцій належать катаболічні реакції - реакції розщеплення або окиснення “паливних” молекул (енерговмісних нутрієнтів), котрі надходять в організм
у складі харчових продуктів.
До ендергонічних реакцій належать анаболічні реакції - реакції синтезу складних біоорганічних сполук– клітинних макромолекул .
•Сукупність усіх біохімічних перетворень хімічних речовин у живому організмі - це
метаболізм.
Поєднання ендергонічних процесів з екзергонічними
Клітинні макромолекули:
білки
полісахариди
ліпіди нуклеїнові кислоти
|
|
|
АДФ+Ф |
|
|
|
НАД+ |
|
|
|
НАДФ+ |
|
|
|
ФАД |
|
|
|
АТФ |
|
анаболізм |
|
|
|
|
|
НАДН2 |
|
|
|
|
|
|
|
НАДФН2 |
|
|
|
ФАДН2 |
|
|
|
хімічна |
|
|
|
енергія |
|
|
|
|
|
Молекули- |
|
|
|
попередники: |
|
|
|
амінокислоти |
|
|
|
моносахариди |
|
|
жирні кислоти |
|
||
азотові основи |
|
||
Енерговмісні нутрієнти:
вуглеводи
ліпіди
білки
катаболізм
Енергетично бідні кінцеві продукти
СО2 Н2О
NН3
Катаболічні шляхи вивільнюють енергію у вигляді
АТФ, а також НАДН2, НАДФН2 і ФАДН2 .
Ця енергія може використовуватисяв анаболічних реакціях для
34 |
синтезу клітинних макромолекул із низькомолекулярних сполук. |
|
Для поєднання цих процесів необхідний посередник. У процесі екзергонічних реакцій синтезуються сполуки з високим енергетичним потенціалом ~Е, котрі вже
далі використовуються в ендергонічних реакціях. Таким шляхом трапляється передача хімічної енергії від екзергонічного до ендергонічного процесу .Сполуки з високим
енергетичним потенціалом , макроергічні сполуки (~Е), – це біомолекули з високою стандартною вільною енергією перенесення кінцевої фосфатної групи.
~ |
рибоза |
аденін |
|
АТФ |
|
Ф |
гідроліз |
|
рибоза 
аденін
АДФ
Головним макроергом у живих організмах є аденозинтрифосфат
(АТФ), котр ий забезпечує передачу вільної енергії від екзергонічних до
ендергонічних процесів .
Символ (~) означає, що перенос груп и,
поєднаної таким зв ’язком, супроводжується вивільненням великої
кількості вільної енергії .
Вільна енергія гідролізу кінцевої фосфатної групи АТФ:
G0 = - 30,5 кДж/моль.
Синтез АТФ із АДФ і фосфату (фосфорилювання АДФ) відбувається в організмі за двома шляхами , котрі відрізняються один від іншого джерелом енергії для утворення макроергічного зв’язку :
|
|
|
енергія |
|
|
АДФ |
+ |
Ф |
|
|
АТФ |
|
|
||||
1. Окисне фосфорилювання (головний шлях синтез у): |
здійснюється за рахунок |
||||
енергії окиснення різноматітних сполук(метаболітів або субстратів окиснення). |
|||||
2. Субстратне фосфорилювання : |
здійснюється за |
рахунок енергії розриву |
|||
макроергічних зв’язків субстрату. |
|
|
|
|
|
Крім АТФ, існують й інші макроерги .
Це |
метаболіти |
вуглеводного , |
||
ліпідного |
та |
амінокислотного |
||
обмінів, а так |
|
ож фосфаген и |
||
(креатинфосфат ), кот рі |
виступають |
|||
як |
резервуари макро |
ергічних |
||
зв’язків: |
|
|
|
|
Макроергічні сполуки: G0
фосфоенолпіруват |
- 61,9 |
кДж/моль |
карбамоїлфосфат |
- 51, 4 |
кДж/моль |
1,3-дифосфогліцерат - 49,3 |
кДж/моль |
|
креатинфосфат |
- 43,1 |
кДж/моль |
35
Таким чином, завдяки накопиченню енергії у специфічних фосфатних зв’язках АТФ стає можливим її перенесення в живих клітинах . Але оскільки жива клітина не є рівноваговою системою , хімічна енергія може накопичуватися у макроергічних зв’язках після її вивільнення ізхарчувальних речовин.
Слід розуміти , що енергія вивільняється лише з продуктів розпаду харчувальних речовин , котрі утворюються внаслідок обміну речовин .
Обмін речовин в організмі людини складається з наступних послідовнихстадій: 
1. Надходження харчувальних речовин - білків, жирів, вуглеводів - у складі
продуктів харчування .
2. Перетравлення харчувальних речовин у шлунково -кишковому трактідо простих сполук , здатних до всмоктування у слизовій оболонці кишечника .
3. Транспорт продуктів перетравлення до певних органів і тканин за допомогою крові та лімфи .
4.Внутрішньоклітинний метаболізмпроміжний обмін.
5.Виведення з організму кінцевих продуктів обміну речовинвуглекислого: газу, води, сечовини , солей амонію .
36
3 стадія (спільна для всіх видів обміну речовин) - окиснення ацетил ~КоА до кінцевих
продуктів – вуглекислого газу та води |
. Ця стадія локалізована в |
клітинних |
енергетичних станціях - мітохондріях , і складається іздвох процесів: |
|
|
циклу трикарбонов их кислот (ЦТК), внаслідок котрого утворюється СО2, а атоми
водню використовуються |
для в ідновлення кофермент ів НАД і ФАД. |
Водень - це |
|||||||||
універсальне енергетичне паливо , |
що використовується у дихальному ланцюгу для |
||||||||||
утворення енергії та води. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
систем а транспорту електронів |
в мембранах м |
ітохондрій, в якій атоми водню |
|||||||||
поступово |
переносяться на кисень з утворенням ендогенної , або метаболічної ,води. |
||||||||||
Ця система |
поєднана з окис ним фосфорилюванням , в наслідок |
якого енергія |
|||||||||
біологічного окисненнявикористовується для синтезу АТФ. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
БІЛКИ |
|
ВУГЛЕВОДИ |
|
|
ЛІПІДИ |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
амінокислоти |
моносахариди |
гліцерин |
жирні кислоти |
NН3 піруват
СО2
ацетил -КоА
СО2 |
ЦТК |
СО2 |
|
2Н+ 2Н+ 2Н+ 2Н+
О2 
Дихательний ланцюг мітохондрій 
Н2О
тепло |
енергия |
АДФ + Ф |
АТФ |
|
37
Шляхи використання киснюв реакціях біологічного окиснення
|
Існує чотири типи |
реакцій окиснення органічних субстратів, в котрих |
• |
використовується |
кисень . |
1. Оксидазний шлях (80-90% споживання кисню) |
||
• Продукти – окиснений субстрат , вода та енергія. Реализується у мітохондріях у |
||
• |
дихальному ланцюзі. |
|
2. Оксигеназний шлях (8-12% споживання кисню): |
||
• |
- за допомогою монооксигеназ : один атом кисню включається у субстрат , |
|
• |
другий – у молекулу води; |
|
• |
- за допомогою діоксигеназ : обидва атоми киснювключаються у субстрат |
|
• |
Це вільне , непоєднане з синтезом АТФокиснення природних або неприродних |
|
|
субстратів (ксенобіотиків) відбувається в мікросомах печінки, кори наднирників . |
|
• |
Воно називається мікросомальним окисненням. |
|
Шляхом мікросомального окиснення із холестерину утворюються жовчні кислоти , |
||
|
стероїдні гормони , а в печінці знешкоджуються ксенобіотики , в тому числі |
|
• |
лікарські препарати , токсини екзота ендогенного походження . |
|
Мікросомальні ланцюги – це короткі ланцюги транспорту протонів та електронів , |
||
• |
джерелом котрих є відновлений НАДФ , а активатором кисню – цитохром Р-450. |
|
3. Пероксидазний шлях: це шлях відновлення кисню до пероксиду водню за |
||
|
допомогою пероксидутворюючих ферментів – флавопротеїнів . За цим шляхом |
|
|
окиснюються біогенні аміни, амінокислоти . Перекис водню – це токсична |
|
|
речовина , але у фагоцитуючих клітинах , наприклад , лейкоцитах , її утворення |
|
• |
необхідне для знешкодження патогенних бактерій . |
|
4. Вільнорадикальне окиснення відбувається під дієюактивних форм кисню |
||
|
(АФК), що утворюються шляхом одноелектронного відновлення кисню . До АФК |
|
|
належать : |
|
-супероксид -аніон;
-перекис водню ;
-гідроксильний радикал;
-синглетний кисень .
• АФК – це дуже реакційноздатні молекули, котрі самовільно прискорюють
ланцюгові реакції перекисного окиснення ліпідів(ПОЛ) та шляхом окиснення модифікують структуру інших макромолекул : білків, нуклеїнових кислот .
• Процеси споживання киснюактивно відбуваються у мембранах, особливо у
ділянках із ненасиченими жирними кислотами у складі фосфоліпідівУ. номальних клітинах таким чином відбувається оновленнямембран, регулюється їхня
проникність .При надмірній активації ПОЛ виникають незворотні зміни, котрі призводять до загибелі клітин .
• Супероксид-аніон активує утворення в тканинахNО-радикалу, котрий сприяє вазодилатації. Після перетворення останнього в пероксинітрит індукується апоптоз – запрограмована смерть клітин.
• За допомогою антиоксидантів клітини захищають себе від дії радикалів кисню .
Антиоксидант вітамін Е обриває ланцюгову реакцію перекисного окиснення жирних кислот шляхом утворення з радикалами неактивних форм. Його
синтетичний аналог – ацетат токоферолу – використовується в медицині .
38
Біологічне окиснення
|
|
|
|
|
|
|
зовнішня |
|
• Біологічне окиснення , що супроводжується |
АТФ-синтаза |
|||||||
мембрана |
||||||||
споживанням кисню з наступним утворенням |
кристи |
|||||||
енергії та води, називається |
|
тканинним |
|
|
||||
диханням. |
Це багатостадійний процес |
|
внутрішня |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
перенесення |
атомів водню (протонів і електронів ) |
|
||||||
|
мембрана |
|||||||
від субстарту до кисню з утворенням води та |
|
|||||||
|
|
|||||||
вивільненням енергії . |
|
|
|
|
|
|||
SH2 |
|
|
|
|
||||
• Субстрати окиснення |
утворюються |
|
|
|||||
внаслідок катаболізму вуглеводів |
, ліпідів і білків. |
|
|
|||||
Процес їхнього окиснення відбувається не за |
|
|
||||||
рахунок приєднання атомів кисню , а шляхом |
|
|
||||||
дегідрування , тобто відщеплення атомів водню . |
|
|
||||||
|
Н2 |
матрикс |
Водень |
– це універсальне енергетичне |
|
паливо , котре використовується у тканнинному |
||
диханні для утворення енергії та води. |
||
• Тканинне дихання складається з |
||
поліферментного ланцюгу перенесення |
||
електронів і протонів , котрий називається |
||
мітохондріальним дихальним ланцюгом або дихальним ансамблем. Його складові вбудовані во
внутрішню мембрану мітохондрій : від 5 до 20 |
рибосоми |
тисяч ансамблей в одній мітохондрії . |
протонні канали |
Проміжні переносники (Р) при транспортуванні електронів від вихідного донору електронів (субстрату) SH2 до термінального акцептору – кисню О2
Повний процес складається зланцюгу послідовних окисно -відновних реакцій, в
котрих переносники взємодіють один із іншим . Кожний проміжний переносник(Р) спочатку виступає у ролі акцептору електронів і протонів , тобто відновлюється . Далі він передає електрон наступному переноснику і знов повертається до окисненого стану.На останній стадії переносник передає електрони кисню, котрий після приєднання протонів відновлюється до води.
відновл . відновл . відновл . відновл .
39
1. НАД-залежні дегідрогенази |
|
|
|||
|
Н |
Це складні ферменти |
, кот рі |
||
2Н+2е- |
.. |
безпосередньо |
каталізують |
||
+ Н+ реакції окис нення субстрат ів |
|||||
|
|||||
|
R |
||||
|
(первинні |
дегідрогенази). |
|||
|
|
|
|
НАДН |
НАД+, активна форма вітаміну |
|||||
|
|
|
|
РР, - кофермент цих ферментів. |
||||||
|
|
(відновлена форма) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Від субстрату на |
НАД+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
переносяться |
два електрони й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
один протон . Другий протон |
||
НАД+ |
|
|
|
|
|
переходить у середовище . |
||||
(окиснена форма ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2. Флавінові дегідрогенази або флавопротеїни (ФП) |
|
|
||||||||
|
2Н |
+2е- |
|
|
Н |
|
|
Це складні |
ферменти з |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
простетичними |
групами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ФМН або |
ФАД (активні |
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
форми вітамину В2). |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
ФАДН2 (ФМНН2) |
|
|
|
|||
ФМН |
(відновлені) |
|
ФАД
ФАД, (ФМН)
(окиснені)
ФАД-залежні дегідрогенази |
каталізують |
окиснення ряду субстрат |
ів, напр иклад, |
бурштинової кислоти |
(сукцинату), т обто це |
первинні дегідрогенази |
(сукцинатдігидро- |
геназа). ФМН є простетичною групою НАДН - дегідрогенази. Цей фермент необхідний для окиснення НАДН .
3. Убіхінон – коензим Q (КоQ)
КоQ
(окиснений)
2Н+2е-
ОН
КоQН2
Це невелика молекула , розчинна у ліпідному шарі мембрани завдяки неполярному
боковому ланцюгу . КоQ легко переміщується всередині мембрани . Назва “убіхінон ”
виникла завдяки його розповсюдженості у природі .
Коензим |
Q є колектором протон |
ів і |
електронів |
від відновлених кофермент ів |
|
ФМНН2 і ФАДН2. Його відновлена форма -
КоQН2.
40 |
|
( відновлений) |
ОН |
||
|
|
|