Шпора по БХ. Биохимия и ее задачи

• Название: Биохимия и ее задачи
• Анкор: Шпора по БХ.doc
• Дата: 17.02.2018
• Размер: 1.3 Mb.
• Имя файла: Шпора по БХ.doc
• Тип: Документы; #15625
• страница: 23 из 28

Жирорастворимые витамины

Витамин А

Витамеры: А1 – ретинол и А2 – ретиналь.

Клиническое название: антиксерофтальмический витамин.

По химической природе: циклический непредельный одноатомный спирт на основе кольца -ионона.



Может разрушаться кислородом, т.е. является антиоксидантом.

Роль витамина А в метаболизме:

1. Участвует в росте и дифференцировке клеток эмбриона, развивающегося организма. Участвует в делении и дифференцировке быстро пролиферирующих тканей (хрящевые, костные, эпителиальные ткани), т.к. витамин А может инициировать репликацию и участвует в образовании хондроитинсульфата.

2. Участвует в фотохимическом процессе зрения. В состав зрительного пигмента родопсина входит 11-цис-ретиналь, который при освещении переходит в 11-транс-ретиналь, активирующий фосфодиэстеразу, которая расщепляет цГМФ, в результате чего ионные каналы мембраны закрываются, возникает гиперполяризация мембраны и генерируется нервный импульс. При этом родопсин разлагается на белок опсин и 11-транс-ретиналь. В темноте наблюдается регенерация родопсина: транс-ретиналь (алкоголь-ДГ, НАД·Н2 → НАД) транс-ретинол (изомераза) цис-ретинол (алкоголь-ДГ, НАД·Н2 → НАД) цис-ретиналь (+опсин) родопсин

Гиповитаминоз А проявляется нарушением темновой адаптации. Если наблюдается в растущем организме, то имеет место задержка роста. Гиповитаминоз А может перерасти в авитаминоз А, проявляющийся гемеролопией ("ночной слепотой"). При недостатке витамина А нарушается эпителизация, наблюдается избыточное ороговение эпителия (сухость кожи, сухость роговицы глаз – ксерофтальмия). Ксерофтальмия может привести к развитию микрофлоры, кератомаляции (размягчению роговицы), затем к её помутнению и амблеопии (слепоте).

Причины гипо- и авитаминозов А:

- недостаток в пище

- нарушение всасывания в кишечнике

- заболевания печени, при которых провитамин (кератин) не превращается в витамин

- повышенная потребность в витамине А – у растущего организма, беременных, ночных водителей)

Суточная потребность витамина А 1,0 - 2,5 мг, а провитамина А (каротина) 2,0 – 4,0 мг.

Каротин (провитамин А) – димер витамина А. Содержится в растительных продуктах. (Различают альфа-, бета- и гамма-каротин.)

Источники витамина А:

- животные жиры (рыбий жир, печень, яичный желток, сливочное масло);

- каротин растительного происхождения (морковь, свекла, томаты, зеленый горошек).
Витамин D

Антирахитический витамин. Существуют два витамера:

D2 – эргокальциферол и D3 – холекальциферол.

Витамин D2 содержится в грибах. Витамин D3 синтезируется в организме под действием УФО (ультрафиолетового облучения):

7-дегидрохолестерол → холекальциферол (D3)



Роль витамина D в обмене веществ:

Витамин D3 (холекальциферол) подвергается в организме превращению. Он поступает в печень, где под действием 25-гидроксилазы превращается в 25-гидроксихолекальциферол, затем в почках под действием ПТГ и 1-гидроксилазы – в 1,25-дигидроксихолекальциферол (гормон кальцитриол)



кальцитриол

Функции кальцитриола

1. регулирует всасывание кальция и фосфора в кишечнике путем активации синтеза в энтероцитах кальций-связывающего белка (кальбиндина D);

2. в костях способствует минерализации ткани, поддержанию нормальной концентрации кальция и фосфора в межклеточном пространстве.

(повышает активность щелочной фосфатазы, повышает концентрацию кальций-связывающего белка и остеокальцина)

Гиповитаминоз D приводит к снижению уровня кальция в крови, снижению кальция и фосфора в межклеточном пространстве, нарушению минерализации костной ткани.

Авитаминоз D – рахит. Различают рахит I типа (при недостатке витамина D) и рахит II типа (при недостатке рецепторов). Проявляется рахит деформациями скелета ("рахитические четки", Х-образные или О-образные голени, килевидная грудная клетка).

Недостаток витамина D у взрослых сопровождается остеомаляцией, а в крови увеличивается активность щелочной фосфатазы.

Причины гиповитаминозов D:

- недостаток витамина D в пище

- недостаток УФ (солнечного) облучения

- недостаток парат-гормона

Суточная потребность вит. D 0,012-0,025 мг.

Источники витамина D: яичный желток, рыбий жир, сливочное масло (лучше летнее), печень, молоко.

Витамин Е

Устар.: антистерильный витамин, антиоксидантный энзим.

В химическом плане это альфа-, бета-, гамма- и дельта-токоферолы, но преобладающим является альфа-токоферол.

Витамин Е устойчив к нагреванию.

Роль витамина Е в обмене веществ

1. регулирует интенсивность свободно-радикальных реакций. Препятствует перекисному окислению липидов биомембран;

2. повышает активность витамина А.

Гиповитаминоз Е специфической картины не имеет. Наиболее специфичны гемолитическая анемия недоношенных и патологии мембран.

Суточная потребность витамина Е 20-25 мг.

Источники витамина Е: растительные масла (!), а также печень, желток яиц, проросшие зерна; масло облепихи.

Витамин К

Антигеморрагический витамин.

Витамеры: К1 – филлохинон и К2 – менахинон.

Роль витамина К в обмене веществ

Это кофактор карбоксилирования глутаминовой кислоты (ГЛУ) в белке крови протромбине для его превращения в тромбин.

протромбин → тромбин [карбоксилирование гамма-углеродного звена остатка глутамата]

Антагонист витамина К – варфарин (крысиный яд), он близок по структуре к витамину К, является антикоагулянтом.

Витамин К поступает в организм с зелеными растениями (шпинат, крапива), жирами, а также синтезируется микрофлорой кишечника.

Гиповитаминоз К проявляется геморрагиями.

Авитаминоз К чаще наблюдается при нарушении всасывания его в кишечнике.

{водорастворимая форма витамина К - викасол}

Водорастворимые витамины

Витамин С

Аскорбиновая кислота, антискорбутный витамин (скорбут = цинга).

Является лактоном. Легко окисляется:

О=С─┐ О=С─┐

| │ | │

НО-С │ -2Н О=С │

║ О ◄═══► | О

НО-С │ +2Н О=С │

| │ | │

НС─┘ НС─┘

| |

НО-СН НО-СН

| |

Н₂С-ОН Н₂С-ОН

аскорбат дегидроаскорбат

Енольные гидроксилы неустойчивы, особенно в присутствии кислорода. В кислой среде витамин С сохраняется лучше.

Роль витамина С в обмене веществ

1. участвует в реакциях гидроксилирования (ЛИЗ→ОЛИ, ПРО→ОПР), что требуется для "сшивок" молекул коллагена в соединительной ткани;

2. участвует в триптофана и диоксиметила с образованием нейромедиаторов (норадреналин и др.);

3. необходим для синтеза кортикостероидов;

4. необходим для образования нейромедиаторов.

Гиповитаминоз С проявляется поражением соединительной ткани – повышенная хрупкость сосудов, пипехии (точечные кровоизлияния на коже), кровоточивость десен.

Авитаминоз С – цинга (скорбут): кровоизлияния во внутренние органы, более выраженные повреждения соединительной ткани.

Суточная потребность витамина С 100-150 мг. Она возрастает при инфекционных заболеваниях, стрессовых состояниях, лактации, беременности – до 300 мг/сут.

Источники витамина С: овощи, фрукты, зеленые растения; главные – черная смородина, шиповник, грецкий орех, цитрусовые. В России основным источником его является картофель (10 мг/100 г) и квашенная капуста.

Причины гиповитаминоза С:

1. витамин С неустойчив;

2. он необходим в относительно больших количествах;

3. в организме отсутствуют запасы витамина С.

Витамин Р

Витамин проницаемости.

Витамеры: рутин, катехины, цитрин.

Это витамин-спутник витамина С.

Гиповитаминоз Р: поражение сосудов, нарушение их проницаемости.

Роль в обмене веществ

Витамин Р тормозит активность гиалуронидазы, чем сохраняет соединительную ткань. А также участвует в окислительно-восстановительных реакциях.

Потребность в витамине Р не установлена.
Витамин В1

Тиамин, антиневритный витамин.



Тиамин устойчив в кислой среде (до 140ºС), а в щелочной среде быстро разрушается.

Роль витамина В1 в обмене веществ

1. из него образуется ТПФ (тиаминпирофосфат) – кофермента декарбоксилаз кетокислот (пируват-ДК-комплекс, альфа-КГ-ДК) и транскетолазы;

2. участвует в передаче нервного импульса;

3. является коферментом транскетолазы.

Гиповитаминоз В1: накопление ПВК и альфа-КГ в крови из-за нарушения их превращений, поражение нервной ткани из-за недостатка глюкозы.

Авитаминоз В1 – болезнь бери-бери: полиневриты, отеки, сердечно-сосудистая недостаточность (иногда до некрозов), нарушения секреции и моторики ЖКТ (атония кишечника). Чаще развивается при хроническом алкоголизме, когда витамин В1 не всасывается.

Суточная потребность витамина В1 2-3 мг. Потребность возрастает при углеводной пище (0,5 мг витамина на каждые 1000 ккал).

Источники тиамина: дрожжи, хлеб грубого помола, каши, крупы (овсяная, гречневая, фасоль).
Витамин В2

Рибофлавин



Устойчив в кислой среде, но разрушается в нейтральной и щелочной. Легко окисляется по двойной связи, что позволяет ему участвовать в о/в реакциях в виде коферментов (ФМН, ФАД):

- окисляет восстановленную форму НАД·Н (компонент НАД·Н-дегидрогеназы в дыхательной цепи),

- окисляет жирные к-ты, янтарную к-ту, аминокислоты.

Авитаминоз В2: поражение эпителия слизистых, кожи, глаз; сухость слизистых губ, полости рта, трещины губ; дерматиты, сухость конъюнктивы, переходящая в конъюнктивиты, кератиты, васкуляризация глазных яблок.

Суточная потребность 2-4 мг.

Источники: дрожжи, печень; хлеб грубого помола, соя, яйца, молоко.

Витамин РР

Антипеллагрический витамин.

Витамеры: никотиновая к-та, никотинамид, ниацин.



Устойчив при кипячении.

Роль витамина РР в обмене веществ

Используется для синтеза НАД и НАДФ – коферментов дегидрогеназ.

Гиповитаминоз РР: усталость, слабость. Более выраженный – пеллагра: диарея, дерматиты, деменция (слабоумие).

Суточная потребность витамина РР 20-25 мг.

Источники: дрожжи, печень, грибы, соя, бобы, мясо, мука пшеничная грубого помола. Может синтезироваться в организме из аминокислоты триптофана при участии витамина В6.

Поэтому гиповитаминоз РР бывает при белковом голодании и при гиповитаминозе В6.
Витамин В6

Антидерматитный витамин.

Пиридоксин → пиридоксаль → пиридоксамин [нарисовать формулы]



(все три эти соединения обладают витаминным действием)

Роль витамина В6 в обмене веществ

1. он необходим для образования ПФ (пиридоксальфосфата) – кофермента амино-ТФ, декарбоксилаз АК, дезаминаз АК;

2. необходим для превращения триптофана в витамин РР;

3. нужен для превращения дельта-аминолевулиновой кислоты в гем.

{Т.е., вит.В6 нужен для обмена аминокислот}

Гиповитаминоз В6: анемия из-за нарушения обмена АК, плюс дерматиты, стоматиты, глосситы, конъюнктивиты.

Суточная потребность в витамине В6 2-3 мг.

Источники: печень, дрожжи, хлеб грубого помола, горох. Также он синтезируется микрофлорой кишечника.

Гиповитаминоз возможен при длительном употреблении антибиотиков, особенно, противотуберкулезных препаратов.
Витамин В9, В10, В_С (фолиевая кислота)

Фолиевая кислота, фолацин. Антианемический витамин.

Роль фолиевой кислоты в обмене веществ

Участвует в транспорте одноуглеродных фрагментов (-СООН, -СН3, СН=О): превращение урацила в тимин, этаноламина в холин; синтез АК метионина, серина, пуриновых оснований.

{Т.е., фолиевая кислота нужна для обмена белков и нуклеиновых кислот}

Гиповитаминоз фолиевой кислоты: анемия, затем диарея.

Суточная потребность фолиевой к-ты 0,2 мг.

Источники: зеленые растения (шпинат, капуста), фасоль, печень, молоко, яйца; плюс синтезируется микрофлорой кишечника.

Причины недостатка фолиевой к-ты:

- использование антибиотиков;

- заболевания ЖКТ (кишечника);

- недостаточность белкового питания.

Особенно недостаток фолиевой к-ты проявляется при беременности (у 58% беременных), им нужно до 0,6 мг/сут. Считается, что 98% недоношенных и имбицильных детей обусловлено дефицитом фолиевой кислоты.
Витамин В12

Кобаламин. Антианемический витамин.

Имеет красный цвет. На свету разлагается.

Роль кобаламина в обмене веществ

- транспорт метильных групп;

- участвует в транспорте водорода;

- превращение рибозы в дезоксирибозу;

- участвует в синтезе метионина.

{Т.е., кобаламин нужен для обмена белков и нуклеиновых кислот.}

Недостаток кобаламина: анемия, поражение нервной системы, снижение кислотности желудочного сока.

Суточная потребность в кобаламине 0,003 мг.

Источники: печень, рыба, яйца, молоко, + синтезируется микрофлорой. (в дрожжах – нет)

Недостаток кобаламина может возникать при заболеваниях желудка, в котором вырабатывается внутренний фактор Касла (транскоррин), необходимый для всасывания витамина В12.
Витамин В3

Пантотеновая кислота. [рис. формулы НОСН₂-С((СН₃)₂)-СН(ОН)-СО-NH-СН₂-СН₂-СООН]

Состоит из масляной кислоты с -аланином.

Роль в обмене веществ

Участвует в образовании КоА, который в свою очередь участвует:

1. синтезе и распаде жирных кислот;

2. транспорте ацильных остатков (пр., АцКоА)

3. в реакциях окислительного декарбоксилирова­ния пирувата и -кетоглутаровой кислоты.

{Т.е. витамин В3 необходим для обмена Б, Ж, У}

Авитаминоз – представлен разными формами; характерны дерматиты, поражения слизистой оболочки внутренних органов, поражение ЖВС (надпочечники, тимус), поражение нервной ткани. Авитаминозы практически не встречаются.

Суточная потребность 10 мг.

Этот витамин широко распространен, содержится в печени, яйцах. овсяных хлопьях, дрожжах. Также синтезируется микрофлорой кишечника.

Витамин Н (биотин)

Антисеборейный витамин. Структура: тиофен, соединеный с мочевиной+ боковая цепь (валериановая кислота).

Устойчив при нагревании.

Роль биотина в обмене веществ

Биотин – кофермент карбоксилирования (превращение ацетил-КоА в малонил-КоА в синтезе ВЖК) и кофермент транскарбоксилирования в синтезе пуриновых оснований.

Авитаминоз Н – себорея: покраснение и шелушение сальной кожи на волосистой части головы.

Суточная потребность витамина Н 0,010 мг.

Источники: печень, яйца, молоко.

Авитаминоз бывает при употреблении сырых яиц, содержащих авидин (антивитамин Н).
Витаминоподобные вещества

Парааминобензойная кислота

Роль: входит в состав фолиевой кислоты, участвует в пигментации. При авитаминозах нарушение пигментации.

Холин

Относится к витаминоподобным веществам.

НО-СН₂-СН₂-N(CH₃)₃

Роль в обмене веществ

1. холин входит в состав сложных липидов (фосфатидилхолин);

2. источник метильных групп при синтезе различных соединений.

В организме синтезируется из серина и метионина в необходимых количествах. Но метионин – незаменимая АК!
АНТИВИТАМИНЫ

Это вещества, которые нарушают использование витаминов.

Их 2 группы:

1. антивитамины, прямо воздействующие на снижение активности витаминов, например авидин на витамин А, аскорбатоксидаза на витамин С;

2. структурные аналоги витаминов, похожие на витамины, но оказывающие противоположное действие, например сульфаниламиды похожи по структуре на ПАБК. Такие вещества используют для гибели микроорганизмов, которые их не различают.
Биохимия печени

Роль печени в обмене веществ

Печень занимает центральное место в обмене веществ организма. Особенность анатомического расположения и связи с другими органами, позволяет печени участвовать во всех видах обмена веществ. Печень кровоснабжается печеночной артерией и воротной веной, которые в ней образуют обширную капиллярную сеть, следовательно, все вещества поступающие в организм вместе с пищей, после их всасывания в кровь распределяются печенью по всему организму. Через печень протекает около 1,2 литра крови в минуту. Площадь капиллярных синусоидов в печени взрослого человека 400-450 м².

Важнейшие функции печени:

1. синтетическая - происходит превращение питательных веществ в такие формы, которые могут быть использованы другими тканями:

- белки плазмы крови (альбумины, глобулины, фибриноген, протромбины);

- группа белков участвующих в транспорте липидов (ЛПОНП, ЛПНП, ЛПВП);

- гормонов (транскортины);

- витаминов;

- микроэлементы (трансферины, церрулоплазми­ны – переносчики ионов меди)

В печени синтезируется глюкоза, гликоген, нейтральные жиры, ХС, ФЛ, ВЖК (заменимые), кетоновые тела.

В печени активно синтезируются из АК небелковые азотистые соединения: коферменты (HS-KoA), креатин, глутатион, никотиновая кислота, пуриновые и пиримидиновые основания, порфирины.

В печени происходит биосинтез мочевины, мочевой кислоты, активно протекают реакции обмена АК (переаминирование, окислительное дезаминирование, декарбоксилирование), что обеспечивает поддержание в организме баланса заменимых АК, биогенных аминов.

2. депонирующая. В печени может депонироваться гликоген, ТГ, жирорастворимые витамины (А, D, Е, К), некоторые водо-растворимые витамины (В₁, В₂, В₁₂), микроэлементы.

3. пищеварительная - связана с образованием и секретированием желчи и желчных кислот.

4. выделительная (экскреторная) – связана с образованием специально жидкого экскрета - желчи. Вместе с желчью из клеток удаляются избытки ХС, желчные кислоты, продукты распада гема (желчные пигменты), инактивированные витамины и гормоны, обезвреженные токсические вещества, вода.

5. обезвреживающая функция. В печени обезвреживаются токсические метаболиты обмена веществ (аммиак, крезол, фенол, скатол, индол, билирубин). В печени обезвреживаются, поступающие из вне через ЖКТ, вдыхаемый воздух, кожу - спирты, карболовые кислоты, альдегиды.

Поступающие в организм извне чужеродные вещества, а так же соединения, образующиеся в организме в процессе метаболических реакций, которые не могут быть использованы для пластических целей или как источники энергии, называются ксенобиотиками. Эти соединения в подавляющем большинстве случаев должны подвергаться обезвреживанию, т.е. детоксикации. Главным органом, где происходят эти процессы, является печень.

Кроме ксенобиотиков, инактивации в печени и выведению из организма подвергаются и некоторые собственные метаболиты обмена (продукты распада гема, стероидные гормоны, катехоламины). Все эти соединения из организма выводятся в виде метаболитов, химического комплекса с биомолекулами (с глутатионом), выводятся металлы. Некоторые из них выводятся в неизмененном виде (ацетон), некоторые соединяются с макромолекулами и могут, накапливаясь в организме, оказывать токсическое действие, медленно выделяясь из организма. Так взаимодействуют с белками соли тяжелых металлов.

В большинстве случаев ксенобиотики выводятся из организма в виде парных безвредных соединений – конъюгатов. Если в молекулах, поступающих с током крови веществ в печень, имеются свободные функциональные группы –OH, –SH,–NH₂, то эти вещества могут сразу же вступать в фазу конъюгации.

Если у ксенобиотиков таких функциональных групп нет, то они должны предварительно пройти стадию химической модификации. В процессе этих реакций, соединение может подвергаться окислению или восстановлению, циклизации, дециклизации, гидролизу и т.д. При этом, в структуре вещества происходит разрыв внутренних связей, либо вводят дополнительные функциональные группы или происходит высвобождение заблокированной функциональной группы. Таким образом, появление дополнительной функциональной группы делает ксенобиотики более гидрофильными и следовательно способны вступить в фазу конъюгации.

Важным этапом детоксикации поступивших в печень с током крови веществ является их окисление в микросомах ЭПС. Здесь в липидном слое биомембран локализуется система гидроксилированных ферментов, требующих наличие молекул кислорода, НАДФН₂ (восстановленый), поступающих из пентозного цикла, флавопротеида (ФП) и цитохрома.

Гидроксилазы способствуют включению кислорода в молекулу субстрата. НАДФН₂ является источником электронов и протонов. Введение ОН-группы в структуру ксенобиотика делает его более полярным и, следовательно, облегчает его последующее конъюгирование.

НАДФН₂ – зависимая моноксигеназная цепь микросом состоит из:

1. ФП, коферментом которого является ФАД;

2. цитохрома Р-450.

ФП обладает НАДН₂–дегидрогеназной активностью, причем ФАД акцентирует протоны и электроны. С ФП электроны транспортируются на цитохром Р-450, а протоны в окружающую среду.

Цитохром Р-450 является последним самоокисляющим звеном этой цепи. Он выполняет двойную роль:

1. активирует кислород путем переноса электронов;

2. использует активированный кислород для окисления вещества и образование воды.

В этом процессе 1 атом кислорода включается в окисляемое вещество, а другой связывает два протона из среды и входит в состав воды.
Гидроксилирование ксенобиотиков с участием микросомальной монооксигеназной системы

1. бензола:

[рис. бензол+ О₂ +НАДФН₂(гидроксилаза, цитохром Р₄₅₀) фенол + НАДФ+ Н₂О]

2. индола:

[рис. индол+ О₂ +НАДФН₂(гидроксилаза, цитохром Р₄₅₀) индоксил + НАДФ+ Н₂О]



Кроме микросом, химическое превращений ксенобиотиков может проходить в митохондриях, лизосомах, цитозоле гепатоцитов. Обезвреживание ксенобионтов в печени проходит с участием основных конъюгатов: глюкуроновой кислоты, серной кислоты, уксусной кислоты и глицина и соответствующих ферментов – ТФ.

Конъюгация происходит путем химического связывания ксенобиотиков с активными формами – УДФ-ГК (с глюкуроновой кислотой ), ФАФС, Ац-КоА и глицина.

При образовании конъюгатов значительно уменьшается количество токсических соединений, увеличивается водорастворимость, что облегчает выведение их из организма в составе мочи.

Конъюгацией с глюкуроновой кислотой подвергаются: ксенобиотики, стероиды, билирубин, витамины D₂, D₃.

С серной кислотой: ксенобиотики, стероиды, тирамины, токаферолы, продукты гниения белков.

С уксусной кислотой - все соединения, имеющие свободную аминогруппу.

С глицином - соединения имеющие СООН-группу.
Реакции конъюгации ксенобиотиков:

1. с глюкороновой кислотой (УДФ-ГК):

[рис. УДФ-ГК+ фенол(ТФ) фенилглюкоуронид+ УДФ]

2. с серной кислотой:

[рис. индоксил+ НО₃S-ФАФ (это ФАФС)(ТФ) индоксилсульфат+ ФАФ]

3. с глицином:

[рис. бензойная кислота+ NH₂-CH₂-COOH (это глицин) (ТФ) гиппуровая кислота+ Н₂О]