Экзамен бх. Перечень вопросов для подготовки к экзамену по дисциплине Биохим. Биохимия и ее задачи
 Скачать 77.06 Kb.
|
|
1. Предмет и задачи биологической химии. Биохимия – наука о молекулярных закономерностях живого, фундаментальная дисциплина, решающая важные проблемы биологии и медицины. Биохимия и ее задачи Биохимия – это наука о структуре веществ, входящих в состав живого организма, их превращениях и физико-химических процессах, лежащих в основе жизнедеятельности.Биохимия является одной из фундаментальных дисциплин медицины и биологии. Она занимается познанием живого на уровне макромолекул. Биохимия – это результат интеграции биологии и химии. Разделы биохимии: 1. статическая (биоорганическая химия); 2. динамическая (изучает превращение веществ); 3. функциональная (изучает физико-химические процессы). Выделяют разделы биохимии в зависимости от объекта изучения: биохимия животных, микроорганизмов, растений, человека, клиническая биохимия и т.д. Основные задачи биохимии: 1. изучение процессов биокатализа; 2. изучение строения и функций нуклеиновых кислот; 3. изучение молекулярных механизмов наследственности; 4. изучение строения, обмена белков; 5. изучение превращения углеводов; 6. изучение процессов обмена липидов; 7. изучение роли биорегуляторов (гормоны, нейромедиаторы); 8. изучение роли витаминов и минеральных веществ. Значение БХ для медицины: 1. необходима для понимания сущности заболевания (патогенеза), его механизма. Пр.: сахарный диабет в результате недостатка инсулина, атеросклероз – нарушение обмена липопротеинов, опухолевый рост – функционирование онкогенов; 2. необходима для диагностики заболеваний. Пр.: биохимический анализ крови, мочи. Определяется: а) количество субстрата (уровень метаболита); б) активность фермента; в) количество биорегуляторов (гормонов и нейропептидов); В диагностике заболеваний используются различные методы: радио-иммуный анализ, иммуноферментный анализ, введение ДНК-зондов для выявления чужеродной ДНК, дефектов ДНК, онкогенов. Также позволяет выявить предрасположенность к заболеваниям; 3. разработка новых лекарственных препаратов; 4. необходима для профилактики заболеваний. Пр.: рахит – в результате недостатка витамина D, цинга – витамина С. 10. Молекулярные механизмы возникновения и фенотипического проявления наследственных болезней: серповидноклеточная анемия, семейная гиперхолестеринемия, фенилпировиноградная олигофрения. Наследственная непереносимость нутриентов. Молекулярные болезни - врождённые ошибки метаболизма, заболевания, обусловленные наследственными нарушениями обмена веществ. Термин предложен американским химиком Л. Полингом. они возникают в результате пониженной активности или полного отсутствия фермента, контролирующего определённый этап обмена веществ. Серповидно-клеточная анемия — это наследственная гемоглобинопатия, связанная с нарушением строения белка гемоглобина. Эритроциты, несущие гемоглобин S вместо нормального гемоглобина А. Под микроскопом имеют характерную серпообразную форму (форму серпа). Усталость и анемия, приступы боли, дактилит, бактериальные инфекции, тромбоз крови в селезенке и печени, легочные и сердечные травмы. Лечение: применяется гидроксимочевина. Фенилкетонурия - связанное с нарушением метаболизма аминокислот. Сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражению ЦНС, проявляющемуся в виде нарушения умственного развития. Лечение диеты. Болезнь Вильсона-Коновалова - нарушение метаболизма меди, приводящее к болезням ЦНС и внутренних органов. Заболевание передается по аутосомно-рецессивному типу. Лечение: применяется диета № 5 (исключением медьсодержащих продуктов), британский антилюизит (инъекции), унитиол (5% раствор инъекции). Муковисцидоз - поражение желез внешней секреции, нарушениями функций органов дыхания и ЖКТ. Лечение: мероприятия по уменьшению вязкости мокроты и улучшению дренажа бронхов, антибактериальную терапию, диеты. 11. Регуляция каталитической активности ферментов белок- белковым взаимодействием, путем фосфорилирования, дефосфорилирования, ограниченным протеолизом. В биологических системах часто встречается механизм регуляции активности ферментов с помощью ковалентной модификации аминокислотных остатков. Быстрый и широко распространённый способ химической модификации ферментов фосфорилирование/дефосфорилирование (ОН-группы фермента): фосфорилирование осуществляется ферментами протеинкиназами, дефосфорилирование - фосфопротеинфосфатазами. Присоединение остатка фосфорной кислоты приводит к изменению конформации активного центра и его каталитической активности. Результат: одни ферменты при фосфорилировании активируются, другие, напротив, становятся менее активными. Изменение активности фермента, вызванное фосфорилированием, обратимо. Отщепление остатка фосфорной кислоты осуществляется ферментами фосфопротеинфосфатазами. Активность протеинкиназ и фосфопротеинфосфатаз регулируется гормонами, что позволяет быстро изменять активность ключевых ферментов метаболических путей в зависимости от условий внешней среды. Антагонистичные по функции гормоны противоположным образом влияют на фосфо-рилирование/дефосфорилирование ферментов, вызывая противоположные эффекты изменения метаболизма клетки. Например, под действием глюкагона (в период между приёмами пищи) в клетках происходит уменьшение синтеза энергетического материала - жира, гликогена и усиление его распада (мобилизация), вызванного фосфорилированием ключевых ферментов этих процессов. А под действием инсулина (во время пищеварения), наоборот, активируется синтез гликогена и ингибируется его распад, так как взаимодействие инсулина с рецептором активирует сигнальный путь, приводящий к дефосфорилированию тех же ключевых ферментов. Регуляция каталитической активности ферментов частичным (ограниченным) протеолизом • Некоторые ферменты, функционирующие вне клеток (в ЖКТ или в плазме крови), синтезируются в виде неактивных предшественников и активируются только в результате гидролиза одной или нескольких определённых пептидных связей, что приводит к отщеплению части белковой молекулы предшественника. В результате в оставшейся части белковой молекулы происходит конформационная перестройка и формируется активный центр фермента. • Трипсиноген, синтезируемый в поджелудочной железе, при пищеварении по протокам поджелудочной железы поступает в двенадцатиперстную кишку, где и активируется путём частичного протеолиза под действием фермента кишечника энтеропептидазы. В результате отщепления гексапептида с N-конца формируется активный центр в оставшейся части молекулы. Трипсин относят к семейству "сериновых" протеаз - активный центр фермента содержит функционально важный остаток Сер. • Частичный протеолиз - пример регуляции, когда активность фермента изменяется необратимо. Такие ферменты функционируют, как правило, в течение короткого времени, определяемого временем жизни белковой молекулы. Частичный протеолиз лежит в основе активации протеолитических ферментов, белков свёртывающей системы крови и фибринолиза, белков системы комплемента, а также пептидных гормонов. Интенсивность протекания биохимических процессов определяется функционированием ферментных систем клетки. Регуляция деятельности ферментного аппарата клетки осуществляется изменением каталитической активности ферментов - быстрый механизм регуляции, или изменением концентрации ферментов - медленный механизм регуляции. Различают следующие уровни регуляции биохимических процессов через ферментные системы клетки: 1.Низший - изменение каталитической активности ферментов вследствие изменения факторов среды: концентрация субстрата, концентрация кофакторов, концентрация продуктов реакции, рН среды, температура, присутствие ингибиторов или активаторов. 2.Изменение каталитической активности регуляторных ферментов. 3.Изменение интенсивности синтеза ферментов под влиянием метаболитов (в основном у прокариот). 4.Высший - изменение функционирования ферментного аппарата клетки под влиянием гормонов, которые или сами проникают в клетку, в ядро (стероидные и тиреоидные гормоны), или действуют на наружные рецепторы клетки (белково-пептидные гормоны и катехоламины). 16. Гормоны щитовидной железы. Строение, синтез и метаболизм йодтиронинов, потребность в йодиде. Йоддефицитные геохимические провинции. Влияние тиреоидных гормонов на обмен веществ и функции организма. Гипо- и гипертиреозы: механизмы возникновения и последствия. Щитовидная железа – небольшой орган, у большинства млекопитающих непарный, расположен на шее возле щитовидного хряща. Влияние на обмен веществ. Гормоны щитовидной железы влияют на обмена белков, углеводов и жиров, а также минеральных веществ, воды и витаминов, стимулируют тканевое дыхание и разобщают окислительное фосфорилирование. Поэтому при гипертиреозе превалирует свободное окисление. Гормоны щитовидной железы оказывают прямое влияние на рост и развитие организма. У молодых животных, лишенных гормонов щитовидной железы, замедлятся рост, снижается основной обмен на 20-40%, уменьшается содержание кальция в крови. У взрослых животных при этом замедляется обмен веществ, наблюдается ожирение, задержки натрия и воды в тканях, появляется отечность, волосы плохо растут. В зависимости от различной функцией железы наблюдается различная патология. Гипотиреоз (гипофункция железы) сопровождается карликовым ростом, уродливым развитием тела. При атрофии железы в зрелом возрасте развивается микседема (слизистый отек). Другим видом гипотиреодизма является эндемический зоб, при котором наблюдается увеличение щитовидной железы вследствие ее перерождения. Причина развития зобной болезни – недостаточность йода в почве, в растениях и воде. В результате молодняк животных отстает в росте, понижается продуктивность, а затем развивается зобная болезнь. Гипертиреоидизм (гиперфункция железы) у людей называется базедовой болезнью (железа вырабатывает повышенное количество гормона). При этом обмен усилен, увеличивается поглощение кислорода, выделение углекислоты, у больных выделятся пучеглазие и общее исхудание. 17. Регуляция водно-солевого обмена. Строение, метаболизм и механизм действия вазопрессина и альдостерона. Ренин-ангиотензиновая система. Биохимические механизмы развития почечной гипертензии. Альдостерон. Синтезируются вклубочковой зоне коры надпочечников, у ним относятся альдостерон и дезоксикортикостерон. Транспортируются альбуминами плазмы крови, в сутки альдостерона вырабатывается 0,125 мг, но это жизневажный гормон. Биологическое действие: альдостерон увеличивает реабсорбцию натрия, хлора, НСО3- в дистальных канальцах почек, и способствует выведению калия и протонов. Гормоны проникают в клетку. Рецепторы локализованы в цитоплазме клеток почек и мочевого пузыря. Таким образом альдостерон задерживает натрий, хлор и НСО3- в организме. Гипофункция коры надпочечников приводит к болезни Аддисона.– с нарушением обмена электролитов.– гипогликемия.Организм при отсутствии альдостерона не удерживает натрий, хлор и НСО3-. Это осмотически активные ионы. Снижается осмотическое давление плазмы, из плазмы уходит вода в мочу. Происходит сгущение крови, снижается АД, нарушается кровоснабжение почек и развивается почечная недостаточность. Калий задерживается в организме. Для поддержания ОСД в плазме крови. Калий выходит из клеток в кровь. Нарушается возбудимость клеточных мембран (слабость)почечная недостаточность приводит к уремии (отравление азотистыми продуктами обмнена белков – мочевина, мочевая кислота, АК, пурина и перемидины) и это приводит к смерти. Гипогликемия в следствии снижения выработки глюкокортикоидов и свое действие оказывает инсулин. Бронзовая окраска кожи связана со стимуляцией выработки гормонов гипоталамуса и гипофиза, так как в крови мало кортикостероидов. Усиливается секреция АКТГ в гипофизе, который проявляет мелонинотропное действие. Вазопрессин. Вырабатываются в супраоптическом ядре гипоталамусе и с помощью белков нейрофизинов транспортируются в заднюю долю, откуда поступают в кровь, стимулируется повышением осмолрности плазмы крови, гиповолемией,болью, стрессом, гипертермией,ингибиторы: снижение осмолярности плазмы крови, этанол, ипотермия Биологическое действие: вазопрессин (антидиуретический гормон) (АДГ): участвует в регуляции обмена воды. Действует по аденилатциклазному механизму. В мембране почечных канальцев вызывает фосфорелирование белков и изменение проницаемости мембран (активация аквапоринов, через связывание с v2 рецепторами, образование ц-амф, увеличивает активность гиалуронидазы. В результате увеличивается проницаемость почечных канальцев и реабсорбция воды, уменьшается диурез, вода задерживается в организме, стимулирует сокращение гладких мышечных волокон в стенках артерий – спазм сосудов – увеличение АД. -активирует распад гликогена -стимулирует превращение люкозы до ацетил-коа -активирует синтез ЖК -мощный антиоксидант При недостатке выработки не развивается сахарный диабет. Вазопрессин выделяется на повышение осмотического давления плазмы крови на 2%. почечная гипертензия развивается в результате взаимодействия многих независимых механизмов: задержки натрия, повышения прессорной активности, снижения эндогенных вазопрессорных механизмов. Задержка натрия в результате нарушения экскреции его почками ведет к увеличению объема внеклеточной жидкости (ОВКЖ) и повышению артериального давления. Кроме того, часто наблюдается повышение периферического сосудистого сопротивления, реже — увеличение сердечного выброса. Задержка натрия и жидкости играет центральную роль в патогенезе почечной паренхиматозной гипертензии. 26. Строение гемоглобина, локализация, биологические функции, виды гемоглобина, его производные. Переваривание пищевого гемоглобина, конечные продукты пищеварения. Биосинтез гема и гемоглобина в организме. Регуляция процесса. Обмен железа: всасывание, транспорт, депонирование,суточная потребность, нарушение метаболизма. Нb является хромопротеидом и относится к подгруппе неэнзимных (неферментных) хромопротеидов. У человека с 5-5,5 л крови гемоглобина находится 800 гр., у мужчин 130-160, у женщин 115-140 гр/л. Функции Нb: 1) доставка кислорода к тканям. 2) Транспорт из тканей СО2 – реализуется белковым компонентом гемоглобина, в результате образуется карбаминогемоглобин. 3) поддержание постоянства рН, входит в состав гемоглобиновой буферной системы, работает в тесном контакте с бикарбонатной буферной системой. 4) антитоксическая функция – нейтрализация СО – реализуется небелковым компонентом и образуется карбоксигемоглобин. 5) гемоглобин в форме метгемоглобина нейтрализует цианиды с образованием цианометгемоглобина. Гемоглобин — основной компонент эритроцитов, благодаря которому осуществляется перенос кислорода. Он относится к хромопротеинам и имеет в своем составе белок (глобин) и железосодержащую группу (гем). Гем — комплексное соединение железа и протопорфирина IХ, состоящего из четырех пиррольных колец, соединенных СН-мостиками. Железо, находящееся в центре протопорфирина, связано с четырьмя атомами азота пиррольных колец двумя главными и двумя дополнительными связями. Одна из двух оставшихся связей (координационное число железа равно 6) используется для соединения с глобином, другая — с кислородом. Гем одинаков для всех видов гемоглобина животных. Глобин — тетрамер, состоящий из двух пар полипептидных цепей, различие аминокислотного состава которых определяет гетерогенность молекулы гемоглобина человека. Основной компонент гемоглобина человека — НbA (95—98% гемоглобина) крови состоит из 2a- и 2b-цепей, другие виды нормального гемоглобина — HbA2 (2—2,5%) и HbF (0,1—2%) имеют общую с HbA a-пептидную цепь, но отличаются структурой второй полипептидной цепи. В целом молекула гемоглобина содержит 574 аминокислоты. Каждая полипептидная цепь глобина соединена с гемом (на 1 глобин приходится 4 гема). Производные гемоглобина: оксигемоглобин, дезоксигемоглобин, карбаминогемоглобин, карбоксигемоглобин, метгемоглобин, нитрозогемоглобин. Метгемоглобин – в сутки образуется 2,5% метгемоглобина, обнаруживается только 1,5%, т.к. существует метгемоглобин редуктазная система – метгемоглобин восстанавливается с помощью фермента метгемоглобинредуктазы (NAD, NADФ). В восстановлении метгемоглобина принимает участие аскорбиновая кислота, глутатион. меtHbHHb+O2HHbO2. При повышении метгемоглобина более чем на 10% наблюдается синюшность слизистых и кожных покровов. Метгемоглобинэмия – наследственная причина или другая (наличие аномального HbM) – больному дают ударные дозы аскарбиновой кислоты – человек розовеет – понижается уровень метгемоглобина, причина в недостаточности фермента. Если аскорбиновая не привела к понижению метгемоглобина, значит причина – это наличие в крови аномального HbM, у которого железо гема имеет валентность +3. У новорожденных детей количество метгемоглобина 6,22, у взрослого человека 1,08. Карбоксигемоглобин – образуется в процессе присоединения СО к атому железа гема, нет места для присоединения О2, в результате нарушился транспорт О2 к тканям. Содержание у новорожденных 1,5%, в первые недели повышается, у взрослого человека 1,17%. Карбоксигемоглобин увеличивает гемолиз эритроцитов; так же является показателем гемолиза эритроцитов, активного курения, обеднения тканей кислородом. 29. Углеводные резервы организма. Строение, биологические функции гликогена. Биосинтез, локализация и регуляция процесса. Мобилизация гликогена, последовательность реакций. Механизм регуляции гормонами гликогенеза и распада гликогена в зависимости от потребностей организма и обеспеченности нутриентами. Врожденные энзимопатии, связанные с нарушением синтеза и мобилизации гликогена. Многие ткани синтезируют в качестве резервной формы глюкозы гликоген. Синтез и распад гликогена обеспечивают постоянство концентрации глюкозы в крови и создают депо для её использования тканями по мере необходимости. Гликоген - разветвлённый гомополимер глюкозы, в котором остатки глюкозы соединены в линейных участках α-1,4-гликозидной связью. В точках ветвления мономеры соединены α-1,6-гликозидными связями. Эти связи образуются примерно с каждым десятым остатком глюкозы. Следовательно, точки ветвления в гликогене встречаются примерно через каждые десять остатков глюкозы. Так возникает древообразная структура с молекулярной массой >107Д, что соответствует приблизительно 50 000 остатков глюкозы (рис. 7-21). Таким образом, в молекуле гликогена имеется только одна свободная аномерная ОН-группа и, следовательно, только один восстанавливающий (редуцирующий) конец. В клетках животных гликоген - основной резервный полисахарид. При полимеризации глюкозы снижается растворимость образующейся молекулы гликогена и, следовательно, её влияние на осмотическое давление в клетке. Это обстоятельство объясняет, почему в клетке депонируется гликоген, а не свободная глюкоза. Гликоген хранится в цитозоле клетки в форме гранул диаметром 10-40 нм. С гранулами связаны и некоторые ферменты, участвующие в метаболизме гликогена, что облегчает их взаимодействие с субстратом. Разветвлённая структура гликогена обусловливает большое количество концевых мономеров, что способствует работе ферментов, отщепляющих или присоединяющих мономеры при распаде или синтезе гликогена, так как эти ферменты могут одновременно работать на нескольких ветвях молекулы. Гликоген депонируется главным образом в печени и скелетных мышцах. После приёма пищи, богатой углеводами, запас гликогена в печени может составлять примерно 5% от её массы. В мышцах запасается около 1% гликогена, однако масса мышечной ткани значительно больше и поэтому общее количество гликогена в мышцах в 2 раза больше, чем в печени. Гликоген может синтезироваться во многих клетках, например, в нейронах, макрофагах, клетках жировой ткани, но содержание его в этих тканях незначительно. В организме может содержаться до 450 г гликогена. Распад гликогена печени служит в основном для поддержания уровня глюкозы в крови в постабсорбтивном периоде. Поэтому содержание гликогена в печени изменяется в зависимости от ритма питания. При длительном голодании оно снижается почти до нуля. Гликоген мышц служит резервом глюкозы - источника энергии при мышечном сокращении. Мышечный гликоген не используется для поддержания уровня глюкозы в крови. Как уже упоминалось ранее, в клетках мышц нет фермента глюкозо-6-фосфатазы, и образование свободной глюкозы невозможно. Расход гликогена в мышцах зависит в основном от физической нагрузки. 30. Пути окисления глюкозы в тканях. Характеристика анаэробного распада глюкозы: локализация в клетке, распространенность в организме, последовательность реакций, физиологическое значение. Включение других углеводов в процесс гликолиза. Роль анаэробного и аэробного распада глюкозы в мышцах. Дальнейшее использование молочной кислоты. 1) Анаэробным гликолизом называют процесс расщепления глюкозы с образованием в качестве конечного продукта лактата (молочной кислоты). Процесс протекает без использования кислорода и поэтому не зависит от работы митохондриальной дыхательной цепи. В цитозоле потекают все 10 реакций, идентичных аэробному гликолизу. 11 реакция является специфической для анаэробного гликолиза, где происходит восстановление ПВК (акцептор водорода) НАДН2 до лактата. 2) физиологическое значение гликолиза: единственный процесс в организме продуцирующий энергию без О2(важно при гипоксии), быстрый короткий процесс, возможен во всех клетках и тканях. Наиболее интенсивно протекает в эритроцитах (нет митохондрий), мышцах (бег до 200 м), опухолевых клетках 3) Образование молочной кислоты (лактата) -Превращение пирувата в лактат обеспечивает регенерацию цитозольного НАДН2→НАД+ -Эта реакция необходима клетке, т.к. НАДН2 образующийся в 6-й реакции, в отсутствии О2 не может окисляться в ЦПЭ. -Реакция обратима -Катализирует процесс лактатдегидрогеназа 3) Значение гликолиза для анаэробной микролоры -Основной источник энергии у анаэробной микрофлоры -Лежит в основе молочнокислого брожения у бактерий, спиртового брожения у дрожжей -Основной источник энергии для анаэробной микрофлоры полости рта, содержащей сахарозу -Следствие: накопление лактата в зубном налете привоит к деминирализаци твердых тканей зуба. -Фактор риска развития кариеса. 4) Лактатцидоз Накопление молочной кислоты (лактата) в клетке, межклеточном пространстве, крови снижает уровень рН и приводит к развитию лактатцидоза. Причины развития: гипоксия, гиповитаминозы В1, В2, РР, интенссивная мышечная работа Последствия лактатцидоза: болевой синдром в мышцах, развитие утомления. 33. Взаимосвязь обмена липидов и углеводов. Схема превращения глюкозы в жиры. Роль пентозофосфатного пути обмена глюкозы в синтезе жиров. Механизм создания резервов липидов в организме и их использование. Гормональная регуляция этих процессов. Роль инсулина, адреналина, глюкогона. Обмен углеводов и липидов тесно взаимосвязан как в физиологических условиях, так и при патологии. Эта взаимосвязь возможна благодаря наличию общих метаболитов в обмене углеводов и липидов. Углеводы могут использоваться для синтеза различных классов липидов. Некоторые возможные пути перехода углеводов в липиды: Глюкоза→фосфодигидроксиацетон→глицерофосфат→ТАГ, ФЛ Глюкоза→ацетил-КоА→жирные кислоты, холестерин→липиды Глюкоза→ ацетил-КоА→ холестерин→ стероиды Глюкоза→НАДФН2(пентозофосфатный путь)→синтез жирных кислот, синтез сфингозина, синтез холестерина. У детей углеводы очень активно используются для синтеза липидов. Другая инфа: (Взаимосвязь обмена углеводов, жиров, белков проявляется в двух аспектах: а) в наличии единых промежуточных продуктов обмена и б) во взаимопревращениях углеродов, жиров, белков. Таким образом, процессы распада жиров, белков, углеводов сходятся (в большинстве своем на стадии образования ацетил КоА), образуя в дальнейшем единый метаболический цикл (цикл трикарбоновых кислот), завершающий их превращения) Роль пентозофосфатного пути обмена глюкозы в синтезе жиров. Обеспечивает организм пентозами, необходимыми для синтеза нуклеиновых кислот, свободных нуклеотидов, никотинамидных коферментов. Образует НАДФН2, необходимый для синтеза холестерина, высших жирных кислот, стероидных гормонов, принимающего участие в процессах детоксикации в системе микросомального окисления. Энергетическая 35. Окисление высших жирных кислот. Локализация процесса. Последовательность реакций β -окисления. Связь окисления жирных кислот с цитратным циклом и дыхательной цепью. Физиологическое значение. Изменения скорости использования жирных кислот в зависимости от ритма питания и мышечной активности. Свободная жирная кислота независимо от длины углеводородной цепи является метаболически инертной и не может подвергаться никаким биохимическим превращениям, в том числе окислению, пока не будет активирована. Активация жирной кислоты протекает на наружной поверхности мембраны митохондрий при участии АТФ, коэнзима A (HS-KoA) и ионов Mg2+. Реакция катализируется ферментом ацил-КоА-синтетазой. В результате реакции образуется ацил-КоА, являющийся активной формой жирной кислоты. Переносчиком активированных жирных кислот с длинной цепью через внутреннюю митохондриальную мембрану служит карнитин. После прохождения ацилкарнитина через мембрану митохондрий происходит обратная реакция – расщепление ацилкарнитина Внутримитохондриальное окисление жирных кислот.Ацил-КоА под действием Ацил-КоА дегидрогеназы превращается в Еноил-КоА→под действ. Еноил-КоА-гидратазы в 3-гидроксиацил-КоА →3-оксиацил-КоА →Ацил-КоА и .ацетил-КоА. Образовавшийся ацетил-КоА подвергается окислению в цикле трикарбоновых кислот, а ацил-КоА, укоротившийся на два углеродных атома, снова многократно проходит весь путь β-окисления вплоть до образования бутирил-КоА, который в свою очередь окисляется до 2 молекул ацетил-КоА. При каждом цикле β-окисления образуются одна молекула ФАДН2 и одна молекула НАДН. Последние в процессе окисления в дыхательной цепи и сопряженного с ним фосфорилирования дают: ФАДН2 – 2 молекулы АТФ и НАДН – 3 молекулы АТФ, т.е. в сумме за один цикл образуется 5 молекул АТФ. При окислении пальмитиновой кислоты образуется 5 х 7 = 35 молекул АТФ. В процессе β-окисления пальмитиновой кислоты образуется 8 молекул ацетил-КоА, каждая из которых, «сгорая» в цтк, дает 12 молекул АТФ, а 8 молекул ацетил-КоА дадут 12 х 8 = 96 молекул АТФ. 40. Понятие о катаболизме и анаболизме и их взаимосвязи. Эндергонические и экзергонические реакции в метаболизме. АТФ и другие высокоэнергетические соединения. Цикл АДФ – АТФ. Основные пути фосфорилирования АДф и использования АТФ. Пути использования кислорода тканями. Анаболизм - это совокупность процессов биосинтеза органических веществ (компонентов клетки и других структур органов и тканей). Он обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также накопление энергии. Катаболизм - это совокупность процессов расщепления сложных молекул до более простых веществ с использованием части из них в качестве субстратов для биосинтеза и расщеплением другой части до конечных продуктов метаболизма с образованием энергии. Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а преобладание катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур. Связи между катаболизмом и анаболизмом проявляется на трех уровнях — источников углерода, энергетическом и восстановительных реакций анаболизма. Эндергонические реакции – это химические реакции, требующие притока энергии для их осуществления. В этих реакциях изменение свободной энергии ∆G положительная величина (ΔG > 0). Экзергонические реакции – это реакции, в которых энергия выделяется, т.е. они идут с выделением энергии. В таких реакциях изменение свободной энергии ∆G– отрицательная величина (ΔG < 0). Все высокоэнергетические соединения объединены в несколько групп. 55. Витамины. Общие признаки. Классификация. Гипервитаминозы. Антивитамины. Экзогенные и эндогенные причины витаминной недостаточности. Витамины — низкомолекулярные органические вещества разнообразной химической природы, необходимые для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма. Общие свойства витаминов: биосинтез в организме человека и животных, как правило, невозможен или ограничен; не выполняют ни энергетической, ни пластической функции; главная роль — регуляция метаболических и физиологических процессов; большинство витаминов в виде коферментов входят в состав ферментных систем, участвующих в углеводном, липидном, белковом и других видах обменов; являются пищевыми факторами, причем присутствуют в пищевых продуктах в очень небольших количествах (суточная потребность их измерятся в милли- или микрограммах); отсутствие или недостаток в пищевом рационе приводит к развитию специфических заболеваний, которые подлежат излечению только путем введения соответствующих витаминов. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ: 1). Жирорастворимые витамины: Витамин А, Витамин D, (кальциферолы), Витамин Е (токоферолы) Витамин К. 2). Водорастворимые витамины: Аскорбиновая кислота (витамин С), Витамины группы В - Тиамин (витамин В1), Рибофлавин (витамин В2), Витамин В6 (пиридоксин), Ниацин (витамин РР, никотиновая кислота), Цианокобаламин (витамин В12), Фолиевая кислота (фолацин), Пантотеновая кислота (витамин Вз), Биотин (витамин Н). 3). Витаминоподобные соединения: Витамин Р (биофлавоноиды), Холин, Миоинозит (инозит, мезоинозит), Витамин U, Липоевая кислота, Оротовая кислота, Пангамовая кислота (витамин В15) Гиповитаминоз — частичный недостаток витаминов\ Различают экзогенные и эндогенные причины гиповитаминозов. К экзогенным причинам относятся: недостаток витаминов в пищевых продуктах; неправильный пищевой рацион; длительное лечение сульфаниламидами, антибиотиками, приводящие к изменению состава нормальной микрофлоры кишечника (дисбактериозу); курение и алкоголизм; длительный период естественного вскармливания у детей 1 года жизни без прикорма; недоношенность. Среди эндогенных причин следует выделить: воспалительные процессы в желудке, кишечнике (гастриты, энтероколиты) — нарушение всасывания витаминов; глистные инвазии; патология печени, нарушение всасывания жирорастворимых витаминов следствие недостатка или нарушения желчеотделения; повышенная потребность в витаминах. Причиной гиповитаминозов может служить поступление в организм веществ — антивитаминов. 57. Витамин Е. Источники, суточная потребность. Признаки недостаточности, биологическая роль. Витамин Е, антистерильный, токоферол Витамин Е представляет собой группу веществ, которые являются производными хромана и называются токоферолами. В настоящее, время известно 7 токоферолов, но в природе широко распространены лишь α-, β- и γ-токоферолы. Наивысшей биологической активностью обладает α – токоферол: Биологическая роль. Витамины группы Е действуют в организме как биокатализаторы играют роль антиокислителей по отношению к определенным жирным кислотам, витамину А и каротинам. α - токоферол влияет на процесс клеточного дыхания, тесно связан с активностью ферментов, содержащих S. Защищает клeтoчные мембраны, мембраны митохондрий, рибосом и ядра. Недостаток витамина вызывает у самцов дегенеративные изменения в семенниках, приводящие к бесплодию вследствие нарушения или прекращения сперматогинеза. Распространение в природе: Витамины группы Е относят к числу устойчивых и широко распространенных в природе соединении. Наиболее богаты витамином Е семена злаков и отжатые из них масла (масло хлопковое – 350 мг на 100 гр продукта), a также ягоды шиповника и семена яблок. Много витамина Е находится в мышцах свиней, крупного рогатого скота и овец, сливочном масле и яичном желтке. 58. Витамин А. Источники, провитамины, потребность. Признаки недостаточности и гипервитаминоза, биологическая роль. Витамин А, ретинол, антиксерофтальмический По химическому строению витамин А представляет собой продукт конденсации β-ионового кольца, двух остатков изопрена и первичного спирта. Биохимические функции. Витамин А принимает участие в реакциях светоощущения, а именно участвует в образовании сложного белка родопсина, который состоит из белка опсина и витамина А (ретиналь)- зрительного пигмента сетчатки глаза. При недостатке или отсутствии в организме животных витамина А наблюдают остановку роста, снижении продуктивности, легкой восприимчивостью к инфекции. Нахождение в природе. В свободном виде витамин А содержится в печени рыб (треска, тунец, палтус) – до 37 000 мг/100г, печени к.р.с. – 30 мг/100г, рыбьем жире, молозиве и молоке коров, в рыбной и мясокостной муке и других кормах животного и растительного происхождения. 59. Витамин Д. Экзогенные и эндогенные источники, потребность, трансформация в организме. Причины гипер- и гиповитаминоза, проявления. Биологическая роль. Витамин D, антирахитический, кальциферол Роль витамина D в обмене веществ. Витамин D влияет на всасывание кальция из кишечника в кровь. Витамина D индуцирует синтез в стенке кишечника белка-переносчика, транспортирующего кальций через мембраны ворсинок кишечника в кровь Витамины группы D являются производными стероидов. Известно более 10 производных стероидов, обладающих активностью витамина D. Физиологическое значение для питания животных имеют только витамины D2 и D3. Недостаток витаминов группы D приводит к возникновению рахита у молодых животных и остеомаляции (ломкость костей) у взрослых, у старых - остеопороз. Распространение в природе. Витаминов группы D много в печени и печеночном жире, рыбьем жире, рыбной муке, яичном желтке, молоке и других кормах животного происхождения. Растения содержат мало витамина D, за исключением кукурузы в фазе восковой спелости. 60. Витамин К. Источники, потребность. Роль в обеспечении гемостаза. Антивитамины как лекарственные препараты. Витамин К, антигеморрагический, филлохинон Биологическая роль. Витамин К существует в нескольких формах – витамерах: К1 – филлохинон, К2 – мезохинон. Витамин К необходим для синтеза в печени некоторых белков и ферментных систем необходимых для свертывания крови. Витамин K1 принимает участие в переносе электронов в дыхательной цепи и окислительном фосфорилировании. Витамин К1 (2-метил-3-фетил-1,4-нафтохинон), Филохинон При гиповитаминозе К у животных появляются подкожные и внутримышечные кровоизлияния (гемморагии) и снижается скорость свертывания крови, возникают анемии. Ухудшается общее состояние, выпадает шерсть. К недостатку особенно чувствительны птицы. Антивитамины – дикумарол, салициловая кислота и кокцидиостатики. Распространение в природе: Витамином К богаты зеленые корма и все виды травяной муки. Значительное количество витамина К содержится в листьях каштана и ягодах рябины. Кроме того, высокое содержание этого витамина отмечается в рыбной и мясокостной муке, печени свиней и других тканях. Витамин К2 синтезируется микроорганизмами в том числе микрофлорой толстого отдела кишечника и преджелудков жвачных. 62. Вода экзогенная и эндогенная, источники, потребность. Биологическая роль воды. Регуляция обмена воды, натрия и калия в организме. Потребность в воде организм удовлетворяет за счет экзогенных и эндогенных ее источников. Экзогенным источником является внешняя среда, вода поступает с питьем (около 1 л в сутки), с жидкой (около 0,7 л) и твердой (около 0,7 л) пищей. Она всасывается во всех отделах пищеварительной системы, но в основном - в кишечнике. Эндогенный источник - окислительный распад веществ тела (0,3-0,4 л в сутки). Количество эндогенной воды зависит от характера распадающихся субстратов: при окислении 100 г жира образуется 107 мл воды, 100 г белка - 41 мл, 100 г углеводов - 55 мл. Образование эндогенной воды увеличивается во время мышечной работы, а также при охлаждении организма. Потребление экзогенной воды регулируется чувством жажды, возникающим вследствие повышения осмотического давления плазмы крови и лимфы при усиленном выведении воды из организма, ограничении поступления ее с пищей или избыточном потреблении минеральных солей. Изменения осмотического давления воспринимаются осморецепторами, передающими информацию в ЦНС. Водный центр в головном мозгу раздражается и гуморальным путем. Экзогенная вода всасывается через 8-10 мин, поэтому сразу после приема воды жажда не уменьшается. При утомлении, эмоциональном возбуждении, нарушении осморегуляции может возникать чувство ложной жажды, связанное с обезвоживанием слизистых оболочек рта и глотки. Вода в организме выполняет следующие биологические функции: 1. Растворитель биологических молекул. 2. Метаболическая – участие в биохимических реакциях (гидролиз, гидратация, дегидратация и др.). 3. Структурная – обеспечение структурной прослойки между полярными группами в биологических мембранах. 4. Механическая – способствует сохранению внутриклеточного давления, формы клеток (тургор). 5. Регулятор теплового баланса (сохранение, распределение, отдача тепла). 6. Транспортная – обеспечение переноса растворенных веществ. 63. Витамин С, химическое строение. Суточная потребность, биологическая роль, распространение в природе. Значение оценки содержания витамина С в моче. Витамин С, аскорбиновая кислота, антискорбутный У большинства млекопитающих и птиц, кроме человека, обезьян и морских свинок, витамин С синтезируется в печени, почках и других органах из простых моносахаридов. Недостаток витамина С у сельскохозяйственных животных возможен при необычных состояниях организма (стрессах, инфекционных заболеваниях). Типичный авитаминоз С – цинга, проявляется поражением кровеносных сосудов, которые становятся проницаемыми и служат причиной кровоточивости десен, слизистых оболочек и мышц, отеков нижних конечностей. Основными источниками витамина С служат: болгарский перец, салат, капуста, хрен, черная смородина, цитрусовые, картофель, шиповник, хвоя. Нормы содержания аскорбиновой кислоты в моче у взрослых людей. В норме аскорбинка содержится в крови (до 100 мг) и в моче (в среднем 30 мг). Выделенный в моче, витамин С указывает, имеются или нет нарушения в нормальном течении обменного процесса в клетках. В качестве метода исследования применяют высокоэффективную жидкостную хроматографию-масс-спектрометрию (ВЭЖХ-МС). 64. Витамин В1. Источники, потребность, коферентные формы. Участие в обмене веществ. Витамин В1, антиневритный, тиамин Биологическая роль: В организме тиамин присоединяет 1-3 молекулы фосфорной кислоты, образуется ТПФ - метаболически активная форма витамина B1, который осуществляет декарбоксилирование кетокислот. При недостатке витамина B1 тормозятся как процессы превращения пировиноградной кислоты в активированную уксусную кислоту, так и реакции цикла лимонной кислоты в целом. В крови и тканях при этом накапливаются кетокислоты (пировиноградная, α-кетоглютаровая), что вызывает тяжелое нарушение, особенно в тканях с высокой интенсивностью обмена веществ (мозг, сердце). Химическое строение и свойства. Молекула витамина В1 состоит из пиримидинового и тиазолового гетероциклов, соединенных метиленовым мостиком: В животных тканях и дрожжах витамин В1 находится не в свободном состоянии, а в виде тиаминпирофосфата: Распространение в природе: Витамин B1 содержится в зернах злаков, мука грубого помола и дерть, отруби, горох, рыбная мука, сухой обрат, молоко и молочная сыворотка. Очень высоким содержанием витамина B1 отличаются дрожжи, в печени, почках, сердечной мышце и в мозгу. 65. Витамин В2. Источники, потребность. Коферментные формы. Биологическая роль. Витамин В2, рибофлавин, витамин роста Роль в обмене веществ. Биологическое действие рибофлавина обусловлено его ролью как составляющей части двух коферментов аэробных дегидрогеназ — флавинмононуклеотид (ФМН, рибофлавин-5-фосфат) и флавинадениндинуклеотид (ФАД). ФМН служит коферментом дегидрогеназ, которые катализируют окислительное дезаминирование некоторых аминокислот и других веществ. ФАД является коферментом дегидрогеназ β-окисления жирных кислот, сукцинатдегидрогеназы, ксантиноксидазы и многих других ферментов (более 60), которые катализируют аэробные окислительно-восстановительные реакции. Следовательно, флавиновые ферменты участвуют в энергетическом обмене и тканевом дыхании. Недостаток витамина В2 нарушает активность многих ферментных систем организма, что приводит к резкому снижению продуктивности, замедлению роста и развития, возрастает смертность молодняка. Структура и свойства. Витамин В2 является производным изоаллоксазина, в котором к среднему кольцу присоединен пятиатомный спирт рибитол: Распространение в природе: Витамина В2 много содержится в люцерновой травяной муке и кормовых дрожжах, в достаточном количестве имеется в различных шротах, а зернах и отходах мукомольного производства. Богаты рибофлавином сухое обезжиренное молоко и молочная сыворотка, рыбная и мясокостная мука. 66. Витамин РР. Источники, потребность, коферментные формы, Биологическая роль. Витамин РР, В5, антипеллагрический, никотинамид, ниацин Пеллагра (от итал. — pell agrе – шершавая кожа) распространена в странах, где одним из основных продуктов питания является кукуруза. Причина пеллагры слабая усвояемость организмом никотиновой кислоты, содержащейся в кукурузе, и низкий процент в ней триптофана. Никотиновая кислота участвует в обмене в форме амида. Биологическая роль. Механизм действия витамина РР связан с его ролью как составной части коферментов большого числа ферментов, катализирующих процессы тканевого дыхания путем переноса водорода от субстрата к восстанавливаемому веществу. Амид никотиновой кислоты является составной частью таких коферментов, как никотинамиддинуклеотид (НАД) и никотинамиддинуклеотидфосфат (НАДФ), которые катализируют процессы окисления и восстановления путем присоединения или отдачи водорода. Установлено, что витамин РР служит составной частью около 100 анаэробных дегидрогеназ. Структура и свойства. Никотиновая кислота и ее амид — производные пиридина со следующее структурой: никотиновая кислота никатинамид При недостатке витамина В5 возникают потемнения окраски слизистой оболочки языка у собаки («черный язык»). Распространение в природе: Большое количество никотиновой кислоты содержится в зернах злаков и отходах мукомольной промышленности, особенно в пшеничной дерти, рисовых и пшеничных отрубях, шротах, жмыхах и кормовых дрожжах. 67. Водорастворимые витамины. В12. Источники, потребность, коферментные формы. Биологическая роль. Витамин B12, антианемический, цианкобаламин Биологическая роль. Биохимические функции витамина B12 у высших животных еще недостаточно изучены. Витамин B12 совместно с фолиевой кислотой участвует в переносе одноуглеродных остатков и влияет на формирование подвижных метильных групп необходимых для биосинтеза ряда веществ. Восстановленная форма витамина B12 с участием АТФ преобразуется в аденозилкобаламин (В12-кофермент). Витамин B12 как фактор синтеза метионина необходим для образования креатина, адреналина, азотистых оснований мононуклеотидов, а отсюда нуклеиновых кислот, белков и других веществ. Структура и свойства. Витамин В12 — это совокупность соединений, молекула которых образована системой порфириновых колец. В центре ее находится атом кобальта. Распространение в природе. Растительные корма совсем не содержат витамина B12. Его способны синтезировать лишь гетеротрофные микроорганизмы. Бактериальный синтез витамина B12 происходит в почве и в активном иле отстойников при очистке сточных вод. В активном иле содержится 20-22 мг витамина В12 на 10 г сухого вещества. Богатый источник витамина B12 — белковые корма животного происхождения (рыбная мука, сухой рыбный сок, мясная и мясокостная мука, сухое молоко и молочная сыворотка. 68. Фолиевая кислота, источники, потребность, коферментные формы, биологическая роль. Витамин ВС, фолиевая кислота, антианемический Биологическая роль: фолиевая кислота принимает участие синтезе креатина, аминокислот (метионина, гистидина и серина), азотистых оснований нуклеиновых кислот и холина. Фолиевая кислота необходима для метилирования урацила и превращения его в тимин, а также для синтеза пуриновых оснований. Структура и свойства. Фолиевая кислота является продуктом конденсации остатков 1 - птеридина, 2 - парааминобензойной и 3 - глютаминовой кислот. Авитаминоз. При недостатке этого витамина развивается малокровие и резко изменяется состав крови. Нарушается образование эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Эти нарушения особенно выражены, если кроме фолиевой кислоты в рационе недостаточно (или нет) витамина B12. Богатым источником фолиевой кислоты служат зеленые части растений (лат. folium — лист), а также пивные и кормовые дрожжи, соевый шрот, пшеничная мука, бедны фолиевои кислотои все виды зерна злаковых культур и рыбная мука. 69. Биотин. Источники, потребность. Биологическая роль. Витамин Н, биотин, антисеборейный Биологическая роль. Биотин является коферментом различных ферментов, в т.ч. транскарбоксилаз. Биотин участвует в синтезе жирных кислот, пуриновых оснований и мочевины, превращении пирувата в ЩУК и др. Структура и свойства. В основе строения биотина лежит тиофеновое кольцо, к которому присоединена мочевина и валериановая кислота. Недостаток биотина развивается при высоком содержании в пище сырого куриного белка аведина, который связывает биотин и препятствует всасыванию его в кровь. Недостаток биотина сопровождается характерным поражением кожи – покраснение, шелушение всего тела, выпадение шерсти и перьев, поражение ногтей. Дерматит сопровождается выделением жира железами кожи – себорея. Источники. Пивные и кормовые дрожжи, шроты и жмыхи, люцерновая мука и сухое молоко, зерна злаковых. 70. Витамин В6. Источники, потребность, коферментные формы, биологическая роль. Витамин В6, адермин, пиридоксин Биологическая роль. Роль витамина В6 в обмене веществ обусловливается его участием в построении многих ферментов белкового и аминокислотного обмена. В частности, пиридоксальфосфат и пиридоксаминфосфат входят в качестве кофакторов в состав ферментов аминотрансфераз, катализирующие процессы трансаминирования, которые являются центральным звеном белкового обмена, и важнейшим звеном связи между обменом белков, углеводов и липидов. Структура и свойства. Свойствами витамина В6 обладают три соединения: пиридоксол, пиридоксаль и пиридоксамин. Они различаются радикалом в 4-м положении кольца пиридина. В последнее время все эти три компонента объединяются под общим названием пиридоксин: Все три формы встречаются в свободном или связанном виде в растительных и животных тканях и могут взаимно превращаться друг в друга. В тканях организма пиридоксаль и пиридоксамин встречаются в виде фосфорных эфиров, которые являются кофакторами в процессах переаминирования: Недостаток витамина В6 ухудшается аппетит, падают привесы. Прогрессирующая недостаточность приводит к патологическим изменениям кожного покрова и нервной ткани. Внешнее проявление поражения нервной ткани — общая слабость, судороги и расстройства движения. Распространение в природе: Витамина В6 содержится в отходах мукомольного производства и в различных растительных белковых кормах (шроты и жмыхи). Наилучшим естественным источником витамина В6 являются кормовые и пивные дрожжи. Может синтезироваться микрофлорой кишечника. 71. Липиды. Классификация. Фосфолипиды, представители, биологические функции: структурная роль. Участие в образовании биорегуляторов липидной природы. Липиды играют важнейшую роль в процессах жизнедеятельности. Будучи одним из основных компонентов биологических мембран, липиды влияют на их проницаемость, участвуют в передаче нервного импульса, создании межклеточных контактов. Жир служит в организме весьма эффективным источником энергии либо при непосредственном использовании, либо потенциально – в форме запасов жировой ткани. В натуральных пищевых жирах содержатся жирорастворимые витамины и «незаменимые» жирные кислоты. Важная функция липидов – создание термоизоляционных покровов у животных и растений, защита органов и тканей от механических воздействий. A. Простые липиды: сложные эфиры жирных кислот с различными спиртами. 1. Глицериды представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. 2. Воска: сложные эфиры высших жирных кислот и одноатомных или двухатомных спиртов. Б. Сложные липиды: сложные эфиры жирных кислот со спиртами, дополнительно содержащие и другие группы. 1. Фосфолипиды: липиды, содержащие, помимо жирных кислот и спирта, остаток фосфорной кислоты. В их состав часто входят азотистые основания и другие компоненты: а) глицерофосфолипиды (в роли спирта выступает глицерол); б) сфинголипиды (в роли спирта – сфингозин). 2.Гликолипиды (гликосфинголипиды). 3.Стероиды. 4.Другие сложные липиды: сульфолипиды, аминолипиды. К этому классу можно отнести и липопротеины B. Предшественники и производные липидов: жирные кислоты, глицерол, стеролы и прочие спирты, альдегиды жирных кислот, углеводороды, жирорастворимые витамины и гормоны. 73. Тропные гормоны гипофиза. Строение, механизм действия, мишени, роль в регуляции функции эндокринной системы. В гипофизе вырабатываются ряд пептидных и белковых гомонов. Передняя доля |