ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БИОХИМИЯ. Функциональная биохимия

• Название: Функциональная биохимия
• Анкор: ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БИОХИМИЯ.doc
• Дата: 16.09.2017
• Размер: 2.5 Mb.
• Имя файла: ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БИОХИМИЯ.doc
• Тип: Документы; #8552
• страница: 12 из 12

Креатинофосфат

100. 
     Гликолиз
     
101. 
     Аэробное
     

окисление

доля

поставляемой

энергии, % 50

Время работы c

10 20 30 40 50 60 70 80 90

Утомление и тренировка

При недостаточном притоке кислорода к мышцам, при израсходовании энергетических веществ, происходит накопление продуктов анаэробного обмена: молочной, фосфорной кислот, аммиака и ряда других промежуточных продуктов распада, что приводит к утомлению мышц. При систематических тренировках, мышца обогащается веществами: АТФ, креатином, креатинфосфатом, гликогеном и рядом других, создаются благоприятные условия для окислительно-восстановительных процессов. Содержание молочной кислоты и других промежуточных продуктов обмена в мышцах крови после работы в тренированных мышцах меньше и восстановление их запасов происходит гораздо быстрее, так как происходит изменение процессов оксидоредукции и синтеза.

Окоченение мышц

После смерти мышцы остаются напряженными – это состояние называется окоченение. Его молекулярная основа такова: поперечные связи между филаментами актина и миозина сохраняются и не могут разорваться вследствие отсутствия АТФ.

Активный транспорт Са² в саркоплазматический ретикулум оказывается невозможным, также как и переход миозина в активную конформацию.

Инфаркт миокарда

В мышечных волокнах миокарда нет резкого ограничения Z-дисков, поэтому переход анизотропных зон в изотропные не так резок, как в скелетной мускулатуре. В мышечных волокнах миокарда 20-30% приходится на митохондрии, которые располагаются вблизи сократительных нитей, что облегчает перенос АТФ из места образования к месту потребления. Энергетический обмен происходит скорее, чем в других тканях. На сократительную работу сердца приходится 60-80% энергии окислительных процессов при потреблении 7-20 % кислорода основного обмена. Кислород, запасенный в миоглобине, хватает на 6-7 сокращений, поэтому сердце очень чувствительно к гипоксии. При длительном пребывании в разреженном воздухе развивается хроническая кислородная недостаточность, при которой увеличиваются размеры митохондрий, синтез АТФ и в 2-3 раза содержание фосфоглицерата, обеспечивающего переход кислорода в ткани, повышается концентрация миоглобина. Таким образом обеспечивается протекание аэробных процессов и миокард за сутки потребляет 18 г жирных кислот, 11 г глюкозы, 10 г лактата, 0,6 г пирувата и в меньшей степени кетоновые тела. Особенно сердце поглощает олеат натощак, а в абсортивном периоде – углеводы, при физической нагрузке – на первое место выходит лактат. Сердце более богато ферментами по сравнению со скелетной мускулатурой, среди которых особенно важна креатинкиназа (поэтому этот фермент уже через 4-8 часов после инфаркта появляется в крови, что помогает диагностике).

Острая кислородная недостаточность уже через несколько минут ведет к снижению сократимости, стимулируется гликолиз, накапливается лактат, фосфорилаза использует гликоген, содержание которого быстро падает. Понижается продукция АТФ, креатинфосфата и если гипоксия переходит в анаксию, митохондрии набухают, расширяются кристы и митохондриальная мембрана лопается.

При ишемии (тромбоз или эмболия коронарного сосуда) гипоксидоз усугубляется недополучением энергетических продуктов. Сначала нарастает гликогенолиз (в ответ на выброс катехоламинов) сопровождающийся увеличением образования лактата, но через 30 минут, когда исчерпываются запасы гликогена, интенсивность гликолиза падает, а с ним и образование АТФ и сократимость миокарда подает и вообще утрачивается. За пределами зоны поражения в миокарде содержание АТФ и фосфокреатина также падает, что снижает функциональную способность сердца.

На поздней стадии ишемии сердца (до 8-го дня) возможно постепенное нарастание содержания ДНК с увеличением синтеза белков (в том числе глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы), а с ним и интенсификация пентозомонофосфатного пути с образованием НАДФ. Н+Н⁺. Это способствует синтезу липидов, в ходе которого потребляется лактат и пируват (через CH₃COSkoA). Однако и в более поздние сроки содержание креатинфосфата и АТФ остается сниженным и функциональные способности сердца не достигают прежнего уровня.

Специфический маркер инфаркта – МВ – форма креатинкиназы. Далее следуют АсАТ (начиная с 8-го часа) и ЛДГ_1-2 (начиная с 12-го часа после ифаркта).
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ

Открытие дегидрогеназы янтарной кислоты в мышцах

Дегидрогеназа янтарной кислоты относится к анаэробным дегидрогеназам. Анаэробные дегидрогеназы переносят водород от окисляемого вещества на другое, но не на кислород. В состав простейшей группировки дегидрогеназ нередко входят витамины. Дегидрогеназа янтарной кислоты имеет название сукцинатдегидрогеназа.



Ход работы. В 2 пробирки приливают по 1 мл дистиллированной воды и в каждую помещают по 100 мг мышечной кашицы, предварительно промытой водой. В первую пробирку приливают 2 мл 0,1 Н раствора янтарной кислоты, во вторую 2 мл дистиллированной воды. В каждую пробирку добавляют по 2 капли 0,02% раствора метиленовой сини, перемешивают содержимое и заливают 3-5 каплями растительного масла. Обе пробирки помещают в термостат или водяную баню на 30 минут, после чего наблюдают окрашивание.

Определение молочной кислоты в мышцах

Ход работы. Мышцу животного 1г растирают в ступке с толченым песком, добавляют 2-3 мл дистиллированной воды, фильтруют. С фильтратом проделывают качественную реакцию на молочную кислоту с реактивом Уфельмана (10 капель 1% раствора FeCl₃ и 10 капель фенола), наблюдают переход окраски от фиолетовой к желто-зеленой, что говорит о присутствии промежуточного продукта расщепления глюкозы - молочной кислоты.

Клинико-диагностическое значение: реакция Уфельмана позволяет обнаружить присутствие лактата в любой биологической жидкости (например, в желудочном соке).

Нитропруссидная реакция (реакция Вейля) на креатинин

При добавлении нитропруссида натрия (Na₂Fe(CN)₅NO) к щелочному раствору креатинина жидкость приобретает красную окраску, быстро исчезающую, особенно после добавления уксусной кислоты. Реакция обусловлена образованием нестойкого нитрозокреатинина.

Ход работы. К 10 каплям мочи прибавляют 1 каплю 5%-го свежеприготовленного раствора нитропруссида натрия и 1 каплю 10%-го раствора гидроксида натрия. Моча окрашивается в красный цвет, быстро переходящий в желтый.

Количественное определение креатинина в моче

При нагревании в мышцах из креатинфосфата образуется его альдегид – креатинин. Наибольшее количество креатинина образуется в мышцах при дефосфорилировании креатинфосфата.



В основе обнаружения и количественного определения креатинина положена цветная реакция креатинина в щелочной среде с пикриновой кислотой, в результате которой образуется окрашенный в оранжевый цвет пикрат креатинина.



По интенсивности окрашивания, определяемой колориметрически, контрольно (стандартный раствор бихромата калия) и иcследуемой смеси проб, можно расcчитать массовую концентрацию креатинина в исследуемой смеси.

Ход работы. В пробирку наливают 0,1 мл исследуемой мочи, прибавляют 0,1мл 10% раствора гидроксида натрия и оставляют стоять на 5 минут. Затем добавляют 0,15 мл насыщенного раствора пикриновой кислоты, взбалтывают и оставляют стоять 5 минут. Затем доводят объем до 10 мл дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Измеряют светопоглощение опытной пробы против контрольной на ФЭК-е при 490 нм (зеленый светофильтр №5) в кювете с толщиной слоя 0,3. Контрольную пробу готовят как опытную, только вместо мочи берут равный объем дистиллированной воды.

Расчет: С₁ = Д₁Q/Д₂V,

где Д₁ и Д₂ – значение оптических плотностей стандартного раствора бихромата калия и соответственно исследуемого раствора; Q - масса креатинина в 250 мл раствора, эквивалентная по окраске 1% стандартному р-ру бихромата калия (2,5); V – объем мочи, взятой для анализа.

10 мл раствора – 0,1 мг соответственно креатинина, норма – 9-18 ммоль/сутки.

Контрольные вопросы

1. Химический состав мышечной ткани.

2. Строение и функции миоглобина.

3. С чем связана АТФ-азная активность миозина?

4. Перечислить важнейшие функции миозина.

5. Пространственная организация молекулы актина.

6. Механизм процесса агрегации актина.

7. Механизм образования актомиозинового комплекса.

8. Пространственная организация молекулы тропомиозина.

9. Пространственная организация регуляторного белка - тропонина. Роль отдельных субъединиц тропонина в регуляции мышечного сокращения.

10. Роль кальция в регуляции мышечного сокращения.

11. Из каких последовательных процессов складывается мышечное сокращение?

12. За счет каких механизмов происходит уменьшение концентрации кальция в саркоплазме?

13. Перечислить основные источники энергии мышечной ткани.

14. Роль креатинфосфокиназной системы в процессе мышечного сокращения. Написать уравнение реакции, катализируемой креатинфосфокиназой.

15. Какие энергетические системы относятся к "быстрым" резервам и как осуществляется их взаимосвязь?

16. За счет каких источников покрываются энергетические затраты в покоящейся мышце?

17. За счет каких процессов обеспечивается энергией работающая мышца?

18. В чем причина накопления молочной кислоты в мышечной ткани?

19. Пути утилизации молочной кислоты в условиях покоя.

20. Направленность метаболистических процессов в мышечной ткани в состоянии покоя, в условиях интенсивной работы.

21. Роль карнозина и анзерина в мышечном сокращении.

22. Чем объясняется усиление биосинтеза мочевины в печени в период мышечной работы?

23. В чем заключается эндокринная функция миокарда?

Задачи и упражнения

Задача 1. Разгадайте кроссворд:

											7
						1
								2		8
			3
				9
									4
5
			6

По горизонтали:

1) Белок - фермент.

2) Продукт анаэробного распада.

3) Структурная единица миофибриллы.

4) Элемент, включающий сокращение.

5) Основной энергетический материал белых волокон.

6) Регуляторный белок.

По вертикали:

1) Мышца с уникальными свойствами.

7) Сократительный белок.

8) Вещество, генерирующее энергию.

9) Автор учебника по биохимии.

Задача 2. Какую пищу Вы порекомендуете человеку, занимающемуся тяжелой физической работой? Почему?

Задача 3. Будет ли отличаться характер метаболических процессов в мышцах спортсмена-спринтера и стайера?

Задача 4. Почему при инфаркте миокарда широко применяют кокарбоксилазу и АТФ?

Задача 5. На одно сердечное сокращение расходуется 2% энергии АТФ клетки миокарда. За какое время должна происходить полная регенерация АТФ в клетке миокарда? А1; Б1; В1; Г10

Задача 6. С какой целью у пациента с жалобами на резкую боль в груди определяют в крови количество и соотношение изоферментов КК?

Ответы

1. По горизонтали: 1. миозин; 2. лактат; 3. саркомер; 4. кальций;

5. углеводы; 6. тропонин.

По вертикали: 1. миокард; 7. актин; 8. креатин; 9. Северин.

2. Высококалорийную пищу, в которой содержится большое количество липидов, дающих при окислении больше энергии, чем углеводы.

3. У спринтера усилены анаэробные процессы из-за постоянного недостатка кислорода, у стайера более выражены аэробные процессы вследствие меньшей интенсивности нагрузки.

4. АТФ необходим для сокращения миокарда, а кокарбоксилаза активирует функцию дегидрогеназ кетокислот, что улучшает сократимость сердечной мышцы.

5. Б.

6. При инфаркте миокарда повышается в крови активность изофермента креатинкиназы КК₂.
Литература

1. 
   Николаев А.Я. Биологическая химия. М.,”МИА”. Стр. 518-530.
   
2. 
   Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. М., “Медицина”, 1998. Стр. 645-660.
   
3. 
   Марри Р., Греннер Д., Мейс П., Родуэлл В. Биохимия человека. М., “Мир”, 1993, т 2. Стр. 332-35.
   
4. 
   Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. Биохимия для врача. “Уральский рабочий”, 1994. Стр. 177-184.
   
5. 
   Филиппович Ю.Б. и др. Биохимические основы жизнедеятельности человека. М., “Владос”, 2005. Стр. 400-404.
   
6. 
   Галебская Л.В. и др. Методические указания к лабораторному практикуму по биохимии. Ленинград, ”ЛМИ”, 1990. Стр.32.
   
7. 
   Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии. Ростов-на Дону, “Феникс”, 1990. Стр. 417.
   
8. 
   Биохимия. Практикум. Киев,”Высшая школа”, 1988. Стр. 84-85.
   
9. 
   Камышников В.С. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика. Минск, “Интерпрессервис”, 2003, т 1. Стр. 295-308.
   
10. 
    Северин Е.С. Краткий курс с упражнениями и задачами. М., “ГОЭТАР-Мед.”, 2002. Стр. 130, стр. 58.
    
11. 
    Литовченко И.Н. Ситуационные задачи и упражнения по биохимии. Одесса, 1989.
    

ОГЛАВЛЕНИЕ

Функциональная биохимия……………………………………………………….. 1

Биохимия печени………………………………………………………………….. 2

Биохимия крови………………………………………………………………….... 18

Функции и состав плазмы крови…………………………………………………..40

Электролитный состав плазмы крови. Регуляция обмена Са²⁺ и фосфатов…..... 66

Биохимия мочеобразования и мочи……………………………………………… 73

Биохимия соединительной ткани………………………………………………… 98

Биохимия нервной ткани………………………………………………………... 117

Биохимия мышечной ткани…………………………………………………….... 133

Оглавление……………………………………………………………………….. 154