лекции-4 семестр. Лекция 19. Патология обмена углеводов
 Скачать 169.41 Kb.
|
|
7. Методы исследования углеводного обмена. Основным показателем углеводного обмена является глюкоза, ее исследуют многими методами, основными являются: Редуктометрические методы: основаны на восстановлениях свойства глюкозы, определяют глюкозу в моче с реактивом Гайнеса-Акимова (этот метод почти не используется). Колориметрические методы: основаны способности глюкозы образовывать окрашенные соединения. К ним относится ортотолуидиновый метод, унифицирован в 1978 году (почти не используется). Ферментативные методы: определение глюкозы по реакциям со специфическими ферментами. В основном используют глюкозооксидный и гексокиназный методы. Гексокиназный метод является наиболее точным для определения уровня глюкозы. Использование диагностических тест-полосок для полуколичественного определения уровня глюкозы в крови и моче. Использование автоматических и полуавтоматических анализаторов, например «Эксан», карманные глюкометры. При сахарном диабете проводят специальные исследования, например ГТТ, кортизон (преднизалон) глюкозотолорантный тест КПТГ, инсулиновый тест и др. Вопросы для самоподготовки. Признаки нарушения обмена углеводов в организме. Гипогликемия - причины, клинические и лабораторные признаки. Гипергликемия - причины, клинические и лабораторные признаки. Сахарный диабет - этиология, патогенез, патоморфология, клинические признаки. Лабораторные исследования при сахарном диабете. Профилактика и лечение сахарного диабета. Гликогенозы - причины, клинические и лабораторные признаки. Методы исследования углеводного обмена. Лекция 20. Обмен простых белков:переваривание и всасывание. План лекции: 1. Переваривание в ЖКТ. 2. Функции соляной кислоты в переваривании белков 3 Механизм действия ферментов следующий: 4. Всасывание белков 5. Гниение белков 6. Регуляция переваривания белков. 1. Переваривание в ЖКТ. Белки являются важнейшими компонентами каждой клетки организма. В отличие от липидов и углеводов они про запас не откладываются, и должны поступать с пищей постоянно. При длительном белковом голодании какое-то время сохраняется состояние белкового равновесия, но при этом уменьшается содержание белков в организме. В первую очередь это относится к белкам плазмы крови (потеря 1 г белков плазмы сопровождается потерей 30 г белков тканей), затем белки печени, сердца и т.д. деятельность органов при этом нарушается. При переводе человека на полноценное питание уровень белка восстанавливается до нормы. В полости рта белки не перевариваются, т.к. здесь отсутствуют протеолитические ферменты (протеазы). Активное переваривание бека начинается в желудке. Здесь присутствуют протеазы: Пепсин, который действует при рН 1,5-2,0. Образуется из профермента пепсиногена путем отщепления от него под действием соляной кислоты и активного пепсина полипептида. Пепсин расщепляет пептидные связи образованные ароматическими и дикарбоновыми аминокислотами. Гастриксин (рН 3,5-4,5). Гастриксин гидролизует пептидные связи и начинает работать после того, как рН в желудке станет менее кислой, т.е. оптимальной для его работы и равной 3,5-4,5. У детей обнаружен фермент химозин или ренин. Химозин створаживает молоко и расщепляет казеиноген. В процессе роста ребенка его активность падает. 2. Функции соляной кислоты в переваривании белков Большое значение в процессе переваривания белков играет соляная кислота, вырабатываемая обкладочными клетками слизистой оболочки желудка. Она выполняет следующие функции: Способствует денатурации белков, что облегчает их гидролиз. Создает оптимальную среду для работы пепсина рН 1,5-2,0. Способствует превращению пепсиногена в пепсин. Обладает бактерицидным действием. Регулирует работу пилорического отдела желудка. Под действием соляной кислоты и ферментов белок расщепляется на большие полипептиды. Активнее всего в желудке расщепляются альбумины и глобулины, хуже коллаген и эластин. В кишечнике белки расщепляются ферментами поджелудочной железы (трипсин, химотрипсин, аминопептидаза, карбоксипептидаза) и ферментами клеток тонкого кишечника (ди-, три- и тетрапептидазы). РН действия этих ферментов 7,8-8,2. Ферменты поджелудочной железы выделяются в неактивном виде, а затем активируются: трипсиноген активирует фермент кишечника энтерокиназа, а химотрипсиноген и др. пептидазы активируются трипсином. 3. Механизм действия ферментов следующий: Трипсин гидролизует пептидные связи, образованные аргинином и лизином. Химотрипсин расщепляет пептидные связи между ароматическими аминокислотами и между аргинином и лизином. Эластаза расщепляет пептидные связи между аминокислотами, которые находятся «внутри» подлипептида, расщепляя его тем самым на более мелкие полипептиды. Аминопептидазы отщепляют аминокислоту со свободной аминогруппой, которая находится на конце полипептида. Карбоксипептидазы отщепляют аминокислоту со свободной карбоксильной группой, которая находится на конце полипептида. Ферменты трипсин, химотрипсин, карбокси- и аминопептидазы работают в полости тонкого кишечника и 12-перстной кишки. Ди-, три- и тетрапептидазы работают в клетках слизистой оболочки кишечника и расщепляют средние пептиды, состоящие из 2, 3, и 4 аминокислот. 4. Всасывание белков Таким образом, в процессе постепенного гидролиза под действием ферментов, белковая молекула расщепляется на отдельные аминокислоты, которые всасываются в стенки тонкого кишечника. Всасывание аминокислот происходит с участием глутатиона под действием фермента, который находится на мембране слизистой кишечника гамма-глутамилтрансфераза. Аминокислота образует комплекс с глутатионом, который проходит через мембрану и распадается на свободную аминокислоту и глутатион, который затем расщепляется. Свободные аминокислоты поступают в кровь и по воротной вене в печень. Около 5 % из них попадает в лимфу. Кроме белков пищи, в кишечник попадает значительное количество белков в составе секретов слизистых оболочек. Эти белки также перевариваются. Ряд этих белков выполняет защитные свойства, другие – специфические, например, в желудке синтезируется специальный белок, необходимый для всасывания витамина В12. 5. Гниение белков Некоторая часть белков и не усвоенные пептиды и аминокислоты поступают в толстый кишечник, где используется микрофлорой для своей жизнедеятельности. Этот процесс получил название гниение белков. Многие продукты гниения ядовиты для человека. К ним относят сероводород, аммиак, фенол, крезол, скатол, индол и т.д. часть этих продуктов поступает по воротной вене в печень, где обезвреживается под действием активных форм глюкуроновой (уридиндифосфоглюкуроновая кислота УДФГК) и серной (фосфоаденозинфосфосульфат ФАФС) кислот и выводятся из организма. 6. Регуляция переваривания белков. Пищеварительная функция регулируется специальными системами. Многие клетки ЖКТ синтезируют активные вещества, которые регулируют процессы передвижения продуктов, всасывания, секрецию пищеварительных соков и т.д. в регуляции участвуют следующие гормоны: Гастрин – секретируется в желудке и двенадцатиперстной кишке. Стимулирует выработку пепсина и соляной кислоты. Гистамин образуется в слизистой оболочке желудка, увеличивает количество выделяемого желудочного сока, стимулирует выделение соляной кислоты. Секретин - образуется в двенадцатиперстной кишке. Увеличивает секрецию поджелудочной железы, стимулирует отделение желчи, тормозит желудочную секрецию. Энтероглюкагон действует как гастрин, но с менее выраженным эффектом. Вазоактивный кишечный пептид ВКП вырабатывается поджелудочной железой, стимулирует выделение желчи. Холецистокинин секретируется в двенадцатиперстной кишке. Активирует работу желчного пузыря и отделение желчи. Соматостатин тормозит секрецию гормонов ЖКТ. Энтерогастрон тормозит секрецию соляной кислоты и пепстногена. Вилликинин вызывает сокращение кишечных ворсинок. Вопросы для самоподготовки студентов. Какие вещества называют белками? Функции белков в организме. Свойства белков. Методы выделения белков из растворов. Ферменты ЖКТ. Основные этапы переваривания и всасывания белков в ЖКТ. Гниение белков в кишечнике. Лекция 21. Обмен простых белков: промежуточный обмен. План лекции: 1. Общие пути обмена аминокислот 2. Специфические пути превращения аминокислот. 3. Конечные продукты обмена аминокислот. 4. Остаточный азот крови. 5. Белки сыворотки крови. Клетки активно потребляют аминокислоты. Они используются для синтеза специфичных белков, нуклеотидов, порфиринов и др. часть аминокислот может вступать в общие метаболические пути и использоваться для синтеза липидов, углеводов, становиться источником энергии. Аминокислоты в организме подвергаются разнообразным превращениям, многие из которых являются общими для всех аминокислот (дезаминирование, декарбоксилирование, переаминирование). Кроме того, каждая аминокислота имеет свои индивидуальные пути обмена. 1. Общие пути обмена аминокислот. Дезаминирование – процесс отщепления аминогруппы от аминокислоты с образованием аммиака. Различают следующие виды дезаминирования: Восстановительное дезаминирование с образованием карбоновых кислот. R   – СН – СООН + 2Н R – СН – СООН + NН3NН2 Гидролитическое дезаминирование с образованием гидроксикарбоновых кислот. R – СН – СООН + Н2О R – СН – СООН + NН3NН2 ОН Внутримолекулярное дезаминирование с образованием ненасыщенных кислот. R – СН – СООН R 1– СН=СН – СООН + NН3NН2 Окислительное дезаминирование с образованием кетокислот. R – СН – СООН + ½ О2 R – С=О – СООН + NН3NН2 Эти реакции относят в группу прямого дезаминирования. Наиболее важную роль в организме человека играет окислительное дезаминирование, которое катализируется ферментами оксидазами (кофермент ФАД) или дегидрогеназами (кофермент НАД). Эти реакции в клетке протекают медленно, а наибольшей активностью обладает фермент глутаматдегидрогеназа. Она играет большую роль в обмене аминокислот: Продукт реакции альфа-кетоглутаровая кислота является хорошим субстратом в реакциях переаминирования. Глутаматдегидрогеназная реакция обратима, что позволяет использовать её для синтеза новых аминокислот. Реакция обратная дезаминированияю называется восстановительное аминирование. Глутаматдегидрогеназа использует НАД и НАДФ в окисленной и восстановленной формах и служит переносчиком восстановленных эквивалентов между системами НАД - и НАДФ-зависимых дегидрогеназ. Кетокислоты, которые образуются в результате реакции дезаминирования, используются организмом для образования заменимых аминокислот в процессе восстановительного аминирования, поступать в цикл Кребса и распадаться с образованием энергии, идти на синтез глюкозы. Переаминирование аминокислот. Является одним из важнейших путей обмена аминокислот и заключается в переносе аминогруппы с одной аминокислоты на другую без образования аммиака. Этот процесс катализируют ферменты аминотрансферазы (кофермент пиридоксальфосфат – активная форма витамина В6). Реакция протекает в 2 этапа: 1 этап - перенос аминогруппы на фермент аминотрансферазу. N  Н2 – СН – СООН + Е Е – NН2 + R – С=О – СООНR Аминокислота Фермент Кетокислота 2 этап – перенос аимногруппы с фермента на кетокислоту и образование новой аминокислоты. R  1 – С=О – СООН + Е – NН2 Е + NН2 – СН – СООНR1 Кетокислота Аминокислота Переаминированию подвергаются практически все аминокислоты за исключением лизина, аргинина и треонина. Продукты переаминирования большинства аминокислот являются исходными веществами синтеза глюкозы. Аминогруппа в виде соединения с ферментом может переноситься из органов и тканей в печень для инактивации. Переаминирование достаточно активно протекает во всех органах и тканях, но он является легко обратимым и может нарушаться при некоторых заболеваниях. Наибольшее клиническое значение имеют аланинаминотрансфераза АлАТ и аспартатаминотрансфераза АсАТ, которые определяют при диагностике заболеваний сердца и печени. Декарбоксилирование аминокислот. Декарбоксилирование – это процесс отщепления от аминокислоты карбоксильной группы в виде углекисло газа. В результате реакции образуются амины, которые являются биологически активными веществами и называются биогенными аминами. N  Н2 – СН – СООН декарбоксилаза NН2 – СН – СН3 + СО2R R Аминокислота Амин Углекислый газ Катализируется процесс ферментами декарбоксилазами (кофермент пиридоксальфосфат – активная форма витамина В6). В организме могут образовываться следующие биогенные амины: Из триптофана образуется триптамин, который обладает сосудосуживающим действием. Из 5-гидроксотриптофана синтезируется серотонин, который выполняет роль нейромедиатора – стимулирует сокращение гладкой мускулатуры, повышает кровяное давление и сужает бронхи, участвует в регуляции температуры тела и дыхания, активирует выброс гормонов мозгового вещества надпочечников. Из гистидина - гистамин – нейромедиатор: повышает тонус органов с гладкой мускулатурой, стимулирует секрецию всех пищеварительных желез, обладает антидиуретическим действием, стимулирует секрецию вазопрессина и т.д. Из глутаминовой кислоты вырабатывается гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), которая является медиатором тормозных нейронов (тормозит проведение нервных импульсов), влияет на функциональное состояние мембран клеток. Кроме перечисленных биогенных аминов в организме вырабатывается еще ряд других веществ. Все они находятся в неактивной связанной форме, из которой освобождаются по мере необходимости. Свое биологическое действие проявляют только в свободной форме, а затем быстро разрушаются в печени ферментами моноаминооксидазами. Изменение активности этих ферментов при помощи ингибиторов широко применяется в медицинской практике при лечении аллергических заболеваний, расстройств психики и т.д. 2. Специфические пути превращения аминокислот. Наряду с общими процессами распада аминокислот, каждая из них подвергается и специфическим превращениям: Глицин – участвует в синтезе креатинина, серина, гемоглобина, пуриновых оснований, сиаловых и парных желчных кислот. Принимает участие в обезвреживании ядовитых веществ в организме. При дезаминировании аланина образуется пировиноградная кислота, которая используется для синтеза глюкозы или ацетил-КоА с образованием энергии. Серин является исходным веществом для синтеза 3-фосфоглицериновой кислоты, этаноламина, ПВК, цистеина. Метионин поставляет метильную группу для синтеза холина, тимина, адреналина, креатина и др. Цистеин участвует в образовании дисудьфидных мостиков в третичной структуре белка, в синтезе таурина (необходим для синтеза желчных кислот) и серной кислоты (участвует в обезвреживании ядов в печени). Глутаминовая и аспарагиновая кислоты участвуют в биосинтезе мочевины, пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований, в виде своих производных альфа-кетоглутаровой и щавелевой кислот участвуют в цикле Кребса. Аргинин участвует в биосинтезе мочевины и креатина. Фенилаланин является предшественником тирозина, который в свою очередь служит исходным веществом для синтеза гормонов (адреналина, тироксина и др.), пигментов (меланинов), биогенных аминов (тирамин). Триптофан распадается с образованием никотиновой кислоты или серотонина. Гистидин участвует в биосинтезе глобина, а при распаде образует глутаминовую кислоту и гистамин. Большое значение в организме для мышечного сокращения играет креатин. Он синтезируется из аргинина, глицина и метионина. В мышцах при участии АТФ образуется креатинфосфат – макроэргическое соединение, обеспечивающее энергией процесс мышечного сокращения. При его распаде выделяется большое количество энергии и образуется креатинин, который весь выводится почками. А  ргинин В мышцы + АТФГ    лицин креатин Креатин-фосфат Креатинин + ЭнергияМетионин 3. Конечные продукты обмена аминокислот. В результате многообразных процессов в организме аминокислоты полностью распадаются до аммиака, углекислого газа и воды. Углекислый газ участвует в построении карбонатной буферной системы, в активной форме используется для синтеза ВЖК, пуриновых и пиримидиновых оснований, углеводов. Оставшаяся часть выводится из организма легкими. Вода включается в общие обменные процессы, а при избытке выводиться из организма с потом, мочой легкими. Аммиак является одним из источников азота в организме, который используется для синтеза белков, небелковых азотистых веществ (пуриновые и пиримидиновые основания, холин, креатин, глюкозамины и др.). Однако та часть азота, которая связана в форме аммиака, является токсичной для организма. Обезвреживание происходит следующими путями: Биосинтез мочевины в печени. Восстановительное аминирование в тканях. Образование амидов кислот в тканях. Образование пиримидиновых оснований в цитозоле клеток. Образование аммонийных солей в почках. Основной путь обезвреживания аммиака – образование мочевины или орнитиновый цикл, который протекает в печени. Аммиак доставляется туда в виде соединений: Глутамина из мозга и других тканей. Он расщепляется ферментом глутаминазой на аммиак и глутаминовую кислоту. Аланина из мышц и кишечника. Биосинтез мочевины протекает в 5 этапов: Фермент карбамоилфосфатсинтетаза I С О2 + NН3 + 2АТФ + Н2О Карбомаилфосфат + 2АТФ + Н3РО4Фермент орнитинкарбомаилтрансфераза О рнитин + Карбомаилфосфат Цитрулин + Н3РО4Фермент аргининосукцинатсинтетаза Цитрулин + Аспартат + АТФ Аргининосукцинат + АМФ + Н4Р2О7Фермент аргининосукциназа А ргининосукцинат Аргинин + ФумаратФермент аргиназа А ргинин + НОН Мочевина + ОрнитинСуммарное уравнение синтеза мочевины в печени: СО2 + NН3 + аспартат + 3АТФ + 2Н2О = мочевина + фумарат + 2АДФ + Н3РО4 + АМФ + Н4Р2О7 Формула мочевины: NН2 – С=О – NН2 Биологическое значение орнитинового цикла: Обезвреживание аммиака в организме. Регуляция азотистого баланса в организме – при поступлении большого количества белка в организм скорость цикла возрастает. 4. Остаточный азот крови. Азотистый баланс характеризуется соотношением между азотом, поступившим в организм и выделившимся из него. В норме в организме здорового человека наблюдается азотистое равновесие, т.е. такое его соотношение, когда количество азота, поступившего с пищей, равно количеству азота выделившегося из него. Азот пищи = Выделившейся азот Положительный азотистый баланс наблюдается при повышении синтеза белка во время беременности, роста ребенка, выздоровлении, при бурном росте опухолей. Азот пищи > Выделившейся азот Отрицательный азотистый баланс наблюдается при инфекционных заболеваниях, голодании, поражениях ЖКТ и др. Азот пищи < Выделившейся азот Общее количество азотсодержащих веществ, которые находятся в крови называется общим азотом крови. Состав общего азота крови представлен в схеме. Схема № 10 . Состав общего азота крови. Общий азот крови 1   2,0 - 14,7 г/лАзот белков Остаточный азот   11,8 - 13,9 г/л 0,2 – 0,4 г/лАзот мочевины Резидуальный азот   0,1 – 0,2 г/л 0,1 – 0,2 г/лАзот аминокислот Азот небелковых веществ 0,05 – 0,1 г/л 0,05 – 0,1 г/л Как видно из схемы основное количество общего азота составляет азот белка, который называют общим белком крови. Остаточный азот крови включает в себя все небелковые азотсодержащие вещества. 50 % остаточного азота составляет мочевина, остальные 50 % называются резидуальным азотом и состоят из следующих веществ (в процентах от остаточного азота): 25 % аминокислоты. 5 % креатин. 2,5 % креатинин. 4 % мочевая кислота. 0,5 % аммиака и индикана. 13 % другие азотсодержащие соединения (полипептиды, нуклеотиды и др.) В клинике не определяют уровень остаточного азота, вместо него определяют количество мочевины. Отдельные компоненты остаточного азота крови тоже имеют свое диагностическое значение и исследуются в сыворотке и плазме крови. 5. Белки сыворотки крови. Белки плазмы крови являются важнейшей её составной частью, среди них особое место принадлежит фибриногену. Свободная от фибриногена плазма называется сывороткой крови. В настоящее время в плазме обнаружено до 100 различных белков. Белки крови выполняют разнообразные функции в организме человека: поддерживают онкотическое давление и тем самым сохраняют объем циркулирующей крови. В этом процессе особенно велика роль альбуминов. Участвуют в свертывании крови. Ряд белков, в том числе фибриноген, являются компонентами свертывающей системы крови. Входят в состав белковой и гемоглобиновой буферных систем и участвуют в поддержании постоянного рН крови. Выполняют транспортную функцию (переносят по крови 27 неорганических ионов, 46 нормальных метаболитов, 146 экзогенных компонентов). Альбумин обезвреживает и транспортирует по крови билирубин, ВЖК, холестерин, лекарственные средства. Липопротеиды переносят ТАГ, холестерин, фосфолипиды. Транскортин переносит ретинол и тироксин. Церулоплазмин – медь, гаптоглобин – гемоглобин (это предотвращает выделение гемоглобина почками), трансферрин – железо. Белки гамма-фракции глобулинов участвуют в иммунных процессах организма. Поддерживают уровень катионов в крови, образуя с ними соединения, например, 40-50 % ионов кальция и других элементов связаны с белками сыворотки крови. Сывороточные белки образуют «белковый резерв2 организма. При голодании они могут распадаться до аминокислот, которые используются для синтеза белков головного мозга, сердца и других органов. Общее количество белков в сыворотке и плазме крови называют общим белком крови. Белки крови делятся на следующие фракции: альбумины, глобулины и их фракции, фибриноген (таблица № ). Таблица № 9. Белки плазмы крови
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||