биохимия. Учебникрепетитор Издательские решения По лицензии Ridero 2019 удк 61 ббк 53 К82 Рецензенты

• Название: Учебникрепетитор Издательские решения По лицензии Ridero 2019 удк 61 ббк 53 К82 Рецензенты
• Анкор: биохимия
• Дата: 30.05.2022
• Размер: 1.49 Mb.
• Имя файла: Biokhimia_dostupnym_yazykom.docx
• Тип: Учебник; #557681
• страница: 6 из 10

ГЛАВА VI БЕЛКИ ПЛАЗМЫ КРОВИ

1. Общие понятия

Система крови является одной из трех систем (наряду с нервной и гуморальной), объединяющих сотни миллиардов клеток в единый организм.

Функции крови:

1. 
   Транспортная: а) регуляторная (транспорт гормонов); б) дыхательная (транспорт О₂ гемоглобином); в) питательная; г) выделительная;
   
2. 
   Защитная: а) иммунная; б) свертывающая (защита от потери крови);
   
3. 
   Гомеостатическая (постоянство внутренних сред): а) буферная; б) температурная; в) электролитная; г) онкотическая.
   

Состав крови:

1. 
   Форменные элементы (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты) — 45% от общего объема;
   
2. 
   Плазма¹ — 55%. Из них: 90—91% — вода; 6,5—8,5% — белки; остальное — соли.
   

2. Белки плазмы

Норма общего белка плазмы — 65—85 г/л.

На основе электрофоретического разделения, белки плазмы делят на:

1. 
   Альбумины ≈60% от массы общего белка. Подразделяют на А-альбумин и В-альбумин;
   
2. 
   Глобулины — примерно 45%. Делят на: α₁-глобулины ≈ 4% (нормы запоминаем методом четверок,
   

прибавляя к каждой последующей фракции по 4%); α₂-глобулины ≈ 8%; β-глобулины ≈ 12%; γ-глобулины ≈ 16%; 3. Фибриноген ≈ 0,3%.

3. 
   Иммуноглобулины (Ig) или антитела — основной фактор гуморальной защиты от внешней антигенной агрессии.
   

Молекула иммуноглобулина (на примере IgG) — сложный белок, построенный из 2-х тяжелых: Н- и двух легких: L-цепей, соединенных воедино дисульфидными связями. Каждое антитело имеет рецепторную часть, с помощью которой оно соединяется с чужеродным белком. Это взаимодействие сугубо специфично: каждый антиген обезвреживается только соответствующей генерацией Ig.

Типы иммуноглобулинов:

1. 
   IgG — типичные антитела, доминантный тип, на его долю приходится 75—80% Ig;
   
2. 
   IgA. Имеет два подтипа: секреторный (накапливается в слизистых, составляя первый эшелон защиты) и сывороточный;
   
3. 
   IgM. Самый тяжелый (пентамер) и древний. Этот тип не имеет специфичности, его молекулы готовы к нейтрализации любого антигена.
   
4. 
   IgE. Определение этого типа чрезвычайно важно в медицине, т. к. повышение концентрации IgE в плазме характерно для аллергических процессов.
   
5. 
   IgD — рецепторная функция.
   

4. Протеинопатология

1. 
   Гиперпротеинэмия — повышение уровня общего белка плазмы:
   

а) Абсолютная гиперпротеинэмия — действительное повышение уровня белка в плазме (примеры: см. парапротеинэмия);

ЮРИЙ КРИВЕНЦЕВ

б) Относительная — повышение концентрации белка за счет потерь воды, обезвоживания (кишечные инфекции, лихорадка у детей, кишечная непроходимость, обширные ожоги и др.).

2. 
   Гипопротеинэмия — снижение уровня общего белка плазмы. Характерна для нефротического синдрома (заболевания почек), тяжелых поражений печени, длительной жажды и др.
   
3. 
   Диспротеинэмия — изменение концентрации отдельных фракций при норме общего белка. Например, альбумины чаще снижаются (см. гипопротеинэмия); повышение α₂-глобулинов характерно для острых воспалительных процессов, а γ-глобулинов — для хронических;
   
4. 
   Парапротеинэмия — появление в плазме аномальных белков, которые отсутствуют в норме. Примеры: а) миеломная болезнь — злокачественная патология, при которой плазма наводняется легкими цепями антител; б) болезнь Вальденстрема — появление в крови тяжелых макроглобулинов.
   

ВТОРОЙСЕМЕСТР

Если в первом семестре вы изучали общую биохимию, т. е. фундаментальные понятия основ жизнедеятельности, то во втором семестре вас ждет частная биохимия — разбор конкретных метаболических процессов. А раз так, настройтесь на обилие графического материала: уравнения реакций, формулы, графики, которые вам придется рисовать. Не всем это нравится (да и мало кому нужно), но что поделаешь — это есть в программе, а значит — надо учить, но не все. В начале каждой темы, под заголовком: Письменные вопросы темы, которые необходимо запомнить по вашему учебнику, я буду называть то, что надо усвоить, остальное смело можете пропускать.

ГЛАВА VII МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, УТИЛИЗАЦИЯ УГЛЕВОДОВ

Письменные вопросы темы, которые необходимо запомнить по вашему учебнику: всего два микровопроса: синтез и распад гликогена.

I. Функции и градация углеводов

Эпитет «легкий» как нельзя больше подходит к характеристике этого класса. Углеводы легко перевариваются, легко отдают энергию, углеводы — «легкие» метаболиты, не образующие шлаков, ну и, наконец, раздел «Углеводы» довольно легко усваивается студентами. Это самый распространенных класс органических веществ. На их долю приходится 70% от общей биомассы Земли.

Функции углеводов:

1. 
   Энергетическая — является главной, а для высших позвоночных — важнейшей. Почему не липиды, энергетическая ценность которых в два с лишним раза выше, а именно углеводы являются главным источником энергии для большинства гетеротрофов? Ответ прост: во-первых, углеводы легче отдают свою энергию, во-вторых, они гораздо более распространены.
   
2. 
   Структурная — у человека и других позвоночных эта функция углеводов не является основной (главные роли здесь выполняют белки и липиды). Однако некоторые примеры структурной роли углеводов заслуживают внимания: мукополисахариды соединительной ткани, гликокаликс клеток.
   
3. 
   Дезинтоксикационная. Главным веществом, используемым клетками печени для обезвреживания большинства ядов, является моносахарид глюкуроновая кислота (не путать с гиалуроновой кислотой).
   

Классификация и характеристика. По строению, углеводы делят на:

1. 
   Моносахариды — простейшие углеводы, входящие в состав более сложных. К ним относятся: глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза и др. Именно моносахара являются той первичной органикой, которая рождается в процессе фотосинтеза. Это из них впоследствии образуются остальные органические вещества. Однако, вы не встретите моносахарид в чистом виде в природе (разве что глюкоза в виноградном соке), т. к. они входят в состав иных углеводов.
   
2. 
   Ди- и олигосахариды. Согласно программе, разбираем только дисахара — соединения из двух моносахаридов: сахарозу (дуэт глюкозы и фруктозы, α-1,2-гликозидная связь), лактозу (глюкоза + галактоза, β-1-4- гликозидная связь) и мальтозу (2 глюкозы, α-1,4-гликозидная связь). В природе встречаются сахароза (овощи, фрукты, пищевой сахар) и лактоза (молоко). Мальтоза является структурным компонентом крахмала.
   
3. 
   Полисахариды — полимеры, образованные тысячами моносахаридных остатков. Наиболее значимы:
   

а) Крахмал — резервный полисахарид растений (содержится в плодах и клубнях), представленный линейной разновидностью — амилозой (остатки глюкозы, соединенные α-1,4-гликозидной связью) и ветвящейся — амилопектином (строение то же, но в точках ветвления α-1,6-связь). Крахмал — основной источник пищевой энергии, получаемой человеком.

б) Гликоген — животный аналог крахмала (тот же состав, те же связи и та же резервная функция), отличается лишь большей массой, и большей степенью ветвления. Находится во всех клетках, но преобладает в печени и скелетных мышцах.

в) Целлюлоза (клетчатка) — самое распространенное органическое вещество в природе. Выполняет структурную функцию у всех растений. Построена из остатков глюкозы, линейно со-

единенных β-1-4-гликозидной связью, не ветвится, отличается высокой прочностью и химической инертностью. Не переваривается в ЖКТ человека и проходит через кишечник неизмененной. Тем не менее она выполняет ряд важнейших функций: оформляет пищевые и каловые массы, придает им объем, стимулирует перистальтику кишечника, способствует механической очистке кишечного канала, предотвращает запоры, сорбирует токсины из крови сквозь эпителий и является средой для обитания нашего симбионта — кишечной палочки.

II. Переваривание и всасывание углеводов является одним из самых простых процессов пищеварения.

Основным исходным субстратом углеводного пищеварения человека является крахмал. Уже в ротовой полости происходит частичный гидролиз крахмала под действием амилазы слюны. После проглатывания пищевого комка переваривание углеводов в желудке временно приостанавливается из-за кислой среды желудочного содержимого.

Основная масса углеводов переваривается в двенадцатиперстной кишке и проксимальных отделах тонкого кишечника. Кишечное переваривание углеводов можно разделить на две фазы:

а) Полостное пищеварение. Основным ферментом здесь служит панкреатическая амилаза, которая расщепляет полисахариды только до дисахаридов — мальтозы и изомальтозы.

б) Пристеночное пищеварение. После полостного процесса в кишечнике остаются только дисахариды, которые гидролизуются на втором этапе до моносахаров под действием ферментов, локализованных на поверхности микроворсинок эпителия тонкого кишечника. Фермент лактаза гидролизует лактозу на глюкозу и галактозу. Мальтаза расщепляет 20% мальтозы до глюкозы. Более 80% мальтозы, всю сахарозу и изомальтозу гидролизует сахаразно-изомальтазный комплекс.

Всасывание продуктов переваривания углеводов происходит в проксимальных отделах тонкого кишечника. Всасыванию подвергаются только моносахариды. Существует два механизма всасывания:

а) Облегченная диффузия — пассивный транспорт моносахаридов сквозь клеточные мембраны по градиенту концентрации. Такой механизм не требует затрат энергии и является основным путем всасывания для всех моносахаров, когда их концентрация в полости кишечника выше нежели во внутренних средах организма.

б) Активный транспорт — энергозатратный процесс, осуществляемый против градиента концентрации. У человека таким образом всасываются глюкоза и галактоза, поэтому скорость их всасывания выше. Процесс протекает с затратой энергии АТФ в присутствии ионов Na⁺.

III. Глюкоза, как основной метаболит углеводного обмена

Глюкоза — ключевой продукт метаболизма углеводов. Если главным источником энергии внутри клетки является АТФ, то глюкоза — главный носитель энергии вне клеток (в крови и др. жидкостях), основное «горючее» для тканей.

Норма глюкозы в крови — 3,3—5,5 мМоль/л, в моче — отсутствует.

Глюкоза легко проникает внутрь большинства клеток. Исключение составляют лишь мышечная и жировая ткани, в которые глюкоза способна попасть только под действием гормона инсулина. Попавшая в клетки глюкоза превращается (при участии АТФ) в свою активную форму — глюкозо-6-фосфат. Другие гексозы, такие как галактоза, фруктоза и пр., легко превращаются в глюкозо-6-фосфат под действием изомераз.

Источники глюкозы в организме: а) пищеварение;

б) распад гликогена;

в) глюконеогенез (см. ниже);

г) другие гексозы. Пути расходования глюкозы: а) синтез гликогена;

б) дихотомический путь (см. ниже);

в) гликолиз (см. ниже);

г) пентозный путь (см. ниже).

В распаде гликогена ключевую роль играет аденилатциклазная система — каскадная последовательность, служащая передатчиком сигнала от гормона внутрь клетки. Этот вопрос будет попадаться вам часто в различных темах второго семестра, поэтому, чем раньше выучите, тем значительнее облегчите себе жизнь. Эта система представляет собой цепочку ферментов, в которой каждый предыдущий активирует последующий, подобно падающим костяшкам домино. Привожу упрощенную схему строения (этого достаточно): гормон (чаще адреналин) — рецептор клетки — аденилатциклаза — цАМФ — протеинкиназа. Это общая часть, единая для большинства процессов. Дальше везде по-разному, при распаде гликогена, например, после протеинкиназы идут — киназа фосфорилазы — фосфорилаза. А при липолизе — триглицеридлипаза.

II. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ

В отличие от иных обменов, метаболизм углеводов почти не имеет анаболических реакций, только катаболизм. Это понятно, ведь ключевая функция углеводов — энергетическая, а энергию мы получаем путем катаболического расщепления. Мы разберем пути распада главного внутреннего углевода — глюкозы.

Эта тема (как и вторая тема каждого раздела) изобилует графическими вопросами. Поэтому рекомендую начать с них:

Письменные вопросы темы, которые необходимо запомнить по вашему учебнику: гликолиз (все 11 реакций), окисление пирувата (5 реакций), глюконеогенез (учить только 4 реакции, отличающиеся от гликолиза).

Среди путей катаболизма глюкозы наибольшее значение имеет дихотомический путь, немаловажны также гликолиз и пентозный путь (о нем — в следующей теме). Рассмотрим их по порядку.

I. Гликолиз — окисление глюкозы до пирувата или лактата. Протекает в цитоплазме. Выделяют два типа этого процесса:

1. 
   Анаэробный гликолиз (полный) — включает 11 последовательных реакций, заканчивается образованием лактата. Это самостоятельный процесс, который запускается в нашем организме только при местном недостатке кислорода в тканях (анаэробные условия). Чаще это случается в мышцах при интенсивной физической нагрузке, когда кровь не успевает адекватно обеспечивать работающие мышцы кислородом (накапливающийся при этом лактат вызывает характерные боли в тканях через день после работы). Анаэробный гликолиз энергетически невыгоден, при окислении одной молекулы глюкозы в этом процессе образуется всего 2 молекулы АТФ (в 7-й и 10-й реакциях).
   
2. 
   Аэробный гликолиз (неполный) — является не самостоятельным процессом, а первой стадией дихотомического пути. Подробнее о нем — см. ниже.
   

II. Дихотомический путь — важнейший процесс углеводного обмена, полностью аэробный, основной источник АТФ для организма. Стоит заметить, что в процессе гликолиза глюкоза расщепляется пополам (дихотомия), на две триозы, которые и проходят полное окисление до СО₂ и Н₂О. Поэтому, при подсчете АТФ на каждой стадии, мы должны умножать полученную цифру на 2. Дихотомический путь включает три стадии:

1. 
   Аэробный гликолиз (неполный) — 10 последовательных реакций (те же, что и в анаэробном гликолизе, кроме последней), заканчивается образованием пирувата. Протекает в цитоплазме. При окислении одной молекулы глюкозы дает 8 АТФ (в 7-й и 10й реакциях, а также НАД^. Н (в 6-й), дающий 3х2=6 АТФ).
   
2. 
   Окисление пирувата — 5 реакций, в митохондриях, заканчивается образованием ацетил-КоА. Энергетика: 1 НАД^. Н, дающий 3х2=6 АТФ
   
3. 
   Цикл Кребса — 8 реакций, протекает в митохондриях, заканчивается полным окислением продукта до СО₂ и Н₂О. Дает 12 АТФ (см. 1-й семестр, «Энергетический обмен»). 12х2 = 24 АТФ.
   

ИТОГО: 8 +6 +24 = 38 АТФ на 1 молекулу глюкозы, т. е. в 19 раз эффективнее, чем при анаэробном гликолизе. Согласитесь: дышать выгодно.

III. Участие витаминов в окислении пирувата.

Как было сказано, в этом процессе 5 реакций, следовательно, их катализируют 5 коферментов. Вы помните, что коферменты в организме рождаются из витаминов. Все просто, вам надо вспомнить: какой кофактор из какого витамина образуется. Вот вам полная информация (слева — кофермент, справа — его витамин):

ТДФ — Тиамин (В₁)

Липоамид — Липоевая кислота

КоА — Пантотеновая кислота (В₅) ФАД — Рибофлавин (В₂)

НАД — Никотиновая кислота (РР).

IV. Глюконеогенез — синтез глюкозы из неуглеводных продуктов: лактата, пирувата, глицерина и гликогенных аминокислот (один из немногих анаболических процессов в углеводном обмене). Протекает в печени. Этот процесс обратен гликолизу: те же ферменты, та же последовательность обратимых реакций, только идут в обратную сторону (от лактата или пирувата — до образования глюкозы). Только в трех точках необратимых реакций (1-я, 3-я и 10-я) процесс идет в обход, с иными ферментами и метаболитами.

Взаимосвязь гликолиза и глюконеогенеза хорошо иллюстрируется циклом Кори: в анаэробных условиях глюкоза в мышцах, в процессе анаэробного гликолиза, превращается в лактат, который выходит в кровь и транспортируется ею в печень. Там лактат, в процессе глюконеогенеза, образует глюкозу, которая тоже выходит в кровь и вновь идет в мышцы; все начинается сначала.

Это и есть цикл — непрерывный круговорот веществ.

Вот и все. Немного? Вынужден огорчить: большая часть (как я указал в начале темы) — в письменном виде.

III. ПЕНТОЗНЫЙ ПУТЬ. РЕГУЛЯЦИЯ

И ПАТОЛОГИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

Письменные вопросы темы, которые необходимо запомнить по вашему учебнику: всего один — первые 3 реакции пентозного пути.

I. Пентозный путь (апотомический) — процесс полного аэробного окисления глюкозы, протекает в цитоплазме.

Можно возразить: «Как же так? Вы только что вновь дали нам определение дихотомического пути (только локализация иная). Так в чем же разница?». А разница огромна. Чтобы увидеть ее, давайте назовем функции пентозного пути:

а) образование НАДФ^. Н¹, который участвует в синтезе многих гидрофобных веществ (холестерин, жирные кислоты и др.); б) образование пентозофосфатов, которые участвуют в син-

тезе ДНК и РНК.

Прислушайтесь: ключевое слово — синтез. Теперь вы поняли разницу? Если дихотомический путь — главный источник энергии АТФ, то биологическая роль пентозного пути диаметрально противоположна — строительная составляющая, восстановление и рост тканей (грубая ошибка — считать число АТФ в пентозном пути; этот процесс не дает энергию).

Взаимосвязь дихотомического и апотомического путей. Замечу, оба этих процесса потребляют глюкозу, но один — для получения энергии, другой — для пластики. Вопрос: в какой же из этих путей пойдет большая часть глюкозы? Ответ элементарен: все зависит от потребностей организма. Если, к примеру, спортсмен бежит марафонскую дистанцию, безусловно, он нуждается в энергии. Разумеется, у него будет преобладать дихотомический процесс. А если человек попал в аварию, потерял много крови? Его организм нуждается в регенерации, восстановлении тканей. Конечно же, у него будет активирован апотомический (пентозный) путь.

II. Регуляция углеводного обмена

1. 
   Нейрогуморальная регуляция
   

Симпатическая система и ее союзники — адреналин (образуется в мозговом веществе надпочечников) и глюкагон (α-клетки островков Лангерганса поджелудочной железы) активируют уже знакомую вам аденилатциклазную систему, что приводит к распаду гликогена до глюкозы и ее выходу в кровь. Разумеется, уровень глюкозы в крови при этом повышается (мобилизация).

Парасимпатическая система и инсулин (β-клетки островков Лангерганса поджелудочной железы), наоборот, снижают уровень глюкозы в крови, за счет ее транспорта внутрь клеток и запасания в виде гликогена (депонирование)

2. 
   Аллостерическая регуляция
   

По данному вопросу вы должны знать регуляцию всего двух процессов: гликолиза и ЦТК. Регуляцию цикла Кребса я вам уже давал в первом семестре, но ничего, повторим, вреда не будет.

Здесь вам немного повезло, т. к. и гликолиз, и ЦТК дают один и тот же продукт — АТФ, их аллостерическая регуляция удивительно схожа (разница только в названии ферментов).

Итак:

Гликолиз: лимитирующей является реакция №3, следовательно, аллостерический фермент — №3 — фосфофруктокиназа. Он ингибируется избытком АТФ и НАД^. Н (как косвенных продуктов процесса), а активируется АДФ и НАД.

Цикл Кребса: лимитирующая реакция №3 (не стоит искать здесь глубокого смысла, просто совпадение), аллостерический фермент изоцитратдегидрогеназа; ингибируется АТФ и НАД^. Н, активируется АДФ и НАД.

Как говориться: найдите одно отличие.

III. Патология обмена углеводов довольно скудна, учитывая, что здесь мы не будем рассматривать сахарный диабет, т. к. это заболевание не только углеводного, но и жирового обмена (сахарный диабет мы подробно разберем в конце главы «Метаболизм липидов»).

Нарушения усвоения углеводов можно разделить на:

1. 
   Нарушения переваривания углеводов;
   

а) врожденные — чаще встречаются врожденная непереносимость молока (энзимопатия по лактазе) и сладкого (энзимопатия по сахаразно-изомальтазному комплексу). Более серьезным заболеванием можно назвать первое, т. к. молоко является основой питания в грудном возрасте, и подобная патология вызывает значительные затруднения при формировании рациона ребенка.

б) приобретенные — характерны для хронического панкреатита;

2. 
   Нарушения всасывания продуктов переваривания углеводов.
   

Главной причиной нарушения всасывания являются хронические энтериты — воспалительные заболевания тонкого кишечника. Это зачастую сопровождается значительным снижением площади всасывающей поверхности тонкого кишечника, а, следовательно, к нарушению всасывания продуктов переваривания, в том числе и углеводов.