Introducere.

    Compoziția elementară a organismelor.

    Molecule și ionii care alcătuiesc corpul uman, conținutul și funcțiile acestora.

    Niveluri de organizare structurală compuși chimici organisme vii.

    Tipare generale de metabolism și energie în corpul uman.

    Caracteristicile proceselor metabolice în diferite stări ale corpului.

    Introducere. Ce face biochimia?

Biochimie studiază procesele chimice care au loc în sistemele vii. Cu alte cuvinte, biochimia studiază chimia vieții. Această știință este relativ tânără. Ea s-a născut în secolul al XX-lea. În mod convențional, cursul de biochimie poate fi împărțit în trei părți.

Biochimie generală se ocupă de legile generale ale compoziției chimice și metabolismului diferitelor ființe vii, de la cele mai mici microorganisme până la om. S-a dovedit că aceste modele se repetă în mare măsură.

Biochimie privată se ocupă de particularitățile proceselor chimice care au loc în grupuri individuale de ființe vii. De exemplu, procesele biochimice din plante, animale, ciuperci și microorganisme au propriile lor caracteristici, iar în unele cazuri foarte semnificative.

Biochimie funcțională se ocupă de particularitățile proceselor biochimice care apar în organismele individuale asociate cu caracteristicile stilului lor de viață. Direcția biochimiei funcționale care studiază efectul exercițiului fizic asupra corpului sportivului se numește biochimia sportului saubiochimia sportului.

Dezvoltare cultura fizica iar sportul cere sportivilor și antrenorilor să aibă cunoștințe bune în domeniul biochimiei. Acest lucru se datorează faptului că, fără a înțelege cum funcționează organismul la nivel chimic, molecular, este dificil să sperăm la succes în sporturile moderne. Multe tehnici de antrenament și recuperare din aceste zile se bazează pe o înțelegere profundă a modului în care funcționează organismul la nivel subcelular și molecular. Fără o înțelegere profundă a proceselor biochimice, este imposibil să lupți împotriva dopajului, un rău care poate ruina sportul.

  1. Compoziția elementară a organismelor

Corpul uman include elemente chimice care se găsesc și în natura neînsuflețită. Cu toate acestea, în ceea ce privește compoziția cantitativă a elementelor chimice, organismele vii diferă semnificativ de natura neînsuflețită. De exemplu, conținutul cantitativ de fier și siliciu în natura neînsuflețită este semnificativ mai mare decât în ​​organismele vii. O trăsătură caracteristică a organismelor vii este conținutul lor ridicat de carbon, care este asociat cu predominanța compușilor organici în ele.

Corpul uman este format din elemente structurale: C-carbon, O-oxigen, H-hidrogen, N-azot, Ca-calciu, Mg-magneziu, Na-sodiu, K-potasiu, S-sulf, P-fosfor, Cl- clor . De exemplu, H 2 O, o moleculă de apă, constă din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. 70-80% corpul uman constă din apă. Cu toate acestea, fluidele din corpul uman, din celulele sale, din sângele lui, includ, pe lângă apă, 0,9% clorură de sodiu NaCl, a cărei moleculă este formată din sodiu și clor. Toate procesele biochimice au loc exact într-o soluție apoasă 0,9% de sare de masă, care se numește soluție fiziologică. Prin urmare, chiar și medicamentele pentru injecții și picături sunt dizolvate în soluție salină.

Corpul uman conține aproximativ 3 kg de minerale, ceea ce reprezintă 4% din greutatea corpului. Compoziția minerală Organismul este foarte divers și aproape întregul tabel periodic poate fi găsit în el.

Mineralele sunt distribuite extrem de neuniform în organism. În sânge, mușchi, organe interne conținutul de minerale este scăzut - aproximativ 1%. Dar în oase, mineralele reprezintă aproximativ jumătate din masă. Smaltul dintilor este 98% mineral.

Formele de existență a mineralelor în organism sunt și ele variate.

În primul rând, în oase se găsesc sub formă de săruri insolubile.

În al doilea rând, elementele minerale pot face parte din compușii organici.

În al treilea rând, elementele minerale pot fi prezente în organism sub formă de ioni.

Necesarul zilnic de minerale este mic și intră în organism cu alimente. Cantitatea lor în alimente este de obicei suficientă. Cu toate acestea, în cazuri rare, acestea pot să nu fie suficiente. De exemplu, în unele zone nu există suficient iod, în altele există un exces de magneziu și calciu.

Mineralele sunt excretate din organism în trei moduri prin urină, în intestine - în fecale și cu transpirație - în piele.

Rolul biologic al acestor substanțe este foarte divers.

Aproximativ 90 de elemente ale tabelului D.I. au fost găsite în corpurile umane și animale. Mendeleev. Elemente chimice biogene– elemente chimice prezente în organismele vii. Pe baza conținutului lor cantitativ, acestea sunt de obicei împărțite în mai multe grupuri:

    Macroelementele.

    Microelemente.

    Ultramicroelemente.

Dacă fracția de masă a unui element din corp depășește 10 -2%, atunci ar trebui luată în considerare macronutrient. Acțiune microelementeîn organism este de 10 -3 -10 -5%. Dacă conținutul unui element este sub 10 -5%, se ia în considerare ultramicroelement. Desigur, o astfel de gradare este arbitrară. Prin aceasta, magneziul intră în regiunea intermediară dintre macro și microelemente.

Mineralele din corpul uman sunt în diferite stări. În conformitate cu aceasta, acțiunea lor se manifestă.

unu din forme - atunci ele sunt parte integrantă a substanțelor organice. De exemplu, sulful face parte din aminoacizii cisteină și metionină, iar fierul este parte integrantă hemoglobina, iod - hormon tiroidian - tiroxina, fosforul este prezent într-o varietate de compuși organici - ATP, ADP, alte nucleotide, acizi nucleici, fosfatide (lecitine și cefaline), diverși esteri cu hexoze, trioze etc.

Al doilea formă - acestea sunt depozite durabile insolubile de dioxid de carbon, fosfat de calciu și săruri de magneziu, fluor și alte săruri din țesuturile dure - în oase, dinți, coarne, copite, pene etc. Ele constituie scheletul lor mineral.

ȘI al treilea formă - substanțe minerale dizolvate în fluidele tisulare. Acest grup de minerale asigură o serie de condiții necesare pentru păstrarea proceselor vitale ale organismului. Aceste condiții includ presiunea osmotică, reacția mediului, starea coloidală a proteinelor, starea sistemului nervos etc. Aceste condiții, la rândul lor, depind de cantitatea de elemente minerale, raportul acestora și caracteristicile calitative ale acestora din urmă.

Întreaga diversitate de substanțe din lumea animală și vegetală este construită din materiale relativ anorganice. cantitate mare original componente. Acestea sunt elemente chimice și substanțe chimice. Din cele 107 de elemente chimice cunoscute, 60 au fost găsite în organismele vii, dar doar 22 se găsesc în concentrații care nu permit ca acest element să fie considerat o impuritate aleatorie.Toate elementele chimice găsite în organismele vii, în funcție de concentrația lor în celule, sunt împărțite în trei grupe:

Macronutrienti: C, H, O, N, P, S, CI, Na, K, Ca.

Cota lor este de peste 0,01%. Cantitatea de macronutrienți este prezentată în tabel; Microelemente: Fe, Mg, Zn, Cu, Co, J, Br, V, F, Mo, Al, Si etc.

Ponderea lor este de la 0,01 la 0,000001%;

Ultramicroelemente: Hg, Au, Ag, Ra etc. Ponderea lor este mai mică de 0,000001%.

Elemente

Macronutrienți constituie aproximativ 99,9% din masa celulară și pot fi împărțite în două grupe. Principal elementele chimice biogene (oxigen, carbon, hidrogen, azot) alcătuiesc 98% din masa tuturor celulelor vii. Ele formează baza compușilor organici și, de asemenea, formează apă, care este prezentă în toate sistemele vii în cantități semnificative. Al doilea grup de macroelemente include fosfor, potasiu, sulf, clor, calciu, magneziu, sodiu, fier, însumând 1,9%. Ele sunt extrem de importante pentru asigurarea vieții organismelor; fără ele, existența oricăror ființe vii este imposibilă.

Sodiu și potasiu sunt prezente în organism sub formă de ioni. Ionii de sodiu se găsesc în afara celulelor, în timp ce ionii de potasiu sunt concentrați în interiorul celulei. Acești ioni joacă un rol important în crearea presiunii osmotice și a potențialului celular, care sunt necesari pentru funcționarea normală a miocardului.

Potasiu. Aproximativ 90% din potasiu se găsește în interiorul celulelor. Acesta, împreună cu alte săruri, asigură presiune osmotică; participă la transmiterea impulsurilor nervoase; reglarea metabolismului apă-sare; favorizează eliminarea apei și, în consecință, a toxinelor din organism; menține echilibrul acido-bazic al mediului intern al organismului; participă la reglarea activității inimii și a altor organe; necesare pentru funcționarea unui număr de enzime.

Potasiul este bine absorbit din intestine, iar excesul său este îndepărtat rapid din organism prin urină. Necesarul zilnic de potasiu pentru un adult este de 2000-4000 mg. Crește odată cu transpirația excesivă, utilizarea diureticelor și bolile cardiace și hepatice. Potasiul nu este un nutrient cu deficit nutrițional, iar deficitul de potasiu nu apare cu o dietă variată. Deficiența de potasiu în organism apare atunci când funcția sistemului neuromuscular și cardiovascular este afectată, somnolență, scăderea tensiunii arteriale și aritmii cardiace. În astfel de cazuri, este prescrisă o dietă cu potasiu.

Majoritatea potasiului intră în organism cu alimente vegetale. Surse bogate ale acestuia sunt caisele, prunele uscate, stafidele, spanacul, algele marine, fasolea, mazarea, cartofii, alte legume si fructe (100 - 600 mg/100 g produs). Mai puțin potasiu este conținut în smântână, orez și pâine făcută din făină premium (100 - 200 mg/100 g).

Sodiu găsite în toate țesuturile și fluidele biologice ale corpului. Este implicat în menținerea presiunii osmotice în fluidele tisulare și în sânge; în transmiterea impulsurilor nervoase; reglarea echilibrului acido-bazic, metabolismul apă-sare; crește activitatea enzimelor digestive.

Calciu și magneziu se gasesc in principal in tesutul inert sub forma de saruri insolubile. Aceste săruri conferă oaselor duritate. În plus, în formă ionică joacă un rol important în contracția musculară.

Calciu. Este principala componentă structurală a oaselor și a dinților; face parte din nucleele celulare, fluidele celulare și tisulare și este necesar pentru coagularea sângelui. Calciul formează compuși cu proteine, fosfolipide, acizi organici; participă la reglarea permeabilității membranelor celulare, la procesele de transmitere a impulsurilor nervoase, la mecanismul molecular al contracțiilor musculare și controlează activitatea unui număr de enzime. Astfel, calciul îndeplinește nu numai funcții plastice, ci afectează și multe procese biochimice și fiziologice din organism.

Calciul este unul dintre elementele greu de digerat. Compușii de calciu care intră în corpul uman cu alimente sunt practic insolubili în apă. Mediul alcalin al intestinului gros favorizează formarea compușilor de calciu greu digerabili, iar doar acțiunea acizilor biliari asigură absorbția acestuia.

Asimilarea calciului de către țesuturi depinde nu numai de conținutul său din alimente, ci și de raportul acestuia cu alte componente ale alimentelor și, în primul rând, cu grăsimi, magneziu, fosfor și proteine. Cu excesul de grăsime, apare competiția pentru acizii biliari și o parte semnificativă a calciului este excretată din organism prin intestinul gros. Absorbția calciului este afectată negativ de excesul de magneziu; raportul recomandat al acestor elemente este de 1:0,5. Cele mai puternice oase se obțin cu un raport Ca:P de 1: 1,7.Aproximativ acest raport se găsește în căpșuni și nuci.Dacă cantitatea de fosfor depășește nivelul de calciu din alimente de mai mult de 2 ori, atunci se formează săruri solubile, care sunt extrase prin sânge din țesutul osos. Calciul pătrunde în pereții vaselor de sânge, ceea ce provoacă fragilitatea acestora, precum și în țesutul renal, ceea ce poate contribui la apariția pietrelor la rinichi. Pentru adulți, raportul recomandat de calciu și fosfor din alimente este de 1:1,5. Dificultatea de a menține acest raport se datorează faptului că cele mai consumate alimente sunt mult mai bogate în fosfor decât în ​​calciu. Influenta negativa Fitina și acidul oxalic, conținute într-o serie de produse vegetale, afectează absorbția calciului. Acești compuși formează săruri insolubile cu calciul.

Necesarul zilnic de calciu pentru un adult este de 800 mg, iar pentru copii și adolescenți - 1000 mg sau mai mult.

Dacă aportul de calciu este insuficient sau dacă absorbția acestuia în organism este afectată (cu lipsă de vitamina D), se dezvoltă o stare de deficit de calciu. Există o eliminare crescută a acestuia din oase și dinți. La adulți, se dezvoltă osteoporoza - demineralizarea țesutului osos; la copii, formarea scheletului este perturbată și se dezvoltă rahitismul.

Cele mai bune surse de calciu sunt laptele și produsele lactate, diverse brânzeturi și brânza de vaci (100-1000 mg/100 g produs), ceapa verde, pătrunjelul și fasolea. Se gaseste semnificativ mai putin calciu in oua, carne, peste, legume, fructe, fructe de padure (20-40 mg/100 g produs).

Magneziu.,

Cu o lipsă de magneziu, absorbția alimentelor este afectată, creșterea este întârziată, calciul se depune în pereții vaselor de sânge și se dezvoltă o serie de alte fenomene patologice. La om, o deficiență a ionilor de magneziu din cauza naturii dietei este extrem de puțin probabilă. Cu toate acestea, pierderile mari ale acestui element pot apărea în cazul diareei

Fosfor joacă un rol important în organism. Este o componentă a sărurilor găsite în oase. Acidul fosforic joacă un rol extrem de important în metabolismul energetic. Fosfor. Fosforul se găsește în toate țesuturile corpului, în special în mușchi și creier. Acest element ia parte la toate procesele vitale ale corpului. : sinteza si descompunerea substantelor in celule; reglarea metabolismului; face parte din acizii nucleici și dintr-un număr de enzime; necesare pentru formarea ATP.

Fosforul se găsește în țesuturile corpului și în produsele alimentare sub formă de acid fosforic și compușii săi organici (fosfați). Cea mai mare parte a acestuia se găsește în țesutul osos sub formă de fosfat de calciu, restul fosforului face parte din țesuturile moi și fluide. Cel mai intens schimb de compuși ai fosforului are loc în mușchi. Acidul fosforic este implicat în construcția moleculelor multor enzime, acizi nucleici etc.

Cu o deficiență pe termen lung de fosfor în dietă, organismul își folosește propriul fosfor din țesutul osos. Acest lucru duce la demineralizarea oaselor și la perturbarea structurii lor - rarefiere. Când organismul este epuizat de fosfor, performanța mentală și fizică scade, se remarcă pierderea poftei de mâncare și apatie.

Necesarul zilnic de fosfor pentru adulți este de 1200 mg. Crește cu stres fizic sau psihic mai mare și cu anumite boli.

Cantități mari de fosfor se găsesc în produsele de origine animală, în special în ficat, caviar, precum și în cereale și leguminoase. Conținutul său în aceste produse variază de la 100 la 500 mg la 100 g de produs. O sursă bogată de fosfor sunt cerealele (fulgii de ovăz, orzul perlat), ele conțin 300-350 mg fosfor/100 g. Cu toate acestea, compușii de fosfor sunt absorbiți din alimentele vegetale mai rău decât atunci când se consumă alimente de origine animală.

Sulf. Importanța acestui element în nutriție este determinată, în primul rând, de faptul că face parte din proteine ​​sub formă de aminoacizi care conțin sulf. (metionină și cistină), și este, de asemenea, o componentă a unor hormoni și vitamine.

Ca componentă a aminoacizilor care conțin sulf, sulful participă la procesele de metabolism al proteinelor, iar nevoia acestuia crește brusc în timpul sarcinii și creșterii corpului, însoțită de includerea activă a proteinelor în țesuturile rezultate, precum și în timpul procese inflamatorii. Aminoacizii care conțin sulf, în special în combinație cu vitaminele C și E, au un efect antioxidant pronunțat. Alături de zinc și siliciu, sulful determină starea funcțională a părului și a pielii.

Clor. Acest element este implicat în formarea sucului gastric, formarea plasmei și activează o serie de enzime. Acest nutrient este ușor absorbit din intestine în sânge. Interesantă este capacitatea clorului de a fi depus în piele, reținut în organism atunci când este ingerat în exces și excretat prin transpirație în cantități semnificative. Clorul este excretat din organism în principal prin urină (90%) și transpirație.

Tulburările în metabolismul clorului duc la dezvoltarea edemului, secreția insuficientă a sucului gastric etc. O scădere bruscă a conținutului de clor din organism poate duce la o afecțiune gravă, chiar la moarte. O creștere a concentrației sale în sânge are loc atunci când organismul este deshidratat, precum și atunci când funcția de excreție a rinichilor este afectată.

Necesarul zilnic de clor este de aproximativ 5000 mg. Clorul pătrunde în corpul uman în principal sub formă de clorură de sodiu atunci când este adăugat în alimente.

Magneziu. Acest element este necesar pentru activitatea unui număr de enzime cheie , asigurand metabolismul organismului. Magneziul este implicat în menținerea funcției normale a sistemului nervos și a mușchiului inimii; are efect vasodilatator; stimulează secreția biliară; crește motilitatea intestinală, ceea ce ajută la eliminarea toxinelor din organism (inclusiv colesterolul).

Absorbția magneziului este împiedicată de prezența fitinei și a excesului de grăsime și calciu în alimente. Necesarul zilnic de magneziu nu este determinat cu precizie; Cu toate acestea, se crede că o doză de 200-300 mg/zi previne deficiența (se presupune că aproximativ 30% din magneziu este absorbit).

Cu o lipsă de magneziu, absorbția alimentelor este afectată, creșterea este întârziată și calciul se depune în pereții vaselor de sânge.

Fier inclus în heme, componentă hemoglobină. Acest element este necesar pentru biosinteza compușilor care asigură respirația și hematopoieza; este implicat în reacții imunobiologice și redox; face parte din citoplasmă, nuclee celulare și o serie de enzime.

Asimilarea fierului este împiedicată de acid oxalic și fitină. Vitamina B12 este necesară pentru absorbția acestui nutrient. Acidul ascorbic promovează, de asemenea, absorbția fierului, deoarece fierul este absorbit ca ion divalent.

Lipsa fierului în organism poate duce la dezvoltarea anemiei; schimbul de gaze și respirația celulară sunt perturbate, adică procesele fundamentale care asigură viața. Dezvoltarea stărilor de deficit de fier este favorizată de: aportul insuficient de fier în organism în formă digerabilă, scăderea activității secretorii a stomacului, deficitul de vitamine (în special B12, acid folic și ascorbic) și o serie de boli care provoacă pierderi de sânge. Necesarul de fier al unui adult (14 mg/zi) este mai mult decât satisfăcut de dieta obișnuită. Cu toate acestea, atunci când folosesc pâine făcută din făină fină, care conține puțin fier, locuitorii din orașe suferă adesea de deficiență de fier. Trebuie avut în vedere că produsele din cereale bogate în fosfați și fitină formează compuși slab solubili cu fierul și reduc asimilarea acestuia de către organism.

Fierul este un element larg răspândit. Se găsește în organe, carne, ouă, fasole, legume și fructe de pădure. Cu toate acestea, fierul se găsește sub formă ușor digerabilă doar în produsele din carne, ficat (până la 2000 mg/100 g produs) și gălbenușul de ou.

Microelemente (mangan, cupru, zinc, cobalt, nichel, iod, fluor) constituie mai puțin de 0,1% din masa organismelor vii. Cu toate acestea, aceste elemente sunt necesare pentru viața organismelor. Microelemente sunt continute in concentratii ultra-scazute. Necesarul lor zilnic este de micrograme, adică milioanemii de gram. Dintre acestea, există de neînlocuit și de neînlocuit condiționat.

Indispensabil: Ag-argint, Co-cobalt, Cu-cupru, Cr-crom, F-fluor, Fe - fier, I-iod, Li - litiu, Mn - mangan, Mo - molibden, Ni - nichel, Se - seleniu, Si - siliciu, V - vanadiu, Zn - zinc.

Esențial condiționat: B - bor, Br - brom.

Posibil de neînlocuit: Al - aluminiu, As - arsenic, Cd - cadmiu, Pb - plumb, Rb - rubidiu.

Mangan are un efect benefic asupra sistem nervos, favorizează producerea de neurotransmițători - substanțe responsabile de transmiterea impulsurilor între fibrele țesutului nervos, promovează, de asemenea, dezvoltarea normală a oaselor, întărește sistemul imunitar și favorizează desfășurarea normală a procesului digestiv, metabolismul insulinei și grăsimilor. În plus, procesul de metabolism al vitaminelor A, C și grupului B poate avea loc în mod normal numai dacă există o cantitate suficientă de mangan în organism. Datorită manganului, se asigură procesul normal de formare și creștere a celulelor, creșterea și refacerea cartilajului, vindecarea rapidă a țesuturilor, buna funcționare a creierului și metabolismul adecvat și are proprietăți antioxidante excelente. Acest element reglează echilibrul zahărului din sânge și, de asemenea, contribuie la procesul normal de formare a laptelui la femeile care alăptează. Conținutul optim de mangan poate fi obținut prin consumul de legume crude, fructe și ierburi.

Rolul cuprului în organism imens. În primul rând, ea participă activ la construirea multor proteine ​​și enzime de care avem nevoie, precum și în procesele de creștere și dezvoltare a celulelor și țesuturilor. Cuprul este necesar pentru procesul normal de hematopoieză și pentru funcționarea sistemului imunitar. Cupru- face parte din enzimele oxidative implicate în sinteza citocromilor.

Zinc- face parte din enzimele implicate în fermentația alcoolică, parte din insulină

Cobalt afectează starea fiziologică și fiziopatologică a corpului uman. Există informații despre efectul său asupra metabolismului carbohidraților și lipidelor, asupra funcției glandei tiroide și asupra stării miocardului. Vitamina B12 conține cobalt.

Pentru corpul uman și animal nichel este un nutrient esențial, dar oamenii de știință știu puține despre rolul său biologic. La organismele animale și vegetale participă la reacții enzimatice, iar la păsări se acumulează în pene. La noi in tara este continuta in ficat si rinichi, pancreas, glanda pituitara si plamani. Nichelul afectează procesele hematopoiezei, păstrează structura acizilor nucleici și a membranelor celulare; participă la metabolismul vitaminelor C și B12, calciului și a altor substanțe.

Iod este foarte importantă pentru creșterea și dezvoltarea normală a copiilor și adolescenților: este implicată în formarea țesutului osteocondral, sinteza proteinelor, stimulează abilitățile mentale, îmbunătățește performanța și reduce oboseala. În organism, iodul este implicat în sinteza tiroxinei și triiodotironinei, hormoni necesari pentru funcționarea normală a glandei tiroide.

Fluor necesar pentru formarea smalțului dinților, iodul face parte din hormonii tiroidieni, cobaltul este o componentă a vitaminei B12.

LA ultramicroelemente includ un număr mare de elemente chimice (litiu, siliciu, staniu, seleniu, titan, mercur, aur, argint și multe altele), care împreună constituie mai puțin de 0,01% din masa celulară. Pentru o serie de ultramicroelemente, lor semnificație biologică, pentru altii nr. Este posibil ca acumularea unora dintre ele în celulele și țesuturile oamenilor și altor organisme să fie accidentală și asociată cu poluarea antropică a mediului. Pe de altă parte, este posibil ca semnificația biologică a unui număr de ultramicroelemente să nu fi fost încă identificată.

Litiu ajută la reducerea excitabilității nervoase, îmbunătățește starea generală în bolile sistemului nervos, are un efect antialergic și antianafilactic, are un anumit efect asupra proceselor neuroendocrine, participă la metabolismul carbohidraților și lipidelor, crește imunitatea, neutralizează efectul radiațiilor și a sărurilor de metale grele asupra organismului, precum și efectul alcoolului etilic.

Siliciu participă la absorbția de către organism a peste 70 de săruri minerale și vitamine, promovează absorbția calciului și creșterea oaselor, previne osteoporoza și stimulează sistemul imunitar. Siliciul este necesar pentru un păr sănătos, îmbunătățește starea unghiilor și a pielii, întărește țesuturile conjunctive și vasele de sânge, reduce riscul de boli cardiovasculare, întărește articulațiile - cartilajele și tendoanele.

Se știe că staniuîmbunătățește procesele de creștere, este una dintre componentele enzimei gastrice gastrină, afectează activitatea enzimelor flavine (biocatalizatori ai unor reacții redox din organism), joacă un rol semnificativ în dezvoltarea corespunzătoare a țesutului osos.

Seleniu- participă la procesele de reglementare ale organismului. Seleniul, făcând parte din enzima glutation peroxidază, previne sedimentarea cheagurilor de sânge pe pereții vaselor de sânge, datorită cărora este un antioxidant și previne dezvoltarea aterosclerozei. S-a descoperit recent că lipsa de seleniu duce la dezvoltarea cancerului.

Titan este o componentă permanentă a organismului și îndeplinește anumite funcții vitale: crește eritropoieza, catalizează sinteza hemoglobinei, imunogeneza, stimulează fagocitoza și activează reacțiile imunității celulare și umorale.

Mercur are un anumit efect biotic și are un efect stimulator asupra proceselor vitale (în cantități corespunzătoare concentrațiilor fiziologice, adică normale pentru om). Există informații despre prezența mercurului în fracțiunea nucleară a celulelor vii și despre importanța acestui metal în implementarea informațiilor înglobate în ADN și transmiterea acestuia cu ajutorul ARN-ului de transfer. Pentru a spune simplu, eliminarea completă a mercurului din organism este aparent nedorită, iar aceleași 13 mg, „încorporate” în noi prin natură, ar trebui să fie întotdeauna conținute într-o persoană (ceea ce, apropo, este destul de în concordanță cu sus-menționată legea Clark-Vernadsky privind dispersia generală a elementelor) .

AurȘiargint au efect bactericid Multe microelemente și ultramicroelemente sunt toxice pentru om în cantități mari.

Deficiența sau excesul oricăror substanțe minerale din dietă provoacă o perturbare a metabolismului proteinelor, grăsimilor, carbohidraților și vitaminelor, ceea ce duce la dezvoltarea unui număr de boli. Cea mai frecventă consecință a nepotrivirii cantității de calciu și fosfor din dietă este caria dentară și pierderea osoasă. Dacă există o lipsă de fluor în apa potabilă, smalțul dinților este distrus, iar deficiența de iod în alimente și apă duce la boli ale glandei tiroide. Astfel, mineralele sunt foarte importante pentru eliminarea și prevenirea unui număr de boli.

Tabelele prezentate prezintă simptome caracteristice (tipice) ale deficienței diferitelor elemente chimice din corpul uman:

În conformitate cu recomandarea Comisiei de Dietetică a Academiei Naționale din SUA, aportul zilnic de elemente chimice din alimente ar trebui să fie la un anumit nivel (Tabelul 5.2). Același număr de elemente chimice trebuie excretat din organism în fiecare zi, deoarece conținutul lor în acesta este relativ constant.

Rolul mineralelor în corpul uman este extrem de divers, în ciuda faptului că nu sunt o componentă esențială a nutriției. Substanțele minerale sunt conținute în protoplasmă și fluide biologice și joacă un rol major în asigurarea presiunii osmotice constante, care este o conditie necesara pentru funcționarea normală a celulelor și țesuturilor. Ele fac parte din compuși organici complecși (de exemplu, hemoglobină, hormoni, enzime) și sunt un material plastic pentru construirea țesutului osos și dentar. Sub formă de ioni, mineralele participă la transmiterea impulsurilor nervoase, asigură coagularea sângelui și alte procese fiziologice ale corpului.

Ioni macro-Șimicroelemente transportat activ enzime prin membrana celulară. Numai în compoziția enzimelor, ionii de macro și microelemente își pot îndeplini funcția. Prin urmare, produsele alimentare și ierburile medicinale sunt de preferat medicamentelor pentru chimioterapie pentru tratamentul hipomicroelementozei. În plus, dacă te gândești că din produse și plante corpul uman ia exact cât are nevoie de microelement, acest lucru ajută la evitarea hipermicroelementozei. Și un exces de macro și microelemente în organism poate fi mult mai periculos decât deficiența lor. Când se utilizează substanțe chimice de calciu, depunerea de calciu este tipică în glandele mamare, vezica biliară, ficat, rinichi, în general, oriunde, oriunde, dar nu în oase.

Enzime- acestea sunt particule mici care asigură în mod activ funcționarea tuturor sistemelor funcționale. Ei efectuează digestia, de exemplu, amilaza salivară (diastaza) digeră amidonul din cartofi și cereale, lipaza pancreatică digeră grăsimile, chimotripsina digeră proteinele etc. În plus, enzimele „trage” substanțele necesare prin membranele celulare, de exemplu, în rinichi există un transport activ de calciu, sodiu, clor și alți ioni și, prin urmare, reglează compoziția de calciu a oaselor și tensiunea arterială. Enzima lizozima „ucide” microbii dăunători. Enzima citocrom P-450 este implicată în multe reacții biochimice, de exemplu, descompune medicamentele chimice și le elimină din celule, oxidează colesterolul în hormoni steroizi (adică produce hormoni), etc. Există mii de specii ale acestor mici muncitori, enzime, în organism și nu există transformări biochimice și fiziologice la care să nu participe. Ca element funcțional al microcirculației unui organ, deci enzimă- acesta este elementul primar, baza fundamentală a oricăror procese, iar acest lucru ar trebui să fie întotdeauna luat în considerare în tratamentul bolii. Este foarte important de știut că nu există enzime în medicina chimică, dar există enzime în ierburi și alimente. De exemplu, rădăcinile de hrean conțin enzima lizozimă. În plus, există enzime în miere, de exemplu, invertază, diastază, catalază, fosfatază, peroxidază, lipază etc. Nu este indicat sa topesti mierea si sa o incalzi peste 38 0, pentru ca atunci enzimele se dezintegreaza.

Parte enzimă include mai multe molecule de proteine ​​legate între ele și reprezentând în microcosmos o dimensiune uriașă și două părți mici, una dintre ele este o vitamină, a doua este un microelement. Tocmai pentru că tratamentul pe bază de plante este preferabil chimiei, iarba conține proteine, vitamine și microelemente - această compoziție armonioasă a enzimei a fost creată de Creator. Produsele naturale, cum ar fi mierea, conțin toți cei 22 de aminoacizi esențiali care sunt necesari pentru sinteza proteinelor. Mierea conține macroelemente, toate microelementele esențiale, cu excepția fluorului, iodului și seleniului, precum și aproape toate microelementele esențiale condiționate. În schimb, medicamentele chimice produse de industrie sunt legate într-un mod special, de neînțeles, de părintele industriei, Cain. Și consecința unei astfel de conexiuni este privarea de agenți farmacologici, constând dintr-o singură formulă chimică, de toată bogăția lumii creată de Creator, una dintre micile particule primare muncitoare ale cărora este enzimă.

Corpul ființelor vii este format nu doar din molecule și atomi, ci dintr-o colecție de elemente care îi permit să desfășoare toate procesele vieții în mod armonios și armonios. Datorită structurilor precum elementele biogene, oamenii, plantele, animalele, ciupercile și bacteriile se pot mișca, respira, mânca, reproduce și în general trăiesc. Toate au propriile lor celule în sistemul chimic general al lui Mendeleev.

Elemente biogene - ce sunt acestea?

În general, trebuie remarcat faptul că dintre cele 118 elemente cunoscute astăzi, rolul exact și semnificația în corpul ființelor vii a fost determinată pentru relativ puține. Deși datele experimentale au făcut posibil să se stabilească că fiecare celulă umană conține aproximativ 50 de elemente chimice. Ei sunt numiți biogene sau biofili.

Desigur, majoritatea dintre ele au fost atent studiate, au fost luate în considerare toate opțiunile pentru influența lor asupra sănătății și stării umane (atât în ​​exces, cât și în deficiență). Cu toate acestea, rămâne o anumită proporție de substanțe, al căror rol nu este pe deplin înțeles. Aceasta rămâne de stabilit.

Clasificarea elementelor biofile

Elementele biogene pot fi împărțite în trei grupe în funcție de conținutul lor cantitativ și semnificația pentru sistemele vii.

  1. Macrobiogene - cele din care sunt construite toate viețuitoarele conexiuni importante: proteine, acizi nucleici, carbohidrați, lipide și altele. Acestea sunt principalele elemente biogene, inclusiv carbon, hidrogen, oxigen, sulf, sodiu, clor, magneziu, calciu, fosfor, azot și potasiu. Conținutul lor în organism este maxim în raport cu ceilalți.
  2. Microbiogen – continut in cantitati mai mici, dar jucand un rol foarte important in mentinerea unui nivel normal de activitate vitala, desfasurarea multor procese si mentinerea sanatatii. Acest grup include mangan, seleniu, fluor, vanadiu, fier, zinc, iod, ruteniu, nichel, crom, cupru, germaniu.
  3. Ultramicrobiogene. Ce rol joacă aceste elemente chimice biogene în organism nu a fost încă clarificat. Cu toate acestea, se crede că și ele sunt importante și trebuie menținute în echilibru constant.

Această clasificare a nutrienților reflectă importanța unei anumite substanțe. Cu toate acestea, mai există unul, care împarte toți compușii prezenți în organism în metale și nemetale. Tabelul elementelor chimice se reflectă în sistemele vii, ceea ce subliniază încă o dată cât de interconectat este totul.

Caracteristicile și importanța macroelementelor

Dacă înțelegeți structura moleculelor de proteine, este ușor de înțeles cât de importante sunt elementele biogene ale grupului de macronutrienți. La urma urmei, acestea includ:

  • carbon;
  • oxigen;
  • hidrogen;
  • azot;
  • uneori sulf.

Adică, toate substanțele enumerate pe care le-am numit sunt vitale. Acest lucru este destul de justificat, pentru că nu degeaba proteinele sunt numite baza vieții.

Chimia nutrienților joacă un rol important în acest sens. La urma urmei, de exemplu, tocmai datorită proprietăților chimice ale carbonului este capabil să se combine cu atomii cu același nume, formând macrolanțuri uriașe - baza tuturor compușilor organici și, prin urmare, a vieții. Dacă nu ar fi capacitatea hidrogenului de a forma legături de hidrogen între molecule, este puțin probabil să existe proteine ​​și acizi nucleici. Fără ele nu ar exista ființe vii.

Oxigenul, ca unul dintre cele mai importante elemente, nu numai că face parte din cea mai importantă substanță de pe planetă - apa, dar are și electronegativitate puternică. Acest lucru îi permite să ia parte la multe interacțiuni, inclusiv formarea de legături de hidrogen.

Probabil că nu este nevoie să vorbim despre importanța apei. Fiecare copil știe despre importanța sa. Este un solvent, un mediu pentru reacții biochimice, componenta principală a citoplasmei celulelor și așa mai departe. Elementele sale biogene sunt același hidrogen și oxigen, care au fost deja menționate mai devreme.

Elementul nr. 20 din tabel

Calciul se găsește în oasele umane și animale și este o componentă importantă a smalțului dentar. De asemenea, participă la multe procese biologice din interiorul corpului:

  • exocitoză;
  • coagularea sângelui;
  • contracția fibrelor musculare;
  • producția de hormoni.

În plus, formează exoscheletul multor nevertebrate și al vieții marine. Nevoia acestui element crește odată cu vârsta, iar după împlinirea vârstei de 20 de ani scade.

Valoarea sodiului și a potasiului

Aceste două elemente sunt foarte importante pentru funcționarea corectă și coordonată a membranelor celulare, precum și pentru pompa de sodiu-potasiu a inimii. Multe medicamente pentru boli ale sistemului cardiovascular conțin aceste substanțe. În plus, aceleași elemente:

  • menține presiunea osmotică în celulă;
  • regla pH-ul mediului;
  • fac parte din plasma sanguină și fluidele limfatice;
  • reține apa în țesuturi;
  • contribuie la transmiterea impulsurilor nervoase și așa mai departe.

Procesele sunt vitale, deci este dificil de supraestimat importanța acestor macroelemente.

Magneziu și fosfor

Tabelul elementelor chimice a plasat aceste două substanțe destul de departe, datorită diferenței de proprietăți, atât fizice, cât și chimice. Rolul biologic variază de asemenea, dar au și ceva în comun - importantîn viața ființelor vii.

Magneziul îndeplinește următoarele funcții:

  • participă la divizarea macromoleculelor, care este însoțită de eliberarea de energie;
  • participă la transmiterea impulsurilor nervoase și la reglarea activității cardiace;
  • este o componentă activă pentru funcția intestinală normală;
  • face parte din substanțele care controlează activitatea mușchilor netezi și așa mai departe.

Acestea nu sunt toate funcțiile, ci principalele.

Fosforul, la rândul său, joacă următorul rol:

  • inclus în un numar mare macromolecule (fosfolipide, enzime și altele);
  • este o componentă a celor mai importante rezerve de energie ale organismului - molecule de ATP și ADP;
  • controlează pH-ul soluțiilor, acționează ca un tampon în organism;
  • face parte din oase și dinți ca unul dintre principalele elemente de construcție.

Astfel, macroelementele sunt o parte importantă a sănătății oamenilor și a altor creaturi, baza lor, începutul întregii vieți de pe planetă.

Principalele caracteristici ale microelementelor

Elementele biogene care aparțin acestui grup diferă prin aceea că nevoia organismului pentru ele este mai mică decât pentru reprezentanții grupului anterior. Aproximativ 100 mg pe zi, dar nu mai mult de 150 mg. În total există aproximativ 30 de soiuri. Mai mult, toate se găsesc în concentrații diferite în celulă.

Rolul nu tuturor a fost stabilit, dar consecințele consumului insuficient al unuia sau altui element se manifestă clar, exprimate în diferite boli. Cele mai studiate pentru efectele lor biologice asupra organismului sunt cuprul, seleniul și zincul, precum și fierul. Toate participă la mecanismele de reglare umorală, fac parte din enzime și sunt catalizatori ai proceselor.

Ciclul particulelor biofile: carbon

Fiecare atom este capabil să facă o tranziție de la un organism la mediu inconjurator si inapoi. În acest caz, are loc un proces numit „ciclul nutrienților”. Să luăm în considerare esența sa folosind exemplul unui atom de carbon.

Atomii trec prin mai multe etape în ciclul lor.

  1. Cea mai mare parte se găsește în intestinele pământului sub formă de cărbune, precum și în aer, formând un strat de dioxid de carbon.
  2. Carbonul trece din aer în plante pe măsură ce este absorbit de acestea pentru fotosinteză.
  3. Apoi, fie rămâne în plante până când acestea mor și trece în depozitele de cărbune, fie trece în organisme animale care se hrănesc cu plante. Dintre acestea, carbonul este returnat în atmosferă sub formă de dioxid de carbon.
  4. Dacă vorbim despre dioxidul de carbon care se dizolvă în Oceanul Mondial, atunci din apă pătrunde în țesutul vegetal, formând în cele din urmă depozite de calcar, sau se evaporă în atmosferă și ciclul anterior începe din nou.

Astfel, are loc migrarea biogene a elementelor chimice, atât macro- cât și microbiogene.

Structura, proprietățile și funcțiile proteinelor.

Elucidarea structurii proteinelor este una dintre principalele probleme ale biochimiei moderne.

Moleculele de proteine ​​sunt compuși cu greutate moleculară mare formați din aminoacizi.

Majoritatea proteinelor au 4 niveluri de organizare (4 structuri ale moleculei proteice).

Structura primară a unei proteine.

În prezent, structura primară a aproximativ 2500 de proteine ​​a fost descifrată, iar în natură există 10 12 proteine ​​diferite.

Structura primară este secvența (ordinea) de conectare a resturilor de aminoacizi folosind o legătură peptidică.

O legătură peptidică este formată din grupa carboxil a unui aminoacid și gruparea amino a altui aminoacid.

-Aminoacizii participă la formarea structurii primare.

Legătura peptidică formează coloana vertebrală a lanțului polipeptidic; este un fragment care se repetă.

Caracteristicile legăturii peptidice:

    Coplanaritate - toți atomii incluși în legătura peptidică sunt în același plan.

    Substituenții de pe legătura C-N sunt în poziție trans.

    O legătură peptidică este capabilă să formeze două legături de hidrogen cu alte grupări, inclusiv grupări peptidice.

Legătura peptidică este o legătură covalentă puternică, energia de legătură este de 110 kcal/mol.

Proprietățile structurii primare a proteinelor

    Determinare - secvența de aminoacizi dintr-o proteină este codificată genetic. Informațiile despre secvența de aminoacizi sunt conținute în ADN.

    Unicitate – fiecare proteină din organism este caracterizată de o secvență specifică de aminoacizi.

Aminoacizii care alcătuiesc proteinele sunt împărțiți în 2 grupe:

    Aminoacizii interschimbabili sunt aminoacizi care sunt similare ca structură și proprietăți.

    Aminoacizi neinterschimbabili care diferă ca structură și proprietăți.

Există 2 tipuri de substituții de aminoacizi într-o moleculă de proteină:

    Conservator - înlocuirea unui aminoacid cu altul similar ca structură. O astfel de înlocuire nu schimbă proprietățile proteinei.

Exemple: gli-ala, asp-glu, tir-fen, val-ley.

    Substituția radicală este înlocuirea unui aminoacid cu altul care diferă ca structură. Această înlocuire duce la modificări ale proprietăților proteinei.

Exemple: glu-val, ser-cis, pro-tri, fen-asp, ile-met.

Cu o înlocuire radicală, apare o proteină cu proprietăți diferite, care poate duce la patologie.

Înlocuirea radicală a Glu cu Val în poziția a șasea în molecula de hemoglobină duce la dezvoltarea anemiei falciforme. Cu această patologie, globulele roșii din sânge în condiții de presiune parțială scăzută capătă o formă de seceră. După eliberarea oxigenului, o astfel de hemoglobină este transformată într-o formă slab solubilă și începe să precipite sub formă de cristaloizi în formă de fus numit tactoizi. Tactoizii deformează celula și globulele roșii iau formă de seceră. În acest caz, are loc hemoliza celulelor roșii din sânge. Boala este acută și copiii mor. Această patologie se numește anemie falciforme.

    Universalitatea structurii primare. Proteine ​​care îndeplinesc aceleași funcții în diferite organisme au aceeași structură primară sau similară.

    În proteinele naturale, același aminoacid nu apare de mai mult de 3 ori la rând.

Structura secundară a proteinei.

Structura secundară este modul în care un lanț polipeptidic este pliat într-o conformație elicoidală sau pliată.

Conformația este aranjamentul spațial într-o moleculă organică a grupărilor substituente care își pot schimba liber poziția în spațiu fără a rupe legăturile, datorită rotației libere în jurul legăturilor unice de carbon.

Există 2 tipuri de structură secundară a proteinelor:

1. -spirala

2. - pliere.

Structura secundară este stabilizată prin legături de hidrogen. Legăturile de hidrogen apar între atomul de hidrogen din grupa NH și oxigenul carboxil.

Caracteristici - spirale.

Fiecare proteină este caracterizată de propriul grad de helicitate al lanțului polipeptidic. Secțiunile spiralate alternează cu cele liniare. În molecula de hemoglobină, lanțurile β sunt elicoidale în proporție de 75%, în lizozimă - 42%, în pepsină - 30%.

Gradul de elicoidalizare depinde de structura primară a proteinei.

Aminoacidul prolina previne spiralizarea moleculei proteice.

Plierea are o configurație ușor curbată a lanțului polipeptidic.

Plierea este caracterizată prin legături de hidrogen în cadrul unui lanț polipeptidic sau lanțuri polipeptidice complexe.

În proteine, tranzițiile de la -helix la -pliere și înapoi sunt posibile datorită rearanjarii legăturilor de hidrogen.

Plierea are o formă plată.

Spirala are formă de tijă.

Legăturile de hidrogen sunt legături slabe, energia de legătură este de 10–20 kcal/mol, dar un număr mare de legături asigură stabilitatea moleculei proteice.

Într-o moleculă de proteină există legături puternice (covalente), precum și cele slabe, ceea ce asigură stabilitatea moleculei pe de o parte și labilitatea pe de altă parte.

Structura terțiară a unei proteine.

Structura terțiară a unei proteine ​​este modul în care lanțul polipeptidic este aranjat în spațiu.

Pe baza formei structurii terțiare a proteinei, acestea sunt împărțite în globule și fibrilare.

Legăturile covalente (peptidă și disulfură) sunt implicate în stabilizarea structurii terțiare a unei molecule de proteine. Rolul principal în stabilizare îl au legăturile necovalente: hidrogen, interacțiuni electrostatice ale grupărilor încărcate, forțe intermoleculare van der Waals, interacțiuni ale radicalilor laterali nepolari ai aminoacizilor, așa-numitele interacțiuni hidrofobe.

Radicali hidrofobi ai aminoacizilor ala, val, isolei, met, fen in mediu acvatic interacționează între ele. În acest caz, radicalii de aminoacizi hidrofobi nepolari par a fi scufundați în interiorul moleculei proteice, formând acolo zone uscate, iar radicalii polari sunt orientați spre apă.

Când este pliat, lanțul polipeptidic al unei proteine ​​tinde să ia o formă favorabilă din punct de vedere energetic, cu un miros mai puțin energetic.

Când se formează structura terțiară, lanțul polipeptidic se îndoaie în locațiile prolinei și glicinei.

Proteinele globulare sunt solubile în apă, dar proteinele fibrilare nu sunt.

Structura cuaternară a proteinei.

Proteinele formate dintr-un lanț polipeptidic au doar o structură terțiară (lizozimă, pepsină, mioglobină, tripsină).

Proteinele formate din mai multe lanțuri polipeptidice se caracterizează printr-o structură cuaternară.

Structura cuaternară este înțeleasă ca combinația de lanțuri polipeptidice individuale cu o structură terțiară într-o moleculă de proteină activă funcțional. Fiecare lanț polipeptidic individual este numit protomer și adesea nu are activitate biologică.

O moleculă de proteină poate avea mai mulți protomeri, care atunci când sunt combinați formează un oligomer sau multimer.

Proteinele cu structură cuaternară se caracterizează prin conceptul de subunitate.

O subunitate este partea funcțional activă a unei molecule de proteine.

Un exemplu de proteină cu structură cuaternară este hemoglobina, constând din 4 protomeri: 2 și 2 lanțuri.

Interacțiunea lanțurilor polipeptidice în timpul formării unui oligomer are loc datorită grupărilor polare de resturi de aminoacizi. Între grupările polare se formează legături ionice, de hidrogen și interacțiuni hidrofobe.

Denaturarea.

Denaturarea este procesul de perturbare a celor mai înalte niveluri de organizare a unei molecule proteice (secundar, terțiar, cuaternar) sub influența diverșilor factori.

În acest caz, lanțul polipeptidic se desfășoară și este în soluție într-o formă desfășurată sau sub formă de spirală aleatorie.

În timpul denaturarii, învelișul de hidratare se pierde și proteina precipită și, în același timp, își pierde proprietățile native.

Denaturarea este cauzată de factori fizici: temperatură, presiune, stres mecanic, radiații ultrasonice și ionizante; factori chimici: acizi, alcaline, solvenți organici, alcaloizi, săruri ale metalelor grele.

Există 2 tipuri de denaturare:

    Denaturarea reversibilă - renaturarea sau reactivarea - este un proces în care o proteină denaturată, după îndepărtarea substanțelor denaturante, se autoorganizează din nou în structura sa originală cu restabilirea activității biologice.

    Denaturarea ireversibilă este un proces în care activitatea biologică nu este restabilită după îndepărtarea agenților de denaturare.

Proprietățile proteinelor denaturate.

    O creștere a numărului de grupe reactive sau funcționale în comparație cu molecula proteică nativă (acestea sunt grupe COOH, NH 2, SH, OH, grupe de radicali laterali ai aminoacizilor).

    Solubilitatea redusă și precipitarea proteinei (asociată cu pierderea învelișului de hidratare), desfășurarea moleculei proteice, cu „detecția” radicalilor hidrofobi și neutralizarea sarcinilor grupurilor polare.

    Modificarea configurației unei molecule de proteine.

    Pierderea activității biologice cauzată de perturbarea structurii native.

    Scindare mai ușoară de către enzimele proteolitice în comparație cu proteina nativă - tranziția structurii native compacte într-o formă liberă extinsă facilitează accesul enzimelor la legăturile peptidice ale proteinei, pe care le distrug.

Metodele enzimatice de hidroliză se bazează pe selectivitatea acțiunii enzimelor proteolitice care scindează legăturile peptidice dintre anumiți aminoacizi.

Pepsina scindează legăturile formate din fenilalanină, tirozină și reziduuri de acid glutamic.

Tripsina rupe legăturile dintre arginină și lizină.

Chimotripsina hidrolizează legăturile triptofanului, tirozinei și fenilalaninei.

LECȚIA 3

Structura și proprietățile enzimelor.

Enzimele (enzimele) sunt proteine ​​specifice care fac parte din toate celulele și țesuturile organismelor vii, jucând rolul de catalizatori biologici.

Dovezi ale naturii proteice a enzimelor.

    Initierea enzimelor prin incalzire. Inactivarea enzimelor coincide cu denaturarea proteinelor. De asemenea, enzimele sunt distruse prin acțiunea acizilor minerali, alcalinelor, sărurilor, alcaloizilor și iradierii cu raze X și raze ultraviolete.

    Proprietățile electrochimice ale enzimelor.

    1. Punctul izoelectric al enzimelor.

      Comportamentul enzimelor la modificarea concentrației genelor de hidrogen.

      Specificitate enzimatică ridicată.

      Enzimele nu sunt capabile să pătrundă în membranele semipermeabile.

      Menținerea activității enzimatice după expunerea la agenți de îndepărtare a apei (acetonă, alcool, săruri neutre ale metalelor alcaline).

Enzimele și catalizatorii anorganici au proprietăți comune:

    Catalizatori anorganici și catalizatori biologici - enzimele sunt necesare în cantități mici pentru a desfășura o reacție.

Subiect: „BIOCHIMIA SÂNGELOR. PLASMA DE SANG: COMPONENTE SI FUNCTIILE LOR. METABOLISMUL ERITROCITELOR. IMPORTANȚA ANALIZEI BIOCHIMICE DE SÂNGE ÎN CLINICĂ”


1. Proteinele plasmatice sanguine: rol biologic. Conținutul fracțiilor proteice din plasmă. Modificări ale compoziției proteice a plasmei în condiții patologice (hiperproteinemie, hipoproteinemie, disproteinemie, paraproteinemie).
2. Proteinele fazei acute a inflamației: rol biologic, exemple de proteine.
3. Fracțiile lipoproteice ale plasma sanguine: caracteristici compoziționale, rol în organism.
4. Imunoglobuline din plasmă sanguină: clase principale, diagramă de structură, functii biologice. Interferonii: rol biologic, mecanism de actiune (schema).
5. Enzime plasmatice sanguine (secretor, excretor, indicator): valoare diagnostică a studierii activității aminotransferazelor (ALT și AST), fosfatazei alcaline, amilazei, lipazei, tripsinei, izoenzimelor lactat dehidrogenazei, creatinkinazei.
6. Componentele sangvine neproteice care contin azot (uree, aminoacizi, acid uric, creatinina, indican, bilirubina directa si indirecta): structura, rolul biologic, valoarea diagnostica a determinarii lor in sange. Conceptul de azotemie.
7. Componentele sanguine organice fără azot (glucoză, colesterol, acizi grași liberi, corpi cetonici, piruvat, lactat), valoarea diagnostică a determinării lor în sânge.
8. Caracteristici ale structurii și funcției hemoglobinei. Regulatori ai afinității hemoglobinei pentru O2. Formele moleculare ale hemoglobinei. Derivați de hemoglobină. Valoarea clinică și diagnostică a determinării hemoglobinei în sânge.
9. Metabolismul eritrocitelor: rolul glicolizei și al căii pentoze fosfat în eritrocitele mature. Glutation: rol în celulele roșii din sânge. Sisteme enzimatice implicate în neutralizare forme active oxigen.
10. Coagularea sângelui ca cascadă de activare a proenzimelor. Căile de coagulare interne și externe. Calea generală de coagulare a sângelui: activarea protrombinei, conversia fibrinogenului în fibrină, formarea polimerului de fibrină.
11. Participarea vitaminei K la modificarea post-translațională a factorilor de coagulare a sângelui. Dicumarol ca antivitamina K.

30.1. Compoziția și funcțiile sângelui.

Sânge- țesut mobil lichid care circulă într-un sistem închis de vase de sânge, transportând diverse substanțe chimice către organe și țesuturi și integrând procesele metabolice care au loc în diferite celule.

Sângele este alcătuit din plasmă Și elemente de formă (eritrocite, leucocite și trombocite). Ser de sânge diferă de plasmă prin absența fibrinogenului. 90% din plasma sanguină este apă, 10% este un reziduu uscat, care include proteine, componente azotate neproteice (azot rezidual), componente organice fără azot și minerale.

30.2. Proteinele plasmatice ale sângelui.

Plasma sanguină conține un amestec complex multicomponent (mai mult de 100) de proteine ​​care diferă ca origine și funcție. Majoritatea proteinelor plasmatice sunt sintetizate în ficat. Imunoglobuline și o serie de alte proteine ​​de protecție de către celulele imunocompetente.

30.2.1. Fracții proteice. Prin sărarea proteinelor plasmatice, fracțiile de albumină și globulină pot fi izolate. În mod normal, raportul acestor fracții este 1,5 - 2,5. Utilizarea metodei electroforezei pe hârtie face posibilă identificarea a 5 fracții proteice (în ordinea descrescătoare a vitezei de migrare): albumine, α1 -, α2 -, β- și γ-globuline. Când se utilizează metode de fracționare mai fine, în fiecare fracțiune poate fi izolată o întreagă gamă de proteine, cu excepția albuminei (conținutul și compoziția fracțiilor proteice ale serului sanguin, vezi Figura 1).

Poza 1. Electroferograma proteinelor din serul sanguin și compoziția fracțiilor proteice.

Albumină- proteine ​​cu o greutate moleculară de aproximativ 70.000 Da. Datorită hidrofilității și conținutului ridicat în plasmă, acestea joacă un rol important în menținerea tensiunii arteriale coloido-osmotice (oncotice) și în reglarea schimbului de fluide între sânge și țesuturi. Ei îndeplinesc o funcție de transport: transportă acizi grași liberi, pigmenți biliari, hormoni steroizi, ioni de Ca2 + și multe medicamente. Albuminele servesc și ca o rezervă bogată și rapidă de aminoacizi.

α 1 - Globuline:

  • Acră α 1-glicoproteină (orosomucoid) - contine pana la 40% carbohidrati, punctul sau izoelectric se afla intr-un mediu acid (2.7). Funcția acestei proteine ​​nu este pe deplin stabilită; se știe că în stadiile incipiente ale procesului inflamator, orosomucoidul favorizează formarea fibrelor de colagen la locul inflamației (Ya. Musil, 1985).
  • α 1 - Antitripsină - inhibitor al unui număr de proteaze (tripsină, chimotripsină, kalikreină, plasmină). O scădere congenitală a conținutului de α1-antitripsină din sânge poate fi un factor de predispoziție la boli bronhopulmonare, deoarece fibrele elastice țesut pulmonar sunt deosebit de sensibili la acţiunea enzimelor proteolitice.
  • Proteine ​​care leagă retinolul transportă vitamina A solubilă în grăsimi.
  • Proteina care leagă tiroxina - leagă și transportă hormonii tiroidieni care conțin iod.
  • Transcortin - leagă și transportă hormonii glucocorticoizi (cortizol, corticosteron).

α 2 - Globuline:

  • Haptoglobine (25% α2-globuline) - formează un complex stabil cu hemoglobina care apare în plasmă ca urmare a hemolizei intravasculare a eritrocitelor. Complexele haptoglobină-hemoglobină sunt preluate de celulele RES, unde lanțurile de hem și proteine ​​sunt supuse descompunerii, iar fierul este reutilizat pentru sinteza hemoglobinei. Acest lucru împiedică organismul să piardă fier și să provoace leziuni ale hemoglobinei la rinichi.
  • Ceruloplasmina - o proteina ce contine ioni de cupru (o molecula de ceruloplasmina contine 6-8 ioni Cu2+), care ii dau o culoare albastra. Este o formă de transport a ionilor de cupru în organism. Are activitate oxidazică: oxidează Fe2+ la Fe3+, ceea ce asigură legarea fierului prin transferină. Capabil să oxideze aminele aromatice, participă la metabolismul adrenalinei, norepinefrinei și serotoninei.

β-globuline:

  • Transferrina - principala proteină a fracţiei de β-globuline, este implicată în legarea şi transportul fierului feric în diverse ţesuturi, în special ţesuturile hematopoietice. Transferrina reglează nivelul Fe3+ din sânge și previne acumularea excesivă și pierderea în urină.
  • Hemopexină - leagă hemul și previne pierderea acestuia de către rinichi. Complexul hemo-hemopexină este preluat din sânge de către ficat.
  • proteina C reactiva (CRP) - o proteina capabila sa precipite (in prezenta Ca2+) C-polizaharida peretelui celular pneumococic. Rolul său biologic este determinat de capacitatea sa de a activa fagocitoza și de a inhiba procesul de agregare a trombocitelor. La persoanele sănătoase, concentrația CRP în plasmă este neglijabilă și nu poate fi determinată prin metode standard. În timpul unui proces inflamator acut, crește de peste 20 de ori; în acest caz, CRP este detectată în sânge. Studiul CRP are un avantaj față de alți markeri ai procesului inflamator: determinarea VSH și numărarea numărului de leucocite. Acest indicator este mai sensibil, creșterea lui are loc mai devreme și după recuperare revine mai repede la normal.

γ-globuline:

  • Imunoglobuline (IgA, IgG, IgM, IgD, IgE) sunt anticorpi produși de organism ca răspuns la introducerea de substanțe străine cu activitate antigenică. Pentru mai multe informații despre aceste proteine, vezi 1.2.5.

30.2.2. Modificări cantitative și calitative ale compoziției proteice a plasmei sanguine.În diferite condiții patologice, compoziția proteică a plasmei sanguine se poate modifica. Principalele tipuri de modificări sunt:

  • Hiperproteinemie - cresterea continutului proteine ​​totale plasmă. Cauze: pierderea unor cantități mari de apă (vărsături, diaree, arsuri extinse), boli infecțioase (datorită creșterii cantității de γ-globuline).
  • Hipoproteinemie - scaderea continutului de proteine ​​totale din plasma. Se observă în boli hepatice (datorită deficienței sintezei proteinelor), boli ale rinichilor (din cauza pierderii proteinelor în urină) și în timpul postului (din cauza lipsei de aminoacizi pentru sinteza proteinelor).
  • Disproteinemie - modificarea procentului de fracții proteice cu un conținut normal de proteine ​​totale în plasma sanguină, de exemplu, o scădere a conținutului de albumină și o creștere a conținutului uneia sau mai multor fracții de globulină în diferite boli inflamatorii.
  • Paraproteinemie - apariția în plasma sanguină a imunoglobulinelor patologice - paraproteine ​​care diferă de proteinele normale prin proprietăți fizico-chimice și activitate biologică. Astfel de proteine ​​includ, de exemplu, crioglobuline, formând precipitate între ele la temperaturi sub 37°C. Paraproteinele se găsesc în sânge cu macroglobulinemia Waldenström, cu mielom multiplu (în acest din urmă caz ​​pot depăși bariera renală și se găsesc în urină sub formă de proteine ​​Bence-Jones). Paraproteinemia este de obicei însoțită de hiperproteinemie.

30.2.3. Fracțiunile lipoproteice ale plasmei sanguine. Lipoproteinele sunt compuși complecși care transportă lipidele în sânge. Ei includ: miez hidrofob care conțin triacilgliceroli și esteri de colesterol și coajă amfifilă, format din fosfolipide, colesterol liber și apoproteine ​​(Figura 2). Plasma sanguină umană conține următoarele fracțiuni de lipoproteine:
Figura 2. Schema structurii lipoproteinelor plasmatice sanguine.

  • Lipoproteine ​​de înaltă densitate sau α-lipoproteine , deoarece în timpul electroforezei pe hârtie se mișcă împreună cu α-globulinele. Conțin multe proteine ​​și fosfolipide și transportă colesterolul din țesuturile periferice la ficat.
  • Lipoproteine ​​de joasă densitate sau β-lipoproteine , deoarece în timpul electroforezei pe hârtie se mișcă împreună cu β-globulinele. Bogat în colesterol; îl transportă de la ficat la țesuturile periferice.
  • Lipoproteine ​​cu densitate foarte mică sau pre-β-lipoproteine (situat pe electroferogramă între α- și β-globuline). Ele servesc ca formă de transport a triacilglicerolilor endogeni și sunt precursori ai lipoproteinelor de joasă densitate.
  • Chilomicronii - imobil electroforetic; sunt absente în sângele luat pe stomacul gol. Sunt o formă de transport a triacilglicerolilor exogeni (alimentari).

30.2.4. Proteinele fazei acute a inflamației. Acestea sunt proteine ​​al căror conținut crește în plasma sanguină în timpul unui proces inflamator acut. Acestea includ, de exemplu, următoarele proteine:

  1. haptoglobina ;
  2. ceruloplasmina ;
  3. proteina C-reactiva ;
  4. α 1 -antitripsină ;
  5. fibrinogen (componentă a sistemului de coagulare a sângelui; vezi 30.7.2).

Viteza de sinteză a acestor proteine ​​crește în primul rând datorită scăderii formării albuminei, transferinei și albuminei (o mică fracțiune a proteinelor plasmatice care are cea mai mare mobilitate în timpul electroforezei discului și care corespunde benzii de pe electroferogramă din fața lui). albumină), a cărei concentrație scade în timpul inflamației acute.

Rolul biologic al proteinelor de fază acută: a) toate aceste proteine ​​sunt inhibitori ai enzimelor eliberate în timpul distrugerii celulelor și previn deteriorarea secundară a țesuturilor; b) aceste proteine ​​au un efect imunosupresor (V.L. Dotsenko, 1985).

30.2.5. Proteine ​​protectoare din plasma sanguină. Proteinele care îndeplinesc o funcție de protecție includ imunoglobulinele și interferonii.

Imunoglobuline (anticorpi) - un grup de proteine ​​produse ca răspuns la structurile străine (antigeni) care pătrund în organism. Ele sunt sintetizate în ganglionii limfatici și splină de limfocitele B. Există 5 clase imunoglobuline- IgA, IgG, IgM, IgD, IgE.


Figura 3. Schema structurii imunoglobulinelor ( gri regiunea variabilă este afișată, regiunea constantă nu este umbrită).

Moleculele de imunoglobuline au un singur plan de structură. Unitatea structurală a imunoglobulinei (monomer) este formată din patru lanțuri polipeptidice conectate între ele prin legături disulfurice: două grele (lanțuri H) și două ușoare (lanțuri L) (vezi Figura 3). IgG, IgD și IgE sunt, de regulă, monomeri în structura lor, moleculele IgM sunt construite din cinci monomeri, IgA constau din două sau mai multe unități structurale sau sunt monomeri.

Lanțurile proteice care alcătuiesc imunoglobulinele pot fi împărțite în domenii specifice sau zone care au anumite structuri și caracteristici funcționale.

Regiunile N-terminale ale lanțurilor L și H sunt numite regiunea variabilă (V), deoarece structura lor este caracterizată de diferențe semnificative între diferitele clase de anticorpi. În domeniul variabil există 3 regiuni hipervariabile, caracterizate prin cea mai mare diversitate de secvențe de aminoacizi. Este regiunea variabilă a anticorpilor care este responsabilă de legarea antigenelor conform principiului complementarității; structura primară a lanțurilor proteice din această regiune determină specificitatea anticorpilor.

Domeniile C-terminale ale lanțurilor H și L au o structură primară relativ constantă în cadrul fiecărei clase de anticorpi și sunt numite regiunea constantă (C). Regiunea constantă determină proprietățile diferitelor clase de imunoglobuline, distribuția lor în organism și poate lua parte la mecanismele de declanșare care provoacă distrugerea antigenelor.

interferoni - o familie de proteine ​​sintetizate de celulele corpului ca raspuns la o infectie virala si cu efect antiviral. Există mai multe tipuri de interferoni care au un spectru specific de acțiune: leucocitar (α-interferon), fibroblast (β-interferon) și imunitar (γ-interferon). Interferonii sunt sintetizati si secretati de unele celule si isi exercita efectul prin afectarea altor celule, in acest sens sunt asemanatori hormonilor. Mecanismul de acțiune al interferonilor este prezentat în figura 4.


Figura 4. Mecanismul de acțiune al interferonilor (Yu.A. Ovchinnikov, 1987).

Prin legarea la receptorii celulari, interferonii induc sinteza a două enzime - 2",5"-oligoadenilat sintetaza și protein kinaza, probabil datorită inițierii transcripției genelor corespunzătoare. Ambele enzime rezultate își manifestă activitatea în prezența ARN-ului dublu catenar și acești ARN sunt produsele de replicare a multor virusuri sau sunt conținute în virionii lor. Prima enzimă sintetizează 2",5"-oligoadenilați (din ATP), care activează ribonucleaza I celulară; a doua enzimă fosforilează factorul de iniţiere a translaţiei IF2. Rezultatul final al acestor procese este inhibarea biosintezei proteinelor și a reproducerii virusului în celula infectată (Yu.A. Ovchinnikov, 1987).

30.2.6. Enzimele din plasmă sanguină. Toate enzimele conținute în plasma sanguină pot fi împărțite în trei grupe:

  1. enzime secretoare - sintetizate în ficat și eliberate în sânge, unde își îndeplinesc funcția (de exemplu, factorii de coagulare a sângelui);
  2. enzime excretoare - sintetizate în ficat, excretate în mod normal în bilă (de exemplu, fosfatază alcalină), conținutul și activitatea lor în plasma sanguină crește atunci când fluxul de bilă este afectat;
  3. enzime indicator - sunt sintetizate in diverse tesuturi si patrund in sange cand celulele acestor tesuturi sunt distruse. ÎN celule diferite Predomină diverse enzime, așa că atunci când un anumit organ este deteriorat, în sânge apar enzime caracteristice acestuia. Acesta poate fi folosit în diagnosticarea bolilor.

De exemplu, dacă celulele hepatice sunt deteriorate ( hepatită) activitatea alanin aminotransferazei (ALT), aspartat aminotransferazei (ACT), izoenzimei lactat dehidrogenazei LDH5, glutamat dehidrogenazei și ornitin carbamoiltransferazei crește în sânge.

Când celulele miocardice sunt deteriorate ( atac de cord) în sânge, activitatea aspartat aminotransferazei (ACT), a izoenzimei lactat dehidrogenazei LDH1 și a izoenzimei creatin kinazei MB crește.

Când celulele pancreatice sunt deteriorate ( pancreatită) activitatea tripsinei, α-amilazei și lipazei crește în sânge.

30.3. Componente azotate neproteice ale sângelui (azot rezidual).

Acest grup de substanțe include: ureea, acidul uric, aminoacizii, creatina, creatinina, amoniacul, indicanul, bilirubina și alți compuși (vezi Figura 5). Conținutul de azot rezidual din plasma sanguină a persoanelor sănătoase este de 15-25 mmol/l. Se numește creșterea nivelului de azot rezidual din sânge azotemie . În funcție de cauză, azotemia este împărțită în retenție și producție.

Azotemie de retenție apare atunci când există o încălcare a excreției de produse metabolice a azotului (în primul rând uree) în urină și este caracteristică insuficienței funcției renale. În acest caz, până la 90% din azotul neproteic din sânge este azot ureic în loc de 50% în mod normal.

Azotemie productivă se dezvoltă atunci când există un aport excesiv de substanțe azotate în sânge din cauza defalcării crescute a proteinelor tisulare (post prelungit, diabet zaharat, răni și arsuri severe, boli infecțioase).

Determinarea azotului rezidual se realizează în filtrat de ser sanguin fără proteine. Ca rezultat al mineralizării filtratului fără proteine ​​atunci când este încălzit cu H2SO4 concentrat, azotul tuturor compușilor neproteici este transformat în forma (NH4)2SO4. Ionii NH4+ sunt determinați folosind reactivul Nessler.

  • uree - principalul produs final al metabolismului proteinelor în corpul uman. Se formează ca urmare a neutralizării amoniacului din ficat și este excretat din organism prin rinichi. Prin urmare, conținutul de uree din sânge scade în bolile hepatice și crește în insuficiența renală.
  • Aminoacizi- intră în fluxul sanguin atunci când sunt absorbite din tractul gastrointestinal sau sunt produse ale descompunerii proteinelor tisulare. În sângele oamenilor sănătoși, printre aminoacizi predomină alanina și glutamina, care, împreună cu participarea lor la biosinteza proteinelor, sunt forme de transport ale amoniacului.
  • Acid uric- produsul final al catabolismului nucleotidelor purinice. Conținutul său în sânge crește odată cu guta (ca urmare a formării crescute) și cu funcția renală afectată (din cauza excreției insuficiente).
  • Creatina- sintetizat in rinichi si ficat, in muschi este transformat in creatina fosfat - sursa de energie pentru procesele de contractie musculara. În bolile sistemului muscular, conținutul de creatină din sânge crește semnificativ.
  • Creatinină- produsul final al metabolismului azotului, format ca urmare a defosforilării fosfatului de creatină în mușchi, excretat din organism prin rinichi. Conținutul de creatinină din sânge scade odată cu bolile sistemului muscular și crește odată cu insuficiența renală.
  • Indican - un produs al neutralizării indolului, format în ficat și excretat de rinichi. Conținutul său în sânge scade odată cu bolile hepatice și crește odată cu creșterea proceselor de putrefacție a proteinelor în intestine și cu boli de rinichi.
  • Bilirubina (directă și indirectă)- produse ale catabolismului hemoglobinei. Conținutul de bilirubină din sânge crește odată cu icterul: hemolitic (datorită bilirubinei indirecte), obstructiv (din cauza bilirubinei directe), parenchimatos (datorită ambelor fracții).


Figura 5. Compuși azotați non-proteici ai plasmei sanguine.

30.4. Componentele organice ale sângelui fără azot.

Acest grup de substanțe include nutrienți (carbohidrați, lipide) și produsele metabolismului acestora (acizi organici). Cea mai mare valoareîn clinică, determină conținutul de glucoză, colesterol, acizi grași liberi, corpi cetonici și acid lactic din sânge. Formulele acestor substanțe sunt prezentate în Figura 6.

  • Glucoză- principalul substrat energetic al organismului. Conținutul său la persoanele sănătoase în sânge pe stomacul gol este de 3,3 - 5,5 mmol/l. Niveluri crescute de glucoză din sânge (hiperglicemie) observat după masă, când stres emoțional, la pacienții cu diabet zaharat, hipertiroidism, boala Itsenko-Cushing. Niveluri reduse de glucoză din sânge (hipoglicemie) observate în timpul postului, activitate fizică intensă, intoxicație acută cu alcool și supradozaj cu insulină.
  • Colesterolul- componenta lipidica esentiala membrane biologice, un precursor al hormonilor steroizi, vitaminei D3, acizilor biliari. Conținutul său în plasma sanguină a oamenilor sănătoși este de 3,9 - 6,5 mmol/l. Creșterea nivelului de colesterol din sânge ( hipercolesterolemie) se observă în ateroscleroză, diabet zaharat, mixedem, litiază biliară. Reducerea nivelului de colesterol din sânge ( hipocolesterolemie) se găsește în hipertiroidism, ciroză hepatică, boli intestinale, post și la administrarea de medicamente coleretice.
  • Acizi grași liberi (FFA) folosit de ţesuturi şi organe ca material energetic. Conținutul de FFA din sânge crește în timpul postului, diabetului, după administrarea de adrenalină și glucocorticoizi; scăderea hipotiroidismului după administrarea de insulină.
  • Corpii cetonici. Corpii cetonici includ acetoacetat, p-hidroxibutirat, acetonă- produse de oxidare incompletă a acizilor grași. Conținutul de corpi cetonici din sânge crește ( hipercetonemie) în timpul postului, febrei, diabetului.
  • Acid lactic (lactat)- produsul final al oxidării anaerobe a carbohidraților. Conținutul său în sânge crește în timpul hipoxiei (activitate fizică, boli ale plămânilor, inimii, sângelui).
  • Acid piruvic (piruvat)- un produs intermediar al catabolismului carbohidraților și a unor aminoacizi. Cea mai dramatică creștere a conținutului de acid piruvic din sânge se observă în timpul lucrului muscular și al deficitului de vitamina B1.


Figura 6. Fara azot materie organică plasma din sânge.

30.5. Componentele minerale ale plasmei sanguine.

Mineralele sunt componente esențiale ale plasmei sanguine. Cei mai importanți cationi sunt ionii de sodiu, potasiu, calciu și magneziu. Ei corespund anionilor: cloruri, bicarbonați, fosfați, sulfați. Unii cationi din plasma sanguină sunt asociați cu anioni organici și proteine. Suma tuturor cationilor este egală cu suma anionilor, deoarece plasma sanguină este neutră din punct de vedere electric.

  • Sodiu- cationul principal al lichidului extracelular. Conținutul său în plasma sanguină este de 135 - 150 mmol/l. Ionii de sodiu sunt implicați în menținerea presiunii osmotice a lichidului extracelular. Hipernatremia se observă cu hiperfuncție a cortexului suprarenal atunci când o soluție hipertonică de clorură de sodiu este administrată parenteral. Hiponatremia poate fi cauzată de o dietă fără sare, insuficiență suprarenală sau acidoză diabetică.
  • Potasiu este principalul cation intracelular. În plasma sanguină este conținut în cantitate de 3,9 mmol/l, iar în eritrocite - 73,5 - 112 mmol/l. Ca și sodiul, potasiul menține homeostazia osmotică și acido-bazică în celulă. Hiperkaliemia se observă cu distrugere celulară crescută (anemie hemolitică, sindrom de zdrobire pe termen lung), cu excreție afectată de potasiu de către rinichi și cu deshidratare. Hipokaliemia se observă cu hiperfuncție a cortexului suprarenal, cu acidoză diabetică.
  • Calciuîn plasma sanguină este conținută sub formă de forme. Îndeplinesc diverse funcții: legat de proteine ​​(0,9 mmol/l), ionizat (1,25 mmol/l) și neionizat (0,35 mmol/l). Doar calciul ionizat este activ biologic. Hipercalcemia se observă cu hiperparatiroidism, hipervitaminoză D, sindrom Itsenko-Cushing și procese distructive în țesutul osos. Hipocalcemia apare în rahitism, hipoparatiroidism și boli de rinichi.
  • Cloruri Conținute în plasma sanguină într-o cantitate de 95 - 110 mmol/l, ele participă la menținerea presiunii osmotice și a stării acido-bazice a lichidului extracelular. Hipercloremia se observă cu insuficiență cardiacă, hipertensiune arterială, hipocloremie - cu vărsături, boli de rinichi.
  • Fosfațiîn plasma sanguină sunt componente ale sistemului tampon, concentrația lor este de 1 - 1,5 mmol/l. Hiperfosfatemia este observată în bolile de rinichi, hipoparatiroidism, hipervitaminoza D. Hipofosfatemia este observată în hiperparatiroidism, mixedem și rahitism.

0.6. Starea acido-bazică și reglarea acesteia.

Starea acido-bazică (ABS) este raportul dintre concentrațiile ionilor de hidrogen (H+) și hidroxil (OH-) din fluidele corporale. O persoană sănătoasă se caracterizează prin constanta relativă a indicatorilor CBS, datorită acțiunii combinate a sistemelor tampon de sânge și a controlului fiziologic (organele respiratorii și excretoare).

30.6.1. Sisteme tampon sânge. Sistemele tampon ale corpului constau din acizi slabi și sărurile lor cu baze puternice. Fiecare sistem tampon este caracterizat de doi indicatori:

  • tampon de pH(depinde de raportul componentelor tampon);
  • rezervor tampon, adică cantitatea de bază sau acid tare care trebuie adăugată în soluția tampon pentru a modifica pH-ul cu unul (în funcție de concentrațiile absolute ale componentelor tampon).

Se disting următoarele sisteme tampon de sânge:

  • bicarbonat(H2C03/NaHC03);
  • fosfat(NaH2P04/Na2HP04);
  • hemoglobină(deoxihemoglobina ca acid slab/ sare de potasiu a oxihemoglobinei);
  • proteină(efectul său se datorează naturii amfoterice a proteinelor). Bicarbonatul și sistemele tampon de hemoglobină înrudite împreună reprezintă mai mult de 80% din capacitatea tampon a sângelui.

30.6.2. Reglarea respiratorie a CBS efectuată prin modificarea intensităţii respiraţiei externe. Când CO2 și H+ se acumulează în sânge, ventilația pulmonară crește, ceea ce duce la normalizarea compoziției gazelor din sânge. O scădere a concentrației de dioxid de carbon și H+ determină o scădere a ventilației pulmonare și normalizarea acestor indicatori.

30.6.3. Reglarea renală CBS realizată în principal prin trei mecanisme:

  • reabsorbția bicarbonaților (în celulele tubilor renali se formează H2O și CO2 acid carbonic H2CO3; se disociază, H+ este eliberat în urină, HCO3 este reabsorbit în sânge);
  • reabsorbția Na+ din filtratul glomerular în schimbul H+ (în acest caz, Na2 HPO4 din filtrat se transformă în NaH2 PO4 și aciditatea urinei crește) ;
  • secretia de NH 4 + (în timpul hidrolizei glutaminei în celulele tubulare, se formează NH3; interacționează cu H +, se formează ioni NH4 +, care sunt excretați în urină.

30.6.4. Parametrii de laborator ai CBS sanguin. Următorii indicatori sunt utilizați pentru a caracteriza stația de epurare:

  • pH-ul sângelui;
  • presiune parțială CO2 (pCO2) sânge;
  • Presiunea parțială a O2 (pO2) sânge;
  • conținutul de bicarbonat în sânge la valori date pH și pCO2 ( bicarbonat topic sau adevărat, AB );
  • conținutul de bicarbonați din sângele pacientului în condiții standard, adică la рСО2 =40 mm Hg. ( bicarbonat standard, S.B. );
  • suma de motive toate sistemele tampon de sânge ( BB );
  • exces sau deficiență de fundație sânge în comparație cu valoarea normală pentru un anumit pacient ( FI , din engleza exces de bază).

Primii trei indicatori sunt determinați direct în sânge cu ajutorul electrozilor speciali; pe baza datelor obținute, indicatorii rămași sunt calculați folosind nomograme sau formule.

30.6.5. Tulburări de sânge CBS. Există patru forme principale de tulburări acido-bazice:

  • acidoza metabolica - apare cu diabet zaharat si cu post (datorita acumulării de corpi cetonici în sânge), cu hipoxie (datorită acumulării de lactat). Cu această tulburare, pCO2 și [HCO3 - ] sânge scad, crește excreția de NH4 + în urină;
  • acidoza respiratorie - apare cu bronșită, pneumonie, astm bronșic (ca urmare a retenției de dioxid de carbon în sânge). Cu această tulburare, pCO2 și nivelurile sanguine cresc, crește excreția de NH4 + în urină;
  • alcaloza metabolica - se dezvoltă cu pierderea acizilor, de exemplu, cu vărsături incontrolabile. Cu această tulburare, pCO2 și nivelurile sanguine cresc, excreția de HCO3 în urină crește, iar aciditatea urinei scade.
  • alcaloza respiratorie - observat cu ventilație crescută a plămânilor, de exemplu, la alpiniști la altitudini mari. Cu această tulburare, pCO2 și [HCO3 - ] sânge scad, iar aciditatea urinei scade.

Pentru tratarea acidozei metabolice se folosește administrarea de soluție de bicarbonat de sodiu; pentru tratamentul alcalozei metabolice - administrarea unei soluții de acid glutamic.

30.7. Unele mecanisme moleculare de coagulare a sângelui.

30.7.1. Coagularea sângelui- un set de procese moleculare care duc la încetarea sângerării dintr-un vas deteriorat ca urmare a formării unui cheag de sânge (tromb). O diagramă generală a procesului de coagulare a sângelui este prezentată în Figura 7.


Figura 7. Schema generală a coagulării sângelui.

Majoritatea factorilor de coagulare sunt prezenți în sânge sub formă de precursori inactivi - proenzime, a căror activare este efectuată de proteoliză parțială. O serie de factori de coagulare a sângelui sunt dependenți de vitamina K: protrombină (factor II), proconvertin (factor VII), factori de Crăciun (IX) și Stewart-Prower (X). Rolul vitaminei K este determinat de participarea sa la carboxilarea reziduurilor de glutamat din regiunea N-terminală a acestor proteine ​​cu formarea de γ-carboxiglutamat.

Coagularea sângelui este o cascadă de reacții în care forma activată a unui factor de coagulare catalizează activarea următorului până când factorul final, care este baza structurală a cheagului, este activat.

Caracteristicile mecanismului în cascadă sunt după cum urmează:

1) în absența unui factor care inițiază procesul de formare a trombului, reacția nu poate avea loc. Prin urmare, procesul de coagulare a sângelui va fi limitat doar la acea parte a fluxului sanguin în care apare un astfel de inițiator;

2) factorii care acționează în fazele inițiale ale coagulării sângelui sunt necesari în cantități foarte mici. La fiecare verigă a cascadei, efectul lor este multiplicat ( amplificat), care în cele din urmă asigură un răspuns rapid la daune.

În condiții normale, există căi interne și externe de coagulare a sângelui. Calea interioară este inițiată prin contactul cu o suprafață atipică, ceea ce duce la activarea factorilor prezenți inițial în sânge. Calea externă coagularea este inițiată de compuși care în mod normal nu sunt prezenți în sânge, dar intră acolo ca urmare a leziunilor tisulare. Pentru cursul normal al procesului de coagulare a sângelui, ambele mecanisme sunt necesare; ele diferă doar în stadiile inițiale și apoi se combină în cale comună , ducând la formarea unui cheag de fibrină.

30.7.2. Mecanismul de activare a protrombinei. precursor inactiv de trombină - protrombina - sintetizat in ficat. În sinteza sa este implicată vitamina K. Protrombina conține reziduuri ale unui aminoacid rar - γ-carboxiglutamat (denumire prescurtată - Gla). Procesul de activare a protrombinei implică fosfolipide plachetare, ioni de Ca2+ și factori de coagulare Va și Xa. Mecanismul de activare este prezentat după cum urmează (Figura 8).

Figura 8. Schema de activare a protrombinei pe trombocite (R. Murray et al., 1993).

Deteriorarea unui vas de sânge duce la interacțiunea trombocitelor din sânge cu fibrele de colagen ale peretelui vascular. Acest lucru determină distrugerea trombocitelor și promovează eliberarea de molecule de fosfolipide încărcate negativ din partea interioară. membrană plasmatică trombocite. Grupările fosfolipide încărcate negativ leagă ionii de Ca2+. Ionii de Ca2+, la rândul lor, interacționează cu resturile de γ-carboxiglutamat din molecula de protrombină. Această moleculă este fixată pe membrana trombocitară în orientarea dorită.

Membrana trombocitară conține și receptori pentru factorul Va. Acest factor se leagă de membrană și atașează factorul Xa. Factorul Xa este o protează; scindează molecula de protrombină în anumite locuri, ducând la formarea trombinei active.

30.7.3. Conversia fibrinogenului în fibrină. Fibrinogenul (factorul I) este o glicoproteină plasmatică solubilă cu o greutate moleculară de aproximativ 340 000. Este sintetizată în ficat. Molecula de fibrinogen constă din șase lanțuri polipeptidice: două lanțuri A α, două lanțuri B β și două lanțuri γ (vezi Figura 9). Capetele lanțurilor polipeptidice de fibrinogen poartă o sarcină negativă. Acest lucru se datorează prezenței unui număr mare de resturi de glutamat și aspartat în regiunile N-terminale ale lanțurilor Aa și Bb. În plus, regiunile B ale lanțurilor Bb conțin reziduuri ale aminoacidului rar tirozin-O-sulfat, care sunt, de asemenea, încărcate negativ:

Acest lucru promovează solubilitatea proteinei în apă și previne agregarea moleculelor sale.

Figura 9. Schema structurii fibrinogenului; săgețile indică legături hidrolizate de trombină. R. Murray şi colab., 1993).

Conversia fibrinogenului în fibrină este catalizată de trombina (factorul IIa). Trombina hidrolizează patru legături peptidice în fibrinogen: două legături în lanțurile A α și două legături în lanțurile B β. Fibrinopeptidele A și B sunt separate de molecula de fibrinogen și se formează monomerul de fibrină (compoziția sa este α2 β2 γ2). Monomerii de fibrină sunt insolubili în apă și se asociază cu ușurință între ei, formând un cheag de fibrină.

Stabilizarea cheagului de fibrină are loc sub acțiunea unei enzime transglutaminaza (factorul XIIIa). Acest factor este activat și de trombină. Transglutaminaza leagă monomerii de fibrină folosind legături izopeptidice covalente.

30.8. Caracteristicile metabolismului eritrocitar.

30.8.1. globule rosii - celule înalt specializate a căror funcție principală este de a transporta oxigenul de la plămâni la țesuturi. Durata de viață a celulelor roșii din sânge este în medie de 120 de zile; distrugerea lor are loc în celulele sistemului reticuloendotelial. Spre deosebire de majoritatea celulelor din organism, globulele roșii din sânge nu au un nucleu celular, ribozomi și mitocondrii.

30.8.2. Schimb de energie. Principalul substrat energetic al eritrocitelor este glucoza, care provine din plasma sanguină prin difuzie facilitată. Aproximativ 90% din glucoza utilizată de celulele roșii din sânge este supusă glicoliza(oxidare anaerobă) cu formarea produsului final - acid lactic (lactat). Amintiți-vă care sunt funcțiile pe care le îndeplinește glicoliza în globulele roșii mature:

1) în reacţiile de glicoliză se formează ATP de fosforilarea substratului . Direcția principală de utilizare a ATP în eritrocite este asigurarea funcționării Na+,K+-ATPazei. Această enzimă transportă ionii de Na+ din eritrocite în plasma sanguină, previne acumularea de Na+ în eritrocite și ajută la menținerea formei geometrice a acestor celule sanguine (discul biconcav).

2) în reacția de dehidrogenare gliceraldehidă-3-fosfat se formează în glicoliză NADH. Această coenzimă este un cofactor al enzimei methemoglobin reductaza , implicat în restaurarea methemoglobinei în hemoglobină conform următoarei scheme:

Această reacție previne acumularea de methemoglobină în celulele roșii din sânge.

3) metabolit al glicolizei 1, 3-difosfoglicerat capabil cu participarea unei enzime difosfoglicerat mutaza în prezenţa 3-fosfogliceratului se transformă în 2, 3-difosfoglicerat:

2,3-Difosfogliceratul este implicat în reglarea afinității hemoglobinei pentru oxigen. Conținutul său în eritrocite crește în timpul hipoxiei. Hidroliza 2,3-difosfogliceratului este catalizată de enzimă difosfoglicerat fosfatază.

Aproximativ 10% din glucoza consumată de celulele roșii din sânge este utilizată în calea de oxidare a pentozei fosfat. Reacțiile din această cale servesc ca sursă principală de NADPH pentru eritrocit. Această coenzimă este necesară pentru a transforma glutationul oxidat (vezi 30.8.3) într-o formă redusă. Deficiența unei enzime cheie a căii pentozei fosfatului - glucozo-6-fosfat dehidrogenază - insotita de scaderea raportului NADPH/NADP+ in eritrocite, cresterea continutului formei oxidate de glutation si scaderea rezistentei celulare (anemie hemolitica).

30.8.3. Mecanisme de neutralizare a speciilor reactive de oxigen din eritrocite. oxigen molecularîn anumite condiții poate fi transformat în forme active, care includ anion superoxid O2 -, peroxid de hidrogen H2 O2, radical hidroxil OH. iar oxigenul singlet 1 O2. Aceste forme de oxigen sunt foarte reactive și pot avea un efect dăunător asupra proteinelor și lipidelor membranelor biologice și pot provoca distrugerea celulelor. Cu cât conținutul de O2 este mai mare, cu atât se formează mai multe forme active ale acestuia. Prin urmare, globulele roșii, care interacționează constant cu oxigenul, conțin sisteme antioxidante eficiente care pot neutraliza metaboliții activi de oxigen.

O componentă importantă a sistemelor antioxidante este tripeptida glutation, formată în eritrocite ca urmare a interacțiunii γ-glutamilcisteinei și glicinei:

Forma redusă a glutationului (abreviat G-SH) este implicată în reacțiile de detoxifiere a peroxidului de hidrogen și a peroxizilor organici (R-O-OH). Aceasta produce apă și glutation oxidat (abreviat G-S-S-G).

Conversia glutationului oxidat în glutation redus este catalizată de enzimă glutation reductază. Sursă de hidrogen - NADPH (din calea pentozei fosfat, vezi 30.8.2):

Celulele roșii din sânge conțin și enzime superoxid dismutaza Și catalaza , efectuând următoarele transformări:


Sistemele antioxidante sunt de o importanță deosebită pentru eritrocite, deoarece reînnoirea proteinelor nu are loc în eritrocite prin sinteză.

ÎNTREBĂRI DE EXAMEN DE CHIMIE BIOLOGICĂ

pentru studenții stomatologi

1. Subiect și sarcini chimie biologică. Metabolismul și energia, structura ierarhică de organizare și auto-reproducția ca cele mai importante semne ale materiei vii.

2. Locul biochimiei printre alte discipline biologice. Niveluri de organizare structurală a viețuitoarelor. Biochimie cum nivel molecular studiind fenomenele vieţii. Biochimie și medicină.

3. Studiul tiparelor biochimice de formare a unor părți ale aparatului dentofacial și menținerea funcționalității acestora este baza fundamentală a unui complex de discipline dentare.

4. Moleculele de proteine ​​sunt baza vieții. Compoziția elementară a proteinelor. Descoperirea aminoacizilor. Teoria peptidelor a structurii proteinelor.

5. Structura și clasificarea aminoacizilor. Proprietățile lor fizico-chimice. Metode de separare a proteinelor după proprietăți fizice și chimice.

6. Greutate moleculară proteine. Dimensiunile și formele moleculelor de proteine. Proteine ​​globulare și fibrilare. Proteine ​​simple și complexe.

7. Proprietăţile fizico-chimice ale proteinelor: solubilitatea, ionizarea, hidratarea, precipitarea proteinelor din soluţii. Denaturarea. Metode de măsurare cantitativă a concentrației de proteine.

8. Structura primară a proteinelor. Dependenta proprietăți biologice din structura primară. Specificitatea speciei a structurii primare a proteinelor.

9. Conformaţia lanţurilor peptidice (structură secundară şi terţiară). Legături care asigură conformarea proteinei. Dependența proprietăților biologice de conformație.

10. Organizarea în domeniu a moleculelor proteice. Separarea proteinelor în familii și superfamilii.

11. Structura cuaternară a proteinelor. Dependența activității biologice a proteinelor de structura cuaternară. Modificări cooperante în conformația protomerilor (folosind exemplul hemoglobinei).

12. Modificări conformaționale ale proteinelor ca bază pentru funcționarea și autoreglarea proteinelor.

13. Proteine ​​native. Factorii denaturarii si mecanismul acesteia.

14. Clasificarea proteinelor după compoziția chimică. Scurte caracteristici ale unui grup de proteine ​​simple.

15. Proteine ​​complexe: definiție, clasificare după componentă neproteică. Scurtă descriere a reprezentanților.

16. Funcţiile biologice ale proteinelor. Capacitatea de interacțiuni specifice („recunoaștere”) ca bază a funcțiilor biologice ale tuturor proteinelor. Tipuri de liganzi naturali și caracteristici ale interacțiunii lor cu proteinele.

17. Diferențe în compoziția proteică a organelor și țesuturilor. Modificări ale compoziției proteinelor în timpul ontogenezei și bolilor.

18. Enzime, istoria descoperirii. Caracteristicile catalizei enzimatice. Specificitatea acțiunii enzimelor. Clasificarea și nomenclatura enzimelor.

19. Structura enzimelor. Centrul activ al enzimelor, teorii ale formării sale.

20. Principalele etape ale catalizei enzimatice (mecanismul de acţiune al enzimelor).

21. Dependența vitezei reacțiilor enzimatice de temperatură, pH, concentrație de enzime și substrat.

22. Cofactori enzimatici: ioni metalici si coenzime. Funcțiile coenzimatice ale vitaminelor (diagrama).

23. Activarea enzimelor (proteoliza parțială, reducerea grupărilor tiol, îndepărtarea inhibitorilor). Conceptul de activatori, mecanismul acțiunii lor.

24. Inhibitori de enzime. Tipuri de inhibiție. Medicamentele sunt inhibitori de enzime.

25. Reglarea acțiunii enzimatice: inhibitori și activatori alosterici, centri catalitici și de reglare. Reglarea activității enzimelor după tip părere, prin fosforilare și defosforilare.

26. Diferențele în compoziția enzimatică a organelor și țesuturilor. Enzime specifice organelor. Modificări ale activității enzimelor în timpul dezvoltării și bolii.

27. Enzimopatii ereditare și dobândite. Izoenzime.

28. Vitamine. Istoria descoperirii și studiului vitaminelor. Funcțiile vitaminelor. Carente vitaminice alimentare si secundare si hipovitaminoza. Hipervitaminoza.

29. Vitamine din grupa D. Provitamine, structură, transformare în formă activă, efect asupra metabolismului și proceselor de mineralizare.

30. Vitamina A, structura chimica, rol in procesele metabolice. Manifestări de hipo și hipervitaminoză.

31. Vitamina C, structura chimica, rol in procesele vitale, necesarul zilnic, efect asupra metabolismului tesuturilor bucale, manifestari ale carentei.

32. Niveluri de bază ale reglării metabolice. Reglarea autocrină, paracrină și endocrină.

33. Hormoni, concept, caracteristici generale, natura chimică, rol biologic.

34. Reglarea hormonală ca mecanism de coordonare intercelulară și interorganică a metabolismului. Celulele țintă și receptorii celulari hormonali.

35. Mecanismul de transmitere a unui semnal hormonal într-o celulă de către hormonii metodei membranare de recepție. Intermediari secundari.

36. Mecanismul de transmitere a semnalelor hormonale către sistemele efectoare de către hormonii metodei citosolice de recepție.

37. Reglarea centrală a sistemului endocrin. Rolul liberinelor, statinelor, hormonilor pituitari tropicali.

38. Insulina, structura, formarea din proinsulină. Efect asupra metabolismului carbohidraților, lipidelor, aminoacizilor.

39. Structura, sinteza si metabolismul iodotironinelor. Efectul asupra metabolismului. Hipo și hipertiroidism: mecanism de apariție și consecințe.

40. Hormoni care reglează metabolismul țesuturilor mineralizate (paratirina, calcitonina, somatotropina), locurile de producție, natura chimică, mecanismul de acțiune reglatoare.

41. Eicosanoizi: concept, structură chimică, reprezentanți. Rolul eicosanoizilor în reglarea metabolismului și a funcțiilor fiziologice ale organismului.

42. Proteine ​​cu greutate moleculară mică ale comunicării intercelulare (factori de creștere și alte citokine) și receptorii lor celulari.

43. Catabolism și anabolism. Reacții endergonice și exergonice într-o celulă vie. Compuși macroergici. Dehidrogenarea substraturilor și oxidarea hidrogenului (formarea apei) ca sursă de energie pentru sinteza ATP.

44. NAD-dependente și flavin dehidrogenaze, ubichinona dehidrogenaza, citocromi b, c, c 1, a 1 și a 3 ca componente ale lanțului respirator.

45. Structura mitocondriilor şi organizarea structurală lanțul respirator. Potențialul electrochimic transmembranar ca formă intermediară de energie în timpul fosforilării oxidative.

46. ​​Lanțul respirator ca cel mai important sistem de boi roșu al corpului. Cuplarea proceselor de oxidare și fosforilare în lanțul respirator. Raportul R/O.

47. Funcția de termoreglare a respirației tisulare.

48. Reglarea lanţului respirator. Disociarea respirației tisulare și fosforilarea oxidativă. Agenți de disociere.

49. Tulburări ale metabolismului energetic: stări hipoxice. Vitaminele PP și B2. Manifestarea carentelor de vitamine.

50. Catabolismul nutrienților de bază, etape. Conceptul de căi specifice și generale ale catabolismului.

51. Acidul piruvic, moduri de formare a acestuia. Decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic: secvența reacțiilor, structura complexului de piruvat dehidrogenază.

52. Acetil-CoA, căi de formare și transformare în organism. Semnificația acestor procese.

53. Ciclul acidului tricarboxilic: succesiunea reacțiilor, caracteristicile enzimelor. Relația dintre căile catabolice comune și lanțul de transport de electroni și protoni.

54. Mecanisme alosterice de reglare a ciclului citratului. formarea CO 2 la respirația tisulară. Funcțiile anabolice ale ciclului TCA. Vitamina B1 și acidul pantotenic, rolul lor biologic.

55. Proteinele alimentare. Schema generală a surselor și căilor de consum de aminoacizi în țesuturi. Rezervor endogen și exogen de aminoacizi.

56. Standardele proteice în nutriție. Bilanțul de azot. Proteine ​​minime fiziologice din alimente. Compoziția calitativă a proteinelor alimentare.

57. Proteoliza proteinelor. caracteristici generaleși clasificarea proteinazelor din canalul digestiv, specificitatea substratului. Absorbția aminoacizilor.

58. Transaminarea, mecanismul de reacție, funcția coenzimă a vitaminei B6. Specificitatea aminotransferazelor. Rolul biologic al reacțiilor de transaminare.

59. Dezaminarea oxidativă a aminoacizilor, chimia reacțiilor. D- și L-aminoacizi oxidaze. Glutamat dehidrogenază.

60. Dezaminarea indirectă (trans-deaminarea) a aminoacizilor. Semnificația biologică a reacțiilor de dezaminare.

61. Decarboxilarea aminoacizilor, chimie. Amine biogene. Origine, funcții. Inactivarea aminelor biogene.

62. Caracteristici ale metabolismului aminoacizilor individuali. Glicină și serină. Mecanismul transformărilor lor reciproce. Rolul glicinei în procesele de biosinteză a compușilor importanți biologic.

63. Transmetilarea. Metionina și S-adenosilmetionina. Rolul lor în reacțiile de biosinteză și neutralizare.

64. THFA și sinteza grupărilor cu un singur carbon, utilizarea lor. Manifestarea deficitului de B 9. Antivitamine cu acid folic. Medicamente sulfonamide.

65. Caracteristici ale metabolismului fenilalaninei și tirozinei, căi principale, metaboliți semnificativi funcțional. Defecte genetice în metabolismul acestor aminoacizi.

66. Produse finale ale metabolismului aminoacizilor: săruri de amoniu și uree. Principalele surse și modalități de neutralizare a amoniacului în organism.

67. Rolul glutamatului în neutralizarea și transportul amoniacului, sinteza prolinei. Formarea și excreția sărurilor de amoniu.

68. Biosinteza ureei, succesiunea reacțiilor. Relația dintre ciclul ornitinei și ciclul TCA. Tulburări în formarea și excreția ureei. Hiperamoniemie, uremie.

69. Acizi nucleici, tipuri, compoziție nucleotidică, localizare în celulă, rol biologic.

70. Structura și funcțiile biologice ale mononucleotidelor.

71. Structura primară și secundară a ADN-ului, plasarea într-un cromozom. Biosinteza ADN-ului. ADN polimeraze. Conceptul de sistem replicativ. Deteriorarea și repararea ADN-ului.

72. ARN, structura primară și secundară, tipuri de ARN în celulă, funcții ale ARN. Biosinteza ARN, enzime.

73. Nucleazele tubului digestiv și ale țesuturilor. Defalcarea nucleotidelor purinice. Cauzele hiperuricemiei. Gută.

74. Conceptul de biosinteză a nucleotidelor purinice. Originea atomilor „C” și „N” din miezul purinei. Acid inozinic ca precursor al acizilor adenilic și guanilic.

75. Conceptul de descompunere și biosinteză a nucleotidelor pirimidinice.

76. Biosinteza proteinelor, idei moderne. Componentele principale ale sistemului de sinteză a proteinelor. Etapele biosintezei.

77. Transferați ARN ca adaptor de aminoacizi. Biosinteza aminoacil-ARNt. Specificitatea substratului APCazelor. ARNt izoacceptori.

78. Structura ribozomilor. Secvența evenimentelor pe ribozom în timpul asamblării unui lanț polipeptidic. Modificări ale proteinelor post-translaționale.

79. Reglarea biosintezei proteinelor. Conceptul de operon, reglarea biosintezei la nivel de transcripție.

80. Mecanisme moleculare ale variabilitatii genetice. Mutații moleculare, tipuri, frecvență.

81. Mecanisme de creștere a numărului și diversității genelor din genom în timpul evoluției ca manifestare a activității diferențiale a genelor.

82. Diferenţierea celulară. Modificări ale compoziției proteice a celulelor în timpul diferențierii (folosind exemplul sintezei Hb în timpul dezvoltării unui eritrocit).

83. Polimorfismul proteic ca manifestare a eterogenității genetice. Variante de Hb, Hp, enzime, substanțe sanguine specifice grupului.

84. Boli ereditare: prevalență, originea defectelor de genotip. Mecanismul de apariție și manifestările biochimice ale bolilor ereditare.

85. Carbohidrații de bază ai animalelor, conținutul lor în țesuturi, rol biologic. Carbohidrații de bază din alimente. Digestia carbohidraților.

86. Glucoza ca cel mai important metabolit al metabolismului: o diagramă generală a surselor și modalităților de cheltuire a glucozei în organism.

87. Catabolismul glucozei. Defalcarea aerobă este calea principală pentru catabolismul glucozei. Etape, energie. Distribuția și semnificația fiziologică a procesului.

88. Defalcarea anaerobă a glucozei (glicoliză anaerobă). Oxidarea glicolitică, fosforilarea substratului. Semnificație biologică.

89. Biosinteza glucozei (gluconeogeneza) din acid lactic. Relația dintre glicoliză în mușchi și gluconeogeneză în ficat (ciclul Cori).

90. O idee despre calea pentozei fosfat pentru conversia glucozei. Etape, energie. Distribuție și semnificație fiziologică. Ciclul pentozei fosfat.

91. Structura, proprietățile și distribuția glicogenului ca polizaharidă de rezervă. Biosinteza glicogenului și mobilizarea acestuia. Rolul insulinei, glucagonului, adrenalinei în metabolismul glicogenului.

92. Tulburări ereditare ale metabolismului monozaharidelor și dizaharidelor. Glicogenoze și glicogenoze.

93. Lipide: definiție, clasificare, cele mai importante funcții.

94. Cele mai importante lipide ale tesuturilor umane. Lipide de rezervă și lipide membranare. Caracteristicile acizilor grași din țesuturile umane.

95. Grăsimile alimentare și digestia lor. Lipaze și fosfolipaze și rolul lor. Digestie afectată și absorbție a lipidelor. Resinteza triacilglicerolilor în enterocit.

96. Forme de transport ale lipidelor din sânge: chilomicroni și lipoproteine, caracteristici ale compoziției chimice, structură. Interconversiile diferitelor clase de lipoproteine.

97. Rezervarea și mobilizarea grăsimilor în țesutul adipos. Reglarea sintezei și mobilizării grăsimilor. Rolul insulinei și glucagonului. Transportul acizilor grași.

98. Metabolismul acizilor grași. b-oxidare: localizare, energetică, semnificație biologică. Soarta metabolică a acetil-CoA.

99. Biosinteza acizilor grași, componente, schema de biosinteză. Biosinteza acizilor grași nesaturați.

100. Biosinteza și utilizarea acidului acetoacetic. Semnificația fiziologică a acestui proces. Corpii cetonici. Cauzele cetonemiei și cetonuriei.

101. Metabolismul steroizilor. Colesterol, structură, rol. Conceptul de biosinteză a colesterolului. Reglarea sintezei. Hipercolesterolemia și cauzele acesteia.

102. Ateroscleroza ca o consecință a tulburărilor metabolice ale colesterolului și lipoproteinelor.

103. Fosfolipidele de bază ale țesuturilor umane, funcțiile lor fiziologice. Biosinteza și descompunerea fosfolipidelor.

104. Principalele glicolipide ale țesuturilor umane, structură, rol biologic. Înțelegerea biosintezei și catabolismului glicolipidelor. Sfingolipidoze.

105. Metabolizarea reziduului fără azot al aminoacizilor. Aminoacizi glucogenici și cetogeni. Rolul insulinei, glucagonului, adrenalinei și cortizolului în reglarea metabolismului carbohidraților, grăsimilor și aminoacizilor.

106. Diabet zaharat, cauze. Cele mai importante tulburări biochimice în metabolismul proteinelor, lipidelor și carbohidraților. Modificări ale cavității bucale în diabetul zaharat.

107. Structura chimică si rolul principalelor componente (proteine, lipide, carbohidrati) in functia membranei. Proprietăți generale membrane: fluiditate, asimetrie transversală, permeabilitate selectivă.

108. Principalele funcții ale biomembranelor. Endocitoza și exocitoza, semnificația lor funcțională.

109. Mecanismul de transfer al substanței prin membrane: difuzie simplă, transport activ primar, transport activ secundar (simport, antiport). Canale transmembranare reglate.

110. Biochimia sângelui. Caracteristici ale dezvoltării, structurii și compoziției chimice a eritrocitelor. Biosinteza hemului. Structura moleculei de hemoglobină.

111. Funcția respiratorie a sângelui: transportul oxigenului prin sânge. Carboxihemoglobină, metahemoglobină. Transportul dioxidului de carbon în sânge. Hipoxie anemică.

112. Defalcarea hemoglobinei. Formarea bilirubinei. Neutralizarea bilirubinei. Bilirubina „directă” și „indirectă”.

113. Încălcarea metabolismului bilirubinei. Icter (hemolitic, obstructiv, hepatocelular). Icterul nou-născuților.

114. Metabolismul fierului. Transferrină și feritină. Anemia prin deficit de fier. Hemocromatoza idiopatică.

115. Spectrul proteic al plasmei sanguine. Albumine și funcțiile lor. Globuline, scurte caracteristici, funcții. Proteine ​​de fază acută. Enzimele sanguine. Originea lor.

116. Substanțe neproteice și fără azot din plasma sanguină, origine, valoare diagnostică a definiției.

117. Componentele minerale ale sângelui. Distribuția dintre plasmă și celule, intervale normale de fluctuații ale celor mai importante dintre ele.

118. Compoziția electrolitică a fluidelor corporale. Mecanismul de menținere a volumului, compoziției și pH-ului fluidelor corporale.

119. Sisteme tampon de sânge. Tulburări ale stării acido-bazice a organismului. Cauzele dezvoltării și formele de acidoză și alcaloză.

120. Rolul rinichilor în reglarea metabolismului apei și electroliților. Structura și mecanismul acțiunii de reglare a vasopresinei și aldosteronului.

121. Reglarea tonusului vascular. Scurte caracteristici ale sistemelor renină-angiotensină și kalicreină-kinină, relația lor.

122. Coagularea sângelui. Mecanisme de coagulare interne și externe. Mecanismul în cascadă al proceselor de coagulare a sângelui. Rolul vitaminei K în coagularea sângelui.

123. Sistem anticoagulant. Anticoagulante naturale din sânge. Hemofilie.

124. Sistemul sanguin fibrinolitic. Plasminogen, activarea lui. Tulburări ale proceselor de coagulare a sângelui. sindromul DIC.

125. Țesutul conjunctiv, tipurile, caracteristicile metabolice și funcționale ale celulelor țesutului conjunctiv.

126. Structuri fibroase ale țesutului conjunctiv. Colagen: varietate de tipuri, caracteristici ale compoziției aminoacizilor, structură primară și spațială, biosinteză.

127. Autoasamblarea fibrilelor de colagen. „Îmbătrânirea” fibrelor de colagen.

128. Elastină de țesut conjunctiv: caracteristici ale compoziției aminoacizilor și structurii spațiale a moleculei. Proteine ​​ale țesutului conjunctiv non-colagen.

129. Catabolismul colagenului și elastinei. Slăbiciune a sistemului antioxidant în țesutul conjunctiv.

130. Glicozaminoglicanii și proteoglicanii țesutului conjunctiv: structură și funcții.

131. Biosinteza și modificarea postsintetică a glicozaminoglicanilor și proteoglicanilor țesutului conjunctiv. Degradarea substanței de bază a țesutului conjunctiv.

132. Țesutul osos: raportul dintre componentele organice și minerale, caracteristicile metabolismului țesutului osos.

133. Rolul vitaminelor C, D, A și K în metabolismul țesuturilor osoase și dentare. Reglarea proceselor metabolice. Osteoporoza si osteomalacia.

134. Reglarea hormonală a osteogenezei, remodelării și mineralizării țesutului osos.

135. Compoziția și caracteristicile metabolice ale unui dinte matur.

136. Saliva: componente minerale și organice, funcțiile lor biologice.

137. Principalele grupe de proteine ​​salivare, rolul lor. Enzime salivare. Valoarea diagnostică a determinării activității enzimelor salivare.

138. Funcţiile metabolice ale fluorului. Căile de intrare a fluorului în organism și eliminarea lor. Distribuția fluorului în organism.

139. Rolul ionilor de fluor în procesele de mineralizare a țesuturilor osoase și dentare. Efectele toxice ale excesului de fluor. Manifestarea deficitului de fluor. Utilizarea preparatelor cu fluor în stomatologie.

140. Rolul ficatului în procesele vitale. Funcția de detoxifiere a ficatului. Metabolismul neutralizării substanțelor străine: reacții de oxidare microzomală și conjugare.

141. Neutralizarea toxinelor, metaboliților, substanțelor biologic active, produșilor de putrezire în ficat (exemple).

142. Toxicitatea oxigenului: formarea speciilor reactive de oxigen, efectul acestora asupra lipidelor. Peroxidarea lipidelor membranare. Sistem antioxidant.

143. Conceptul de carcinogeneză chimică.

144. Compoziție chimică substanța cenușie și albă a creierului. Mielina. Structura, compoziția lipidică.

145. Acte elementare activitate nervoasa. Rolul gradientului ionic transmembranar în transmiterea impulsurilor nervoase.

146. Cei mai importanți mediatori ai impulsurilor nervoase și receptorii acestora. Neuropeptide.

147. Caracteristici ale metabolismului energetic în țesutul nervos.

148. Compoziția chimică a țesutului muscular. Principalele proteine ​​ale miofibrilelor și sarcoplasmei. Rolul mioglobinei.

149. Mecanismul contracției și relaxării musculare. Caracteristicile metabolismului energetic în țesutul muscular.

Constante și elemente biochimice

  • Factori biochimici ai oboselii în timpul exercițiilor pe termen lung
  • Este necesar să se descrie legătura pardoselilor cu pereții portanti (suport sau bont), soluția de pardoseală pentru etajul 1, elementele de acoperire în vedere și în secțiune.
  • În subsolul site-ului, este necesar să structurați toate elementele plasate, aliniindu-le pe o grilă. Această măsură va permite ca subsolul site-ului să pară mai structurat.
  • În creșterea sa, statul caută să absoarbă elementele cele mai valoroase ale mediului fizic, coastelor, albiilor râurilor, câmpiilor și zonelor bogate în resurse.