Биохимия (стр. 7 )

3. Наследственные аномалии ферментов эритроцитов.

4. Аномалии синтеза гема:

- Дельта-АЛС – ингибируется свинцом.

- Дефицит железа.

- Парфирии – это заболевания, при которых синтезируются другие изомеры, вместо необходимых третьих изомеров.

ОБМЕН ЖЕЛЕЗА.

ПРОПУСК!!!

Кислород очень плохо растворим в воде. Скорость газообмена в организме зависит:

1. От перепада парциальных давлений газа – см. рисунок № 1! Такие кривые называются S-кривые или сигмоидные кривые (такую структуру имеет только гемоглобин), имеющие гиперболическую зависимость.

2. От площади, через которую идёт газообмен.

3. От толщины слоя, через который происходит газообмен.

В средней не мышечной ткани парциальное давление примерно = 30-35 мм. рт. ст; в обычных мышцах парциальное давление в среднем = до 20 мм. рт. ст.

Причина того, что гемоглобин может быть использован, как транспортёр белка (а метоглобин нет), заключается в том, что гемоглобин имеет кооперативный эффект. Причина лежит в том, что присоединение первой молекулы кислорода к гемоглобину, повышает связывание последующих молекул. Сродство гемоглобина к кислороду зависит от рН окружающей среды. Эти зависимости в физиологии описаны двумя эффектами:

1. Эффект Бора: при закислении среды происходит более активное отщепление кислорода от оксигемоглобина (т. е. понижается сродство кислорода к гемоглобину).

2. Эффект Холдейна: обратный эффекту Бора (наблюдается в лёгких).

Оба эти эффекта также присутствуют только у гемоглобина, т. к. у гемоглобина имеется зависимость от среды.

3. Сродство гемоглобина к кислороду регулируется 2-3-дифосфо-глицератом (имеет большой отрицательный заряд; связывается с b-цепью глобина, стабилизируя дезокси-форму глобина). При этом сродство кислорода к гемоглобину понижается.

Если общее количество гемоглобина у человека в среднем = 750 грамм (150 гр/1 литр), при 100% насыщении один грамм гемоглобина может связать 1.34 мл. кислорода. Значит, при 100% насыщении имеется 1 литр кислорода. Если весь объём крови перекачивается сердцем за 30 секунд, то получается, что в минуту кровь переносит 0.64 литра кислорода (в сутки – 960 литров).

Кислород идёт на окислительное фосфорилирование (без кислорода не идёт окисление жирных кислот), на окислительные реакции микросомальной монооксигеназной системы. Во всех реакциях образуется углекислый газ (окислительное декарбоксилирование ПВК, пентозофосфатный шунт, цикл Кребса, a-окисление жирных кислот, декарбоксилирование АК).

Транспорт СО2.

Углекислый газ в крови находится в виде:

1. Растворённого газа (0.4%).

2. В виде угольной кислоты (фермент карбо-ангидраза).

3. Ион бикарбоната образуется при диссоциации угольной кислоты и в виде бикарбоната в артериальной крови = 25.5 милиЭквивалента, в клетках с которыми контактирует артериальная кровь = 12.7 мЭ, в венозной крови 26.5 мЭ, в клетках, с которыми контактирует венозная кровь = 13.9 мЭ.

4. В виде карбамида-производных не диссоциированных аминогрупп белков = 1%.

5. В эритроците больше всего гемоглобина и комплекс гемоглобин+СО2 = 4.4%.

Схема для транспорта углекислого газа - обязательно!!! Для кислорода отдельно!!!

ОТРАВЛЕНИЯ (связанные с гемоглобином).

1. Отравления угарным газом. При взаимодействии угарного газа с гемоглобином образуется комплекс, при этом сродство СО к Нв в 200 раз выше, чем к кислороду. Признаками такого отравления является изменение спектра гемоглобина. Отравления угарным газом всегда очень тяжелые!

2. Отравления цианидом. Комплекс Met-гемоглобина с цианидом не токсичен и постепенно подвергается окислению и распаду.

3. Отравления сульфидом. Сульфид хорошо связывается с Met-гемоглобином, но этот комплекс не метаболизируется.

АНАЛИЗ ВЫДЫХАЕМОГО ВОЗДУХА.

1. Определение наличия алкоголя.

2. Определение ацетона (при сахарном диабете).

3. Определение метил-мер-каптана (образуется из серу-содержащих органических соединений).

4. Диагностика мель-абсорбции (синдром нарушения функции тонкого кишечника). При этом используют выделение в выдыхаемом воздухе водорода (его становится очень много). Иногда, для определения каких-либо соединений в выдыхаемом воздухе, используют меченные (радиоактивные) элементы. Фермент уреаза бактерий способна разлагать мочевину на свободные аммиак и углекислый газ. Для диагностики язвы желудка вводят молекулу мочевины с меченным углеродом.

5. Диагностика заболеваний печени. Появление меченного углекислого газа в выдыхаемом воздухе, связано с реакциями микросомального окисления. Диагностика читается по снижению углекислого газа. Другой метод: образование летучего компонента обмена метил-сульфида (или демитил-сульфида).

6. Определение наркотиков. Летучие органические соединения в выдыхаемом воздухе сохранятся и регистрируются в течение 4х дней после употребления.

При раке лёгких в выдыхаемом воздухе появляются ацетон, метил-этил-кетон и пропанол.

При инфаркте миокарда (особенно при остром), и при шизофрении в выдыхаемом воздухе увеличивается количество пентана.

ТОКСИЧНОСТЬ КИСЛОРОДА.

Молекулярный кислород, присутствующий в окружающей среде, не слишком реакционно активный. Этот кислород называется ещё триплетным кислородом – 2 внешних не спаренных электрона имеют одинаково ориентированные спины. Реакция в которой соединение принимает электрон – это восстановление. На первом этапе молекула кислорода взаимодействует с одним электроном – образуется радикал (супер-оксидный анион). Этот супер-оксидный анион по сравнению с кислородом очень высоко реакционно-способный; он может быть как окислителем, так и восстановителем. Образуется пероксид (перекись водорода – если в воде) – при окислении. При восстановлении образуется пероксид+кислород. Суммарная реакция получила название реакция дисмутации (пероксид всегда остаётся). При взаимодействии пероксида и супероксида в воде, происходит образование иона гидроксила, триплетного кислорода и радикал гидрооксила. Кислород, который образуется в конечной реакции – это синглетный кислород (спины у этой молекулы направлены в разные стороны и поэтому эта молекула ещё более реакционная). Все вышеописанные формы кислорода – это активные формы кислорода или свободные радикалы.

ПЕРИКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ.

Это окисление включает окислительные реакции самых разных субстратов. Для живых систем самыми опасными являются процессы окисления липидов (процесс перекисного окисления липидов) и окислительные реакции, в которые вовлечены азотистые основания. Перекисное окисление липидов затрагивает углеводородную часть этих липидов.

Схема!!!

Этот процесс опасен ещё тем, что все радикало-образные реакции лавинообразно расширяется. Остановить эту реакция можно только убрав радикал (ловушка для кислорода). Если такой же окислительной реакции подвергнутся азотистые основания, то произойдёт мутация (т. к. изменяются основания).

Активные формы кислорода образуются в организме:

1. Супер-оксидный анион образуется:

- Не ферментативно при окислении гемоглобина в met-гемоглобин. Это самый распространённый процесс (но от ограничен территорией эритроцита и кровью).

- В других клетках реализуются ферментативные реакции (дыхательная цепь). Все цитохромы – это гемопротеины, но их работа отличается следующим: они используют кислород для осуществления окислительных реакций. При работе цитохромов и аксидаз возможно утечка, образовавшегося супероксидного аниона в окружающую среду.

2. Пероксидный радикал образуется:

- При дисмутации супероксидного аниона; фермент – супероксид-дисмутаза.

- При работе оксидаз; ферменты, которые в субстрат встраивают оба атома молекулы кислорода. Например: оксидазы аминокислот – в результате всегда образуется пероксид водорода (чаще всего).

СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ КИСЛОРОДА.

1. Первый уровень защиты организма – это фермент супероксид-дисмутаза. Этот фермент небольшой белок, масса 110 кДальтон, это медь-содержащий белок, присутствует во всех клетках организма (но больше всего их в эритроцитах). Это фермент катализирует реакцию дисмутации.

2. Фермент, разрушающий пероксиды – это каталаза. Реакции с его участием необратимы (т. к. выделяется кислород в виде газа)! Каталаза представляет собой гемопротеин, четвертичный белок, масса по 60 кДальтон каждая из субъединиц (общая 240 кДальтон). Каталаза имеется в больших количествах в пероксисомах (в цитоплазме клетки).

3. Глутатионовая система. Глутатион – это специфический трипептид (содержит глутаминовую кислоту, цистеин и глицин), при этом в глутатионе первая связь – это гамма-связь (остальные – альфа). Схема!!! Сокращённо такую форму глутатиона обозначают G-SH. Если: 2G-SH + Н2О2 ® 2Н2О + GSSG. Фермент – глутатион-пероксидаза, обнаружен почти во всех тканях (особенно много в эритроцитах, печени, селезёнке и хрусталике глаза). Этот фермент уникален – в его составе встречается селен! В организме происходит следующее: СХЕМА!!! Эта система работает только с НАДР. Н – для этого требуется пентозо-фосфатный шунт!

4. Низкомолекулярные ловушки свободных радикалов – это природные и синтетические фенолы, ароматические амины, производные пиридина, витамин Е (токоферол в основном), витамин С.

Механизм бактерицидного действия фагоцитирующих лейкоцитов.

При фагоцитозе резко увеличивается потребление кислорода и усиливается потребление глюкозы (в пентозо-фосфатном шунте). Оказалось, что кроме макропроцессов, при фагоцитозе активируются 3 фермента:

1. НАДН-оксидазы. Эти ферменты катализируют реакцию: НАДН + О2 ® НАД + Н2О2.

2. НАДРН-оксидаза. Ему для работы обязательно требуется субстрат: НАДРН + Н + О2 ® НАДР + О2-.

3. Миелопироксидаза: Н2О2 + Cl + Н ® Н2О + HClO.

МОДУЛЬ «ПИЩЕВАРЕНИЕ».

В организме многоклеточных животных пищеварение внешнее! Все вещества на первом этапе подвергаются гидролизу, на втором – всасывание мономеров и затем – удаление не переваренных остатков. Всё переваривание происходит под действием пищеварительных ферментов, которые выделяются железами.

ПЕРЕВАРИВАНИЕ В РОТОВОЙ ПОЛОСТИ.

СЛЮНА.

Выделение слюны осуществляют 3 пары желёз: околоушные, подъязычные и подчелюстные. Околоушные железы выделяют жидкий секрет, а другие – вязкий секрет. Т. е. средний сосав слюны получается перемешанным. Основная функция слюны – образование и формирование пищевого комка. Состав слюны зависит от скорости её секреции: при низкой скорости слюна гипотонична, при высокой – практически изотонична плазме крови. Регуляция выделения в основном это безусловные рефлексы, а также гормональные. Состав слюны: и объём и рН (6.4 – 7) слюны не постоянны!!! Кроме того, в слюне содержится: натрий и хлор – 20-40 милиэквивалентов на литр, кальция от 6 до 20 мг/100 мл; калия в 4-5 раз больше, чем в плазме; бикарбонаты от 10 до 20 мЭ/л; из органических соединений: глюкоза, мочевина, молочная кислота, фенолы, витамины; из ферментов: амилаза, фосфатаза и карбоангидраза. Основной полисахарид слюны – это муцин (60% углеводов), углеводы присоединяются к остаткам серина и тиамина, в основном в виде дисахаридов, также много дисахаридов и сиаловых кислот; масса муцина более 1000000 Дальтон.