Биохимия (стр. 13 )

Суть реакций заключается в гидроксилировании вещества типа R-H с использованием одного атома молекулы кислорода О2, второй атом соединяется с протонами водорода H+ с образованием воды. Донором протонов водорода является восстановленный NADPH + H+. Таким образом, меняется структура исходного вещества, а значит и его свойства, причём они могут как угнетаться, так и наоборот, усиливаться. Гидроксилирование позволяет перейти процессу обезвреживания ко второй фазе — реакциям конъюгации, в ходе которых к созданной функциональной группе будут присоединяться другие молекулы эндогенного происхождения.

Уравнение реакции: RH + O2 + NADPH + H+ → ROH + H2O + NADP+

Свободное окисление протекает при участии свободнорадикальных форм кислорода, которые образуются в процессе одноэлектронного восстановления кислорода и прежде всего супероксид-аниона кислорода.

Обычно эти реакции своднорадикального окисления протекают в активном центре соответствующих ферментов, а промежуточные продукты не появляются во внешней среде. При изменении условий функционирования дыхательной цепи (например, при гипоксии) в ней также возможно одно-электронное восстановление кислорода, объясняющееся тем, что его сродство к убихинону выше, чем к цитохромоксидазе. Эти процессы приводят к образованию супероксид-аниона кислорода. Этот радикал может образовываться и под влиянием ультрафиолетовых лучей, а также путем взаимодействия кислорода с ионами металлов переменной валентности (чаще всего с железом) или в ходе спонтанного окисления некоторых соединений, например дофамина. Наконец, он может продуцироваться в клетках и такими ферментами, как ксантиноксидаза или НАДФН-оксидаза.

Образование супероксид-аниона кислорода имеет важное биологическое значение. Он является высокореакционным соединением, которое вследствие высокой гидрофильности не может покидать клетку и накапливается в цитоплазме. Его превращения приводят к образованию ряда активных окислителей (рис. 9.10). Он способен активировать NO-синтазу, которая образует в тканях NO-радикал, обладающий свойствами вторичного посредника (активирует растворимую гуанилатциклазу, продукт которой – цГМФ – проявляет вазодилататорные свойства). С другой стороны, супероксид-анион способен снижать содержание NO-радикала, превращая его в пероксинитрит ONOOH

В биологических системах антиоксидантами называются вещества, способные ингибировать процессы свободнорадикального окисления. Для живых клеток наибольшую опасность представляет цепное окисление полиненасыщенных жирных кислот, или перекисное окисление липидов (ПОЛ). В реакциях ПОЛ образуется большое количество липидных гидроперекисей, которые обладают высокой реакционной способностью и оказывают мощное повреждающее действие на клетку1. В последнее время свободные радикалы и реакции с их участием считаются причиной возникновения: старения, раковых заболеваний, артрита, эмфиземы, атеросклероза, астмы, диабета, болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, катаракты и мн. др.

Защита организма от этих и многих других заболеваний - основная задача антиоксидантной системы2. Антиоксиданты предотвращают перекисное окисление липидов и не дают свободным радикалам накапливаться в организме. Однако, естественная антиоксидантная система организма часто оказывается перегруженной и буквально захлебывается лавиной свободных радикалов. Это состояние называется окислительным стрессом. Чаще всего окислительный стресс вызывается УФ излучением, которое не только индуцирует свободнорадикальное окисление, но и нарушает работу ферментных антиоксидантов кожи3 . По мнению ученых, антиоксидантные пищевые добавки и косметические средства могут предотвращать окислительный стресс и замедлять процессы старения4.

92. Для нормального функционирования клеток человеческого организма необходимо поддерживать постоянную внутреннюю среду - гомеостаз. Этот процесс осуществляется преимущественно деятельностью лёгких и почек за счёт дыхательной и выделительной функции. В основе гомеостаза лежит сохранение кислотно-основного баланса. В результате метаболизма белков образуются нелетучие кислоты, такие как серная и фосфорная. Для нормальной жизнедеятельности большинства клеток необходимы достаточно узкие пределы рН (6.9 - 7.8), и организм вынужден постоянно осуществлять нейтрализацию образующихся кислот. Этот процесс выполняют буферные системы, которые связывают избыток ионов водорода и контролируют их дальнейшие перемещения в организме. Регенерация буферных систем происходит в почках, освободившиеся ионы водорода экскретируются с мочой. Когда функция почек не нарушена, организму легко удаётся поддерживать оптимальную для себя рН - 7.4.

К механизмам регуляции кислотно-основного баланса относятся:

Система внешнего дыхания, обеспечивающая регуляцию содержания CO2

в  крови.  Так при увеличении кислотности крови, повышение содержания

ионов  H+  приводит  к  возрастанию  легочной  вентиляции

(гипервентиляции),  при  этом  молекулы  CO2  выводятся  в  большом

количестве  и  pH  возвращается  к нормальному уровню. При увеличении

содержания  оснований  наступает  гиповентиляция,  в  результате

напряжение  CO2  и  концентрация ионов H+ возрастают, и сдвиг реакции

крови в щелочную сторону частично или полностью компенсируется.

Роль  почек  -  их  функция  состоит в удалении нелетучих кислот,

главным  образом  серной  кислоты. Почки должны удалять в сутки 40-60

ммоль ионов H+, накапливающихся за счет образования нелетучих кислот.

Нарушения  кислотно-основного  баланса могут быть экзогенного или

эндогенного  происхождения,  тоесть возникать в следствии избыточного

или  недостаточного  поступления  в  организм  кислых  и  щелочных

продуктов, либо в следствии черезмерного образования в организме  и

нарушения  выделения.  Нарушение  КОБ  в  кислую  сторону  называется

- ацидоз, в щелочную - алкалоз.

Ацидоз  -  нарушение  кислотно-щелочного  равновесия,

характеризующегося  появлением в крови абсолютного или относительного

избытка кислот и повышением концентрации водородных ионов.(pH снижен)

Алкалоз  -  нарушение кислотно-щелочного равновесия, для которого

типично  абсолютное или относительное увеличение количества оснований

и понижение концентрации водородных ионов (pH повышается).

По  степени  выраженности  различают  компенсированный  и

некомпенсированный ацидоз и алкалоз. При  компенсированных  ацидозах  и  алкалозах  буферные  и физиологические системы  организма, участвующие в нейтрализации и

выведении  из  организма  кислых  и  щелочных  продуктов, несмотря на

химические  и  функциональные  сдвиги,  обеспечивают поддержание pH в

пределах  нормы.  При истощении и недостаточности защитных механизмов

pH смещается за пределы нормы и развиваются некомпенсированные ацидоз и алкалоз. По  механизму  развития  ацидозы  и  алкалозы  делят  на  газовые

(дыхательные) и не газовые (обменные, метаболические).

  Ацидоз.

  1. Газовый  (дыхательный)  ацидоз  развивается  при  увеличении

содержания в организме углекислоты. Его непосредственные причины:

  а) недостаточность функции внешнего дыхания -  снижение выведения

углекислоты из организма.

  б) недостаточность  кровообращения  -  в  результате  резкого

замедления кровотока затрудняется удаление углекислоты из крови.

  в) вдыхание  высоких  концентраций  углекислоты  -  замкнутые

помещения, шахты, подводные лодки.

  2.  не газовый  (обменный, метаболический) ацидоз - самая частая и

очень  тяжелая  форма  нарушения  кислотно-щелочного  баланса.  В его

основе  лежит  накопление  в  организме  нелетучих  кислых продуктов.

Причинами развития не газового ацидоза являются:

  Метаболического:

  а) кетоз  (кетоацидоз) - избыточное образование кислых продуктов

при нарушениях обмена веществ (сахарный диабет, гипоксия, голодание)

  б) лактат-ацидоз  в следствии  нарушения  обмена  молочной  кислоты

(инфекции, гипоксия, нарушение функций печени)

  в)  ацидоз при накоплении различных органических и неорганических

кислот (ожоги, обширные воспалительные процессы, травмы)

  Выделительного:

  а) нарушение  выведения  из  организма  кислых  веществ  при

недостаточности выделительной функции почек (нефриты, уремия)

  б)  потеря  организмом большого количества оснований со щелочными

пищеварительными соками (диарея, гиперсаливация)

  Алкалоз.

  1. Газовый (дыхательный) алкалоз встречается при гипервентиляции,

когда  из  организма в избытке выводится углекислота (горная болезнь,

перегревание, анемии, черезмерное искуственное дыхание.

  2. не газовый  (обменный)  алкалоз развивается при абсолютном  или

относительном  увеличении в организме количества щелочных соединений.

Его непосредственными причинами могут быть следующие факторы:

  а) задержка  щелочей  (усиление  реабсорбции  щелочных  анионов

(оснований) почками

  б) потеря  кислот  (рвота  при пилоростенозе, кишечная непроходимость

93. Организм человека почти на 70% состоит из воды. Вода - прежде всего растворитель, в среде которого протекают все элементарные акты жизнедеятельности. К тому же вода - продукт и субстрат энергетического метаболизма в живой клетке. Вода — участник множества метаболических реакций, в частности гидролиза. Она стабилизирует структуру многих высокомолекулярных соединений, внутриклеточных образований, клеток, тканей и органов, обеспечивает опорные функции тканей и органов, сохраняя их тургор, форму и положение (гидростатический скелет). Вода является носителем метаболитов, гормонов, электролитов; участвует в транспорте веществ через клеточные мембраны и сосудистую стенку в целом; участвует в регуляции осмоляльности жидких сред организма.