Вопросы к коллоквиуму по углеводам

Вопросы к коллоквиуму по углеводам

1. Классификация и значение углеводов. Моносахариды и их производные, дисахариды, гомо- и гетерополисахариды (гликозаминогликаны) – формулы, значение. Протеогликаны, гликопротеины – состав, примеры, значение

2. Переваривание углеводов

3. Взаимопревращение гексоз: галактозы и фруктозы. Галактоземия, фруктозурия

4. Гликолиз: анаэробный, аэробный, молочно-кислое и спиртовое брожение – реакции, значение

-энергетический выход в анаэробных и аэробных условия

- реакции субстратного фосфорилирования, необратимые реакции

- гликолитическая оксидоредукция

- челночные механизмы: малат-аспартатный, глицерофосфатный

- изоформы ЛДГ, органоспецифичность

5. ПДГ-комплекс: состав, реакции, значение. Цикл Кребса – реакции, значение

6. Дыхательная цепь митохондрий (ДЦМХ) – компоненты, окислительное фосфорилирование

7. Глюконеогенез, 3 обходные пути гликолиза – реакции, значение

8. Обмен гликогена: синтез и распад – реакции, значение. Структура гликогена. Отличие мобилизации гликогена в печени и мышцах. Гликогенозы

9. Цикл Кори, глюкозоаланиновый цикл, эффект Пастера

10. Пентозофосфатный путь обмена глюкозы (ПФП). Апотомический распад – реакции, значение. Неокислительная стадия. Особенности ПФП в эритроцитах, жировой ткани, коре надпочечников

11. Синтез кетоновых тел – реакции, причины активации кетогенеза при сахарном диабете и голодании

12. Гормональная регуляция у/в обмена. Ад/циклазный механизм; механизм действия стероидных гормонов; инсулина

13. Патология у/в обмена: А).сахарный диабет: инсулин-зависимый/независимый. Структура инсулина; Б). несахарный диабет; В). гипо- и гипергликемия; Г). дисахаридозы, мальабсорбция; Д). гликогенозы: болезнь Гирке, агликогеноз; Е). галактоземия, фруктозурия; Ж). мукополисахаридозы

14. Роль в обмене углеводов витаминов: В₁, В₂, В₃, РР, В₆, Н, Липоевая кислота

Вопросы к коллоквиуму по липидам

1. Классификация и значение липидов

2. Переваривание липидов. Липопротеины крови – хиломикроны, пре-β-, β-, α-ЛП. – состав, значение.Апо-ЛП

3. Обмен глицерина – синтез, значение. Распад - энергетический выход в анаэробных и аэробных условиях

4. (ПДГ-комплекс; Цикл Кребса; ДЦМХ) - реакции, значение

5. β–окисление жирных кислот – с четным/нечетным числом углеродных атомов; ненасыщенных ж/к - реакции

6. Синтез жирных кислот – реакции, значение

7. Синтез триацилглицеридов - реакции, значение

8. Синтез фосфолипидов. 2 пути синтеза лецитина - реакции, значение

9. Синтез гликолипидов - реакции, значение

10. Синтез холестерина - реакции, значение

12. Синтез желчных кислот, энтерогепатическая циркуляция желчных кислот

13. Синтез стероидных гормонов - реакции, значение. Гестагены - значение

14. Патология липидного обмена: А). жировая инфильтрация печени, липотропные факторы; Б). атеросклероз, В). ожирение; Г). сфинголипидозы, Д). нарушения обмена кортикостероидов: болезни Иценко-Кушинга, Аддисона, Конна; Е). желчно-каменная болезнь; Ж). стеаторея

15. Гормональная регуляция липидного обмена. Аденилатциклазный механизм. Мех-зм действия стероидных гормонов

16. Роль в обмене липидов витаминов: В₂, В₃, РР, Н, В₁₂. Значение SАМ. Значение витамина D

Вопросы к коллоквиуму по белкам

1. Аминокислоты – формулы, классификация, значение, заменимые/незаменимые

2. Простые и сложные белки – классификация, примеры, значение

3. Уровни организации белков. Глобулярные и фибриллярные белки. Коллагены - строение и особенности аминокислотного состава, разновидности, значение

4. Пути образования и инактивации аммиака. Орнитиновый цикл – реакции, значение

5. Непрямое дезаминирование/реаминирование - реакции, значение. Витамин В₆

6. Значение глицина. Формулы глицина, креатинфосфата, гема, гиппуровой кислоты, пуринового кольца, гликохолевой кислоты, метилен – ТГФК, серина, глутатиона

7. Значение дикарбоновых а/к – аспартата, глутамата. Формулы асп, глу, асн, глн, пуринов, пиримидинов, ЩУК

8. Значение серосодержащих аминокислот – метионина, цистеина. Реакции синтеза цистеина, цистатионинурия. Формулы метионина, SАМ, цистеина, полиаминов – спермина, спермидина, креатинфосфата, глутатиона, лецитина, карнозина и ансерина

9. Значение основных а/к – лизина, аргинина, гистидина. Формулы а/к, карнозина и ансерина, биоцитина, липамида, креатинфосфата, гистамина

10. Фенилаланин, тирозин – реакции обмена. Значение, формулы адреналина, йодтиронинов, меланина. Алкаптонурия, фенилкетонурия, альбинизм, тирозинемия

11. Триптофан – реакции обмена. Значение, формулы НАД⁺, серотонина, мелатонина. Болезнь «голубых пеленок»

12. Биогенные амины – реакции образования, значеие. Формулы – катехоламины: дофамин, норадреналин, адреналин; серотонин, гистамин, ГАМК, тиоэтиламиин

13. Синтез нуклеотидов – пуриновых и пиримидиновых – реакции, значение. Оротацидурия

14. Распад нуклеотидов - реакции, значение. Мочевая кислота, подагра, болезнь Леша-Нихана

15. Синтез гема - реакции, значение. Порфирии

16. Распад гема – реакции, значение. Прямой, непрямой билирубин. Желтухи – гемолитическая, обтурационная, паренхиматозная

17. Синтез белка – транскрипция, посттранскрипционный процессинг, трансляция, посттрансляционный процессинг. Транскриптон, генетический код. Значение м-, т-, р-РНК. Строение тРНК, рибосомы, нуклеосомы – значение

18. Репликация

Вопросы к коллоквиуму по «простым и сложным белкам»

1. Аминокислоты – формулы, классификация (по химическим свойствам и особенностям радикалов). Заменимые/незамен., протеиногенные/непротеиноген., модифицированные.

2. Изоэлектрическая точка – понятие, умение определить для предложенного пептида. Уметь составить три-/пентапептид и определить заряд молекулы при разных значениях рН.

3. Электрофорез – суть и значение метода. Определить направление движения пептида/аминокислоты в электрическом поле при разных значениях рН.

4. Денатурация, высаливание, диализ, гель-фильтрация, цветные реакции на аминокислоты и белки (нингидриновая, биуретовая, ксантопротеиновая).

5. Физико-химические свойства аминокислот и белков.

6. Простые и сложные белки – классификация, примеры, значение.

7. Уровни организации белков. Глобулярные и фибриллярные белки. Коллагены - строение и особенности аминокислотного состава, разновидности, значение.

8. Хромопротеиды. Нb, Mb – структура, значение. Формула и состав гема, степень окисления железа.

9. Типы Нb в онтогенезе, процентное соотношение. Формы Нb в зависимости от связанного лиганда. Роль 2,3-бифосфоглицерата.

10. Гемоглобинозы – гемоглобинопатии, талассемии. Молекулярная причина S-клеточной анемии.

11. Нуклеотиды, нуклеозиды, пурины и пиримидины – формулы, названия. Уметь нарисовать динуклеотид в первичной и вторичной структурах.

12. Уровни организации нуклеиновых кислот. Типы РНК.

13. Генетический код – свойства, значение.

14. тРНК - структура и значение. АРС(азы) – локализация, тип катализируемой реакции, значение .

15. Минорные азотистые основания – примеры, значение.

16. Нуклеопротеиды. Строение и значение нуклеосомы, гистоновые белки. Рибосома – строение, типы рРНК, значение. Отличие прокариот от эукариот.

17. Синтез белка – этапы, состав транскриптона, регуляция экспрессии гена.

18. Транскрипция - этапы, факторы транскрипции, посттранскрипционный процессинг.

19. Трансляция - этапы, посттрансляционный процессинг.

20. Фолдинг, шапероны, фолдазы. Прионы.

21. Репликация – этапы, компоненты репликационной системы. ДНК-полимеразы – функции, значение, отличие прокариот и эукариот.

 

Вопросы к коллоквиуму по «витаминам, коферментам и ферментам»

1. Витамины – определение, значение, классификация

2. Витамеры, витаминоподобные соединения, антивитамины – понятие, примеры

3. Понятие о гипо-, гипер-, авитаминозах

4. Жирорастворимые витамины – А, D, Е, F, К: формулы, названия, биологическая роль. Проявления гипо- и гипервитаминоза

5. Водорастворимые витамины – В₁, В₂, В₃, РР, В₆, В₉, Н, С, В₁₂, N: формулы, названия, биологическая роль. Проявления гиповитаминоза

6. Коферментные производные витаминов, тип катализируемой реакции, примеры

7. Ферменты – определение, физико-химические свойства, отличие от неорганических катализаторов

8. Холоферменты. Кофакторы, коферменты – витаминные и невитаминные: понятие, примеры

9. Классификация ферментов – определение каждого класса, примеры, коферменты

10. Активный центр фермента

11. Механизм ферментного катализа, энергия активации (энергетический барьер)

12. Характеристики каталитической активности фермента - Кm, Vmax. Понятие, математическое и графическое выражение

13. Изоферменты – определение, значение, примеры (реакции).

14. Энзимодиагностика, примеры

15. Энзимопатология – классификация, примеры

16. Ингибирование активности ферментов – понятие, классификация, примеры

 

Вопросы к коллоквиуму по «биологическому окислению»

1. Биологическое окисление – определение, этапы

2. Окислительное декарбоксилирование ПВК – реакции с формулами коферментов, значение. Состав ПДГ-комплекса

3. Цикл Кребса – реакции, значение. Амфиболичность ц. Кребса

4. Дыхательная цепь митохондрий. Окислительное фосфорилирование. Дыхательный контроль. Коэфф-т фосфорилирования

5. Субстратное фосфорилирование – реакции, значение

6. Микросомальное окисление – состав цепей переноса электронов, значение

7. Сколько АТФ синтезируется при окислении НАДНН⁺, ФАДН₂, ПВК, Ацетил КоА

 

Вопросы к коллоквиуму по «Гормонам»

1. Гормоны – определение, классификация

2. Механизмы действия водорастворимых гормонов (Аденилатциклазный механизм, фосфоинозитоловый, кальций-кальмодулиновый и др.), механизм действия стероидных гормонов

3. Регуляция метаболизма: влияние инсулина, глюкагона, адреналина, йодтиронинов, стероидных гормонов на углеводный, липидный, белковый обмены

4. Либерины и статины гипоталамуса, тропные гормоны гипофиза - значение

5. Нарушения гормональной регуляции: сахарный диабет – инсулин-зависимый и инсулин-независимый, несахарный диабет, гипер/гипотиреоз, феохромоцитома, болезнь Иценко-Кушинга, болезнь Конна, болезнь Аддисона

6. Синтез и значение гормонов щитовидной железы – Т₃ ,Т₄

7. Синтез и значение гормонов мозгового вещества надпочечников

8. Синтез и значение стероидных гормонов

 

 

АМИНОКИСЛОТЫ. ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ БЕЛКИ

Значение аминокислот (а/к): 1. а/к являются структурными мономерами белков и пептидов (напр., октапептиды нейрогипофиза – окситоцин и вазопрессин; дипептиды мышц – карнозин и ансерин, трипептид – глутатион и мн. др.); 2. а/к – предшественники гормонов: из тирозина в щитовидной железе образуются йодтиронины – Т₃, Т₄; в мозговом веществе надпочечников – адреналин; из триптофана – в эпифизе синтезируется мелатонин; 4. а/к – предшественники биогенных аминов: из тирозина синтезируется дофамин и норадреналин, из триптофана – серотонин, из гистидина – гистамин, из глутамата – ГАМК; 5. а/к участвуют в синтезе пуринов (глицин, глутамин, аспартат) и пиримидинов (глутамин, аспартат), 6. а/к участвуют в трансаминировании с образованием оксалоацетата и пирувата, из которых происходит новообразование глюкозы и гликогена; 7. а/к (аспартат и непртеиногенная а/к - орнитин) участвуют в механизмах связывания токсичного аммиака в орнитиновом цикле и в реакциях аминирования аспартата и глутамата с образованием, соответственно, аспарагина и глутамина.

Классификация аминокислот: 1. заменимые и незаменимые (вал, лей, изолей, мет, фен, трп, тре, лиз; гист – в детском возрасте), 2. протеиногенные (20 а/к) и непротеиногенные (> 200, например: орнитин, цитруллин, β-аланин, гомоцистеин), 3. гликогенные (г/к) - все, кроме лиз, лей, и кетогенные (к/г): лиз, лей – строго к/г; изолей, фен, тир, трп – к/г и г/г), 4. гидрофобные (ала, вал, лей, изолей, мет, про, фен, трп) и гидрофильные (незаряженные – серин, треонин, тирозин, глицин, глутамин, аспарагин; отрицательно-заряженные – аспартат и глутамат; положительно-заряженные – лизин, аргинин, гистидин), 5. по химическому строению радикалов – алифатические, ароматические (фен, тир, трп), гетероциклические (трп, гист); дикарбоновые (глут, асп), диаминомонокарбоновые (лиз, арг), гидроксилсодержащие (тре, тир, сер), серусодержащие (мет, цис). Выделяют группу модифицированных а/к: например, гидроксипролин и гидроксилизин в коллагене; γ-карбоксиглутамат в белках системы свертывания крови – тромбин, конвертин, и в белках костной ткани – остеокальцин, остеопонтин.

Уровни организации белка

①. Первичная структура белка – уникальная линейная последовательность аминокислот, соединенных пептидной связью между карбоксильной группой предыдущей аминокислоты и аминогруппой последующей.

пептидная связь

О R₂ О

|| | ||

Н₂N - СН – С – N - СН - С - N – CH - СООН ← пептидный остов

N-конец п/п цепи | | | | С-конец п/п цепи

R₁ Н H R_n

Пептидные связи располагаются в транс-конфигурации, в результате боковые R аминокислот находятся на наиболее удаленном расстоянии друг от друга. Пептидная связь отличается большой прочностью и в организме человека ее разрыв происходит под действием протеолитических ферментов (специфический гидролиз), а вне организма – при высоких температурах, давлении, сильном закислении или защелачивании среды (неспецифический гидролиз).

Последовательность а/к в первичной структуре белков определяет их пространственную конформацию и специфическую функцию.

②. Вторичная структура – конформация полипептидной цепи, обусловленная водородными связями, образованными функциональными группами пептидного остова (между кислородом карбонильной группы –СО- и водородом иминогруппы –NН-):

водородная связь (через 4 а/к в α–спирали)

О-------------------------------------------------------------Н

// /

Н₂N- СН – С–NН - СН - СО–NН - СН - СО–NН - СН -СО–N–СН - СООН → спирализация

/ / / /

R₁ R₂ R₃ R₄

Во вторичной структуре белка имеются участки с регулярной структурой (α–спираль и β-складчатая структура (фигура складчатого листа) и нерегулярной структурой(петле- и кольцеобразные структуры, включающие от 3 до 15 аминокислот, которые имеют значение для компактизации белков).

α–спираль – наиболее распространенная структура, в которой на каждый виток спирали приходится 3,6 аминокислотных остатка. Водородные связи ориентированы вдоль оси спирали.

β-складчатая структура - возникает за счет водородных связей между атомами пептидных групп линейных участков одной полипептидной цепи или разных цепей (параллельных – цепи ориентированы в одном направлении, т.е. совпадают С- и N-концы цепей, или антипараллельных - С- и N-концы цепей антипараллельны). Водородные связи ориентированы перпендикулярно полипептидной цепи. Т.о., выделяют внутри- и межцепочечную β-складчатую структуру.

③. Третичная структура – трехмерная конформация белка, образованная за счет взаимодействия между радикалами (R) аминокислот, которые могут находиться на любом расстоянии друг от друга. В образовании третичной структуры участвуют: 1). Гидрофобные взаимодействия - слабые взаимодействия между неполярными радикалами аминокислот (образуют гидрофобное ядро белка); 2). ионные и водородные – между гидрофильными R а/к; 3). ковалентные – дисульфидные (между остатками цистеинов, находящихся в разных местах полипептидной цепи); пептидные, в образовании которых участвуют карбоксильная и аминогруппы, входящие в R аминокислот). Белки в третичной структуре могут иметь глобулярную (основная часть белков) и фибриллярную конформацию. Третичная структура белка является функционально активной.

Для белков характерна конформационная лабильность – свойство белков незначительно изменять пространственную структуру за счет разрыва одних и образования других слабых связей (ионных, водородных, гидрофобных) при изменении химических и физических свойств среды, и при взаимодействии с другими молекулами, без потери биологической активности. Это свойство белков имеет большое значение для функционирования белков в живых клетках (например, функция Нв реализуется за счет кооперативного изменения конформации α- и β – субъединиц, что обеспечивает ускорение присоединения кислорода в легких и облегчает его освобождение в тканях).

Белки, содержащие в п/п цепи более 200 а/к, имеют независимые от других участков п/п цепи компактно свернутые фрагменты – домены, имеющие конформацию глобулярных белков и отвечающие за определенный биологический эффект (напр., гексокиназа состоит из 2-х доменов – один связывает АТФ, другой – глюкозу, и при их смыкании происходит пространственное сближение соответствующих субстратов, что ускоряет реакцию фосфорилирования глюкозы).

④. Четвертичная структура (олигомерные белки) – ассоциация 2-х и более полипептидных субъединиц, имеющих третичную структуру. Объединены субъединицы слабыми связями – гидрофобными, ионными, водородными. Субъединицы могут быть одинаковыми (в ЛДГ₁ - 4Н субъединицы и ЛДГ₅ - 4М) или разными (ЛДГ₂,₃,₄; Нв: 2α и 2β). Между субъединицами существует пространственное и химическое соответствие поверхностей – комплементарность.

Фолдинг белка – процесс сворачивания полипептидной цепи в правильную пространственную биологически активную структуру. Фолдинг протекает при участии специальной группы белков – шаперонов и ферментов – фолдаз. Шапероны стабилизирут пространственную конформацию белков, предупреждают преждевременную неправильную агрегацию субъединиц олигомерных белков, сопровождают белки в определенные компартменты клетки, защищают белки от денатурации в условиях клетки. Шапероны делятся: 1. в соответствии с молекулярной массой - на 6 групп (Ш 100-110 кД; Ш-90; Ш-70, Ш66-70; Ш-60, Ш-40; Ш-15-30); 2. на конститутивные (скорость их синтеза постоянна и не зависит от стрессовых воздействий) и индуцибельные – «белки теплового шока» (их синтез в нормальных условиях идет слабо, но резко увеличивается при стрессовых воздействиях – высокая температура, гипоксия, инфекция, воздействие химических токсических веществ, тяжелых металлов, изменение рН среды, УФО).

Прионы – особый класс белков, обладающих инфекционными свойствами, которые, попадая в организм человека или спонтанно возникая в нем, могут вызывать прионовые болезни («медленные инфекции», т.к. очень длительный инкубационный период) - быстро прогрессирующие заболевания, характеризующиеся тяжелым поражением ЦНС. Прионовый белок кодируется тем же геном, что и его нормальный аналог, т.е. оба имеют идентичную первичную структуру, но обладают различной конформацией вследствие нарушения фолдинга прионового белка. Прионовый белок характеризуется высоким содержанием β-слоев и обладает высокой устойчивостью к действию протеаз, физических, химических факторов и, попадая в нервную ткань, способствует превращению нормального белка в прионовый за счет межбелковых взаимодействий, что сопровождается образованием губчатых амилоидных структур, нарушающих функционирование нейронов. Примеры прионовых болезней – «коровье бешенство», болезнь – «куру», фатальная семейная инсомния.

Фибриллярные белки: 1. фиброин шелка и паутины, 2. кератины волос, 3. адгезивные белки – ламинин, фибронектин, нидоген, интегрины, 4. коллагены, эластин, 5. миозин в мышцах, 6. фибрин – белок системы свертывания крови и др.

Особенности строения коллагена: коллаген I типа состоит из 3-х α–цепей, каждая из которых включает 1000 а/к остатков. В первичной структуре α–цепей выделяют повторяющийся 330 раз «коллагеновый мотив», представляющий собой триплет –(гли-х-у)-, в котором 1-ю позицию всегда занимает глицин (1/3 от всех а/к в коллагене), х - пролин, у – часто гидроксипролин, гидроксилизин или другая аминокислота. Гидроксипролин и гидроксилизин образуются при посттрансляционном созревании коллагена при участии вит.С-зависимых гидроксилаз. Из 3-х α–спиралей (имеют более вытянутую форму, вследствие особенностей а/к состава, и на один виток α–спирали приходится 3 а/к остатка, а не 3.6, как в глобулярных белках) формируется структурная единица коллагеновой фибриллы – тропоколлаген, в котором в местах максимального сближения α–цепей находится глицин, не имеющий бокового радикала, и между 3-я α–спиралями возникают дополнительные водородные связи при участии гидроксипролина и гидроксилизина. Из молекул тропоколлагена формируются тропоколлагеновые нити, которые укладываются одна относительно другой со смещением на ¼ длины, формируя коллагеновые фибриллы. Молекулы тропоколлагена удерживаются между собой посредством «лизин-лизиновых» сшивок, которые образуются при участии альдегидных производных остатков лизина и гидроксилизина при участии В₆ и РР-зависимой лизилоксидазы. Несколько рядов коллагеновых фибрилл формируют коллагеновые волокна, наделенные высокой прочностью.

Методы выделения, фракционирования и очистки белков:

1. высаливание – метод очистки белков, основанный на различиях в их растворимости при разной концентрации соли в растворе (чем выше растворимость белка, тем большая концентрация соли необходима для его осаждения). При высаливании происходит осаждение белков из растворов под действием солей щелочных и щелочноземельных металлов. При этом белок не теряет способность вновь растворяться после удаления солей методами диализа и гель-фильтрации, и не теряет свои нативные свойства. Различные белки высаливаются из растворов при разных концентрациях нейтральных растворов сульфата аммония, что используется в клинике для разделения глобулинов (выпадают в осадок при 50% насыщении) и альбуминов (осаждаются при 100% насыщении). Для более тонкого разделения белков плазмы крови на фракции используют метод Конна – фракционирование достигается при использовании разных концентраций этанола при низкой температуре: альбумины выявляются при t=5^о, рН=4,8 и спирт-40%; α₁-глобулины - при t=5^о, рН=5.2, спирт-40%; α₂-глобулины - при t=5^о, рН=5.8, спирт-40%; β и γ- глобулины – при t=5^о, рН=6.9, спирт-25%.

2. диализ – метод очистки белков от низкомолекулярных примесей, основанный на том, что белки, имеющие высокую M.м., не способны проходить через полупроницаемую мембрану, пропускающую только низкомолекулярные вещества.

3. гель-фильтрация – метод «молекулярных сит», основанный на том, что вещества, отличающиеся по молекулярной массе, по-разному распределяются между неподвижной фазой (жидкость внутри гранул геля с разной величиной пор, в которую проникают низкомолекулярные вещества и белки с небольшой М.м.) и подвижной фазой, с которой вымываются крупные белки. В гель-фильтрации используют хроматографичекие колонки, заполняемые сефадексом, агарозой с разной величиной гранул. Смесь белков, пропуская через колонку, элюируют растворителем. При этом высокомолекулярные белки выходят из колонки первыми в составе подвижной фазы, а низкомолекулярные, задерживаясь в порах геля, вымываются под действием больших объемов и элюирующей силы растворителя.

4. электрофорез – метод, основанный на том, что заряженные молекулы белков (пептидов, аминокислот) перемещаются в электрическом поле со скоростью, пропорциональной их суммарному заряду. При этом белки, имеющие (при данном значении рН и ионной силе раствора) отрицательный заряд, движутся к аноду, а положительный заряд – к катоду. На скорость движения также влияет М.м. и форма молекул белка. Электрофорез проводят на разных носителях – бумага, крахмальный гель, полиакриламидный гель. При электрофорезе на бумаге выделяют 5 фракций белков сыворотки крови: альбумины, α₁, α₂, β, γ- глобулины, в полиакриламидном геле – 18 фракций.

5. ионообменная хроматография - метод разделения белков, различающихся по суммарному заряду, при определенных значениях рН и ионной силы раствора. При пропускании раствора белков через хроматографическую колонку, заполненную твердым пористым заряженным сорбентом, часть белков задерживается на нем в результате электростатических взаимодействий. В качестве сорбентов используют ионообменники: положительно заряженные анионообменники для белков, имеющих суммарный отрицательный заряд и отрицательно заряженные катионообменники – для положительно заряженных белков. Адсорбированные на ионообменном сорбенте белки элюируют буферным раствором с разным значением рН и концентрации соли, получая разные фракции белков.

6. аффинная хроматография – основана на специфическом связывании белков с лигандами, прикрепленными к твердому носителю. Лигандом может быть субстрат или кофермент – для выделения фермента, антиген – для выделения антител. Аффинная хроматография отличается высокой избирательностью и позволяет очистить белок в тысячи раз.

7. денатурация – разрушение нативной конформации белков за счет разрыва ионных, гидрофобных, водородных связей без разрыва пептидных связей первичной структуры белка. Происходит денатурация под действием денатурирующих факторов – высокая t>50^о; изменения рН при действии концентрированных кислот и щелочей; действие органических веществ – этанол, фенол, мочевина; соли тяжелых металлов (ртуть, свинец), детергенты (различные мыла) и др. При денатурации изменяются физико-химические свойства белков: снижается растворимость вследствие уменьшения заряда, нарушения гидратной оболочки и образования агрегатов белка, что сопровождается выпадением белка в осадок и потерей биологической активности.

7. осаждение белков – может быть вызвано созданием рН среды, равного изоэлектрической точке – рI (pI – значение рН среды, при котором белок становится электронейтральным). Условиями растворимости белка являются наличие заряда и гидратной оболочки.

8. цветные реакции на аминокислоты и белки – 1. нингидриновая реакция на α-аминокислоты основана на том, что бесцветный нингидрин, реагируя с аминокислотой, конденсируется в виде димера через атом азота, отщепляемый от α-аминогруппы аминокислоты. В результате образуется пигмент красно-фиолетового цвета и интенсивность окраски пропорциональна количеству аминокислот в растворе; 2. биуретовая реакция – позволяет открыть пептидную связь в белке за счет образования сине-фиолетового биуретового комплекса в результате соединения меди с пептидной группировкой белка в щелочной среде 3. ксантопротеиновая проба – позволяет выявлять ароматические аминокислоты (фен, тир, трп) при обработке раствора белка концентрированной азотной кислотой – появляется желтое окрашивание, 4. реакция Сакагучи – на гуанидиновую группу аргинина – происходит розово-красное окрашивание в присутствии α-нафтола, 5. реакция Фоля – на SН-группу цистеина, за счет образования черного осадка сульфида свинца PbS.

Физико-химические свойства белков: 1. буферные свойства, обусловленные наличием в молекуле белка как кислотных (карбоксильных), так и основных (амино-) групп. 2. осаждаемость в изоэлектрической точке, 3. высаливаемость с сохранением нативной структуры и активности, 4. денатурируемость – с изменением физико-химических свойств и потерей биологической активности, 5. недиализуемость, 6. электрофоретическая подвижность.

Эмбриоспецифические белки (онкофетальные белки) - альфа-фетопротеин (α-ФП), эмбриональный преальбумин (ЭПА), трофобластспецифичный бета-гликопротеин (Тβ–ГП), другие – синтезируются на разных этапах эмбриогенеза, выполняя определенную роль в развитии плода (напр., α-ФП обладает способностью связывать эстрогены и защищать плод от избытка эстрогенов матери) и в норме выявляются только у беременных женщин и в плазме плода. В других случаях, обнаружение этих белков в крови взрослого человека является маркером опухолевого роста и используются в диагностике рака (поэтому эти белки называют онкофетальными белками или раково-эмбриональными). Так, альфа-фетопротеин выявляется при гепатоцеллюлярном раке и раке яичка у взрослых, гепатоме у детей; ЭПА – при аденокарциноме, Тβ–ГП – при раке матки.

Классификация простых и сложных белков: протеины – простые белки, состоят только из аминокислот, протеиды – сложные белки, состоят из апопротеина (белковая часть молекулы) и простетической группы (небелковый компонент). К простым белкам относятся: 1. отрицательно-заряженные (содержат высокий процент дикарбоновых а/к: аспартат и глутамат): альбумины (60%, 35-50 г/л крови) – участвуют в транспорте жирных кислот, стероидных гормонов, билирубина; создают и поддерживают онкотическое давление, вязкость крови, рН крови, являются питательным резервом, и глобулины (40%, 20-30 г/л): (фракции: α₁ - связывают токсичный билирубин, содержатся в ЛПВП крови, α₂ – белки системы свертывания крови, ангиотензин, β–трансферрин, церулоплазмин, протромбин, γ- иммуноглобулины крови); 2. положительно-заряженные (≻лизина, аргинина) гистоны (Н₁, Н_2а, Н_2в, Н₃, Н₄); 3. протамины; 4. проламины. Сложные белки делятся на фосфо-, хромо-, глико-, липо- (ЛПОНП, ЛПНП, ЛПВП), нуклео-, металлопротеиды (трансферрин, ферритин, церулоплазмин).

Хромопротеиды – цветные сложные белки, которые в зависимости от простетической группы делятся на: 1. гем-содержащие – Нb (НbР, НbF, НbА), Мb, цитохромы (Р₄₅₀, а, а₃, в, с₁, с), каталаза, пероксидаза; 2. ретиналь-содержащие (родопсин, йодопсин – фоторецепторы палочек и колбочек, участвующие в световосприятии), 3. флавопротеиды – ФАД и ФМН-содержащие дегидрогеназы.

Нb – хромопротеид, апопротеин которого имеет четвертичную структуру и состоит из 2-х α-субъединиц (по 141 а/к) и 2-х β (по 146 а/к), простетическая группа – 4 молекулы гема (степень окисления железа 2⁺; атом железа соединяется с атомами азота 4-х пиррольных колец молекулы гема, с атомом азота гистидина в 8 положении F-цепи каждой белковой субъединицы и с О₂). За счет конформационной лабильности скорость насыщения кислородом ↑от α₁ до β₂ субъединицы в 500 раз (S-образная кривая насыщения кислородом). Особенности обмена в эритроцитах: гликолиз в э/ц является: 1. источником АТФ (2 реакции субстратного фосфорилирования), 2. источником 1,3дифосфоглицерата, который изомеризуется в 2,3 дифосфоглицерат (ДФГ) – регулятор сродства Нb к кислороду (↓-ет сродство и, соответственно, ↑ отдачу О₂ в ткани). Апотомический распад глюкозы является источником восстановленных НАДФНН⁺, которые необходимы: а). для восстановления SН-групп глутатиона – кофермента глутатион-пероксидазы, инактивирующей активные формы кислорода, б). для восстановления SН-групп белков мембран э/ц, что поддерживает их целостность, и в). НАДФНН⁺-редуктазы, восстанавливающей Меt Hb(Fe³⁺) в Hb(Fe²⁺). Мb –хромопротеид, имеющий третичную структуру (153 а/к), простетическая группа – 1 молекула гема.

Нуклеопротеиды: делятся на ДНК-содержащие - нуклеосома, и РНК-содержащие - рибосома, информосома, информофер. Нуклеосома включает 8 молекул гистоновых белков, 4-х типов: (Н_2а, Н_2в, Н₃, Н₄) х 2, которые образуют октамер, выполняющий функцию «катушки» для наматывания двойной спирали ДНК (〜140 п/н). При этом происходит компактизация ДНК и образуются участки «молчащей», нетранскрибируемой ДНК. В линейных участках (〜60 п/н) ДНК соединяется с Н₁ типом гистоновых белков.

СИНТЕЗ БЕЛКА происходит в 2 этапа: 1. транскрипция – переписывание последовательности нуклеотидов (н/т) ДНК в последовательность н/т иРНК по принципу комплементарности (между пуринами и пиримидинами: А=Т(У), Г ≡Ц), и с заменой Т на У. 1′. посттранкрипционный процессинг – созревание про-иРНК: вырезание интронов → сплайсинг (сшивание экзонов) → «кэпирование» иРНК по 5′-концу: (+)-е метилированных н/т), и (+)-е полиаденилата по 3′-концу. 2. трансляция (происходит на рибосомах при участии тРНК, приносящей а/к к месту синтеза полипептидной цепи) – раскодирование последовательности н/т иРНК в последовательность аминокислот белка: 3 н/т кодируют 1 а/к (триплетность генетического кода). Свойства генетического кода: универсальность, триплетность, вырожденность, неперекрываемость. 2′. посттрансляцинный процессинг (фолдинг – процесс сворачивания белка в правильную пространственную биологически активную конформацию при участии белков-шаперонов;присоединение простетической группы в сложных белках).

Процессы транскрипции, трансляции, репликации протекают в 3 этапа: инициация, элонгация, терминация.

РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: удвоениеДНК (при делении клетки) происходит при участии следующих ферментов: 1. хеликаза - раскручивает двойную спираль ДНК с образованием репликативной вилки, 2. топоизомераза – предупреждает суперспирализацию ДНК в местах формирования репликативной вилки, 3. праймаза – катализирует образование «затравочного» праймера (олигорибонуклеотид), с которого начинается синтез ДНК, 4. ДНК-полимераза III (основной фермент репликации, катализирующий синтез лидирующей цепи ДНК и отстающей цепи – фрагментами Оказаки в направлении 5′→ 3′), ДНК-полимераза I(удаляет затравочный праймер и замещает на олигодезоксирибонуклеотид),ДНК-полимераза II(участвует в репарации – устранении ошибок); 5. ДНК-лигаза (сшивает фрагменты Оказаки, соединяет 2 цепи ДНК).

Денатурация-ренатурация ДНК используется в методе - ПЦР (полимеразная цепная реакция): 1. при t〜90⁰С происходит денатурация ДНК с разрывом водородных связей между комплементарными парами азотистых оснований: А=Т и Г≡Ц, и образованием 2-х полинуклеотидных цепей, к которым: 2. при t〜55⁰С присоединяется праймер, и далее: 3. каждая полинуклеотидная цепь служит матрицей для синтеза комплементарных цепей ДНК при участии ДНК-полимеразы термальных бактерий при повышении t〜 80⁰С.

 

 

ВИТАМИНЫ

ВИТАМИНЫ (В) - биологически активные низкомолекулярные органические вещества, принимающие участие в биологическом катализе. Являются незаменимыми факторами питания, не синтезируются в организме человека и поступают с растительной пищей и пищей животного происхождения. Исключение составляют: 1) в/р вит.РР – синтезируется в печени из триптофана (н/з а/к); 2) ж/р вит. D₃ – синтезируется в коже из 7-дегидрохолестерина под действием УФ;3) ж/р ретинол – в печени из каротинов. Также витамины синтезируются м/ф кишечника: В1-тиамин, В2-рибофлавин, В6-пиридоксин, В12-кобаламин, РР-никотиновая кислота, В9-фолиевая кислота, В5-пантотеновая кислота, К-нафтохинон, Н-биотин.

Причины недостаточности витаминной функции: 1. недостаточное поступление В с пищей, 2. изменение нормальной м/ф кишечника при заболеваниях ЖКТ, подавление м/ф антибиотиками, 3. нарушение всасывания Впри патологии печени, т.к. для всасывания ж/р В необходимы желчные кислоты, 4. нарушение транспортировки В с кровью, 5. нарушение превращения В в кофермент или его взаимодействия с ферментом, 6. воздействие антивитаминов, которые могут быть: а). структурными аналогами витамина, конкурирующими за активный центр фермента (окситиамин, оксибиотин, изониазид (производное никотиновой кислоты, применяется как противотуберкулезный препарат), б). ферментами, разрушающими В (тиаминаза, аскорбатоксидаза), в). белками, связывающими В и нарушающими его всасывание (авидин – белок сырых яиц, связывающий биотин), г). антагонистамиВ (дикумарол, варфарин – антагонисты в. К, тормозящие тромбообразование), д). вещ-вами, нарушающими превращение витамина в кофермент (аминазин – антидепрессант – нарушает превращение витамина В₂ в коферментную форму) и др.

Витаминыделятся на жиро- (ж/р: А, Д, Е, К, F) и водорастворимые(в/р: В₁, В₂, В₃, РР, В₆, В₉, В₁₂, Н, С).

ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ

А– антиксерофтальмический (структурные аналоги: ретинол,ретиналь, ретиноевая кислота. Провитамин - β–каротин). Биологическая роль: 1. участвует в фотохимическом процессе световосприятия в форме 11-цис-ретиналь, входящего в состав хромопротеидов – родопсин и йодопсин, выполняющих функцию светочувсвительных пигментов палочек и колбочек сетчатки глаза. Механизм: родопсин (11цис-ретиналь-опсин) под действием кванта света диссоциирует на опсин и 11транс-ретиналь, что инициирует гидролиз цГМФ и выработку медиатора – фосфоинозитола → возникновение электрического потенциала нервного импульса и распространение его по нервному волокну в зрительные отделы коры головного мозга с преобразованием электрического импульса в зрительное восприятие.2. регулирует нормальный рост и дифференцировку клеток развивающегося организма и быстро пролифирирующих клеток: сперматогенный эпителий, эпителий кожи и слизистых, плаценты, хрящевой и костной тканей. Ретинолпирофосфат участвует в переносе галактозы и маннозы, стимулируя синтез хондроитинсульфатов, дерматансульфатов. 3. ретиноевая кислота стимулирует рост мягких тканей и костей, контролирует синтез белков цитоскелкта. 4. является структурным компонентом биомембран. 5. влияет на барьерную функцию кожи и слизистых, на проницаемость биомембран. 6. β–каротин и в меньшей степени в.А тормозят ПОЛ (перекисное окисление липидов), что способствует предупреждению развития катаракты. 7. стимулирует клеточный иммунитет. Гиповитаминоз: торможение роста и ↓ массы тела, ↓ оплодотваряющей функции сперматозоидов,↓сопротивляемости инфекционным заболеваниям, снижение регенераторной способности (нарушение заживления ран). Наиболее ранним симптомом является нарушение темновой адаптации («куриная слепота»), поражение кожи (шелушение и сухость, активация гнойных процессов), поражение слизистых ЖКТ, МПС, дыхательной системы и глаз (т.к. развивается фолликулярный гиперкератоз, вседствие ↓ скорости обновления эпителия слизистых → происходит закупорка слезного канала → развивается ксерофтальмия (сухость роговицы); т.к. нарушается выработка слезы, наделенной бактерицидными свойствами может развиваться кератомаляция (размягчение роговицы) → амблиопия (снижение функции зрительного аналтзатора → ↓ зрения) → слепота. Гипервитаминоз: выпадение волос, ↓ аппетита, тошнота, рвота, воспаление глаз, головные боли, бессонница, боли в мышцах и суставах, себорея, кейлозис, ломкость костей.

D – антирахитический (кальциферолы: холекальциферол D₃ (предшественник - 7-дегидрохолестерин), эргокальциферол D₂ (предшественник - эргостерин). Биологическая роль: участвует в обмене кальция и фосфора, в минерализации костей. В печени гидроксилируется по С₂₅, в почках - по С1, с образованием формы – 1,25 диокихолекальциферол (1,25ДОХКФ, кальцитриол –↑-ет кальций в крови, активируя его всасывание в кишечнике,↑реабсорбцию в почках и↑резорбцию из костей). При гиперкальциемии ↓активность 1-гидрлоксилазы и ↑– 24-гидроксилазы, что сопровождается образованием 24,25-ДОХКФ (↑остеогенез и ремоделирование костной ткани при переломах). Гиповитаминоз: у детей развивается рахит: запаздывание появления зубов, деформация скелета вследствие остеомаляции: Х- и О-образные ноги, куриная грудь, рахитические четки на ребрах, незаращение большого родничка → большая голова, ↓мышечного тонуса → большой живот. У взрослых – остеопороз (хрупкость и ломкость костей). Гипервитаминоз: кальцификация почек и других внутренних органов – миокарда, стенки желудка; резорбция кальция из костей → остеопороз.

К– антигеморрагический (нафтохиноны: К₁-филлохиноны, растительного происхождения, К₂-менахиноны, синтезируются м/ф кишечника, К₃-менадионы – в/р производные в.К (викасол), сут.d=10мг). Биологическая роль: 1. активирует 4^е фактора системы свертывании крови: (II)-протромбин, (VII)-проконвертин, (IX)-Кристмаса, (X)-Стюарта-Прауэра), за счет активацииγ-карбоксилирования глутамата → образование фибринового сгустка и остановка кровотечения. 2. активирует белки костной ткани – остеокальцин, остеопонтин, участвующие в минерализации (по такому же механизму:γ-карбоксилирование глутамата). Гиповитаминоз: самопроизвольные капиллярные, паренхиматозные, носовые, подкожные кровотечения.

Е – антистерильный, витамин размножения (α, β,γ-токоферолы). Биологическая роль: 1. является природным антиоксидантом – разрушает активные формы кислорода (АФК) и предохраняет от ПОЛ - перекисного окисления полиненасыщенных жирных кислот фосфолипидов биомембран (универсальный протектор клеточных мембран от окислительного повреждения); 2. участвует в обмене селена, являющегося коферментом глутатион-пероксидазы; восстанавливает убихинон, витамин А, защищает их от ПОЛ, 3. является антигипоксантом –↑в митохондриях сопряжение окислительного фосфорилирования →↑синтез АТФ, позволяет экономить кислород; 4. иммуномодулирующая функция – ↑число Т и В лимфоцитов, Ig (способствует укреплению иммунных сил организма); 5. контролирует синтез нуклеиновых кислот, гема. Гиповитаминоз: самопроизвольные выкидыши, нарушение эмбриогенеза, дегенерация репродуктивных органов → развитие стерильности (у мужчин – атрофия половых желез); гемолитическая желтуха, жировая инфильтрация печени, мышечная дистрофия, дегенерация спинного мозга и мозжечка.

F – полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК): незаменимые: линолевая С₁₈ (двойные связи: 9,12 – (ω6) и линоленовая С₁₈ (двойные связи: 9,12,15 – (ω3), полузаменимая – арахидоновая С₂₀ (двойные связи: 5,8,11,14 – (ω6), сут. доза=5-10г). Биологическая роль: 1. являются структурным компонентом фосфолипидов биомембран, 2. арахидоновая кислота (освобождается из β–положения лецитина (фосфатидилхолина) под действием фосфолипазы-А2) является предшественником эйкозаноидов, к которым относятся: 1– простагландины: а). тромбоксаны –↑агрегацию тромбоцитов,↑вязкость крови,↑артериальное давление (аспирин – ингибирует активность циклоксигеназы →↓синтез тромбоксанов), и б). простациклины (антагонисты тромбоксанов), и 2 - лейкотриены (медиаторы воспаления и аллергических реакций), 3. обладают выраженным антиатерогенным действием (↓уровень холестерина и ТАГ,↑ЛПВП), 4. способствуют нормальному росту тканей, особенно молодых и быстро делящихся, 5. активируют лактацию при кормлении. Гиповитаминозспособствует возникновению камней в почках, гематурии.

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ

В₁ – тиамин (антиневритный), под действием тиаминфосфокиназы превращается в кофермент – ТПФ (тиаминпирофосфат). Биохимическая роль: 1. в составе ПДГ-комплекса (пируватдегидрогеназного комплекса) участвует в окислительном декарбоксилировании ПВК в ацетилКоА, 2. в составе α–кетоглутаратдегидрогеназного комплекса (в цикле Кребса) участвует в окислительном декарбоксилировании α-кетоглутарата в сукцинилКоА, 3. участвует в неокислительном декарбоксилировании пирувата с образованием ацетальдегида (далее – этанола при участии НАДНН⁺, т.е. происходит спиртовое брожение), 4. участвует в 2-х транскетолазных реакциях пентозофосфатного пути обмена глюкозы (ПФП). Гиповитаминоз: 1. болезнь бери-бери (в странах Азии и Индокитая, где основным продуктом питания является рис) – 3 формы: а). полиневритная (сухая) – происходит преимущественно поражение периферической нервной системы: расстройство чувствительности, онемение, боли по ходу нервов, тяжесть в ногах, скованность походки → парезы → параличи нижних, затем верхних конечностей, б). отечная форма – преимущественное поражение сердечно-сосудистой системы, в). пернициозная (злокачественная, кардиальная) – острая сердечная недостаточность с летальным исходом. При всех 3-х формах происходит нарушение секреторной и моторной функций ЖКТ. 2. в Европейских странах гиповитаминоз проявляется энцефалопатией (симптом Вернике) - ↓ памяти на недавние события, раздражительность, чувство страха, возможны галлюцинации, или нарушением ССС (синдром Вейса) – одышка, сердцебиение, боли в сердце.

В₂ – рибофлавин (витамин роста), под действием рибофлавинкиназы превращается в коферменты: ФАД (флавиноадениндинуклеотид) и ФМН (флавиномононуклеотид). ФАД и ФМН в составе дегидрогеназ (I класс ферментов) катализируют дегидрирование субстратов и сами при этом восстанавливаются до ФАДН₂ и ФМНН₂, и наоборот, будучи восстановленными, эти коферменты гидрируют субстраты. Биохимическая роль ФАД: участвует: 1. в окислительном декарбоксилировании ПВК в ацетилКоА, в составе ПДГ-комплекса 2. в окислительном декарбоксилировании α-кетоглутарата в сукцинилКоА (реакция ц.Кребса), в составе α–кетоглутаратдегидрогеназного комплекса, 3. в β-окислении жирных кислот до ацетилКоА, 4. в ц.Кребса (в реакции окисления сукцината в фумарат в составе сукцинатдегидрогеназы), 5. в глицерофосфатном челночном механизме (обеспечивает перенос 2-х атомов водорода с цитозольной НАДНН⁺ на внутримитохондриальный ФАД), 6. в синтезе АТФ окислительным фосфорилированием в укороченной дыхательной цепи митохондрий (ДЦ МХ), что сопряжено с синтезом 1,5 АТФ, 7. в микросомальном окислении (обеспечивает инактивацию ксенобиотиков, окисление холестерина с образованием стероидных гормонов и желчных кислот). ФМН – участвует в синтезе АТФ окислительным фосфорилированием (является коферментом дегидрогеназы, окисляющей НАДНН⁺ в полной ДЦ МХ). Гиповитаминоз: воспаление слизистой языка (глоссит), воспаление уголков рта (кейлозис), дерматит, стоматит, ↑ васкуляризации роговицы (кератит), помутнение хрусталика (катаракта), мышечная слабость, слабость сердечной мышцы, остановка роста, выпадение волос (алопеция).

В₅ – пантотеновая кислота (антидерматитный), превращается в коферменты КоАSH и 4-фосфопантотеин, которые в составе трансфераз (II класс ферментов) участвуют в переносе ацильных радикалов. Биологическая роль КоАSH: участвует: 1. в окислительном декарбоксилировании ПВК в ацетилКоА, в составе ПДГ-комплекса, 2. в окислительном декарбоксилировании α-кетоглутарата в сукцинилКоА, в составе α–кетоглутаратдегидрогеназного комплекса, 3. в β-окислении жирных кислот до ацетилКоА, 4. в ц.Кребса, 5. в синтезе жирных кислот и холестерина из ацетилКоА, 6. в синтезе кетоновых тел (ацетоацетат, ацетон, β-гидроксибутират) из ацетиилКоА при ↓оксалоацетата, 7. в синтезе гема из сукцинилКоА и глицина, 8. участвует в синтезе N-ацетилгексозаминов, 9. в реакциях обезвреживания чужеродных веществ в печени, 10. в синтезе мелатонина из серотонина в эпифизе.

4-фосфопантотеин– участвут в синтезе жирных кислот из ацетилКоА в составе АПБ – ацилпереносящего белка пальмитоилсинтазы. Гиповитаминоз: дерматиты, поражение слизистых, дистрофические изменения желез внутренней секреции (часто – надпочечников), невриты, изменения в почках, сердце, эрозии ЖКТ, алопеция, ↓роста, ↓аппетита, психоэмоциональная неустойчивость.

РР - ниацин: никотиновая кислота, никотинамид (антипеллагрический), превращается в коферменты – НАД⁺ (никотинамидадениндинуклеотид), НАДФ⁺ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат), которые в составе дегидрогеназ (I класс ферментов) катализируют дегидрирование субстратов и сами при этом восстанавливаются до НАДНН⁺ и НАДФНН⁺, и наоборот. Биохимическая роль НАД⁺: 1. в составе ПДГ-комплекса участвует в окислительном декарбоксилировании ПВК в ацетилКоА, 2. в составе α–кетоглутаратдегидрогеназного комплекса участвует в окислительном декарбоксилировании α-кетоглутарата в сукцинилКоА, 3. участвует в β-окислении жирных кислот до ацетилКоА, 4. в ц.Кребса (в 3-х реакциях окисления - изоцитрата, α-кетоглутарата и малата), 5. в малат-аспартатном челночном механизме (обеспечивает перенос 2-х атомов водорода с цитозольной НАДНН⁺ на внутримитохондриальную НАД⁺), 6. участвует в синтезе 2,5 АТФ окислительным фосфорилированием в полной дыхательной цепи митохондрий (ДЦ МХ), 7. в дихотомическом распаде глюкозы до 2-х ПВК (гликолиз), 8. в молочно-кислом брожении (восстановление ПВК в лактат в анаэробных условиях) и спиртовом брожении. НАДФ⁺ участвует в 1. апотомическом распаде глюкозы (до рибулозо-5-фосфат), 2.восстановленная форма НАДФНН⁺ участвует в микросомальном окислении, в синтезе жирных кислот и холестерина из ацетилКоА. Гиповитаминоз: пеллагра (шершавая кожа) – болезнь «3-х Д»: 1. дерматит – симметричный, на открытых участках кожи, подверженных УФ (тыльная поверхность рук, шея, лицо), 2. диарея (тошнота, понос, ↓аппетита), 3. деменция (головные боли, головокружение,↑раздражительность → психозы, галлюцинации, слабоумие).

Липоевая кислота (N) (относят к витаминоподобным соединениям) – соединяется с лизином (н/з а/к) в активном центре фермента и образует кофермент – липамид. Биологическая роль: 1. в составе ПДГ-комплекса участвует в окислительном декарбоксилировании ПВК в ацетилКоА, 2. в составе α–кетоглутаратдегидрогеназного комплекса участвует в окислительном декарбоксилировании α-кетоглутарата в сукцинилКоА, 3. активирует утилизацию глюкозы: ↑эффективность мембранного белка-переносчика глюкозы,↓деградацию инсулина и ↓уровень гликозилирования белков крови (применяется при сахарном диабете), 4. антиоксидантная функция – защищает от перекисной модификации атерогенные ЛПНП (препятствует развитию атеросклероза), устраняет свободные радикалы, образующиеся при окислении пирувата в митохондриях, реактивирует другие антиоксиданты: глутатион, витамины С и Е.

В₆ – пиридоксин: пиридоксол, пиридоксаль, пиридоксамин (антидерматитный), превращается в коферменты пиридоксальфосфат и пиридоксаминфосфат, которые в составе аминотрансфераз (II класс ферментов) участвуют в переносе аминогруппы. Биологическая роль: 1. участвуют в трансаминировании, превращая α–аминокислоты в α-кетокислоты, и наоборот (при этом пиридоксальфосфат превращается в пиридоксаминфосфат, обратимо): например, аспартат ⇄ оксалоацетат, пируват ⇄ аланин, глутамат ⇄ α-кетоглутарат, 2.пиридоксальфосфат (фосфопиридоксаль) в составе декарбоксилаз (IV класс ферментов) участвует в декарбоксилировании аминокислот с образованием биогенных аминов: из тирозина образуются катехоламины: дофамин → норадреналин → адреналин (в мозговом веществе надпочечников); из глутамата → ГАМК; из триптофана → серотонин; из гистидина → гистамин, 3. участвует в синтезе витамина РР из триптофана (н/з а/к) (В₆ -зависимая кинурениназа), 4. участвует в синтезе гема (на этапе образования аминолевулиновой кислоты из сукцинилКоА и глицина), 5. участвует во взаимопревращении глицина и серина, 6. в синтезе йодтиронинов из тирозина в щитовидной железе, 7. в синтезе цистеина из гомоцистеина и серина, 8. в образовании аллизина и «лизин-лизиновых сшивок» при созревании коллагена и образовании коллагеновых фибрилл. Гиповитаминоз:дерматит (пеллагроподобный, т.к. ↓синтез РР из триптофана), периферические невриты, эпилептиформные припадки,↑возбудимость (↓ГАМК), возможны галлюцинации и нарушение психики (↓биогенных аминов), задержка роста, анемия (↓синтеза Нb), остеопороз (нарушение созревания коллагена, ↓«лиз-лиз сшивок»).

С – аскорбиновая кислота (антицинготный, антискорбутный). Аскорбиновая кислота образует редокс-пару с дегидроаскорбиновой кислотой (-2Н⁺); обратное восстановление дегидроаскорбата в аскорбат происходит при участии - глутатион-SH. Биологическая роль: 1. витамин С в составе моноксигеназ (I класс ферментов) участвует в гидроксилировании субстратов, например, а). в гидроксилировании дофамина в норадреналин, б). в гидроксилировании триптофана в серотонин, в). гидроксилировании пролина и лизина при посттрансляционном созревании коллагена, 2. участвует в распаде Нb (в реакции окисления гема по α–метеновой связи между А и В пиррольными кольцами), 3. в синтезе кортикостероидов из холестерина, 4. в синтезе желчных кислот из ХС, 5. восстанавливает Fе³⁺ в F²⁺, что необходимо для всасывания железа в кишечнике, для освобождения железа из связи с трансферрином и его поступления в ткани, и необходимо для освобождения железа из белков, его депонирующих – ферритин, гемосидерин); 6. поддерживает в восстановленной форме железо (F²⁺) в составе цитохрома Р₄₅₀, участвующего в детоксикации ксенобиотиков, 7. защищает Нb и Мb от окисления, 8. участвует в антиоксидантной защите, обезвреживая свободные радикалы кислорода и защищая другие антиоксиданты от АФК – витамин Е, β-каротин; 9. участвует в антиоксидантной защите ферментов (НАДФНН⁺-зависимых фолатредуктазы и дигидрофолатредуктазы), обеспечивающих образование активной формы фолиевой кислоты – ТГФК, 10.имеет иммуностимулирующую активность (стимулирует клеточный и гуморальный иммунитет,↑миграцию лимфоцитов и синтез γ-интерферона). Гиповитаминоз (симптомы цинги): 1. поражение сосудов и опорных тканей (вследствие нарушения созревания коллагена и ↓способности депонировать «цементирующие» вещества),↑ломкость и проницаемость капилляров → подкожные кровоизлияния, кровоточивость и разрыхление десен, 2. дегенерация одонтобластов → кариес, расшатывание и выпадение зубов, 3. отеки и боли в ногах, 4.↓способности использовать железо в синтезе Нb, 5.↓сопротивляемости организма инфекционным заболеваниям, 6. одышка, боли в сердце, тахикардия, 7.↓регенераторной способности →↓заживления ран.

В_9,с – фолиевая кислота (антианемический, антидерматитный), превращается в кофермент ТГФК (тетрагидрофолиевая кислота), который в составе трансфераз (II класс ферментов) участвует в переносе одноуглеродных радикалов (формил-, метил-, метилен-, метенил- и др.), присоединяя их по N⁵ и/или N¹⁰ - атомам. Биологическая роль: 1. участвует в синтезе пуринов (аденин и гуанин), встраивая 2 и 8 углеродные атомы в пуриновое кольцо, 2. в превращении урацила в тимин, 3. в обмене глицина и серина, 4. в ресинтезе SАМ (S-аденозилметионин) из SАН (S-аденозилгомоцистеин) при участии метил-кобаламина. (SАМ участвует в метилировании норадреналина в адреналин, в метилировании серотонина в мелатонин, в метилировании этаноламина в холин и, соотв-но, в синтезе – ацетилхолина, лецитина, сфингомиелина). Гиповитаминоз: 1. макроцитарная анемия: в крови ↑неправильной формы эритроциты, ↓количество э/ц, т/ц, л/ц и их созревание, т.к.↓синтез ДНК, РНК и белка, 2. нарушается регенерация эпителия кожи, слизистых, сперматогенного эпителия.

В₁₂ – кобаламин (антианемический), превращается в коферменты: Метил-кобаламин и 5-дезоксиаденозилкобаламин (5-ДАК). Биологическая роль метил-кобаламина: 1. участвует в ресинтезе SАМ (S-аденозилметионин) из SАН (S-аденозилгомоцистеин), 2. 5-ДАК участвует в синтезе СукцинилКоА из метилмалонилКоА (сукцинилКоА + глицин → синтез гема и, соотв-но, хромопротеидов – Нb, Мb, цитохромов, каталазы, пероксидазы; также СукцинилКоА – макроэрг цикла Кребса). Гиповитаминоз: 1. пернициозная макроцитарная анемия Аддисона-Бирмера, 2. фуникулярный миелоз: поражение задних и боковых столбов спинного мозга вследствие ↓синтеза миелина (↓синтеза холина →↓сфингомиелина, лецитина), дегенеративные изменения в периферической и центральной нервной системы (при↑пропионилКоА и метилмалонилКоА активируется синтез из них жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов – нефизологические ЖК, которые включаются в липиды нейронов → дистрофия и демиелинизация нервных волокон). Для всасывания В₁₂ необходим фактор Кастла - гликопротеид обкладочных клеток желудка (при заболеваниях желудка, например, при гипо- или анацидном гастрите, ↓ всасывание В₁₂ ).

Н – биотин (антисеборейный), в активном центре карбоксилаз взаимодействует с лизином, образуя кофермент биоцитин, в котором по N¹ происходит АТФ-зависимое присоединение и активирование СО2 с образованием карбоксибиоцитина, участвующего в реакциях карбоксилирования и транскарбоксилирования. Биохимическая роль: 1. участвует в АТФ-зависимом карбоксилировании ПВК в оксалоацетат (ЩУК) в составе пируваткарбоксилазы (VI класс ферментов - лигазы): ОА участвует в ц.Кребса, в глюконеогенезе, в малат-аспартатном и цитратном челночных механизмах, в трансаминировании, в синтезе аспартата, 2. участвует в карбоксилировании пропионилКоА в метилмалонилКоА (далее в сукцинилКоА при участии В₁₂, см. выше), 3. участвует в синтезе жирных кислот, карбоксилируя ацетилКоА в малонилКоА. Гиповитаминоз: 1. себорея – гиперпродукция секрета сальных желез, 2. воспаление волосяных луковиц → нарушение структуры и роста волос, 3. поражение ногтей, 4. дерматиты, 5. усталость, 6. боли в мышцах.

Витаминоподобные соединения: 1. холин (В₄) – является предшественником ацетилхолина, лецитина (при гиповитаминозе: жировая инфильтрация печени,↓функции детоксикации, поражение почек), 2. оротовая кислота – предшественник пиримидиновых азотистых оснований: тимин, урацил, цитозин (при гиповитаминозе: нарушение деления и дифференцировки быстропролиферирующих клеток крови, сперматогенного эпителия, эпителия кожи и слизистых); 3. убихинон – компонент дыхательной цепи митохондрий (при гиповитаминозе:↓окислительное фосфорилирование →↓синтез АТФ), 4. пангамовая кислота (В₁₅)– является источником метильных групп (↑-ет трансметилирование, обеспечивая синтез лецитина, креатинфосфата в мышцах и миокарде), 5. биофлавоноиды (вит.Р) – капилляроукрепляющая функция (является синергистом в.С, регулирующего синтез зрелого коллагена), антиоксидантное действие (при гиповитаминозе: боли в ногах, плечах, мышцах, ↑ кровоточивость десен, ↑ утомляемость, подкожные кровоизлияния).

ФЕРМЕНТЫ

Ф – это биологические катализаторы белковой природы, которые, катализируя отдельные реакции, обеспечивают протекание обмена веществ в живых организмах. В отличие от неорганических катализаторов, Ф: 1. обладают на несколько порядков более высокой каталитической активностью, т.е. скорость ферментативного катализа на несколько порядков выше (10⁸ – 10¹⁴), чем небиологического катализа, вследствие снижения ферментом энергии активации (Еакт.), 2. Ф функционируют в мягких условиях – при физиологических значениях рН, t⁰, р, 3. Ф обладают высокой специфичностью действия (субстратной, каталитической), 4. для Ф характерен широкий спектр действия, т.е. Ф катализируют реакции самых разнообразных типов, 5. для Ф характерна кооперативность и последовательность действия, 6. активность Ф и их количество регулируется в живых системах. При этом Ф, как и неорганические катализаторы: 1. катализируют только энергетически возможные реакции, 2. не изменяют направление реакции и не изменяют равновесия обратимой реакции, а только ускоряют его наступление, 3. не расходуются в процессе реакции.

Значительная часть Ф является сложными белками – холоферментами, которые состоят из апофермента и небелкового компонента – кофактора, который может быть представлен коферментом и ионом металла (железо, медь, магний, цинк, кальций и др. – 1. являются электрофильной группой активного центра фермента, способной взаимодействовать с отрицательно заряженными группами субстрата; 2. могут служить мостиком между апоферментом и коферментом; 3. металл с переменной валентностью может участвовать в переносе электронов). Коферменты делятся на 2 группы: 1. производные витаминов – ТПФ (В₁-тиамин), ФАД и ФМН (В₂-рибофлавин), КоАSН (В₅-пантотеновая кислота), НАД⁺ и НАДФ⁺ (РР-никотинамид), Пиридоксальфосфат и пиридоксаминфосфат (В₆-пиридоксин), ТГФК (В₉-фолиевая кислота), Аскорбиновая кислота – вит.С, Карбоксибиоцитин (Н-биотин), Метилкобаламин и 5-дезоксиаденозилкобаламин (В₁₂-кобаламин); 2. невитаминные коферменты – S-Аденозилметионин (SАМ), фосфоаденозинфосфат (ФАФ), АДФ, УДФ, ЦДФ, гем, глутатион, убихинон, α-кетоглутарат и др.

Активный центр Ф (АЦ) - участок молекулы Ф, к которому присоединяется субстрат (S) и который обеспечивает его превращение в продукт (Р) реакции. АЦ представляет собой уникальную пространственную конфигурацию из функциональных групп аминокислот; форма и размеры АЦ соответствуют пространственной структуре S. В формировании АЦ участвуют функциональные группы а/к: карбоксильные -СООН группы глу и асп; ОН-группы тре, тир, сер; NН₂-группы арг, лиз; SН-гр. цистеина; гидрофобные радикалы а/к и др. В АЦ выделяют якорный участок, ответственный за присоединение S, и каталитический, ответственный за превращение S в Р реакции.

Этапы ферментативного катализа и механизм действия Ф: 1. диффузия S к Ф, их оптимальное сближение и специфическое связывание функциональных групп а/к активного центра Ф с S, с обазованием фермент-субстратного комплекса (ЕS). 2. преобразование S за счет 2-х механизмов: а). кислотно-основного катализа (обмен протонами между S и активным центром Ф) и б). ковалентного (нуклеофильно-электрофильного) катализа (происходит обмен электронами между S и активным центром Ф), в результате происходят электронно-конформационные перестройки с переходом одного неустойчивого переходного ЕS комплекса к другому ЕS*. 3. S в ЕS комплксе становится энергетически неустойчивым, происходит расшатывание его структуры, возникает эффект «дыбы» - натяжение межатомарных связей, структура S дестабилизируется, происходит изменение его электронной структуры, и формируется продукт, который отделяется от активного центра Ф: Е + S → ЕS → ЕS* → ЕР → Е + Р. При взаимодействии Е с S происходит многоточечное связывание S с функциональными группами а/к, коферментом, ионами металлов активного центра Ф → образуется целая сеть связей: водородных, электростатических, гидрофобных – эти связи являются подвижными, что обеспечивает электронно-конформационные перестройки при переходе одного нестабильного промежуточного активированного состояния в другое (ЕS → ЕS*). Суть действия Ф : очень медленно протекающая, благодаря высокому энергетическому барьеру (Ебар.), реакция с участием фермента начинает протекать по-иному: вместо одной прямой реакции с высоким энергетическим барьером, в ЕS комплексе начинает протекать несколько новых реакций, каждая из которых имеет более низкий энергетический барьер (низкую энергию активации – Еакт.) и запаса энергии у реагирующих молекул хватает для превращения S в продукт реакции- Р. При этом сумма Еакт. промежуточных реакций меньше Еакт. некатализируемой реакции. Энергетический барьер (Ебар.) реакции – минимальный запас энергии у молекул системы, который обеспечивает протекание реакции. Энергия активации (Еакт.) – энергия, которую необходимо дополнительно сообщить молекулам системы, чтобы достичь уровня Ебар. и преодолеть его, чтобы реакция началась. Ф снижают Еакт. путем увеличения числа активированных молекул, которые становятся реакционно способными на более низком энергетическом уровне.

Теорию механизма действия и кинетику ферментативного катализа разработали Михаэлис и Ментен в 1913г. Скорость (υ) ферментативной реакции является мерой каталитической активности фермента. Графически зависимость υ от концентрации S описывается гиперболой и называется кривой Михаэлиса. Константа Михаэлиса – Кm характеризует каталитическую активность Ф, чем меньше Кm, тем выше активность фермента. Кm отражает сродство Ф к S: чем меньше Кm, тем выше сродство. Кm соответствует той концентрации S, при которой скорость реакции достигает ½ Vmax (Vmax достигается при насыщении всех молекул фермента S). Линейное преобразование по методу двойных обратных величин (1/Vmax и 1/Кm) по Лайнуиверу-Берку используется для практического определения ключевых показателей каталитической активности - Vmax и Кm. Математически выражение зависимости υ от концентрации S описывается уравнением Михаэлиса-Ментен: υ = Vmax ^. [S] /Кm + [S].

Активность Ф определяется по снижению количества S или по нарастанию количества Р реакции. Скорость реакции определяют как изменение [S] или [Р] в единицу времени (моль/л ^. сек). 1 катал – количество Ф, которое превращает 1 моль S за 1 секунду. Международные единицы активности (МЕ) – кол-во Ф, превращающего 1 мкмоль S за 1 минуту. Удельная активность – количество каталов/масса белка (г).

Зависимость υ от t: с увеличением температуры на каждые 10⁰ скорость реакции возрастает в 2 раза. Оптимальная t для большинства Ф составляет 40-50⁰, скорость реакции↓ вследствие тепловой денатурации. Зависимость υ от рН: активность Ф ↓при отклонении рН среды от оптимальных значений в обе стороны, т.к. рН влияет на ионизацию функциональных групп в активном центре Ф (исключение – для пепсина опт. рН= 1,5-2,5; для аргиназы – 9,5-9,9).

Специфичность действия Ф - характеризует способность Ф катализировать только одну определенную реакцию, воздействуя лишь на один S или группу структурно сходных S. В основе специфичности лежит высокое соответствие, т.е. пространственная и электровалентная комплементарность S и АЦ фермента. Выделяют: 1. абсолютную субстратную специфичность – характеризует способность Ф катализировать превращение только 1-ого S (пример – аргиназа, расщепляющая аргинин на мочевину и орнитин), 2. относительную – способность Ф превращать группу структурно сходных субстратов (по функциональной группе, по химической связи), напр., гексокиназа – катализирует фосфорилирование глюкозы, фруктозы, галактозы), 3. стереоспецифичность - Ф катализирует превращение только одного из 2-х стереоизомеров (напр., лактатдегидрогеназа превращает только L-лактат, но не D; оксидаза аминокислот окисляет только L-аминокислоты, но не D).

Классификация и номенклатура Ф: в основе лежит тип катализируемой реакции, в каждом из 6 классов объединены Ф, обладающие одинаковой реакционной специфичностью. Подклассы и подподклассы сформированы с учетом преобразуемой группы субстрата. Каждый Ф имеет свой 4^х-значный классификационный номер. Названия Ф составляются из названия S, типа катализируемой реакции (концевой суффикс – аза). 1класс: оксидоредуктазы – катализируют ОВР, окисляя субстраты (S) путем дегидрирования с переносом 2-х электронов (2е^-) и 2Н⁺ (протонов) на кислород (называются аэробными дегидрогеназами) и на другой субстрат (анаэробные дегидрогеназы), и путем присоединения 1 или 2-х атомов кислорода, при участии моно- или диокигеназ, соответственно. Все Ф этого класса – сложные белки, коферментами которых могут быть – НАД⁺, НАДФ⁺, ФАД, ФМН, гем. Важнейшие подклассы: дегидрогеназы аэробные и анаэробные, редуктазы, моно- и диоксигеназы. Представители: лактатдегидрогеназа (ЛДГ), сукцинатдегидрогеназа, малатдегидрогеназа, фенилаланинмонооксигеназа. 2 класс: трансферазы – катализируют перенос атомных групп, радикалов с S на S. Коферменты – КоАSН, ТГФК, АДФ, УДФ, ЦДФ, ФАФ, Пиридоксальфосфат, Метил-кобаламин, Биоцитин, SАМ. Подклассы: Аминотрансферазы, сульфотрансферазы, ацилтрансферазы и др. 3 класс: гидролазы – катализируют разрыв связи с присоединением воды. Деполимеризуют сложные S до низкомолекулярных веществ. Особенно важна их роль в переваривании в ЖКТ. Большинство Ф этого класса – простые белки. Подклассы: эстеразы, пептидазы, амилаза, АТФаза и др. 4 класс: лиазы – катализируют негидролитический и неокислительный распад веществ по –С-С-, -С-О-, -С-N- связям, с замыканием двойных связей и выделением простых веществ: СО₂, NН₃, Н₂О, а также - обратные этим реакции и тогда называются синтазами. Коферменты: ТДФ, пиридоксальфосфат. Представители: пируватдекарбоксилаза, цитратсинтаза и др. 5 класс: изомеразы – катализируют внутримолекулярные превращения – перенос водородов, групп атомов, перемещение двойных связей и др. Коферменты: НАД⁺, пиридоксальфосфат, 5-Дезоксиаденозилкобаламин. Представители: глюкозо-Ф)-изомераза, триозо-Ф)-изомераза и др. 6 класс: лигазы (синтетазы) – катализируют реакции синтеза субстратов с затратами энергии АТФ. Большинство – простые белки, некоторые содержат биотин. Представители: пируваткарбоксилаза, глутамин- и аспарагинсинтетазы.

Изоферменты (ИФ) – генетически детерминированные молекулярные формы ферментов, которые катализируют одну и туже реакцию, но различаются по каталитической активности, т.е. по Кm и Vmax, что связано с различиями в структуре, ф/х свойствах, чувствительности к аллостерическим модуляторам и др. ИФ одного семейства неравномерно распределены в разных органах и тканях, в субклеточных структурах, что обусловливает разную интенсивность протекания соответствующих реакций, т.е ИФ выполняют регуляторную роль в метаболизме. Являясь органоспецифичными, ИФ играют большую роль в энзимодиагностике, т.к. в норме в крови они не выявляются (в следовых количествах), а обнаруживают пик активности в крови только при деструктивных процессах в тканях. Например, 1). Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) – состоит из 4-х субъединиц 2-х типов: М и Н, разное сочетание которых порождает 5 изоформ: ЛДГ1 (4Н) и ЛДГ2 (3Н1М) – в сердце, э/ц, л/ц, почках; ЛДГ3 (2Н2М) – в поджелудочной железе, т/ц, л/ц; ЛДГ4 (1Н3М) и ЛДГ5 (4М) – в печени, скелетной мускулатуре. ЛДГ – катализирует обратимую реакцию НАДНН⁺/НАД⁺-завимого превращения пирувата в лактат. Активность ЛДГ1,2 повышается в крови при инфаркте миокарда, ЛДГ4,5 – при патологиях печени и скелетной мускулатуры. 2). Креатинкиназа (КК) – сотоит из 2-х субъединиц (М и В), разное сочетание которых образует 3-и изофермента: ММ – преимущественно локализован в скелетной мускулатуре (активность↑в крови при заболеваниях скелетной мускулатуры – миозиты, миопатии), МВ – в сердце (↑в крови при инфаркте миокарда, сердечной недостаточности), ВВ – в мозге (↑при нарушении мозгового кровообращения). КК – катализирует реакцию АТФ-зависимого фосфорилирования креатина в креатин-Ф). 3). Липаза – является абсолютно органоспецифичным ферментом для поджелудочной железы и уровень липазы↑в крови при панкреатите.

Ферменты крови делятся на: 1. индикаторные (внутриклеточные), 2. секреторные (синтезируются в печени и секретируются в кровь для выполнения определенных функций, например, ферменты системы свертывания крови), 3. экскреторные (синтезируются в печени и вырабатываются в норме в составе желчи, а при патологии выходят в кровь, как например, щелочная фосфатаза).

Аллостерические ферменты (АФ) – это регуляторные Ф, которые в своей молекуле, помимо активного центра, имеют регуляторный – аллостерический центр, с которым взаимодействуют эффекторы (модуляторы), изменяющие каталитическую активность Ф вследствие его конформационных перестроек. При этом активность Ф↑или↓. АФ, как правило, располагаются вначале метаболического пути и изменение их активности под действием эффекторов сопровождается либо↑ интенсивности всего процесса, либо↓. Роль эффекторов могут выполнять различные метаболиты, коферменты, ионы металлов, гормоны, продукты, иногда субстраты. АФ делятся на: 1. гетеротропные - эффектором для них является определенный метаболит, но не субстрат; 2. гомотропные – сами субстраты являются их положительными эффекторами, ↑их активность. Пример АФ – фосфофруктокиназа (ФФК), которая катализирует одну из реакций гликолиза - реакцию фосфорилирования фруктозо-6Ф) во фруктозо 1,6-диФ). АДФ и остаток фосфорной кислоты являются положительными эффекторами ФФК, а АТФ – отрицательным эффектором.

Ингибирование ферментов – происходит при действии веществ, угнетающих каталитическую активность Ф. Виды ингибирования: 1. необратимое – стойкое ингибирование Ф, вызванное ковалентным связыванием ингибитора (I) с Ф (с его активным центром или вне АЦ), что сопровождается значительной модификацией Ф (разрушение или изменение 1 или нескольких функциональных групп Ф). Пример - действие ионов тяжелых металлов: мышьяка, ртути, которые ингибируют ферменты ПДГ-комплекса; свинца и ртути, которые ингибируют ферменты синтеза гема. 2. обратимое – I действует обратимо, образуя нековалентные связи с Ф, и при определенных условиях диссоциирует с восстановлением активности Ф. Обратимое ингибирование делится на: а). конкурентное – вызывается действием веществ, являющихся структурными аналогами S. I соединяется с АЦ фермента, подменяя собой S. Но повышением концентрации S можно вытеснить I из АЦ фермента и снять торможение реакции. При конкурентном ингибировании↑Кm, но Vmax – не меняется. Пример, сукцинатдегидрогеназа (катализирует превращение сукцината в фумарат в цикле Кребса) тормозится малоновой кислотой, которая является структурным аналогом сукцината. б). неконкурентное ингибирование – I не имеет структурного сходства с S и присоединяется к Ф одновременно с S, при этом образуется тройной Ф - S- I комплекс. Присоединяется I в области АЦ фермента, или вне его, изменяет конформацию Ф (особенно его АЦ), что сопровождается потерей ферментативной активности. Повышением концентрации S, вернуть активность Ф не удается. Реактивации Ф можно достичь только действием связывающих I веществ. При неконкурентном ингибировании↓Vmax при неизмененной Кm. в). субстратное ингибирование – возникает при избытке S. К Ф, в этом случае, может присоединяться добавочная молекула S, вследствие чего образуется непродуктивный Ф - S комплекс. г).аллостерическое ингибирование – происходит при присоединении к аллостерическому центру Ф отрицательного эффектора, что ведет к конформационным перестройкам в молекуле Ф и↓ его активности.

Энзимопатология – заболевания, связанные с нарушением функционирования Ф. Типы энзимопатий: 1. наследственные – обусловлены врожденной недстаточностью активности Ф вследствие изменения его структуры или нарушения синтеза Ф. Примеры, 1). Фенилкетонурия – развивается при↓активности фенилаланинмонооксигеназы, катализирующей гидроксилирование ф/а в тир, 2). Галактоземия – при↓ активности галактозо-1Ф)-уридилил-трансферазы, 3). Гликогенозы (например, болезнь Гирке – ↓активности глюкозо-6Ф)-фосфатазы, агликогеноз (↓ гликогенсинтазы), 4). Мукополисахаридозы (↓ активности ферментов распада гликозаминогликанов), 5). Порфирии (↓ активности ферментов синтеза гема) и др. 2. алиментарные (пищевые) – возникают при недостатке поступления в организм витаминов, микроэлементов, н/з а/к. 3. токсические – развиваются при действии на организм токсинов инфекционных агентов, при передозировке лекарственных препаратов, которые могут быть конкурентными или неконкурентными I ферментов. 4. энзимопатии, связанные с нарушением организации метаболических процессов, например, при нарушении кровоснабжения тканей.

Энзимодиагностика – определение активности Ф в биологических объектах (крови, моче, желудочном соке, ликворе, биоптатах) с целью постановки диагноза, а также использование Ф в качестве реактивов при проведении различных биохимических анализов. Энзимодиагностика основана на неравномерном, иногда специфическом, распределении Ф (изоФ) в разных органах и тканях. В кровь Ф поступает из клеток при формировании патологического очага. При патологии в сыворотке крови могут наблюдаться следующие изменения в содержании Ф : 1. гиперферментемия, 2. гипоферментемия, 3. появление в крови Ф, в норме отсутствующего.

Энзимотерапия – использование в лечебных целях Ф и лекарственных веществ, влияющих на их активность. В лечебных целях применяют Ф, коФ (витамины, микроэлементы), активаторы (напр., гормоны) и нгибиторы Ф (лекарственные в-ва, конкурентно ингибирущие Ф (например, сульфаниламиды); неконкурентно ингибирующие (аспирин – ↓ активность циклоксигеназы → ↓синтез простагландинов, ↓тромбоксанов); антибиотики – ингибирующие синтез Ф .

Регуляция активности Ф: выделяют 2 механизма регуляции: 1). быстрая – осуществляется за счет изменения активности Ф вследствие изменения свойств окружающей среды: рН, t, концентрации S, коФ, Р, присоединение I, активатора, или вследствие изменения активности регуляторных (аллостерических) ферментов. 2). более медленная регуляция – путем изменения концентрации Ф, за счет регуляции скорости их синтеза или за счет изменения интенсивности их деградации. Ф делятся на конститутивные – концентрация их к клетке постоянна, следовательно скорость их синтеза не регулируется, и на регулируемые, которые в свою очередь подразделяются на адаптивные (индуцибельные) – их синтез при необходимости стимулируется соответствующим индуктором (ферменты катаболизма активируются ↑-ем концентрации S, и репрессируемые – их синтез подавляется при увеличении в клетке корепрессоров, (напр.,↑концентрации продукта активирует ферменты анаболизма).

Механизмы активирования Ф: 1. активирование проФ путем частичного протеолиза (напр., пепсиноген → в пепсин под действием соляной кислоты в желудке), 2. активирование ионами металлов, участвующих в формировании АЦ фермента или в связывании S (напр., Nа⁺,К⁺-АТФ(аза) – активируется ионами Nа⁺, К⁺), 3. активирование восстановителями (напр., глутатион, аскорбиновая кислота, которые предохраняют от окисления SН–группы Ф, важные для каталитической функции). 4. за счет ковалентной модификации Ф путем фосфорилирования/дефосфорилирования (напр., гликогенфосфорилаза «в» переходит в активную форму «а» за счет фосфорилирования). 5. аллостерическая активация под действием аллостерических эффекторов. 6. за счет диссоциации неактивного комплекса фермент-белок или диссоциации субъединиц молекулы Ф (активация протеинкиназы при диссоциации на каталитические и регуляторные субъдиницы под действием вторичного посредника – цАМФ), или наоборот, ассоцация субъединиц Ф.

 

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ

Биологическое окисление (БО) – это катализируемое ферментами окисление веществ в тканях, которое происходит: 1). путем дегидрирования субстратов с переносом водорода на вдыхаемый кислород (аэробное окисление) или на другой акцептор (анаэробное окисление) при участии аэробных и анаэробных дегидрогеназ, соответственно; либо 2). путем включения в субстрат одного или 2-х атомов кислорода, при участии монооксигеназ и диоксигеназ, соответственно. Реакции анаэробного окисления протекают в цитоплазме, аэробное окисление происходит - в митохондриях, с участием дыхательной цепи (ДЦ), в микросомах, пероксисомах. Окисление восстановленных субстратов (SН₂) сопровождается освобождением

2 атомов водорода, которые используються в реакциях восстановительного синтеза и в дыхательной цепи митохондрий, где происходит их соединение с кислородом с образованием эндогенной воды, а энергия электронов рассеивается в виде тепла (〜50-60%), поддерживая t⁰ тела, и аккумулируется в синтезируемых молекулах АТФ (〜 40-50%). АТФ является подвижным, перемещающимся в клетке, универсальным источником химической энергии для большинства эндергонических биологических систем. Время жизни молекулы АТФ не превышает 1-2 минуты, в сутки в организме человека синтезируется и распадается количество АТФ, равное массе тела. При гидролизе 1 моля АТФ освобождается в реальных условиях клетки 〜50 кДж энергии (〜12 ккаль/моль). Использование АТФ как источника энергии возможно только при условии непрерывного его синтеза из АДФ и Н₃РО₄ за счет энергии окисления органических соединений, т.е. аденилатная система функционирует как биологический аккумулятор энергии, освобождающейся в реакциях окислительного распада веществ, который обеспечивает энергией все работающие механизмы клеток. Энергия в процессе жизнедеятельности необходима для поддержания t⁰ тела, для совершения химической работы (синтез органических содинений, усложнение структуры веществ); совершения осмотической работы (транспорт веществ через биологическую мембрану против градиента концентрации); механической работы (мышечное сокращение) и др.

Каждое органическое соединение обладает определенным запасом внутренней энергии, часть которой может быть использована для совершения полезной работы, такую энергию системы называют свободной энергией (G). В зависимости от изменения свободной энергии химические реакции делятся на: 1. экзергонические – протекают самопроизвольно и сопровождаются уменьшением свободной энергии веществ системы (▵G). Это реакции с отрицательными значениями ▵G, реакции распада веществ, и 2. эндергонические – это реакции с положительныи значениями ▵G и для их протекания энергия должна поступать извне. Это реакции усложнения структуры и синтеза веществ. В биологических системах существует сопряжение этих процессов, т.е. эндергонические реакции (териодинамически невыгодные) могут протекать только за счет энергии экзергонических реакций.

Тканевое дыхание – поглощение клетками кислорода, необходимого для реализации процессов БО. 90% поступающего в клетки О2 поглощается в дыхательной цепи переноса электронов, что сопряжено с синтезом АТФ, остальная часть кислорода используется в других окислительно-восстановительных реакциях при участии оксидаз и оксигеназ.

Этапы БО, сопряженного с синтезом АТФ: Носителями энергии являются электроны, формирующие связи между атомами в органических субстратах, и чтобы использовать эту энергию, необходимо разорвать в молекуле субстрата межатомарные связи и дать возможность возбужденным электронам высвободить свою избыточную энергию:

1) распад олиго- и полимеров до мономеров (белков и пептидов до а/к, олиго- и полисахаридов до моносахаров, жиров до глицерина и жирных кислот), 2) окислительный распад глюкозы (дихотомический распад, гликолиз), а/к (окислительное дезаминирование), глицерина до ПВК, 3) окислительное декарбоксилирование ПВК в ПДГ-комплексе и β-окисление жирных кислот до АцетилКоА, а также окисление кетогенных аминокислот до АцетилКоА, 4) окисление АцетилКоА в цикле Кребса до 2СО₂, 5) окислительное фосфорилирование (ОФ) в дыхательной цепи митохондрий, которое сопровождается синтезом АТФ за счет энергии электронов восстановленных на предыдущих этапах НАДНН⁺ и ФАДН₂.

В ПДГ-комплексе происходит окислительное декарбоксилирование ПВК с образованием АцетилКоА и восстановлением НАДНН⁺ при участии 3-х ферментов (ТПФ-зависимая пируватдекарбоксилаза, ацетиллипамидтрансфераза, ФАД-зависимая дигидролипамиддегидрогеназа) и 5 коферментов – ТПФ (В₁-тиамин), Липамид (Липоевая кислота), КоАSН (В₅-пантотеновая кислота), ФАД (В₂-рибофлавин), НАД⁺ (РР-никотинамид). Последовательность реакций в ПДГ-комплексе: 1. декарбоксилирование ПВК при участии ТПФ-зависимой пируватдекарбоксилазы; 2. перенос ацетильного остатка пирувата на КоАSН при участии ацетиллипамидтрансферазы с образованием АцетилКоА и дигидролипамида. 3. окисление дигидролипамида при участии ФАД-зависимой дигидролипамиддегидрогеназы с последовательным восстановлением ФАД, а затем НАД⁺ до НАДНН⁺. Далее АцетилКоА окисляется в ц. Кребса, а НАДНН⁺ окисляется в полной ДЦ.

В цикле Кребса происходит окислительный распад АцетилКоА до 2СО₂, что сопровождается восстановлением 3НАДНН⁺, 1ФАДН₂ и синтезом 1 АТФ (ГТФ) субстратным фосфорилированием за счет энергии СукцинилКоА. Далее 3НАДНН⁺ окисляются в ПДЦ митохондрий (полной дыхательной цепи) и это обеспечивает синтез 7,5 АТФ (на каждую по 2,5), а ФАДН₂ окисляется в УДЦ (укороченной дыхательной цепи), что обеспечивает синтез 1,5 АТФ. Т.о., на каждую АцетилКоА синтезируется по 10 АТФ, из которых 1 АТФ – собственно в цикле Кребса субстратным фосфорилированием (SФ) за счет энергии сукцинилКоА и 9 АТФ – окислительным (ОФ) в дыхательной цепи. Значение цикла Кребса: 1. является основным генератором атомов водорода для ДЦ митохондрий (4 пары атомов водорода, за счет дегидрирования 4-х S: изоцитрата, кетоглутарата, сукцината и малата), 2. за счет энергии сукцинилКоА синтезируется 1АТФ субстратным фосфорилированием, 3. ц. Кребса объединяет реакции распада и синтеза веществ (амфиболичность ц. Кребса): так, до ЩУК распадаются аспарагин и аспартат, и из него же синтезируются; глутамат, глутамин ⇆ α-кетоглутарат; из сукцинилКоА синтезируется гем), 4. анаплеротическая функция (пополняющая): а). образование ЩУК за счет карбоксилирования ПВК при участии митохондриальной АТФ,карбоксибиотин-зависимой пируваткарбоксилазы; б). образование ПВК и восстановленного НАДФНН⁺ из малата при участии НАДФ⁺-зависимой малатдегидрогеназы (малик-фермент).

Механизмы синтеза АТФ: 1 – окислительное фосфорилирование в ДЦ (основной механизм) и 2 – субстратное фосфорилирование, при котором синтез АТФ происходит за счет энергии макроэргического субстрата (МС). Макроэргическими называются S, имеющие в своей молекуле макроэргическую связь, при разрыве которой освобождается большое количество свободной энергии (более 20–25 кДж/моль или 5–6 ккаль/моль). К МС относятся: АТФ и другие нуклеозидтрифосфаты, сукцинилКоА – образуется в ц.Кребса; креатинфосфат – мышечный макроэрг; два субстрата гликолиза: 1,3-дифосфоглицерат и фосфоенолпируват.

Основным энергодающим процессом является соединение водорода, отщепляемого от распадающихся органических веществ, с вдыхаемым О₂. Этот процесс представляет собой реакцию горения водорода в кислороде, протекающую со взрывом и ведущую к образованию Н₂О. Однако, в живых системах происходит постепенное поэтапное освобождение энергии (не взрывообразно) с участием компонентов ДЦ, локализованных во внутренней мембране митохондрий.

Окислительное фосфорилирование (ОФ) – синтез АТФ путем фосфорилирования АДФ за счет энергии трансмембранного электрохимического протонного потенциала (▵μН⁺), возникающего при движении 2-х электронов по компонентам дыхательной цепи от восстановленных НАДНН⁺ и ФАДН₂ к О2, который является конечным акцептором водорода, отщепляемого от окисляемых субстратов.

Трансмембранный электрохимический протонный потенциал (▵μН⁺) – это градиент концентрации ионов водорода и электрических зарядов по обе стороны внутренней мембраны митохондрий. Этот потенциал складывается из разности электрических зарядов, равной 0,2 В, и концентрационного градиента ионов водорода = 0,05В, и т.о. общая величина (▵μН⁺) составляет 0,25В. Возникает (▵μН⁺) путем перекачки ионов водорода из матрикса митохондрий в межмембранное пространство (между внутренней и внешней мембранами митохондрий), при этом внешняя поверхность внутренней мембраны заряжается положительно за счет↑[Н⁺]. В дальнейшем протоны возвращаются в матрикс митохондрий, проходя по протонному каналу (Н₀-субъединица) сопрягающего устройства дыхательной цепи, и при этом энергия мембранного потенциала аккумулируется в синтезируемых молекулах АТФ при участии АТФ-синтазы (Н₁-субъединица сопрягающего устройства), а активированный кислород соединяется с протонами из матрикса, образуя эндогенную воду. В точках сопряжения окисления с фосфорилированием в межмембранное пространство поступает 2-4 протона. Избыточная величина (▵μН⁺), сверх необходимой для синтеза АТФ, нужна для обеспечения энергией транспорта ПВК из цитоплазмы в МХ, а АТФ, наоборот, из МХ в ЦТ.

Сопряжение окисления с фосфорилированием – это превращение энергии 2е- окисленного S, проходящих по дыхательной цепи к О₂, в промежуточную форму - (▵μН⁺), с последующим использованием ее для синтеза АТФ. В ДЦ выделяют 3 точки сопряжения (это участки ДЦ, в которых генерируется (▵μН⁺): 1 – при переходе2е- от НАДНН⁺ на ФМН и затем на КоQ; 2 - при переходе 2е- с КоQН₂ на цитохром с₁, 3 – при переходе 2е- от цитохрома а, через цитохром а₃ к О₂. При этом 2е- от восстановленной НАДНН⁺ проходят 3 точки сопряжения (полная ДЦ), что сопровождается переносом в межмембранное пространство 10 протонов и это обеспечивает синтез 2,5 АТФ (при синтезе 1 АТФ расходуется 4 протона: 3 из которых использует АТФ-синтаза для синтеза каждой молекулы АТФ и 1 протон – используется в качестве источника энергии для переноса АТФ из МХ в ЦТ): т.о., 10/4 = 2,5 АТФ), а 2е- от ФАДН₂ проходят 2 точки сопряжения (укороченная ДЦ), что сопровождается переносом 6 протонов и синтезом 1,5 АТФ (6/4 = 1,5 АТФ).

Компоненты ДЦ митохондрий: ФМН-зависимая НАДНН⁺-дегидрогеназа, железо-серные белки, убихинон (КоQ), цитохром b, цитохром с₁, цитохром с, цитохромоксидаза, включающая в себя цитохром а и а₃. Завершает ДЦ сопрягающее устройство, состоящее из 2-х субъединиц: Н_о (протонный канал –состоит из 2а, 2в - субъединиц, формирующих протонный канал и 12с – субъединиц, которые при прохождении 3-х протонов поворачиваются на 120⁰ и синтезируется 1молекула АТФ) и Н₁ (АТФ-синтаза – состоит из 3α, 3β, попеременно расположенных и непосредственно катализизирующих реакцию фосфорилирования АДФ с образованием АТФ, а также γ – вращающийся стержень, который через δ–субъединицу влияет на конформацию α, β–субъединиц головки АТФ-синтазы, а через ε–субъединицы соединен с протонным каналом). Последовательность расположения компонентов ДЦ зависит от величины окислительно-восстановительного потенциала (редокс-потенциала), который характеризует выраженность окислительной (или восстановительной) способности компонентов: чем отрицательнее редокс-потенциал, тем сильнее восстанавливающая способность, т.е. способность отдавать е- (так, редокс-потенциал НАДНН⁺ = -0,32В), и тем большей энергией обладают эти е-, а чем больше окислительная способность, тем больше способность принимать е- и этой способностью в ДЦ обладает кислород (его редокс-потенциал имеет наибольшую величину (0,816В). Общая разность редокс-потенциалов в ДЦ достигает 1,2В, что соответствует освобождению 220 кДж энергии (или 52,7 ккал/моль водорода). Т.о., перенос электронов от восстановленных коферментов НАДНН⁺ и ФАДН2 через компоненты ДЦ на О2 является экзергоническим процессом, а синтез АТФ за счет фосфорилирования АДФ – эндергоническим.

Коэффициент фосфорилирования (Р/О) – это отношение количества израсходованного на синтез АТФ фосфата Н₃РО₄ к поглощенному кислороду. Для полной ДЦ Р/О составляет 2,5, а для укороченной – 1,5.

Дыхательный контроль – зависимость интенсивности дыхания митохондрий от концентрации АДФ. За счет дыхательного контроля скорость синтеза АТФ соответствует потребностям клетки в энергии, т.е. расход АТФ и превращение его в АДФ увеличивает окисление субстратов и поглощение О2.

Разобщители окислительного фосфорилирования в ДЦ митохондрий – вещества, нарушающие аккумулирование энергии трансмембранного протонного потенциала в синтезируемых АТФ, вследствие чего энергия рассеивается в виде тепла. Разобщители, как правило, это мембранотропные липофильные вещества, переносящие протоны в матрикс митохондрий вне сопрягающего устройства (например, анион свободной жирной кислоты связывает протон на внешней стороне мембраны митохондрий и на внутренней стороне мембраны диссоциирует, отдавая протон в матрикс). Разобщающее действие при высоких концентрациях проявляют тироксин – гормон щитовидной железы, билирубин – продукт распада гема. Ингибиторы ДЦ – вещества, блокирующие определенные этапы переноса электронов: аминобарбитал (тормозит перенос е- от ФМН к убихинону); некоторые антибиотики (антимицин А – тормозит транспорт электронов от цитохрома b к цитохрому с₁); цианиды, СО, сероводород (ингибиторы цитохромоксидазы) и др. У грудных детей (и зимнеспящих животных) синтезтруется термогенин в бурой жировой ткани, локализованной вдоль магистральных кровеносных сосудов, в затылочной и межлопаточных областях (цвет определяется гем-содержащими цитохромами многочисленных митохондрий в этой ткани) - выполняет функцию протонного канала вне сопрягающего устройства и разобщает окисление с фосфорилированием –энергия протонного градиента не аккумулируется в АТФ, а рассеивается в виде тепла, обеспечивая терморегуляцию у новорожденных.

Наряду с биологическим окислением, сопряженным с синтезом АТФ, выделяют свободное, несопряженное с образованием АТФ окисление. При этом кислород в тканях может использоваться для окисления веществ путем прямого взаимодействия с ними, при участии оксигеназ: 1. диоксигеназ, которые катализируют включение молекулы кислорода в субстрат: S + О₂ → SО₂; 2. монооксигеназ (МОГ, гидроксилаз), которые катализируют включение одного атома кислорода в субстрат, а второй атом кислорода восстанавливается с образованием воды. Для работы МОГ требуется дополнительный источник электронов, поэтому гидроксилирование субстрата является результатом сопряженной работы нескольких переносчиков электронов, образующих монооксигеназную систему. Наиболее широко в организме человека представлены системы, в состав которых входят цитохромы Р₄₅₀ (гем-содержащие мембраносвязанные белки, отличаются особой полосой поглощения света с длиной волны 450нм при соединении с СО). Например, в мембранах ЭПР локализованы короткие нефосфорилирующие цепи транспорта электронов и протонов (система микросомального окисления), которые содержат НАДФНН⁺-редуктазу, флавиновые коферменты (ФАД, ФМН), (возможно - железосерный белок, цитохром b₅), цитохром Р₄₅₀. Источником электронов в этих цепях транспорта электронов выступает НАДФНН⁺ (из апотомического распада глюкозы 〜50%, реакции дегидрирования в цитоплазме малата (при участии малик-фермента) и дегидрирования изоцитрата в α–кетоглутарат при участии цитозольной изоцитратдегидрогеназы), а акцептором электронов является кислород, который при участии цитохрома Р₄₅₀ включается в субстрат: SН + 2е^- + 2Н⁺ + О ₂ → SОН + Н₂О. Монооксигеназные системы выполняют многочисленные функции: 1. окисляют ксенобиотики (токсины, лекарственные вещества), обезвреживая их; 2. участвуют в синтезе холестерола и желчных кислот; 3. в синтезе стероидных гормонов; 4. в синтезе производных арахидоновой кислоты – эйкозаноидов (простагландинов, лейкотриенов); 5. в окислении а/к (например, окисление тирозина, триптофана).

 

 

ГОРМОНЫ

Гормоны – органические биологически активные вещества, различные по химической природе, вырабатываемые железами внутренней секреции, поступающие в кровь и осуществляющие регуляцию обмена веществ и функций организма.

Г присущи следующие биологические признаки: 1. дистантность действия, т.е. Г регулируют обмен и функции эффекторных клеток на расстоянии, 2. строгая специфичность действия, 3. высокая биологическая активность.

Железы, выделящие Г делятся на центральные и периферические, и называются железами внутренней секреции или эндокринными железами. К центральным относятся: 1. гипоталамус – вырабатывает нейропептиды: а). либерины (7) и статины (3), которые регулируют секрецию тропных гормонов аденогипофизом: либерины (рилизинг-факторы) – активируют, статины - тормозят, б). вазопрессин и окситоцин (депонируются в задней доле гипофиза) - регулируют обмен веществ и функции периферических органов и тканей; 2. гипофиз (передняя доля) – вырабатывает а). тропные гормоны: гонадотропины (фоллитропин, лютропин, пролактин), соматотропин, кортикотропин (АКТГ), тиреотропин (ТТГ), меланотропин, б). в задней доле гипофоза депонируется вазопрессин и окситоцин. Г гипофиза регулируют образование и секрецию гормонов периферическими эндокринными железами и частично действуют на обмен веществ в периферических органах и тканях; 3. эпифиз вырабатывает: а). мелатонин – регулирует образование гонадотропинов в гипофизе, регулирует суточные биоритмы, б). адреногломерулотропин – регулирует секрецию альдостерона корой надпочечников. Периферические железы: 1. щитовидная железа: а). Т₃ (трийодтиронин), Т4 (тироксин), 2). кальцитонин; 2. паращитовидные железы: а). паратгормон, б). кальцитонин; 3. поджелудочная железа: а). инсулин, б). глюкагон; 4. надпочечники - корковое вещество: а). кортикостероиды: кортикостерон, кортизол, альдостерон, эстрогены, андрогены, б). мозговое вещество: адреналин; 5. половые железы: а). семенники: андрогены (тестостерон, 5-дигидротестостерон), б). яичники: эстрогены (эстрадиол, эстрон, эстриол), гестагены (прогестерон), релаксин; 6. тимус: тимозин, тимопоэтин; 7. плацента (временная эндокринная железа во время беременности): эстрогены, гестагены, тестостерон, хорионический гонадотропин, плацентарный лактоген, тиреотропин, релаксин. Все Г периферических ЭЖ действуют на обмен веществ и функции периферических органов и тканей. Кроме Ц и П желез, эндокринной функцией обладают и другие клетки, которые выделяют БАВ, похожие по свойствам на гормоны - называются гормоноидами. Действуют, как правило, в месте своего образования и выделяются клетками, рассеянными в разных органах. Например, тучными клетками соединительной ткани вырабатываются гепарин, гистамин; клетками почек, семенных пузырьков и других органов – простагландины и другие. Выделяют следующие способы воздействия сигнальных молекул на клетки: 1. гормональное (гемокринное) – сигнальное вещество действует на клетки, расположенные далеко от источника выработки, и использует кровообращение для переноса к клеткам-мишеням; 2. паракринное – сигнальная молекула секретируется в межклеточное пространство и влияет на ряд клеток, расположенных в непосредственной близости; 3. аутокринное – высвобождаемое из клетки сигнальное вещество оказывает влияние на туже клетку, изменяя ее функциональную активность. По 2-3 способам действуют эйкозаноиды, гистамин, цитокины, гормоны ЖКТ.

По химическому строению Г делятся на: 1. белково-пептидные: Г гипоталамуса (либерины и статины - пептиды; окситоцин, вазопрессин – пептиды), гипофиза (тропные гормоны – белки, кроме кортикотропина - пептид), поджелудочной железы (глюкагон – пептид, инсулин – белок), паращитовидных желез (кальцитонин - полипептид, паратгормон – белок), щитовидной железы (кальцитонин); 2. производные аминокислот: а). из тирозина образуются адреналин (в мозговом веществе надпочечников) и Т₄ –тироксин (в щитовидной железе); б). из триптофана образуется мелатонин (в эпифизе); 3. стероидные гормоны: кортикостероиды (в коре надпочечников) – глюкокортикоиды (кортизол), минералкортикоиды (альдостерон), половые гормоны (андро- и эстрогены); 4. эйкозаноиды (производные арахидоновой кислоты) – простагландины, тромбоксаны, простациклины, лейкотриены.

Механизмы действия гормонов: 1. мембранный – Г изменяет проницаемость мембраны для глюкозы, аминокислот, некоторых ионов, выступая как аллостерический эффектор транспортных систем мембраны; при этом изменяется обмен в клетке; редко встречается в изолированном виде. 2. мембранно-внутриклеточный (механизм проведения сигнала с участием рецепторов, связанных с G-белками, обладающими ГТФ-азной активностью) – характерен для Г, которые не проникают в клетку и поэтому влияют на обмен веществ через внутриклеточные посредники (вторичные посредники, месенджеры). Роль внутриклеточного посредника выполняют циклические нуклеотиды – цАМФ, цГМФ; ионы кальция; диацилглицерол; инозитолтрифосфат; оксид азота и другие. Примером являются А). Аденилатциклазный механизм действия водорастворимых гормонов (например, адреналин через β-адренорецептор, глюкагон, АКТГ): Г, взаимодействуя со специфическим рецептором (R) плазматической мембраны клетки-мишени, влияет на конформацию встроенного в мембрану G–белка, состоящего из 3-х субъединиц: α, β,γ, при этом происходит замещение ГДФ на ГТФ и диссоциация субъдиниц на димер - βγи α-субъединицу, соединенную с ГТФ (α - имеет ГТФ-азную активность и после гидролиза ГТФ до ГДФ действие субъединицы прекращается), что сопровождается активацией Аденилатциклазы (АЦ), которая катализирует образование из АТФ → цАМФ – вторичного посредника, активирующего в клетке цАМФ-зависимую протеинкиназу А, состоящую из 2-х регуляторных и 2-х каталитических субъединиц. При взаимодействии цАМФ с регуляторными субъединицами происходит диссоциация и освобождение каталитических субъединиц, которые фосфорилируют более 100 различных белков (по остаткам серина и треонина), в том числе факторы транскрипции, вследствие чего происходит изменение активности этих белков (ферментов). Например, фермент - киназа фосфорилазы фосфорилируясь, из неактивной переходит в активную форму и фосфорилирует гликогенфосфорилазу, превращая неактивную форму «в» в активную «а», которая, в свою очередь, катализирует ключевую реакцию распада гликогена (освобождение глюкозо-1Ф) и, соответственно, активирует процесс распада гликогена. G-белки делятся на Gs (содержат αs-субъединицу) - активирующие аденилатциклазу (выше описано) и Gi (содержат αi-субъединицу) – ингибирующие, соответственно, образование цАМФ. Например, а). адреналин через α₂–адренорептор, который связан с Gi-белком, ↓-ет уровень цАМФ, б). соматостатин, взаимодействуя со своим рецептором, также активирует Gi –белок, который ингибирует аденилатциклазу и ↓ уровень цАМФ (т.о. соматостатин уравновешивает эффекты глюкагона); в). в жировой ткани простагландин Е₁ ингибирует аденилатциклазу, снижая уровень цАМФ, и замедляет мобилизацию запасов липидов, вызываемую адреналином и глюкагоном. Б). Гуанилатциклазный механизм: в качестве вторичного посредника выступает цГМФ, который образуется из ГТФ при участии гуанилатциклазы (ГЦ), которая является цитозольным доменом рецептора (относится к группе рецепторов, которые сами обладают ферментативной активностью, и, взаимодействуя с Г, рецептор активируется и проявляет каталитическую активность, фосфорилируя другие ферменты или белки с другими функциями). Существует 2 изофермента ГЦ: 1-й тип активируется внеклеточными лигандами, например предсердным натрийуретическим фактором (ПНФ)в клетках почечных собирательных трубочек и гладкомышечных клетках кровеносных сосудов. Вырабатываемый вторичный посредник цГМФ активирует цГМФ-зависимую протеинкиназу G, участвующую в фосфорилировании других белков в клетке (например, фосфорилируется фосфодиэстераза, которая гидролизует цАМФ, ингибируя тем самым эффекты данного посредника), или влияет на транспорт ионов и воды. Так, в почках придействии ПНФ: ↑экскреция натрия и воды →↓объем крови и ↓ давление; происходит расслабление сердечной мышцы. 2-й тип – растворимая цитозольная гем-содержащая ГЦ, которая активируется внутриклеточным оксидом азота (NО): NО образуется из аргинина Са²⁺-зависимой NО-синтазой, присутствующей во многих тканях, включая мышечные клетки сердца и кровеносных сосудов. Оксид азота легко распространяется путем дифуфузии в клетки-мишени, в которых связывается с гемом ГЦ и активирует образование цГМФ. В сердце цГМФ вызывает расслабление сердечной мышцы и снижение силы сердечных сокращений, стимулируя ионные насосы, удаляющие кальций из цитозоля (так действует нитроглицерин и другие нитровазодилататоры).

В). Фосфоинозитоловый механизм: Г, взаимодействуя со специфическим R, активирует G-белок, который взаимодействует с ГТФ и активирует связанную с мембраной фосфолипазу С, превращающую фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат в два продукта, выполняющих функцию посредников – ИФ (инозитол-1,4,5-фосфат) и ДАГ (диацилглицерол): ИФ активирует освобождение кальция из ЭПР, который связывается с кальмодулином – специфическим Са²⁺-связывающим белком, и далее комплекс Са²⁺-кальмодулин активирует соответствующие протеинкиназы, а ДАГ – остается в плазматической мембране и а). активирует протеинкиназу С фосфорилирующую ряд белков с различными функциями в клетке-мишени или б). ДАГ гидролизуется с освобождением арахидоновой кислоты, из которой образуются различные эйкозаноиды. При низком внутриклеточном уровне Са²⁺ и отсутствии ДАГпротеинкиназа С неактивна и, наоборот: ДАГ, связываясь с протеинкиназой С вызывает изменение ее конформации, что сопровождается повышением сродства фермента к ионам кальция и липидам. Это приводит к связыванию протеинкиназыС с плазматической мембраной и переводу фермента в активное состояние. Протеинкиназа, активированная ДАГ и Са²⁺, фосфорилирует специфические сериновые или треониновые остатки различных белков-мишеней в разных клетках.

3. цитозольный механизм – характерен для Г, способных проникать через липидный слой мембраны - липофильные стероидные гормоны. Механизм: Г проникает внутрь клетки и соединяется со специфическим рецептором, в комплексе с которым проникает в ядро и влияет на активность определенных генов, регулируя синтез ферментов (белков), и изменяет тем самым обмен веществ и функции клеток. Т₃ и Т₄ по липофильности занимают промежуточное положение между стероидами и водорастворимыми гормонами, поэтому они обладают смешанным действием, т.е. и мембранно-внутриклеточным, и цитозольным.

Существуют рецепторы со свойствами тирозин-специфичной протеинкиназы, которые аутофосфорилируются и катализируют фосфорилирование специальных белков цитозоля. Примером является рецептор для инсулина: инсулин, взаимодействуя с рецептором, вызывает активирование его киназного домена, который катализирует аутофосфорилированиепо тирозину, что приводит к фосфорилированию других внутриклеточных белков, названных субстратами инсулинового рецептора, с которыми через фосфотирозин посредством специальных SН2 и SН3-доменов соединяются специальные цитозольные белки, которые активируют специфические протеинкиназы, фосфорилирующие определенные ферменты и факторы транскрипции (фосфолипазу А₂, рибосомальную киназу, другие), что является основой многочисленных эффектов инсулина. В частности, активирует, фосфорилируя, протеинфосфатазу, связанную с гранулами гликогена, которая дефосфорилирует гликогенсинтетазу, активируя ее → ускоряется синтез гликогена, а также дефосфорилирует гликогенфосфорилазу и при этом она инактивируется → прекращается мобилизация гликогена. В адипоцитах инсулин по ФИ механизму активирует ФИ-зависимую протеинкиназуВ →↓ уровнь цАМФ активность гормончувствительной липазы → происходит ингибирование липолиза.

Г поджелудочной железы: в клетках островков Лангенгарса А-типа (α-клетки) образуется глюкагон (29 а/к), В-типа (β-клетки) – инсулин (51 а/к), Д-типа – соматостатин (совокупность пептидов из 14 и 28 а/к) - (↓секрецию глюкагона, соматотропина, инсулина), РР-типа – панкреатический пептид (из 36 а/к) (стимулирует выделение ферментов слизистой желудка и панкреатических энзимов, тормозит перистальтику кишечника и расслабляет желчный пузырь). Механизм и эффекты действия глюкагона: секреция глюкагона ↓-ся глюкозой и соматостатином и ↑-ся при ↑ концентрации Са²⁺ и аргинина в крови. Мишенями для глюкагона являются печень, жировая ткань, мышцы. Глюкагон, активируя аденилатциклазу, вызывает мобилизацию гликогена в печени и мышцах, мобилизацию жиров в жировой ткани → и как следствие:↑уровень глюкозы, жирных кислот, глицерина. В печени глюкагон ↓синтез белков и активирует их катаболизм, высвобождаемые при этом а/к используются в глюконеогенезе →↑уровень глюкозы в крови.

Инсулин - состоит из А-цепи, включающей 21 а/к и В-цепи – 30 а/к, соединенных между собой двумя дисульфидными связями, и в пределах А-цепи имеется еще один дисульфидный мостик (между 6 и 11 а/к). Эффекты действия инсулина (механизм см. выше): ↓ гликогенолиз, глюконеогенез, липолиз, образование кетоновых тел. А ↑ синтез гликогена, липогенез, синтез белка. В целом, действие инсулина на обмен веществ характеризуется как анаболическое, сопровождающееся положительным азотистым балансом. В крови ↓ уровень глюкозы, жирных кислот, глицерина, аминокислот, ионов К⁺, и ↓потеря а/к и ионов К⁺ с мочой.

Секрецию инсулина ↑-ет глюкоза и Са²⁺, аргинин и лейцин, соматотропин, а ↓секрецию – глюкагон и соматостатин. К инсулин-чуствительным тканям относятся мышечная, жировая, соединительная ткани, печень. По мембранному механизму инсулин ускоряет транспорт внутрь клеток глюкозы, а/к, ионов К⁺ и Са²⁺. Нарушения функций поджелудочной железы: 1. инсулинома – опухоль в области β-клеток поджелудочной железы, продуцирующая ↑инсулина → гипогликемия, обмороки, судороги. 2. Сахарный диабет: 1). инсулинзависимый сахарный диабет I типа (ИЗСД) - ↓инсулина вследствие ↓ его образования и секреции β–клетками (истинная недостаточность инсулина – аутоиимуное заболевание, сопровождающееся образованием аутоантител к β–клеткам поджелудочной железы, обычно развивается до 40 лет, встречается 〜 у 10% больных диабетом. В крови и моче отсутствует или выявляется низкий уровень инсулина и С-пептида (из 31 а/к). С-пептид в норме освобождается из проинсулина при его созревании в инсулин и экскретируется в кровь вместе с инсулином в эквимолярных количествах, при этом период полужизни инсулина составляет только 3-10 мин., а С-пептида – 30 минут, а также печенью задерживается 2/3 инсулина и соотношение инсулин/С-пептид в крови в норме составляет 1/3, следовательно величина уровня С-пептида в крови или моче позволяет достаточно точно оценить функциональное состояние β-клеток). 2). инсулиннезависимый сахарный диабет II типа (ИНСД) - развивается обычно у людей старше 40 лет, не связан с потерей способности β-клеток секретировать инсулин, большинство больных этой формой диабета страдают ожирением). Причинами ИНСД могут быть: 1.↓плотности и аффинитета инсулин-чувствительных рецепторов на клетках-мишенях (вследствие интернализации молекул рецептора путем эндоцитоза внутрь клетки, где происходит их распад в лизосомах, или за счет ковалентной модификации рецептора – фосфорилирования по остаткам серина/треонина), 2.↓количества переносчиков глюкозы в инсулинзависимых тканях – жировой, мышечной (ГЛЮТ4 – переносчик, регулируемый инсулином), 3. высокая активность инсулиназы, расщепляющей инсулин, 4. повышение продукции контринсулярных гормонов (глюкагона, адреналина, глюкокортикоидов («стероидный» диабет), гормонов щитовидной железы («тиреоидный» диабет), гормонов аденогипофиза («гипофизарный» диабет). Симптомы: ↑ уровня глюкозы в крови - гипергликемия (норма: 3,3-5,5 ммоль/л), глюкозурия (при повышении уровня глюкозы в крови до уровня почечного порога 8-11 ммоль/л), полиурия, дегидратация, полидипсия, гипераминоацидемия, гипераминоацидурия, кетонемия, кетонурия → кетоацидоз (чаще при ИЗСД). Длительная гипергликемия приводит к неферментативному гликозилированию белков по остаткам лизина, аргинина, N-концевой а/к → изменение заряда и конформации этих белков → сопровождается нарушением их функций.: в частности, гликозилируется Нв → НвА_1С (увеличивается в 2-3 раза, норма〜5%), кристалины хрусталика (происходит помутнение хрусталика, развивается катаракта), гликопротеины и протеогликаны базальных мембран: а). сосудов → развиваются ангипатии → поражение сосудов сердца, мозга, нижних конечностей; б). развивается базальная ретинопатия: расширение сосудов сетчатки, их хрупкость → кровоизлияния в сетчатку (частая причина слепоты при сахарном диабете); в). почечных канальцев → нефропатия → высокая протеинурия, гипоальбуминемия, отеки). При тяжелом диабете кетоз усиливается и развивается тяжелый метаболический ацидоз: ↓ рН крови → стимуляция дыхательного центра → быстрое, глубокое дыхание Куссмауля; ↓рН мочи, вследствие ↑концентрации анионов кислот, что сопровождается значительной потерей Nа⁺ и К⁺, а потери электролитов и воды ведут к дегидратации, гиповолемии, гипотонии → может привести к развитию кетоацидотической комы (тошнота, рвота, заострение черт лица, западают глаза, олигурия или анурия → заторможенность → выключение сознания, атония мышц, отсутствие рефлексов). Причиной гиперосмолярной комы может быть резкое↑уровня глюкозы в крови, что вызывает ↑ осмотического давления, приводящее к потере сознания. Механизм активации синтеза кетоновых тел (кетогенез): при ↓ инсулина ↓-ся эффективность гликолиза, но ↑ β–окисление жирных кислот → ↑ количество АцетилКоА , а оксалоацетата (ЩУК) ↓→ избыточные АцетилКоА, не окисляемые в ц. Кребса, конденсируются с образованием кетоновых тел: ацетоацетата, гидроксибутирата, ацетона.

Г щитовидной железы: секретируется 2 группы Г: 1. йодтиронины: Т₃ (трийодтиронин), Т₄ (тироксин) – регулируют обмен энергии и влияют на деление и дифференцировку клеток, определяя развитие организма; 2. кальцитонин – регулирует фосфорно-кальциевый обмен. Йодтиронины входят в состав тиреоглобулина – белка, содержащегося в коллоиде фолликулов ЩЖ. Этапы синтеза: 1). образование активного йода из пищевых йодидов с участием йодидпероксидазы: 2I^- + Н₂О₂ → 2 I⁺ + 2Н₂О, 2). йодирование тирозина в составе тиреоглобулина с участием тирозиниодиназы, с образованием моно- и дийодтирозина, 3). конденсация моно- и дийодтирозинов с образованием Т₃, Т₄ в молекуле тиреоглобулина, 4) поглощение тиреоглобулина из коллоида клетками эпителия, 5). Гидролиз тиреоглобулина → освобождение йодтиронинов в кровь, где происходит их связывание с тироксинсвязывающим глобулином, альбумином. В сутки у человека выделяется около 55 мкг Т₃ и 110 мкг Т₄, но Т₃ в 3-5 раз меньше связан с белками, чем Т₄ → биологический эффект Т₃ в 3-5 раз >, чем Т₄. Наиболее чувствительны к ЙТ ткань печени, почек, скелетные мышцы, в меньшей степени – жировая ткань и нервная ткань. Эффекты действия: 1. ЙТ влияют на энергетический обмен, что выражается в повышенном потреблении кислорода и продукции тепла (ЙТ ускоряют репликацию ДНК и активируют транскрипцию определенных генов → способствуют ↑ синтеза определенных ферментов (более 100): активируют ферменты митохондрий, ферменты челночных механизмов, ↑ количество митохондрий, в которых ↑ количество дыхательных цепей и в результате ↑ интенсивность аэробного образования энергии. 2. активируют мобилизацию энергетических ресурсов: ↑ липолиз в жировой ткани, ↑ гликогенолиз в печени и мышцах, 3. ЙТ влияют на пролиферацию клеток, их рост, дифференцировку, а на уровне всего организма влияют на его рост и правильное развитие. Нарушение функций ЩЖ: 1). Гипертиреоз: ↑-е количества ЙТ → тиреотоксикоз (базедова болезь): ↑ распад углеводов, триацилглицеридов, происходит увеличение в размерах митохондрий вследствие ↑ потребления кислорода, который требуется для быстрого сгорания глицерина и жирных кислот, со временем ↑ распад белков → потеря организмом азота (развивается отрицательный азотистый баланс). Симптомы: увеличение размеров ЩЖ (диффузный токсический зоб), ↑ температуры тела, ↓ веса, мышечная слабость, тахикардия, потливость, ↑ нервной возбудимости, экзофтальм, ↑ основного обмена. Причинами гипертиреоза могут быть: развитие опухоли, тиреоидит, избыточное поступление йодсодержащих препаратов, аутоиммунные процессы. 2). Гипотиреоз: а). кретинизм - (гипотиреоз новорожденных): умственная отсталость и ↓ физического развития, ↓t^о тела и основного обмена, б). микседема у взрослых (слизистый отек): процессы роста и дифференцировки тканей завершены → наблюдается только ↓ энергообмена, ↓ t^о тела, ↓частоты сердечных сокращений, некоторое ↓ памяти на недавние события, ↓ обновления эпителия кожи и слизистых (сухость), пропитывание подкожной клетчатки слизеподобным веществом, в тканях ↓ аэробное окисление углеводов, жирных кислот →↓ энергообмен., сонливость, вялость, непереносимость холода. Причиной гипотиреоза может быть: ↓поступления в организм йода (нетоксический эндемический зоб), хронический аутоиммунный тиреоидит (зоб Хашимото).

Г паращитовидных жлез: 1). кальцитонин (32а/к), 2). паратгормон (84 а/к) – оба регулируют фосфорно-кальциевый обмен: кальцитонин ↓ уровень кальция и фосфора в крови, паратгормон - ↑ кальций, но не фосфор. Нарушение функции ПЩЖ: 1. гипопаратиреоз – встречается редко и проявляется ↑ возбудимости нервно-мышечной системы (судороги, нарушения ССС) вследствие ↓ кальция в крови (гипокальциемия) и межклеточной жидкости → облегчение деполяризации мембран, вызываемой током натрия внутрь клетки. 2. гиперпаратиреоз – ↑ мобилизация кальция из костей → самопроизвольные переломы, ↑ реабсорбция кальция в почках и выведение фосфора (гиперфосфатурия, гипофосфатемия), ↑ кальция в крови (гиперкальциемия) → начинает оседать во внутренних органах и тканях → кальцификация сосудов, клапанов сердца, почек, стенок желудка, кишечника и др., снижение нервно-мышечной возбудимости → мышечная гипотония → мышечная слабость, боли в отдельных группах мышц, быстрая утомляемость.

Г надпочечников: 1. мозговое вещество – вырабатывает адреналин, норадреналин, которые накапливаются в хромаффинных клетках. Секреция адреналина ↑-ся при ↓концентрации глюкозы в крови, при стрессе. Адреналин оказывает действие, подобное глюкагону (в мышечной, жировой тканях, в печени). Адреналин действует на функции ССС: ↑силу и частоту сердечных сокращений, ↑кровяное давление; вызывает расслабление гладких мышц кишечника, бронхов, матки. Феохромоцитома – опухоль, продуцирующая ↑адреналина →↑АД, тахикардия; выраженная гипергликемия → картина сахарного диабета. Адреналин синтезируется из тирозина через последовательное образование таких предшественников, как диоксифенилаланин (ДОФА) → дофамин → норадреналин → адреналин; в окислительном распаде катехоламинов участвуют ферменты – моноаминоксидаза (МАО), катехол-О-метилтрансфераза (КОМТ). 2. кора надпочечников – вырабатывает глюкокортикоиды (в клубочковой зоне), минералкортикоиды (в пучковой зоне), частично половые гормоны (в сетчатой зоне) из холестерола. Глюкокортикоиды: кортизол (гидрокортизон), кортикостерон – связываются с белком крови – транскортином → транспортируются в периферические ткани: печень, почки (↑-ют синтез белка), в других тканях (лимфоидная ткань селезенки, лимфоузлы, тимуса), соединительная ткань и ее производные (подкожная соединительная ткань, кости, сухожилия), жировая ткань, скелетные мышцы), наоборот, ↓синтез белка и ↑их катаболизм → происходит ↑свободных а/к и ↑-е их использования в печени и почках в глюконеогенезе →↑синтез гликогена. Глюкокортикоиды ↑ секрецию адреналина, вызывают сдвиги водно-минерального обмена: ↑ реабсорбция натрия и воды → отеки. ↓-е синтеза белка в костной ткани приводит к деминерализации отдельных участков костей → переломы, ↑кальций и фосфор в моче. Глюкокортикоиды, ↓-ая образование антител в лимфоидной ткани, ↓развитие аллергических реакций и воспаления, а ↓-ая образование коллагена в соединительной ткани, ↓-ют образование соединительнотканных рубцов в местах воспаления. Минералкортикоиды: альдостерон - адсобируется на альбуминах крови, мишенями для альдостерона является эпителий дистальных канальцев почек: ↑-ет реабсорбцию Na⁺ (задерживается вода) и его противоиона Сl^- из мочи, одновременно происходит выделение в мочу К⁺. Нарушения гормональной функции надпочечников: 1). гиперфункция (гиперкортицизм): а). болезнь Иценко-Кушинга – ↑выработка АКТГ гипофизом, б). кортикостерома – ↑ продукция кортикостероидов. Симптомы: атрофия соединительной ткани, остеопороз, развитие «стероидного» диабета, гипертония, в). болезнь Конна – ↑альдостерона → изменения водно-солевого обмена. Симптомы: отеки, ↑ кровяного давления, ↑возбудимости миокарда. 2). Гипокортицизм (болезнь Аддисона:↓выработки глюкокортикоидов. Симптомы: ↓ устойчивость человека к эмоциональным стрессам и действию повреждающих факторов (инфекции, химические, механические воздействия), гипогликемия, потеря Na⁺ и воды и накопление К⁺ → гипотония, мышечная слабость, утомляемость, ↓массы тела, гиперпигментация кожи вследствие ↑-я продукции ПОМК (проопиомеланокортина), который является общим предшественником АКТГ и меланотропного гормона (бронзовая болезнь).

Г половых желез – 1. мужские: андрогены – образуются клетками Лейдига (выработка активируется лютропином гипофиза), тестостерон - ↓-ет выработку лютропина по механизму обратной отрицательной связи. Сперматозоиды – выделяются семенными канальцами семенников (активируются фоллитропином гипофиза). Андрогены: ↑синтез белка (анаболический эффект) → развитие скелетной мускулатуры, развитие и минерализация эпифезарных зон роста костей; ↑ развитие мужских половых органов и развитие вторичных половых признаков по мужскому типу. 2. женские: эстрогены – эстрадиол, эстрон, эстриол -образуются в фолликулах яичников (синтез ↑–ся фоллитропином гипофиза). Эстрогены регулируют развитие органов половой сферы, обеспечивающих детородную функцию женщин; регулируют формирование вторичных половых признаков по женскому типу, протекание беременности, родового акта, лактации. Лютропин способствует развитию желтого тела и секреции прогестерона → ↑ выделение пролактина из гипофиза → ↑ развитие молочных желез.

Все стероидные гормоны синтезируются из холестерола (образуется из 18 молекул ацетилКоА, которые формируют 6 молекул мевалоновой кислоты и далее ХС) → отщепляется изокапроновый альдегид от бокового радикала ХС и образуется прегненолон и далее – прогестерон (окислен по С₃, С₂₀), который под действием стероидмоноксигеназ превращается в разные стероидные гормоны: кортизол (С21: окислен по С₃, ₁₁, ₁₇, ₂₀, ₂₁-положениям), альдостерон (С21: окислен по С₃, ₁₁, ₁₈, ₂₀, ₂₁-положениям), тестостерон – С17 – предшественник мужских и женских половых гормонов.

Г тимуса: тимозин, тимопоэтины I и II, тимостерин, тимусный гуморальный фактор, гомеостатический тимусный гормон – пептиды, влияющие на скорость развития и созревания предшественников лимфоидных клеток →↑деятельности иммунной системы. При ↓ функции тимуса развивается иммунная недостаточность.

Г эпифиза: мелатонин (образуется из триптофана → серотонин →мелатонин) – синтез зависит от освещенности и ↑в темноте, ↓выработку гонадотропинов гипофизом →↓половое созревание; также регулирует суточные и сезонные изменения метаболизма. (серотонин стимулирует сокращение гладкой мускулатуры, оказывает сосудосуживающий эффект, регулирует артериальное давление, дыхание, температуру тела, имеет антидепрессивное действие).

Тропные Г гипофиза: АКТГ, α,β-липотропины, гонадотропины - ↑ мобилизацию триглицеридов из жировых депо, ↑ ТАГ-липазу. α,β-Меланотропины (образуются в средней доле гипофиза), влияют на образование меланина в коже, радужке и пигментном эпителии сетчатки глаза. Соматотропин – ↑ синтез белка, стимулирует деление клеток хрящей, ↑ рост костей, ↑ массы внутренних органов, мягких тканей лица и ротовой полости, активирует выработку инсулина и ↓ глюкагона, действует на жировую и мышечную ткань подобно инсулину, стимулируют синтез ДНК и белков в клетках нервной ткани. ↓-е СТ в детском возрасте → карликовость (гипофизарный нанизм): пропорциональное уменьшение роста, отсутствие признаков умственных нарушений,↑-е СТ - гигантизм, в зрелом возрасте акромегалия – увеличение выступающих частей лица (носа, подбородка, надбровных дуг) и мягких тканей, например, языка. Вазопрессин(антидиуретический гормон) – усиливает реабсорбцию воды в почечных канальцах, стимулирует сокращение гладких мышц артериол и капилляров: ↓-е вазопрессина → несахарный диабет: ↑ объема мочи, ↓ плотности мочи, жажда. Окситоцин: ↑ сокращение гладкой мускулатуры матки, кишечника, желчного пузыря, мочевого пузыря, ↑ синтез белка в молочной железе при лактации, оказывает инсулиноподобное действие на жировую ткань.

Простагландины и лейкотриены - производные полиненасыщенной арахидоновой кислоты (С20: 5, 8, 11, 14 –тетраеновая жирная кислота), которая освобождается из фосфолипидов под действием фосфолипазы А2. В результате действия на арахидоновую кислоту липооксигеназы образуется лейкотриен А₄ (ЛТА₄), который является предшественником других лейкотриенов. Лейкотриены продуцируются лейкоцитами и регулируют их функции. В частности, вызывают хемотаксис гранулоцитов, стимулируют фагоцитоз. Способны влиять на клеточную проницаемость и на тонус гладких мышц. При различных аллергических заболеваниях (например, при бронхиальной астме) важную роль играет не только выделение гистамина, но и лейкотриенов. Лейкотриены обладают очень длительным воздействием на клетку. При окислении арахидоновой кислоты с участием циклооксигеназы одновременно с окислением происходит циклизация. Продуктом действия циклооксигеназы является простагландин G₂ (ПГG₂), который преобразуется в ПГН₂, который далее в результате действия других окислительных ферментов превращается в другие простагландины (они обозначаются латинскими буквами D, E, F и т.д.). Из ПГН₂ образуется также ещё 2 тромбоксана (ТХ). ПГ и ТХ называются гормонами местного действия, т.к. регулирующий эффект оказывают там же, где образуются. Простагландины влияют на проницаемость клеточных мембран, в частности, изменяют проницаемость кровеносных сосудов, влияют на тонус гладкомышечных клеток, на процессы реабсорбции в почках. Некоторые ПГ вызывают сокращение, а некоторые - расслабление мышечных элементов. Тромбоксаны регулируют функции тромбоцитов, стимулируют агрегацию тромбоцитов, ↑вязкость крови и кровяное давление, ↓ суточный диурез (аспирин ингибирует активность циклоксигеназы и в результате ↓синтез ТХ). Простациклины оказывают обртное ТХ действие.

Цитокины (интерлейкины, лимфокины, монокины, интерфероны, фактор некроза опухоли и другие) – группа гормоноподобных пептидов и белков, которые синтезируются в процессе иммунного ответа и служат медиаторами иммунной и воспалительной реакций. Обладают в основном аутокринной или паракринной активностью. Взаимодействуя с мембранными рецепторами, вызывают образование внутриклеточных посредников, с которыми связана передача сигнала в ядро, где происходит активация определенных генов и индукция синтеза белка. Участвуют в регуляции роста, дифференцировки и продолжительности жизни клеток, а также в управлении апоптозом. Апоптоз - генетически запрограммированная гибель клеток (например, трансформированных клеток при канцерогенезе, вирусной инфекции, поврежденных облучением): активируются цистеиновые протеиназы и происходят изменения клеточной мембраны (происходит отшнуровывание «апоптотических» пузырьков), распад ядра, фрагментация ДНК → измененные клетки распознаются макрофагами и быстро элиминируются. При апоптозе не развивается воспалительный процесс, в отличие от некроза клеток, который развивается в результате повреждения клеточной мембраны химическими и другими агентами →поврежденные клетки набухают, лизируются → развивается воспалительный процесс).

 

ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

► ГЛИКОЛИЗ – дихотомический распад глюкозы до 2-х молекул ПВК (пируват), которые:

1. в анаэробных условиях восстанавливаются в 2 ЛАКТАТА за счет гликолитической оксидоредукции, при участии НАДНН⁺-зависимой ЛДГ (Лактатдегидрогеназы), т.е. происходит молочно-кислое брожение. При этом синтезируется 2 АТФсубстратным фосфорилированием (за счет энергии макроэргических субстратов: 1,3 дифосфоглицерат и фосфоенолпируват (ФЕП).

2. в аэробных условиях 2 ПВК окисляются в митохондриях в ПДГ-комплексе (Пируватдегидрогеназный комплекс) до 2 АцетилКоА с восстановлением 2 НАДНН⁺. Далее, каждая АцетилКоА окисляется в цикле Кребса до 2СО₂, что сопровождается восстановлением 3 НАДНН⁺, 1 ФАДН₂ и синтезом 1АТФ субстратным фосфорилированием (за счет энергии СукцинилКоА). Далее, восстановленные в ПДГ-комплексе и ц. Кребса НАДНН⁺ окисляются в ПДЦМХ (Полной Дыхательной цепи митохондрий) и на каждую НАДНН⁺ синтезируется по 2,5 АТФ, а ФАДН₂ окисляется в УДЦМХ (Укороченной Дыхательной цепи митохондрий), что обеспечивает синтез 1,5 АТФ. Также, в аэробных условиях за счет челночных механизмов: малат-аспартатного (сердце, печень, селезенка, почки) или глицерофосфатного (скелетная мускулатура, мозг), синтезируется еще 5 или 3 АТФ, соответственно. Таким образом, в аэробных условиях при распаде 1 молекулы глюкозы синтезируется в целом 30/32 АТФ, что в 15/16 раз эффективнее по сравнению с анаэробными условиями.

· В ПДГ-комплексе происходит окислительное декарбоксилирование ПВК до АцетилКоА с восстановлением НАДНН⁺ при участии 3 ферментов (пируват-декарбоксилаза, ацетиллипамид-трансфераза, дигидролипамид-дегидрогеназа) и 5 коферментов – ТПФ (В₁-тиамин), Липамид (Липоевая кислота), КоАSН (В₃-пантотеновая кислота), ФАД (В₂-рибофлавин), НАД⁺ (РР-никотинамид).

· В цикле Кребса происходит окислительный распад АцетилКоА до 2 СО₂, что сопровождается восстановлением 3 НАДНН⁺, 1 ФАДН₂ и синтезом 1 АТФ субстратным фосфорилированием за счет энергии СукцинилКоА. 3НАДНН⁺ далее окисляются в ПДЦМХ и это обеспечивает синтез 7,5 АТФ (на каждую по 2,5), а ФАДН₂ окисляется в УДЦМХ (Укороченной Дыхательной цепи), что обеспечивает синтез 1,5 АТФ. Т.о., на каждую АцетилКоА синтезируется по 10 АТФ: 1 АТФ – субстратным фосфорилированием (SФ) за счет энергии СукцинилКоА и 9 АТФ – окислительным (ОФ) в ДЦМХ.

· В ДЦМХ происходит синтез АТФокислительным фосфорилированием (ОФ) за счет энергии трансмембранного электрохимического протонного потенциала, который формируется при движении 2е- по компонентам ДЦМХот восстановленных НАДНН⁺ или ФАДН₂ к О₂. При этом на каждую восстановленную НАДНН⁺ синтезируется 2,5 АТФ, а на ФАДН₂ – 1,5 АТФ. НАДНН⁺, окисляется ФМН-зависимой дегидрогеназой, а ФАДН₂ - КоQ.

Гликолитическая оксидоредукция – окислительно-восстановительный процесс, происходящий в гликолизе при анаэробных условиях, и объединяющий 2 реакции: в одной из которых НАД⁺ восстанавливается (при окислении ГАФ-глицероальдегидфосфат), а в другой НАДНН⁺ окисляется, восстанавливая ПВК в Лактат при участии НАДНН+-зависимой ЛДГ.

Челночные механизмы: малат-аспартатный/глицерофосфатный - осуществляют перенос атомов водорода с цитозольной НАДНН⁺ в митохондрии на НАД⁺/ФАД, что обеспечивает синтез в ДЦМХ5/ 3 АТФ, соответственно.

ФФК (фосфофруктокиназа) – аллостерический регуляторный фермент гликолиза: активируется АДФ и Н₃РО₄, а ингибируется – АТФ. От активности ФФК зависит скорость гликолиза и, соответственно, скорость синтеза АТФ.

► ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ – новообразование ГЛЮКОЗЫ из неуглеводных субстратов – аминокислот, глицерина, лактата, которые превращаются в ПВК или ЩУК, и реакциями, обратными гликолизу, используются для синтеза глюкозы. Но, т.к. в гликолизе3 реакции – необратимые (гексокиназная, фруктокиназная, пируваткиназная), то в глюконеогенезе участвуют ферменты 3-х обходных путей: 1- 6-фосфоглюкофосфатаза; 2- 1,6-дифосфофруктофосфатаза, 3- пируваткарбоксилаза (биотин-зависимая, катализирует образование ЩУК) и ФЕП-карбоксикиназа.

► ГЛИКОГЕНОГЕНЕЗ – синтез гликогена из остатков глюкозы через образование УДФ-глюкозы. Гликоген – гомополисахарид с разветвленной структурой: в линейных участках остатки глюкозы соединяются через α(1,4)-гликозидную связь, в точках ветвления – через α(1,6). В печени: работает фермент 1 обходного пути, в результате при мобилизации гликогена глюкозо-6-фосфат дефосфорилируется и свободная глюкоза выходит в кровь, поддерживая постоянство уровня глюкозы в крови (3.3 – 5.5ммоль/л); в мышцах - фермент 1 обходного пути не работает и глюкозо-6-фосфат вступает в гликолиз, обеспечивая синтез АТФ для мышечного сокращения (происходит ГЛИКОГЕНОЛИЗ – полный распад гликогена).

Гликогенозы - наследственные энзимопатии, связанные с дефицитом активности ферментов (↓), катализирующих реакции обмена гликогена: 1). болезнь Гирке - ↓ активностифермента 1 обходного пути – 6-Ф-глюкофосфатазы; 2). агликогеноз - ↓ гликогенсинтазы; 3). болезнь Андерсена - ↓гликоген-ветвящего фермента; 4). болезнь Мак-Адля - ↓гликогенфосфорилазы в мышцах и др.

► ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ У/В ОБМЕНА: ①. ИНСУЛИН – белковый гормон, состоящий из А (21 а/к) и В (30 а/к) пептидных цепей, соединенных двумя дисульфидными связями. Инсулин активирует процессы утилизации глюкозыв тканях, влияя на ключевые ферменты: 1. гликолиза (гексокиназа, фруктокиназа, пируваткиназа); гликогеногенеза (гликогенсинтаза); и 2. апотомического распада (НАДФ⁺-зависимые дегидрогеназы: 6-фосфоглюкодегидрогеназа, 6-фосфоглюконатдегидрогеназа). При этом в тканях ↑: энергообмен, пластические процессы и запасание гликогена, а в крови уровень глюкозы - ↓.

②. Контринсулярные гормоны, напротив, вызывают гипергликемию (↑уровня глюкозы в крови): глюкагон и стероидные гормоны – активируют ферменты 3-х обходных путей гликолиза (т.е. активируют глюконеогенез); глюкагон и АДРЕНАЛИН – активируют ключевой фермент распада гликогена – гликогенфосфорилазу.

· Цикл Кори - обеспечивает реутилизацию накопившегося при интенсивной мышечной работе Лактата, который окисляется в Пируват и далее: в печени включается в глюконеогенез и гликогеногенез, а в сердце – окисляется в МХ, обеспечивая синтез АТФ.

· Глюкозо-аланиновый цикл - обеспечивает взаимосвязь обмена глюкозы и аланина: Глюкоза гликолитически распадается до ПВК, которая восстановительным аминированием при участии В₆-зависимой аминотрансферазы превращается в Аланин. И наоборот, Аланин окислительным дезаминированием превращается в ПВК, которая вступает в глюконеогенез.

► АПОТОМИЧЕСКИЙ РАСПАД ГЛЮКОЗЫ – распад глюкозы (за счет отщепления первого углеродного атома в виде СО₂) до рибулозо-5-фОсфат с восстановлением 2 НАДФНН⁺.

рибулозо-5-ф необходим для синтеза нуклеотидов и их производных: ДНК, РНК, цАМФ, цГМФ, коферментов – НАД⁺, ФАД, КоАSН, SАМ и др., а НАДФНН⁺ участвует в реакциях восстановительного синтеза из АцетилКоА жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов; участвует в микросомальном окислении (происходит инактивация ксенобиотиков); в реакциях восстановительного аминирования (кетокислоты превращаются в аминокислоты). Т.о., Апотомический распад имеет пластическое значение и эффективен в эмбриональных тканях, в быстро пролиферирующих клетках – эпителий кожи и слизистых, сперматогенный эпителий, в клетках костного мозга, в лактирующей молочной железе, в печени, коре надпочечников, жировой ткани.

► ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ПУТЬ ОБМЕНА ГЛЮКОЗЫ (ПФП) – Апотомический распад глюкозы + Неокислительная стадия, которая протекает только при накоплении рибулозо-5-Ф (в тканях, где преимущественно используется НАДФНН⁺: в коре надпочечников - для синтеза стероидных гормонов, в жировой ткани - для синтеза жирных кислот, в эритроцитах – для восстановления глутатиона-SH, инактивирующего активные формы кислорода, вызывающие преждевременный лизис э/ц). В неокислительной стадии: 3 рибулозо-5-Ф преобразуются в 2 глюкозо-6-Ф, при участии В₁-зависимой транскетолазы и трансальдолазы, через промежуточное образование – седогептулозо-7-Ф, эритрозо-4-Ф, глицероальдегид-3-Ф, фруктозо-6-Ф.

► КЕТОГЕНЕЗ – синтез кетоновых тел в митохондриях из избыточных АцетилКоА, при дефиците ЩУК. Активируется кетогенез при Сахарном диабете, т.к. при ↓ Инсулина: снижается эффективность гликолиза и, соответственно, ↓ уровень ПВК и ЩУК, но активируется β–окисление жирных кислот, что сопровождается ↑молекул АцетилКоА, которые при дефиците ЩУК все не могут окисляться в ц. Кребса и, конденсируясь, образуют кетоновые тела – ацетон, ацетоацетат, β-оксибутират. Развиваются кетонемия и кетонурия, запах ацетона от мочи и выдыхаемого воздуха. Выведение глюкозы (и кетоновых тел) с мочой вызывает при Сахарном диабете полиурию, дегидратацию, полидипсию.

► ПАТОЛОГИЯ У/В ОБМЕНА: ①. Дисахаридозы (мальабсорбция)– наследственные энзимопатии, связанные с дефицитом активности дисахаридаз (сахаразы, лактазы или мальтазы), расщепляющих соответствующие дисахариды: сахарозу (состоящую из глю и фру), лактозу (из гал и глю), мальтозу (из 2-х остатков глю). При этом развиваются гипогликемия, отставание в росте и умственном развитии.

②. Галактоземия, фруктозурия – наследственные энзимопатии, связанные с ↓активности ферментов, участвующих в процессах взаимопревращения гексоз, что сопровождается нарушением превращения галактозы и фруктозы в глюкозу. Галактоземия связана с ↓ галактозо-1-фосфат-уридилилтрансферазы (образуется токсичный спирт галактитол, вызывающий катаракту). Фруктозурия может быть связана с ↓ фруктокиназы, фруктоальдолазы или глицероальдегидкиназы). При галактоземии и фруктозурии развиваются гипогликемия, отставание в физическом и умственном развитии.

③. Мукополисахаридозы - наследственные энзимопатии, связанные с ↓активности лизосомальных ферментов, расщепляющих гликозаминогликаны - ГАГ (мукополисахариды): гиалуроновая кислота, дерматансульфаты, хондроитинсульфаты, кератансульфаты, гепарин. ГАГ являются гетерополисахаридами, которые состоят из повторяющихся димеров, включающих гексуроновую кислоту и N-ацетилгексозамин, соединенных через β-1,3/(1,4)-гликозидные связи. Т.к. ГАГ являются ключевыми полисахаридами межклеточного вещества соединительной и костной тканей, то при нарушении их обмена происходит деформация скелета, суставов, костей черепа.

④. Сахарный диабет: 1).инсулинзависимый сахарный диабет I типа (ИЗСД) - ↓инсулина вследствие ↓ его образования и секреции β–клетками (истинная недостаточность инсулина – аутоиимуное заболевание, сопровождающееся образованием аутоантител к β–клеткам поджелудочной железы, обычно развивается до 40 лет, встречается 〜 у 10% больных диабетом). В крови и моче отсутствует или выявляется низкий уровень инсулина и С-пептида (из 33 а/к). С-пептид в норме освобождается из проинсулина при его созревании в инсулин и экскретируется в кровь вместе с инсулином в эквимолярных количествах, при этом период полужизни инсулина составляет только 3-10 мин., а С-пептида – 30 минут, а также печенью задерживается 2/3 инсулина, и поэтому соотношение инсулин/С-пептид в крови в норме составляет 1/3, следовательно величина уровня С-пептида в крови или моче позволяет достаточно точно оценить функциональное состояние β-клеток. 2). инсулиннезависимый сахарный диабет II типа (ИНСД) - развивается обычно у людей старше 40 лет, не связан с потерей способности β-клеток секретировать инсулин, большинство больных этой формой диабета страдают ожирением. Причинами ИНСД могут быть: 1.↓плотности и аффинитета инсулин-чувствительных рецепторов на клетках-мишенях (например, вследствие интернализации молекул рецептора путем эндоцитоза внутрь клетки, где происходит их распад в лизосомах, или за счет ковалентной модификации рецептора – фосфорилирования по остаткам серина/треонина), 2.↓количества переносчиков глюкозы в инсулинзависимых тканях – жировой, мышечной (ГЛЮТ4 – переносчик, регулируемый инсулином), 3. высокая активность инсулиназы, расщепляющей инсулин, 4. ↑ продукции контринсулярных гормонов (глюкагона, адреналина, глюкокортикоидов («стероидный» диабет), гормонов щитовидной железы («тиреоидный» диабет), гормонов аденогипофиза («гипофизарный» диабет). Симптомы: ↑ уровня глюкозы в крови - гипергликемия (норма: 3,3-5,5 ммоль/л), глюкозурия (при повышении уровня глюкозы в крови до уровня почечного порога 8-11 ммоль/л), полиурия, дегидратация, полидипсия, гипераминоацидемия, гипераминоацидурия, кетонемия, кетонурия → кетоацидоз (чаще при ИЗСД). Длительная гипергликемия приводит к неферментативному гликозилированию белков по остаткам лизина, аргинина, N-концевой а/к → изменение заряда и конформации этих белков → сопровождается нарушением их функций: в частности, гликозилируются Нв → НвА_1С (увеличивается в 2-3 раза, норма〜5%); гликозилируются кристалины хрусталика (происходит помутнение хрусталика, развивается катаракта); гликопротеины и протеогликаны базальных мембран: а). сосудов → развиваются ангипатии → поражение сосудов сердца, мозга, нижних конечностей; б). развивается базальная ретинопатия: расширение сосудов сетчатки, их хрупкость → кровоизлияния в сетчатку (частая причина слепоты при сахарном диабете); в). почечных канальцев → нефропатия → высокая протеинурия, гипоальбуминемия, отеки). При тяжелом диабете кетоз усиливается и развивается тяжелый метаболический ацидоз: ↓ рН крови → стимуляция дыхательного центра → быстрое, глубокое дыхание Куссмауля; ↓рН мочи, вследствие ↑ концентрации анионов кислот, что сопровождается значительной потерей Nа⁺ и К⁺, а потери электролитов и воды ведут к дегидратации, гиповолемии, гипотонии → может привести к развитию кетоацидотической комы (тошнота, рвота, заострение черт лица, западение глаз, олигурия или анурия → заторможенность → выключение сознания, атония мышц, отсутствие рефлексов). Причиной гиперосмолярной комы может быть резкое↑уровня глюкозы в крови, что вызывает ↑ осмотического давления, приводящее к потере сознания.

⑤. Несахарный диабет – связан с ↓ антидиуретического гормона – вазопрессина. Развивается полиурия, но в отличие от сахарного диабета отсутствует глюкозурия и плотность мочи – низкая.

⑥. Причины гипогликемии: алиментарная гипогликемия, галактоземия, фруктозурия, болезнь Гирке и другие гликогенозы, агликогеноз, дисахаридозы, инсулинома, передозировка инсулина. ⑥.Причины гипергликемии: сахарный диабет, феохромоцитома (опухоль мозгового вещества надпочечников, вырабатывающая ↑ адреналина); ↑ продукции АКТГ (при б-ни Иценко-Кушинга), ↑кортизола (при кортикостероме).

 

ОБМЕН ЛИПИДОВ

► β-окисление жирных кислот (ЖК) (в МХ) – распад ЖК (с четным числом углеродных атомов) до n/2 АцетилКоА, при этом за 1-н β-цикл синтезируется 14 АТФ (10 – за счет ц. Кребса + 1,5 и 2,5 – за счет восстановленных ФАДН₂ иНАДНН⁺). При β-окислении ЖК с нечетным числом у/а последней образуется молекула – ПропионилКоА, которая при участии витаминов Н и В₁₂ превращается в СукцинилКоА и, взаимодействуя с глицином, включается в синтез гема (гем-содержащие хромопротеиды: Нв, Mв, цитохромы, каталаза, пероксидаза). При β-окислении ненасыщенных ЖК дополнительно участвуют 2 фермента: (3,4цис)→(2,3транс)-еноилКоА-изомераза и β-гидроксиацилКоА-эпимераза.

► СИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ (в ЦТ) – ЖК синтезируются из АцетилКоА, который карбоксилируется при участии вит. Н в МалонилКоА, за счет которого за 1-н цикл цепь ЖК удлиняется на 2 углеродных атома, а также происходит дважды восстановление по β-у/а при участии НАДФНН⁺–зависимых редуктаз (НАДФНН⁺ - из апотомического распада глюкозы). Синтез ЖК происходит при участии мультиферментной системы - Пальмитоилсинтазы, состоящей из 2-х антипараллельных протомеров, каждый из которых включает АПБ (Ацилпереносящий белок), кофермент - 4-фосфопантотеин, и содержит 6 доменов: 3 из которых обеспечивают удлинение растущей цепи ЖК на 2 у/а, а 3 – НАДФНН+-зависимое β–восстановление. Для удлинения ЖК свыше С₁₆ используются АцетилКоА и ПропионилКоА в МХ. Ненасыщенные ЖК (олеиновая, пальмитолеиновая) образуются из насыщенных ЖК при участии цитохрома в₅ и АцилКоА-десатуразы.

Цитратный челночный механизм (ЩУК + АцетилКоА → цитрат) – обеспечивает перенос в цитоплазмуАцетилКоА из МХ, которые образуются при окислительном декарбоксилировании ПВК в ПДГ-комплексе и при β-окислении ЖК. В цитоплазме из АцетилКоА синтезируются ЖКи Холестерол.

► СИНТЕЗ ХОЛЕСТЕРИНА (в ЦТ) – холестерол (ХС) синтезируется из АцетилКоА, 3 молекулы которого конденсируются (как при кетогенезе) с образованием β-гидрокси,β-метил-глутарилКоА, который далее восстановливается при участии 2НАДФНН⁺ и образуется Мевалоновая кислота. Далее 6 молекул Мевалоновой кислоты – декарбоксилируются, фосфорилируются и превращаются в изомеры – изопентенилпирофосфат и диметилаллилпирофосфат, которые, последовательно конденсируясь, образуют Сквален (С₃₀) → циклизация → Ланостерин → Холестерин (С₂₇). Значение ХС: является предшественником стероидных гормонов – глюкокортикоидов, минералкортикоидов, половых гормонов и желчных кислот (холевая, хенодезоксихолевая, дезоксихолевая); под действием УФ в коже ХС превращается в витамин D₃; ХС является важным компонентом биомембран. В норме ХС_общ. в крови = 5,2 ммоль/л (ХС лпвп -0,9 ммоль/л, ХС лпнп -4,9)

► ЖЕЛЧНЫЕ КИСЛОТЫ (ЖчК)– синтезируются в печени из холестерина при отщеплении 3-х концевых у/а в виде пропионилКоА и дальнейшего гидроксилирования по С₇, С₁₂ при участии НАДФНН⁺ –зависимых монооксигеназ: холевая кислота (ОН-группы по С₃, С₇, С₁₂), хенодезоксихолевая (по С₃, С₇), втоичная - дезоксихолевая (С₃, С₁₂). При взаимодействии с глицином/таурином образуются парные ЖчК (глико- или таурохолевая и т.д.) –↑эмульгирующие св-ва. Значение ЖчК: участвуют в эмульгировании пищевых липидов, увеличивая площадь соприкосновения с панкреатической липазой; активируют этот фермент, смещая оптимум рН в щелочную область; обеспечивают всасывание продуктов переваривания пищевых липидов.

Большая часть ЖчК реабсорбируется в кишечнике → по воротной вене поступает в печень и снова в составе желчи → в кишечник, т.е. существует энтерогепатическая циркуляция желчных кислот (до 6 циклов в сутки).

Стеаторея – выделение с калом жиров в непереваренном виде по причине ↓желчеобразования или ↓поступления желчи в кишечник (при холецистите, обтурации желчных протоков).

► СИНТЕЗ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ – синтезируются из холестерина при отщеплении концевого фрагмента в виде изокапронового альдегида (С₂₇ →С₂₁) с образованием прегненолона → прогестерона, и дальнейшего окисления с образованием соответствующих кортикостероидов: альдостерон (ключевой минералкортикоид) – окисление по С₁₁, С₁₈, С₂₁; кортизол (глюкокортикоид) – по С₁₁, С₁₇, С₂₁. Половые гормоны - андро- и эстрогены образуются из тестостерона С₁₇ (образуется из прогестерона). Продукция альдостерона ↑при болезни Конна, ↑кортизола – при б-ни Иценко-Кушинга, ↓кортикостероидов- при б-ни Аддисона.

Гестагены (прогестерон, эстрадиол) - продуцируются яичниками и желтым телом, подготавливая слизистую матки к имплантации оплодотворенной яйцеклетки, и регулируют нормальное протекание беременности и развитие ткани молочной железы.

► СИНТЕЗ ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИДОВ (ТАГ) И ФОСФОЛИПИДОВ (ФЛ) –синтезируются из Фосфатидной кислоты, которая образуется из глицеролфосфата и 2 остатков жирных кислот (АцилКоА). Фосфатидная кислота далее дефосфорилируется в Диацилглицерид, который: 1). если взаимодействует с еще одним остатком жирной кислоты, то образуется ТАГ, а 2). если взаимодействует с одним из активированных азотистых оснований – ЦДФ-холин, ЦДФ-этаноламин или ЦДФ-серин, то образуются соответствующие ФЛ: фосфатидилхолин (лецитин), фосфатидилэтаноламин (кефалин), фосфатидилсерин. (ЦДФ – цитидилдифосфат - пиримидиновый нуклеотид).

2 пути синтеза Лецитина: 1 – из фосфатидилэтаноламина, за счет 3-ды метилирования по атому азота в этаноламине при участии метил-кобаламина (кофермент В₁₂) и SAM – S-Aденозилметионин (кофермент метионина – незаменимая а/к); 2 – из диацилглицерида при взаимодействии с ЦДФ-холином.

Жировая инфильтрация печени – ↑содержания в печениТАГ до 50% против 5% в норме, что связано с нарушением образования преβ-липопротеинов (ЛПОНП-липопротеинов очень низкой плотности), в формировании которых большую роль играет лецитин и липотропные факторы - холин, лецитин, SAM, В₁₂ – факторы, предупреждающие жировую инфильтрацию печени.

► ОБМЕН ГЛИЦЕРОЛФОСФАТА (ГФ): 1 - образуется ГФ за счет фосфорилирования глицерина под действием глицеролкиназы (в печени, кишечнике) и при восстановлении диоксиацетонфосфата (ДАФ), который образуется в гликолизе (жировая ткань, мышцы) или глюконеогенезе (в печени).

2- распадается ГФ, дегидрируясь в ДАФ, и далее реакциями гликолиза до ПВК, который в анаэробных условиях восстанавливается в ЛАКТАТ за счет гликолитической оксидоредукции при участии НАДНН⁺-зависимой ЛДГ (Лактатдегидрогеназы) - происходит молочно-кислое брожение. При этом синтезируется 2 АТФ субстратным фосфорилированием (за счет энергии макроэргических субстратов: 1,3 дифосфоглицерата и фосфоенолпирувата – ФЕП). В аэробных условиях ПВК окисляется в МХ в ПДГ-комплексе до АцетилКоА с восстановлением НАДНН⁺. Далее, АцетилКоА окисляется в ц. Кребса до 2 СО₂, что сопровождается синтезом 10АТФ, а НАДНН⁺ окисляется в Полной ДЦМХ, что обеспечивает синтез 2,5АТФ. Также, в аэробных условиях за счет челночных механизмов: малат-аспартатного (глицерофосфатного) синтезируется еще 5 (3) АТФ.

► СИНТЕЗ ГЛИКОЛИПИДОВ (ГЛ) – синтезируются из церамида, который образуется из сфингозина и жирной кислоты (С₂₄ – нервоновая, гидроксинервоновая, цереброновая). Далее к церамиду присоединяется по концевой ОН-группе углеводный компонент – галактоза, сульфогалактоза или олигосахарид (галактоза-галактозамин-сиаловая кислота) с образованием соответствующих гликолипидов – цереброзиды, сульфатиды или ганглиозиды.

Сфинголипидозы – наследственные энзимопатии, связанные со↓ активности ферментов, расщепляющих сфингозин-содержащие липиды: болезнь Гоше – ↑цереброзидов, болезнь Тея-Сакса – ↑ганглиозидов, болезнь Нимана-Пика – ↑сфингомиелинов. При этом развиваются нейродистрофические нарушения (нарушение зрения, параличи); возможно накопление сфинголипидов не только в ткани мозга, но и в печени, селезенке, костном мозге.

Атеросклероз – отложение в интиме сосудов (особенно аорты и артерий сердца, мозга) холестерола (ХС), что происходит при гиперхолестеринемии и повреждении эндотелия сосудов (при гипертонии, повышенной свертываемости крови, воздействии токсинов и др.). В норме ЛПНП (липопротеины низкой плотности = β-ЛП) транспортируют ХС в разные ткани, захватываясь клетками путем эндоцитоза после взаимодействия со специфическими рецепторами (R). При избытке ХС новые R не образуются и клетки перестают поглощать ХС из крови. Избыточные ЛПНП в крови захватываются макрофагами, которые накапливают метаболически неактивный ХС и превращаются в «пенистые» клетки, которые разрушаются и ХС откладывается в межклеточные пространства эндотелия сосудов, инкапсулируется за счет разрастания соединительной ткани и отложения кальция → формируются атеросклеротические бляшки → стенки сосудов суживаются, становятся неэластичными, ↓ кровоснабжение тканей, активируется тромбообразование →↑ вероятность инсульта, инфаркта. ЛПВП – липопротеины высокой плотности (α-ЛП) – имеют антиатерогенные свойства, что связано с активностью фермента ЛХАТ (лецитин-холестерол-ацил-трансфераза), катализирующего ацилирование свободного ХС с образованием его эфиров, которые поглощаются из просвета сосудов в ЛПВП и уровень свободного холестерина в крови ↓.

Механизм атеросклероза: снижение количества и структуры рецепторов, узнающих ЛПНП; увеличение количества и изменение ЛПНП за счет гликозилирования аполипопротеинов, окисления апоВ₁₀₀, перекисного окисления липидов, гидролиза фосфолипидов - активируют их захват макрофагами, который происходит бесконтрольно при участии «скевенджер-мусорных» рецепторов, что приводит к переполнению макрофагов липидами и превращению их в «пенистые» клетки, которые задерживаются в стенке кровеносных сосудов, повреждая их. При повреждении эндотелиальных клеток сосудов происходит активация тромбоцитов, которые начинают вырабатывать тромбоксаны, активирующие их агрегацию, а также секретируют тромбоцитарный фактор роста, который стимулирует пролиферацию гладкомышечных клеток, что способствует росту атеросклеротической бляшки. Далее происходит прорастание бляшки коллагеном и эластином, и некротизация подлежащих клеток, с отложением холестерола в межклеточные пространства. На последней стадии развития атеросклеротическая бляшка пропитывается солями кальция и становится очень плотной. Тромбы, образующиеся в области бляшки перекрывают просвет сосуда, что приводит к острому нарушению кровообращения и развитию инфаркта миокарда, инсульта.

Липопротеины крови (транспортные формы липидов): ХМ (образуются в энтероцитах кишечника и являются транспортной формой для пищевых липидов, включая в состав липидного ядра до 95% триацилглицероидов - ТАГ), ЛПОНП (образуются в печени и являются транспортной формой для эндогенных ТАГ в жировые депо), ЛПНП (образуются в крови из остаточных ЛПОНП и являются основной транспортной формой холестерола (до 45%) в клетки-мишени для синтеза стероидных гормонов в коре надпочечников, витамина Д₃ – в коже под действием УФ, для структурирования всех биологических мембран, ЛПВП (образуются в печени и, поглощая в крови избыточный холестерол за счет его ацилирования, переносят в печень, где ХС превращается в желчные кислоты).

Аполипопротеины (АпоЛП) – белковые компоненты липопротеинов: интегральные (В₁₀₀), полуинтегральные (В₄₈), периферические (Е, С_II,С_I, А_I, А_I1). Значение АпоЛП - являются: 1. специфическими маркерами разных липопротеинов крови, обеспечивающими специфическое узнавание рецепторов на клетках-мишенях, как например, В₄₈ в ХМ; Е - в ХМ и ЛПОНП; В₁₀₀– в ЛПОНП и ЛПНП; 2. активаторами специфических ферментов, как С_II в ХМ и ЛПОНП - активирует липопротеинлипазу – фермент, который локализуется на стенке капилляров в мышцах и жировой ткани, и обеспечивает освобождение жиров из ХМ и ЛПОНП, катализируя отщепление от триглицеридов жирной кислоты, С_I, напротив, инактивирует липопротеинлипазу; А_I в ЛПВП – активирует лецитин-холестерол-ацил-трансферазу (ЛХАТ) – фермент, который ацилирует холестерол (ХС), и последний переходит из крови в липидное ядро ЛПВП, обеспечивая удаление избыточного ХС из кровотока. А_I1, напротив, подавляет активность ЛХАТ.

Ожирение – развивается при дисбалансе процессов липогенеза - ↑ и липолиза - ↓, вследствие чего происходит активное образование жиров из углеводов: гликолиз поставляет ДАФ, из которого образуется глицеролфосфат, а также ПВК - источник АцетилКоА для синтеза жирных кислот, и апотомический распад глюкозы поставляет НАДФНН⁺ для синтеза жирных кислот. Т.о., из глюкозы образуются все субстраты, необходимые для синтеза жиров. Ожирение может быть алиментарно-конститутивным (при переедании), связанным с низкой физической нагрузкой или с нейроэндокринной патологией.

Желчно-каменная болезнь – является результатом кристаллизации компонентов желчи, возникающей при застое желчи, при воспалительных заболеваниях желчного пузыря, при обтурации желчных протоков. Основная масса в желчных камнях приходится на холестерин и билирубин – различают 2 типа камней: холестериновые - ⅔ и билирубиновые - ⅓.

► ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ липидного ОБМЕНА: ①. ИНСУЛИН – ↑липогенез, ②. АДРЕНАЛИН, ГЛЮКАГОН – ↑ липолиз.

 

ОБМЕН БЕЛКОВ, АМИНОКИСЛОТ

► ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ МОЧЕВИНООБРАЗОВАНИЯ (ОЦ) (в печени) - основной путь детоксикации аммиака (NН₃), который образуется при распаде азот-содержащих веществ: аминокислот, биогенных аминов, пуринов и пиримидинов, фосфо- и гликолипидов, гексозаминов, гликозаминогликанов, гема и др. Реакции ОЦ направлены на связывание токсичногоАммиакас образованием нетоксичной Мочевины. Азот в мочевине происходит из карбамоил-фосфата (NН₃+СО₂) и аспарагиновой кислоты.

В ОЦ участвуют а/к – орнитин (непротеиногенная), аспартат и образуется аргинин).

(На образование 1 молекулы Мочевины расходуется энергия 3 АТФ, которые ресинтезируются за счет превращения промежуточного метаболита ОЦ – фумарата в ц.Кребса через малат в ЩУК, что сопровождается восстановлением НАДНН⁺, обеспечивающим синтез 3 АТФ в ПДЦМХ. Образованная молекула ЩУК в реакции трансаминирования при участии пиридоксаминфосфата (кофермент В6) превращается в аспартат, аминогруппа которого, наряду с молекулой аммиака, используется в синтезе Мочевины (NН₂-СО-NН₂)).

Гипераммониемия (↑аммиака в крови) – при ↓ активностии ферментов ОЦ. Проявления: учащенное дыхание, ↑ возбудимость, мигрень, судороги, рвота при употреблении белковой пищи.

► ТРАНСДЕЗАМИНИРОВАНИЕ (НЕПРЯМОЕ ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ – НД) - процесс дезаминирования α-аминокислот (а/к) с образованием α-кетокислот (к/к) без промежуточного освобождения аммиака. Протекает НД в 2 этапа: 1 - трансаминирование, катализируемое В₆-зависимой аминотрансферазой: происходит перенос NН₂–группы с а/к на α-кетоглутарат, с образованием к/к и глутамата, соответственно. Витамин В₆ вступает в реакцию в форме кофермента – пиридоксаль-Ф, который принимает от а/к аминогруппу и превращается в пиридоксамин-Ф (через образование промежуточных шиффовых оснований – альдимин и кетимин), который далее отдает NН₂–группу на α-кетоглутарат с образованием глутамата. 2 – окислительное дезаминированиеглутамата при участии глутаматдегидрогеназы с выделением аммиака и образованием α-кетоглутарата. Другие типы дезаминирования: восстановительное, гидролитическое (у м/орг.), внутримолекулярное (гистидин → урокановая к-та).

► ТРАНСРЕАМИНИРОВАНИЕ (НЕПРЯМОЕ АМИНИРОВАНИЕ – НА) - процесс, обратный непрямому дезаминированию, обеспечивающий связывание аммиака с оразованием из α-к/к → α-а/к. НА протекает в 2 этапа: 1 – восстановительное аминирование α–кетоглутарата с образованием глутамата и 2 – трансаминирование: перенос аминогруппы с глутамата на α-к/к с образованием α-а/к.

► БИОГЕННЫЕ АМИНЫ (БА) – биологически активные производные аминокислот, ключевой реакцией образования которых является В₆ –зависимое декарбоксилирование а/к. К БА относятся: ГАМК – декарбоксилированное производное глутамата; Гистамин – декарбоксилированный гистидин, Серотонин – образуется из триптофана (при В₆ –зав. декарбоксилировании и гидроксилировании при участии вит.С); катехоламины: Дофамин, Норадреналин, Адреналин – образуются из тирозина (при участии В₆-зависимой декарбоксилазы, вит.С-зависимой гидроксилазы, SАМ-зависимой метилтрансферазы).

► ГЛИКО- и КЕТОГЕННЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ: Гликогенные а/к – а/к, которые, распадаясь, превращаются в ЩУК и ПВК, а далее через 3-й обходной путь вступают в глюконеогенез → далее в гликогеногенез. Кетогенные а/к (ЛЛИФТТ) – а/к, при распаде которых образуется ацетоацетат (кетоновое тело) или ацетилКоА (при ↑ концентрации которого синтезируются кетоновые тела). Лиз, Лей – строго кетогенные а/к; И/лей, Ф/а, Тир, Трп – смешанные – глико- и кетогенные а/к.

► НЕЗАМЕНИМЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ: Вал, Лей, Изолей, Мет, Ф/а, Трп, Тре, Лиз.; Полузаменимые – Тир, Цист.; Частично заменименимая – Арг.; Незаменимая в детском возрасте – Гист.

► ЗНАЧЕНИЕ АМНОКИСЛОТ : ①. ФЕНИЛАЛАНИН (незам.а/к) → ТИРОЗИН (полузамен. а/к) – глико- и кетогенные а/к: 1). необходимы для синтеза катехоламинов (в мозговом веществе надпочечников, в мозге) – дофамин, норадреналин, адреналин; 2). для синтеза йодтиронинов (в щитовидной железе) – трийодтиронин (Т₃), тетрайодтиронин (Т₄); 3). для синтеза пигмента меланина (в коже, волосах, радужке).

Фенилкетонурия (выведение фенилпирувата с мочой) – наследственная энзимопатия, связанная с ↓ активности фермента – фенилаланинмонооксигеназы, гидроксилирующей фенилаланин в тирозин. Проявления: олигофрения, ↑возбудимость, мышечная гипотония.

Алкаптонурия (выведение алкаптонас мочой) – наследственная энзимопатия, связанная с ↓ активности фермента – гомогентизатдиокигеназы, участвующего в обмене тирозина, что сопровождается ↑гомогентизиновой кислоты и образованием из нее черного пигмента – алкаптона. Проявления: алкаптон откладывается в суставах, что сопровождается воспалением и ограничением их подвижности; развивается охроноз, связанный с отложением алкаптона в хрящах ушных раковин и крыльев носа.

Альбинизм – развивается при нарушении синтеза меланина из тирозина. Отмечается депигментация радужки глаз, волос; ↑чувствительность кожи к УФ.

Гипотиреоз –↓выработки Т₃ и Т₄, что приводит к кретинизму в детском возрасте и микседеме (слизистый отек) – у взрослых. Гипертиреоз - ↑выработки Т₃ и Т₄, что приводит к развитию Базедовой болезни (развиваются экзофтальм, зоб, тахикардия, ↑t⁰). (Ферменты, обеспечивающие синтез Т₃ и Т₄, из тирозина: 1) - йодидпероксидаза, активирующая пищевой йод; 2) - тирозинйодиназа, включающая йод по С₃ и С₅-положениям тирозина с конденсацией 2-х молекул тирозина).

②. ТРИПТОФАН (незам.; глюко- и кетогенная а/к): 1). необходим для синтеза серотонина (биогенный амин) – регулирует многие соматические функции организма и является антидепрессантом; 2). для синтеза мелатонина – гормон эпифиза, регулирующий биоритмы; 3). для синтеза витамина РР (НАД⁺, НАДФ⁺) в печени.

Гиповитаминоз В₆ – ↓-сяактивность В₆–зависимой кинурениназы и нарушается обмен триптофана, что сопровождается выведением с мочой побочного метаболита – ксантуреновой кислоты, и нарушением синтеза витамина РР (НАД⁺, НАДФ⁺). Развивается пеллагроподобный дерматит.

Болезнь «голубых пеленок» - связана с нарушением обмена триптофана, что сопровождается ↑образования индолилацетата, индикана (окрашивают пеленки новорожденных в голубой цвет). Проявления: пеллагроподобный дерматит, эмоциональная лабильность, атаксия, запоры.

③. МЕТИОНИН (незам. а/к) и ЦИСТЕИН (полузамен. а/к) – серусодержащие а/к: 1). Метионин в форме кофермента SAM участвует в синтезе: а). адреналина из норадреналина; б). мелатонина из серотонина, в). холина из этаноламина (холин входит в состав лецитина, ацетилхолина), г). креатин-фосфата (наряду с арг и гли) – мышечный макроэрг, д). карнитина (наряду с лиз) – переносчик ЖК через мембраны МХ, е). полиаминов – спермина, спермидина (наряду с орнитином) – регулируют процессы клеточного роста и дифференцировки, активируя синтез ДНК, РНК, белка, ж). ансерина из карнозина (наряду с гист и β-ала) – повышают амплитуду мышечного сокращения в утомленной мышце.

2). ЦИСТЕИН – необходим для синтеза: а). тиоэтиламина, который участвует в образовании из витамина Пантотеновая кислота коферментов – КоАSН и 4-фосфопантотеина, б). глутатиона – трипептида, включающего также глу и гли – участвует в переносе а/к через мембраны, в восстановлении дегидроаскорбиновой кислоты, в инактивации активных форм кислорода, в восстановлении SH-групп ферментов и мембран э/ц, в). таурина – образует парные желчные кислоты (таурохолевая, таурохенодезоксихолевая).

Гомоцистеинурия - выведение с мочой гомоцистеина, т.к.↓активность цистатионин-синтазы. Нарушается синтез цис,↓ умственное развитие, судороги, остеопороз (↓ гидроксилирование лиз в коллагене), дрожание радужки глаз.

Цистинурия -↑экскреции с мочой цистеина, цистина при нарушении почечной реабсорбции. Образуются цистиновые камни, происходит закупорка мочевыводящих путей.

④. ЛИЗИН (н/з), АРГИНИН (частично н/з а/к), ГИСТИДИН (н/з в детском возрасте) – оснóвные а/к, «+» -заряж. ЛИЗИН и АРГИНИН: 1).входят в состав гистонов ( Н1, Н2а, Н2в, Н3, Н4), 2). ЛИЗИН – участвует в преобразовании вит.Н в кофермент – биоцитин; Липоевой кислоты – в липамид; участвует в организации активного центра аминотрансфераз, связывая коферменты В6. 3). АРГИНИН – используется для синтеза креатин-фосфата (наряду с гли и мет), орнитина. Образуется арг в орнитиновом цикле. 4). ГИСТИДИН – является предшественником гистамина, участвует в образовании карнозина и ансерина, в связывании гемоглобином О2.

⑤. ГЛУТАМАТ, АСПАРТАТ (замен. а/к) – дикарбоновые а/к, «-»-заряж. – участвуют: 1). в связывании аммиака с образованием глутамина и аспарагина, 2). в синтезе пуринов и пиримидинов, 3). в образовании альбуминов и глобулинов крови, 4). в трансаминировании, 5). АСПАРТАТ – участвует в орнитиновом цикле, 6). ГЛУТАМАТ – в синтезе ГАМК, глутатиона.

⑥. ГЛИЦИН (зам. а/к) - участвует в синтезе: 1). глутатиона (наряду с цис и глу), 2). гема (наряду с СукцинилКоА), 3). пуринов – аденина, гуанина, 4). парных желчных кислот – гликохолевая, гликохенодезоксихолевая, 5). креатин-фосфаиа (наряду с арг и мет), 6). участвует в детоксикациипродуктов гниения белков, 7). в образовании активной формы ТГФК (кофермент фолиевой кислоты) – N⁵,N¹⁰-метилен-ТГФК, необходимой для синтеза серина, тимина из урацила.

► ПРОСТЫЕ (ПБ) и СЛОЖНЫЕ БЕЛКИ (СБ): ПБ – протеины: состоят только из аминокислот (альбумины, глобулины, гистоны, протамины, проламины). СБ – протеиды: состоят из апопротеина и простетической небелковой группы (металлопротеины (трансферрин, церулоплазмин), фосфо-, нуклео-(РНК-содерж. - рибосома, ДНК-содерж. - нуклеосома), хромо-(цветные белки: Нв, Мв, цитохромы, родопсин, флавопротеиды), глико-, липопротеины).

Фибриллярные белки – коллаген, эластин; фибронектин и ламинин (адгезивные белки); кератины волос; актин и миозин – сократительные белки; фиброин шелка и паутины.

Азотистый баланс – соотношение количества азота, поступающего в организм в составе пищи и выделяемого с мочой, потом, калом. При положительном АБ – происходит задержка азота в организме – в растущем организме, при беременности, при восстановлении после болезни. Отрицательный АБ – больше азота выводится (гиперазотурия) – при активном распаде тканевых белков при гипертиреозе, сахарном диабете, распаде злокачественной опухоли.

► ПРОДУКТЫ ГНИЕНИЯ БЕЛКОВ (ПГБ) и ПУТИ ИХ ДЕТОКСИКАЦИИ : ПГБ – скатол,индол (образуются из трп), крезол,фенол (из ф/а и тир),сероводород (из цист, мет),кадаверин(из лиз)и др.-образуются в результате разложения пищевых белков и а/к микрофлорой нижних отделов кишечника. Усиливаются процессы гниения при ↓ протеолитической функции поджелудочной железы (остр., хронич. панкреатит) Основное место детоксикации ПГБ – печень, где происходит их метилирование, ацилирование, конъюгирование с глюкуроновой и серной кислотами, с глицином.

По гиппуровой кислоте в моче (продукт конденсации бензойной кислоты с глицином) судят о детоксикационной функции печени.

► ОБМЕН НУКЛЕОТИДОВ (Н/Т): Н/Т - состоят из азотистого основания (АО) (пуриновые АО – аденин и гуанин, пиримидиновые – тимин, урацил, цитозин), рибозы/дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты (ФК).

1. при распадеН/Т: отщепляется ФК под действием нуклеотидаз → далее отщепляется пентоза → происходит дезаминирование АО (кроме урацила) и превращение АО в конечные продукты: для пуринов – мочевая кислота (МК) (предшественники – гипоксантин, ксантин), для пиримидинов – β-аланин (для тимина – β-аминоизомасляная кислота). Нуклеозиды отличаются от н/т – отсутствием ФК.

Подагра – отложение в суставах плохо растворимых Nа-солей мочевой кислоты при гиперурикемии (↑концентрации МК в крови), что является результатом↑употребления пурин-содержащих продуктов (кофе, икра), или ↓активности гуанин,гипоксантин-фосфорибозил-трансферазы. Развиваются боли в суставах, позвоночнике, ↓ подвижность, гиперурикемия, уратурия (↑ МК и ее Nа-солейв моче).

Болезнь Леша-Найхана – наследственная энзимопатия, связанная со ↓ гуанин,гипоксантин-фосфорибозилтрансферазы. Проявления: ↑ возбудимости, ↓ умственного развития, нанесение самоповреждений.

Гиперурикемия, уратурия – ↑мочевой кислоты в крови и моче при подагре, болезни Леша-Найхана, патологии почек, печени, при лейкемии.

а). ПУРИНОВЫЕ Н/Т синтезируются за счет формирования пуринового кольца на активированной фосфорибозе – фосфорибозилпирофосфате (ФRРР) из глицина, аспартата, 2-х молекул глутамина, и при участии формил- и метен-ТГФК (кофермент фолиевой кислоты – В₉). При этом образуется Инозиновая кислота, которая далее аминируется с образованием АМФ (источник аминогруппы – аспартат) и ГМФ (источник аминогруппы – глутамин). б). При синтезе ПИРИМИДИНОВЫХ Н/Т сначала формируется Оротовая кислота (из карбамоил-фосфата и аспартата), которая далее переносится на ФRРР с образованием оротидилмонофосфата (ОМФ). ОМФ, декарбоксилируясь, превращается в УМФ, который при участии глутамина → в ЦМФ, а при участии метилен-ТГФК – в ТМФ.

Значение Н/Т: являются мономерами ДНК и РНК; АТФ – универсальный макроэрг; выполняют коферментную функцию. Значение УТФ и ЦТФ как коферментов: УТФ – участвует в синтезе гликогена, во взаимопревращении галактозы в глюкозу, в синтезе гликолипидов, гликозаминогликанов. ЦТФ – участвует в синтезе фосфолипидов.

Оротацидурия – выведение оротовой кислоты с мочой при↓ активности ОМФ-декарбоксилазы, что сопровождается ↓ синтеза пиримидинов – урацила, тимина, цитозина (нарушается пролиферация и дифференцировка быстро делящихся клеток). Развивается мегалобластическая анемия, дерматиты.

► СИНТЕЗ ГЕМА: из Глицина и СукцинилКоА образуется Аминолевулиновая кислота, 2-е молекулы которой формируют порфобилиноген, из 4-х молекул которого синтезируется уропорфириноген (УПГ), который через n-количество стадий превращается в Протопорфирин-IX, в который феррохелатаза встраивает железо (Fе²⁺) и образуется ГЕМ. Значение ГЕМА - является простетической группой хромопротеидов (цветные белки): Нв, Мв,цитохромы; является коферментом каталазы и пероксидазы.

Порфирии (эритропоэтическая, печеночная, кожная и др.) – наследственные энзимопатии, связанные со ↓ активности какого-либо фермента, участвующего в синтезе гема (напр.,↓активности уропорфириноген-III-синтазы). Развиваются гипертрихоз, фотодерматит, эритродонтия; с мочой выводятся порфобилиноген, уропорфириноген и др. промежуточные метаболиты.

► РАСПАД ГЕМА: под действием гем-окисляющей системы ГЕМ последовательно превращается в вердоглобин → биливердин → билирубин, который в крови адсорбируется на альбуминах, превращаясь в непрямой билирубин (НБ, 75%). В печени, конъюгируясь с глюкуроновой или серной кислотами (при участии глюкуронил- и ФАФС – фосфоаденозинфосфат–сульфотрансферазы), происходит образование прямого билирубина (ПБ – нетоксичный, растворимый, дает прямую реакцию с диазореактивом). Поступая в кишечник билирубин многократновосстанавливаетсяи превращается в стеркобилин – конечный продукт распада гема, который в норме выводится с калом (300 мг) и мочой (2-3 мг).

Желтухи – развиваются при ↑уровня билирубинав крови (гипербилирубинемия). Различают 3 типажелтух: 1 – гемолитическая (при ↑гемолиза эритроцитов): ↑НБ в крови, ↑стеркобилин в кале и моче; 2 – паренхиматозная (при гепатитах, циррозах): появление уробилиногена в моче (предшественник стеркобилина), ↑ в крови уровня общего БР; 3 – обтурационная, механическая (при закупорке желчных протоков камнем, опухолью): ↑ПБ в крови, отсутствует стеркобилин в кале и моче (ахоличный – бесцветный кал), ПБ выводится с мочой (билирубинурия) – моча приобретает цвет «темного пива».

► СИНТЕЗ БЕЛКА: 1. транскрипция – переписывание последовательности нуклеотидов (н/т) ДНК в последовательность н/т иРНК по принципу комплементарности (между пуринами и пиримидинами: А=Т(У), Г ≡Ц), с заменой Т на У. 2. посттранкрипционный процессинг – созревание про- иРНК: вырезание интронов, сплайсинг – сшивание экзонов, «кэпирование» иРНК по 5′-концу: (+)-е метилированных н/т), присоединение полиаденилата по 3′-концу. 3. трансляция (происходит на рибосомах при участии тРНК, приносящей а/к к месту синтеза полипептидной цепи) – раскодирование последовательности н/т иРНК в последовательность аминокислот белка: 3 н/т кодируют 1 а/к (триплетность генетического кода). Свойства генетического кода: универсальность, триплетность, вырожденность, неперекрываемость. 4. посттрансляцинный процессинг (фолдинг – процесс сворачивания белка в правильную пространственную биологически активную конформацию при участии белков-шаперонов;присоединение простетической группы в сложных белках).

Процессы транскрипции, трансляции, репликации протекают в 3 этапа: инициация, элонгация, терминация.

► РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: удвоениеДНК (при делении клетки) происходит при участии следующих ферментов: 1. хеликаза - раскручивает двойную спираль ДНК с образованием репликативной вилки, 2. топоизомераза – предупреждает суперспирализацию ДНК в местах формирования репликативной вилки, 3. праймаза – катализирует образование «затравочного» праймера (олигорибонуклеотид), с которого начинается синтез ДНК, 4. ДНК-полимераза III (основной фермент репликации, катализирующий синтез лидирующей цепи ДНК и отстающей цепи – фрагментами Оказаки в направлении 5′→ 3′), ДНК-полимераза I(удаляет затравочный праймер и замещает на олигодезоксирибонуклеотид),ДНК-полимераза II(участвует в репарации – устранении ошибок); 5. ДНК-лигаза (сшивает фрагменты Оказаки, соединяет 2 цепи ДНК).

 

 

К БИОЛОГИЧЕСКОМУ ОКИСЛЕНИЮ:

 

► ПДГ- комплекс: в пируватдегидрогеназном комплексе (в МХ) происходит окислительное декарбоксилирование ПВК до АцетилКоА с восстановлением НАДНН⁺ при участии 3 ферментов (пируват-декарбоксилаза, ацетиллипамид-трансфераза, дигидролипамид-дегидрогеназа) и 5 коферментов – ТПФ (В₁-тиамин), Липамид (Липоевая кислота), КоАSН (В₃-пантотеновая кислота), ФАД (В₂-рибофлавин), НАД⁺ (РР-никотинамид). При этом ТПФ декарбоксилируетПВК, Липамиди КоАSH – переносят ацетильный остаток ПВК, а ФАД и НАД⁺ - переносят 2Н⁺, последовательно восстанавливаясь. АцетилКоА далее окисляется в ц.Кребса до 2СО₂ + 10 АТФ, а НАДНН⁺ окисляется в ПДЦМХ = 2,5 АТФ.

► ЦИКЛ КРЕБСА: происходит окислительный распад АцетилКоА до 2 СО₂, что сопровождается восстановлением 3 НАДНН⁺, 1 ФАДН₂ и синтезом 1 АТФ субстратным фосфорилированием за счет энергии Сукцинил КоА. 3НАДНН⁺ далее окисляются в ПДЦ МХ и это обеспечивает синтез 7,5 АТФ (на каждую по 2,5), а ФАДН₂ окисляется в УДЦ МХ,что обеспечивает синтез 1,5 АТФ. Т.о, на каждую АцетилКоА синтезируется 10 АТФ: 1 АТФ – субстратным фосфорилированием (SФ) и 9 АТФ – окислительным (ОФ) в ДЦМХ.

3НАДНН⁺ в ц. Кребса восстанавливаются при участии 3-х дегидрогеназ: изоцитрат-, α-кетоглутарат-, малат- ДГ, 1 ФАДН₂ восстанавливается при участии сукцинатдегидрогеназы. Т.о., ц. Кребса является основным генератором пар водородов для ДЦМХ (4 пары 2Н⁺).

Амфиболичность ц. Кребса - объединяет пути распада и синтеза веществ: до ЩУК (ОА) ц.Кребса дезаминируются аспартат, аспарагин и из ЩУК они образуются, до α-кетоглутарата распадаются глутамат и глутамин, и из него же – образуются; до СукцинилКоА распадаются мет, вал, лей, илей, тре, а из СукцинилКоА синтезируется гем.

► ДЫХАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ МИТОХОНДРИЙ: в ДЦМХ (внутренняя мембрана МХ) происходит синтез АТФ окислительным фосфорилированием за счет энергии трансмембранного протонного градиента (∆ϻН), который формируется при движении 2е- по компонентам ДЦМХ от восстановленных НАДНН⁺ или ФАДН₂ к О₂ (в ДЦ происходит сопряжениеокисления субстратов с фосфорилированием АДФ в АТФ). При этом на каждую НАДНН⁺ синтезируется 3 АТФ, а на ФАДН₂ – 2 АТФ. О₂ является конечным акцептором 2е- от восстановленных НАДНН⁺ и ФАДН₂. В полной ДЦ выделяют 3 точки сопряжения – участки ДЦ, в которых создается трансмембранный протонный градиент, в укороченной ДЦ – 2 точки сопряжения.

Коэффициент фосфорилирования: Р/О – соотношение количества израсходованного на синтез АТФ фосфора Н₃РО₄ и поглощенного кислорода. Для ПДЦ (НАДНН⁺ ) Р/О=3, для УДЦ (ФАДН₂) Р/О=2.

Компоненты ДЦ: ФМН-зависимая дегидрогеназа, окисляющая НАДНН⁺ (1-й компонент полной ДЦ), FeS-белки → КоQ (1-й компонент укороченной ДЦ, окисляющий ФАДН₂), цитохром в → цитохромы с₁, с → цитохромоксидаза, включающая цитохромы а, а₃ (катализирует восстановление кислорода с образованием эндогенной воды) → протонный канал →АТФ-синтаза (катализирует фосфорилирование АДФ с образованием АТФ, используя энергию ∆ϻН).

НАРУШЕНИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

①. НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ЭНЗИМОПАТИИ

ГАЛАКТОЗЕМИЯ – ↓активности Галактозо-1-фосфат-уридилил-трансферазы

(нарушается превращение галактозы в глюкозу)

Болезнь ГИРКЕ - ↓активности фермента I обходного пути гликолиза – 6-Ф-глюкофосфатазы

(нарушается превращение глюкозо-6-фосфат в глюкозу)

3. ГЛИКОГЕНОЗЫ - ↓активности ферментов обмена гликогена:

АГЛИКОГЕНОЗ - ↓ гликогенсинтазы

(нарушается синтез гликогена)

Болезнь МАК-АДЛЯ -↓ гликогенфосфорилазы в мышцах

(нарушается распад гликогена)

Болезнь ГЕРСА -↓ гликогенфосфорилазы в печени

(нарушается распад гликогена)

ДИСАХАРИДОЗЫ - ↓активности дисахаридаз: мальтазы, сахаразыили лактазы

(нарушается гидролиз дисахаридов: мальтозы, сахарозы, лактозы)

ФРУКТОЗУРИЯ - ↓активности фруктокиназы, 6-Ф-фруктоальдолазы или глицероальдегидкиназы

(нарушается превращение фруктозы в глюкозу)

МУКОПОЛИСАХАРИДОЗЫ - ↓активности ферментов, расщепляющих Мукополисахариды

(нарушается распад Гликозаминогликанов: хондроитинсульфатов, гиалуроновой кислоты,

дерматансульфатов, кератансульфатов)

 

②. ДИАБЕТ

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ - ИНСУЛИН-ЗАВИСИМЫЙ:↓ инсулина

изменение структуры инсулина) - ИНСУЛИН-НЕЗАВИСИМЫЙ: (↓плотности или сродства рецепторов к Инсулину;↑активности инсулиназы.

ФЕРМЕНТЫ ПЕРЕВАРИВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ ПИЩИ

①. РОТОВАЯ ПОЛОСТЬ: α-амилаза слюны – эндоамилаза, расщепляющая α1,4-гликозидную связь с образованием декстринов и мальтозы. Опт.… ②. ЖЕЛУДОК:рН ↓ под действием НСl и действие α-амилазы… ③. КИШЕЧНИК: рН↑под действием гидрокарбонатов, растворенных в щелочном содержимом

УГЛЕВОДЫ

Глюкоза ПВК Лактат АцетилКоА Оксалоацетат (ЩУК) Галактоза Фруктоза Рибозо-5-Ф

Дисахариды: Мальтоза Лактоза Сахароза Полисахариды: гликоген Гликозаминогликаны

(мукополисахариды)

Кетоновые тела: Ацетон Ацетоацетат β-оксибутират вит.С вит.РР (НАД⁺)

ЛИПИДЫ

Триацилглицерид (жир) Лецитин вит.F (ненасыщ. ЖК)

(глицерол+3 ЖК) (фосфатидная кислота+холин) (линолевая,линоленовая,арахидоновая)

Холестерин вит.D3 (Холекальциферол) Желчные кислоты Стероидные гормоны

Холевая, хенодезоксихолевая) МК - Альдостерон ГК - Кортизол

СукцинилКоА ПропионилКоА МалонилКоА Цереброзид

(церамид+у/в компонент)

БЕЛКИ

Биогенные амины: Дофамин Адреналин Серотонин Мелатонин Гистамин

(гормон мозг. в-ва надпоч-ов) (гормон эпифиза)

SАМ (S-Аденозилметионин) Креатинфосфат Мочевина

Пурины Мочевая кислота Пиримидины Оротовая кислота

(Аденин Гуанин) (Цитозин Тимин(ДНК) Урацил(РНК)

Гем Билирубин В6

Прямой Непрямой пиридоксаль-Ф пиридоксамин-Ф

СУТЬ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ: ► ГЛИКОЛИЗ – дихотомический распад глюкозы до 2 ПВК, которые в анаэробных условиях восстанавливаются в 2 ЛАКТАТА…

ОРНИТИНОВЫЙ ЦИКЛ МОЧЕВИНООБРАЗОВАНИЯ (ОЦ) (в печени) - основной путь детоксикации аммиака с образованием нетоксичной Мочевины. Азот в мочевине - из карбамоилфосфата и аспартата.

► ТРАНСДЕЗАМИНИРОВАНИЕ (НЕПРЯМОЕ ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ) - процесс дезаминирования α-аминокислот (а/к) с образованием α-кетокислот (к/к). Протекает в 2 этапа: 1 - трансаминирование, катализируемое В₆-зависимой аминотрансферазой и 2 – окислительное дезаминированиеглутамата.

►ТРАНСРЕАМИНИРОВАНИЕ (НЕПРЯМОЕ АМИНИРОВАНИЕ) - процесс, обратный непрямому дезаминированию., обеспечивающий связывание аммиака с образованием из α-к/к →α-а/к.

► БИОГЕННЫЕ АМИНЫ –декарбоксилированные производные а/к (при участии В₆): ГАМК – из глу; Гистамин – из гист, Серотонин – из трп, катехоламины: Дофамин, Норадреналин, Адреналин – из тир.

► ОБМЕН НУКЛЕОТИДОВ (Н/Т): Н/Т - состоят из АзОсн. - пурина (А, Г), или пиримидина (Т, У, Ц), рибозы/дезоксирибозы и остатка фосфорной к-ты. При распаде пуринов образуется мочевая кислота, пиримидинов – β-аланин. Синтезируются пурины из гли, асп, 2-х молекул глн, и при участии формил- и метен-ТГФК (В₉); пиримидины - из Оротовой кислоты, которая образуется из карбамоилфосфата и асп.

► СИНТЕЗ ГЕМА: из Глицина и СукцинилКоА через Аминолевулиновую кислоту и уропорфириноген (УПГ), который превращается в Протопорфирин-IX + Fе²⁺ (при участии феррохелатазы)= ГЕМ.

► РАСПАД ГЕМА: ГЕМ окисляется с образованием билирубина, который в крови адсорбируется на альбуминах, превращаясь в непрямой БР (75%); в печени: конъюгируется с глюкуроновой или серной кислотами и происходит образование прямого БР (нетоксичный, растворимый, дает прямую реакцию с диазореактивом). Поступая в кишечник БР превращается в стеркобилин – конечный продукт распада гема.

 

Б/Х Показатели крови и мочи

– Общий холестерин (ХС ЛПВП – антиатерогенные, ЛПНП – атерогенные липопротеины). ↑при атеросклерозе (гиперхолестеринемия). Норма: общий ХС 5,2 ммоль/л крови. ХС ЛПВП не < 0,9, ХС ЛПНП – не > 4,9 ммоль/л.

- Общий билирубин (БР – продукт распада гема. Непрямой БР – адсорбирован на альбуминах крови, 75%, не дает прямой реакции с диазореактивом, ↑ при гемолитической желтухе. Прямой БР, 25% – образуется в печени за счет конъюгирования с серной или глюкуроной кослотами – ↑в крови и выводится с мочой (билирубинурия) при обтурационной желтухе. Конечный продукт распада гема в норме – стеркобилин: отсутствие его в кале и в моче (уробилиноген) указывает на обтурационную желтуху. Норма общ.БР: 4-26 мкмоль/л крови.

- Мочевая кислота (↑ в крови (норма:0,12-0,36 ммоль/л) – гиперурикемия, ↑ в моче (норма: 0,5-1,2г/сутки) – уратурия). МК - продукт распада пуринов (аденина и гуанина) – ↑ при подагре (↓ активности фермента – гуанин-гипоксантин-фосфорибозил-трансферазы). Происходит отложение натриевых солей МК в суставах – ↓подвижности).

- Мочевина – продукт детоксикацииаммиака в орнитиновом цикле. ↑ в крови (норма: 3.3-8.3 ммоль/л), в моче (норма: 12-36г/сутки) – патология почек, распад опухоли, гипертиреоз. ↓ – при голодании, патологии печени.

- Гипераммониемия – ↑ уровня в крови аммиака при ↓ ферментов орнитинового цикла мочевинообразования. В норме уровень аммиака в крови – 60 мкмоль/л.

- Онкотическое давление – давление, создаваемое белками. Белки, являясь высокомолекулярными молекулами, не диализуются, т.е. не способны проходить через полупроницаемые мембраны. Разиваются «белковые» отеки при нарушении тканевого обмена, увеличении количества белков воспаления (с-реактивный белок и др.), распаде опухоли.

- Фенилпируват в моче при фенилкетонурии –↓ активности фенилаланинмонооксигеназы – нарушается гидроксилирование ф/а в тир. Развивается олигофрения.

- Гипопротеинемия – ↓уровня общего белка (норма: 65-85 г/л) в крови (↓ уровня альбуминов в крови (норма– 35-50г/л) - при патологии почек вследствие нарушения целостности базальной мембраны и выведения белка с мочой – нефриты, нефрозы; при нарушении синтеза белка в печени при паренхиматозной желтухе, циррозе; при белковой недостаточности при поражении ЖКТ.

- Гиперпротеинемия – ↑уровня белков крови: 1 - относительная: ↑ общего белка (при обезвоживании, диарее, рвоте, обширных ожогах). 2 – абсолютная: чаще связана с↑γ-глобулинов (норма – 20-30 г/л) при инфекционных заболеваниях, токсикозах). 3 – парапротеинемия: в крови появляются аномальные парапротеины. напр., при миеломной болезни ↑белки Бенс-Джонса – короткие цепи Ig.

- Уремия (↑ уровня мочевины, МК и др. продуктов обмена в крови при нарушении выделительной функции почек с развитием олиго- или анурии при почечной недостаточности, мочекаменной болезни).

- Оротацидурия (оротовая кислота в моче) – ↓ активности декарбоксилазы ОК-ты. Происходит нарушение синтеза пиримидинов – тимина, урацила, цитозина. Развивается мегалобластическая анемия, дерматиты.

- α-изокапроната, α-изовалериата в моче указывает на болезнь с запахом мочи «кленовым сиропом». Нарушается обмен а/к с разветвленным R: лейцин, изолейцин, валин (↓окислительное декарбоксилирование).

- Гиперглюкоземия – ↑уровня глюкозы в крови. Норма: 3,3 – 5,5 ммоль/л крови. Глюкозурия – выведениеглюкозы с мочой при сахарном диабете, т.к. происходит ↓ выработки инсулина →↓утилизации глюкозы в тканях – ↓дихотомический и апотомический распад глюкозы,↓образование гликогена в мышцах.

- Кетонемия, кетонурия. В крови и моче ↑ уровень КТ - ацетон, ацетоацетат, β-оксибутират – образуются при сахарном диабете из избыточных АцетилКоА (↑процесс β-окисления ЖК) при ↓ ЩУК (↓ эффективность гликолиза).

- Уропорфириноген-1, копропорфириноген-1 в моче – определяются при порфириях (эритропоэтичесской, печеночной), т.к. происходит ↓ синтеза гема вследствие ↓ферментов, участвующих в этом процессе и промежуточные метаболиты начинают выводится с мочой. Проявления – гипертрихоз, фотодерматит, эритродонтия.

- ↑активности кислой фосфатазы в крови (КФ катализирует гидролиз фосфорорганических соединений при рН<7). Фермент является органоспецифичным, присутствует в простате и 100-кратное его увеличение указывает на рак предстательной железы; также повышается при лейкозе, гиперпаратиреозе, раке молочной железы.

- Креатинурия – выведение креатина с мочой при мышечной патологии (миозиты, миопатии), при диабете, голодании, цинге. В норме выводится с мочой только креатинин – продукт обмена мышечного макроэрга – креатин-фосфата.

- Азотистый баланс – соотношение количества азота, поступающего в организм в составе пищи и выделяемого с мочой, потом, калом. При положит. АБ – происходит задержка азота в организме – наблюдается в растущем организме, при беременности, восстановлении после болезни. Отрицат. АБ – больше азота выводится из организма (гиперазотурия) – при распаде тканевых белков при гипертиреозе, сахарном диабете, распаде злокачественной опухоли.

- Азотемия - ↑Остаточного азота (азот после удаления белков) – включает азот мочевины, а/к, креатинина, мочевой кислоты, билирубина. Развивается при ↓экскреторной функции почек, ↓почечного кровотока, при ↑поступления в кровь азотсодержащих продуктов при кахексии, ожогах, инфекции.

- Протеинурия (белокв моче, в норме - отсутствует): 1 – почечная: белок поступает из плазмы при поражении почек (нефриты, нефрозы), при ↑проницаемости почечного фильтра при действии холода, ↑ физической нагрузки. 2 – внепочечная: белок попадает в мочу с воспалительным экссудатом из мочевыводящих и мочеполовых путей.

- Галактоземия – галактоза, галактитол в крови – при ↓галактозо-1Ф-уридилитрансферазы↓превращение гал в глю (↓умственного и физического развития, катаракта).

- Фруктозурия – ↓ферментов (глицероальдегидкиназы, фруктозо-1Ф-альдолазы), превращающих фру в глю (↓умственного и физического развития).

- Гомоцистеинурия – выведение с мочой Гомоцистеина, т.к.↓ цистатионин-синтаза. Нарушается синтез цис,↓ умств. развитие, судороги, остеопороз (↓ гидроксилирование лиз в коллагене), дрожание радужки глаз.

- Цистинурия -↑экскреции с мочой Цистеина, цистина при нарушении почечной реабсорбции. Образуются цистиновые камни, происходит закупорка мочевыводящих путей.

1.Липопротеины крови (транспортные формы липидов): ХМ (образуются в энтероцитах кишечника и являются транспортной формой для пищевых липидов, включая в состав липидного ядра до 95% триацилглицероидов - ТАГ), ЛПОНП (образуются в печени и являются транспортной формой для эндогенных ТАГ в жировые депо), ЛПНП (образуются в крови из остаточных ЛПОНП и являются основной транспортной формой холестерола (до 45%) в клетки-мишени для синтеза стероидных гормов в коре надпочечников, витамина Д₃ – в коже под действием УФ, для структурирования всех биологических мембран, ЛПВП (образуются в печени и, поглощая в крови избыточный холестерол за счет его ацилирования, переносят в печень, где ХС превращается в желчные кислоты). Аполипопротеины (АпоЛП) - белки липопротеинов: интегральные (В₁₀₀), полуинтегральные (В₄₈), периферические (Е, С_II,С_I, А_I, А_I1). Значение – АпоЛП являются: 1. специфическими маркерами разных липопротеинов крови, обеспечивающими специфическое узнавание рецепторов на клетках-мишенях, как например, В₄₈ в ХМ; Е - в ХМ, ЛПОНП; В₁₀₀ – в ЛПОНП, ЛПНП; 2. активаторами специфических ферментов, как С_II в ХМ и ЛПОНП - активирует липопротеинлипазу – фермент, который локализуется на стенке капилляров в мышцах и жировой ткани, и обеспечивает освобождение жиров из ХМ и ЛПОНП, катализируя отщепление от триглицеридов жирной кислоты, С_I, напротив, инактивирует липопротеинлипазу; А_I в ЛПВП – активирует лецитин-холестерол-ацил-трансферазу (ЛХАТ) – фермент, который ацилирует холестерол (ХС) и последний переходит из крови в липидное ядро ЛПВП, обеспечивая удаление избыточного ХС из кровотока. А_I1,напротив, подавляет активность ЛХАТ. Жировая инфильтрация печени (нарушение образования ЛПОНП при дефиците лецитина, что сопровождается накоплением в печени жиров более 50% против 2-5% в норме), атеросклероз (повреждение интимы сосудов, гиперхолестеринемия, снижение ЛПВП – антиатерогенные липопротеины и увеличение ЛПНП, ЛПОНП – атерогенные липопротеины)

2. Значение глицина в образовании активных форм ТГФК (тетрагидрофолиевая кислота): ТГФК - кофермент фолиевой кислоты (В₉), который в составе трансфераз (2-й класс ферментов) участвует в переносе одноуглеродных радикалов. Образование активных форм ТГФК происходит при участии глицинрасщепляющей системы, содержащей коферменты ТГФК, Пиридоксальфосфат (В₆), Липамид, НАД⁺ (РР). При этом из глицина выделяется метиленовый радикал (-СН₂-), который соединяется с атомами азота молекулы ТГФК в 5 и 10 положениях и образуется активная форма – N⁵ N¹⁰ –метилен-ТГФГ, которая в составе трансфераз участвует в синтезе серина, в превращении урацила в тимин, в образовании метил-кобаламина (кофермент В₁₂), в образовании S-аденозилметионина (SАМ) из S-аденозилгомоцистеина. Метилен-ТГФГ может превращаться в другие формы, например – метен-, формил - ТГФК, которые участвуют в синтезе пуринового кольца, встраивая 2-й и 8-й углеродные атомы.

3.Значение циклических нуклеотидов – цАМФ (циклический аденозинмонофосфат), цГМФ (циклический гуанозинмонофосфат): цАМФ и цГМФ являются вторичными посредниками (месенджерами) в действии водорастворимых гормонов, не проходящих через биомембрану (напр., адреналин, глюкагон). Образуются из АТФ и ГТФ при участии аденилат- и гуанилатциклазы, соответственно. цАМФ и цГМФ в клетках-мишенях активируют протеинкиназы, фосфорилирующие белки и ферменты, что сопровождается изменением активности последних. Напр., при участии цАМФ активируется гликогенфосфорилаза и, соответственно активируется распад гликогена.

4. Бифидум-фактор – олигосахариды женского молока, содержащие фукозу-галактозамин (глюкозамин)-сиаловые кислоты. Бифидум-фактор является питательной средой для нормальной антигнилостной микрофлоры кишечника грудных детей - Bacilus bifidum, которые продуцируют витамины группы В, вит. С, жирорастворимые – Д, К, А, а также помогают сбраживать лактозу.

5.Состав женского молока (является основной пищей грудных детей): 1. белки: казеинат кальция – основной источник кальция, фосфора и незаменимых аминокислот; лактоглобин – обладает оптимальным количеством незаменимых аминокислот. 2. жиры, в состав которых в основном входят кроткие и среднецепочечные жирные кислоты; (жиры в составе молока находятся уже в эмульгированном виде и сразу доступны для действия липазы). 3. углеводы: дисахарид – лактоза, состоящая из галактозы и глюкозы, олигосахариды (см. бифидум-фактор). 4. ферменты – амилаза, каталаза, ксантиноксидаза В коровьем молоке больше белков, короткоцепочечных жирных кислот, минеральных веществ, особенно фосфора – в 2 раза, но меньше лактозы и жира.

Молозиво – густая желтая жидкость, вырабатываемая грудной железой в первые дни после родов. Играет большую роль в передаче новорожденному при кормлении витамина А и иммуноглобулинов.

6.Эмбриоспецифические белки (онкофетальные белки) - альфа-фетопротеин (α-ФП), эмбриональный преальбумин (ЭПА), трофобластспецифичный бета-гликопротеин (Тβ–ГП) – синтезируются на разных этапах эмбриогенеза, выполняя определенную роль (напр., α-ФП обладает способностью связывать эстрогены и защищать плод от избытка эстрогенов матери), и в норме выявляются только у беременных женщин и в плазме плода. В других случаях, обнаружение этих белков в крови взрослого человека является маркером опухолевого роста и используются в диагностике рака (поэтому эти белки называют онкофетальными белками). Так, альфа-фетопротеин выявляется при гепатоцеллюлярном раке и раке яичка у взрослых, гепатоме у детей; ЭПА – при аденокарциноме, Тβ–ГП – при раке матки.

7.Резистентность к кетоновым телам и кетоацидозу в детском возрасте. В детском возрасте кетоновые тела – ацетоацетат, бета-гидроксибутират активно используются мозгом и почками как энергосубстрат, т.к. в этих органах активируется синтез фермента – ацетоацетил-сукцинилКоА-трансфераза, который преобразует ацетоацетат в ацетоацетилКоА, из которого далее образуются 2 молекулы ацетилКоА, окисляемые в цикле Кребса, что сопряжено с синтезом АТФ. Источником оксалоацетата, необходимого для окисления ацетилКоА в цикле Кребса, выступают аминокислоты – аспартат и глутамат, концентрация которых в этих тканях очень высока и, в частности в мозге составляет 75% от всех аминокислот. Эти особенности объясняют резистентность к кетоновым телам и кетоацидозу в детском возрасте.

8. Активные формы кислорода (АФК): 〜 90% О₂ используется в тканях в дыхательной цепи митохондрий, как акцептор электронов, 〜10% участвует в микросомальном окислении и в реакциях, катализируемых моно- и диоксигеназами. 〜2% кислорода образует активные формы в результате его неполного восстановления во время поэтапного переноса е^- на О₂ в ходе окислительно-восстановительных реакций. Так, при присоединении молекулой кислорода дополнительного е^- образуется супероксидный радикал (^.О₂^-). Следующая стадия восстановления (+е^-) приводит к образованию пероксид-аниона (О₂ ^2-), который легко связывает протоны и переходит в пероксид водорода (Н₂О₂). Пероксид-анион (О₂ ^2-), присоединяя е^-, расщепляется на ионы О^2- и О^-, протонирование которых приводит к образованию воды и опасному гидроксил-радикалу (^.ОН), соответственно. АФК имеют высокую химическую активность и могут вступать в реакции с ДНК, РНК, белками, липидами. Наиболее подвержены действию АФК полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) в составе фосфолипидов биомембран. АФК, атакуя ПНЖК, снижают гидрофобность липидов, изменениют их конформацию, что сопровождается повреждением мембран и нарушением их функции. Инактивация АФК происходит при участии ферментов антиоксидантной защиты – каталаза, глутатионпероксидаза, супероксиддисмутаза. К природным антиоксидантам относятся витамины – Е, С, каротиноиды, которые, отдавая е^-, восстанавливают свободные радикалы жирных кислот и прерывают цепную реакцию перекисного окисления.

9. Гликозилированный гемоглобин (Нв): при гипергликемии (сахарный диабет) глюкоза взаимодействует со свободными аминогруппами аминокислотных остатков белков, в частности с аминогруппами лизина и аргинина α– и β - субъединиц Нв, что приводит к изменению заряда белковой молекулы, изменению ее конформации и нарушению функции. В частности, гликозилирование лизина, аргинина и аминогруппы концевого Валина в β – субъединицах Нв, снижает положительный заряд молекулы и возможность 2,3-дифосфоглицерата взаимодействовать с Нв и регулировать процесс освобождения кислорода в тканях.

10. Квашиоркор – форма проявления белковой недостаточности у детей, которая развивается при недостаточном поступлении белков или использование в питании неполноценных белков с низким содержанием незаменимых аминокислот. (слово квашиоркор, используемое в племенах Ганы, означает «болезнь, связанную с отказом от кормления материнским молоком предыдущего ребенка после рождения нового»). Квашиоркор сопровождается отрицательным азотистым балансом, снижением альбуминов крови, снижением уровня гемоглобина. Проявляется отставанием в физическом развитии, снижением роста, понижением иммунитета (высокая склонность к инфекционным заболевания, ухудшающим состояние ребенка), развиваются отеки, жировая инфильтрация печени, кожа и волосы становятся сухими.

11. Повышение Молочной кислоты (лактата) и ПВК в сыворотке – происходит в результате снижения эффективности окисления ПВК в митохондриях в ПДГ-комплексе (в сердце, почках) и ПВК при этом восстанавливается в лактат при участии НАДНН+-зависимой ЛДГ, а также при снижении глюконеогенеза в печени. Отмечается: при гипоксии, обусловленной нарушением кровообращения или дыхания, при анемии, высотной болезни, при снижении активности ферментов дыхательной цепи митохондрий, при авитаминозах (дефицит витаминов, образующих коферменты ПДГ-комплекса: ТПФ, Липамид, КоА, ФАД, НАД+), при гликогенозах (болезнь Гирке), сахарном диабете, при некоторых интоксикациях и инфекциях. В результате может развиваться Лактоацидоз. (ацидоз означает увеличение кислотности среды организма, снижение рН, вследствие увеличения продукции протонов и/или снижения их экскреции). Лактоацидоз – метаболический ацидоз, связанный с увеличением количества лактата в крови в результате нарушения равновесия между процессами его образования и утилизации. Происходит повышение уровня лактата до 5-8 ммоль/л крови (N: 1-2 ммоль/л), что сопровождается снижением рН, снижением бикарбонатов плазмы крови, дефицитом оснований и, соответственно, нарушением кислотно-щелочного равновесия и снижением активности многих ферментов.

12. Высокое содержание ЛДГ₁ и Тропонина Т в крови: ЛДГ₁ – изофермент лактатдегидрогеназы, локализованный в сердечной мышце, Тропонин Т – миокардспецифичный белок, который входит в состав сократительного аппарата миоцитов (отличается по аминокислотному составу от Тропонина скелетных мышц) – являются маркерами инфаркта миокарда. Повышение их содержания в крови свидетельствует о поражении сердечной мышцы. Специфичность определения тропонина Т при инфаркте миокарда составляет 90-100% и его количество увеличивается в значительно большей степени (в 300 раз), чем ЛДГ и Креатинкиназы-МВ (в 8 раз).

13.Повышение содержания в крови креатинкиназы (КФК-МВ): МВ-изоформа креатинкиназы является миокардспецифичной и повышается в крови при инфаркте миокарда. Креатинкиназа фосфорилирует креатин с образованием креатинфосфата, который является мышечным макроэргом и обеспечивает быстый ресинтез АТФ при мышечном сокращении. Поступление КФК из сердечной мышцы в кровь при инфаркте миокарда опережает другие ферменты и поэтому определение его активности имеет важное значение для ранней диагностики поражения сердца.

Повышение уровня аспартатаминотрансферазы (АСТ) в крови: активность этого фермента, наряду КФК-МБ, повышается у 95% больных инфарктом миокарда. Степень повышения активности АСТ отражает величину очага поражения сердечной мышцы, расширение зоны инфаркта сопровождается повторением повышения фермента в крови, а отсутствие снижения активности АСТ после 3-4 дня заболевания является неблагоприятным прогностическим признаком.

14. Повышение γ-глутамилтранспептидазы (ГГТП) в сыворотке крови происходит при инфекционном, при токсическом поражении печени (напр., при алкогольной интоксикации), при остром гепатите, холестазе, метастазах в печень. γ-глутамилтранспептидаза в больших концентрациях локализована в печени, в эпителиальных клетках желчевыводящих путей; значительная часть фермента является мембраносвязанной, меньшая доля представлена цитозольной растворимой формой. Повышение активности ГГТП в сыворотке крови может быть обусловлен усилением его синтеза; повреждением мембран под действием токсических агентов, которые образуются при инфекционном поражении печени, при ишемии; освобождением из клеточных мембран под действием поверхностно-активных желчных кислот при холестазе. (ГГТП катализирует перенос гама-глютамильного остатка с глютатиона на аминокислоту с последующим переносом аминоацил-гама-глютамата через мембрану).

15. Повышение билирубина и гама-глутамилтрансферазы (ГГТФ) в крови – происходит при гепатитах, циррозе печени, желчнокаменной болезни, холецистите. Билирубин – это желчный пигмент, являющийся промежуточным продуктом распада гема. В печени происходит образование прямого билирубина за счет коньюгирования с глюкуроновой или серной кислотой. При поражении паренхимы печени снижается эффективность этого процесса, а при закупорке желчных протоков нарушается поступление билирубина из печени в 12-перстную кишку, следовательно происходит повышение билирубина в крови, наряду с повышением фермента ГГТФ, который в больших количествах содержится в печени и желчных протоках.

16. Недостаточность витамина В₁₂ (кобаламин): может быть связана со следующими причинами: 1. нарушением всасывания кобаламина, которое возможно только после образования комплекса с внутренним фактором Касла – гликопротеином, секретируемым в обкладочных клетках желудка, 2. нарушением целостности слизистой кишечника, 3. снижением количества белка-переносчика кобаламина в плазме крови – транскобаламина II. Дефицит витамина В₁₂ развивается при атрофическом гастрите, резекции желудка, воспалительных заболеваниях тонкой кишки, глистной инвазии, дефиците витамина в пище, болезни Аддисона-Бирмера. Витамин В₁₂ необходим для нормального созревания эритроцитов; выполняет функцию кофермента при синтезе метионина из гомоцистеина, при синтезе нуклеиновых кислот, синтезе лецитина (особенно в миелиновой ткани). Недостаточность кобаламина в организме, вызывает мегалобластическую анемию, возможна дегенерация спинного мозга вследствие нарушения синтеза миелина (фуникулярный миелоз с неврологическими проявлениями – ощущения онемения кистей и стоп, неустойчивость походки, ослабление памяти).

17. Увеличение активности амилазыв крови: амилаза плазмы крови складывается из панкреатической – 40% (Р-тип) и слюнной – 60% (S-тип), что является информативным для диагностики воспаления околоушных слюнных желез при паротите. Тогда как с мочой в основном выделяется панкреатическая амилаза, что является более информативным для оценки функционального состояния поджелудочной железы, и этим объясняется, что при остром панкреатите и раке поджелудочной железы резко повышается Р-тип амилазы в крови и особенно в моче, до 92%, т.к. клиренс Р-амилазы осуществляется на 80% быстрее клиренса слюнной амилазы. (В почках в норме происходит реабсорбция амилазы слюны и панкреатической амилазы, но при повышении Р-амилазы реабсорбция тормозится и клиренс амилалазы Р повышается). Панкреатическая и слюнная амилазы являются эндогликозидазами, катализирующими гидролиз гликогена и крахмала по α1,4-гликозидной связи, но отличаются по электрофоретической подвижности, чувствительности к действию ингибиторов.

18. Повышение содержания мочевины и креатинина в сыворотке: мочевина образуется в орнитиновом цикле и является конечным продуктом катаболизма белков в организме. Удаляется из организма посредством клубочковой фильтрации, 40% реабсорбируется канальцевым эпителием. При патологии изменения в концентрации мочевины в крови зависят от соотношения процессов ее образования (продукционная азотемия) и выведения (ретенционная азотемия). Креатинин – конечный продукт распада креатина, который играет важную роль в энергетическом обмене в мышечной ткани. Креатинин выводится почками посредством клубочковой фильтрации, но в отличие от мочевины не реабсорбируется., что имеет большое значение для лабораторной диагностики и в большой степени отражает степень нарушения фильтрационной и выделительной функций почек. Повышение в крови мочевины и креатинина выявлется при остром и хроническом гломерулонефрите, хроническом пиелонефрите, нефросклерозе, гидронефрозе, острой почечной недостаточности, синдроме длительного сдавливания.

19. Повышение уровня в сыворотке крови триглицеридов, глюкозы, холестерола: гипертриглицеридемия может отмечаться при атеросклерозе, ожирении, сахарном диабете, панкреатите, хроническом гепатите, циррозе печени и др. заболеваниях, но в сочетании с повышением уровня глюкозы в крови указывает на вторичную гиперлипидемию при сахарном диабете. Гликозилирование белков мембран эндотелиальных клеток сосудов при сахарном диабете вызывает изменение их конформации и утолщение мембран, что приводит к ангиопатиям и снижению эластичности сосудов, а это в сочетании с гиперхолестеринемией вызывает развитие атеросклероза.

20. Механизм атеросклероза: снижение количества и структуры рецепторов, узнающих ЛПНП, увеличение количества и изменения ЛПНП за счет гликозилирования аполипопротеинов, окисления апоВ₁₀₀, перекисного окисления липидов, гидролиза фосфолипидов активируют их захват макрофагами, который происходит бесконтрольно при участии «скевенджер-мусорных» рецепторов, что приводит к переполнению макрофагов липидами и превращению их в «пенистые» клетки, которые задерживаются в стенке кровеносных сосудов, повреждая их. При повреждении эндотелиальных клеток сосудов происходит активация тромбоцитов, которые начинают вырабатывать тромбоксаны, активирующие их агрегацию, а также секретируют тромбоцитарный фактор роста, который стимулирует пролиферацию гладкомышечных клеток, что способствует росту атеросклеротической бляшки. Далее происходит прорастание бляшки коллагеном и эластином, и некротизация подлежащих клеток, с отложением холестерола в межклеточные пространства. На последней стадии развития атеросклеротическая бляшка пропитывается солями кальция и становится очень плотной. Тромбы, образующиеся в области бляшки перекрывают просвет сосуда, что приводит к острому нарушению кровообращения и развитию инфаркта миокарда, инсульта.

21. Белки, транспортирующие и депонирующие железо: трансферрин – связывает 2 атома железа, транспортируя их в костный мозг и печень, где Fe³⁺ депонируется в составе белка – ферритина. Ферритин состоит из 24 субъединиц, формирующих 6 каналов, через которые ионы железа поступают в центральную часть молекулы (1 молекула ферритина может содержать до 4,5 тыс. атомов железа). Ферритин запасает до 23 % железа, для его освобождения из белка необходимо Fe³⁺ восстановить в Fe²⁺ (при участии вит.С). При заполнении центральной части ферритина, железо начинает откладываться в белковой части ферритина в виде нерастворимого комплекса – гемосидерина (до 35%, но освобождается из гемосидерина железо медленнее). Накопление больших количеств железа в составе гемосидерина без повреждения тканей вызывает гемосидероз, с повреждением тканей – гемохроматоз, что может приводить к циррозу печени, сахарному диабету при поражении поджелудочной железы, сердечной недостаточности. При участии этих белков железо, высвобождаемое каждый день из гемоглобина при его распаде, практически полностью реутилизируется – 25 мг/сутки (теряется только около 1 мг).

22. Желтуха новорожденных – является разновидностью гемолитической желтухи новорожденных. Это физиологическая желтуха, которая наблюдается в первые дни после рождения. Причиной повышения уровня непрямого билирубина в крови является ускоренный лизис эритроцитов и недостаточность белков и ферментов печени, ответственных за поглощение и конъюгирование билирубина при участии УДФ-глюкуронил-трансферазы. Осложнение – билирубиновая энцефалопатия, т.к. при повышении уровня непрямого билирубина свыше 340 мкмоль/л (норма 8-20 мкмоль/л), он проходит через гематоэнцефалический барьер мозга и вызывает его поражение. (барбитураты активируют синтез УДФ-глюкуронил-трансферазы).