Регуляция обмена ионов кальция и фосфатов
В организме взрослого человека содержится в среднем 1000 г кальция. Основным депо кальция в организме (99% всего кальция от общей массы) являются кости. В костях около 99% кальция присутствует в малорастворимой форме кристаллов гидроксиапатита [Са10(РО4)6(ОН)2Н2О]. В виде фосфатных солей в костях находится лишь 1% кальция, который может легко обмениваться и играть роль буфера при изменениях концентрации кальция в плазме крови. Другой фонд кальция (1% от общей массы кальция) - кальций плазмы крови. В плазму крови кальций поступает из кишечника (с водой и пищей) и из костной ткани (в процессе резорбции).
Кальций - не только структурный компонент костной ткани. Ионы кальция играют ключевую роль в мышечном сокращении, увеличивают проницаемость мембраны клеток для ионов калия, влияют на натриевую проводимость клеток, на работу ионных насосов, способствуют секреции гормонов, участвуют в каскадном механизме свёртывания крови. Кроме этого, они служат важнейшими посредниками во внутриклеточной передаче сигналов.
Концентрация кальция внутри клеток зависит от его концентрации во внеклеточной жидкости. Пределы колебаний общей концентрации Са2+ в плазме крови здоровых людей составляют
2,12-2,6 ммоль/л, или 9-11 мг/дл. Кальций плазмы крови представлен в виде:
- несвязанного, ионизированного кальция (около 50%);
- ионов кальция, соединённых с белками, главным образом, с альбумином (45%);
- недиссоциирующих комплексов с цитратом, сульфатом, фосфатом и карбонатом (5%).
Биологически активной фракцией является ионизированный кальций, концентрация которого поддерживается в пределах 1,1-1,3 ммоль/л.
Изменение уровня кальция может привести к нарушению многих процессов: изменению порога возбудимости нервных и мышечных клеток, нарушению функционирования кальциевого насоса, снижению активности ферментов и нарушению гормональной регуляции метаболизма. Концентрация Са2+ в плазме регулируется с высокой точностью: изменение её всего на 1% приводит в действие гомеостатические механизмы, восстанавливающие равновесие.
Основными регуляторами обмена Са2+ в крови являются паратгормон, калыщтриол и каль-цитонин.
Билет 11
1 переваривание углеводов в желудочно кишечном тракте. Понятие о полостном и пристеночном преваривании. Нарушения. Особенности всасывания моносахаров
ОТВЕТ
Эпителиальные клетки кишечника способны всасывать только моносахариды. Поэтому процесс переваривания заключается в ферментативном гидролизе гликозидных связей в углеводах, имеющих олиго- или полисахаридное строение
А. Переваривание углеводов в ротовой полости
В ротовой полости пища измельчается при пережёвывании, смачиваясь при этом слюной. Слюна на 99% состоит из воды и обычно имеет рН 6,8. В слюне присутствует гидролитический фермент α-амилаза (α-1,4-гликозидаза), расщепляющая в крахмале α-1,4-гликозидные связи. В ротовой полости не может происходить полное расщепление крахмала, так как действие фермента на крахмал кратковременно. Кроме того, амилаза слюны не расщепляет α- 1,6-гликозидные связи (связи в местах разветвлений), поэтому крахмал переваривается лишь частично с образованием крупных фрагментов - декстринов и небольшого количества мальтозы. Следует отметить, что амилаза слюны не гидролизует гликозидные связи в дисахаридах.
Действие амилазы слюны прекращается в резко кислой среде содержимого желудка (рН 1,5-2,5). Однако внутри пищевого комка активность амилазы может некоторое время сохраняться, пока рН не изменится в кислую сторону. Желудочный сок не содержит ферментов, расщепляющих углеводы. В желудочном содержимом возможен лишь незначительный кислотный гидролиз гликозидных связей.
Б. Переваривание углеводов в кишечнике
Последующие этапы переваривания нерасщеплённого или частично расщеплённого крахмала, а
также других углеводов пищи происходит в тонком кишечнике в разных его отделах под действием гадролитических ферментов - гликозидаз.
Панкреатическая α-амилаза
В двенадцатиперстной кишке рН среды желудочного содержимого нейтрализуется, так как секрет поджелудочной железы имеет рН 7,5-8,0 и содержит бикарбонаты (НСО3-). С секретом поджелудочной железы в кишечник поступает панкреатическая α-амилаза. Этот фермент гидролизует α-1,4-гликозидные связи в крахмале и декстринах.
Продукты переваривания крахмала на этом этапе - дисахарид мальтоза, содержащая 2 остатка глюкозы, связанные α-1,4-связью. Из тех остатков глюкозы, которые в молекуле крахмала находятся в местах разветвления и соединены α-1,6-гликозидной связью, образуется дисахарид изомальтоза. Кроме того, образуются олигосахариды, содержащие 3-8 остатков глюкозы, связанные α-1,4- и α-1,6-связями (рис. 7-11).
α-Амилаза поджелудочной железы, так же, как α-амилаза слюны, действует как эндогликозидаза. Панкреатическая α-амилаза не расщепляет α-1,6-гликозидные связи в крахмале. Этот фермент также не гидролизует (3-1,4-гликозидные связи, которыми соединены остатки глюкозы в молекуле целлюлозы. Целлюлоза, таким образом, проходит через кишечник неизменённой. Тем не менее непереваренная целлюлоза выполняет важную функцию балластного вещества, придавая пище дополнительный объём и положительно влияя на процесс переваривания. Кроме того, в толстом кишечнике целлюлоза может подвергаться действию бактериальных ферментов и частично расщепляться с образованием спиртов, органических кислот и СО2. Продукты бактериального расщепления целлюлозы важны как стимуляторы перистальтики кишечника.
Мальтоза, изомальтоза и триозосахариды, образующиеся в верхних отделах кишечника из крахмала, - промежуточные продукты. Дальнейшее их переваривание происходит под действием специфических ферментов в тонком кишечнике. Дисахариды пищи сахароза и лактоза также гидролизуются специфическими дисахаридазами в тонком кишечнике.
Особенность переваривания углеводов в тонком кишечнике заключается в том, что активность специфических олиго- и дисахаридаз в просвете кишечника низкая. Но ферменты активно действуют на поверхности эпителиальных клеток кишечника.
Тонкий кишечник изнутри имеет форму пальцеобразных выростов - ворсинок, покрытых эпителиальными клетками. Эпителиальные клетки, в свою очередь, покрыты микроворсинками, обращёнными в просвет кишечника. Эти клетки вместе с ворсинками образуют щёточную каёмку, благодаря которой увеличивается поверхность контакта гидролитических ферментов и их субстратов в содержимом кишечника. На 1 мм2 поверхности тонкой кишки у человека приходится 80-140 млн ворсинок.
Ферменты, расщепляющие гликозидные связи в дисахаридах (дисахаридазы), образуют ферментативные комплексы, локализованные на наружной поверхности цитоплазматической мембраны энтероцитов.
Сахаразо-изомальтазный комплекс
Этот ферментативный комплекс состоит из двух полипептидных цепей и имеет доменное строение. Сахаразо-изомальтазный комплекс прикрепляется к мембране микроворсинок кишечника с помощью гидрофобного (трансмембранного) домена, образованного N-концевой частью полипептида. Каталитический центр выступает в просвет кишечника (рис. 7-12). Связь этого пищеварительного фермента с мембраной способствует эффективному поглощению продуктов гидролиза клеткой.
Сахаразо-изомальтазный комплекс гидролизует сахарозу и изомальтозу, расщепляя α-1,2- и α-1,6-гликозидные связи. Кроме того, оба ферментных домена имеют мальтазную и мальтотриазную активности, гидролизуя α-1,4-гликозидные связи в мальтозе и мальтотриозе (трисахарид, образующийся из крахмала). На долю сахаразо-изомальтазного комплекса приходится 80% от всей мальтазной активности кишечника. Но несмотря на присущую ему высокую мальтазную активность, этот ферментативный комплекс назван в соответствии с основной специфичностью. К тому же сахаразная субъединица - единственный фермент в кишечнике, гадролизующий сахарозу. Изомальтазная субъединица с большей скоростью гидролизует гликозидные связи в изомальтозе, чем в мальтозе и мальтотриозе (рис. 7-13, 7-14).
В тощей кишке содержание сахаразо-изомальтазного ферментативного комплекса достаточно
высокое, но оно снижается в проксимальной и дистальной частях кишечника.
Гликоамилазный комплекс
Этот ферментативный комплекс катализирует гидролиз α-1,4-связи между глюкозными остатками в олигосахаридах, действуя с восстанавливающего конца. По механизму действия этот фермент относят к экзогликозидазам. Комплекс расщепляет также связи в мальтозе, действуя как мальтаза. В гликоамилазный комплекс входят две разные каталитические субъединицы, имекдцие небольшие различия в субстратной специфичности. Гликоамилазная активность комплекса наибольшая в нижних отделах тонкого кишечника.
β-Гликозидазный комплекс (лактаза)
Лактаза расщепляет β-1,4-гликозидные связи между галактозой и глюкозой в лактозе (рис. 7-15).
Этот ферментативный комплекс по химической природе является гликопротеином. Лактоза, как и другие гликозидазные комплексы, связана с щёточной каемкой и распределена неравномерно по всему тонкому кишечнику. Активность лактазы колеблется в зависимости от возраста. Так, активность лактазы у плода особенно повышена в поздние сроки беременности и сохраняется на высоком уровне до 5-7-летнего возраста. Затем активность фермента снижается, составляя у взрослых 10% от уровня активности, характерного для детей.
Трегалаза - также гликозидазный комплекс, гидролизующий связи между мономерами в тре-галозе - дисахариде, содержащемся в грибах. Трегалоза состоит из двух глюкозных остатков, связанных гликозидной связью между первыми аномерными атомами углерода
Совместное действие всех перечисленных ферментов завершает переваривание пищевых олиго- и полисахаридов с образованием моносахаридов, основной из которых - глюкоза. Кроме глюкозы, из углеводов пищи также образуются фруктоза и галактоза, в меньшем количестве - манноза, ксилоза, арабиноза
2 ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ ЭНДОКРИННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
ОТВЕТ
Механизмы эндокринных нарушений могут быть различными:
; нарушение центральных механизмов регуляции эндокринных желез, т.е. нарушения звена управления;
; нарушения синтетических и секреторных процессов в эндокринной железе, т.е. железистого звена;
; внежелезистые гормональные нарушения, т.е. нарушения звеньев транспорта, метаболизма, депонирования, выведения и эффекта действия гормонов.
Основу расстройств деятельности звена управления составляют нарушения трансгипофизарного и парагипофизарного путей регуляции эндокринных желез с участием прямых и обратных, положительных и отрицательных связей. Пусковым и определяющим механизмом различных эндокринных нарушений является развитие того или иного патологического процесса (как первичного, так и вторичного) в разных структурах гипоталамуса, тесно связанных нервно-проводниковыми связями с большинством отделов ЦНС (особенно ретикулярной формацией ствола мозга, таламусом, лимбическими структурами, корой больших полушарий), а также высокочувствительных ко многим гуморальным веществам (в том числе гормонам).
Основу нарушений трансгипофизарного пути регуляции эндокринных желез составляют нарушения деятельности мелкоклеточных и крупноклеточных нейросекреторных ядер гипоталамуса, ответственных за продукцию либеринов (кортиколиберина и др.), статинов (соматостатина и др.), гормонов (вазопрессина, окситоци-на). Могут быть нарушены синтез и секреция этих нейрогормонов клетками гипоталамуса, а также их транспорт в аденогипофиз, изменение чувствительности клеток аденогипофиза к соответствующим либеринам, статинам и вазопрессину, приводящее к нарушению продукции тропных гормонов АКТГ и др.
Таким образом, ведущим механизмом расстройств трансгипофи-зарного пути регуляции эндокринных желез является гуморальный. Роль нарушений нервно-проводникового механизма регуляции соподчиненная (второстепенная).
В основе нарушений парагипофизарного пути регуляции эндокринных желез лежат расстройства деятельности нервных клеток гипоталамуса, связанных через другие отделы ЦНС с вегетативными центрами, существенно влияющих на структуру, функцию и метаболизм периферических эндокринных желез. Кроме того, нейросе-креторный продукт гипоталамуса (либерины, статины, гормоны) может попадать в общий кровоток, минуя гипофиз, т.е. ведущим механизмом расстройств парагипофизарного пути регуляции эндокринных желез является нервно-проводниковый. Роль нарушений гуморального механизма регуляции незначительна.
Важное место в развитии эндокринной патологии занимают расстройства механизмов обратной (отрицательной и положительной) связи на уровне звена управления (гипоталамуса и гипофиза). Последнее может проявляться либо в ослаблении, либо в усилении тормозного влияния циркулирующих в крови гормонов на соответствующие чувствительные к ним нейросекреторные клетки гипоталамуса, а также на клетки гипофиза, продуцирующие тропные гормоны. В условиях стресса, особенно сильного и длительного, существенно изменяется регуляция того или иного эндокринного комплекса по принципу рассогласования (отклонения, выхода) и по принципу возмущения (входа).
Эндокринные нарушения, вызванные развитием патологических процессов в периферической эндокринной железе, обусловлены:
; прямым повреждающим действием различных патогенных факторов (механических, токсических, инфекционных) на клеточные структуры железы;
; расстройством кровообращения, газообмена и питания железы;
; опухолевым процессом (гормонально активные и гормонально неактивные опухоли);
; аутоиммунным процессом (специфические и даже неспецифические для данной железы комплексы антиген — антитело повреждают железистые клетки, вызывая, например, тиреоидит Хаси-мото, атрофию надпочечников, гонад и т.д.);
; генетическими дефектами процессов биосинтеза гормонов (например, дефицит 21-гидроксилазы в коре надпочечников приводит к снижению прогестерона, а значит, и глюкокортикоидных гормонов, что впоследствии с участием механизмов отрицательной обратной связи приводит к активизации продукции кортиколи-берина и АКТГ, далее — к гиперпродукции андрогенов в коре надпочечников, а позже — и к атрофии гонад и т.д.);
; изменением (чаще снижением) чувствительности клеток периферических эндокринных желез к соответствующему тропному гормону и т.д.
Эндокринные нарушения, связанные с расстройствами внежеле-зистых механизмов, могут быть различного происхождения. Нарушение звена транспорта гормонов обусловлено:
; расстройством связывания гормона белками плазмы крови (специфически и неспецифически связывающими белками); форменными элементами крови, рецепторами мембран;
; расстройствами системного и органного кровообращения и лимфообращения;
; блокадой активности циркулирующего в крови пептидного гормона за счет: а) распада молекулы гормона под влиянием соответствующих пептидаз (например, активизация инсулиназы приводит к дефициту инсулина); б) связывания гормона (например, инсулина, АКТУ и др.) образовавшимися соответствующими ау-тоантителами и т.д.
Активизация процесса связывания гормона белками крови приводит к уменьшению элиминации (выведения) гормона из крови в клеточно-тканевые структуры и снижению его биологической активности.
Расстройства метаболизма гормонов в органах, тканях, клетках-мишенях также может существенно изменить биологическую активность гормона (повысить, снизить, полностью устранить, получить новую активность). Эндокринные расстройства могут быть связаны и с нарушением процесса выведения гормонов (либо в свободной биологически активной форме; либо в метаболизированной, инак-тивированной форме) из организма (с мочой, потом, с желчью и калом). Например, уменьшение процесса фильтрации и ослабление процесса реабсорбции в почках может привести к повышению биологической активности гормонов.
Расстройство эффекторного звена эндокринной системы может быть вызвано:
; изменением (уменьшением, увеличением) количества и чувствительности соответствующих гормональных рецепторов;
; нарушением взаимодействия гормона с рецепторами (мембран, цитоплазмы и ядра);
; изменением количества и активности антагонистов гормона (антигормона) и др.
Например, при врожденном отсутствии андрогенных циторецеп-торов возникает синдром текстикулярной феминизации, для которого характерно появление женских вторичных половых признаков у мужчин при наличии достаточного количества тестостерона. При повышении чувствительности рецепторов фолликулов яичников к эндогенным андрогенам у женщин развивается идиопатический гирсутизм (для которого характерно развитие мужских вторичных половых признаков: оволосения по мужскому типу, низкий голос и т.д.). При уменьшении либо числа, либо чувствительности инсули-новых циторецепторов развивается сахарный диабет.
Таким образом, при расстройстве различного звена одного и того же эндокринного комплекса (например, гипоталамо-гипофизарно-адреналового) могут возникать как сходные, так и (что чаще) отличительные проявления (признаки) гормональных нарушений.
№3 РЕБЕНОК 3 ЛЕТ ПОСТУПИЛ В КЛИНИКУ С ПРИЗНАКАМИ УМСТВЕНОЙ ОТСТАЛОСТИ. ПРИ ОБСЛЕДОВАНИИ ОБНАРУЖЕНО ПОВЫШЕНОЕ ОДЕРЖАНИЕ В КРОВИ ФЕНИЛАЛАНИНА.КАКИЕ ПРОЦЕСЫ НАРУШЕНЫ? КАКИЕ ИЗМЕНЕНИЕ СО СТОРОНЫ СОСТАВА МОЧИ МОЖНО ОБНАРУЖИТЬ У БОЛЬНОГО?
ОТВЕТ
Характерными клиническим проявлениями фенилкетонурии (ФКУ) являются высокие сухожильные рефлексы, тремор, гипертония мышц, атаксия, гиперкинезы и т.д. ( Kaufman S.,1977 , Kaufman S.,1983 ; Knox W.E.,1972 ). Но одним из наиболее тяжелых клинических симптомов ФКУ является резкое замедление умственного развития детей, ведущее к выраженной умственной осталости (олигофрении). Большинство больных детей либо идиоты (IQ <20 ="5S метионина и 14С лейцина уменьшается соответственно на 65% и 40%. В тоже время транспорт 14С глицина в мозг не нарушается под влиянием повышенной концентрации фенилаланина. В этой же работе было обнаружено, что повышенная концентрация фенилаланина блокирует включение 35S метионина и 14С лейцина при синтезе белка миелина. В проводимых опытах авторы поддерживали уровень фенилаланина в крови крыс, близком к уровню фенилаланина в плазме крови у больных ФКУ. В настоящее время с помощью гистологических исследований головного мозга больных ФКУ установлено, что в некоторых (не во всех) случаях наблюдается нарушение миелинизации в головном мозге ( Agrawal H.C.,1970 ; Kaufman S.,1977 ).
Генетически детерминированная гиперфенилаланинемия в уязвимый постнатальный период блокирует формирование миелиновых оболочек головного мозга, что вероятно является критическим фактором в формировании интеллектуального развития детей ( Agrawal H.C.,1970 ). Однако, имеются и другие точки зрения относительно биохимических процессов, ведущих к умственной отсталости.
Некоторые исследователи показали, что повышенная концентрация фенилаланина в плазме крови у фенилкетонуриков приводит к снижению синтеза медиаторов нервных импульсов - серотонина, дофамина, норадреналина, эпинефрина ( McKean C.M.,1972 ; Butler I.J.,1981 ; Krause W.,1985 ; Michals K.,1988 ).
Как упоминалось выше, по мнению ряда исследователей повышенная концентрация фенилаланина снижает транспорт ароматических аминокислот триптофана и тирозина. Их концентрация в мозге больных ФКУ составляет 40-50% от нормы ( McKean C.M.,1972 ). Поскольку данные аминокислоты являются предшественниками при синтезе нейротрансмиттеров, это объясняет по мнению МакКина ( McKean C.M.,1972 ) наблюдаемое им снижение концентрации серотонина, допамина и норадреналина в мозге больных ФКУ на 30-40%. При хронической гипер- фенилаланинемии концентрация таких нейротрансмиттеров, как глутамата, аспартата и - аминобитурата также снижена в головном мозге ( Agrawal H.C.,1970 ).
Существует также мнение о том, что повышенная концентрация фенилаланина ингибирует активность церебральных гидроксилаз (тирозин-3 гидроксилазы,триптофан-5 гидроксилазы) ( McKean C.M.,1972 ; Butler I.J.,1981 ; Krause W.,1985 ).
Имеются также данные о том, что метаболиты фенилаланина фенилпируват, фениллактат обладают токсическим действием. Так, повышенная концентрация фенилпирувата вызывала конвульсии у животных в эксперименте ( Agrawal H.C.,1970 ). В этой связи интересно отметить, что у человека при ФКУ концентрация в спинномозговой жидкости фенилпирувата очень мала ( Antoshechkin A.G.,1991 ). По данным других исследователей метаболиты фенилаланина вызывали микроцефалию у крыс ( Michals K.,1988 ).
Таким образом, имеющиеся данные не позволяют сделать определенного заключения о биохимических механизмах, лежащих в основе нарушения психического развития при ФКУ.
БИЛЕТ 12
1 ГНИЕНИЕ БЕЛКОВ В КИШЕЧНИКЕ.КОНЕЧНЫЙ ПРОДУКТ ГНИЕНИЯ. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ВСОСАВШИХСЯ ПРОДУКТОВ В ПЕЧЕНИ.
ОТВЕТ
В толстом отделе кишечника не всосавшиеся по каким-либо причинам (недостаток или низкая активность протеолитических фрементов, нарушение процессов транспорта АК) пептиды и АК подвергаются процессам гниения. При этом образуются такие продукты как: фенол, крезол, сероводород, метилмеркаптан, индол, скатол, а также группа соединений под общим названием «трупные яды» - кадаверин, путресцин. Эти вещества всасываются в кровь и поступают в печень, где подвергаются конъюгации с глюкуроновой кислотой и другим процессам обезвреживания (см. подробнее главу "Биохимия печени"). Затем они выводятся из организма с мочой.
Всосавшиеся продукты по воротной вене поступают в печень, где обезвреживание фенола и крезола может происходить путём конъюгации с сернокислотным остатком (ФАФС) или с глюкуроновой кислотой в составе УДФ-глюкуроната. Реакции конъюгации фенола и крезола с ФАФС катализирует фермент сульфотрансфераза (рис. 3).
ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ!
Конъюгация глюкуроновых кислот с фенолом и крезолом происходит при участии фермента УДФ-глюкуронилтрансферазы. Итоговые продукты конъюгации хорошо растворимы в воде и выводятся с мочой через почки. Повышение количества конъюгатов глюкуроновой кислоты с фенолом и крезолом обнаруживают в моче при увеличении продуктов гниения белков в кишечнике.
Образование и обезвреживание индола и скатола
В кишечнике из аминокислоты триптофана микроорганизмы образуют индол и скатол. Бактерии разрушают боковую цепь триптофана, оставляя нетронутой кольцевую структуру. Индол образуется в результате отщепления бактериями боковой цепи, возможно, в виде серина или аланина
Скатол и индол обезвреживаются в печени в два этапа. Сначала в результате микросомального окисления они приобретают гидроксильную группу. Так, индол переходит в индоксил, а затем вступает в реакцию конъюгации с ФАФС, образуя индоксилсерную кислоту, калиевая соль которой получила название животного индикана
2 СПОСОБЫ РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕСОВ В КЛЕТКЕ. ПУТИ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ РАБОТЫ ФЕРМЕНТОВ
ОТВЕТ
Живая клетка - открытая система, постоянно обменивающаяся с внешней средой веществами и энергией: в неё поступают питательные вещества, которые подвергаются превращениям и используются в качестве строительного и энергетического материала, из клетки выводятся конечные продукты метаболизма. В многоклеточном организме клетка реагирует не только на изменение окружающей среды, но и на функциональную активность соседних клеток. При этом она стремится сохранить неизменным свой внутренний состав. Это состояние называют стационарным или клеточным гомеостазом.
В клетке постоянно происходит большое количество разнообразных химических реакций, которые формируют метаболические пути - последовательное превращение одних соединений в другие. Метаболизм - совокупность всех метаболических путей, протекающих в клетках организма.
Среди всех метаболических путей, протекающих в организме, выделяют противоположно направленные процессы: катаболизм и анаболизм. Катаболизм - распад сложных веществ до простых с высвобождением энергии. Анаболизм
. Ингибирование активности ферментов вследствие ковалентной модификации остатков цистеина.
- синтез из простых более сложных веществ. Метаболические пути согласованы между собой по месту, времени и интенсивности протекания. Эта согласованность протекания всех процессов обеспечивается сложными и многообразными механизмами регуляции.
А. Организация химических реакций в метаболические пути
Оптимальная активность ферментов, катализирующих реакции одного метаболического пути, достигается благодаря определённой пространственной организации в клетке.
1. Пространственная локализация ферментов
Большинство ферментов имеет внутриклеточную локализацию и распределены в организме неравномерно. Все ферменты одного метаболического пути, как правило, находятся в одном отделе клетки. Особенно разделение метаболических путей важно для противоположно направленных катаболических и анаболических процессов. Например, синтез жирных кислот происходит в цитоплазме, а их распад в митохондриях. Если бы такого разделения не существовало, образовывались бы бесполезные с функциональной и энергетической точки зрения пути.
В метаболических путях продукт первой ферментативной реакции служит субстратом второй и так далее до формирования конечного продукта. Промежуточные продукты метаболического пути могут высвобождаться из последовательности реакций и использоваться в других метаболических путях, т.е. метаболические пути связаны между собой промежуточными продуктами.
В ряде случаев пространственная организация ферментов настолько сильно выражена, что продукт реакции ни при каких условиях не может быть вычленен из метаболического пути и обязательно служит субстратом следующей реакции. Такая организация метаболического пути носит название мультиферментного комплекса и возникает в результате структурно-функциональной организации ферментов. Обычно такие комплексы связаны с мембранами. В качестве примеров мультиферментных комплексов можно привести пируватдегидрогеназный комплекс, под действием которого происходит окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты (пирувата) (см. раздел 6), синтазу жирных кислот, катализирующую синтез пальмитиновой кислоты (см. раздел 8).
2. Структура метаболических путей
Структура метаболических путей в клетке крайне разнообразна (см. табл. 2-3). В случае, когда субстрат в результате ряда ферментативных процессов превращается в один продукт, такой путь носит название линейного метаболического пути. Часто встречаются разветвлённые метаболические пути, приводящие к синтезу различных конечных продуктов в зависимости от потребности клетки. В процессе изучения курса биологической химии вы также познакомитесь с циклическими и спиральными метаболическими путями.
Органоспецифичность
Ферментный состав различных клеток неодинаков. Ферменты, выполняющие функцию жизнеобеспечения клетки, находятся во всех клетках организма. В процессе дифференцировки клеток происходит изменение ферментного состава клеток. Так, фермент аргиназа, участвующий в синтезе мочевины, находится только в клетках печени, а кислая фосфатаза, участвующая в гидролизе моноэфиров ортофосфорной кислоты, - в клетках простаты. Это так называемые органоспецифичные ферменты.
Если говорить об узко специализированных клетках, то ферментов, выполняющих функции в этих клетках, находится больше, чем в других клетках. Например, в клетках сердечной мышцы имеется повышенное количество ферментов креатинкиназы и аспартатаминотрансферазы, в клетках печени - аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы, в остеобластах - щелочной фосфатазы и т.д.
Компартментализация
Клетка - сложнофункциональная система, регулирующая своё жизнеобеспечение. Многообразие функций клетки обеспечивается пространственной и временной (в первую очередь, в зависимости от ритма питания) регуляцией определённых метаболических путей. Пространственная регуляция связана со строгой локализацией определённых ферментов в различных
Б. Принципы регуляции метаболических путей
Все химические реакции в клетке протекают при участии ферментов. Поэтому, чтобы воздействовать на скорость протекания метаболического пути, достаточно регулировать количество или активность ферментов. Обычно в метаболических путях есть ключевые ферменты, благодаря которым происходит регуляция скорости всего пути. Эти ферменты (один или несколько в метаболическом пути) называются регуляторными ферментами; они катализируют, как правило, начальные реакции метаболического пути, необратимые реакции, скорость-ли-митирующие реакции (самые медленные) или реакции в месте переключения метаболического пути (точки ветвления).
Регуляция скорости ферментативных реакций осуществляется на 3 независимых уровнях:
-изменением количества молекул фермента;
-доступностью молекул субстрата и кофер-мента;
-изменением каталитической активности молекулы фермента.
3 ПРИ ОБСЛЕДОВАНИИ БОЛЬНОГО ОБНАРУЖЕНО:АСТ-0,7 ММ.Л.Ч И АЛТ-1,2 ММ.Л.Ч ОБЩИЙ БИЛИРУБИН-46 МКМ.Л, ХОЛЕБИЛИРУБИН-26 МКМ.Л. ПРИЧИНА ИЗМЕНЕНИЯ?
ОТВЕТ
В норме содержание билирубина (непрямой и прямой фракции) в крови до 20,5 мкмоль/л
Тоесть в данном примере он повышен
Нормативное содержание непрямого( билирубина может составлять до 17,1 мкмоль/л, нормативное содержание прямого билирубина(холебилирубин) - до 4,3 мкмоль/л.
Анализ может показать различные отклонения от нормы билирубина. Существенные изменения уровня билирубина — это первый признак наличия в организме серьезных заболеваний.
И повышен содержания Аст и Алт
Повышенный билирубин симптоматика следующих проявлений
Недостатка витамина В 12
Рака печени
Острых и хронических заболеваний печени
Первичного цирроза печени
Отравления (токсического, алкогольного, лекарственного)
Желчнокаменной болезни
Гепатита
Болезни Жильбера
Острые вирусные гепатиты
Аутоиммунные гепатиты
Внутрипечёночный холестаз
Опухоли печени
Наследственные желтухи с накоплением прямого билирубина: синдром Дабина-Джонсона и синдром Ротора.
Коэффициент Де Ритиса меньше 1, общий билирубин и холебилирубин повышены. Причина – печеночная желтуха.
Билет 13
Данные нарушения связаны с панкреатитом. Глюкоза повышена, т.к. железа работает хуже и вырабатывает меньшее количество инсулина. В содержимом кишечника обнаружены зерна крахмала, капли жира, мышечные волокна в связи с тем, что пищеварительные ферменты поджелудочной железы не выделяются в тонкую кишку. Диастаза повышена в моче из-за того, что она выходит из поврежденной железы в кровоток, а оттуда в мочу.
Билет 14
Угнетение активности фосфолипазы С в мембранах препятствует образованию вторичных посредников инсулина, поэтому на фоне лечения неомицином превалируют эффекты адреналина, глюкагона и глюкокортикоидов в углеводном обмене. Поскольку во время болезни человек находится в состоянии стресса, уровень адреналина и кортизола несколько выше обычного, наблюдается гипергликемия.
Билет 15.
1.Транспортные белки плазмы крови. Примеры, болезни патологии.
2.ПОЛ, все о нем. 3. Задача.