Раздел VI. БИОХИМИЯ ВИТАМИНОВ И ГОРМОНОВ
Витамины представляют собой группу веществ различной химической природы, необходимых для жизни и размножения организма. Они не синтезируются клетками человека, и поэтому должны поступать в организм с пищей. Недостаточное поступление отдельных витаминов или нарушение их усвоения вызывает развитие специфических симптомокомплексов-авитаминозов, которые излечиваются введением недостающих витаминов. В последние годы описаны неизвестные ранее заболевания, клинические симптомы которых с проявлением тех или иных авитаминозов, и которые развиваются, несмотря на нормальную обеспеченность больного соответствующими витаминами. Как правило, подобные заболевания развиваются у детей и имеют врожденный характер. Причиной их является нарушение обмена и функций витаминов. В ряде случаев болезнь удается полностью или частично корригировать путем постоянного введения соответствующих витаминов в дозах, превышающих физиологическую потребность в 100-1000 раз. Изучение химической структуры, свойств, метаболизма и функций витаминов необходимо для решения вопросов о целесообразности лечебного назначения витаминов, их дозировке и методике применения при различных патологических процессах.
Гормоны представляют собой биоорганические соединения различной химической природы, структура которых обуславливает их специфическую активность системных регуляторов физиологических процессов. Главный и первичный объект действия гормонов – внутриклеточные обменные процессы. Обладая большой мощностью и широким спектром действия на обмен веществ, гормоны способны вторично изменять функцию и структуру клеток, тканей и других органов. Гормональная регуляция оказывает существенное, порой решающее, влияние на фундаментальные жизненные процессы: синтез нуклеиновых кислот и белков в клетках, их гипертрофию и гиперплазию. Нарушение функционирования того или иного звена эндокринной системы может значительно изменить нормальное течение этих процессов, приводя к глубокой патологии, часто несовместимой с жизнью. Изучение химической структуры и свойств гормонов позволяет понять механизмы реализации их биологических эффектов, а последнее, в свою очередь, создает рациональную основу для эффективного управления физиологическими функциями организма.
ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ РАЗДЕЛА: уметь использовать знания о структуре, свойстве, обмене и функции витаминов и гормонов для расшифровки биохимических механизмов некоторых заболеваний, возникающих в организме в результате нарушений обмена и функции витаминов и гормонов.
ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ РАЗДЕЛА: усвоить
– современные представления о структуре, свойствах, обмене и функции витаминов;
– современные представления о причинах и механизме нарушения обмена и функций витаминов;
– биохимические основы применения витаминов в качестве лекарственных препаратов;
– современные представления о взаимосвязи структуры, метаболизма, механизма действия и функций гормонов;
Уметь
– оценивать роль эндокринных механизмов в изменении обменных процессов у здорового человека и при различных формах патологии.
Тема 6.1. ОБМЕН И ФУНКЦИИ ВИТАМИНОВ. ПРИЧИНЫ ИХ
НАРУШЕНИЙ. ПРИНЦИПЫ ДИАГНОСТИКИ И КОРРЕКЦИИ
НАРУШЕНИЙ ОБМЕНА И ФУНКЦИИ ВИТАМИНОВ.
ОБМЕН ВИТАМИНОВ В1, В2 И В3.
Вопросы для самоподготовки
1. Дайте определение витаминам, как классу биологически активных соединений.
2. Назовите основные признаки витаминов.
3. Перечислите водорастворимые витамины. Укажите их буквенные обозначения.
4. Перечислите жирорастворимые витамины. Укажите их буквенные обозначения.
5. Назовите витамин В1?
6. Назовите витамин В2?
7. Назовите витамин В3?
8. Назовите витамин В5? Перечислите химические соединения, относящиеся к группе витамина В5.
9. Назовите витамин В6? Перечислите химические соединения, относящиеся у группе витамина В6.
10. Назовите витамин В7?
11. Назовите витамин В9?
12. Назовите витамин В12?
13. Назовите витамин С?
14. Назовите витамин А?
15. Назовите витамин D?
16. Назовите витамин К?
17. Назовите витамин Е?
18. Перечислите вещества, относящиеся к витаминоподобным соединениям.
19. Назовите функции жирорастворимых витаминов.
20. Назовите функции водорастворимых витаминов.
21. Составьте схему обмена водорастворимых витаминов в организме.
22. Укажите на схеме этапы, на которых возможно возникновение метаболических блоков.
23. Назовите биохимические признаки, характеризующие наличие блоков на каждом этапе обмена водорастворимых витаминов.
24. Укажите принципы биохимической диагностики нарушений обмена и функций витаминов на каждом из этих этапов.
25. Укажите принципы коррекции нарушений обмена и функций витаминов.
26. Что такое авитаминоз?
27. Что такое гиповитаминоз?
28. Причины возникновения гипо- и авитаминозов.
29. Назовите методы профилактики гипо- и авитаминозов.
30. Назовите тесты, используемые для определения обеспеченности организма витаминами.
31. Что такое состояние гипервитаминоза?
32. Назовите принципы витаминотерапии.
33. Назовите соединения, относящиеся к антивитаминам.
34. Назовите соединения, относящиеся к антиметаболитам витаминов. Приведите их классификацию.
35. Назовите коферментные формы тиамина.
36. Напишите уравнения реакций, для катализа которых необходима активная форма тиамина.
37. Назовите ферменты, катализирующие эти реакции.
38. Назовите биохимические признаки, по которым можно распознать недостаточность или нарушение функций тиамина.
39. Назовите аминокислоты, обмен которых будет преимущественно нарушен при дефиците в пище (или нарушении функции) тиамина.
40. Назовите фермент и его коферменты, осуществляющие окислительное декарбоксилирование α-кетокислот.
41. Назовите причины возникновения заболевания «моча с запахом кленового сиропа».
42. Назовите ферментный комплекс, участвующий в этом процессе.
43. Назовите причины и биохимические признаки при блокировании пируватдегидрогеназной реакции.
44. Назовите причины и биохимические признаки тиаминзависимого лактацидоза.
45. Назовите коферментные формы рибофлавина. Какая из них является основной?
46. Назовите основные биологические функции активных форм рибофлавина.
47. Напишите конкретные примеры реакций, для которых необходима активная форма рибофлавина. Назовите ферменты, катализирующие эти реакции.
48. Напишите уравнения химических реакций, протекающих с участием ФАД‑зависимых дегидрогеназ при окислении жирных кислот.
49. Напишите уравнения химических реакций, протекающих с участием ФАД‑зависимых дегидрогеназ в цикле трикарбоновых кислот.
50. Назовите коферментную форму пантотеновой кислоты.
51. Напишите конкретные примеры реакций, для которых необходима активная форма пантотеновой кислоты. Назовите ферменты, катализирующие эти реакции.
52. Назовите основные биологические функции пантотеновой кислоты.
53. Назовите кофермент, необходимый для ацетилирования лекарственных веществ в печени.
54. Как можно распознать недостаточность пантотеновой кислоты в организме?
Вопросы, задачи и упражнения для самоконтроля
1. Назовите причину и предложите способ лечения в каждом из следующих случаев:
1. нормальное содержание витаминов в пищевых продуктах, сниженное содержание витаминов в крови;
2. нормальное содержание витаминов в крови, сниженное содержание активной формы витамины в клетках;
3. нормальное содержание активной формы витамина в клетках, сниженная активность витаминзависимого фермента в этих же клетках;
4. константа Михаэлиса для субстрата повышена, а для активной формы витамина нормальная;
5. константа Михаэлиса для субстрата нормальная, а для активной формы фермента повышена.
2. Какой терапевтический подход оправдан в следующих ситуациях:
| 1. диетотерапия; 2. диетотерапия в сочетании с введением витаминов; 3. витаминотерапия. | а) апофермент нормальный, но нарушено его взаимодействие с коферментом; б) апофермент нормальный и не изменено его взаимодействие с коферментом, но содержание последнего в клетках недостаточно; в) апофермент отсутствует; г) апофермент сохраняет частичную активность, но последняя зависит от кофермента. |
Примечание: укажите, в каком случае лечение может ограничиться применением физиологических доз витаминов, и в каком – нужна мегавитаминотерапия.
3. В крови больного обнаружено повышенное содержание лактата, пирувата и аланина. Обсудите возможные причины этих биохимических нарушений. Какие исследования нужно провести для уточнения причины?
4. Заполните таблицу. Укажите витамин-зависимые ферменты в соответствующих графах каждого из биохимических процессов. Если такие ферменты отсутствуют, то поставьте знак «–».
| Основные биохимические процессы | Ферменты, активность которых зависит от витаминов | ||
| В1 | В2 | В3 | |
| ЦТК | |||
| гликолиз | |||
| пентозофосфатный путь | |||
| β-окисление | |||
| синтез жирных кислот | |||
| дезаминирование аминокислот |
5. Описано врожденное заболевание, для которого характерно повышение концентрации пирувата, лактата, аланина в крови, ацидоз и гипогликемия. Внутримышечное введение ребенку больших доз тиаминхлорида приводило к снижению концентрации пирувата, лактата и аланина в крови, полностью корригировало ацидоз и частично – гипогликемию. Попытки лечить больного биотином оказались неэффективными. Обсудите возможные причины указанных биохимических нарушений и механизм их коррекции.
6. Укажите соответствие:
биохимические реакции, в катализе которых принимают участие:
| 1. тиамин; 2. рибофлавин; 3. пантотеновая кислота. |  а) пируват ацетил-КоА;  б) α-кетоглутарат сукцинил-КоА;  в) глутаминовая к-та α-кетоглутарат + аммиак;  г) жирная кислота ацил-КоА. |
7. Укажите соответствие:
активные формы витаминов:
| 1. В1; 2. В2; 3. В3. | а) коэнзим А; б) НАД; в) ТГФК; г) ТДФ; д) ТТФ; е) ФАД. |
8. Укажите биохимические реакции, в катализе которых принимают участие:
| 1. тиамин; 2. рибофлавин; 3. пантотеновая кислота. |  а) ацетоацетил-КоА 2 ацетил-КоА;  б) α-кетоизовалерат изобутирил-КоА; в) синтез гема;  г) пируват оксалоацетат;  д) сукцинат фумарат;  е) ацил-КоА еноил-КоА, |
9. Заполните таблицу.
| № | Витамин | Активные формы | Примеры биохимических реакций | Гиповитаминоз | |
| Клинические симптомы | Биохимические симптомы | ||||
| В1 | |||||
| В2 | |||||
| В3 |
Литература
1. Николаев А.Я. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1989. – С. 67-70, 165, 167, 170-172, 231, 276-277.
2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990. – С. 133-137, 147-150, 160-161, 163-169, 216-218.
3. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – С. 204-210, 220-224, 236-237, 239-247, 459.
4. Задания для самостоятельной работы студентов лечебного и медико-профилактического факультетов.
5. Тестовые задания по биохимии.
6. Лекционный материал.
7. Лабораторная работа. Алейникова Т.В., Рубцова Г.В. Руководство к практическим занятиям по биологической химии. – М.: Высшая школа, 1988. – Лабораторная работа № 50, 51, 52 (стр. 90-93).