Биохимия и ее задачи

Калий - это главный внутриклеточный ион. Увеличивается его концентрация при задержке натрия в организме (например, при гиперсекреции альдостерона), при избытке в пище калийсодержащих продуктов (например, бананов), при нарушениях функций почек.

Снижается уровень калия при его недостатке в продуктах питания и при синдроме гемоделлюции. Снижение уровня калия ведет к нарушению сердечного ритма.

Кальций в норме 2,2-2,6 ммоль/л.

Гиперкальцийемия:

массивный распад костной ткани;

повышение секреции ПТГ (парат-гормон);

гиповитаминоз D;

снижение выработки кальциотонина.

Гипокальцийемия:

недостаточность паращитовидных желез;

гиперсекреция кальцитонина;

гиповитаминоз D.

Фосфор в норме 1-2 ммоль/л.

Гиперфосфоемия:

гипопаратиреоз;

гиповитаминоз D;

распад костной ткани.

Гипофосфоемия:

гиперпаратиреоз;

рахит;

нарушение всасывания фосфатов в ЖКТ.

Показатели КЩС крови в норме рН = 7,36 - 7,44.

Нарушения:

ацидоз - закисление крови (снижение рН);

алкалоз - защелачивание крови (повышение рН).

ВВ (buffer basis) - сумма гидроксилов всех буферных систем крови. В норме ВВ = 40 - 60 ммоль/л. Сдвиги КЩС, вызванные изменением показателя ВВ в отсутствии изменения рН, являются компенсироваными. Если же сдвиги сопровождаются изменением рН - декомпенсированые.

Ферменты плазмы крови

Классифицируются:

1. Функционирующие ферменты (собственно плазменные). Напр., ренин (повышает АД через ангиотензин II), холинестераза (расщепляет ацетилхолин). Их активность выше в плазме крови, чем в тканях. Повышение или понижение их активности имеет значение в диагностике.

2. Нефункционирующие ферменты (плазмонеспецифические). Появляются в плазме крови из клеток тканей и органов. В крови не выполняют какой-либо функции, а выполняют ее в тканях. Это внутриклеточные ферменты. Их активность в плазме значительно ниже, чем в тканях. Напр., АлАТ, АсАТ, ГГТП (гамма-глютамил-транспептидаза), щелочная фосфатаза (ЩФ). Чаще наблюдается повышение их содержания, чем понижение.

Причины гиперферментемии:

1) повышение проницаемости биомембран;

2) цитолиз;

3) некроз тканей;

4) усиление синтеза.

Напр., ЩФ (щелочная фосфатаза) повышается при рахите (синтезируется остеобластами).

АлАТ (аланиновая аминотрансфераза) в норме 0,1-0,68 ммоль/ч·л. Наибольшее ее количество - в печени, меньше - в скелетных мышцах, др.

Повышение активности АлАТ при заболеваниях печени, скелетных мышц, миокарда. Это цитоплазменный фермент цитолиза. Активность его повышается в ранние стадии заболевания.

АсАТ (аспарагиновая аминотрансфераза) в норме 0,1-0,45 ммоль/ч·л. Наибольшее содержание в мышцах (скелетной, сердечной), в печени и др. АсАТ содержится не только в циотоплазме, но и в митохондриях, поэтому ее появление свидетельствует о более глубоком повреждении.

Повышение активности АсАТ - при заболеваниях мышц, генетических заболеваниях, травмах, воспалениях, а также при заболеваниях миокарда, печени. При заболевании печени повышение АсАТ, равное повышению АлАТ, означает глубокое повреждение.

ЛДГ (лактатдегидрогеназа) в норме не более 4 ммоль/ч·л. ЛДГ представлена пятью изоферментами:

ЛДГ1 - Н4 - только в миокарде;

ЛДГ2 - Н3М1 - в миокарде, эритроцитах, др.;

ЛДГ3 - Н2М2 - в легких;

ЛДГ4 - Н1М3 - в скелетных мышцах, печени;

ЛДГ5 - М4 - в печени.

КФК (креатинфосфокиназа) в норме 0,15-0,3 ммоль/ч·л. Содержится в мышечной ткани. Состоит из двух субъединиц: В (мозговой тип) и М (мышечный тип). Представлен тремя изоферментами:

КФК1 - ВВ - около 0% - в мозговой ткани;

КФК2 - МВ - менее 3% - в миокарде;

КФК3 - ММ - 97-100% - в скелетных и сердечной мышцах.

Активность КФК1 увеличивается при патологии нервной системы с явлениями деструкции нервной ткани (например, опухоль, травма, ушиб мозга). Активность КФК2 при поражениях миокарда (например, инфаркт). КФК3 - при поражениях миокарда и скелетных мышц (например, при синдроме длительного сдавливания).

ЩФ (щелочная фосфатаза) в норме 0,5-1,3 ммоль/ч·л. Источники ЩФ:

1) костная ткань (синтезируется остеобластами);

2) желчевыводящая система (синтезируется эпителием желчных протоков).

ЩФ повышается при заболеваниях костной системы, метастазах опухолей в костную ткань, рахите, остеопорозе, подпеченочных (обтурационных) желтухах.

б-амилаза синтезируется в поджелудочной железе и в слюнных железах. В крови повышается при панкреатитах, реже - при воспалении слюнных желез. Панкреатическая амилаза фильтруется в мочу.

Биохимия почек

Функции почек

I. Экскреторная функция - выделение мочевины, мочевой кислоты, креатинина, ксенобиотиков, лекарств, токсинов, избытка воды, микроэлементов, электролитов.

1. Ультрафильтрация - в клубочках за счет разницы гидростатических давлений образуется первичная моча (180 л/сут), которая по своему составу почти не отличается от плазмы крови, но практически не содержит белка (могут присутствовать микроколичества альбуминов). Т.е. образуется безбелковый фильтрат.

2. Канальцевая реабсорбция - обратно всасывается вода, ионы натрия, хлора, магния, фосфора, гидрокарбонаты, глюкоза, белок, т.е. те вещества, в которых нуждается организм. В результате моча становится более концентрированной. Способность концентрировать мочу - важный показатель функции почек. Он оценивается по плотности мочи.

Практически не реабсорбируется креатинин, в небольшом количестве реабсорбируется мочевина, мочевая кислота, т.е. имеет место избирательная реабсорбция.

3. Секреция ионов калия, аммония, водорода. При увеличении концентрации веществ секретируется вода. Образуется вторичная моча.

Вещества, находящиеся в моче, делятся на:

1) в норме не фильтруемые грубодисперсные высокомолекулярные соединения, которые в норме не могут преодолеть почечный барьер (глобулины). Их появление говорит о нарушении фильтрации.

2) в норме фильтруемые: присутствуют в первичной моче, но не все из них присутствуют во вторичной моче. Они делятся на пороговые и беспороговые.

Пороговые из первичной мочи реабсорбируются. Это аминокислоты, глюкоза. Во вторичной моче в норме не содержатся. Имеется порог реабсорбции.

Беспороговые выделяются во вторичную мочу независимо от функции почек: мочевина, креатинин. Они не подвергаются реабсорбции.

Порог реабсорбции - верхний предел концентрации вещества в крови, преодоление которого влечет неэффективное обратное всасывание. Для глюкозы --10 ммоль/л.

Появление пороговых веществ в крови влечет появление их в моче.

II. Регуляторно-гомеостатическая: регуляция АД (альдостерон, ренин), объема внеклеточной жидкости (регуляция гормонами, для которых орган-мишень - почки: вазопрессин, альдостерон), регуляция осмотического давления (вазопрессин, альдостерон). Также регулируется кислотно-щелочное равновесие.

Почки способны секретировать избыток протонов (Н+) в мочу - ацидогенез. Он происходит так:

1) под влиянием карбоангидразы образуется угольная кислота (СО2 + Н2О > Н2СО3);

2) угольная кислота распадается на протон (выделяется в мочу) и гидрокарбонат-анион (идет в кровь) (Н2СО3 > НСО3-- (в кровь) + Н+ (в мочу));

3) в моче протоны взаимодействуют с гидрофосфатом натрия с образованием дигидрофосфатов. (Н++Na2HPO4 Na++NaH2PO4) Освободившийся ион натрия реабсорбируется в кровь, где соединяется с гидрокарбонат-анионом (НСО3-- +Na+NaНСО3). Т.о., натрий сберегается, а протоны выводятся.

Ацидогенез обеспечивает:

а) выведение избытка протонов,

б) сбережение ионов натрия и гидрокарбонатов, благодаря чему поддерживается буферная ёмкость крови.

Кроме того, почками в мочу выделяются летучие жирные кислоты, аммиак - аммониогенез.

Аммониогенез - более простой процесс, чем ацидогенез. Происходит в эпителии почечных канальцев:

1) Аммиак доставляется в клетку в составе глутамина (ГЛН). ГЛН под действием глутаминазы распадается на глутаминовую кислоту (ГЛУ) и аммиак. Кроме того, аммиак может самостоятельно поступать в клетку.

2) Аммиак выводится в мочу, где взаимодействует с протоном. В результате образуется катион аммония (H++NH3 NH4+). Этот катион взаимодействует с анионом хлора с образованием нейтральной соли (NH4++Cl-- NH4Cl).

В итоге:

а) выводится аммиак;

б) связываются протоны в моче и уменьшается ее кислотность;

в) выводятся хлориды.

III. Антитоксическая функция. Реакция конъюгации токсических веществ с глицином, уксусной и глюкуроновой кислотами. Реакции окисления некоторых токсических веществ.

IV. Внутрисекреторная функция (ренин, эритропоэтин - стимулирует красный росток кроветворения, простагландины). Часть клеток почек рассматриваются как эндокринные.

Физические свойства мочи здорового человека, их изменения при патологии

I. Количество мочи в норме 1,2-1,5 л.

> Полиурия - увеличение количества мочи из-за:

1) увеличения фильтрации (под действием адреналина увеличивается фильтрационное давление в капиллярах почек);

2) увеличения онкотического давления при снижении концентрации белков в плазме;

3) снижения реабсорбции воды и натрия при недостатке вазопрессина (несахарный диабет);

4) снижения активности натрий-сберегающих процессов (ацидогенез и аммониогенез);

5) повышения концентрации осмотически активных веществ (глюкоза, белки, мочевина и др.);

6) угнетения систем реабсорбции при повреждении почечных канальцев.

> Олигоурия - снижение количества мочи из-за:

1) снижения фильтрации (снижение АД и давление в капиллярах почечных клубочков);

2) снижения онкотического и коллоидно-осмотического давления крови (парапротеины);

3) снижения обратного всасывания натрия и воды (гиперсекреция альдостерона и вазопрессина);

4) угнетения всех фаз образования мочи (резкое снижение количества функционирующих нефронов).

> Анурия - полное отсутствие мочи при выраженной почечной недостаточности.

II. Цвет в норме от светло-желтого до темно-желтого.

При патологии моча может быть:

бесцветна за счет полиурии;

насыщенно-желтого цвета при обезвоживании;

цвета пива (коричневато-зеленовато-бурый) за счет желчных пигментов при подпочечной и печеночной желтухах из-за появления конъюгированого билирубина;

розового цвета при эритроцитурии (в умеренном количестве) или при патологии почечного фильтра;

ярко-красного цвета при наличии в моче свежей крови (травма мочевыводящей системы или гематурия, которая может быть почечной и внепочечной).

III. Запах в норме специфический. При патологиях может быть:

резко-аммиачный при повышенном распаде белков в организме;

фруктовый или ацетона - при наличии кетоновых тел (сахарный диабет, голодание);

гнилостный - процессы распада в мочевом пузыре (гангрена);

каловый - при наличии пузырно-ректальных свищей.

IV. Реакция среды в норме слабо-кислая (рН=5,0-7,0).

Увеличение рН (щелочная реакция) - угнетение функции почек, алкалоз.

Понижение рН (кислая реакция) - ацидоз за счет удаления избытка протонов и за счет выделения кетоновых тел.

При употреблении значительного количества белковой пищи происходит закисление, а растительной - защелачивание.

V. Суточные колебания плотности в норме 1,005-1,030 г/мл.

Одинаково монотонная плотность мочи - изоастенурия. При нарушении концентрирующей способности почек может быть:

понижение плотности - гипостенурия, преобладание процессов фильтрации над реабсорбцией (сопровождается полиурией). Возникает при несахарном диабете и заболеваниях почек (уменьшается синтез вазопрессина);

повышение плотности - гиперстенурия при появлении веществ, в норме не содержащихся: глюкоза, кровь, белки, избыток слизи в моче.

VI. Прозрачность мочи в норме полная. Может быть:

мутная из-за присутствие нерастворимых солей (уратов, оксалатов), слизи, гноя, белка.

Показатели химического состава мочи

Общий азот - это совокупность азота всех азотсодержащих веществ в моче. В норме - 10-16 г/сутки. При патологиях общий азот может:

увеличиваться - гиперазотурия - из-за распада белков в организме или употребления большого количества мясной пищи;

уменьшатся - гипоазотурия - при нарушении функции почек.

В состав общего азота входят:

I. Мочевина в норме 20-35 г/сут. Может быть:

повышение мочевины - при повышенном распаде белков в случае нормальной функции печени и высокобелковом питании;

понижение мочевины - при нарушении синтеза в печени и нарушении функции почек.

II. Мочевая кислота в норме 0,3-1,2 г/сут. Она является продуктом катаболизма пуринов. Может быть:

гиперурикурия - при распаде нуклеопротеинов, употреблении большого количества белковой пищи, некоторых видах подагры;

гипоурикурия - при определенной форме подагры с нарушением выведения мочевой кислоты, нарушении ее фильтрации почками.

III. Креатинин в норме 0,8-2,3 г/сут. Может быть:

повышение креатинина - при усиленном распаде компонентов мышечной ткани, в случае тяжелой мышечной работы, травмы мышц, при увеличении потребления мясной пищи;

понижение - при угнетении фильтрации почками.

IV. Белок в норме не больше 30 мг/л. Качественными реакциями не определяется. Может быть:

протеинурия при гематурии или при нарушении функции почек.

Патологические компоненты

В норме они в моче отсутствуют.

Желчные пигменты, билирубин - при их появлении можно диагносцировать почечную, механическую желтухи.

Кетоновые тела - при их появлении сахарный диабет или голодание.

При появлении глюкозы наблюдается глюкозурия, что говорит о сахарном диабете и почечной недостаточности.

При появлении крови можно говорить о повреждении мочевыводящих путей или почечной недостаточности.

Индолурия в отсутствии индикана говорит об угнетении обезвреживающей функции печени.

Индиканурия в отсутствии индола говорит о повышенных процессах гниения белков в кишечнике в отсутствии нарушения функции печени.

Биохимия нервной ткани

Химические компоненты нервной ткани

ЦНС координирует и регулирует обмен веществ в организме. Она также обеспечивает взаимосвязь организма с внешней средой.

Химический состав нервной ткани сложен и неоднороден. Например, в сером веществе 77-81% воды, а в белом - 70%. Количество белков в нервной ткани меньше, чем в мышечной или в печени. При этом белков больше в сером веществе, и меньшее их количество содержится в периферической нервной ткани. В функционально более активных структурах белков больше.

Характерным для белков нервной ткани является то, что они находятся в комплексе с другими соединениями, т.е. это сложные белки. Больше всего липопротеинов (ЛП). Особенно много их в миелиновых оболочках. Есть фосфопротеины - фосфат присоединяется к белку через серин (-NH-CH(CH2OPO3H2)-CO-). Также в нервной ткани есть нуклеопротеины (НП) (дезоксирибонуклеопротеины (ДНП), рибонуклеопротеины (РНП)), гликопротеины (например, нейрокератин).

Особый интерес при изучении нервной ткани имеет исследование нейроспецифических белков:

1. Белок S-100 - растворим в 100% (NH4)2SO4. Обнаружен он в основном в нервной ткани. Принимает участие в процессах формирования памяти (при обучении животных его содержание возрастает). Есть предположение, что этот белок играет роль при возникновении наркотической зависимости.

2. Белок 14-3-2.

Пептиды, которые специфичны для нервной ткани, называются нейропептиды. Их около 100. 80-90% нейронных контактов осуществляются нейропептидами. К ним относятся пептиды памяти (аргинин-вазопрессин, лейцин-вазопрессин, окситоцин, АКТГ), пептиды боли (вещество Р, эндорфины, энкефалины и т.д.), пептиды сна.

Небелковые азотистые соединения. В нервной ткани количество азотистых соединений такое же, как и в других тканях, но некоторых больше:

1. свободных АК, особенно ароматических и дикарбоновых АК. Больше АК - предшественников нейромедиаторов (ТИР, ТРИ, АСП, ГЛУ);

2. циклических нуклеотидов (цАМФ, цГТФ).

Углеводы нервной ткани. Их запасы небольшие. Откладываются в виде гликогена, которого в нервной ткани 0,1% (в печени - 5-10%, в мышечной ткани - 0,2-2%). Глюкозы содержится 1-4 ммоль/кг.

Липиды. В нервной ткани их содержится достаточно много (в сером веществе - 25%, в белом - до 50%). Около 50% всех липидов представлены фосфолипидами (ацетальфосфатиды, плазмогены). Имеются гликолипиды: цереброзиды, ганглиозиды (их нет в других тканях). Жирные кислоты. В нервной ткани эти кислоты содержат большое количество двойных связей (4-5). 25% всех липидов составляет холестерол. В нервной ткани он находится в свободном виде. Нейтральные жиры содержатся в небольших количествах в ткани головного мозга, больше их в периферических нервах.

Минеральные вещества. Внутри клеток содержатся ионы калия, а в межклеточном пространстве - ионы натрия. Они участвуют в передаче нервного возбуждения. Также содержаться ионы кальция, магния, железа, меди, алюминия, цинка; анионы представлены фосфатами и АК белков.

Особенности обмена веществ в нервной ткани

Энергетический обмен.

В ткани головного мозга увеличено клеточное дыхание (преобладают аэробные процессы). Мозг потребляет большее количество кислорода, чем постоянно работающее сердце, в 20 раз больше, чем покоящиеся мышцы. 20-25% всего кислорода приходится на долю головного мозга. У детей до 50%.

Ткань головного мозга использует весь кислород, находящийся в ней, за 10 секунд. Следовательно, важное значение имеет кровоснабжение головного мозга. при нарушении кровообращения через 6-8 секунд наступает потеря сознания.

Дыхательный коэффициент (отношение объема СО2 к объему О2) в тканях головного мозга приблизительно равно 1, следовательно углеводы - это основной субстрат для окисления. Мозг - единственный орган, который использует в качестве источника энергии практически одну только глюкозу (при патологии могут использоваться кетоновые тела), т.е. функционирование головного мозга зависит от снабжения глюкозой.

70% АТФ в тканях головного мозга используется для поддержания ионных градиентов (энергия используется для удаления ионов натрия из клетки).

Углеводный обмен.

Исходным субстратом для окисления является глюкоза (не гликоген!). Гипогликемия приводит к судорогам и, возможно, к смерти.

85% глюкозы окисляется аэробно (до углекислого газа и воды), 15% - анаэробно (до лактата). Анаэробное окисление - это аварийный механизм.

Гликогена содержится немного - 0,1%, но интенсивность его обновления достаточно велика. Весь гликоген в ткани головного мозга обновляется за 4 часа. Распад гликогена идет 2 путями:

- фосфорилический (с участием фосфорилазы);

- гидролитический - -амилаза отщепляет остатки глюкозы.

Нарушения обмена углеводов ведут к нарушению функций головного мозга. При авитаминозе В1 нарушается превращение ПВК, следовательно развиваются полиневриты. Угнетение окисления углеводов ведет к развитию торможения в нервной системе (используется при разработке снотворных веществ). Во сне потребление глюкозы снижается, а при возбуждении увеличивается.

Белковый обмен.

При возбуждении увеличивается распад белков и, как следствие, образуется больше аммиака и азота АК. При торможении распад белков снижается. У человека в больших количествах образуется аммиак, являющийся токсичным веществом для нервной ткани и поэтому он должен быть обезврежен. Обезвреживание происходит путем образования амидов моноаминодикарбоновых АК: [рис. NH2-CH(CH2-CH2-COOH)-COOH (это глутаминовая кислота) +NH3 (над стрелкой глутамин-синтетаза, под Mg2+, АТФАДФ+Фн) NH2-CH(CH2-CH2-CONH2)-COOH (это глутамин)]. Этот процесс интенсивно протекает в нервной ткани, т.к. глутамин свободно выходит из клеток.

Глутаминовая кислота играет особенную роль в обмене веществ:

1. связывает аммиак;

2. участвует в реакциях переаминирования, в результате которых образуются заменимые АК (аспарагиновая кислота);

3. подвергается декарбоксилированию: [рис. NH2-CH(CH2-CH2-COOH)-COOH (это глутаминовая кислота) (над стрелкой глутамат-декарбоксилаза, под - ПФ(В6)) NH2-CH2-CH2-CH2--COOH (это -аминомасляная кислота)]. Образующаяся -аминомасляная кислота является тормозящим нейромедиатором;

4. подвергается окислительному дезаминированию. В результате этого многие АК теряют NH2-группу;

5. является возбуждающим нейромедиатором;

6. стабилизирует содержание ионов калия в клетках нервной ткани.

До 10% глюкозы используется в качестве субстрата для синтеза глутаминовой кислоты.

Липидный обмен.

В нервной ткани липиды не играют энергетической роли. Содержащиеся в основном фосфолипиды и холестерин играют структурную функцию. Нейтральные жиры играют защитную функцию.

Химическая передача нервного возбуждения

Передача возбуждения с одной клетки на другую происходит с помощью нейромедиаторов:

- нейропептидов;

- АК;

- ацетилхолина;

- биогенных аминов (адреналин, норадреналин, ДОФА, серотонин).

Также в механизме передачи нервного возбуждения важную роль играют:

- натриевый насос (Na-K-АТФаза);

- натриевые каналы;

- калиевые каналы.

Последовательность процессов:

1. в результате воздействия раздражителя в синаптическую щель из визикул высвобождается нейромедиатор;

2. нейромедиатор диффундирует к мембранам 2 нервных клеток;

3. присоединяется к своему рецептору;

4. изменяется конформация рецептора;

5. происходит открытие натриевых и калиевых каналов, при этом ионы натрия идут в клетки, а калия - из них.

После удаления (разрушения) нейромедиатора начинает работать Na-K-насос, т.е. АТФаза удаляет ионы натрия из клеток, а ионы калия возвращаются. В результате очаг возбуждения снимается.

Каждый нейромедиатор действует в синапсах на свой рецептор. В холинергических синапсах основным медиатором является ацетилхолин (АХ). Он образуется из Ац-КоА и холина: [рис. (CH3)3-N-CH2-CH2OH (это холин) + CH3-COSKoA (холинацетилтрансфераза, -HSKoA) (CH3)3-N-CH2-CH2OСОСН3 (это АХ)]. Разрушается АХ под влиянием холинэстеразы.

В адренергических синапсах образуются ДОФамин, норадреналин. Образование происходит из фенилаланина, который сначала преобразуется в тирозин: ФЕН(фенилаланингидроксилаза, +1/2О2) ТИР. Далее ТИР(гидроксилаза, +1/2О2) ДОФА (декарбоксилаза, -СО2) ДОФамин (гидроксилаза, +1/2О2)норадреналин. [рис. всех этих формул] Разрушаются эти нейромедиаторы под действием моноаминооксидаз.

В серотонинергических синапсах образуется серотонин из АК триптофана: [рис. триптофан(гидроксилаза, +1/2О2) 5-окситриптофан (декарбоксилаза, -СО2) 5-окситриптамин (серотонин)]. Разрушается под действием моноаминооксидаз

Биохимия мышечной ткани

Мышечная ткань составляет 40-42% от массы тела и около 50% от обмена веществ приходится именно на мышечную ткань, а при интенсивной мышечной работе: до 80% от обмена веществ.

Функции мышечной ткани:

1. сократительная;

2. теплопродукционная.

Структурные элементы: мембрана - сарколемма, цитоплазма - саркоплазма, сократительные элементы - миофибриллы. Строение под электронным микроскопом: изотропные диски, анизотропные диски, Z-линия.

Химический состав:

70-80% воды, 17-21% белков. Белки различны в разных местах: белки стромы - опорные (коллаген, эластин), белки саркоплазмы - ферменты (альбумины, глобулины, миоглобин). Миоглобин - хромопротеин, по структуре похож на гемоглобин и точно так же связывает кислород, но не трансформирует его. Белки миофибрилл: миозин (50% всех белков миофибрилл), актин (25% белков), тропомиозин, тропонины, актинины (все вместе составляют 25% от всех белков миофибрилл).

Миозин

Отличается большим содержанием глутаминовой кислоты. Имеет отрицательный заряд. Он связывает ионы Са++ и Mg++. В присутствии Са++ миозин обладает активностью АТФ-азы. В присутствии Mg++ миозин связывает АТФ и АДФ. Способен взаимодействовать с актином.

Молекула миозина длинная - 160 нм и тонкая (ширина её - 2 нм), представляет собой две полипептидные цепи. Есть т.н. головки миозина.

Актин

Имеет три формы.

- мономерная форма: G-актин (глобулярная структура, глобулы полярные), связывается с АТФ;

- димерная;

- полимерная.

Мономеры могут соединяться в присутствии АТФ в димеры (G+G+АТФG-АТФ-G+ Фн), из димеров могут образовываться полимеры: F-актин (от «фибрилла»).

Тропомиозин

Представляет собой две - спирали (своеобразные нити). Он соединяется с тропонином и этот комплекс присоединяется к актину.

Тропонины

Глобулярный белок нескольких видов. Выделяют: TN-C, TN-I, TN-T.

TN-T связывается с тропомиозином, TN-I - ингибитор АТФ-азы, TN-C связывается с Ca++.

Имеют специфические отличия по АК составу от белков сердечной мышцы. Их можно определить с помощью иммуноферментного анализа.

Небелковые азотистые комплексы. Экстрактивные вещества

Экстрактивные вещества - небелковые азотистые вещества. К ним относятся:

АТФ: 0,25-0,40%.

Креатин-фосфат - 0,4-1,0% и его уровень растет при физической нагрузке. Он синтезируется из АРГ, МЕТ, ГЛИ, и может переходить в креатин. [рис. формулы креатин-фосфата COOH-CH2-N(CH3)-C(NH)-NH~PO3H2]

Карназин: -аланилгистидин, участвует в транспорте фосфатных остатков. [рис. формулы карназина]

Ансерин отличается от карназина тем, что имеет метильную группировку; его функция - транспорт ионов Са++.

Карнитин: производная -амино--гидроксимасляной кислоты. Корнитин транспортирует жирные кислоты через мембрану в митохондрии, поэтому мышечная ткань может использовать жирные кислоты в качестве источника энергии.

В мышечной ткани есть свободные АК, пуриновые основания, мочевина.

Углеводы мышечной ткани

Гликоген: 0,2-2%, но мышечная масса настолько велика, что содержание гликогена в мышцах в целом в 2 раза больше, чем в печени. Также содержаться гексозомонофосфаты, триозомонофосфаты, ПВК, молочная кислота, следы глюкозы (свободной почти нет).

Липиды - около 1%. Представлены нейтральными жирами в соединительно-тканных волокнах. Холестерол и фосфолипиды - компоненты биомембран. Жирные кислоты играют особую роль в миокарде как источник энергии.

Минеральные вещества. K+, Na+ участвуют в передаче возбуждения; также содержаться Ca++, Mg++, Fe++ (особенно много в миоглобине).

Химический состав мышечной ткани может изменяться при патологиях: мышечные дистрофии, полимиозиты, атрофия мышц. Всё это приводит к снижению фибриллярных белков и увеличению содержания белков стромы, саркоплазмы, снижению уровня АТФ, креатин-фосфата. Креатинурия развивается при многих мышечных патологиях, нарушается удержание его в мышечной ткани. В норме креатин образуется в печени из ГЛИ, МЕТ, АРГ, потом попадает в кровь, достигает мышцы, где превращается в креатин-фосфат при участии АТФ; часть креатина может превращаться в креатинин, который выводится с мочой. При патологии креатин из крови сразу поступает в мочу - креатинурия.

Энергетическое обеспечение мышечного сокращения

Есть некоторые особенности:

1. энергия необходима периодически;

2. при сокращении мышцы нарушается ее кровоснабжение.

Механизмы преодоления:

1. мышечная ткань содержит миоглобин, который связывает кислород;

2. мышечная ткань отличается большим содержанием фосфорорганических соединений, что позволяет без окислительного распада углеводов сокращаться мышце.

Запасы АТФ небольшие, они используются за 0,5 сек сокращения, но при этом уровень АТФ не снижается, т.к. есть механизмы ресинтеза АТФ.

Ресинтез АТФ - образование АТФ из АДФ и неорганического фосфата.

Пути ресинтеза АТФ:

1. креатинкиназная реакция:

креатинфосфат+АДФ (креатинфосфокиназа) креатин+АТФ] Это основная реакция, причем реакция будет идти вправо при сокращении, а влево - в состоянии покоя. Т.о., креатинфосфат играет роль транспорта энергии из митохонрий.

2. аденилаткиназная реакция:

АДФ+АДФ (аденилаткиназа) АТФ+АМФ. При этом АМФ подвергается распаду и выводится как мочевая кислота.

3. анаэробное окисление, при этом образуется молочная кислота. Эта реакция характерна для быстрых белых мышц.

4. аэробное окисление. Оно наиболее эффективно. Происходит окисление углеводов до воды и углекислого газа. Этот процесс характерен для красных мышц, окислению могут подвергаться не только углеводы, но и жирные кислоты.

Нарушения метаболизма при ишемической болезни сердца

Ишемия - недостаток кровоснабжения, при этом снижается уровень кислорода, снижается окислительное фосфсрилирование, увеличиваются анаэробные процессы. Это всё приводит к снижению уровня гликогена и повышению уровня лактата, что приводит к развитию ацидоза. Это в свою очередь приводит к ингибированию активности фосфофруктокиназы (блокируется гликолиз), снижается уровень АТФ, снижается уровень креатинфосфата. Нарушается проницаемость мембран, калий выходит из клетки, происходит выход ферментов в кровь (ферментемия). Содержание фибриллярных белков падает, увеличивается количество белков стромы. Нарушается окисление жиров в миокарде и вызывается жировая инфильтрация миокарда.

Биохимия мышечного сокращения

Раньше мышечное сокращение представляли как изменение структуры белка. Но эти представления были опровергнуты с помощью электронной микроскопии. Теория Хэнсона и Хаксли: укорочение за счет проникновения нитей актина между нитями миозина.

При этом необходимо наличие Са2+. В покое кальций находится в трубочках саркоплазматического ретикулума. Са-зависимая АТФ-аза как бы закачивает Са2+ в трубочки за счет распада АТФ. Т.е. если много АТФ, то свободного Са++ мало.

Если возникает раздражение нервного волокна, то Са2+ выходит из саркоплазматического ретикулума за счет изменения проницаемости мембраны, и выход его приводит к взаимодействию головки миозина с актином. Если есть Са2+ и АТФ, то белки продвигаются друг между другом. В покое миозин связан с Mg и АТФ. Если нет расщепления АТФ, то спайки не образуются. Выход Са2+ вызывает распад АТФ и образование спаек.

1. SR-Ca2+ (нервное возбуждение) SR+ Ca2+

2. активация актина: А-Тр+ Ca2+ А+ Тр- Ca2+

3. активация АТФ-азы кальция: Миозин-АТФ +Н2О+Са2+(АТФ-аза) Миозин~Фосфат + АДФ

4. взаимодействие миозина и актина: М~Ф + А (+Са2+, +Н2О)М~А + Фн

5. М~А (сокращение)М-А+ работа

Для расслабления тоже нужна энергия АТФ:

1. М-А + АТФМ-АТФ + А

2. связывание Са2+: Т-Са2++SR+АТФТ+SR- Са2++ АДФ+Фн

3. связывание тропонина с актином: Т+АТ-А

Биохимия соединительной ткани

Соединительная ткань составляет 50% массы тела человека. Широко представлена в организме; это лимфоидная, жировая, костная ткани. Есть 3 принципа, по которым определяют соединительную ткань:

1. большое количество межклеточного вещества;

2. в межклеточном веществе присутствуют фибриллярные волокна (коллагеновые, эластиновые, ретикулярные);

3. главная функция заключается в синтезе комплексных веществ на экспорт (экстрацеллюлярные компоненты).

Функции соединительной ткани:

1. опорная (костная, хрящевая такни, сухожилия);

2. барьерная - связана с положением соединительной ткани. Защищает от проникновения инфекционных заболеваний Имеются процессы фагоцитоза и иммуногенеза;

3. метаболическая - синтезирует на экспорт белки, макромолекулярные вещества (коллагеновые волокна), протеогликаны. Кортизол в фибробластах превращается в 11--оксиандростедион, который противоположен ему (кортизолу) по действию. Так, кортизол угнетает пролиферацию и синтетическую активность соединительной ткани, а 11--оксиандростедион увеличивает анаболизм;

4. депонирующая - выполняет жировая ткань, в которой депонируются жиры;

5. репаративная функция - образование рубцовой ткани.

Клеточные элементы соединительной ткани:

1. фибробласты - продуцируют коллаген, эластин, гликозаминогликаны, протеогликаны;

2. тучные клетки (гепариноциты) - продуцируют гепарин, гистамин, 5-окситриптамин;

3. макрофаги;

4. плазматические клетки;

5. клетки, проникающие в соединительную ткань из крови (лимфоциты и др.).

Межклеточный матрикс соединительной ткани характеризуется наличием волокнистых структур.

Коллаген - наиболее распространенный белок (25-30% от всех белков человека). Более 80% всех белков он составляет в коже, костях, связках, сухожилиях, хрящах. Поэтому он долгое время считался белком соединительной ткани.

Коллаген характеризуется особым АК составом:

- 1/3 всех АК остатков приходится на глицин;

- значительное количество пролина (до 10%);

- встречается гидроксипролин и гидроксилизин.

[рис. 4-гидроксипролина и 5-гидроксилизина]

Большая часть представлена триадами -ГЛИ-Х-Y-, где Х - чаще пролин, а Y - чаще гидроксипролин. Эта регулярная последовательность представлена левозакрученной коллагеновой спиралью, более вытянутой, чем -спираль. Каждая из спиралей представляет собой полипептидную цепь. Несколько спиралей соединяются в одну суперспираль, удерживающуюся за счет водородных связей между субъединицами. Длинна суперспирали примерно 300 нМ.

По АК составу выделяют 2 вида коллагеновых цепей:

- 1;

- 2.

1 могут быть 4-х типов: 1(I), 1(II), 1(III), 1(IV).

Наиболее распространен 1 тип, куда входит и [1(I)]22.

Процесс синтеза коллагена можно разделить на несколько этапов:

1. трансляция;

2. котрансляционная модификация цепи;

3. трансмембранный перенос;

4. внеклеточная модификация и образование коллагеновых волокон.

[рис. проколлагена: слева (N-конец) сигнальный пептид, затем 1050 АК остатков будущего коллагена, справа (С-конец) С-концевой пептид. Рисуется просто линия и на ней отмечается где и что].

Препроколлаген претерпевает процессинг в ходе прохождения через ЭПС и комплекс Гольджи до появления во внеклеточном пространстве. При этом происходят следующие процессы:

- гидроксилирование [рис. пролилпептид (в составе белка)+ -КГ+ О2(пролилгидроксилаза, витамин С) гидроксилпролилпептид + СООН-СН2-СН2-СООН (это сукцинат) +Н+. Пролилпептид рисуется как структура пролина с незакрытыми связями.]

- гликозимирование - внедрение углевода, возможно только после гидроксилирования [рис. гидроксилизин (с незакрытыми связями) +УДФ-галактоза (галактозилтрансфераза) галактозилпропептид+ УДФ]. Гликозимирование препятствует действию протеаз и способствует возникновению межцепочечных водородных связей.

- формирование тройной спирали коллагена. После этого невозможно ни гидроксилирование, ни гликозимирование.

Если вам понравились шпаргалки, то просто напишите мне личное сообщение-спасибо вконтакте (http://vkontakte.ru/sergepotapov) или прям на моей страничке (http://www.potapov.org): вам пофиг, а мне будет приятно ;)



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на Allbest.ru

...