Основы биохимии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Изоэлектрическая точка белков. Пепсин желудочного сока (рН - 1,5) имеет изоэлектрическую точку около 1, т.е. намного ниже, чем другие белки. Какие функциональные группы должны присутствовать в пепсине в большом числе, чтобы этот фермент мог иметь такую низкую изоэлектрическую точку? Какие аминокислоты имеют эти группы в своем составе?

В изоэлектрической точке суммарный заряд белков, обладающих амфотерными свойствами, равен нулю и белки не перемещаются в электрическом поле. Зная аминокислотный состав белка, можно приближенно определить изоэлектрическую точку (pI); pI является характерной константой белков.

Изоэлектрическая точка большинства белков животных тканей лежит в пределах от 5,5 до 7,0, что свидетельствует о частичном преобладании кислых аминокислот. Однако в природе имеются белки, у которых значения изоэлектрических точек лежат в крайних значениях рН среды. В частности, величина рI пепсина (фермент желудочного сока) равна 1, а сальмина (основной белок из молоки семги) - почти 12.

Сопряжённое кислоте - СООН основание - СОО ^- является более слабым, чем основание - NH₂, сопряжённое кислоте NH₃⁺, по причине делокализации отрицательного заряда в карбоксил анионе, не имеющей места в группе - NH₂. Поэтому кислота - СООН является более сильной кислотой по сравнению с кислотой Н₃N⁺, т.е. более склонна к отщеплению протона и переходу в сопряжённое основание - СОО^-, а основание - NH₂ как более сильное, чем основание - СОО^-, скорее склонно к удерживанию протона в форме сопряжённой кислоты H₃N⁺. Если в боковой цепи аминокислоты имеются кислотные или основные группы, значение pi и ионные формы при различных рН сильно меняются.

Пепсин содержит много групп - COO^- Эту же группу содержат Asp и Glu.

2. Строение дыхательной цепи в митохондриях. Биологическая роль. Механизм окислительного фосфорилирования

Дыхательня цепь - это система ферментов и коферментов, которые принимают участие в транспорте электронов и протонов от окисляемого субстрата к кислороду. Дыхательная цепь включает: а) ферменты: НАД- или ФМН(ФАД) - зависимые дегидрогеназы; цитохромы (гемопротеины, содержащие простетическую группу гем); б) коферменты: НАД, ФМН, КоQ, гем. в) електронотранспортные белки (железосерные белки).

Все участники этой цепи разделены на четыре окислительно-восстановительные системы (комплексы), связанные между собой убихиноном (КоQ) и цитохромом с. Процесс начинается с переноса протонов и электронов от окисляемого субстрата на коферменты НАД или ФАД. Последнеее определяется тем, является ли дегидрогеназа, катализирующая первую стадию, НАД-зависимой или ФАД-зависимой. Но каким бы ни был исходный субстрат, электроны и протоны от флавинов переносятся к коферменту Q, после которого пути электронов и протонов расходятся: электроны далее транспортируются по цепи цитохромов, а протоны переносятся из матрикса в межмембранное пространство.

Состав комплексов дыхательной цепи:

I комплекс - НАД.Н-коэнзим Q-оксидоредуктаза. Включает ключевой фермент НАДН-дегидрогеназа и 5 железосерных кластеров (железосерные белки). Благодаря НАДН-дегидрогеназе (кофермент ФМН) и железосерным белкам комплекс I катализирует перенос атомов водорода и электронов к коэнзиму Q.

II комплекс (сукцинатдегидрогеназный (СДГ). Включает ФАД-зависимую сукцинатдегидрогеназу, железосерные белки и катализирует перенос электронов от сукцината на коэнзим Q. Коэнзим Q является коллектором электронов и атомов водорода не только от I и II комплексов, но также и от ФАД-зависимых ферментов бета-окисления жирных кислот и других дегидрогеназ.

III комплекс - КоQ.Н₂-цитохром-С-оксидоредуктаза. Включает цитохромы b и c и один железосерный белок. Комплекс осуществляет перенос электронов от восстановленной формы коэнзима Q к цитохрому с.

IV комплекс - (цитохромоксидаза). Включает 2 цитохрома (а и а₃), (которые обозначаются как цитохромоксидаза), которые содержат 2 атома меди (медь также способна переносит электроны Cu¹⁺ > Cu²⁺). Цитохромоксидаза катализирует конечную реакцию биологического окисления - восстановление 2 электронами кислорода и образование воды.

Таким образом, комплексы I, III и IV обеспечивают постепенный перенос электронов и протонов от субстрата к кислороду. Энергия, которая высвобождается при движении электронов используется для переноса протонов из матрикса митохондрий в межмембранное пространство, где создается градиент концентраций ионов Н⁺, а этот градиент используется АТФ-синтазой для образования АТФ. Поэтому иногда выделяют еще комплекс V, который представлен Н⁺-транспортирующей АТФ-синтаза, хотя она и не переносит электроны.

Функция дыхательной цепи - утилизация восстановленных дыхательных переносчиков, образующихся в реакциях метаболического окисления субстратов (главным образом в цикле трикарбоновых кислот). Каждая окислительная реакция в соответствии с величиной высвобождаемой энергии «обслуживается» соответствующим дыхательным переносчиком: НАДФ, НАД или ФАД. Соответственно своим окислительно-восстановительным потенциалам эти соединения в восстановленной форме подключаются к дыхательной цепи. В дыхательной цепи происходит дискриминация протонов и электронов: в то время как протоны переносятся через мембрану, создавая ДрН, электроны движутся по цепи переносчиков от убихинола к цитохромоксидазе, генерируя разность электрических потенциалов, необходимую для образования АТФ протонной АТФ-синтазой. Таким образом, тканевое дыхание «заряжает» митохондриальную мембрану, а окислительное фосфорилирование «разряжает» ее.

Согласно хемиосмотической концепции, движение электронов по дыхательной цепи является источником энергии для транслокации протонов через митохондриальную мембрану. Возникающая при этом разность электрохимических потенциалов (ДмH+) приводит в действие АТФ-синтазу, катализирующую реакцию

АДФ + Р_i = АТФ.

В дыхательной цепи есть только 3 участка, где перенос электронов сопряжен с накоплением энергии, достаточным для образования АТФ, на других этапах возникающая разность потенциалов для этого процесса недостаточна. Максимальная величина коэффициента фосфорилирования, таким образом, составляет 3, если реакция окисления идет с участием НАД, и 2, если окисление субстрата протекает через флавиновые дегидрогеназы. Теоретически еще одну молекулу АТФ можно получить в трансгидрогеназной реакции (если процесс начинается с восстановленного НАДФ):

НАДФН + НАД⁺ = НАДФ⁺ + НАДН + 30 кДж/моль.

Обычно в тканях восстановленный НАДФ используется в пластическом обмене, обеспечивая разнообразные синтетические процессы, так что равновесие трансгидрогеназной реакции сильно сдвинуто влево.

Эффективность окислительного фосфорилирования в митохондриях определяется как отношение величины образовавшегося АТФ к поглощенному кислороду: АТФ/О или Р/О (коэффициент фосфорилирования). Экспериментально определяемые значения Р/О, как правило, оказываются меньше 3. Это свидетельствует о том, что процесс дыхания не полностью сопряжен с фосфорилированием. Действительно, окислительное фосфорилирование в отличие от субстратного не является процессом, в котором окисление жестко сопряжено с образованием макроэргов. Степень сопряжения зависит главным образом от целостности митохондриальной мембраны, сберегающей разность потенциалов, создаваемую транспортом электронов. По этой причине соединения, обеспечивающие протонную проводимость (как 2,4 - ди-нитрофенол), являются разобщителями.

Несопряженное дыхание (свободное окисление) выполняет важные биологические функции. Оно обеспечивает поддержание температуры тела на более высоком уровне, чем температура окружающей среды. В процессе эволюции у гомойотерм-ных животных и человека сформировались специальные ткани (бурый жир), функцией которых является поддержание постоянной высокой температуры тела за счет регулируемого разобщения окисления и фосфорилирования в митохондриальной дыхательной цепи. Процесс разобщения контролируется гормонами.

В норме скорость митохондриального транспорта электронов регулируется содержанием АДФ. Выполнение клеткой функций с затратой АТФ приводит к накоплению АДФ, который в свою очередь активирует тканевое дыхание. Таким образом, клеткам свойственно реагировать на интенсивность клеточного метаболизма и поддерживать запасы АТФ на необходимом уровне. Это свойство называется дыхательным контролем.

3. Рассчитайте число молекул АТФ при полном окислении одной молекулы каждого из этих субстратов до СО₂ и Н₂О:

a. фруктозо-6-фосфат;

b. ацетил - СоА;

c. глицеральдегид-3-фосфат.

- Окисление фруктозо-6-фосфата происходит по следующим стадиям:

фруктозо-6-фосфатфруктозо - 1,6 - дифосфат пируват> CO₂ + H₂O

Итого, при полном окислении фруктозо-6-фосфата образуется 18 молекул АТФ.

- Окисление ацетил-СоА происходит по схеме:

Ацетил-СоА + 12Рi + 12АДФ + 2О₂ >СоА + 2СО₂ + 12АТФ + 13Н₂О

Итого, при полном окислении Ацетил-СоА образуется 12 молекул АТФ.

- Окисление глицеральдегид-3-фосфата происходит по схеме:

Глицеральдегид-3-фосфатпируватацетил-КоА>

ЦТК>СО₂ + Н₂О

Итого, при полном окислении глицеральдегид-3-фосфата образуется 20 молекул АТФ.

4. Как изменится содержание жирных кислот в плазме крови (^, v, >), если человеку вводили внутривенно:

* адреналин;

* глюкагон;

* глюкоза + инсулин;

* соматотропин;

* глюкозу.

- Адреналин увеличивает скорость липолиза в жировой ткани; в результате усиливается мобилизация жирных кислот из жировых депо и повышается содержание неэстерифицированных жирных кислот в плазме крови.

- Глюкагон тоже усиливает выход свободных жирных кислот в кровь. Главные эффекты реализуются через специфические глюкагоновые рецепторы, которыми обладают гепатоциты и адипоциты. Связывание с ними активирует аденилатциклазную систему, нарабатывающую молекулы цАМФ, под действием которых протеинкиназа А переходит в активную форму. Ее мишенью в жировых клетках является гормон-чувствительная триглицеридлипаза. Протеинкиназное фосфорилирование этого ключевого фермента усиливает мобилизацию жиров и тем самым благоприятствует утилизиции освобождаемых жирных кислот и глицерола другими тканями.

Повышение в крови уровня глюкозы приводит к увеличению содержания жирных кислот в плазме крови.

- Инсулин оказывает противоположное адреналину и глюкагону действие на липолиз и мобилизацию жирных кислот. Недавно было показано, что инсулин стимулирует фосфодиэстеразную активность в жировой ткани. Фосфодиэстераза играет важную роль в поддержании постоянного уровня цАМФ в тканях, поэтому увеличение содержания инсулина должно повышать активность фосфодиэстеразы, что в свою очередь приводит к уменьшению концентрации цАМФ в клетке, а следовательно, и к образованию активной формы липазы. Также инсулин приводит к утилизации глюкозы клетками. Итак, главное предназначение инсулина - усиливать утилизацию глюкозы в клетках любыми возможными путями. Из-за этого и наступает снижение ее содержания в крови. Таким образом, при совместном введении инсулина и глюкозы содержание жирных кислот в плазме крови не изменится.

- Соматотропин снижает содержание жирных кислот в плазме крови.

5. Перечислите метаболические процессы, которые являются источниками аммиака в организме

Основными источниками аммиака являются следующие реакции:

- неокислительное дезаминирование некоторых аминокислот (серина, треонина, гистидина) - в печени;

- окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты во всех тканях (кроме мышечной), особенно в печени и почках:

- дезаминирование амидов глутаминовой и аспарагиновой кислот - в печени и почках:



- катаболизм биогенных аминов - во всех тканях, в наибольшей степени в нервной ткани

- жизнедеятельность бактерий толстого кишечника, распад пуриновых и пиримидиновых оснований - во всех тканях.

6. Будет ли у человека обнаруживаться недостаточность аппарата, если рацион беден аспартатом, но богат аланином? Дайте аргументированный ответ

Не будет, т.к. аспартат относится к заменимым аминокислотам, т.е. может синтезироваться из других аминокислот.

Здесь имеется прямая зависимость: имеется фермент, который переносит аминогруппу аланина на б-КетоГлутарат, эта реакция имеет константу равновесия равную 1, при этом получается четкая регуляция количеств Ала и Глу - незначительный сдвиг ее в сторону одного продукта (в нашем случае аланина) практически сразу же приходит в равновесие в данной реакции. Название фермента: АланинАминоТрансфераза. Так как б-КетоГлутарат и Оксалоацетат (ЩУК) легко получаются из углеводов в реакциях ГБФ-пути и ЦТК, то недостатка в глутамате (за счет б-КетоГлутарата) быть не должно, а наоборот должен быть его избыток, который затем утилизируется на синтез аспартата из ЩУК с помощью АспартатАминоТрансферазы.

АЛА + б-КетоГлутарат > ГЛУ + Пируват

ГЛУ + ЩУК > б-КетоГлутарат + АСП

7. Механизмы регуляции транскрипции. Примеры воздействия на процессы биосинтеза белка лекарственными препаратами

изоэлектрический митохондрия фосфолирование пепсин

У прокариот и эукариот регуляция транскрипции происходит, по-разному, хотя некоторые моменты похожи.

Регуляция у прокариот

Регуляция биосинтеза белка у прокариот осуществляется на уровне изменения скорости синтеза мРНК. В настоящее время принята теория оперона, сформулированная Франсуа Жакобом и Жаком Моно. В основе теории лежат следующие понятия:

- оперон - группа тесно связанных между собой генов, которые программируют образование структурных белков и ферментов в клетке,

- конституитивные ферменты - те, которые присутствуют в клетках всегда, независимо от ее активности и условий,

- индуцибельные ферменты - те, которые программируются опероном и синтезируются при необходимости,

- ген-регулятор - ген, регулирующий работу оперона, но не входящий в его состав. Он синтезирует белок-регулятор (чаще называемый белок-репрессор), который может быть в активной или неактивной форме,

- ген-оператор - участок ДНК, способный связываться с белком-регулятором, и «решающий» нужно работать РНК-полимеразе или нет.



Предложены две схемы регуляции скорости транскрипции: по механизму индукции (лактозный оперон) и по механизму репресии (триптофановый оперон).

Лактозный оперон

Лактозный оперон в целом отвечает за катаболизм лактозы. При изучении E.coli было замечено, что в клетке может быть две взаимоисключающие ситуации:

- активность одного из ферментов катаболизма лактозы низка, если в среде имеется глюкоза.

- активность этого фермента резко повышается в обратной ситуации, т.е. при отсутствии глюкозы и при наличии лактозы.

На основании наблюдений была предложена схема регуляции оперона по механизму индукции:

1. В отсутствие лактозы активный белок-репрессор связывается с оператором и блокирует синтез мРНК, кодирующей ферменты катаболизма лактозы. В результате эти ферменты не образуются.

2. Если глюкозы нет, а лактоза есть, то последняя связывается с белком-репрессором и ингибирует его, не давая связаться с геном-оператором. Это позволяет РНК-полимеразе считывать информацию, отвечающую за синтез ферментов катаболизма лактозы, и синтезировать мРНК.

Таким образом, лактоза является индуктором транскрипции.



Триптофановый оперон

Триптофановый оперон в целом отвечает за синтез триптофана. Функционирование триптофанового оперона в некотором смысле противоположно лактозному. Регуляция осуществляется по механизму репрессии.

1. В отличие от лактозного оперона, белок-репрессор синтезируется в неактивном состоянии и не может заблокировать транскрипцию генов, кодирующих ферменты синтеза триптофана. Синтез этой аминокислоты будет в клетке продолжаться до тех пор, пока в питательной среде не появится триптофан.

2. Триптофан соединяется с белком-репрессором и активирует его. Далее такой активный комплекс присоединяется к гену-оператору и блокирует транскрипцию. Таким образом, при наличии триптофана в среде прекращается его внутриклеточный синтез, экономятся ресурсы и энергия бактериальной клетки.

В этом случае триптофан является репрессором транскрипции.

Регуляция у эукариот

Существенное усложнение эукариотических организмов повлекло за собой появление новых способов регуляции активности транскрипции:

Амплификация - это увеличение количества генов, точнее многократное копирование одного гена. Естественно, все полученные копии равнозначны и одинаково активно обеспечивают транскрипцию.

Энхансеры (англ. to enhance - усиливать) - это участки ДНК в 10-20 пар оснований, способные значительно усиливать экспрессию генов той же ДНК. В отличие от промоторов они значительно удалены от транскрипционного участка и могут располагаться от него в любом направлении (к 5'-концу или к 3'-концу). Сами энхансеры не кодируют какие-либо белки, но способны связываться с регуляторными белками (подавляющими транскрипцию).

Сайленсеры (англ. silence - молчание) - участки ДНК, в принципе схожие с энхансерами, но они способны замедлять транскрипцию генов, связываясь с регуляторными белками (которые ее активируют).

Перестройка генов. К подобным процессам относится кроссинговер - обмен участками гомологичных хромосом, и более сложный процесс - сайт-специфичная рекомбинация, которая изменяет положение и порядок нуклеотидных последовательностей в геноме.

Процессинг мРНК - некоторые пре-мРНК подвергаются разным вариантам сплайсинга (альтернативный сплайсинг) в результате чего образуются разные мРНК, и соответственно, белки с разной функцией.

Изменение стабильности мРНК - чем выше продолжительность жизни мРНК в цитозоле клетки, тем больше синтезируется соответствующего белка.

Лекарственная регуляция транскрипции

Ингибирование

1. Гетероциклические соединения доксорубицин, дауномицин и актиномицин D обладают способностью интеркалировать (встраиваться между нитей молекулы ДНК) между двумя соседними парами оснований Г-Ц. В результате возникает препятствие для движения РНК-полимеразы («заедание молнии») и остановка транскрипции.

2. Рифампицин связывается с в-субъединицей РНК-полимеразы прокариот и ингибирует ее. Благодаря такой избирательности действия рифампицин действует только на бактерии и является препаратом для лечения туберкулеза.

3. б-Аманитин, октапептид бледной поганки (Amanita phalloides) блокирует РНК-полимеразу II эукариот и предотвращает продукцию мРНК.

Активация

Активация транскрипции используется в клинике намного реже и заключается в применении аналогов стероидных гормонов для достижения анаболического эффекта в органе-мишени.

8. Гормоны щитовидной железы: синтез, механизм действия, нарушения функции щитовидной железы

Щитовидная железа играет исключительно важную роль в обмене веществ. Об этом свидетельствуют резкое изменение основного обмена, наблюдаемое при нарушениях деятельности щитовидной железы, а также ряд косвенных данных, в частности обильное ее кровоснабжение несмотря на небольшую массу (20-30 г.). Щитовидная железа состоит из множества особых полостей - фолликулов, заполненных вязким секретом - коллоидом.

В состав коллоида входит особый йодсодержащий гликопротеин с высокой молекулярной массой - порядка 650000 (5000 аминокислотных остатков). Этот гликопротеин получил название йодтиреоглобулина. Он представляет собой запасную форму тироксина и трийодтиронина - основных гормонов фолликулярной части щитовидной железы.

Помимо этих гормонов, в особых клетках - так называемых парафолликулярных клетках, или С-клетках щитовидной железы, синтезируется гормон пептидной природы, обеспечивающий постоянную концентрацию кальция в крови. Он получил название «кальцитонин». Впервые на существование кальцитонина, обладающего способностью поддерживать постоянный уровень кальция в крови, указал в 1962 г. Д. Копп, который ошибочно считал, что этот гормон синтезируется паращитовидными железами. В настоящее время кальцитонин не только выделен в чистом виде из ткани щитовидной железы животных и человека, но и полностью раскрыта 32-членная аминокислотная последовательность, подтвержденная химическим синтезом. Ниже приведена первичная структура кальцитонина, полученного из щитовидной железы человека:

Кальцитонин человека содержит дисульфидный мостик (между 1-м и 7-м аминокислотными остатками) и характеризуется N-концевым цистеином и С-концевым пролинамидом. Кальцитонины быка, овцы, свиньи и лососевых рыб мало отличаются друг от друга как по структуре и концевым аминокислотам, так и по гипокальциемической активности. Биологическое действие кальцитонина прямо противоположно эффекту паратгормона: он вызывает подавление в костной ткани резорбтивных процессов и соответственно гипокальциемию и гипофосфатемию. Таким образом, постоянство уровня кальция в крови человека и животных обеспечивается главным образом паратгормоном, кальцитриолом и кальцитонином, т.е. гормонами как щитовидной и паращитовидных желез, так и гормоном - производным витамина D 3. Это следует учитывать при хирургических лечебных манипуляциях на данных железах.

Химическая природа гормонов фолликулярной части щитовидной железы выяснена в деталях сравнительно давно. Считается установленным, что все йодсодержащие гормоны, отличающиеся друг от друга содержанием йода, являются производными L-тиронина, который синтезируется в организме из аминокислоты L-тирозина.

Из L-тиронина легко синтезируется гормон щитовидной железы тироксин, содержащий в 4 положениях кольцевой структуры йод. Следует отметить, что гормональной активностью наделены 3,5,3'-трийодтиронин и 3,3'-дийодтиронин, также открытые в щитовидной железе. Биосинтез гормонов щитовидной железы регулируется тиротропином - гормоном гипоталамуса.

В настоящее время еще полностью не изучены ферментные системы, катализирующие промежуточные стадии синтеза этих гормонов, и природа фермента, участвующего в превращении йодидов в свободный йод (2I - 2е > I₂), необходимый для йодирования 115 остатков тирозина в молекуле тиреоглобулина. Последовательность реакций, связанных с синтезом гормонов щитовидной железы, была расшифрована при помощи радиоактивного йода. Было показано, что введенный меченый йод прежде всего обнаруживается в молекуле монойодтирозина, затем - дийодтирозина и только потом - тироксина. Эти данные позволяли предположить, что моно йод - и дийодтирозины являются предшественниками тироксина. Однако известно также, что включение йода осуществляется не на уровне свободного тироксина, а на уровне полипептидной цепи тиреоглобулина в процессе его постсинтетической модификации в фолликулярных клетках. Дальнейший гидролиз тиреоглобулина под действием протеиназ и пептидаз приводит к образованию как свободных аминокислот, так и к освобождению йодтиронинов, в частности тироксина, последующее депонирование которого способствует образованию трийодтиронина. Эта точка зрения кажется более правдоподобной с учетом универсальности постсинтетической химической модификации при биосинтезе биологически активных веществ в организме.

Катаболизм гормонов щитовидной железы протекает по двум направлениям: распад гормонов с освобождением йода (в виде йодидов) и дезаминирование (отщепление аминогруппы) боковой цепи гормонов. Продукты обмена или неизмененные гормоны экскретируются почками или кишечником. Возможно, что некоторая часть неизмененного тироксина, поступая через печень и желчь в кишечник, вновь всасывается, пополняя резервы гормонов в организме.

Биологическое действие гормонов щитовидной железы распространяется на множество физиологических функций организма. В частности, гормоны регулируют скорость основного обмена, рост и дифференцировку тканей, обмен белков, углеводов и липидов, водно-электролитный обмен, деятельность ЦНС, пищеварительного тракта, гемопоэз, функцию сердечнососудистой системы, потребность в витаминах, сопротивляемость организма инфекциям и др. Точкой приложения действия тиреоидных гормонов, как и всех стероидов, считается генетический аппарат. Специфические рецепторы - белки - обеспечивают транспорт тиреоидных гормонов в ядро и взаимодействие со структурными генами, в результате чего увеличивается синтез ферментов, регулирующих скорость окислительно-восстановительных процессов. Естественно поэтому, что недостаточная функция щитовидной железы (гипофункция) или, наоборот, повышенная секреция гормонов (гиперфункция) вызывает глубокие расстройства физиологического статуса организма.

Гипофункция щитовидной железы в раннем детском возрасте приводит к развитию болезни, известной в литературе как кретинизм. Помимо остановки роста, специфических изменений кожи, волос, мышц, резкого снижения скорости процессов обмена, при кретинизме отмечаются глубокие нарушения психики; специфическое гормональное лечение в этом случае не дает положительных результатов.

Недостаточная функция щитовидной железы в зрелом возрасте сопровождается развитием гипотиреоидного отека, или микседемы. Это заболевание чаще встречается у женщин и характеризуется нарушением водно-солевого, основного и жирового обмена. У больных отмечаются слизистый отек, патологическое ожирение, резкое снижение основного обмена, выпадение волос и зубов, общие мозговые нарушения и психические расстройства. Кожа становится сухой, температура тела снижается; в крови повышено содержание глюкозы. Гипотиреоидизм сравнительно легко поддается лечению препаратами щитовидной железы.

Следует отметить еще одно поражение щитовидной железы - эндемический зоб. Болезнь обычно развивается у лиц, проживающих в горных местностях, где содержание йода в воде и растениях недостаточно. Недостаток йода приводит к компенсаторному увеличению массы ткани щитовидной железы за счет преимущественного разрастания соединительной ткани, однако этот процесс не сопровождается увеличением секреции тиреоидных гормонов. Болезнь не приводит к серьезным нарушениям функций организма, хотя увеличенная в размерах щитовидная железа создает определенные неудобства. Лечение сводится к обогащению продуктов питания, в частности поваренной соли, неорганическим йодом.

Повышенная функция щитовидной железы (гиперфункция) вызывает развитие гипертиреоза, известного в литературе под названием «зоб диффузный токсический» (болезнь Грейвса, или базедова болезнь). Резкое повышение обмена веществ сопровождается усиленным распадом тканевых белков, что приводит к развитию отрицательного азотистого баланса. Наиболее характерным проявлением болезни считается триада симптомов: резкое увеличение числа сердечных сокращений (тахикардия), пучеглазие (экзофтальм) и зоб, т.е. увеличенная в размерах щитовидная железа; у больных отмечаются общее истощение организма, а также психические расстройства.

При гиперфункции щитовидной железы и, в частности, токсическом зобе показано оперативное удаление всей железы или введение антагонистов тироксина, тормозящих синтез тиреоидных гормонов. К подобным веществам относятся, например, тиомочевина, тиоурацил (или метилтиоурацил).

Снижают функцию щитовидной железы тиоцианат и вещества, содержащие аминобензольную группу, а также микродозы йода. Механизм действия антитиреоидных веществ окончательно не выяснен. Возможно, они оказывают ингибирующее действие на ферментные системы, участвующие в биосинтезе тиреоидных гормонов.

9. Напишите цепочку биохимических превращений, при которых возможно синтезировать глюкозу из аминокислоты аланина

Алании служит ключевым предшественником глюкозы белкового происхождения, т.е. он является глюкогенной аминокислотой. В печени скорость синтеза глюкозы из аланина и серина намного выше скорости синтеза из остальных аминокислот. Способность печени к глюконеогенезу из аланина поразительно велика; она не достигает насыщения даже при концентрации аланина 9 мМ, т.е. в 20-30 раз выше его физиологического уровня. Преобладание аланина среди б-аминокислот, высвобождающихся из мышечной ткани, отражает синтез аланина в мышцах в ходе переаминирования с участием пирувата.

Аланиновая трансаминаза в печени прямо превращает аланин в пируват:

СН₃-СНNH₂-COOH + НАД⁺ + Н₂О > СН₃-СО-СООН + NH₃ + НАД•Н₂.

Пируват может быть превращён в глюкозу в процессе глюконеогенеза. Ключевые ферменты и реакции приведены ниже:

1. Пируваткарбоксилаза.

2. Фосфоенолпируваткарбоксикиназа.

3. Фруктозо - 1,6 - бисфосфатаза

Фруктозо - 1,6 - бисфосфат + Н₂О > Фруктозо-6-фосфат + Ф_Н

4. Глюкозо-6-фосфатаза

Глюкозо-6-фосфат + Н₂О > Глюкоза + Ф_Н

10. Обезвреживающая функция печени. Понятие о чужеродных соединениях. Этапы превращения лекарственных веществ в организме

Важнейшая функция печени - детоксикационная (или барьерная). Она имеет существенное значение для сохранения жизни организма. В печени происходит обезвреживание таких веществ, как билирубин и продукты катаболизма аминокислот в кишечнике, а также инактивируются лекарственные препараты и токсические вещества экзогенного происхождения, NH₃ - продукт азотистого обмена, который в результате ферментативных реакций превращается в нетоксичную мочевину, гормоны и биогенные амины.

Вещества, поступающие в организм из окружающей среды и не используемые им для построения тканей организма или как источники энергии, называют чужеродными веществами, или ксенобиотиками. Эти вещества могут попадать в организм с пищей, через кожу или с вдыхаемым воздухом.

Чужеродные вещества, или ксенобиотики, делят на 2 группы:

- продукты хозяйственной деятельности человека (промышленность, сельское хозяйство, транспорт);

- вещества бытовой химии - моющие средства, вещества для борьбы с насекомыми, парфюмерия.

Гидрофильные ксенобиотики выводятся из организма в неизменённом виде с мочой, гидрофобные могут задерживаться в тканях, связываясь с белками или образуя комплексы с липидами клеточных мембран. Со временем накопление в клетках тканей чужеродного вещества приведёт к нарушению их функций. Для удаления таких ненужных для организма веществ в процессе эволюции выработались механизмы их детоксикации (обезвреживания) и выведения из организма.

Лекарства, поступившие в организм, проходят следующие превращения:

- всасывание;

- связывание с белками и транспорт кровью;

- взаимодействие с рецепторами;

- распределение в тканях;

- метаболизм и выведение из организма.

Механизм первого этапа (всасывание) определяется физико-химическими свойствами лекарства. Гидрофобные соединения легко проникают через мембраны простой диффузией, в то время как лекарственные вещества, нерастворимые в липидах, проникают через мембраны путём трансмембранного переноса при участии разных типов транслоказ. Некоторые нерастворимые крупные частицы могут проникать в лимфатическую систему путём пиноцитоза.

Следующие этапы метаболизма лекарственного вещества в организме тоже определяются его химическим строением - гидрофобные молекулы перемещаются по крови в комплексе с альбумином, кислым б-гликопротеином или в составе липопротеинов. В зависимости от структуры лекарственное вещество может поступать из крови в клетку или, являясь аналогами эндогенных веществ, связываться рецепторами клеточной мембраны.

Действие на организм большинства лекарств прекращается через определённое время после их приёма. Прекращение действия может происходить потому, что лекарство выводится из организма либо в неизменённом виде - это характерно для гидрофильных соединений, либо в виде продуктов его химической модификации (биотрансформации).

Размещено на Allbest.ru

...