Echilibrul azotului echilibrul azotului.

Restul aminoacizilor sunt ușor sintetizați în celule și sunt numiți neesențiali. Acestea includ glicină, acid aspartic, asparagină, acid glutamic, glutamină, ser, prolină, alanină.

Cu toate acestea, nutriția fără proteine \u200b\u200bse încheie odată cu moartea corpului. Excluderea chiar și a unui aminoacid esențial din dietă duce la asimilarea incompletă a altor aminoacizi și este însoțită de dezvoltarea unui echilibru negativ al azotului, epuizare, creștere scăzută și disfuncționalități ale sistemului nervos.

Cu o dietă fără proteine, se eliberează 4 g de azot pe zi, adică 25 g de proteine \u200b\u200b(RAPORT DE UȘURARE).

Proteine \u200b\u200bfiziologice minime - cantitatea minimă de proteine \u200b\u200bdin alimente necesare pentru menținerea echilibrului azotului - 30-50 g / zi.

DIGESTIA PROTEINELOR ÎN GIT. CARACTERISTICILE PEPTIDAZELOR GASTRICE, FORMAREA ȘI ROLUL ACIDULUI HIDROLIC.

Conținutul de aminoacizi liberi din alimente este foarte scăzut. Cantitatea lor copleșitoare face parte din proteine, care sunt hidrolizate în tractul gastrointestinal prin acțiunea enzimelor proteazei). Specificitatea substratului acestor enzime constă în faptul că fiecare dintre ele are cel mai rapid scindează legături peptidice formate din anumiți aminoacizi. Proteazele care hidrolizează legăturile peptidice în cadrul unei molecule de proteine \u200b\u200bsunt clasificate ca endopeptidaze. Enzimele aparținând grupului de exopeptidaze hidrolizează legătura peptidică formată de aminoacizi terminali. Sub acțiunea tuturor proteazelor tractului gastro-intestinal, proteinele alimentare sunt descompuse în aminoacizi individuali, care apoi intră în celulele tisulare.

Formarea și rolul acidului clorhidric

Principala funcție digestivă a stomacului este aceea că începe digestia proteinelor. Acidul clorhidric joacă un rol esențial în acest proces. Proteinele care intră în stomac stimulează secreția histamină și grupuri de hormoni proteici - gastrine , care, la rândul lor, provoacă secreția de HCI și proenzima - pepsinogen. HCI se formează în celulele parietale ale glandelor gastrice

Sursa de H + este H 2 CO 3, care se formează în celulele parietale ale stomacului din CO 2 care difuzează din sânge și H 2 O sub acțiunea enzimei anhidrază carbonică

Disocierea H 2 CO 3 duce la formarea bicarbonatului, care este eliberat în plasmă cu participarea proteinelor speciale. Ionii C1 - intră în lumenul stomacului prin canalul clorurii.

pH-ul scade la 1,0-2,0.

Sub influența HCl, apare denaturarea proteinelor alimentare care nu au fost supuse tratamentului termic, ceea ce crește disponibilitatea legăturilor peptidice pentru proteaze. HCl are un efect bactericid și împiedică pătrunderea bacteriilor patogene în intestine. În plus, acidul clorhidric activează pepsinogenul și creează un pH optim pentru acțiunea pepsinei.

Pepsinogenul este o proteină constând dintr-un lanț polipeptidic. Sub acțiunea HCl, acesta este transformat în pepsină activă. În timpul activării, ca urmare a proteolizei parțiale din capătul N-terminal al moleculei de pepsinogen, se scindează resturile de aminoacizi, care conțin aproape toți aminoacizii încărcați pozitiv prezenți în pepsinogen. Astfel, aminoacizii încărcați negativ sunt predominanți în pepsina activă, care sunt implicați în rearanjările conformaționale ale moleculei și formarea centrului activ. Moleculele active de pepsină formate sub acțiunea HCl activează rapid moleculele de pepsinogen rămase (autocataliză). Pepsina hidrolizează în principal legăturile peptidice în proteinele formate din aminoacizi aromatici (fenilalanină, triptofan, tirozină). Pepsina este o endopeptidază, prin urmare, ca urmare a acțiunii sale, se formează peptide mai scurte în stomac, dar nu și aminoacizi liberi.

La sugari, există o enzimă în stomac renin (chimozină), care determină coagularea laptelui. Nu există renin în stomacul adulților; laptele lor este coagulat sub influența HCl și a pepsinei.

o altă protează - gastrixin. Toate cele 3 enzime (pepsină, renină și gastrixină) sunt similare în structura primară

AMINOACIZI KETOGENICI ȘI GLICOGENICI. REACȚII ANAPLEROTICE, SINTEZA AMINOACIZILOR ÎNLOCUIBILE (EXEMPLU).

Catabolismul amino-t se reduce la formare piruvat, acetil-CoA, α -cetoglutarat, succinil-CoA, fumarat, oxaloacetat aminoacizi glicogeni - transformat în piruvat și produse intermediare ale TCA și în cele din urmă formează oxaloacetat, pot fi utilizate în procesul de gluconeogeneză.

cetogenaminoacizii în procesul catabolismului sunt transformați în acetoacetat (Liz, Leu) sau acetil-CoA (Leu) și pot fi utilizați în sinteza corpurilor cetonice.

glicocetogen aminoacizii sunt folosiți atât pentru sinteza glucozei, cât și pentru sinteza corpurilor cetonice, deoarece în procesul catabolismului lor se formează 2 produse - un anumit metabolit al ciclului citratului și acetoacetat (Tri, Phen, Tyr) sau acetil-CoA (Ile).

Reacții anaplerotice - reziduurile de aminoacizi fără azot sunt utilizate pentru a completa cantitatea de metaboliți ai căii generale catabolice, care este cheltuită pe sinteza substanțelor biologic active.

Enzima piruvat carboxilază (coenzima - biotina), care catalizează această reacție, se găsește în ficat și mușchi.

2. Aminoacizi → Glutamat → α-cetoglutarat

sub acțiunea glutamat dehidrogenazei sau aminotransferazelor.

3.

Propionil-CoA și apoi succinil-CoA se pot forma și în timpul descompunerii acizilor grași superiori cu un număr impar de atomi de carbon

4. Aminoacizi → Fumarat

5. Aminoacizi → Oxaloacetat

Reacțiile 2, 3 apar în toate țesuturile (cu excepția ficatului și a mușchilor), unde piruvatul carboxilază este absent.

Vii. BIOSINTEZA AMINOACIZILOR ÎNLOCUIBILE

În corpul uman, este posibilă sinteza a opt aminoacizi neesențiali: Ala, Asp, Asn, Ser, Gli, Glu, Gln, Pro. Scheletul de carbon al acestor aminoacizi este format din glucoză. Grupa α-amino este introdusă în α-cetoacizii corespunzători ca urmare a reacțiilor de transaminare. Donator universal α Gruparea a-amino servește ca glutamat.

Aminoacizii sunt sintetizați prin transaminarea a-cetoacizilor formați din glucoză

Glutamat format de asemenea prin aminarea reductivă a α-cetoglutaratului cu glutamat dehidrogenază.

TRANSAMINARE: DIAGRAMA PROCESULUI, ENZIME, BIOROL. BIOROL ALAT ȘI ASAT ȘI SEMNIFICAȚIA CLINICĂ A DETERMINĂRII LOR ÎN SERUL DE SÂNGE.

Transaminarea este reacția de transfer al unei grupări α-amino de la ak-s la un α-ceto acid, rezultând în formarea unui nou acid ceto și a unui nou ak. procesul de transaminare este ușor reversibil

Reacțiile sunt catalizate de enzimele aminotransferazei, a căror coenzimă este fosfatul piridoxal (PP)

Aminotransferazele se găsesc atât în \u200b\u200bcitoplasmă, cât și în mitocondriile celulelor eucariote. S-au găsit peste 10 aminotransferaze în celulele umane, diferind în ceea ce privește specificitatea substratului. Aproape toți aminoacizii pot intra în reacții de transaminare, cu excepția lizinei, treoninei și prolinei.

• În prima etapă, o grupare amino din primul substrat, alias, este atașată la fosfatul piridoxal în centrul activ al enzimei cu ajutorul unei legături aldimine. Se formează un complex enzimă-piridoxamină-fosfat și cetoacid - primul produs de reacție. Acest proces include formarea intermediară a 2 baze Schiff.
• În a doua etapă, complexul enzimă-piridoxamină fosfat se combină cu cetoacidul și, prin formarea intermediară a 2 baze Schiff, transferă grupa amino în cetoacid. Ca urmare, enzima revine la forma sa nativă și se formează un nou aminoacid - al doilea produs de reacție. Dacă gruparea aldehidă a fosfatului piridoxal nu este ocupată de grupa amino a substratului, atunci formează o bază Schiff cu gruparea ε-amino a radicalului lizină în centrul activ al enzimei

Cel mai adesea, aminoacizii sunt implicați în reacțiile de transaminare, al căror conținut în țesuturi este mult mai mare decât restul - glutamat, alanină, aspartatși cetoacizii corespunzători - α α-cetoglutarat, piruvat și oxaloacetat.Principalul donator al grupării amino este glutamatul.

Cele mai abundente enzime din majoritatea țesuturilor mamiferelor sunt: \u200b\u200bALT (ALAT) catalizează reacția de transaminare dintre alanină și α-cetoglutarat. Această enzimă este localizată în citosolul celulelor multor organe, dar cantitatea sa cea mai mare se găsește în celulele ficatului și ale mușchilor inimii. ACT catalizează reacția de transaminare între apartat și α-cetoglutarat. se formează oxaloacetat și glutamat. Cea mai mare cantitate se găsește în celulele mușchiului cardiac și ficat. specificitatea organelor acestor enzime.

În mod normal, activitatea acestor enzime în sânge este de 5-40 U / L. Când celulele organului corespunzător sunt deteriorate, enzimele sunt eliberate în sânge, unde activitatea lor crește brusc. Deoarece ACT și ALT sunt cele mai active în ficat, inimă și celulele musculare scheletice, acestea sunt utilizate pentru diagnosticarea bolilor acestor organe. În celulele mușchiului inimii, cantitatea de ACT depășește semnificativ cantitatea de ALT și, dimpotrivă, în ficat. Prin urmare, măsurarea simultană a activității ambelor enzime din serul sanguin este deosebit de informativă. Se numește raportul dintre activitățile ACT / ALT „coeficientul de Ritis”.În mod normal, acest coeficient este de 1,33 ± 0,42. Cu infarctul miocardic, activitatea ACT în sânge crește de 8-10 ori, iar ALT - 2,0 ori.

În hepatită, activitatea ALT serică crește de aproximativ 8-10 ori, iar ACT - de 2-4 ori.

Sinteza melaninei.

Tipuri de melanine

Reacția de activare a metioninei

Forma activă a metioninei este S-adenosilmetionina (SAM), o formă de sulfoniu a aminoacidului format prin adăugarea de metionină la molecula de adenozină. Adenozina se formează prin hidroliza ATP.

Această reacție este catalizată de enzima metionină adenosiltransferază, care este prezentă în toate tipurile de celule. Structura (-S + -CH 3) din SAM este o grupare instabilă care determină activitatea ridicată a grupării metil (de unde termenul „metionină activă”). Această reacție este unică în sistemele biologice, deoarece pare a fi singura reacție cunoscută care eliberează toate cele trei reziduuri de fosfat ATP. Scindarea grupării metil din SAM și transferul său în compusul acceptor este catalizat de enzimele metiltransferazei. SAM este transformat în S-adenosil homocisteină (SAT) în timpul reacției.

Sinteza creatinei

Creatina este necesară pentru formarea unui compus cu energie ridicată în mușchi - fosfat de creatină. Sinteza creatinei are loc în 2 etape cu participarea a 3 aminoacizi: arginină, glicină și metionină. În rinichi acetat de guanidină se formează prin acțiunea glicinamidinotransferazei. Apoi, acetat de guanidină este transportat la ficat, unde are loc reacția metilării sale.

Reacțiile de transmetilare sunt, de asemenea, utilizate pentru:

• sinteza adrenalinei din norepinefrina;
• sinteza anserinei din carnozină;
• metilarea bazelor azotate în nucleotide etc;
• inactivarea metaboliților (hormoni, mediatori etc.) și neutralizarea compușilor străini, inclusiv a medicamentelor.

De asemenea, apare inactivarea aminelor biogene:

metilarea cu SAM sub acțiunea metiltransferazelor. Astfel, diferite amine biogene pot fi inactivate, dar de cele mai multe ori gastamina și adrenalina sunt inactivate. Astfel, inactivarea adrenalinei are loc prin metilarea grupării hidroxil în ortopoziție

TOXICITATEA AMONIEI. EDUCAȚIA ȘI MANIPULAREA SA.

Catabolismul aminoacizilor din țesuturi apare constant la o rată de ~ 100 g / zi. În acest caz, ca urmare a dezaminării aminoacizilor, se eliberează o cantitate mare de amoniac. Cantități semnificativ mai mici din acesta se formează în timpul dezaminării aminelor și nucleotidelor biogene. O parte din amoniac se formează în intestine ca urmare a acțiunii bacteriilor asupra proteinelor alimentare (putrefacția proteinelor din intestin) și pătrunde în fluxul sanguin al venei porte. Concentrația de amoniac în sângele venei porte este semnificativ mai mare decât în \u200b\u200bcirculația generală. O cantitate mare de amoniac este reținută în ficat, care menține un conținut scăzut al acestuia în sânge. În mod normal, concentrația de amoniac în sânge rareori depășește 0,4-0,7 mg / l (sau 25-40 μmol / l

Amoniacul este un compus toxic. Chiar și o ușoară creștere a concentrației sale are un efect negativ asupra organismului și, în special, asupra sistemului nervos central. Astfel, o creștere a concentrației de amoniac în creier la 0,6 mmol provoacă convulsii. Simptomele hiperamoniemiei includ tremurături, tulburări de vorbire, greață, vărsături, amețeli, convulsii și pierderea cunoștinței. În cazurile severe, comă se dezvoltă cu deznodământ letal... Mecanismul efectului toxic al amoniacului asupra creierului și asupra corpului în ansamblu este evident asociat cu efectul acestuia asupra mai multor sisteme funcționale.

• Amoniacul pătrunde ușor prin membrane în celule și în mitocondrii deplasează reacția catalizată de glutamat dehidrogenază spre formarea glugamatului:

α-cetoglutarat + NADH + H + + NH 3 → Glutamat + NAD +.

O scădere a concentrației de α-cetoglutarat determină:

· Inhibarea metabolismului aminoacizilor (reacție trans-minieră) și, în consecință, sinteza neurotransmițătorilor din aceștia (acetilcolină, dopamină etc.);

· O stare hipoenergetică ca urmare a scăderii vitezei CTC.

Deficitul de α-cetoglutarat duce la scăderea concentrației metaboliților TCA, ceea ce accelerează reacția de sinteză a oxaloacetatului din piruvat, însoțită de un consum intens de CO 2. Creșterea producției și consumului de dioxid de carbon în timpul hiperamonemiei este caracteristică în special celulelor creierului. O creștere a concentrației de amoniac în sânge schimbă pH-ul către partea alcalină (provocând alcaloză). Aceasta, la rândul său, crește afinitatea hemoglobinei pentru oxigen, ceea ce duce la hipoxie tisulară, acumulare de CO 2 și o stare hipoenergetică, de care creierul suferă în principal. Concentrațiile mari de amoniac stimulează sinteza glutaminei din glutamat în țesutul nervos (cu participarea glutaminei sintetaza):

Glutamat + NH 3 + ATP → Glutamină + ADP + H 3 R0 4.

Acumularea de glutamină în celulele neurogliale duce la o creștere a presiunii osmotice în acestea, umflarea astrocitelor și, în concentrații mari, poate provoca edem cerebral. O scădere a concentrației de glutamat perturbă schimbul de aminoacizi și neurotransmițători, în special sinteza Acidul γ-aminobutiric (GABA), principalul mediator inhibitor. În lipsa GABA și a altor mediatori, conducerea unui impuls nervos este întreruptă și apar convulsii. Ioniul NH 4 + practic nu pătrunde prin membranele citoplasmatice și mitocondriale. Un exces de ion de amoniu din sânge poate perturba transferul transmembranar al cationilor monovalenți Na + și K +, concurând cu aceștia pentru canalele ionice, care afectează și conducerea impulsurilor nervoase.

Intensitatea ridicată a proceselor de dezaminare a aminoacizilor din țesuturi și nivelul foarte scăzut de amoniac din sânge indică faptul că amoniacul este legat activ în celule cu formarea de compuși netoxici care sunt excretați din organism în urină. Aceste reacții pot fi considerate reacții de neutralizare a amoniacului. S-au găsit mai multe tipuri de astfel de reacții în diferite țesuturi și organe. Principala reacție de legare a amoniacului, care apare în toate țesuturile corpului, este 1.) sinteza glutaminei sub acțiunea glutaminei sintetază:

Glutamina sintetaza este localizată în mitocondriile celulelor; pentru ca enzima să funcționeze este necesar un cofactor - ioni Mg 2+. Glutamina sintetaza este una dintre principalele enzime reglatoare ale metabolismului aminoacizilor și este inhibată alosteric de AMP, glucoză-6-fosfat, precum și de Gly, Ala și Gis.

În celulele intestinale sub acțiunea enzimei glutaminază, are loc eliberarea hidrolitică de azot amidic sub formă de amoniac:

Glutamatul format în reacție suferă transaminare cu piruvat. grupa os-amino a acidului glutamic este transferată în compoziția alaninei:

Glutamina este principalul donator de azot din organism. Glutamina amidă azotată este utilizată pentru sinteza purinelor și pirimidinelor nucleotide, asparagină, aminoacizi și alți compuși.

METODA DE CANTITATE DE DETERMINARE A UREEI ÎN SERUL DE SÂNGE

În fluidele biologice, M. se determină folosind metode gazometrice, metode fotometrice directe bazate pe reacția M. cu diverse substanțe cu formarea unor cantități echimoleculare de produse colorate, precum și metode enzimatice care utilizează în principal enzima urează. Metodele gasometrice se bazează pe oxidarea magneziului cu hipobromit de sodiu într-un mediu alcalin NH 2 -CO-NH 2 + 3NaBrO → N 2 + CO 2 + 3NaBr + 2H 2 O. Volumul de azot gazos este măsurat cu ajutorul unui aparat special, cel mai adesea aparatul Borodin. Cu toate acestea, această metodă are specificitate și precizie reduse. Dintre metodele fotometrice, cele mai răspândite sunt metodele bazate pe reacția M. cu diacetil monooximă (reacția lui Feron).

Pentru a determina ureea din serul sanguin și urină, se utilizează o metodă unificată, bazată pe reacția M. cu diacetil monooximă în prezența tiosemicarbazidei și a sărurilor de fier într-un mediu acid. O altă metodă unificată pentru determinarea M. este metoda ureazei: NH 2 -CO-NH 2 → ureaza NH 3 + CO 2. Amoniacul eliberat formează indofenol de culoare albastră cu hipoclorit de sodiu și fenol. Intensitatea culorii este proporțională cu conținutul de M. din proba testată. Reacția cu urează este foarte specifică; doar 20 sunt luate pentru cercetare μl ser diluat într-un raport de 1: 9 cu soluție de NaCI (0,154 M). Uneori se folosește salicilat de sodiu în locul fenolului; serul de sânge se diluează după cum urmează: cu 10 μl ser adaugă 0,1 mlapă sau NaCI (0,154 M). Reacție enzimatică în ambele cazuri se continuă la 37 ° pentru 15 și 3-3 1/2 minrespectiv.

Derivații M., în molecula cărora atomii de hidrogen sunt înlocuiți cu radicali acizi, se numesc ureide. Multe ureide și unii dintre derivații lor halogenați sunt folosiți în medicină ca medicamente. Ureidele includ, de exemplu, săruri de acid barbituric (maloniluree), aloxan (mesoxaliluree); ureida heterociclică este acidul uric .

SCHEMA GENERALĂ A DECĂRERII HEMA. BILIRUBINA "DIRECTĂ" ȘI "INDIRECTĂ", VALOAREA CLINICĂ A DEFINIȚIEI LUI.

Hem (oxigenază hem) -biliverdin (biliverdin reductază) -bilirubină (UDP-glucuraniltransferază) -bilirubină monoglucuronidă (UD-glucuroniltransferază) -bilirubindiglucuronid

În starea normală, concentrația bilirubinei totale în plasmă este de 0,3-1 mg / dL (1,7-17 μmol / L), 75% din cantitatea totală de bilirubină este sub formă neconjugată (bilirubină indirectă). În clinică, bilirubina conjugată se numește directă, deoarece este solubilă în apă și poate interacționa rapid cu un reactiv diazo, formând un compus de culoare roz - aceasta este o reacție directă a lui Van der Berg. Bilirubina neconjugată este hidrofobă; prin urmare, este conținută într-un complex cu albumină din plasma sanguină și nu reacționează cu un diazo-reactiv până când nu se adaugă un solvent organic, cum ar fi etanolul, care precipită albumina. Ilirubina neconjugată care reacționează cu colorantul azoic numai după precipitarea proteinelor se numește bilirubină indirectă.

La pacienții cu patologie hepatocelulară, însoțită de o creștere prelungită a concentrației de bilirubină conjugată, o a treia formă de bilirubină plasmatică se găsește în sânge, în care bilirubina este legată covalent de albumină și, prin urmare, nu poate fi separată în mod obișnuit. În unele cazuri, până la 90% din conținutul total de bilirubină din sânge poate fi sub această formă.

METODE DE DETECTARE A HEMOGLOBINEI: FIZICE (ANALIZA SPECTRALĂ A HEMOGLOBINEI ȘI DERIVAȚILOR SĂI); FIZICO-CHIMIC (OBȚINEREA CRISTALELOR DE HIMINĂ HIMINĂ).

Analiza spectrală a hemoglobinei și a derivaților săi. Utilizarea metodelor spectrografice la examinarea unei soluții de oxihemoglobină relevă două benzi de absorbție sistemică în partea galben-verde a spectrului dintre liniile Fraunhofer D și E, în timp ce hemoglobina redusă are o singură bandă largă în aceeași parte a spectrului. Diferențele de absorbție a radiațiilor de către hemoglobină și oxihemoglobină au servit ca bază pentru o metodă de studiu a gradului de saturație a oxigenului din sânge - oximetrie.

Carbhemoglobina din spectrul său este apropiată de oxihemoglobină, cu toate acestea, prin adăugarea unei substanțe reducătoare, apar două benzi de absorbție în carbhemoglobină. Spectrul de methemoglobină este caracterizat de o bandă îngustă de absorbție la stânga la marginea părților roșii și galbene a spectrului, a doua bandă îngustă la marginea zonelor galbene și verzi și, în cele din urmă, de a treia bandă largă partea verde a spectrului

Cristale de acid clorhidric hemin sau hematin. De pe suprafața locului este răzuit pe o lamă de sticlă și zdrobit câteva boabe. Li se adaugă 1-2 boabe de sare de masă și 2-3 picături de acid acetic rece ca gheața. Acoperiți totul cu un pahar de acoperire și încălziți-l cu grijă, fără a fierbe. Prezența sângelui este dovedită de apariția microcristalelor maro-galbene sub formă de tablete rombice. Dacă cristalele sunt slab formate, seamănă cu semințe de cânepă. Obținerea cristalelor de hemină dovedește cu siguranță prezența sângelui în obiectul testat. Un eșantion negativ este irelevant. Amestecul de grăsime, rugina face dificilă obținerea cristalelor de hemin

FORME REACTIVE DE OXIGEN: SUPEROXID DE ANIUNI, PEROXID DE HIDROGEN, HIDROXIL RADICAL, PEROXINITRIT. FORMAREA LOR, CAUZE DE TOXICITATE. ROLUL FIZIOLOGIC AL ROS.

CPE absoarbe aproximativ 90% din O2 care intră în celule. Restul de O2 este utilizat în alte OVR-uri. Enzimele implicate în ORR folosind O2 sunt împărțite în 2 grupe: oxidaze și oxigenaze.

Oxidazele folosesc oxigenul molecular doar ca acceptor de electroni, reducându-l la H20 sau H202.

Oxigenazele includ unul (monooxigenază) sau doi atomi de oxigen (dioxigenază) în produsul de reacție rezultat.

Deși aceste reacții nu sunt însoțite de sinteza ATP, ele sunt necesare pentru mulți reacții specifice în schimbul de aminoacizi), sinteza acizilor biliari și a steroizilor), în reacțiile de neutralizare a substanțelor străine din ficat

În majoritatea reacțiilor care implică oxigen molecular, reducerea acestuia are loc în etape cu transferul unui electron în fiecare etapă. Transferul cu un singur electron conduce la formarea unor specii intermediare de oxigen foarte reactive.

Într-o stare neexcitată, oxigenul este netoxic. Formarea formelor toxice de oxigen este asociată cu particularitățile structurii sale moleculare. O 2 conține 2 electroni nepereche, care sunt localizați pe orbitali diferiți. Fiecare dintre acești orbitali poate accepta un alt electron.

Reducerea completă a О 2 apare ca urmare a 4 tranziții cu un singur electron:

Superoxidul, peroxidul și radicalul hidroxil sunt oxidanți activi, ceea ce reprezintă un pericol grav pentru multe componente structurale ale celulei

Speciile reactive de oxigen pot elimina electronii din mulți compuși, transformându-i în noi radicali liberi, inițind reacții oxidative în lanț

Efectul dăunător al radicalilor liberi asupra componentelor celulare. 1 - distrugerea proteinelor; 2 - daune ER; 3 - distrugerea membranei nucleare și deteriorarea ADN-ului; 4 - distrugerea membranelor mitocondriale; pătrunderea apei și a ionilor în celulă.

Formarea superoxidului în CPE. „Scurgerea” electronilor în CPE poate apărea în timpul transferului de electroni cu participarea coenzimei Q. La reducere, ubiquinonă este convertită în anionul radical semiquinonă. Acest radical interacționează non-enzimic cu O2 pentru a forma un radical superoxid.

Majoritatea speciilor reactive de oxigen se formează în timpul transferului de electroni la CPE, în primul rând în timpul funcționării complexului QH 2-dehidrogenază. Acest lucru are loc ca urmare a transferului non-enzimatic („scurgere”) de electroni de la QH 2 la oxigen (

în stadiul transferului de electroni cu participarea citocrom oxidazei (complexul IV), „scurgerea” electronilor nu are loc din cauza prezenței unor centre activeconținând Fe și Cu și reducând O 2 fără a elibera radicalii liberi intermediari.

În leucocitele fagocitare, în procesul de fagocitoză, absorbția de oxigen și formarea radicalilor activi sunt îmbunătățite. Speciile reactive de oxigen se formează ca urmare a activării NADPH oxidazei, localizate în principal pe partea exterioară a membranei plasmatice, inițind așa-numita „explozie respiratorie” cu formarea speciilor reactive de oxigen

Apărarea organismului împotriva efectului toxic al speciilor reactive de oxigen este asociată cu prezența unor enzime foarte specifice în toate celulele: superoxid dismutază, catalază, glutation peroxidază, precum și cu acțiunea antioxidanților.

DEZACTIVAREA FORMELOR REACTIVE ALE OXIGENULUI. SISTEM ENZIMIC ANTIOXIDANT (CATALAZĂ, SUPEROXID DISMUTAZĂ, GLUTATION PEROXIDAZĂ, GLUTATIONREDUCTASĂ). DIAGRAME DE PROCES, BIOROL, LOCALIZARE.

Superoxidul dismutază catalizează reacția de dismutație a anionului superoxid - radicalii:
O2.- + O2.- \u003d O2 + H 2O2
În timpul reacției s-a format peroxid de hidrogen, deci este capabil să inactiveze SOD superoxid dismutază întotdeauna „funcționează” în abur cu scatalază, care descompune rapid și eficient peroxidul de hidrogen în compuși absolut neutri.

Catalase (CF 1.11.1.6) - hemoproteină, care catalizează reacția de neutralizare a peroxidului de hidrogen format ca urmare a reacției de dismutație a radicalului superoxid:
2H2O2 \u003d 2H2O + O2

Peroxidul de glutation catalizează reacțiile în care enzima reduce peroxidul de hidrogen la apă, precum și reducerea hidroperoxizilor organici (ROOH) la derivați hidroxi și, ca rezultat, se transformă în forma disulfură oxidată GS-SG:
2GSH + H2O2 \u003d GS-SG + H2O
2GSH + ROOH \u003d GS-SG + ROH + H2O

Glutation peroxidază neutralizează nu numai H2O2, ci și diferiți peroxili organici lipidici, care se formează în organism atunci când LPO este activat.

Glutation reductaza (CF 1.8.1.7) - flavoproteina cu un grup protetic flavină adenină dinucleotidă, este formată din două subunități identice. Glutation reductaza catalizează reducerea glutationului din forma sa oxidată GS-SG și toate celelalte enzime ale glutation sintetazei îl utilizează:
2NADPH + GS-SG \u003d 2NADP + 2 GSH

Este o enzimă citosolică clasică a tuturor eucariotelor. Glutation transferaza catalizează reacția:
RX + GSH \u003d HX + GS-SG

FAZA CONJUGĂRII ÎN SISTEMUL DE MANIPULARE A SUBSTANȚELOR TOXICE. TIPURI DE CONJUGARE (EXEMPLE DE REACȚII CU FAFS, UDFGK)

Conjugarea este a doua fază de neutralizare a substanțelor, în timpul căreia adăugarea altor molecule sau grupuri de origine endogenă la grupurile funcționale formate în prima etapă, crescând hidrofilicitatea și reducând toxicitatea xenobioticelor

1. Participarea transferazelor la reacțiile de conjugare

UDP-glucuroniltransferază. Localizate în principal în ER, uridin difosfatul (UDP) -glucuroniltransferazele atașează reziduul de acid glucuronic la molecula substanței formate în timpul oxidării microsomale

În termeni generali: ROH + UDP-C6H9O6 \u003d RO-C6H9O6 + UDP.

Sulfotransferaza. Sulfotransferazele citoplasmatice catalizează o reacție de conjugare, în timpul căreia reziduul de acid sulfuric (-SO3H) din 3 "-fosfoadenozină-5" -fosfosulfat (FAPS) este adăugat la fenoli, alcooli sau aminoacizi

Reacție generală: ROH + FAF-SO3H \u003d RO-SO3H + FAF.

Enzimele sulfotransferază și UDP-glucuronil transferază sunt implicate în detoxifierea xenobioticelor, inactivarea medicamentelor și a compușilor endogeni biologic activi.

Glutation transferaza. Glutationul transferază (GT) ocupă un loc special printre enzimele implicate în detoxifierea xenobioticelor, inactivarea metaboliților normali și a medicamentelor. Glutationul transferazele funcționează în toate țesuturile și joacă un rol important în inactivarea propriilor metaboliți: unii hormoni steroizi, bilirubină, acizi biliari.În celulă, GT-urile sunt localizate în principal în citosol, dar există variante de enzime în nucleu și mitocondrii.

Glutationul este o tripeptidă Glu-Cis-Gly (reziduul de acid glutamic este atașat la cis-teina de gruparea carboxil a radicalului). HT-urile au o specificitate largă pentru substraturi, al căror număr total depășește 3000. HT-urile leagă foarte multe substanțe hidrofobe și le inactivează, dar numai cele cu un grup polar suferă modificări chimice cu participarea glugationului. Adică, substraturile sunt substanțe care, pe de o parte, au un centru electrofil (de exemplu, un grup OH) și, pe de altă parte, zone hidrofobe. Neutralizare, adică modificarea chimică a xenobioticelor cu participarea HT poate fi efectuată în trei moduri diferite:

prin conjugarea substratului R cu glutation (GSH): R + GSH → GSRH,

ca urmare a substituției nucleofile: RX + GSH → GSR + HX,

reducerea peroxizilor organici în alcooli: R-HC-O-OH + 2 GSH → R-HC-OH + GSSG + H2O

În reacție: UN - grup hidroperoxid, GSSG - glutation oxidat.

Sistemul de detoxifiere cu participarea HT și glutation joacă un rol unic în formarea rezistenței corpului la o varietate de influențe și este cel mai important mecanism de apărare al celulei. În timpul biotransformării unor xenobiotice sub acțiunea HT, se formează tioesterii (conjugați RSG), care sunt apoi convertiți în mercaptani, printre care s-au găsit produse toxice. Cu toate acestea, conjugatele GSH cu cele mai multe xenobiotice sunt mai puțin reactive și mai hidrofile decât substanțele inițiale și, prin urmare, mai puțin toxice și mai ușor de îndepărtat din corp

Cu centrele lor hidrofobe, HT poate lega non-covalent un număr imens de compuși lipofili (detoxifiere fizică), prevenind pătrunderea lor în stratul lipidic al membranelor și perturbarea funcțiilor celulare. Prin urmare, HT este uneori numită albumină intracelulară.

HT poate lega covalent xenobioticele, care sunt electroliți puternici. Atașarea unor astfel de substanțe este „sinucidere” pentru HT, dar un mecanism suplimentar de apărare pentru celulă.

Acetiltransferaza, metiltransferaza

Acetiltransferazele catalizează reacțiile de conjugare - transferul unui reziduu de acetil din acetil-CoA în azotul grupării -SO2NH2, de exemplu, în sulfonamide. Metiltransferazele membranare și citoplasmatice care implică SAM metilează grupările -P \u003d O, -NH2 și SH ale xenobioticelor.

Rolul hidrolazelor epoxidice în formarea diolilor

În a doua fază a neutralizării (reacția de conjugare), sunt implicate și alte enzime. Epoxi hidrolaza (epoxi hidrataza) adaugă apă la epoxizii de benzen, benzpiren și alte hidrocarburi policiclice formate în timpul primei faze de detoxifiere și le transformă în dioli (Fig. 12-8). Epoxizii formați în timpul oxidării microsomale sunt cancerigeni. Au o activitate chimică ridicată și pot participa la reacțiile de alchilare neenzimatică a ADN-ului, ARN-ului, proteinelor. Modificările chimice ale acestor molecule pot duce la degenerarea unei celule normale într-o celulă tumorală.

ROLUL PROTEINELOR ÎN NUTRIȚIE, NORME, ECHILIBRUL AZOTULUI, RATIUL DE PORTARE, PROTEINE FIZIOLOGICE MINIME. DEFICIENȚA PROTEINELOR.

AK-urile conțin aproape 95% din tot azotul, deci susțin echilibrul de azot al corpului. Echilibrul azotului - diferența dintre cantitatea de azot alimentată cu alimente și cantitatea de azot excretată. Dacă cantitatea de azot intrată este egală cu cantitatea eliberată, atunci echilibrul azotului. Această afecțiune apare în persoană sănătoasă cu o dietă normală. Bilanțul de azot poate fi pozitiv (se furnizează mai mult azot decât se elimină) la copii, la pacienți. Bilanțul negativ de azot (excreția de azot predomină asupra aportului de azot) se observă în timpul îmbătrânirii, înfometării și în timpul boli grave... Fără dietă proteică, echilibrul azotului devine negativ. Cantitatea minimă de proteine \u200b\u200bdin alimente necesară pentru menținerea echilibrului de azot corespunde cu 30-50 g / cyt, în timp ce cantitatea optimă la o medie activitate fizica este ∼100-120 g / zi.

aminoacizii, a căror sinteză este dificilă și neeconomică pentru organism, este evident mai profitabil de obținut cu alimente. Acești aminoacizi sunt numiți esențiali. Acestea includ fenilalanina, metionina, treonina, triptofanul, valina, lizina, leucina, izoleucina.

Doi aminoacizi - arginina și histidina sunt numiți parțial neesențiali. - tirozina și cisteina sunt condiționat neesențiale, deoarece aminoacizii esențiali sunt necesari pentru sinteza lor. Tirozina este sintetizată din fenilalanină, iar atomul de sulf al metioninei este necesar pentru formarea cisteinei.

Restul aminoacizilor sunt ușor sintetizați în celule și sunt numiți neesențiali. Acestea includ glicină, acid aspartic, asparagină, acid glutamic, glutamină, serie, pro

Cuprinsul subiectului "Metabolism și energie. Nutriție. Metabolism de bază.":
1. Metabolism și energie. Alimente. Anabolism. Catabolism.
2. Proteinele și rolul lor în organism. Factorul de uzură conform Rubner. Bilanț pozitiv de azot. Bilanț negativ de azot.
3. Lipidele și rolul lor în organism. Grăsimi. Lipidele celulare. Fosfolipide. Colesterol.
4. Grăsime brună. Țesut adipos maro. Lipidele plasmatice. Lipoproteine. LDL. HDL. VLDL.
5. Glucidele și rolul lor în organism. Glucoză. Glicogen.


8. Rolul metabolismului în satisfacerea nevoilor energetice ale organismului. Coeficientul de fosforilare. Echivalent caloric al oxigenului.
9. Metode de evaluare a costurilor energetice ale organismului. Calorimetrie directă. Calorimetrie indirectă.
10. Schimb de bază. Ecuații pentru calcularea ratei metabolice bazale. Legea suprafeței corpului.

Proteinele și rolul lor în organism. Factorul de uzură conform Rubner. Bilanț pozitiv de azot. Bilanț negativ de azot.

Rolul proteinelor, grăsimilor, carbohidraților, mineralelor și vitaminelor în metabolism

Nevoia organismului de substanțe plastice pot fi mulțumiți de nivelul minim al aportului lor cu alimente, care echilibrează pierderea de proteine \u200b\u200bstructurale, lipide și carbohidrați. Aceste nevoi sunt individuale și depind de factori precum vârsta, starea de sănătate, intensitatea și tipul muncii unei persoane.

O persoană primește în compoziția produselor alimentare conținute în acestea substanțe plastice, minerale și vitamine.

Proteinele și rolul lor în organism

Proteine \u200b\u200bdin organism sunt într-o stare de schimb și reînnoire continuă. La un adult sănătos, cantitatea de proteine \u200b\u200bdescompuse pe zi este egală cu cantitatea de proteine \u200b\u200bnou sintetizate. Ființele animale pot asimila azotul numai în compoziția aminoacizilor care intră în organism cu proteinele alimentare. Zece din 20 de aminoacizi (valină, leucină, izoleucină, lizină, metionină, triptofan, treonină, fenilalanină, arginină și histidină) nu pot fi sintetizați în organism dacă sunt alimentați insuficient cu alimente. Acești aminoacizi sunt numiți esențiali. Ceilalți zece aminoacizi (neesențiali) nu sunt mai puțin importanți pentru funcțiile vitale decât cele esențiale, dar în caz de aport insuficient de aminoacizi neesențiali cu alimente, aceștia pot fi sintetizați în organism. Un factor important în metabolismul proteinelor corpului este reutilizarea (reutilizarea) aminoacizilor formați în timpul descompunerii unor molecule de proteine \u200b\u200bpentru sinteza altora.

Rata descompunerii și reînnoirii proteinelor organismul este diferit. Timpul de înjumătățire al degradării hormonilor peptidici este de câteva minute sau ore, plasma sanguină și proteinele hepatice - aproximativ 10 zile, proteinele musculare - aproximativ 180 de zile. În medie, toate proteinele corpului uman sunt reînnoite în 80 de zile. Cantitatea totală de proteine \u200b\u200bcare a suferit degradare pe zi este evaluată după cantitatea de azot eliminată din corpul uman. Proteinele conțin aproximativ 16% azot (adică 100 g de proteine \u200b\u200bconțin 16 g azot). Astfel, excreția de 1 g de azot de către organism corespunde defalcării a 6,25 g de proteine. Aproximativ 3,7 g de azot este eliberat din corpul unui adult pe zi. Din aceste date, rezultă că masa de proteine \u200b\u200bcare a suferit o distrugere completă pe zi este de 3,7 x 6,25 \u003d 23 g, sau 0,028-0,075 g de azot la 1 kg de greutate corporală pe zi ( factorul de uzură conform Rubner).

Dacă cantitatea de azot care intră în organism cu alimente este egală cu cantitatea de azot excretată din organism, se consideră că organismul se află într-o stare echilibrul azotului... În cazurile în care pătrunde mai mult azot în organism decât este excretat, se vorbește despre acesta bilanț pozitiv de azot (întârziere, retenție de azot). Astfel de condiții apar la o persoană cu o creștere a masei țesutului muscular, în perioada de creștere a corpului, sarcină, recuperare după o boală severă debilitantă.

Se numește o afecțiune în care cantitatea de azot excretat din organism depășește aportul său în organism echilibru negativ de azot... Apare atunci când mănâncă proteine \u200b\u200bdeficitare, atunci când organismul nu primește niciuna aminoacizi esențiali, cu foamete proteică sau foamete completă.

Proteină, care sunt utilizate în organism în primul rând ca substanțe plastice, în procesul de distrugere a acestora, eliberează energie pentru sinteza ATP în celule și formarea căldurii.

Proteinele din alimente sunt principala sursă de azot din organism. Azotul este excretat din organism sub formă de produse finale ale metabolismului azotului. Starea metabolismului azotului se caracterizează prin conceptul de echilibru al azotului.

Echilibrul azotului - diferența dintre azotul care intră în organism și se excretă din corp. Există trei tipuri de balanță azotată: balanță azotată, balanță azotată pozitivă, balanță azotată negativă

Cand bilanț pozitiv de azot aportul de azot prevalează asupra producției de azot. În condiții fiziologice, apare un adevărat bilanț pozitiv de azot (sarcină, alăptare, copilărie). Pentru copiii cu vârsta de 1 an de viață, este de + 30%, la 4 ani - + 25%, în adolescență + 14%. În cazul bolilor renale, este posibil un echilibru fals pozitiv al azotului, în care există o întârziere în organism a produselor finale ale metabolismului azotului.

Cand echilibru negativ de azot eliberarea de azot prevalează asupra aportului său. Această afecțiune este posibilă cu boli precum tuberculoza, reumatismul și bolile oncologice. Echilibrul azotului tipic pentru adulții sănătoși, al căror aport de azot este egal cu excreția sa.

Schimbul de azot se caracterizează prin factorul de uzură,care se înțelege ca cantitatea de proteină care se pierde din organism în condiții de înfometare completă a proteinelor. Pentru un adult, este de 53 mg / kg (sau 24 g / zi). La nou-născuți, rata de uzură este mai mare și se ridică la 120 mg / kg. Echilibrul azotului este asigurat de nutriția proteinelor.

Dieta cu proteine caracterizată prin anumite criterii cantitative și calitative.

Criterii cantitative pentru nutriția proteinelor

Proteine \u200b\u200bminime - cantitatea de proteine \u200b\u200bcare asigură echilibrul azotului, cu condiția ca toate costurile energetice să fie asigurate de carbohidrați și grăsimi. Este de 40-45 g / zi. Cu utilizarea prelungită a proteinelor minime, suferă procesele imune, procesele de hematopoieză și sistemul de reproducere. Prin urmare, pentru adulți este necesar proteine \u200b\u200boptime - cantitatea de proteine \u200b\u200bcare asigură performanța tuturor funcțiilor sale fără a compromite sănătatea. Este de 100 - 120 g / zi.

Pentru copii rata consumului este în prezent revizuită în jos. Pentru un nou-născut, necesitatea de proteine \u200b\u200beste de aproximativ 2 g / kg, până la sfârșitul anului 1 scade odată cu hrănirea naturală la 1 g / zi, cu hrana artificială rămâne în intervalul 1,5 - 2 g / zi

Criterii calitative pentru nutriția proteinelor

Proteinele mai valoroase pentru organism trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

• conțin un set de toți aminoacizii esențiali (valină, leucină, izoleucină, treonină, metionină, lizină, arginină, histidină, triptofan, fenilalanină).
• raportul dintre aminoacizi ar trebui să fie aproape de raportul lor în proteinele tisulare
• bine digerat în tractul gastro-intestinal

Proteinele de origine animală îndeplinesc aceste cerințe într-o măsură mai mare. Pentru nou-născuți, toate proteinele trebuie să fie complete (proteine lapte matern). La vârsta de 3-4 ani, aproximativ 70-75% ar trebui să fie proteine \u200b\u200bcomplete. Pentru adulți, ponderea lor ar trebui să fie de aproximativ 50%.

Proteinele sunt o componentă alimentară de neînlocuit. Spre deosebire de proteine, carbohidrații și grăsimile nu sunt componente esențiale ale alimentelor. Aproximativ 100 de grame de proteine \u200b\u200bsunt consumate zilnic de un adult sănătos. Proteinele alimentare sunt principala sursă de azot din organism. Din punct de vedere economic, proteinele sunt cea mai scumpă componentă alimentară. Prin urmare, stabilirea normelor proteice în nutriție a fost foarte importantă în istoria biochimiei și medicinei.

În experimentele lui Karl Voith, pentru prima dată, au fost stabilite normele pentru consumul de proteine \u200b\u200bdietetice - 118 g / zi, carbohidrați - 500 g / zi și grăsimi 56 g / zi. M.Rubner a fost primul care a stabilit că 75% azot din organism este conținut în proteine. El a făcut un bilanț de azot (a determinat cât de mult azot pierde o persoană pe zi și cât de mult azot se adaugă).

La un adult sănătos, echilibru azot - "echilibru azot zero"(cantitatea zilnică de azot excretată din organism corespunde cantității asimilate).

Bilanț pozitiv de azot (cantitatea zilnică de azot excretată din organism este mai mică decât cantitatea asimilată). Se observă numai într-un corp în creștere sau în timpul restaurării structurilor proteice (de exemplu, în perioada de convalescență în boli severe sau la construirea masei musculare).

Bilanț negativ de azot (cantitatea zilnică de azot excretată din organism este mai mare decât cantitatea asimilată). Se observă cu deficit de proteine \u200b\u200bîn organism. Motive: cantitate insuficientă de proteine \u200b\u200bîn alimente; boli însoțite de descompunerea crescută a proteinelor.

În istoria biochimiei, au fost efectuate experimente atunci când o persoană a fost hrănită doar cu carbohidrați și grăsimi („dietă fără proteine”). În aceste condiții, a fost măsurat echilibrul de azot. După câteva zile, excreția de azot din organism a scăzut la o anumită valoare, iar după aceea a fost menținută mult timp la un nivel constant: o persoană a pierdut 53 mg de azot pe kg de greutate corporală pe zi (aproximativ 4 g de azot pe zi). Această cantitate de azot corespunde aproximativ 23-25g de proteine \u200b\u200bpe zi. Această valoare a fost denumită „RATIU DE PORTARE”. Apoi, 10 g de proteine \u200b\u200bau fost adăugate zilnic în dietă și excreția de azot a fost crescută. Dar s-a observat încă un bilanț negativ de azot. Apoi au început să adauge 40-45-50 de grame de proteine \u200b\u200bpe zi la alimente. Cu acest conținut de proteine \u200b\u200bîn alimente, a existat un bilanț de azot zero (echilibru de azot). Această valoare (40-50 de grame de proteine \u200b\u200bpe zi) a fost numit MINIMUL FIZIOLOGIC AL PROTEINELOR.

În 1951 s-au propus norme dietetice de proteine: 110-120 grame de proteine \u200b\u200bpe zi.

S-a stabilit acum că 8 aminoacizi sunt esențiali. Necesarul zilnic pentru fiecare aminoacid esențial este de 1-1,5 grame, iar întregul corp are nevoie de 6-9 grame de aminoacizi esențiali pe zi. Conținutul de aminoacizi esențiali din diferite alimente variază. Prin urmare, minimul fiziologic de proteine \u200b\u200bpoate fi diferit pentru diferite produse.

Câte proteine \u200b\u200btrebuie să mănânci pentru a menține echilibrul azotului? 20 gr. albus de ou, sau 26-27 gr. proteine \u200b\u200bdin carne sau lapte sau 30 gr. proteine \u200b\u200bdin cartof, sau 67 gr. proteine \u200b\u200bdin făină de grâu. Albușul de ou conține un set complet de aminoacizi. Când vă hrăniți cu proteine \u200b\u200bvegetale, este nevoie de mult mai multe proteine \u200b\u200bpentru a umple minimul fiziologic. Cerințele de proteine \u200b\u200bpentru femei (58 de grame pe zi) sunt mai mici decât pentru bărbați (70 de grame de proteine \u200b\u200bpe zi), conform reglementărilor SUA.