Химический состав костной ткани, функции, особенности обмена веществ. I-Уровень 1.Общие свойства белков, их классификация, значение для животного организма, денатурация белков
I-Уровень 1.Общие свойства белков, их классификация, значение для животного организма, денатурация белков. Белки - высокомолекулярные соединения, построенные из аминокислот и являются одними из наиболее сложных по строению и составу среди всех органических соединений. Классификация белков. По хим строению. простые белки-это те,которые содержат в своем составе только полипептидные цепи,состоящие из аминокислотных остатков.Пример:основные белкки хроматина-гистоны;эластин. сложные белки-те,которые,кроме полипептидной цепи,содержат в своем составе небелковую часть,присоединенную слабыми или ковалентными связями.Небелковая часть может быть представлена ионами металлов,какими-либо органическими молекулами.Прочно связанная с белком небелковая часть носит название простетической группы:гемопротеины,цитохромы,каталаза,пероксидаза,фосфопротеины,липопротеины,гллликопротеины,Сложный белок ,т.о.,состоит из небелковой части(прстетическая группа,и белковой(апопротеин) и называется холопротеином. Свойства белков Разная растворимость в воде. Растворимые белки образуют коллоидные растворы. Гидролиз - под действием растворов минеральных кислот или ферментов происходит разрушение первичной структуры белка и образование смеси аминокислот. Денатурация - частичное или полное разрушения пространственной структуры, присущей данной белковой молекуле. Денатурация – это процесс нарушения высших уровней организации белковой молекулы (вторичного, третичного, четвертичного) под действием различных факторов. Денатурацию вызывают физические факторы: температура, давление, механические воздействия, ультразвуковые и ионизирующие излучения; химические факторы: кислоты, щелочи, органические растворители, алкалоиды, соли тяжелых металлов. Значение белков для организма человека Человеку, для удовлетворения его физиологических потребностей, необходимо поступление в организм определённого набора питательных элементов. Основными из них являются белки, жиры и углеводы. При этом белки, по своей важности, находятся на первом месте. Белки состоят из аминокислот, которые, в свою очередь, делятся на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты могут быть синтезированы в нашем организме. Незаменимые – мы должны получать с продуктами питания. Значение белков трудно переоценить. Это не только строительный материал для клеток нашего организма, но и составляющая часть гормонов, ферментов, иммуноглобулинов, крови и мышечного аппарата. Поэтому белок является жизненно важным веществом, которое ничем нельзя заменить. Кроме того, наш организм не в состоянии запасать его впрок, как, например, жиры. Ежедневное поступление белка является необходимым условием здоровья нашего организма. 2.Незаменимые аминокислоты, представители, химическая природа, полноценные и неполноценные белки (примеры). Незаменимые аминокислоты – это такие аминокислоты, которые наш организм не может самостоятельно вырабатывать, они обязательно должны поступать с белковой пищей. К незаменимым аминокислотам относятся: Валин - аминокислота с разветвленными боковыми цепочками. Не перерабатывается в печени и активно используется мышцами. Гистидин - поглощает ультрафиолетовые лучи. Важен для производства красных и белых кровяных телец, применяется для лечения анемии. Применяется для лечения аллергических заболеваний, ревматоидных артритов и язв желудка и кишечника Изолейцин - аминокислота с разветвленными боковыми цепочками. Обеспечивает мышечные ткани энергией. Помогает справиться с усталостью мышц при переутомлении. Играет ключевую роль в выработке гемоглобина. Лейцин - аминокислота с разветвленными боковыми цепочками, используется как источник энергии. Замедляет распад мышечного протеина. Способствует заживлению ран и сращиванию костей. Лизин - его нехватка может замедлить синтез протеина в мышцах и соединительной ткани. Лизин и витамин С вместе образуют L-карнитин вещество, которое помогает мышцам более эффективно Использовать кислород, повышая их выносливость. Способствует росту костей, помогает вырабатывать коллаген - волокнистый протеин, входящий в состав костей, хрящей и других соединительных тканей. Метионин - предшественник цистина и креатина. Может повышать уровень антиоксидантов(глютатиона) и снижать холестерин. Помогает выводить токсины и восстанавливать ткани печени и почек. Треонин - обезвреживает токсины. Помогает предотвратить накопление жира в печени. Важный компонент коллагена. Триптофан - предшественник нейропередатчика серотонина, который создает успокаивающий эффект. Стимулирует выработку гормона роста. В настоящее время в США эта аминокислота в свободной форме не продается. Поступает в организм с естественной пищей. Фенилаланин - главный предшественник тирозина. Усиливает умственные способности, укрепляет память, поднимает настроение и тонус. Применяется для лечения некоторых видов депрессий. Основной элемент в производстве коллагена. Подавляет аппетит. Биологически полноценными называются те белки, в которых в достаточном количестве содержатся все аминокислоты, необходимые для синтеза белка животного организма. В состав полноценных белков, необходимых для роста организма, входят следующие незаменимые аминокислоты: лизин, триптофан, треонин, лейцин, изолейцин, гистидин, аргинин, валин, метионин, фенилаланин. Биологические неполноценными называются те белки, в которых отсутствуют хотя бы даже одна аминокислота, которая не может быть синтезирована животными организмами. Биологическая ценность белка измеряется количеством белка организма, которое образуется из 100 г белка пищи. Два неполноценных белка, в которых недостает разлчных аминокислот, вместе могут составить полноценное белковое питание. 3. Структуры белковых молекул, типы связи, стабилизирующие структуры белков. Денатурация белков. Факторы устойчивости белков в биологических жидкостях. Структура белковой молекулы — сложная пространственная структура, обладающая первичным, вторичным, третичным и четвертичным уровнями организации. Особенности структурной организации белковой молекулы определяются первичным уровнем ее организации. Первичная структура белковой молекулы — полипептидная цепь с линейной последовательностью аминокислот, связанных между собой за счет пептидной связи. Первичная структура белка наиболее прочная из всех. В отношении всех свойств, которыми будет обладать белковая молекула, эта структура является определяющей. Вторичная структура белковой молекулы — структура белковой молекулы, образующаяся за счет скручивания линейной последовательности аминокислот первичной структуры с образованием спирали, многочисленные витки которой связаны между собой водородными связями. Третичная структура белковой молекулы — структура белковой молекулы, образующаяся за счет наложения одних частей спирали белковой молекулы на другие, формирования между этими частями различного рода связей: водородных ковалентных ионных, дисульфидных , гидрофобных. Третичная структура имеет вид глобулы. Четвертичная структура белковой молекулы — структура белковой молекулы, представляющая собой сложную пространственную организацию нескольких полипептидных цепей, связанных между собой за счет различных химических связей. Денатурация – это процесс нарушения высших уровней организации белковой молекулы (вторичного, третичного, четвертичного) под действием различных факторов. Денатурацию вызывают физические факторы: температура, давление, механические воздействия, ультразвуковые и ионизирующие излучения; химические факторы: кислоты, щелочи, органические растворители, алкалоиды, соли тяжелых металлов. 4. Функции белков, форма белковой молекулы. Роль структуры в определении свойств, формы и функции белковой молекулы.. Биологическая роль белков многообразна. Функции белков связаны с их высокой специфичностью, способностью взаимодействовать с различными лигандами, рецепторами, структурами клеток. - Пластическая (структурная) функция – белки входят в состав всех клеточных структур вместе с нуклеиновыми кислотами, липидами, углеводами. -Энергетическая функция - 1г белков обеспечивает образование более 4 ккал энергии. - Регуляторные функции: а) ферментативная функция – более 2 тысяч белков являются биологическими катализаторами, регулируя скорость химических реакций в организме; б) гормональная функция – некоторые гормоны, регулирующие биохимические и физиологические процессы в организме, относятся к белкам; в) белки гистоны в составе хроматина регулируют активность генов ДНК; г) внутриклеточный белок кальмодулин регулирует активность различных ферментов. Защитная (иммунная) функция – такие белки как иммуноглобулины, интерферон, лизоцим обладают способностью связывать вещества, чужеродные для организма. Специфические функции: а) сократительная функция (белки мышц актин и миозин); б) фоторецепторная функция (белок сетчатки родопсин); в) свёртывание крови (фибриноген); г) рецепторная функция – белки входят в состав клеточных рецепторов к биологически активным веществам. Размеры и форма белковых молекул Форма белковых молекул различна. Белковые молекулы по форме могут быть фибриллярными и глобулярными. Фибриллярные белки имеют нитевидную форму молекулы. Они, как правило, не растворимы в воде и в разбавленных солевых растворах. К фибриллярным белкам относятся основные структурные белки соединительной ткани: коллаген, кератин, эластин. У глобулярных белков полипептидные цепи плотно свёрнуты в компактные сферические структуры. Большинство глобулярных белков хорошо растворяются в воде и слабых солевых растворах. К глобулярным белкам относятся ферменты, антитела, альбумины, гемоглобин. 5.Сложные белки: липопротеиды, понятие о строении, основные представители. Липопротеиды крови, виды, биологическое значение. Липиды (жиры) – нерастворимы в воде, и поэтому они не могут транспортироваться кровью в чистом виде. Однако в крови липиды находятся в связанном с транспортными белками состоянии и приобретают растворимость. Образовавшееся химическое соединение носит название липопротеид или липопротеин. Выделяют несколько классов данных соединений: - ЛП очень низкой плотности (ЛПОНП);- ЛП низкой плотности (ЛПНП);- ЛП высокой плотности (ЛПВП);- ЛП промежуточной плотности;- ЛП очень высокой плотности.липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) – образуются в печени, содержат липиды (холестерин и триглицериды) которые переносят с кровью к тканям; липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) – образуются из ЛПОНП за счет выхода из них триглицеридов и содержат в основном холестерин; липопротеиды высокой плотности (ЛПВП) – транспортируют неиспользованный холестерин от тканей в печень, где из него синтезируются желчные кислоты. Все ЛП построены по общему принципу. В центре частицы находится гидрофобное ядро, в которое входят ТАГ и эфиры холестерина (Эх), вокруг него формируется гидрофильная оболочка, в которую входят фосфолипиды (ФЛ), холестерин (Х-ОН). На поверхности располагаются белки – апопротеины. 6.Факторы влияющие на активность ферментов Факторы, влияющие на активность ферменты: Биологические – вид животного, возраст, физиологическое состояние (болезнь, беременность); Физико-химические: температура – для каждого фермента существует свое значение температуры, при которой он проявляет максимальную активность. Естественная и максимальная температура фермента практически никогда не совпадают; Значение pH – для каждого фермента существует строго свое значение pH, при котором фермент проявляет максимальную активность, большинство ферментов имеют оптимум значений pH,близких к изоэлектрической точке; Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации S – при низкой концентрации S или ее последующем увеличении скорость реакции возрастает прямопропорционально концентрации субстрата, при дальнейшем увеличении концентрации субстрата скорость реакции снижается. 7. Классификация и номенклатура ферментов. Общая характеристика классов и основных подклассов. Современная классификация ферментов основана на природе катализируемых ими химических превращений. В основу классификации берется тип реакции, катализируемой ферментом. Согласно решению, принятому в 1972 г комиссией по номенклатуре биохимических соединений Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC), ферменты разделяют на 6 классов: 1. Оксидоредуктазы - катализируют окислительно-восстановительные реакции 2. Трансферазы - перенос групп 3. Гидролазы – гидролиз 4. Лиазы - негидролитическое расщепление субстрата 5. Изомеразы – изомеризация 6. Лигазы (синтетазы)- синтез с использованием энергии (АТФ) Номенклатура ферментов. 1. Тривиальное название (пепсин, трипсин). 2. Название фермента может складываться из названия субстрата с прибавлением окончания «аза» (аргиназа гидролизует аминокислоту аргинин). 3. Добавление окончания «аза» к названию катализируемой реакции (гидролаза катализирует гидролиз, дегидрогеназа - дегидрирование органической молекулы, т.е. отнятие протонов и электронов от субстрата). 4. Рациональное название - название субстратов и характер катализируемых реакций (АТФ + гексоза гексозо-6-фосфат + АДФ. Фермент: АТФ: ^-гексоза-6-фосфотрансфераза). 5. Индексирование ферментов (каждому ферменту присваиваются 4 индекса или порядковых номера): 1.1.1.1 - АДГ, 1.1.1.27 - ЛДГ. 8. Энергетический обмен, стадии. Связь между отдельными этапами. Энергетический обмен — это совокупность химических реакций постепенного распада органических соединений, сопровождающихся высвобождением энергии, часть которой расходуется на синтез АТФ. Синтезированная АТФ становится универсальным источником энергии для жизнедеятельности организмов. Первый этап — подготовительный. На первом этапе происходит расщепление белков до аминокислот, жиров до глицерина и жирных кислот, полисахаридов до моносахаридов, нуклеиновых кислот до нуклеотидов. Этот процесс называют пищеварением. Второй этап — бескислородный (гликолиз). Происходит в цитоплазме клеток. Главным источником энергии в клетке является глюкоза. Ее бескислородное расщепление называют анаэробным гликолизом. Он состоит из ряда последовательных реакций по превращению глюкозы в лактат. Его присутствие в мышцах хорошо известно уставшим спортсменам. Третий этап — кислородный, состоящий из цикла Кребса и окислительного фосфорилирования. Он стал возможным после накопления в атмосфере достаточного количества молекулярного кислорода. Происходит в митохондриях клеток. 9. Общая характеристика и классификация важнейших витаминов. Алиментарные и вторичные гипо-и авитаминозы. Гипервитаминозы. Витамины - группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи. По химическому строению и физико-химическим свойствам (в частности, по растворимости) витамины делят на 2 группы : Водорастворимые и Жирорастворимые Водорастворимые: Витамин В1 (тиамин);Витамин В2 (рибофлавин);Витамин РР (никотиновая кислота) Витамин В5 (Пантотеновая кислота) Витамин В6 (пиридоксин); Витамин Н(Биотин); Витамин В12 (кобаламин);Витамин С (аскорбиновая кислота);Витамин Р (биофлавоноиды) Жирорастворимые : Витамин А (ретинол);Витамин D (холекальциферол);Витамин Е (токоферол);Витамин К (филлохинон). Авитаминоз – отсутствие какого-либо витамина или нескольких витаминов (полиавитаминоз). Бывает при неполноценном питании или нарушении работы органов, связанных с пищеварением. А также может быть следствием особенностей обмена веществ в детском и пожилом возрасте. Гиповитаминоз – недостаток витаминов. При недостатке витаминов снижается работоспособность, ухудшается аппетит и ослабевает иммунитет. Появляется раздражительность и постоянная усталость. Если не повысить потребление витаминов, тогда организм не сможет нормально усваивать и извлекать полезные вещества из поступающей пищи, в результате начнет ухудшаться состояние тканей (кожи, мышцы, слизистых) и функции организма (рост, интеллектуальное и физическое развитие). При этом гиповитаминоз может особо не проявляться и длиться годами, нанося вред здоровью. 10. Углеводы пищи и их значение. Переваривание и всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте. Роль печени в обмене углеводов.Основная роль печени в углеводном обмене заключается в обеспечении постоянства концентрации глюкозы вкрови. Это достигается регуляцией между синтезом и распадом гликогена, депонируемого в печени. В печени синтез гликогена и его регуляция в основном аналогичны тем процессам, которые протекают в других органах и тканях, в частности в мышечной ткани. Синтез гликогена из глюкозы обеспечивает в норме временный резерв углеводов, необходимый для поддержания концентрации глюкозы в крови в тех случаях, если ее содержание значительно уменьшается При оценке углеводной функции печени необходимо иметь в виду, что соотношение между процессами утилизации и образования глюкозы регулируется прежде всего нейрогуморальным путем при участии желез внутренней секреции. Суточная норма углеводов в пище составляет 400-500 г. Основными углеводами пищи являются: 1.Крахмал - разветвленный гомополисахарид из глюкозы. Мономеры линейных участков соединены -1,4-гликозидными связями, а в местах разветвления -1,6 связями; 2.Дисахариды - сахароза (глк-(-1,2)-фру), лактоза (гал-(бета-1,4)-глк), мальтоза (глк-(-1,4)-глк). При переваривании углеводов в желудочно-кишечном тракте происходит ферментативный гидролиз гликозидных связей и образование моносахаридов, главным из которых является глюкоза. Гидролиз крахмала начинается в полости рта при участии амилазы слюны, которая частично расщепляет внутренние -1,4-гликозидные связи, образуя менее крупные, чем крахмал молекулы - декстрины. Далее гидролиз крахмала продолжается в верхнем отделе кишечника под действием панкреатической амилазы, также расщепляющей -1,4-гликозидные связи. В результате из крахмала образуются дисахаридные остатки мальтозы и изомальтозы (глк-(-1,6)-глк). Гидролиз всех дисахаридов происходит на поверхности клеток кишечника и катализируется специфическими ферментами: сахаразой, лактазой, мальтазой и изомальтазой. Эти гликозидазы синтезируются в клетках кишечника.Всасывание моносахаридов из кишечника в кровь осуществляется путем облегченной диффузии. Если концентрация глюкозы в кишечнике невелика, то ее транспорт может происходить за счет градиента концентрации ионов натрия, создаваемого Na+, K+-AТФ-азой. 11.Гликогеногенез, гликогенолиз, характеристика и роль этих процессов. Гликогенолиз — биохимический процесс расщепления гликогена до глюкозы, осуществляется главным образом в печени и мышцах и не требует затрат энергии. Основная задача гликогенолиза — поддержание постоянного уровня глюкозы в крови. Регуляция гликогенолиза осуществляется совместно с регуляцией гликогеногенеза по типу переключения одного на другое. Важнейшими гормонами, участвующими в регуляции гликогеногенеза, являются инсулин, глюкагон и адреналин. Гликоген, запасаемый в тканях животных, и крахмал, запасаемый растениями, могут быть мобилизованы клеткой для получения энергии при помощи гликогенолиза — фосфоролитический реакции, осуществляемой, прежде всего, ферментами гликогенфосфорилазо или крахмалфосфорилазой у растений). Глюконеогенез - процесс синтеза глюкозы из веществ неуглеводной природы. Его основной функцией является поддержание уровня глюкозы в крови в период длительного голодания и интенсивных физических нагрузок. Процесс протекает в основном в печени и менее интенсивно в корковом веществе почек, а также в слизистой оболочке кишечника. Эти ткани могут обеспечивать синтез 80-100 г глюкозы в сутки. Первичные субстраты глюконеогенеза - лактат, аминокислоты и глицерол. Включение этих субстратов в глюконеогенез зависит от физиологического состояния организма. 12. Биосинтез и распад гликогена, их регуляция. 13. Челночные механизмы, их роль в окислении цитоплазматического НАДН-2. Энергетический баланс. Энергетический баланс - равновесное состояние между поступающей с пищей энергией и ее затратами на все виды физической активности, на поддержание основного обмена, роста, развития и дополнительными затратами у женщин при беременности и грудном вскармливании.Пища, которую мы едим, и жидкость, которую мы пьем, немедленно обеспечивают энергетические потребности организма, а также влияет на энергетические запасы тела. Энергетические запасы играют ряд важных ролей, относящихся к выполнению упражнений, так как они способствуют : 1.Размеру и физическому состоянию (например, жировой прослойке тела и мышечной массе) 2.функциональности (например, мышечной массе) 3.энергии, необходимой для выполнения упражнения (например, углеводы для мышц и печени) 14. Судьба пировиноградной кислоты, образовавшейся при гликолизе в тканях. Ферменты, участвующие в превращениях пировиноградной кислоты. Пируваты (пировиноградная кислота) — важные химические соединения в биохимии.Они являются конечным продуктом метаболизма глюкозы в процессе гликолиза.Одна молекула глюкозы превращается при этом в две молекулы пировиноградной кислоты. Дальнейший метаболизм пировиноградной кислоты возможен двумя путями — аэробным и анаэробным. Если кислорода недостаточно, пировиноградная кислота подвергается анаэробному расщеплению с образованием молочной кислоты у животных и этанола у растений и грибов.При анаэробном дыхании в клетках пируват, полученный при гликолизе, преобразуется в лактат при помощи фермента лактатдегидрогеназы и NADP в процессе лактатной ферментации, либо в ацетальдегид и затем в этанол в процессе алкогольной ферментации. 15. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы, сущность, значение, распространение. Высвобождение энергии при метаболизме питательных веществ, например при окислении шестиуглеродного сахара глюкозы с образованием диоксида углерода и воды, происходит в результате последовательных согласованных ферментативных реакций. В животных клетках в превращениях глюкозы в пировиноградную кислоту (пируват) или молочную кислоту (лактат) участвуют 10 разных ферментов. Этот процесс называется гликолизом. Первая реакция – фосфорилирование глюкозы – требует участия АТФ. На превращение каждой молекулы глюкозы в две молекулы пировиноградной кислоты расходуются две молекулы АТФ, но при этом на промежуточных этапах из аденозиндифосфата (АДФ) образуются 4 молекулы АТФ, так что весь процесс в целом дает 2 молекулы АТФ. Далее пировиноградная кислота окисляется до диоксида углерода и воды при участии ферментов, ассоциированных с митохондриями. Эти превращения образуют цикл, называемый циклом трикарбоновых кислот, или циклом лимонной кислоты. Пентозофосфатный путь представляет собой прямое окисление глюкозы и протекает в цитоплазме клеток. Наибольшая активность ферментов пентозофосфатного пути обнаружена в клетках печени, жировой ткани, коры надпочечников, молочной железы в период лактации, зрелых эритроцитах. Низкий уровень этого процесса выявлен в скелетных и сердечной мышцах, мозге, щитовидной железе, легких. 16.Конечные продукты обмена углеводов. Реакции в результате которых они образуются. Выделение. Конечными продуктами распада углеводов в тканях являются вода и углекислый газ. Конечными продуктами биологического окисления являются вода и двуокись углерода. Субстратами биологического окисления являются продукты превращений жиров, белков и углеводов. Окисление биологическое — совокупность окислительно-восстановительных реакций, протекающих в биологических объектах. Под процессом окисления понимают потерю веществом электронов или электронов и протонов одновременно (потерю водородных атомов) или присоединение кислорода. Реакции противоположного направления характеризуют процесс восстановления. Восстановителями называют вещества, теряющие электроны, окислителями — вещества, приобретающие электроны. Окисление биологическое составляет основу тканевого, или клеточного, дыхания (процесса, в результате которого ткани и клетки поглощают кислород и выделяют углекислый газ и воду) — главного источника энергии для организма. Веществом, принимающим (акцептирующим) электроны, т. е. восстанавливающимся, является молекулярный кислород, превращающийся в анион кислорода O——. Водородные атомы, отщепляемые от органического вещества — субстрата окисления (SH2), превращаются при потере электронов в протоны или положительно заряженные катионы водорода: SH2→S→2H; 2Н→2H+ + 2e: ½O2→О; О→2е→O——; 2H+ + O——→H2O+55 ккал. В результате реакции между катионами водорода и анионами кислорода образуется вода, а реакция сопровождается выделением значительного количества энергии на каждые 18 г воды). В качестве побочного продукта биологического окисления образуется углекислый газ. 17.Липиды пищи, биологическое значение, переваривание, всасывание в желудочно-кишечном тракте. Роль и состав мицелл. С пищей поступает большое количество липидов – 60-80г/сут. Рекомендуется поступление липидов на уровне 30% суточного калоража, причем доля растительных липидов от этого общего количества должна быть не менее 30%. Основными липидами пищи являются следующие:ТАГ – 99% пищевых липидов – 1) энергетический материал, окисление 1 г ТАГ сопровождается выделением 38,9кДж (9,3ккал) энергии. В ТАГах тела здорового человека массой 70кг одновременно заключено 140млнкалорий (140тыс ккал). Это в 100 раз больше, чем может дать весь гликоген организма; 2) источники эндогенной воды, окисление 100 г дает 107мл воды. Это имеет особое значение для животных, впадающих в спячку; 3) механическая, или защитная функция – органы находятся в жировых капсулах; 4) структурная роль – ТАГ в небольших количествах входят в мембраны; 5) ТАГ участвуют в теплорегуляции – плохие проводники тепла.ФЛ делятся на 2 группы: фосфоглицериды (ФХ, ФС, ФЭА, ФИ, кардиолипины, плазмологены) и сфинглилипиды (церамиды и сфингомиелины). Выполняют:структурную роль – из общего количества липидов мембран составляют более 50 % и образуют билипидный слой;входят в состав транспортных форм липидов – мицелл, ХМ и ЛП и участвуют в эмульгировании, переваривании, всасывании и транспорте липидов по организму; некоторые функции липидов участвуют в свертывании крови, например, ФЭА и ФС;липотропное действие – ФЛ предохранют печень от ожирения; 18. Холестерин, химическая природа, производные холестерина. Значение холестерина и его производных. Холестерин — органическое соединение, природный жирный (липофильный) спирт, содержащийся в клеточных мембранах всех живых организмов, за исключением грибов и безъядерных (прокариоты).В растительных жирах содержание холестерина невелико. Содержание холестерина в подсолнечном масле составляет 14 мг/кг, что приблизительно в 1000 раз меньше, чем, например, в яичном желтке — 15 г/кг. Холестерин нерастворим в воде, растворим в жирах и органических растворителях. Около 80 % холестерина вырабатывается самим организмом человека: (печенью, кишечником, почками, надпочечниками, половыми железами), остальные 20 % поступают с пищей. Холестерин обеспечивает устойчивость клеточных мембран в широком интервале температур. Он необходим для выработки витамина D, выработки надпочечниками различных стероидных гормонов включая кортизол, альдостерон, половые гормоны:эстрогены, прогестерон, тестостерон, жёлчных кислот 19.Химия желчи. Строение парных желчных кислот и желчных пигментов. Роль желчных кислот в переваривании и всасывании липидов. Биохимия желчекаменной болезни. Желчь – жидкий секрет желтовато-коричневого цвета, отделяется печеночными клетками. В сутки у человека образуется 500–700 мл желчи (10 мл на 1 кг массы тела). Желчеобразование происходит непрерывно, хотя интенсивность этого процесса на протяжении суток резко колеблется. Вне пищеварения печеночная желчь переходит в желчный пузырь, где происходит ее сгущение в результате всасывания воды и электролитов Соли желчных кислот обладают способностью значительно уменьшать поверхностное натяжение. Благодаря этому они осуществляют эмульгирование жиров в кишечнике, растворяют жирные кислоты и нерастворимые в воде мыла. Нейтрализация кислоты. Желчь, рН которой немногим более 7,0, нейтрализует кислый химус, поступающий из желудка, подготавливая его для переваривания в кишечнике. Экскреция . Желчь – важный носитель экскрети-руемых желчных кислот и холестерина. Кроме того, она удаляет из организма многие лекарственные вещества, токсины, желчные пигменты и различные неорганические вещества, такие, как медь, цинк и ртуть. 20. Роль стенки кишечника и жировой ткани в обмене липидов. В обмене липидов участвуют все клетки организма, но особое значение имеют 3 органа и 1 ткань – стенка кишечника, легкие, печень, жировая ткань. В стенке кишечника происходят следующие процессы обмена липидов: 1) распад мицеллы, 2) b-МАГи используются для липогенеза — ресинтеза ТАГов (образование специфических для организма ТАГов, процесс идет по моноглицеридному пути). Однако в стенке кишечника возможен также синтез ТАГ по фосфатидному пути. 3) a-МАГи подвергаются липолизу до СЖК и глицерина под действием липазы кишечных клеток, 4) образование ХМ, 5) липонеогенез, 6) образование ФЛ (небольшое количество), 7) незначительное образование ЭХ. Роль жировой ткани в обмене липидов. В жировой ткани интенсивно протекает липогенез (образование ТАГов). Это место депонирования ТАГов. Также протекает липонеогенез, образование ФЛ, липолиз. Образованные при липолизе глицерин и СЖК транспортируются кровью к органам и тканям. 21.Роль печени в обмене липидов. В печень поступают продукты переваривания липидов пищи В печени происходят следующие процессы : 1.Анаболические процессы - липогенез (образование ТАГ), который осуществляется фосфатидным путем, Синтез ФЛ (80%)3)синтез ХС (80% всего ХС синтезируется в печени),4)преимущественно в печени идет образование ЭХ и только в печени они депонируются,5)синтез кетоновых тел ( только в печени)6)синтез ЛП (только в печени, хотя считается, что ЛПВП также образуются в стенке кишечника)7)синтез СЖК8)липонеогенез 2.Катаболические процессы - липолиз;b-окисление СЖК;окисление глицерина;окисление ХС до ЖчК (только в печени). 22. Липогенез, липолиз, липонеогенез, характеристика и роль этих процессов. Липогенез (Lipogenesis)процесс, при котором глюкоза и другие вещества из содержащихся в пище углеводов превращаются в организме в жирные кислоты Липо́лиз — процесс расщепления жиров на составляющие их жирные кислоты под действием липазы.Липолиз протекает в митохондриях, куда жирные кислоты доставляются с помощью переносчика — карнитина. В процессе липолиза происходят циклические превращения молекул жирных кислот с отщеплением от них двухуглеродных производных KoA (CH3—CO—SKoA) (β-окисление жирных кислот) или одноуглеродных производных KoA (α-окисление жирных кислот); протекание одного цикла окисления жирной кислоты, сопровождается синтезом по одной молекуле ФАДН и НАДН.Фермент триглицеридлипаза расщепляет триглицериды на диглицериды и жирные кислоты, на следующей стадии активны диглицеридлипаза и моноглицеридлипаза. В результате работы этих ферментов образуются конечные продукты липолиза — глицерин и жирные кислоты. 23.Липопротеиды, виды, место образования особенности состава и функции липопротеидов. Роль в обмене триацилглицеринов и холестерина. жировые клетки, где и преобразуются в жир и запасаются впрок. Этот процесс называется ЛИПОГЕНЕЗОМ. Извлечение жира из запасов происходит, когда организму не хватает «топлива». Так бывает, например, во время ночного сна, а также днем, когда человек «протратится» в смысле расхода энергии, и не успеет поесть. Процесс расходования жировых запасов называется ЛИПОЛИЗОМ.Распределение сахаров на пополнение энергии (70процентов) и запасание жира (30 процентов) зависит от функционирования гормона поджелудочной железы ИНСУЛИНА. Если выработка или восприимчивость организма к инсулину нарушены, а это бывает очень и очень часто, углеводы переориентируются: большая часть их направляется в жировые запасы (ГИПЕРЛИПОГЕНЕЗ), а меньшая – в кровь. Таким образом, кровь оказывается обедненной источниками энергии – углеводами, и поэтому человек даже после обильной еды чувствует себя еще более обессиленным, чем до. Живот раздут, а прироста энергии нет, отсюда и приступы слабости. Человек неудержимо превращается в толстого дистрофика.ЛИПОЛИЗ (извлечение жира из запасников для пополнения энергии организма) в этом случае также обычно нарушен. Липолиз регулируется двумя гормонами, главный из которых – АДРЕНАЛИН - вырабатывается надпочечниками. Адреналин «командует» клеткам накапливать жир, стимулируя находящиеся на мембранах жировых клеток жирозапасающие альфа-рецепторы, и выбрасывать жир, стимулируя находящиеся на мембранах же жировыделяющие бета-рецепторы. Альфа-рецепторы поддерживают запасание жира, бета-рецепторы разблокируют расходование жира. В норме у человека имеется равновесие между количеством альфа- и бета-рецепторов. Но в некоторых частях тела может наблюдаться потеря или нахватка жировыделяющих бета-рецепторов, и тогда именно в этих местах равновесие нарушается, и возникают излишние запасы жира. Получается, что ТОЛСТЕТЬ – ЭТО ЗНАЧИТ ПЛОХО УДАЛЯТЬ ЗАПАСАЕМЫЙ ЖИР. Процесс этот специалисты именуют ГИПОЛИПОЛИЗОМ. Второй гормон называется ГЛЮКАГОНОМ. Он вырабатывается поджелудочной железой, и на функционирование его оказывает непосредственное влияние инсулин. Когда инсулиновый механизм нарушен, неизбежно нарушен и глюкагоновый процесс. По статистике, около двух третей населения промышленно развитых стран страдает нарушениями инсулинового механизма. Примерно четверть этих людей имеет легкие нарушения, половина – длительные и серьезные, и, наконец, еще у одной четверти положение осложняется диабетом и/или сердечно-сосудистой патологией. В нарушениях инсулинового обмена могут быть повинны ТРИ ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ: 1.НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ: случаи диабета и сердечно-сосудистых заболеваний в семье. Нарушения инсулинового обмена проявляются во взрослом возрасте. 2.СТРЕСС, нарушающий работу поджелудочной железы. 3.ПРИЕМ РАЗЛИЧНЫХ МЕДИКАМЕНТОВ, как традиционных, так и новых (противовоспалительных средств, кортизона, препаратов пенициллина, женских гормонов, антидепрессантов или нейролептиков, антиаллергических лекарств, некоторых противоугревых средств и т.д.). 24. Биосинтез кетоновых тел, химическая природа, отдельные представители, судьба, значение для организма, причины кетоацидоза, диагностическое значение кетоновых тел. Кетоновые тела поступают из печени в кровь. Они хорошо растворимы в воде и следовательно в крови. Концентрация кетоновых тел в крови возрастает в период голодания. Наряду с жирными кислотами 3-гидроксибутират и ацетоацетат в этот период являются основными энергоносителями. Ацетон, не имеющий метаболической ценности, удаляется через легкие. После 1-2 недель голодания кетоновые тела начинают использоваться в качестве источника энергии нервными тканями. Однако при этом для обеспечения работы цитратного цикла все же необходимо минимальное количество глюкозы. Если биосинтез кетоновых тел превышает потребности организма, они накапливаются в крови (кетонемия) и, наконец, выводятся с мочой (кетонурия). Оба феномена наблюдаются вовремя длительного голодания (углеводная недостаточность) и при заболевании диабетом.Хотя 3-гидроксимасляная кислота является слабой кислотой (рКа примерно 4), возрастание концентрации кетоновых тел вызывает изменение рН в крови (кетоацидоз). Кетонурия и кетоацидоз могут привести к нарушению ионного гомеостаза и как следствие потере сознания (кетоацидозной коме) и, следовательно, опасны для жизни. 25. Биосинтез жирных кислот в организме, последовательность реакции, физиологическое значение. Физиологическое значение. Синтезжирных кислотпротекает вцитоплазмеклетки. В митохондриях в основном происходит удлинение существующих цепей жирных кислот. 26. Конечные продукты обмена липидов. Процессы, в результате которых они образуются. Выделение. Жиры пищи под действием ферментов желудочного, поджелудочного и кишечного соков (при участии желчи) расщепляются на глицерин и ясирные кислоты (последние подвергаются омылению) . Из глицерина и жирных кислот в эпителиальных клетках ворсинок тонкого кишечника синтезируется жир, свойственный организму человека. Жир в виде эмульсии поступает в лимфу, а вместе с ней — в общий кровоток. Суточная потребность в жирах в среднем составляет 100 г. Избыточное количество жира откладывается в соединительнотканной жировой клетчатке и между внутренними органами. При необходимости эти жиры используются как источник энергии для клеток организма. При расщеплении 1 г жира выделяется наибольшее количество энергии — 38,9 кДж. Конечными продуктами распада жиров являются вода и углекисльш газ. Жиры могут синтезироваться из углеводов и белков 27.Роль липопротеидов в развитии атеросклероза. Современная теория развития атеросклероза. При повышении уровня атерогенных липопротеидов в крови изменяется их качественный состав. Липопротеидная частица насыщается холестерином, изменяется ее белковый состав, наступают другие изменения. Как говорят, происходит модификация липопротеидов. Например, у липопротеидной частицы появляются антигенные (чужеродные организму) свойства, вследствие этого в организме формируются антитела (защитные белки, способные связывать антигены) и в конечном счете возникают иммунные комплексы «липопротеид—антитело». Такие измененные липопротеидные частицы во время контакта с эндотелиальными (и другими) клетками артерий активно «захватываются» последними. В результате атерогенные липопротеиды в повышенных количествах поступают как в эндотелиальные клетки, так и в оболочку под ними, то есть во внутреннюю оболочку артерий (интиму). Второй путь проникновения липопротеидных частиц — через межклеточные эндотелиальные промежутки. В норме эти промежутки узкие и извилистые, через них не могут проходить высокомолекулярные соединения. Однако во время поступления в кровь биологически активных веществ, таких, как адреналин, норадреналин, ангиотензин, серотонин (например, при стрессовых ситуациях), сокращаются эндотелиальные клетки и вследствие этого расширяются межклеточные промежутки. Через них во внутреннюю оболочку артерий и устремляются липопротеидные частицы. Межклеточные промежутки расширяются также при гиперхолестеринемии.Третий путь проникновения липопротеидных частиц — через поврежденные участки эндотелиального покрова. Эндотелий артерий повреждается постоянно и в течение всей жизни человека. Одна из причин повреждения — воздействие гемодинамических факторов крови (об этом подробнее ниже). Повреждают эндотелий различные химические соединения, например никотин, а также аутоиммунные комплексы, формирующиеся при некоторых болезнях, в том числе при атеросклерозе, и другие вещества и факторы. Эндотелий повреждается, когда уровень атерогенных липопротеидов в крови повышен, создаются особенно благоприятные условия для проникновения этих липопротеидов в артериальную стенку. 28. Белки пищи, их значение, азотистый баланс, особенности обмена, переваривание и всасывание белков в желудочно-кишечном тракте. Роль составных частей сока в переваривание белков. Азотистый баланс - это соотношение количества азота, поступившего в организм с пищей и выделенного. Так как основным источником азота в организме является белок, то по азотистому балансу можно судить о соотношении количества поступившего и разрушенного в организме белка. А значит и о наличии или отсутствии мышечного роста. Белки относятся к незаменимым веществам, необходимым для жизни, роста и развития организма. Недостаточность белка в организме приводит к развитию алиментарных заболеваний. Положительный азотистый баланс – это синоним анаболизма, а отрицательный азотистый баланс - синоним катаболизма. Белки используются как пластический материал для построения различных тканей и клеток организма, а также гормонов, ферментов, антител и специфических белков. Белки — необходимый фон для нормального обмена в организме других веществ, в частности витаминов, минеральных солей. Белки участвуют и в поддержании энергетического баланса организма. Белки пищи в процессе пищеварения распадаются на аминокислоты, которые, поступая из кишечника в кровь и далее в ткани, используются для синтеза белка организма. Из 80 известных аминокислот в науке о питании интерес представляют 22—25 аминокислот, которые наиболее часто представлены в белках продуктов питания, используемых человеком. 29. Роль печени в обмене белков. Печень играет центральную роль в обмене белков. Она выполняет следующие основные функции: синтез специфических белков плазмы; образование мочевины и мочевой кислоты; синтез холина и креатина; трансаминирование и дезаминирование аминокислот, что весьма важно для взаимных превращений аминокислот, а также для процесса глюконеогенеза и образования кетоновых тел. Печень является единственным органом, где синтезируются такие важные для организма белки, как протромбин, фибриноген, проконвертин и проакцелерин. При заболеваниях печени определение фракционного состава белков плазмы (или сыворотки) крови нередко представляет интерес как в диагностическом, так и в прогностическом плане Большая часть мочевой кислоты также образуется в печени, где много фермента ксантиноксидазы, при участии которого оксипурины (гипо-ксантин и ксантин) превращаются в мочевую кислоту. Нельзя забывать о роли печени и в синтезе креатина. 30.Судьба аминокислот в тканях. Поступив через воротную вену в печень, они прежде всего подвергаются ряду превращений в этом органе, хотя значительная часть аминокислот разносится кровью по всему организму и используется для физиологических целей. В печени аминокислоты используются не только для синтеза собственных белков и белков плазмы крови, но также для синтеза ряда специфических азотсодержащих соединений - пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, креатина, мочевой кислоты, НАД и др. Печень обеспечивает, кроме того, сбалансированный пул свободных аминокислот организма путем синтеза незаменимых аминокислот и перераспределения азота в результате реакций трансаминирования всосавшиеся аминокислоты в первую очередь используются в качестве строительного материала для синтеза специфических тканевых белков, ферментов, гормонов и других биологически активных соединений. Количество аминокислот, подвергающихся распаду, зависит как от характера питания, так и от физиологического состояния организма. Например, даже при полном голодании или при частичном белковом голодании с мочой выделяется небольшое, но определенное количество азотистых веществ, что свидетельствует о постоянстве процесса распада белков тела. Аминокислоты, как и белки, не накапливаются и не откладываются в тканях и у взрослого человека при нормальной обеспеченности пищевым белком поддерживается довольно постоянная концентрация аминокислот в крови (0,5 г/л или около 2,5 г во всем объеме крови). 32.Дезаминирование аминокислот в животном организме. Виды, значение процесса. Дезаминирование — отщепление аминогруппы от аминокислоты, приводящее к выделению азота в виде аммиака, поэтому процесс распада белков, сопровождающийся образованием аммиака, получил название аммонификации. Дезаминирование может идти несколькими путями 33.Образование и превращение безазотистого остатка аминокислот в тканях. Большая часть безазотистых остатков аминокислот превращается в пируват либо непосредственно (Ала, Сер), либо в результате более сложного пути, превращаясь вначале в один из метаболитов ЦТК. Затем в реакциях цитратного цикла происходит образование оксалоацетата, который превращается в фосфоенолпируват. Из фосфоенолпирувата под действием пируваткиназы образуется пируват. Пируват подвергается окислительному декарбоксилированию и превращается в ацетил-КоА, который окисляется в ЦТК до СО2 и Н2О с выделением энергии. Такой путь проходят преимущественно аминокислоты пищи.При недостатке глюкозы в организме фосфоенолпируват включается в глюконеогенез (см. раздел 7). Это происходит при голодании, длительной физической работу при сахарном диабете и других тяжёлых хронических заболеваниях, сопровождающихся распадом собственных белков организма. Скорость глюконеогенеза из аминокислот регулируется гормонами. Безазотистые остатки аминокислот используются для восполнения того количества метаболитов общего пути катаболизма, которое затрачивается на синтез биологически активных веществ. Такие реакции называют анаплеротическими. 34. Пути образования аммиака в организме, его утилизация. Аммиак - продукт обмена большинства соединений, содержащих амино- и амидогруппы. Главным путём образования аммиака служит окислительное дезаминирование. Аммиак – очень токсичное вещество, особенно для нервной системы. При физиологических значениях рН молекула NН3 легко превращается в ион аммония NН4+, который не способен проникать через биологические мембраны и задерживается в клетке. Методы утилизации аммиака В данное время существует несколько методов утилизации аммиака: 1.Утилизация аммиака посредством метода селективного получения ценных веществ для вторичного использования; 2.Утилизация аммиака, предусматривающая использование отработанных отходов в качестве исходного сырья для изготовления других материалов 35.Конечные продукты обмена белков, процессы в результате которых они образуются, химическая природа, выделение. Конечные продукты обмена белков. Процессы в результате которых они образуются . хим. Природа. Выделение. Конечными продуктами распада белков в организме являются вода, углекислый газ и азотсодержащие вещества: аммиак, мочевая кислота и др. Аммиак, являющийся для организма вредным веществом, в печени превращается в мочевину, Продукты распада белков, как и других питательных веществ, выводятся из организма наружу через органы выделения.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Химический состав костной ткани, функции, особенности обмена веществ.
Химический состав кости зависит от состояния исследуемой кости, возрастных и индивидуальных особенностей. Свежая кость взрослого человека содержит 50 % воды; 15,75 % жира; 12,25 % органических веществ и 22 % неорганических веществ. Высушенная и обезвоженная кость содержит примерно 2/3 неорганического вещества и 1/3 — органического.
Неорганическое вещество представлено преимущественно солями кальция в виде субмикроскопических кристаллов гидроксиапатита. С помощью электронного микроскопа установлено, что оси кристаллов идут параллельно костным волокнам. Из кристаллов гидроксиапатита формируются минеральные волокна.
Органическое вещество кости носит название оссеина. Это белок, представляющий собой разновидность коллагена и образующий основное вещество кости. Содержится оссеин в составе костных клеток — остеоцитов. В межклеточном веществе кости или костном матриксе располагаются костные волокна, построенные из белка коллагена. При вываривании костей белки (коллаген и оссеин) образуют клейкую массу. Следует отметить, что костный матрикс, кроме коллагеновых волокон, содержит минеральные волокна. Переплетение волокон органического и неорганического веществ придает костной ткани особые свойства: прочность и упругость.
Если обработать кость кислотой, т. е. произвести декальцинацию, то минеральные соли удаляются. Такая кость, состоящая только из одного органического вещества, сохраняет все детали формы, но отличается чрезвычайной гибкостью и эластичностью.
При удалении органического вещества путем сжигания кости эластичность теряется, оставшееся вещество делает кость весьма хрупкой.
Количественное отношение органического и неорганического веществ в костях зависит прежде всего от возраста и может меняться под влиянием различных причин (климатические условия, фактор питания, заболевания организма).
Так, у детей кости гораздо беднее минеральными веществами (неорганическими), поэтому отличаются большей гибкостью и меньшей твердостью. У пожилых людей, наоборот, уменьшается количество органических веществ, кости становятся более хрупкими, при травмах в них часто возникают переломы.
Как известно, костная ткань относится, наряду с хрящевой, к типу скелетной ткани организма мезенхимального происхождения, выполняющей многочисленные функции, среди которых в первую очередь можно выделить: биомеханическую (локомоторную, опорно-двигательную); защитную (механическая защита головного мозга, сосудов, нервов, внутренних органов и т.п.); кроветворную (внутри костной ткани располагаются очаги гемо- и лимфопоэза); депо минеральных веществ и ростовых факторов, активных биомолекул (кальций, магний, фосфор; лимонная кислота, морфогенетический костный белок, интерлейкины и др.); метаболическую (участие в обмене веществ, микроэлементов, гормонов, биоактивных веществ, пептидов, липидов и т.п.); регенераторную и репарационную; морфообразующую; сенсорную.
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1115; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!