Справочник по биохимии
1-я часть
Дмитрий Верин

© Дмитрий Верин, 2022

ISBN 978-5-0056-3095-7 (т. 1)

ISBN 978-5-0056-3096-4

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

ПРЕДИСЛОВИЕ

Цель курса биохимии научить будущих врачей применять при изучении последующих дисциплин и в профессиональной врачебной деятельности сведения о химическом составе и молекулярных процессах организма как о характеристиках нормы и признаках патологии. Исходя из Этого, в предлагаемом издании особое внимание уделяется сведениям о непосредственной связи молекулярных процессов с физиологическими (биологическими) функциями клетки и организма. Например, с этой точки зрения один из центральных вопросов общей биохимии о механизмах ферментативного катализа представляется нам менее важным, чем вопрос о субстратной специфичности и многообразии ферментов в организме. Сведения о молекулярных механизмах патогенеза болезней, имеющиеся в каждой главе, выполняют не только информативную, но и мотивационную роль, поскольку подчеркивают значение биохимии для изучения клинических дисциплин и для будущей профессиональной деятельности. Вместе с тем биохимия должна сохранять характер фундаментальной дисциплины, составляя вместе с другими медико-биологическими дисциплинами теоретическую основу медицины. Как используется знание медико-биологических дисциплин в практической деятельности врача? Установление диагноза болезни и назначение адекватного лечения включают ряд мыслительных операций, начиная с отбора симптомов из многих тысяч диагностических признаков, известных современной медицине. Отобранные симптомы складываются в клиническую картину, на основе которой делают заключение о сущности болезни и, наконец, устанавливают диагноз страдания конкретного больного, служащий базой для определения методов лечения. При этом мысль врача постоянно возвращается от последующего этапа к предыдущему и корректируется путем сопоставления промежуточных заключений. Центральную роль в этом процессе играют образы сущности болезней, имеющиеся в памяти врача. Они служат главным ориентиром и в движении к диагнозу, и в движении от диагноза к способам лечения. А сущности болезней, равно как мишени и механизмы действия лекарств и лечебных мероприятий, описываются в терминах и понятиях морфологии, физиологии и биохимии. При этом клиницисту требуется интегральное описание морфологии, физиологии и биохимии патологических состояний: нет такой функции и нет такой болезни, которые можно было бы описать в рамках одной или двух из этих дисциплин. При составлении книги мы стремились подбирать такие факты, конкретные явления, частные приложения биохимии, на основе которых проще перейти к1 0 Биологическая химия обобщениям, чтобы, исходя из них, можно было понимать и конструировать другие конкретные явления того же класса, составляющие содержание биохимии. Такой подход позволяет решить и проблему, связанную со старением информации. Современный врач вынужден не только знать тонкости своего дела, но и уметь ориентироваться в быстро меняющейся информационной обстановке. Знание основных концепций, закономерностей и методов биохимии помогает студенту (врачу) находить и понимать новую информацию по биохимии и применять ее для решения медицинских проблем. При написании книги мы исходили из того, что будущие врачи, начинающие изучать биохимию, имеют запас знаний о молекулах и молекулярных процессах, полученный в средней школе и в курсах химических дисциплин, предшествующих или параллельных курсу биохимии. Поэтому мы в ряде случаев нарушали логику изложения химизма биохимических процессов, чтобы сохранить логику изложения их биологического смысла и значения. Для читателя важно помнить, что в каждом очередном разделе содержится больше информации, чем можно извлечь при первом чтении, основываясь на знании только предшествующих разделов. Это обычная ситуация при описании сложных кооперативных систем, в которых все части образуют единое функциональное Целое. Именно к таким системам относятся объекты биологии, в том числе биохимия человека. Настоящее издание отражает результат многолетней Эволюции преподавания биохимии в ММА. При подготовке нового издания учтены многочисленные и существенные изменения содержания биохимии за последние годы.

Раздел 1. Биохимические механизмы сохранения гомеостаза, нормальная физиология и патология обмена веществ

– Переваривание и всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте

Расщепление крахмала и гликогена начинается в ротовой полости при рН 6,8—7,2 под действие альфа-амилазы слюны. Образовавшиеся декстрины и частично мальтоза попадают в желудок, где действие альфа-амилазы слюны прекращается вследствие кислой реакции желудочного сока. Расщепление декстринов продолжается в 12перстной кишке при рН 7,8—8,4 под действием альфа-амилазы сока поджелудочной (панкреатической) железы. Образовавшиеся дисахариды – мальтоза и изомальтоза, а так же поступившие с пищей дисахариды – сахароза и лактоза расщепляются в тонком кишечнике под действием мальтазы, изомальтазы, сахарозы и лактазы. Образовавшиеся моносахариды – глюкоза, фруктоза, галактоза всасываются в кровь за счет градиента концентрированных ионов Na, который создает K/NaАТФаза. ⁺ +

– Пути промежуточного обмена углеводов

– Поступление глюкозы в клетки тканей.

– Биосинтез гликогена в печени и мышцах.

– Распад гликогена в печени и мышцах.

– Дихотомический путь распада глюкозы – гликолиз.

– Апотомический путь распада глюкозы – пентозафосфатный путь (ПФП).

– Биосинтез глюкозы из неуглеводных компонентов – глюконеогенез.

– Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса или цикл лимонной кислоты).

– Окислительное фосфорилирование (ЦПЭ – цепь переноса электронов).

Специфическими путями обмена глюкозы являются 1—6: 7—8 являются общими путями терминального окисления.

– Уровни регуляции обмена углеводов

– Нервный.

В повышении и уменьшении концентрации глюкозы в крови участвуют симпатическая и парасимпатическая нервная система, а также печень и поджелудочная железа.

– Гормональный.

Участвуют следующие гормоны: инсулин, глюкагон, глюкокортикоиды (кортизол, кортизон, кортикостерон), адреналин, тироксин и трийодтиронин. Все перечисленные гормоны, кроме инсулина, повышают концентрацию глюкозы в крови, инсулин же наоборот понижает её.

– Тканевой.

В тканевой регуляции обмена углеводов участвуют печень и почки.

– Гормональная регуляция обмена углеводов

Инсулин.

Инсулин вырабатывается бета-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы. Он обеспечивает фосфорилирование глюкозы, транспорт глюкозы через клеточную мембрану, активирует внутриклеточное расщепление глюкозы, активируя фермент гликогенсинтазу, способствует синтезу гликогена в печени, тормозит активность липазы и стимулирует переход глюкозы в жир, тормозит глюконеогенез. Таким образом инсулин снижает концентрацию глюкозы в крови. Разрушается инсулин в крови ферментом инсулинлазой.

Глюкагон.

Вырабатывается альфа-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы. Повышает концентрацию глюкозы в крови активизируя фосфорилазу в печени.

Глюкокортикоиды (кортизон, кортикостерон, кортизол).

Вырабатываются в корковом веществе надпочечников, повышают концентрацию глюкозы в крови, активируя глюконеогенез.

Адреналин.

Вырабатывается в мозговом слое надпочечников, повышает концентрацию глюкозы в крови, активируя фосфорилазу печени; а так же фосфорилазы мышц. Из мышечного гликогена образуется молочная кислота, которая превращается в глюкозу, а затем в гликоген в печени восполняя его количество.

Тироксин и трийодтиронин.

Вырабатывается в щитовидной железе, повышают концентрацию глюкозы в крови, активируя фосфорилазы в печени, что вызывает распад гликогена, а так же снижают биосинтез гликогена и нактивируя (тормозя) гликоген синтазу.

– Переваривание липидов в желудочно-кишечном тракте

Эмульгирование липидов происходи в просвете 12перстной кишки при участии желчных кислот, из одной капли жира образуется 10 мелких капелек. Гидролиз триаглицеридов происходит в несколько стадий: ¹²

1.активация липазей в просвете кишечника трипсином и желчными кислотами.

2.расщепление триацилглицерином на диацилглицерин и ВЖК под действием липазы.

3.от диацилглицерина отщепляется еще одна молекула ВЖК и образуется моноациглицерин.

4.моноацилглицерин расщепляется на глицерин и ВЖК.

В результате действия фосфолипазы, фосфолипиды расщепляются на глицерин, 2 ВЖК, фосфорную кислоту и азотистое основание.

Холестеролэстераза расщепляет эфиры холестерина на свободный холестерин и одну ВЖК. Липаза, холестеролэстаза, фосфолипаза вырабатывается поджелудочной железой в неактивном виде и выделяются в составе сока поджелудочной железы в 12перстную кишку.

– Характеристика транспортных формы липидов

Липопротеины – это транспортные формы липидов и других гидрофобных соединений, представляющие собой сферические частицы с гидрофильной оболочкой, образованной фосфолипидами, белками и холестерином, и гидрофобным ядром, состоящим из эфиров холестерина и триацилглицеринов.

К ним относятся:

1) Хиломикроны состоящие из 2% – белка; 90% – ТАГ, экзогенные; 3% – фосфолипидов; 2% – холестерина; 3% – эфиров холестерина.

Хиломекроны образуются в энтероцитах из экзогенных ТАГ и снабжают ткани жирными кислотами распадаясь под действием липопротеинлипазы крови.

2) ЛПОНП состоят из 10% – белков; 55% – ТАГ, эндогенные; 18% – фосфолипидов; 7% – холестерина; 10% – эфиров холестерина.

Липопротеины очень низкой плотности образуются в энтероцитах и печени, транспортируют эндогенные ТАГ и холестерин из печени в кровь.

3) ЛПНП состоят из 25% – белка; 4% – ТАГ; 21% – фосфолипидов; 8% – холестеринов; 42% – эфиров холестерина.

Липопротеины низкой плотности образуются в крови из липопротеинов очень низкой плотности и переносят холестерин в внепочечным тканям.

4) ЛПВП зрелые состоят из 45—50% – белков; 5% – ТАГ; 25% – фосфолипидов; 5%– холестерина; 20% – эфира холестерина.

Липопротеины высокой плотности – предшественники, представляют собой «пустые мешочки» из фосфолипид-белковой оболочки, синтезируются в печени, транспортируются к внепочечным тканям из которых извлекают холестерин, превращаясь в зрелые липопротеины высокой плотности и таким образом переносят холестерин в печень для утилизации в виде желчных кислот.

– Регуляция обмена липидов

Контроль скорости синтеза и распада жирных кислот осуществляют ЦНС и эндокринные железы.

Липогенез (накопление липидов в депо) усиливает инсулин.

Липолиз активируется адреналином и норадреналином, кортикостеройдемы, глюкагоном и гормонами гипофиза —АКТГ и липотропин. Липолиз приводит к повышению концентрации жирных кислот в крови.

На синтез фосфолипидов влияет присутствие необходимых биологически активных веществ в достаточном количестве.

– Гормональная регуляция водно-минерального обмена

Антидиуретический гормон (АДГ, вазопрессин). Является пептидом, но вырабатывается в гипоталамусе. Выделяется в кровь из задней доли гипофиза, влияет на проницаемость стенок дистальных почечных канальцев для воды, повышая её, что приводит к усилению реабсорции воды. Антидиуретический гормон понижает осмотическое давление в тканях организма.

Альдостерон. Это миниралокортикоид секретируемый корой надпочечников, усиливает реабсорцию натрия в дистальных канальцах почек. Альдостерон повышает осмотическое давление в тканях.

Паратгормон. Является пептидом, синтезируется в паращитовных железах, выбрасывается в кровь при снижении концентрации кальция в крови, действует на костную ткань, способствуя выходу из неё кальция в кровь, на почки усиливая реабсорцию кальция из первичной мочи, на желудочно-кишечный тракт усиливая всасывание кальция из пищи.

Кальцитонин. Является пептидом, синтезируется в щитовидной железе, выделяется в кровь при повышении концентрации кальция, способствует отложению кальция в костях, уменьшает реабсорцию его из мочи.

Кальцитриол. Активная форма витамина Д. поступает в слизистую оболочку кишечника, он обеспечивает образование кальцийсвязываюшего белка, который ускоряет всасывание кальция в ЖКТ.

– Показатели кислотно-основного состояния в норме

1) рН – отрицательный десятичный логарифм, концентрация ионов водорода.

В норме в артериальной крови составляет 7,35—7,45, в венозной 7,3—7,4, в моче 5,5—6,8 (6,0—7,0).

2) рСО— это парциональное давление (напряжение) углекислого газа в крови, находящегося в растворенном состоянии. В норме в артериальной крови 35,8—46,6 мм рт ст, в венозной 46,0—58,0 мм рт ст. 2 

3) рО— порциональное давление (напряжение) кислорода в крови, находящегося в растворенном состоянии. В норме в артериальной крови 83,0—108,0 мм рт ст, в венозной 40,0—45,0 мм рт ст. 2 

4) НСО – бикарбонат плазмы крови в норме в артериальной крови 18,0—23,0 ммоль/л. ₃ ⁻

5) Стандартный бикарбонат плазмы крови. Концентрация бикарбонатов в цельной крови уравновешенная при рСО40,0 мм рт ст, температуре 38 градусов и полным насыщением крови кислородом. Норма в артериальной крови 21,0—28,0 ммоль/л, в венозной 22,0—29,0 ммоль/л. 2

6) Буферные основания (ВВ) – сумма анионов буферных систем, Главным образом бикарбонатов и белковых ионов. Нормальные буферные основания (НВВ) показатель определяемый при рН 7,38 и рСОравным 40 мм рт ст. 2

Избыток оснований (ВЕ) – это разности между ВВ и НВВ, то есть избыток (+) или недостаток (-) оснований. В норме ВЕ колеблется от +2,3 до -2,3 ммоль/л.

– Роли буферных систем, легких и почек в поддержании кислотно-основного состояния

Буферный раствор – это раствор рН которого меняется незначительно при разбавлении или добавлении небольших количеств кислоты или щелочи.

Буферные системы крови:

– Бикарбонатная включает НСО/NaРСО ₂ ₃ ₃

Н + NаНСО= НСО+ Nа ⁺ ⁺ 3 ₂ 3

Н2О СО2

ОН+ НСО= НО + НСО+ Nа=NаНСО – – + ₂ 3 ₂ ₃ ₃

– Фосфатная NaНРО4/Na НРО4 ₂ ₂

Н+ Na НРО4 = NaНРО4 + Nа + ⁺ ₂ ₂

ОН+ NaНРО4 = Na НРО4 + НО – ₂ ₂ ₂

– Белковая Pt-COOH/Pt-COONa

R R

HN-CH-COOH + OH = HN-CH-COONa + HO ₂ ₂ ₂ ⁻

R R

HN-CH-COOH + H = HN-CH-COOH + Na ₂ ₂ ⁺ ⁺

– Гемоглобиновая

HвН/НвК НвОН/НвОК ₂ ₂

Легкие участвуют в поддержании рН крови выводят избыток СОиз организма. Почки выводят избыток кислоты и оснований, и поддерживают кислотно-основное состояние с помощью 3 механизмов: 2

1) превращение гидрофосфата натрия в дигидрофосфат натрия.

2) возврат гидрокарбоната натрия в плазму крови.

3) образование иона аммония из аммиака и протона, и удаление его с мочой.

– Определение понятия «гемостаз». Виды свертывания крови

Гемостазом наз-ют систему механизмов, действие которых направлено, с одной стороны, на сохранение жидкого состояния крови, а с другой стороны – на ограничение кровопотерь за счет поддержания целостности сосудистой стенки и образования тромбов.

Структурные элементы системы – стенки кровеносных сосудов (главным образом эндотелий), клетки крови и сложные ферментные системы плазмы (коагуляционная, фибринолитическая, калликреин-кининовая, комплемента).

Виды свертывания крови:

1) первичный (сосудистотромбицетарный гемостаз)

При повреждении эндотелия сосудов, который имеет тромборезистность, обнажается коллаген, при контакте с которым тромбоциты прилипают к стенке сосуда и склеиваются в комья. Эти процессы происходят при участии фактора Виллебранда. Образуется тромбоцитарный тромб. Адгезированнные тромбоциты, выделяют серотонин и катехоламины, вызывающие спазм сосудов, способствующие остановке кровотечения. Может быть достаточен для остановки кровотечения в капиллярах.

2) вторичный (плазменный, коагуляционный).

Это сложный многоступенчатый ферментативный процесс приводящий к формированию фибринового сгустка, который повышает плотность тромбацитарного тромба, закрепляет его на сосудистой стенке в месте повреждения. Плазменные факторы в норме находятся в крови в виде неактивных форм. Активация свертывающей системы может осуществляться по внешнему и внутреннему механизму. Внешний механизм осуществляется при травме сосудов и тканей, внутренний при появлении аномальной поверхности на внутренней стенки сосуда (атеросклеротическая бляшка, коллаген, инородное тело) или при резком спазме сосуда.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.