Задания для самопроверки и самокоррекции
Задача 1. Подтверждением диагноза бери-бери, поставленного врачом, послужил результат анализа мочи, показавший :
А. Повышенное показание оксалата В. Повышенное количество лактата
С. Повышенное количество ацетоацетата D. Повышенное количество пирувата
Е. Повышенное количество глутамата
Задача 2. У больного туберкулезом после курса лечения изониазидом, антагонистом пиридоксина, лабораторно подтверждена аминоацидурия. Нарушение каких метаболических реакций является побочным эффектом препарата?
А. Трансаминирование аминокислот В. Окислительное дезаминирование аминокислот
С. Трансметилирование аминокислот D. β-окисление высших жирных кислот Е. Обезвреживание биогенных аминов
Задача 3. При превращении проколлагена в коллаген происходит
гидроксилирование аминокислот лизина и пролина. Какой витамин участвует в
этом процессе?
А. А В. В6 С. Вс
D. С
Е. РР
Задача 4. После длительного приема сульфаниламидов у больной развилась анемия. Выберите причину её развития.
А. Нарушение синтеза кобаламина В. Нарушение синтеза фолиевой кислоты С. Гиповитаминоз К
D.Гиповитаминоз А Е.Гиповитаминоз В1
Правильность решения проверьте, сопоставив их с эталонами ответов.
1-D, 3-D, 5-B.
30
РАЗДЕЛ 3. ВВЕДЕНИЕ В ОБМЕН ВЕЩЕСТВ БИОЭНЕРГЕТИКА
Биоэнергетика, или биохимическая термодинамика , занимается изучением энергетических превращений, сопровождающих биохимические реакции.
Ее основополагающие принципы позволяют объяснить, почему протекают одни реакции и невозможны другие. Небиологические системы могут совершать работу за счет тепловой энергии, биологические - за счет энергии химических процессов.
В чем важность этой темы для медицины и фармацевтики?
Вся необходимая энергия должна поступать в организм в виде топлива - питательных продуктов. Вопрос о том, как организм извлекает эту энергию - основа для понимания процессов нормального питания. Истощение энергетических ресурсов ведет к голодной смерти, запасание избыточной энергии в форме питательных веществ
– к ожирению. Коррекция нарушений обменных процессов с помощью фармацевтических средств также должна учитывать энергетические потребности организма.
Все химические реакции живой клетки подчиняются законам термодинамики.
1 закон : внутренняя энергия системы вместе с ее окружением остается постоянной, она лишь переходит из одной формы в другую. Самопроизвольно химические процессы могут протекать могут протекать только в одном направлении - к достижению равновесия, т.е. к максимальной энтропии. Энтропия - мера хаоса, неупорядоченности.
2 закон : энтропия при самопроизвольных процессах возрастает. Самопроизвольно разупорядоченная система никогда не превратиться в упорядоченную, для обращения надо затратить дополнительную энергию.
Практически проще предсказать направление химических реакций с помощью свободной энергии системы, которую можно измерить.
G = Н - T S
Энергетическое состояние любой системы можно выразить, используя это
выражение.
G- это та часть энергии системы, которую можно использовать для совершения работы;
ТS - связанная энергия, которая не может быть использована на работу;
Н - энтальпия - внутренняя энергия системы (может быть измерена экспериментально)
если G < 0, то реакция экзергоническая, т.е. протекает самопроизвольно, с освобождением энергии (эти реакции поставляют клетке энергию);
если |
G > 0, то реакция эндергоническая, т.е. идет |
|
с потреблением энергии; |
|
|
если |
G = 0 - это состояние равновесия. |
31 |
Жизненно важные процессы - реакции синтеза, мышечное сокращение, проведение нервного импульса, активный транспорт - получают энергию путем химического
сопряжения с окислительными реакциями, т.е. происходит сопряжение экзергонических реакций с эндергоническими.
Экзергоническими реакциям обычно являются катаболические реакции - распад
или окисление “топливных” молекул (энергосодержащих нутриентов), которые поступают в составе пищевых продуктов.

Эндергоническими являются реакции анаболизма - реакции синтеза сложных биоорганических соединений – клеточных макромолекул.
•Совокупность всех биохимических превращений химических веществ в живом организме представляет собой метаболизм.
I. Сопряжение эндергонических процессов с экзергоническими
Клеточные макромолекулы:
белки
полисахариды
липиды нуклеиновые кислоты
|
|
|
АДФ+Ф |
|
|
|
НАД+ |
|
|
|
НАДФ+ |
|
|
|
ФАД |
|
|
|
АТФ |
|
анаболизм |
|
|
|
|
|
НАДН+ |
|
|
|
|
|
|
|
НАДФН+ |
|
|
|
ФАДН2 |
|
|
|
химическая |
|
|
|
энергия |
|
|
|
|
|
Молекулы- |
|
|
предшественники: |
|
||
аминокислоты |
|
||
|
моносахара |
|
|
жирные кислоты |
|
||
азотистые основания |
|
||
Энергосодержащие нутриенты:
углеводы
липиды
белки
катаболизм
Энергетически бедные конечные продукты
СО2 Н2О
NН3
Катаболические пути освобождают свободную энергию в виде
АТФ, НАДН, НАДФН и ФАДН2.
Эта энергия может быть использована в анаболических путях для
превращения малых молекул в клеточные макромолекулы.
32
Для сопряжения этих процессов обычно необходим посредник, т.е. в процессе экзергонической реакции синтезируются соединения с высоким энергетическим
потенциалом ~Е, которые в дальнейшем используются в эндергонических реакциях. Так передается химическая энергия от экзергонического к эндергоническому
процессу. Вещества с высоким энергетическим потенциалом - макроэргические (~Е) - это биомолекулы, которые имеют высокую стандартную свободную энергию переноса
концевой фосфатной группы.
~ |
рибоза |
|
аденин |
|
|
|
|
|
Главным макроэргом в живых |
||||||
|
|
|
|
|
|||
|
АТФ |
|
|
|
организмах является |
||
|
|
|
|
аденозинтрифосфат (АТФ), который |
|||
|
|
|
|
|
обеспечивает передачу свободной |
||
|
|
|
|
|
энергии от экзергоническим процессам к |
||
Ф |
|
|
|
|
эндергоническим |
||
гидролиз |
(~) означает, что перенос группы, |
||||||
|
|
|
|
|
соединенной такой связью, |
||
|
|
|
|
|
сопровождается выделением большого |
||
|
|
|
|
|
количества свободной энергии. |
||
|
|
|
|
|
Свободная энергия гидролиза концевой |
||
|
|
|
|
|
фосфатной группы АТФ |
||
|
рибоза |
|
аденин |
|
|
|
= - 30,5 кДж/моль. |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
G0 |
|
|
АДФ |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Синтез АТФ из АДФ и фосфата (т.е. фосфорилирование АДФ) происходит в организме двумя путями, которые отличаются источником энергии для образования макроэргической связи :
энергия
АДФ + Ф |
АТФ |
1.Окислительное фосфорилирование (основной путь синтеза) – осуществляется за счет энергии окисления различных веществ (метаболитов или субстратов окисления).
2. Субстратное фосфорилирование - осуществляется за счет энергии разрыва макроэргических связей субстрата.
Кроме АТФ, существуют и другие |
макроэрги: |
|
G0 |
|
|
макроэрги - метаболиты углеводного, |
|
|
|
|
|
фосфоенолпируват |
- 61,9 |
кДж/моль |
|||
липидного и аминокислотного |
|||||
карбамоилфосфат |
- 51, 4 кДж/моль |
||||
обменов, а также фосфагены |
|||||
1,3-дифосфоглицерат - 49,3 |
кДж/моль |
||||
(креатинфосфат), которые выступают |
|||||
в качестве резервуаров |
креатинфосфат |
- 43,1 кДж/моль |
|||
макроэргических связей: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
33 |
|||
Итак, накопление энергии в специфических фосфатных связях АТФ лежит в основе механизма переноса энергии в живой клетке. Но живая клетка - неравновесная система, поэтому возможно и накопление химической энергии в макроэргических связях за счет извлечения ее из питательных веществ.
Важно понимать, что извлечь энергию можно не непосредственно из питательных веществ, поступающих с пищей, а из продуктов их распада, которые образуются в
процессе обмена веществ.
Обмен веществ в организме человека складывается из следующих последовательных стадий
1.Поступление питательных веществ - белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ, воды - в составе продуктов питания.
2. Переваривание питательных веществ в ЖКТ до простых веществ, способных всасываться слизистой кишечника.
3. Биотранспорт продуктов переваривания кровью и лимфой, проникновение их через мембраны сосудов и клеток до определенных органов и тканей.
4. Внутриклеточный метаболизм (в узком смысле слова) - промежуточный обмен.
5. Выделение (секреция ) из организма концевых продуктов обмена веществ: углекислого газа, воды, мочевины и др.
34