Материал: Biokhimia_v_risunkakh

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

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)

еслиG < 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.

•Совокупностьвсех 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

3

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.Окислительноефосфорилирование (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

Источник: https://studfile.net/preview/16440813/