Будова м'язів. Основні компоненти скорочувальних систем. М'язи становлять близько половини маси всього
тіла.
Основна динамічна функція м'язів - забезпечити
рухливість шляхом скорочення та наступного
розслаблення. М'язова клітина складається з
окремих волокон. У клітці є міофібрили
- організовані пучки білків, розташованих
уздовж клітини. Міофібрили побудовані з
філаментів – білкових ниток двох типів – товстих
та тонких філаментів. Основним білком товстих
Філаментами є міозин, тонких – актин.
Функціональна одиниця міофібрили – саркомір,
ділянку міофібрили між двома Z пластинами.

Будова м'язів. Основні компоненти скорочувальних систем.

Саркомір включає пучок міозинових ниток,
серединою прикріплені до М-пластини (М-лінія), пучки
актинових ниток прикріплено до Z-пластини.
Скорочення м'язів є результатом укорочення кожного
саркомера, шляхом всування актинових ниток між
міозиновими у напрямку М-лінії. максимальне
скорочення досягається тоді, коли Z-пластини
наближаються впритул до кінців мізинових ниток.
Z
M
Z

Механізм скорочення

Міозин – білок міозинових ниток містить дві
ідентичні ланцюги, скручені між собою, N – кінці
мають глобулярну форму, утворюючи голівки молекул.
Ці головки мають високу спорідненість до АТФ та
мають каталітичну активність –
каталізують розщеплення АТФ.
Актин у тонких філаментах пов'язаний з білком
тропоніном, який має Са++-зв'язуючі
центри. Актин – центри, зв'язування з міозином.
Скорочення м'яза викликається потенціалом дії
нервового волокна відбувається за рахунок енергії АТФ.
Потенціал дії викликає надходження Са++ з
ретикулом в цитозоль клітини.

Механізм м'язового скорочення

Са++
А
А. Са++ зв'язується з тропоніном
актинових ниток та відкривається в актині центр
зв'язування з міозином; Міозин пов'язаний з АТФ
Б
Б. Зчеплення актинових та міозинових
ниток, при цьому активується АТФ-азний центр
міозину, головка міозину каталізує
гідроліз АТФ;
У
В. АДФ та Р залишають головку міозину, це
призводить до зміни конформації її та вона
повертається до лінії М, захоплюючи
просування та актина. Відбувається
скорочення.
Г
Г. До міозину приєднується нова молекула
АТФ та зв'язок між нитками порушується.
Сотні міозинових молекул працюють
одночасно просуваючи актиновий філомент

М'язове скорочення. умови.

Сила скорочення залежить від кількості міозинових
головок, включених у роботу, отже, і від
кількості молекул АТФ
М'яз, що покоїться, еластичний. Головка міозину
пов'язана з АТФ.
Скорочений м'яз нееластичний, напружений.
Розтягуванню перешкоджає зв'язок між актином та
міозином.
Ригідність виникає за сильного зниження
концентрації АТФ (умови гіпоксії) В цих
умовах велика кількість головок міозину
залишається з актином, т.к. для виходу з
цього стану потрібне приєднання АТФ до
міозину.

Джерела енергії (АТФ) для м'язового скорочення.

М'яз, що працює з максимальною активністю споживає
енергії в сотні разів більше, ніж спокій, а перехід від
стан спокою до роботи відбувається за частки сек. У зв'язку з цим
для м'язів на відміну інших органів необхідні механізми
зміни швидкості синтезу АТФ у дуже широких межах
(Виключення серцевого м'яза).
Загальний вміст АТФ у м'язах вистачить лише 1 сек роботи.
1 етап генерації енергії:
У момент впрацьовування м'язи відчувають дефіцит.
О2, а отже, обмеження тканинного дихання та
окисного фосфорилювання. Джерелом АТФ у
моментом впрацьовування є креатинфосфат.
Це найшвидший шлях генерації енергії.
Вміст креатинфосфату у м'язах у 3-8 рази
більше ніж АТФ, така кількість забезпечує роботу в
протягом 3-5 сік.

Джерела енергії для м'язового скорочення

Креатинфосфат утворюється з креатину та АТФ. Креатин трипептид синтезується в печінці з гліцину,
аргініну та метіоніну.
Креатин Р+АДФ
креатин +АТФ
Реакцію каталізує креатинкіназу
Креатинфосфат, невикористаний, неферментативний
перетворюється на креатинін
2 етап генерації енергії: включається інший механізм:
Аденілаткиназна реакція: АДФ+АДФ
АТФ+АМФ
3 етап генерації енергії: прискорюється мобілізація
глікогену, прискорюється анаеробний гліколіз, а АМФ
є активатором фосфофруктокінази
гліколізу. Субстратне фосфорилювання.
4 етап: аеробне окислення вуглеводів, при тривалій
роботи жири. Окисне фосфорилювання.
Серцевий м'яз-аеробний. ВЖК (70%).вуглеводи,ПК

Креатин, креатинін. Діагностичне значення.

норма
Печінка
Глі
Арг
дистрофія м'язів
М'язи
М'язи
Креатин
креатин
Міт
глі
арг
Креатин Р
Креатинін
сеча
Добове виділення креатиніну величина постійна - прямо
пропорційна масі.
Креатину в сечі немає
Печінка
Печінка
М'язи
М'язи
Креатин
креатин
Креатин Р
мет
Креатин
Креатинін
сеча (креатинурія) сеча
Креатин не фосфорилюється у м'язах,
рівень у крові підвищується. Креатинін в
нирках не реабсорбується, тому його
у сечі відбиває величину
клубочкової фільтрації.

Функціональна біохімія печінки

Печінка посідає центральне місце в обміні
речовин, що визначається своєрідністю
топографії та кровопостачанням
Печінка – орган – «альтруїст». З одного боку, в
печінки синтезується необхідні речовини для
інших органів - білки, фосфоліпіди, карнітин,
креатин, кетонові тіла, холестерин, глюкоза. З
з іншого боку, забезпечує захист органів від
токсичних речовин, що утворюються в них,
чужорідних сполук та мікроорганізмів.
Печінка виконує такі біохімічні функції:
1. метаболічну та гомеостатичну;
2. жовчоосвітню та екскреторну
3. депонуючу (депо жиророзчинних вітамінів);
4. знешкоджуючу - детоксикувальну

Метаболічна та гомеостатична функція

Виконання цієї функції обумовлено участю
печінки в обміні вуглеводів, ліпідів, білків,
пігментний обмін, гемостазі.
Печінка забезпечує синтез та надходження в
кров необхідних сполук, їх
трансформацію, знешкодження, виведення,
забезпечуючи гомеостаз.
Роль печінки у вуглеводному обміні:
У печінці глюкоза метаболізується за всіма шляхами синтез і мобілізація глікогену, ПФП, глюконеогенез.
Роль печінки у вуглеводному обміні полягає в першій
черга у забезпеченні нормоглікемії, за рахунок
органоспецифічного ферменту –
глюкозо-6-фосфатази.

Роль печінки у ліпідному обміні

Печінка бере участь у всіх етапах обміну ліпідів, включаючи
перетравлення та всмоктування гідрофобних продуктів
перетравлення (жовч-секрет печінки).
В абсорбтивний період у печінці прискорюється синтез ВЖК,
які використовуються для синтезу ТАГ та ФО. ФО,
синтезовані в печінці (і експорт) необхідні всім
тканин, насамперед, для побудови мембран.
У період голодування – бета-окислення; для окислення
необхідний карнітин, який синтезується у печінці.
У період голодування у печінці утворюються кетонові тіла,
використовуються як джерело позапечінковими
тканинами.
Синтез холестеролу, та його перерозподіл між
органами за рахунок утворення транспортних форм –
ЛНОНП та ЛПВЩ. Освіта з холестеролу жовчних
кислот.

Роль печінки у білковому обміні.

Близько половини білків організму синтезується в печінці як для
власних потреб, і секретовані:
- Білки плазми крові-глобуліни та всі альбуміни;
- Фактори згортання – фібриноген та вітамін К-залежні,
фактори системи фібринолізу;
- Група транспортних білків –церулоплазмін(Сu++)
гаптоголобін, трасферрин, депо заліза -феритин;
- апобілки ЛП;
- білки гострої фази – «С»-реактивний, α1-антитрипсин, α2макроглобулін (при запаленні)
- креатин.
- синтез замінних амінокислот;
- небілкові азотисті сполуки – азотисті основи,
порфірини, сечовина, сечова кислота
- У зв'язку з цим активний обмін амінокислот, активні ферменти
трансамінування – АЛТ та АСТ, дезамінування –
глутаматдегідрогеназу.
Порушення білоксинтезуючої функції проявляється
зміною співвідношення білків – диспротеїнемія.
Участь печінки у пігментному обміні – в освіті
глюкуронідів та їх екскреції.

Жовчоосвітня та екскреторна функція.

У печінці утворюються жовчні кислоти з холестеролу.
під дією ферменту 7α-холестеролгідроксилази.
Активність ферменту знижується жовчними кислотами.
За добу близько 600мг, тут же первинні кислоти –
холеві та дезоксихолеві кон'югують з таурином та
глікоколом, утворюючи тауро-глікохолеві кислоти.
Виведення жовчних кислот основний шлях виведення
холестеролу
Екскреторна функція пов'язана із будовою печінки. У
кожного гепатоциту одна сторона звернена до жовчного
протока, інша до кровоносного капіляра.
З печінки різні речовини ендо- та екзопоходження екскретуються з жовчю через
кишечник, чи крізь кров нирками. Порушення цієї
функції позначається на обміні ліпідів, накопиченні в
організм токсичних продуктів.

Знешкоджуюча функція печінки.

В організмі у процесі життєдіяльності утворюються
токсичні метаболіти як власних сполук,
так і чужорідних – ксенобіотиків. Ці з'єднання можуть
бути гідрофільними та гідрофобними.
Прикладом знешкодження токсичних продуктів є
синтез сечовини.
Гідрофобні, здатні депонуватися в клітинах та
несприятливо впливати на структуру та метаболізм у
клітині, їх необхідно інактивувати.
Печінка – унікальний орган, в якому є механізми
знешкодження (інактивації, детоксикації) таких
з'єднань. Механізм інактивації таких сполук
побудований за загальною схемою.
Інактивація може складатися із двох етапів:
модифікації та кон'югації.

Етап хімічної модифікації

Етап хімічної модифікації забезпечує
підвищення гідрофільності речовини та обов'язковий
для всіх гідрофобних з'єднань.
Підвищення гідрофільності забезпечується
численними реакціями –
гідроксилювання, окислення,
відновлення, гідролізу. В більшості випадків
етап починається з реакції гідроксилювання
ферментами мембран гладкого ретикулому клітин
монооксигенази. Процес називається
мікросомальним окисненням.
Монооксигенази представлені у вигляді
електронтранспортного ланцюга, центральним ферментом –
гемпротеїд-цитохром Р450 має два центри
зв'язування - з окислюваною речовиною та О2. і
має широку субстратну специфічність.
Джерелом водню є НАДФН ПФП

Мікросомальне окиснення

О2
2Н+ê
НАДФН+
ФАД(ФМН)редуктаза
ê
ê
цитохром
Р450
Fe+2
2H+
SH
S OH
Fe+3
Н2О
Існує близько 1000 ізоформ цитохрому з різною специфічністю
Цитохром Р450 один атом кисню містить субстрат
(гідроксилює), інший відновлює у воду.
Поява у субстрату гідрофільних властивостей зумовлює
можливість 2 етапи інактивації

Етап кон'югації

Кон'югація з гідрофільними молекулами:
УДФ-глюкуронова кислота,
фосфоаденозинфосфосульфат (ФАФС) та ін.
Приклади: утворення глюкуроніду білірубіну,
знешкодження продуктів гниття білків ШКТ.
Реакції каталізуються трансфераз.
Кон'югація знижує реакційну здатність
речовин - їх токсичність, підвищує
гідрофільність, отже, виведення з організму.
Не всі речовини проходять дві ці інактивації.
залежить від будови (від ступеня гідрофільності
токсичної речовини).

Індикатори порушень функцій печінки

При різних захворюваннях печінки порушуються її функції.
чи деякі. Індикаторами цих порушень є зміни
вміст у крові сполук або активність ферментів
що надходять із печінки.
Існує ряд тестів, званих функціональними
печінковими пробами:
Визначення активності ферментів АЛТ, АСТ
(Коефіцієнт де Рітісса), Співвідношення фракцій
білків – на виявлення диспротеїнемії – осадові
проби тимолові, Вельтмана; Визначення
вмісту фібриногену; протромбіну
Визначення білірубіну та його видів;
Визначення вмісту сечовини;
Визначення холестерину та співвідношення ЛП
Визначення активності ферментів гаммаглутамілтранспептидази; лужної фосфатази
(холестаз);

ФУНКЦІОНАЛЬНА БІОХІМІЯ
На виконання всіх необхідних життєвих функцій організм людини містить понад 200 типів спеціалізованих клітин. Комплекс морфологічно однотипних клітин, що виконують певні функції, називають тканиною. Тканини морфологічно оформляються в органи - освіти з певними функціями у складній біологічній системі, якою є організм.

Функціональна біохімія з'ясовує зв'язки між будовою хімічних сполук та процесами їх взаємозміни з одного боку, та функцією субклітинних частинок, спеціалізованих клітин, тканин або органів, що включають до свого складу згадані речовини – з іншого.

Молекулярні дефекти призводять до біохімічних зрушень, що клінічно виявляються як захворювання, за яких змінюються нормальні біохімічні показники, що мають діагностичне значення. Знання основ біохімії природних процесів життєдіяльності окремих органів необхідне медику виявлення порушень хімічних процесів, з наступним їх усуненням чи виправленням.

БІОХІМІЯ ДРУКУ

Печінка- центральна біохімічна лабораторія організму, у якій протікають різноманітні метаболічні перетворення речовин. Вона також включається у всі процеси обміну, що відбуваються й у периферичних тканинах. Хімічний склад печінки: вода - 70%, білки - 12-24, ліпіди - 2-6, вуглеводи - 2-8, холестерин-0,3-0,5, залізо - 0,02% та інші мінеральні речовини. У дорослої здорової людини маса печінки становить у середньому 1-1,5 кг. Клітинний склад печінки:

1) гепатоцити - 80%, розташовані в два шари і контактують з одного боку з жовчю, а з іншого - з кров'ю;

2) ендотеліальні клітини-15%;

3) клітини сполучної тканини – 5%.

Особливість кровопостачання печінки полягає в тому, що в ній за синусоїдами (розширеними капілярами) циркулює змішана кров (венозно-артеріальна). 70-80% загального обсягу крові надходить у неї по воротній вені (венозна кров) від кишечника, а разом з цією кров'ю надходять і продукти розщеплення білків, ліпідів, полісахаридів і нуклеїнових кислот: глюкоза, амінокислоти, азотисті основи, хіломікрони та ін. % крові доставляє в печінку печінкова артерія (артеріальна кров), а разом з нею доставляються метаболіти периферичних тканин та органів: аланін, лактат, глутамін, ЛВП (зрілі), гліцерин, кисень у вигляді калієвої солі оксигемоглобіну та ін. у загальний кровотік глюкозу, амінокислоти, білки плазми крові, ферменти, кетонові тіла, ЛОНП, ЛВП-попередники, сечовину та низку інших речовин.

Функції печінки численні та складні, але найважливіші з них біосинтетична, регуляторно-гомеостатична, гемостатична, сечовиноутворювальна та жовчоутворювальна, видільна, катаболічна, детоксикаційна.

Найважливішою функцією печінки є біосинтетична. У печінці синтезуються наступні речовини: кетонові тіла, глюкоза, холестерин, ефіри холестерину, білки плазми, білки згортання та антизгортання систем, замінні амінокислоти, ВЖК, ФО, ТАГ (2-й ресинтез), ЛОНП, ЛВП-попередники ферменти глюконеогенезу, ферменти орнітінового циклу, ЛХАТ, гем, холін, креатин.

Частина метаболітів, що утворилися в печінці (глюкоза, холестерин, кетонові тіла, білки плазми та ін.) транспортуються далі до клітин інших органів і тканин (тобто «на експорт»), де використовуються для енергетичних і структурних цілей, а частина відкладається у запас (наприклад, глікоген, залізо, жиророзчинні вітаміни) або виділяються з організму у разі невикористання. Однією з функцій печінки є виділення. У просвіт шлунково-кишкового тракту печінка виділяє холестерин, жовчні кислоти, жовчні пігменти, залізо, інші речовини. У підтримці сталості внутрішнього середовища організму (гомеостатична функція) роль печінки унікальна, оскільки вона є центром регуляції основних шляхів метаболізму: білків, вуглеводів, ліпідів, нуклеїнових кислот та нуклеотидів, вітамінів, води та електролітів.

Особливості обміну амінокислот, білків та інших азотовмісних речовин у печінці

Печінка відіграє центральну роль у підтримці азотистого балансу в організмі, тому що регулює процеси утилізації азотистих речовин та виділення їх метаболітів з організму. У печінці протікають основні анаболічні та катаболічні процеси амінокислот (переамінування, дезамінування, декарбоксилювання). Тільки в печінці синтезуються білки згортання (протромбін, фібриноген, проконвертин, проакцелерин) і антизгортання (крім плазміногену). Печінка, церулоплазміну, трансферину, ангіотензиногену. Печінка забезпечує через кров інші органи збалансованою сумішшю незамінних та замінних амінокислот, необхідних для біосинтезу їх власних білків. У печінці синтезуються багато азотовмісних речовин небілкової природи (креатин, холін, сечова кислота, індикан, гем та ін), біологічно активні пептиди (глутатіон, карнозин, анзерин), а також відбувається біосинтез і розпад пуринових та піримідинових азотистих основ. Тільки в печінці відбувається утворення сечовини – основний шлях знешкодження аміаку в організмі.

Особливості обміну вуглеводів у печінці

У печінці протікають такі метаболічні процеси обміну вуглеводів: біосинтез і розпад глікогену, необхідний для підтримки сталості концентрації глюкози в крові: глюконеогенез, аеробний гліколіз, пентозофосфаткий шлях, обмін фруктози і галактози, цикл Корі, перетворення глюкози Печінка є основним органом, що постачає вільну глюкозу в кров, оскільки в гепатоцитах печінки є фермент глюкозо-6-фосфатаза, що розщеплює глюкозо-6-фосфат до вільної глюкози.

Особливості обміну ліпідів у печінці

Обмін ліпідів у печінці найбільш інтенсивно протікає наступними метаболічними шляхами:

1) - окислення ВЖК;

2) розпад ТАГ, ФО, ХС, ЛВП-зрілих;

3) біосинтез транспортних форм ліпідів (ЛОНП, ЛВП-попередників);

4) біосинтез специфічних ВЖК, ТАГ, ФО, холестерину, ефірів холестерину, кетонових тіл (ацетил-КоА →CH 3 COCH 2 COOH та

CH 3 -CHOH-CH 2 COOH).

Печінка бере участь у підтримці постійного рівня жирних кислот у крові, якщо їх кількість збільшується, то печінка поглинає їх та перетворює на ТАГ, ФО, ЕХС, ЛОНП. Зменшення біосинтезу фосфоліпідів, зменшення утворення ЛОНП призводить до збільшення біосинтезу ТАГ та накопичення їх у гепатоцитах, що супроводжується жировою дегенерацією печінки. Кетонові тіла (ацетоацетат, ацетон, β-гідроксибутират) синтезуються тільки в гепатоцитах печінки з ацетил-КоА в ході так званого β-гідрокси-β-метилглутарил-КоА шляху. При голодуванні, при зниженому вмісті вуглеводів в їжі цукровому діабеті зростає швидкість синтезу кетонових тіл (кетогенез). З печінки кетонові тіла струмом крові переносяться в периферичні тканини та органи (м'язи, нирки, мозок і т. д.), де вони перетворюються на ацетил-КоА і в циклі лимонної кислоти та ЦПЕ дають енергію. Печінка відіграє у обміні стероїдів, зокрема холестерину (ХС). Загальний шлях ХС у печінці становить:

1. ХС, що синтезується заново в печінці з ацетил-КоА (ендогенний ХС);

2. ХС, що утворюється з ефірів холестерину;

3. ХС, що надходить із артеріальною кров'ю у складі зрілих ЛВП;

4. ХС, що утворився з деградованих форм ХМ та ЛОНП.

У печінці ХС (80%) розходиться освіту первинних жовчних кислот (холевой і хенодезоксихолевой), для побудови биомембран гепатоцитів, формування ЛОНП і ЛВП-попередників, синтез ефірів ХС.

Крім численних функцій у проміжному обміні, печінка грає важливу в травленні, тому що в ній утворюється жовч.

Жовч- це рідкий секрет жовтувато-коричневого кольору, що складається з води (97%), вільних та кон'югованих жовчних кислот та солей (1%), білірубіну та ХС, мінеральних солей, фосфоліпідів, ВЖК.

Розрізняють печінкову жовч і міхурову, в якій утворюються прості міцели, що складаються з фосфоліпідів, холестерину та жовчних кислот (2,5: 1: 12,5). Нерозчинний у воді холестерин утримується у жовчі у розчиненому стані завдяки присутності в ній солей жовчних кислот та фосфатидилхоліну. При нестачі жовчних кислот у жовчі холестерин випадає в осад, сприяючи утворенню каменів. При порушенні жовчоутворення або відтоку жовчі порушуються перетравлення ліпідів у шлунково-кишковому тракті, що призводить до стеатореї.

Печінка відіграє важливу роль у детоксикації чужорідних речовин чи ксенобіотиків. Це має важливе значення для збереження життя організму. Чужорідні речовини потрапляють в організм з їжею, через шкіру або з повітрям, що вдихається і можуть бути продуктами господарської діяльності людини, речовинами побутової хімії, лікарськими препаратами, етанолом. У печінці інактивуються і токсичні метаболіти розпаду азотовмісних речовин: білірубіну, продуктів розпаду амінокислот, біогенних амінів, аміаку, гормонів.

Гідрофільні ксенобіотики виводяться із сечею. Для видалення гідрофобних у процесі еволюції виробилися механізми, що є дві фази детоксикації: модифікація і кон'югація. Можливі модифікації: гідроксилювання (RH→ROH), сульфоокислення (R-S-R'→R-SO-R'), окисне дезамінування (RNH 2 →R=O+NH 3) і т.д.

У печінці найактивніше мікросомальне окиснення (монооксигеназна система), що відповідає за знешкодження ксенобіотиків (чужорідних речовин).

Гідроксилювання - найчастіше результат хімічної модифікації токсичних речовин, що відбувається в I - й фазі знешкодження. У II - фазі відбувається реакція кон'югації, в результаті обох фаз продукти, що утворюються, як правило, добре розчинні і легко видаляються з організму.

Основні ферменти, що беруть участь в окислювальній системі: цитохром Р 450 -редуктаза - флавопротеїн (кофермент ФАДН 2 або ФМНН 2), цитохром Р 450, що зв'язує в активному центрі ліпофільну речовину RH і молекулу кисню. Один атом О 2 приєднує 2 і переходить у форму О 2- . Донором електронів і протонів є НАДФН+Н + , який окислюється цитохром – Р 450 – редуктазою, О 2 взаємодіє з протонами: О 2- +2Н + →Н 2 О. Другий атом молекули кисню включається в гідроксильну групу речовини RH з утворенням R -OH, у ролі кон'югантів можуть виступати гліцин (при знешкодженні бензойної кислоти з утворенням гіппурової кислоти) ФАФС – донор залишку сірчаної кислоти, УДФ – глюкуронід – донор залишку глюкуронової кислоти. Останні два кон'юганти використовуються при знешкодженні власних метаболітів (індол через індоксил кон'югується з ФАФС, даючи тваринний індикан), а також лікарських препаратів (аспірин після гідролітичного відщеплення ацетату кон'югується з УДФ – глюкуронідом, утворюючи гідрофільний мозоль).

Деякі ксенобіотики (поліциклічні ароматичні вуглеводні, ароматичні аміни, афлатоксини), піддаючись у печінці змінам ферментами монооксигеназної системи, перетворюються на канцерогени. Вони можуть пошкоджувати ДНК генів, мутації в яких сприяють перетворенню нормальної клітини на пухлинну. Експресія таких онкогенів призводить до неконтрольованого проліферації, тобто. до розвитку пухлини

Так, епоксид, що утворився в результаті гідроксилювання бензанітрацену, ковалентно пов'язує гуанін, розриваючи водневі зв'язки в парі Г≡Ц, чим порушує взаємодію ДНК з білками.

Нітрозаміни, що утворюються з азотистої кислоти та вторинних амінів (HNO 2 +R 2 NH→R 2 N-N=O) перетворюють цитозин на урацил , ГЦ стає ГУ. У комплементарної ланцюга вже буде СА, що у результаті мутацій може перетворитися на ІА і комплементарна їй пара буде АТ, тобто. повністю змінився кодовий сенс ДНК.

Печінка відіграє важливу роль і в знешкодженні білірубіну, який утворюється в клітинах РЕМ внаслідок розпаду гемоглобіну, міоглобіну, каталази, цитохромів та інших гемопротеїнів. Білірубін, що утворився при цьому, нерозчинний у воді, переноситься з кров'ю у вигляді комплексу з альбуміном і називається «непрямим» білірубіном. У печінці 1/4 частина непрямого білірубіну входить у реакцію кон'югації з УДФ-глюкуроновою кислотою, утворюючи диглюкуронід білірубіну, званого «прямим» білірубіном.

"Прямий" білірубін виводиться з печінки з жовчю в тонкий кишечник, де відбувається відщеплення глюкуронової кислоти під впливом глюкуронідази мікробів кишечника з утворенням вільного білірубіну, який далі перетворюється з подальшим утворенням жовчних пігментів: стеркобіліногену, стеркобіліну, стеркобіліну. Показником порушення пігментного обміну в печінці є вміст у крові «непрямого», «прямого» та загального білірубіну. Підвищення вмісту білірубіну в крові веде до відкладення його в тканинах та викликає жовтяниці різної етіології. Основними причинами гіпербілірубінемії є збільшення гемолізу еритроцитів, дефіцит і дефект ферменту глюкуронілтрансферази, закупорка жовчних проток, порушення рівноваги між утворенням і виведенням білірубіну, пошкодження гепатоцитів (вірусами, токсичними гепатотропними речовинами) і дратити.

Залежно від причин гіпербілірубінемії розрізняють такі основні види жовтяниці: гемолітичну, паренхіматозну, обтураційну, спадкову, жовтяницю новонароджених та ін.

Діагностичним тестом визначення походження жовтяниці є такі нормальні показники:

1) «прямий» та «непрямий» білірубін у крові;

2) жовчні пігменти в сечі та калі.

1) у крові міститься загального білірубіну від 8 до 20 мкмол/л, при цьому 25% (

5 мкмоль/л) від загального білірубіну посідає «прямий» білірубін;

2) у сечі – білірубіну немає, уробіліну – 1-4 мг/добу;

3) у калі на добу виділяється до 300 мг стеркобіліну (забарвлює кал у коричневий колір).

При гемолітичній жовтяниці гіпербілірубінемія виникає в основному внаслідок посиленого гемолізу еритроцитів, внаслідок чого збільшується:

1) у крові кількість непрямого» (вільного) білірубіну;

2) у сечі кількість уробіліну (сеча темна);

3) у калі кількість стеркобіліну (кал темний).

Шкіра та слизові оболонки пофарбовані в жовтий колір. При паренхіматозній (печінково-клітинній) жовтяниці ушкоджуються клітини печінки, внаслідок чого збільшується їхня проникність. Тому при паренхіматозній жовтяниці:

1) у крові збільшується кількість як «непрямого», так і «прямого» білірубіну (жовч надходить прямо в кров);

2) у сечі зменшується кількість уробіліну та виявляється «прямий» білірубін;

3) у калі зменшується вміст стеркобіліну.

При обтураційній (механічній) жовтяниці порушено відтік жовчі (закупорка загальної жовчної протоки), що призводить:

1) у крові – до збільшення «прямого» білірубіну;

2) у сечі – до збільшення «прямого» білірубіну та відсутності уробіліну;

3) у калі – до відсутності жовчних пігментів, кал знебарвлений.

Відомо кілька захворювань, при яких жовтяниця спричинена спадковими порушеннями метаболізму білірубіну. Приблизно у 5% населення діагностують жовтяницю, викликану генетичними порушеннями в структурі білків і ферментів, відповідальних за захоплення непрямого білірубіну в печінку (синдром Жильбера), за його кон'югацію з глюкуроновою кислотою, обумовлену порушенням реакції глюкуронування в печінці (синдром Краглера типів), порушенням активного транспорту утворених у печінці білірубінглюкуронідів у жовч (синдром Дабіна-Ротора-Джонсона).

Диференційна діагностика спадкових жовтяниць

Синдром	Дефект	Клінічні прояви
Некон'югована гіпербіліруїнемія
Криглера-Найяра-I-го типу* (вроджена негемолітична жовтяниця)	Відсутність активності, білірубін – УДФ – глюкуронілтрансферази (не піддається лікуванню фенобарбіталом – індуктором гена УДФ-глюкуронілтрансферази)	У крові о.б., н.б., к.б.↓, у сечі у↓, к.б.↓, у калі з↓.
Кріглера-Найяра-II-го типу	Порушено синтез УДФ глюкуронілтрансферази, що каталізує приєднання другої глюкуронільної групи (піддається лікуванню фенобарбіталом та фототерапією)
Жільбера	Гепатоцити не поглинають білірубін, знижено кон'югацію	У крові о.б., н.б., к.б.N↓, у сечі к.б.↓, у.↓, у калі з↓.
Кон'югована гіпербілірубінемія
Дабіна-Ротора-Джонсона	Кон'югований білірубін не надходить у жовч	У крові о.б., н.б., к.б., у сечі к.б.↓, у↓, у калі з↓.

б.б. - загальний білірубін,

н.б. - некон'югований білірубін,

к.б. -. кон'юйований білірубін,

с – стеркобілін,

у – уробілін.

* - діти помирають у ранньому віці через розвиток білірубінової енцефалопатії.

Сімейна гіпербілірубінемія новонароджених пов'язана з наявністю конкурентних інгібіторів кон'югації білірубіну (естрогену, вільних жирних кислот) у материнському молоці. При грудному вигодовуванні ці інгібітори призводять до гіпербілірубінемії (транзиторна гіпербілірубінемія), яка зникає при переведенні на штучне вигодовування.

ЛАБОРАТОРНЕ ЗАНЯТТЯ З БІОХІМІЇ ДРУКУ

Мета заняття:

1. Знати основні функції печінки, особливості шляхів знешкодження ксенобіотиків та метаболітів у печінці, утворення та знешкодження білірубіну.

2. Вміти кількісно визначати концентрацію прямого та непрямого білірубіну у сироватці крові та жовчних пігментів у сечі для діагностики основних видів жовтяниць.

3. Ознайомитись із видами спадкових жовтяниць.

Принцип методу. Білірубін дає рожеве фарбування з діазореактивом Ерліха. За інтенсивністю фарбування судять про концентрацію білірубіну. Прямий білірубін (синоніми: білірубін-глюкуронід, кон'югований білірубін, пов'язаний білірубін) визначають кольоровою реакцією Ерліха без органічних розчинників. Загальний (прямий, непрямий) білірубін визначають у присутності спирту, що забезпечує взаємодію всіх форм білірубіну з діазореактивом Ерліха. Непрямий білірубін (синоніми: вільний білірубін, неконьюгований білірубін) визначають за різницею між загальним та прямим.

КУРСОВА РОБОТА:

АНАЛІЗ БІОХІМІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ РОБОТИ ДРУКУ В НОРМІ І ПАТОЛОГІЇ

Зміст

Вступ

1.1.2 Регуляція ліпідного обміну

1.1.3 Регулювання обміну білків

1.2 Сечовиноосвітня функція

1.3 Жовчоосвітня та екскреторна функція

1.4 Біотрансформаційна (знешкоджуюча) функція

2. Захворювання печінки та лабораторна діагностика захворювань печінки

2.1 Основи клінічної лабораторної діагностики захворювань печінки

2.2 Основні клініко-лабораторні синдроми при ураженнях печінки

2.2.1 Синдром цитолізу

2.2.4 Синдром запалення

2.2.5 Синдром шунтування печінки

Висновок

Біохімія печінки включає як перебіг нормальних обмінних процесів, і порушення метаболізму речовин із розвитком патології. Вивчення всіх аспектів біохімії печінки дозволить бачити картину нормально функціонуючого органу та його участь у роботі всього організму та підтримці гомеостазу. Так само при нормальній роботі печінки здійснюється інтеграція всіх основних обмінів в організмі, причому вдається спостерігати початкові етапи метаболізму (наприклад, при первинному всмоктуванні речовин із кишечника) та кінцеві етапи з подальшим виведенням продуктів обміну з організму.

При порушеннях роботи печінки відбувається зрушення метаболізму у певний бік, тому необхідно вивчення патологічних станів органу подальшої діагностики захворювань. В даний час це особливо актуально, оскільки захворювання печінки прогресують, а досить добрих методів лікування поки не існує. До таких захворювань насамперед належать вірусні гепатити, цирози печінки (часто при систематичному вживанні алкоголю та інших шкідливих зовнішніх впливах, пов'язаних з несприятливою екологією), зрушення метаболізму при нераціональному харчуванні, онкологічні захворювання печінки. Тому дуже важливою є рання діагностика цих захворювань, яка може ґрунтуватися на біохімічних показниках.

Метою курсової роботи є розгляд функцій печінки та порівняння біохімічних показників роботи цього органу в нормі та патології; також вказівка ​​основних принципів лабораторної діагностики, короткий опис синдромів гепатитів різної етіології та наведення прикладів.

1. Функціональна біохімія печінки

Умовно функції печінки за біохімічними показниками можна розділити на: регуляторно-гомеостатичну функцію, що включає основні види обміну (вуглеводний, ліпідний, білковий, обмін вітамінів, водно-мінеральний та пігментний обміни), сечовиноутворювальну, жовчоутворювальну та знешкоджуючу функції. Такі основні функції та їх регулювання докладно розглянуті далі у цьому розділі.

1.1 Регуляторно-гомеостатична функція печінки

Печінка – центральний орган хімічного гомеостазу, де надзвичайно інтенсивно протікають усі обмінні процеси та де вони тісно переплітаються між собою.

1.1.1 Вуглеводний обмін у печінці та його регуляція

Моносахариди (зокрема глюкоза) надходять у печінку по воротній вені і піддаються різним перетворенням. Наприклад, при надмірному надходженні глюкози з кишечника вона депонується у вигляді глікогену, так само глюкоза виробляється печінкою в ході глікогенолізу та глюконеогенезу, надходить у кров і витрачається більшістю тканин. Регуляція вуглеводного обміну здійснюється завдяки тому, що печінка є єдиним органом, який підтримує постійний рівень глюкози в крові навіть в умовах голодування.

Доля моносахаридів різна залежно від природи, їхнього змісту у загальному кровотоку, потреб організму. Частина їх вирушить у печінкову вену, щоб підтримати гомеостаз, насамперед, глюкози крові та забезпечити потреби органів. Концентрація глюкози в крові визначається балансом швидкостей її надходження, з одного боку, та споживання тканинами з іншого. У постабсорбтивному стані (постабсорбтивний стан розвивається через 1,5-2 години після прийому їжі, так само називається істинним або метаболічним насиченням. Типовим постабсорбтивним станом вважають стан вранці до сніданку, після приблизно десятигодинної нічної перерви в прийомі їжі) і в нормі концентрація глюкози в крові дорівнює 60-100 мг/дл (3,3-5,5 моль). А решту моносахаридів (переважно глюкози) печінку використовує для потреб.

У гепатоцитах інтенсивно протікає метаболізм глюкози. Глюкоза, що надійшла з їжею, тільки в печінці за допомогою специфічних ферментних систем перетворюються в глюкозо-6-фосфат (тільки в такій формі глюкоза використовується клітинами). Фосфорилювання вільних моносахаридів - обов'язкова реакція на шляху їх використання, вона призводить до утворення більш реакційно-здатних сполук і тому може розглядатися як реакція активації. Галактоза і фруктоза, що надходять з кишечника, за участю відповідно галактокінази та фруктокінази фосфорилюються за першим вуглецевим атомом:

Глюкоза, що надходить у клітини печінки, також піддається фосфорилювання з використанням АТФ. Цю реакцію каталізує ферменти гексокіназу та глюкокіназу.

печінка патологія діагностика захворювання

Гексокіназа має високу спорідненість до глюкози (К м

Поряд з іншими механізмами це запобігає надмірному підвищенню концентрації глюкози в периферичній крові при травленні.

Утворення глюкозо-6-фосфату в клітині – своєрідна «пастка» для глюкози, оскільки мембрана клітини непроникна для фосфорильованої глюкози (немає відповідних транспортних білків). Крім того, фосфорилювання зменшує концентрацію вільної глюкози у цитоплазмі. В результаті створюються сприятливі умови для полегшеної дифузії глюкози у клітини печінки з крові.

Можлива і зворотна реакція перетворення глюкозо-6-фосфату на глюкозу при дії глюкозо-6-фосфатази, яка каталізує відщеплення фосфатної групи гідролітичним шляхом.

Вільна глюкоза, що утворилася, здатна дифундувати з печінки в кров. В інших органах і тканинах (крім нирок та клітин кишкового епітелію) глюкозо-6-фосфатази немає, і тому там проходить лише фосфорилювання, без зворотної реакції, і вихід глюкози з цих клітин неможливий.

Глюкозо-6-фосфат може перетворитися на глюкозо-1-фосфат за участю фосфоглюкомутази, яка каталізує оборотну реакцію.

Також глюкозо-6-фосфат може використовуватися в різних перетвореннях, основними з яких є: синтез глікогену, катаболізм з утворенням СО 2 і Н 2 Про або лактату, синтез пентоз. Водночас у процесі метаболізму глюкозо-6-фосфату утворюються проміжні продукти, які використовуються надалі для синтезу амінокислот, нуклеотидів, гліцерину та жирних кислот. Отже, глюкозо-6-фосфат - як субстрат для окислення, а й будівельний матеріал для синтезу нових сполук (додаток 1).

Отже, розглянемо окислення глюкози та глюкозо-6-фосфату у печінці. Цей процес йде двома шляхами: дихотомічним та апотомічним. Дихотомічний шлях це гліколіз, який включає «анаеробний гліколіз», що завершується утворенням молочної кислоти (лактату) або етанолу та СО 2 і «аеробний гліколіз» - розпад глюкози, що проходить через утворення глюкозо-6-фосфату, фруктозобісфосфату і такпіру у присутність кисню (аеробний метаболізм пірувату виходить за рамки вуглеводного обміну, проте може розглядатися як завершальна стадія: окислення продукту гліколізу - пірувата).

Апотомічний шлях окислення глюкози або пентозний цикл полягає в утворенні пентоз і поверненні пентоз в гексози в результаті розпадається одна молекула глюкози і утворюється СО 2 .

Гліколіз в анаеробних умовах- Складний ферментативний процес розпаду глюкози, що протікає без споживання кисню. Кінцевим продуктом гліколізу є молочна кислота. У процесі гліколізу утворюється АТФ.

Процес гліколізу протікає в гіалоплазмі (цитозолі) клітини та умовно ділиться на одинадцять етапів, які відповідно каталізують одинадцять ферментів:

1. Фосфорилювання глюкози та утворення глюкозо-6-фосфату – перенесення залишку ортофосфату на глюкозу за рахунок енергії АТФ. Каталізатором є гексокіназа. Цей процес було розглянуто вище.

1. Перетворення глюкозо-6-фосфату під дією ферменту глюкозо-6-фосфат-ізомерази на фруктозо-6-фосфат:
2. Фруктозо-6-фосфат знову фосфорилюється за рахунок другої молекули АТФ, реакція каталізується фосфофруктокіназою:

Реакція необоротна, протікає в присутності іонів магнію і є найповільнішою реакцією гліколізу.

1. Під впливом ферменту альдолази фруктозо-1,6-біфосфат розщеплюється на дві фосфотріози:

1. Реакція ізомеризації тріозофосфатів. Каталізується ферментом тріозофосфатизомеразою:

1. Гліцеральдегід-3-фосфат у присутності ферменту гліцеральдегідфосфатдегідрогенази, коферменту НАД та неорганічного фосфату піддається своєрідному окисленню з утворенням 1,3-біфосфогліцеринової кислоти та відновленої форми НАД - НАД*Н 2:

1. Реакція каталізується фосфогліцераткіназою, відбувається передача фосфатної групи в положенні 1 на АДФ з утворенням АТФ та 3-фосфогліцеринової кислоти (3-фосфогліцерат):

1. Внутрішньомолекулярне перенесення фосфатної групи, що залишилася, і 3-фосфогліцеринова кислота перетворюється на 2-фосфорліцеринову кислоту (2-фосфогліцерат):

Реакція легкооборотна і протікає у присутності іонів магнію.

9. Реакція каталізується ферментом єнолазою, 2-фосфогліцеринова кислота в результаті відщеплення молекули води переходить у фосфоенолпіровіноградну кислоту (фосфоенолпіруват), а фосфатний зв'язок у положенні 2 стає макроергічною:

1. Розрив макроергічного зв'язку та перенесення фосфатного залишку від фосфоенолпірувату на АДФ. Крталізується ферментом піруваткіназою:

11. Відновлення піровиноградної кислоти та утворення молочної кислоти (лактату). Реакція протікає за участю ферменту лактатдегідрогенази та коферменту НАД*Н 2, що утворився у шостій ракакції:

Гліколіз в аеробних умовах. У цьому процесі можна виділити три частини:

1. специфічні для глюкози перетворення, що завершуються утворенням пірувату (аеробний гліколіз);

2. загальний шлях катаболізму (окислювальне декарбоксилювання пірувату та цитратний цикл);

3. Мітохондріальний ланцюг перенесення електронів.

В результаті цих процесів глюкоза в печінці розпадається до С02 і Н20, а енергія, що звільняється, використовується для синтезу АТФ (додаток 2).

До обміну вуглеводів у печінці відносяться лише специфічні для глюкози перетворення, де відбувається розпад глюкози до пірувату, який можна розділити на два етапи:

1. Від глюкози до гліцеральдегідфосфату. У реакціях відбувається включення фосфатних залишків на гексози та перетворення гексози на тріозу (додаток 3). Реакції цього етапу каталізують такі ферменти: гексокіназу або глюкокіназу (1); фосфоглюкоізомераза (2); фосфофруктокіназа (3); альдолаза фруктозо-1,6-бісфосфату (4) ; фосфотріозоізомераза (5)

2. Від гліцеральдегідфосфату до пірувату. Це реакції, пов'язані із синтезом АТФ. Етап завершується перетворенням кожної молекули глюкози на дві молекули гліцеральдегідфосфату (додаток 4). У реакціях беруть участь п'ять ферментів: дегідрогеназу гліцеральдегідфосфату (6); фосфогліцераткіназа (7); фосфогліцеромутазу (8); енолаза (9); піруваткиназа (10).

Пентозофосфатний (фосфоглюконатний) шляхперетворення глюкози забезпечує клітину гідрованим НАДФ для відновлювальних синтезів та пентозами для синтезу нуклеотидів. У пентозофосфатному шляху можна виділити дві частини - окислювальний та неокислювальний шляхи.

1. Окислювальний шлях включає дві реакції дегідрування, де акцептор водню служить НАДФ (додаток 5). У другій реакції одночасно відбувається декарбоксилювання, вуглецевий ланцюг коротшає на один атом вуглецю і виходять пентози.
2. Неокислювальний шлях значно складніший. Тут немає реакцій дегідрування, він може служити тільки для повного розпаду пентоз (до С02 і Н20) або перетворення пентоз на глюкозу (додаток 6). Вихідними речовинами є п'ять молекул фруктозо-6-фосфату, що в сумі містять 30 вуглецевих атомів, кінцевий продукт реакції - шість молекул рибозо-5-фосфату, в сумі також містять 30 вуглецевих атомів.

Окислювальний шлях утворення пентоз і шлях повернення пентоз у гексоз разом складають циклічний процес:

У цьому циклі за один оберт повністю розпадається одна молекула глюкози, всі шість вуглецевих атомів якої перетворюються на С0 2 .

Так само в печінці йде зворотний гліколіз процес - глюконеогенез. Глюконеогенез- Процес синтезу глюкози з речовин невуглеводної природи. Його основною функцією є підтримання рівня глюкози у крові в період тривалого голодування та інтенсивних фізичних навантажень. Глюконеогенез забезпечує синтез 80-100 г глюкози на добу. Первинні субстрати глюконеогенезу - лактат, амінокислоти та гліцерол. Включення цих субстратів до глюконеогенезу залежить від фізіологічного стану організму. Лактат – продукт анаеробного гліколізу. Він утворюється за будь-яких станах організму в еритроцитах і працюючих м'язах. Таким чином, лактат використовується у глюконеогенезі постійно. Гліцерол вивільняється при гідроліз жирів у жировій тканині в період голодування або при тривалому фізичному навантаженні. Амінокислоти утворюються в результаті розпаду м'язових білків і включаються до глюконеогенезу при тривалому голодуванні або тривалій м'язовій роботі. Слід зазначити, що гліколіз протікає в цитозолі, а частина реакцій глюконеогенезу відбувається в мітохондріях.

Глюконеогенез в основному протікає тим же шляхом, що і гліколіз, але у зворотному напрямку (додаток 7). Однак три реакції гліколізу незворотні, і на цих стадіях реакції глюконеогенезу відрізняються від реакцій гліколізу.

Перетворення пірувату на фосфоенолпіруват (незворотна стадія I) здійснюється за участю двох ферментів: піруваткарбоксилази та карбоксикінази фосфоенолпірувату:

Дві інші незворотні стадії каталізуються фосфатазою фруктозо-1,6-бісфосфату та фосфатазою глюкозо-6-фосфату:

Кожна з незворотних реакцій гліколізу разом з відповідною реакцією глюконеогенезу утворює субстратний цикл (додаток 7, реакції 1, 2, 3).

Синтез глюкози (глюконеогенез з амінокислот та гліцерину). Глюкоза у печінці може синтезуватися з амінокислот та гліцерину. При катаболізмі амінокислот як проміжні продукти утворюються піруват або оксалоацетат, які можуть включатися в шлях глюконеогенезу на стадії першого субстратного циклу (додаток 7, реакція 1). Гліцерин утворюється при гідролізі жирів і може перетворюватися на глюкозу (додаток 8). Амінокислоти та гліцерин використовуються для синтезу глюкози головним чином при голодуванні або при низькому вмісті вуглеводів у раціоні (вуглеводне голодування).

Глюконеогенез може також відбуватися з лактату. Молочна кислота не є кінцевим продуктом обміну, але її освіта - це тупиковий шлях метаболізму: єдиний спосіб використання молочної кислоти пов'язаний з її перетворенням знову на піруват за участю тієї ж лактатдегідрогенази:

З клітин, у яких відбувається гліколіз, молочна кислота, що утворюється, надходить у кров і вловлюється в основному печінкою, де і перетворюється на піруват. Піруват у печінці частково окислюється, частково перетворюється на глюкозу - цикл Корі, або глюкозолактатпий цикл:

В організмі дорослої людини за добу може синтезуватись близько 80 г глюкози, головним чином у печінці. Біологічне значення глюконеогенезу полягає не тільки у поверненні лактату в метаболічний фонд вуглеводів, але й у забезпеченні глюкозою мозку при нестачі вуглеводів в організмі, наприклад, при вуглеводному або повному голодуванні.

Синтез глікогену (глікогенез). Як уже говорилося вище, частина глюкози, що надійшла в печінку, використовується в синтезі глікогену. Глікоген - розгалужений гомополімер глюкози, в якому залишки глюкози з'єднані в лінійних ділянках a-1,4-глікозидним зв'язком. У точках розгалуження мономери з'єднані a-1,6-глікозидними зв'язками. Ці зв'язки утворюються приблизно з кожним десятим залишком глюкози. Так виникає деревоподібна структура з молекулярною масою >10 7 Д, що приблизно 50 000 залишків глюкози (додаток 9). При полімеризації глюкози знижується розчинність молекули глікогену, що утворюється, і, отже, її вплив на осмотичний тиск у клітині. Ця обставина пояснює, чому у клітині депонується глікоген, а чи не вільна глюкоза.

Глікоген зберігається у цитозолі клітини у формі гранул діаметром 10-40 нм. Після прийому їжі, багатої на вуглеводи, запас глікогену в печінці може становити приблизно 5% від її маси.

Розпад глікогену печінки служить переважно підтримки рівня глюкози в крові в постабсорбтивном періоді. Тому вміст глікогену у печінці змінюється залежно від ритму харчування. При тривалому голодуванні воно знижується майже нуля.

Глікоген синтезується в період травлення (через 1-2 години після прийому вуглеводної їжі). Синтез глікогену з глюкози потребує витрат енергії.

Насамперед глюкоза піддається фосфорилювання за участю ферменту гексокінази та глюкокінази. Далі глюкозо-6-фосфат під впливом ферменту фосфоглюкомутази перетворюється на глюкозо-1-фосфат.

Глюкозо-1-фосфат, що утворився, вже безпосередньо залучається в синтез глікогену.

На першій стадії синтезу глюкозо-1-фосфат вступає у взаємодію з УТФ (урідінтріфосфат), утворюючи уридиндифосфатглюкозу (УДФ-глюкоза) та пірофосфат. Ця реакція каталізується ферментом глюкозо-1-фосфат-уридилілтрансферазою (УДФГ-пірофосфорилаза) (додаток 10).

На другій стадії – стадії утворення глікогену – відбувається перенесення глюкозного залишку, що входить до складу УДФ-глюкози, на глюкозидний ланцюг глікогену («затравочна» кількість) (додаток 11). При цьому утворюється б-1,4-глікозидний зв'язок між першим атомом вуглецю додається залишку глюкози і 4-гідроксильною групою залишку глюкози ланцюга. Ця реакція каталізується ферментом глікогенсинтазою. УДФ, що утворюється, потім знову фосфорилюється в УТФ за рахунок АТФ, і таким чином весь цикл перетворень глюкозо-1-фосфату починається спочатку.

Встановлено, що глікогенсинтаза нездатна каталізувати утворення б-1,6-глікозидного зв'язку, що є в точках розгалуження глікогену. Цей процес каталізує спеціальний фермент, що одержав назву глікогенрозгалужувального ферменту, або аміло-1,4-1,6-трансглюкозидази. Останній каталізує перенесення кінцевого олігосахаридного фрагмента, що складається з 6 або 7 залишків глюкози, з нередукуючого кінця одного з бічних ланцюгів, що нараховує не менше 11 залишків, на 6-гідроксильну групу залишку глюкози того ж чи іншого ланцюга глікогену. В результаті утворюється новий бічний ланцюг. Розгалуження збільшує швидкість синтезу та розщеплення глікогену.

Розпад глікогенуабо його мобілізаціявідбуваються у відповідь підвищення потреби організму в глюкозі. Глікоген печінки розпадається переважно в інтервалах між прийомами їжі, розпад прискорюється під час фізичної роботи. Розпад глікогену відбувається за участю двох ферментів: глікогенфосфорилази та ферменту з подвійною специфічністю - 4:4-трансферази-б-1,6-глікозидази. Глікогенфосфорилаза каталізує фосфороліз 1,4-глікозидного зв'язку нередукуючих кінців глікогену, глюкозні залишки відщеплюються один за одним у формі глюкозо-1-фосфату (додаток 12). При цьому глікогенфосфорилаза не може відщеплювати глюкозні залишки від коротких гілок, що містять менше 5 глюкозних залишків; такі гілки видаляються 4:4-трансферазою-б-1,6-глікозидазою. Цей фермент каталізує перенесення фрагмента з трьох залишків короткої гілки на кінцевий глюкозний залишок довшої гілки; крім того, він гідролізує 1,6-глікозидний зв'язок і таким чином видаляє останній залишок гілки (додаток 13).

Голодування протягом 24 год призводить практично до повного зникнення глікогену у клітинах печінки. Однак при ритмічному харчуванні кожна молекула глікогену може існувати невизначено довго: за відсутності травлення та надходження в тканини глюкози молекули глікогену зменшуються за рахунок розщеплення периферичних гілок, а після чергового їди знову виростають до колишніх розмірів.

Глюкозо-1-фосфат, що утворюється з глікогену, за участю фосфоглюкомутази перетворюється на глюкозо-6-фосфат, подальша доля якого в печінці та м'язах різна. У печінці глюкозо-6-фосфат перетворюється на глюкозу за участю глюкозо-6-фосфатази, глюкоза виходить у кров і використовується в інших органах та тканинах.

Регуляція процесів глікогенезу та глікогенолізуздійснюється гормонами: інсуліном, глюкагоном, адреналіном. Первинний сигнал для синтезу інсуліну та глюкагону – зміна концентрації глюкози в крові. Інсулін і глюкагон постійно присутні в крові, але при зміні абсорбтивного періоду на постабсорбтивний змінюється їхня відносна концентрація, що є головним фактором, що перемикає метаболізм глікогену в печінці. Відношення концентрації інсуліну в крові до концентрації глюкагону називають інсулін-глюкагоновий індекс. У постабсорбтивному періоді інсулін-глюкагоновий індекс знижується, і вирішальне значення в регуляції концентрації глюкози та крові набуває концентрація глюкагону. У період травлення переважає вплив інсуліну, оскільки інсулін-глюкагоновий індекс у цьому випадку підвищується. У цілому нині інсулін впливає обмін глікогену протилежно глюкагону. Інсулін знижує концентрацію глюкози у крові під час травлення.

Гормон адреналін стимулює виведення глюкози з печінки в кров, щоб забезпечити тканини (в основному мозок і м'язи) «паливом» в екстремальній ситуації.

Регуляторним фактором у метаболізмі глікогену є також величина До мглюкокінази, яка набагато вища, ніж К м гексокінази - печінка не повинна споживати глюкозу для синтезу глікогену, якщо її кількість у крові в межах норми.

Ліпідний обмін у печінці включає біосинтез різних ліпідів (холестерину, триацилгліцерину, фосфогліцеридів, сфінгомієліну та ін.) які надходять у кров і розподіляються по інших тканинах і згоряння (окислення) жирних кислот з утворенням кетонових тіл, які використовуються як джерело енергії для.

Доставка жирних кислот до місця окислення - до мітохондрій клітин печінки - відбувається складним шляхом: за участю альбуміну здійснюється транспорт жирних кислот у клітину; за участю спеціальних білків – транспорт у межах цитозолю; за участю карнітину – транспорт жирної кислоти з цитозолю в мітохондрії.

Процес окислення жирних кислотскладається з наступних основних етапів.

1. Активація жирних кислот. Активація протікає на зовнішній поверхні мембрани мітохондрії за участю АТФ, коензиму А (HS-KoA) та іонів Mg 2+ . Реакція каталізується ферментом ацил-КоА-синтетазою:

Активація протікає у 2 етапи. Спочатку жирна кислота реагує з АТФ з утворенням ациладенілату, далі сульфгідрильна група КоА діє на міцно пов'язаний з ферментом ациладенілат з утворенням ацил-КоА та АМФ.

Потім слідує транспорт жирних кислот всередину мітохондрій. Переносником активованих жирних кислот із довгим ланцюгом через внутрішню мітохондріальну мембрану служить карнітин. Ацильна група переноситься з атома сірки КоА на гідроксильну групу карнітину.

2. Утворюється ацилкарнітин, який дифундує через внутрішню мітохондріальну мембрану:

Реакція протікає за участю специфічного цитоплазматичного ферменту карнітин-ацилтрансферази. Після проходження ацилкарнітину через мембрану мітохондрій відбувається зворотна реакція - розщеплення ацилкарнітину за участю HS-KoA та мітохондріальної карнітин-ацилтрансферази:

3. Внутрімітохондріальне окислення жирних кислот. Процес окислення жирної кислоти у мітохондріях клітини включає кілька послідовних реакцій.

Перша стадія дегідрування. Ацил-КоА в мітохондріях піддається ферментативного дегідрування, при цьому ацил-КоА втрачає 2 атоми водню в б-і-положеннях, перетворюючись на КоА-ефір ненасиченої кислоти. Реакцію каталізує ацил-КоА-дегідрогеназу, продуктом є єноіл-КоА:

Стадія гідратації. Ненасичений ацил-КоА (єноїл-КоА) за участю ферменту єноїл-КоА-гідратази приєднує молекулу води. В результаті утворюється в-оксиацил-КоА (або 3-гідроксиацил-КоА):

Друга стадія дегідрування. Утворився в-оксиацил-КоА (3-гидроксиацил-КоА) потім дегідрується. Цю реакцію каталізують НАД-залежні дегідрогенази:

Тіолазна реакція. Розщеплення 3-оксоацил-КоА за допомогою тіолової групи другої молекули КоА. В результаті утворюється укорочений на два вуглецевих атоми ацил-КоА і двовуглецевий фрагмент у вигляді ацетил-КоА. Ця реакція каталізується ацетил-КоА-ацилтрансферазою (в-ке-тотіолазою):

Ацетил-КоА, що утворився, піддається окисленню в циклі трикарбонових кислот, а ацил-КоА, що укоротився на два вуглецевих атоми, знову багаторазово проходить весь шлях в-окислення аж до утворення бутирил-КоА (4-вуглецеве з'єднання), який у свою чергу окислюється до 2 молекул ацетил-КоА.

Біосинтез жирних кислот. Синтез жирних кислот протікає у цитоплазмі клітини. У мітохондріях переважно відбувається подовження існуючих ланцюгів жирних кислот. Встановлено, що у цитоплазмі печінкових клітин синтезується пальмітинова кислота (16 вуглецевих атомів), а мітохондріях цих клітин із цієї пальмитиновой кислоти чи з жирних кислот екзогенного походження, тобто. що надходять з кишечника, утворюються жирні кислоти, що містять 18, 20 та 22 вуглецевих атоми.

Мітохондріальна система біосинтезу жирних кислот включає кілька модифіковану послідовність реакцій в-окислення, і здійснює тільки подовження існуючих в організмі середньоланцюжкових жирних кислот, в той час як повний біосинтез пальмітинової кислоти з ацетил-КоА активно протікає в цитозол, тобто. поза мітохондріями, зовсім іншим шляхом.

Позамітохондріальна система біосинтезу жирних кислот (ліпогенез) знаходиться в розчинній (цитозольній) фракції клітин печінки. Біосинтез жирних кислот протікає за участю НАДФН, АТФ, Мn2+ та НСО3- (як джерело СО2); субстратом є ацетил-КоА, кінцевим продуктом – пальмітинова кислота.

Освітаненасичених жирних кислот. Елонгація жирних кислот.

Дві найбільш поширені мононенасичені жирні кислоти – пальмітоолеїнова та олеїнова – синтезуються з пальмітинової та стеаринової кислот. Ці перетворення протікають у мікросомах клітин печінки. Перетворенню піддаються лише активовані форми пальмітинової та стеаринової кислот. Ферменти, що у цих перетвореннях, отримали назву десатураз. Поряд з десатурацією жирних кислот (утворення подвійних зв'язків) у мікросомах відбувається їх подовження (елонгація), причому обидва ці процеси можуть поєднуватися і повторюватися. Подовження ланцюга жирної кислоти відбувається шляхом послідовного приєднання до відповідного ацил-КоА двовуглецевих фрагментів за участю малоніл-КоА та НАДФН. Ферментна система, що каталізує подовження жирних кислот, отримала назву елонгази. Шляхи перетворення пальмітинової кислоти в реакціях десатурації та елонгації представлені у додатку 14.

Біосинтез тригліцеридів. Синтез тригліцеридів походить з гліцерину та жирних кислот (головним чином стеаринової, пальмітинової та олеїнової). Перший шлях біосинтезу тригліцеридів у печінці протікає через утворення б-гліцерофосфату (гліцерол-3-фосфату) як проміжної сполуки, гліцерин фосфорилюється за рахунок АТФ з утворенням гліцерол-3-фосфату:

Другий шлях в основному пов'язаний з процесами гліколізу та глікогенолізу. Відомо, що в процесі гліколітичного розпаду глюкози утворюється дигідроксиацетонфосфат, який у присутності цитоплазматичної гліцерол-3-фосфатдегідрогенази здатний перетворюватися на гліцерол-3-фосфат:

Гліцерол-3-фосфат, що утворився тим чи іншим шляхом, послідовно ацилюється двома молекулами КоА-похідної жирної кислоти. В результаті утворюється фосфатидна кислота (фосфатидат):

Ацилирование гліцерол-3-фосфату протікає послідовно, тобто. у 2 етапи. Спочатку гліцерол-3-фосфат-ацилтрансфераза каталізує утворення лізофосфатидату. Далі фосфатидна кислота гідролізується фосфатидат-фосфогідролазою до 1,2-дигліцериду (1,2-діацилгліцеролу):

Потім 1,2-дигліцерид ацилюється третьою молекулою ацил-КоА і перетворюється на тригліцерид (триацилгліцерол). Ця реакція каталізується діацилгліцерол-ацилтрансферазою:

Встановлено, що більшість ферментів, що беруть участь у біосинтезі тригліцеридів, знаходяться в ендоплазматичному ретикулумі, і тільки деякі, наприклад гліцерол-3-фосфат-ацилтрансфераза, - в мітохондріях.

Метаболізм фосфоліпідів. Фосфоліпіди відіграють важливу роль у структурі та функції клітинних мембран, активації мембранних та лізосомальних ферментів, у проведенні нервових імпульсів, зсіданні крові, імунологічних реакціях, процесах клітинної проліферації та регенерації тканин, у переносі електронів у ланцюги дихальних ферментів. Особлива роль фосфоліпідам приділяється у формуванні ліпопротеїдних комплексів. Найбільш важливі фосфоліпіди синтезуються головним чином ендоплазматичної мережі клітини.

Центральну роль у біосинтезі фосфоліпідів відіграють 1,2-дигліцериди (у синтезі фосфатидилхолінів та фосфатидилетаноламінів), фосфатидна кислота (у синтезі фосфатидилінозитів) та сфінгозин (у синтезі сфінгомієлінів). Цитидинтрифосфат (ЦТФ) бере участь у синтезі практично всіх фосфоліпідів.

Біосинтез холестерину. У синтезі холестерину можна виділити три основні стадії: I – перетворення активного ацетату на мевалонову кислоту, II – утворення сквалену з мевалонової кислоти, III – циклізація сквалену на холестерин.

Розглянемо стадію перетворення активного ацетату на мевалонову кислоту. Початковим етапом синтезу мевалонової кислоти з ацетил-КоА є утворення ацетоацетил-КоА за допомогою оборотної тіолазної реакції. Потім при подальшій конденсації ацетоацетил-КоА з 3-ї молекулою ацетил-КоА за участю гідроксиметилглутарил-КоА-синтази (ГМГ-КоА-синтаза) утворюється в-гідрокси-в-метилглутарил-КоА. Далі в-гідрокси-в-метилглутарил-КоА під дією регуляторного ферменту НАДФ-залежної гідроксиметилглутарил-КоА-редуктази (ГМГ-КоА-редуктаза) в результаті відновлення однієї з карбоксильних груп та відщеплення HS-KoA перетворюється на мевалонову кислоту.

Поряд з класичним шляхом біосинтезу мевалонової кислоти є другий шлях, в якому як проміжний субстрат утворюється в-гідрокси-в-метилглутарил-S-АПБ. Реакції цього шляху ідентичні початковим стадіям біосинтезу жирних кислот до утворення ацетоацетил-S-АПБ. В освіті мевалонової кислоти цим шляхом бере участь ацетил-КоА-карбоксилаза - фермент, який здійснює перетворення ацетил-КоА в малоніл-КоА.

На II стадії синтезу холестерину мевалонова кислота перетворюється на сквален. Реакції ІІ стадії починаються з фосфорилювання мевалонової кислоти за допомогою АТФ. В результаті утворюється 5-фосфорний ефір, а потім 5-пірофосфорний ефір мевалонової кислоти 5-пірофосфомевалонова кислота в результаті подальшого фосфорилювання третинної гідроксильної групи утворює нестабільний проміжний продукт - 3-фосфо-5-пірофосфомевалонову кислоту, яка, декарбокося перетворюється на ізопентенілпірофосфат. Останній ізомеризується в диметил-алілпірофосфат. Потім обидва ізомерні ізопентенілпірофосфати (диметилаллілпірофосфат та ізопентенілпірофосфат) конденсуються з вивільненням пірофосфату та утворенням геранілпірофосфату. До геранілпірофосфату знову приєднується ізопентенілпірофосфат. Внаслідок цієї реакції утворюється фарнезилпірофосфат. У заключній реакції даної стадії внаслідок НАДФН-залежної відновної конденсації 2 молекул фарнезилпірофосфату утворюється сквален.

На ІІІ стадії біосинтезу холестерину сквален під впливом сквален-оксидоциклази циклізується з утворенням ланостерину. Подальший процес перетворення ланостерину на холестерин включає ряд реакцій, що супроводжуються видаленням трьох метильних груп, насиченням подвійного зв'язку в бічній ланцюгу і переміщенням подвійного зв'язку.

Загальна схема синтезу холестерину представлена ​​у додатку 15.

Метаболізм кетонових тіл. Під терміном кетонові (ацетонові) тіла мають на увазі ацетооцтову кислоту (ацетоацетат) СН3СОСН2СООН, в-оксимасляну кислоту (в-оксибутират, або D-3-гідроксибутират) СН3СНОНСН2СООН і ацетон СН3СОСН3.

Утворення кетонових тіл відбувається у кілька етапів (додаток 16). На першому етапі з 2 молекул ацетил-КоА утворюється ацетоацетил-КоА. Реакція каталізується ферментом ацетил-КоА-ацетилтрансферазою (3-кетотіолазою). Потім ацетоацетил-КоА взаємодіє ще з однією молекулою ацетил-КоА. Реакція протікає під впливом ферменту гідроксиметилглутарил-КоА-синтетази. В-окси-в-метилглутарил-КоА, що утворився, здатний під дією гідроксиметилглутарил-КоА-ліази розщеплюватися на ацетоацетат і ацетил-КоА. Ацетоацетат відновлюється за участю НАД-залежної D-3-гідроксибутиратдегідрогенази, при цьому утворюється D-оксимасляна кислота (D-3-гідроксибутират).

Існує другий шлях синтезу кетонових тіл. Ацетил-КоА, що утворився шляхом конденсації 2 молекул, ацетоацетил-КоА здатний відщеплювати коензим А і перетворюватися на ацетоацетат. Цей процес каталізується ферментом ацетоацетил-КоА-гідролазою (деацилазою). Однак другий шлях утворення ацетооцтової кислоти (ацетоацетату) не має суттєвого значення, оскільки активність деацилази в печінці низька.

У крові здорової людини кетонові тіла містяться лише в дуже невеликих концентраціях (у сироватці 0,03-0,2 ммоль/л). Слід наголосити на важливості ролі кетонових тіл у підтримці енергетичного балансу. Кетонові тіла - постачальники палива для м'язів, нирок і діють, можливо, як частина регуляторного механізму із зворотним зв'язком, запобігаючи надзвичайній мобілізації жирних кислот із жирових депо. Печінка в цьому сенсі є винятком, вона не використовує кетонові тіла як енергетичний матеріал. З мітохондрій печінки ці сполуки дифундують у кров і переносяться до периферичних тканин.

Печінка є центральним місцем обміну ВЖК. Сюди вони надходять із кишечника, жирових депо у складі альбумінів плазми крові.

Регуляція синтезу та розпаду жирів у печінці. У клітинах печінки є активні ферментні системи та синтезу та розпаду жирів. Регуляція обміну жирів значною мірою визначається регуляцією обміну жирних кислот, але з вичерпується цими механізмами. Синтез жирних кислот і жирів активується при травленні, а їхній розпад — у постабсорбтивному стані та при голодуванні. Крім того, швидкість використання жирів пропорційна інтенсивності м'язової роботи. Регуляція обміну жирів тісно пов'язана із регуляцією обміну глюкози. Як і у разі обміну глюкози, у регуляції обміну жирів важливу роль відіграють гормони інсулін, глюкагон, адреналін та процеси перемикання фосфорилювання-дефосфорилювання білків.

Регуляція обміну білків у печінці здійснюється завдяки інтенсивному біосинтезу в ній білків та окисленню амінокислот. За добу в організмі людини утворюється близько 80-100 г білка, їх половина в печінці. При голодуванні печінка найшвидше витрачає свої резервні білки для постачання амінокислот інших тканин. Втрати білка у печінці становлять приблизно 20%; тоді як у інших органах трохи більше 4%. Білки печінки в нормі оновлюються повністю кожні 20 діб. Більшість синтезованих білків печінка відправляє у плазму крові. При потребі (наприклад, при повному чи білковому голодуванні) ці протеїни також є джерелами необхідних амінокислот.

Вступивши через ворітну вену в печінку, амінокислоти піддаються ряду перетворень, так само значна частина амінокислот розноситься кров'ю по всьому організму і використовується для фізіологічних цілей. Печінка забезпечує баланс вільних амінокислот організму шляхом синтезу замінних амінокислот та перерозподілу азоту. Всмокталися амінокислоти в першу чергу використовуються як будівельний матеріал для синтезу специфічних тканинних білків, ферментів, гормонів та інших біологічно активних сполук. Деяка кількість амінокислот піддається розпаду з утворенням кінцевих продуктів білкового обміну (СО2, Н2О та NH3) та звільненням енергії.

Усі альбуміни, 75-90% б-глобулінів (б1-антитрипсин, б2-макроглобулін – інгібітори протеаз, білки гострої фази запалення), 50% в-глобулінів плазми синтезуються гепатоцитами. У печінці відбувається синтез білкових факторів згортання крові (протромбіну, фібриногену, проконвертину, акцелератора глобуліну, фактора Крістмаса, фактора Стюарта-Прауера) та частина природних основних антикоагулянтів (антитромбін, протеїн С та ін.). Гепатоцити беруть участь в утворенні деяких інгібіторів фібринолізу, регулятори еритропоезу - еритропоетин - утворюються в печінці. Глікопротеїн гаптоглобіну, що вступає в комплекс з гемоглобіном для попередження його виділення нирками, теж має печінкове походження. Дане з'єднання належить до білків гострої фази запалення, має пероксидазну активність. Церулоплазмін, що також є глікопротеїном, що синтезується печінкою, можна вважати позаклітинною супероксиддисмутазою, що дозволяє захищати мембрани клітин; мало того, він стимулює продукцію антитіл. Подібною дією, тільки на клітинний імунітет, має трансферин, полімеризація якого здійснюється гепатоцитами.

Ще один углеводсодержащий білок, але з імуносупресивними властивостями, здатний синтезуватися печінкою - б-фетопротеїн, зростання концентрації якого в плазмі служить цінним маркером деяких пухлин печінки, яєчок і яєчників. Печінка – джерело більшої частини протеїнів системи комплементу.

У печінці найбільш активно протікає обмін мономерів білків - амінокислот: синтез замінних амінокислот, синтез небілкових азотистих сполук з амінокислот (креатину, глутатіону, нікотинової кислоти, пуринів і піримідинів, порфіринів, дипептидів, і кисломолочних кислот, коферментів, пантенів, коферментів, пантенів, коферментів, пантоменів, коферментів, пантемінокислот). який знешкоджується у печінці при синтезі сечовини.

Отже, розглянемо загальнішляхи обміну амінокислот. Загальні шляхи перетворення амінокислот у печінці включають реакції дезамінування, трансамінування, декарбоксилювання та біосинтез амінокислот.

Дезамінування амінокислот. Доведено існування 4 типів дезамінування амінокислот (відщеплення аміногрупи) (додаток 17). Виділено відповідні ферментні системи, що каталізують ці реакції, та ідентифіковані продукти реакції. У всіх випадках NH 2 -група амінокислоти звільняється у вигляді аміаку. Крім аміаку, продуктами дезамінування є жирні кислоти, оксикислоти та кетокислоти.

Трансамінування амінокислот. Під трансамінуванням мають на увазі реакції міжмолекулярного перенесення аміногрупи (NH2-) від амінокислоти на б-кетокислоту без проміжного утворення аміаку. Реакції трансамінування є оборотними та протікають за участю специфічних ферментів амінотрансфераз, або трансаміназ.

Приклад реакції трансамінування:

Декарбоксилювання амінокислот. Процес відщеплення карбоксильної групи амінокислот у вигляді СО2. Продукти реакції, що утворюються - біогенні аміни. Реакції декарбоксилювання на відміну інших процесів проміжного обміну амінокислот є незворотними. Вони каталізуються специфічними ферментами – декарбоксилазами амінокислот.

Знешкодженняаміаку в організмі. В організмі людини розпадається близько 70 г амінокислот на добу, при цьому в результаті реакцій дезамінування та окислення біогенних амінів звільняється велика кількість аміаку, що є високотоксичною сполукою. Тому концентрація аміаку в організмі має зберігатись на низькому рівні. Рівень аміаку у крові гаразд не перевищує 60 мкмоль/л. Аміак повинен піддаватися зв'язуванню в печінці з утворенням нетоксичних сполук, що легко виділяються із сечею.

Один із шляхів зв'язування та знешкодження аміаку в організмі це біосинтез глутаміну (і, можливо, аспарагіну). Глутамін та аспарагін виділяються із сечею у невеликій кількості. Швидше вони виконують транспортну функцію перенесення аміаку у нетоксичній формі. Синтеза глутаміну, що каталізується глутамінсинтетазою.

Другий та основний шлях знешкодження аміаку в печінці – утворення сечовини, який буде розглянуто нижче у сечовиноосвітній функції печінки.

У гепатоцитах окремі амінокислоти зазнають специфічних перетворень. З сірковмісних амінокислот утворюється таурин, який пізніше включається в парні жовчні кислоти (таурохолева, тауродезоксихолева), а також може служити антиоксидантом, зв'язуючи гіпохлорит аніон, стабілізувати мембрани клітин; відбувається активація метіоніну, який у вигляді S- Аденозилметіоніну служить джерелом метильних груп реакціях закінчення генезу креатину, синтезу холіну для холінфосфатидів (ліпотропних речовин).

Біосинтез замінних амінокислот. Будь-яка із замінних амінокислот може синтезуватися в організмі у необхідних кількостях. При цьому вуглецева частина амінокислоти утворюється з глюкози, а аміногрупа вводиться з інших амінокислот шляхом трансамінування. Аланії, аспартат, глутамат утворюються з пірувату, оксалоацетату та б-кетоглутарату відповідно. Глутамін утворюється з глутамінової кислоти при дії глутамінсинтетази:

Аспарагін синтезується з аспарагінової кислоти та глутаміну, який служить донором амідної групи; реакцію каталізує аспарагінсинтетазу пролін утворюється з глутамінової кислоти. Гістидин (частково замінна амінокислота) синтезується з АТФ та рибози: пуринова частина АТФ постачає фрагмент -N=CH-NH-для імідазольного циклу гістидину; решта молекули утворюється за рахунок рибози.

Якщо в їжі немає замінної амінокислоти, клітини синтезують її з інших речовин і тим самим підтримується повний набір амінокислот, необхідний для синтезу білків. Якщо ж відсутня хоча б одна із незамінних амінокислот, то припиняється синтез білків. Це тим, що у складі переважної більшості білків входять все 20 амінокислот; отже, якщо немає хоча б однієї з них, синтез білків неможливий.

Частково замінні амінокислоти синтезуються в організмі, проте швидкість їхнього синтезу недостатня для забезпечення всієї потреби організму в цих амінокислотах, особливо у дітей. Умовно замінні амінокислоти можуть синтезуватися з незамінних: цистеїн з метіоніну, тирозин з фенілаланіну. Інакше кажучи, цистеїн та тирозин – це замінні амінокислоти за умови достатнього надходження з їжею метіоніну та фенілаланіну.

1.1.4 Участь печінки обміну вітамінів

Участь печінки в обміні вітамінів складається з процесів депонування всіх жиророзчинних вітамінів: А, Д, Е, К, F (секреція жовчі також забезпечує всмоктування цих вітамінів) і багатьох гідровітамінів (В 12 , фолієва кислота, В 1 , В 6 , РР та ін), синтезу деяких вітамінів (нікотинова кислота) та коферментів.

Особлива печінка полягає в тому, що в ній відбувається активація вітамінів:

1. Фолієва кислота за допомогою вітаміну С відновлюється в тетрагідрофолієву кислоту (ТГФК); Відновлення зводиться до розриву двох подвійних зв'язків та приєднання чотирьох водневих атомів у положеннях 5, 6, 7 та 8 з утворенням тетрагідрофолієвої кислоти (ТГФК). Воно протікає в 2 стадії тканин за участю специфічних ферментів, що містять відновлений НАДФ. Спочатку за дії фолатредуктази утворюється дигідрофолієва кислота (ДГФК), яка за участю другого ферменту - дигідрофолатредуктази - відновлюється в ТГФК:

1. Вітаміни В 1 і 6 фосфорилируются в тіаміндифосфат і піридоксальфосфат відповідно . Вітамін В 6 (піридоксин) похідний 3-оксипіридину. Терміном вітамін В 6 позначають усі три похідних 3-оксипіридину, що мають однакову вітамінну активність: піридоксин (піридоксол), піридоксаль і піридоксамін:

Хоча всі три похідні 3-оксипіридину наділені вітамінними властивостями, коферментні функції виконують тільки фосфорильовані похідні піридоксалю і піридоксаміну. Фосфорилювання піридоксалю та піридоксаміну є ферментативною реакцією, що протікає за участю специфічних кіназ. Синтез піридоксальфосфату, наприклад, каталізує піридоксалькіназу:

Вітамін В 1 (тіамін). У хімічній структурі його містяться два кільця - піримідинове та тіазолове, з'єднаних метиленовим зв'язком. Обидві кільцеві системи синтезуються окремо як фосфорильованих форм, потім об'єднуються через четвертинний атом азоту.

У перетворенні вітаміну B1 на його активну форму - тіамінпірофосфат (ТПФ), званий також тіаміндифосфатом (ТДФ), бере участь специфічний АТФ-залежний фермент тіамінпірофосфокіназа.

1. Частина каротинів перетворюється на вітамін А під впливом каротиндиоксигенази. Каротини є провітамінами для вітаміну А. Відомі 3 типи каротинів: б-, в-і г-каротини, що відрізняються один від одного хімічною будовою та біологічною активністю. Найбільшу біологічну активність має в-каротин, оскільки він містить два в-іононових кільця і ​​при розпаді в організмі з нього утворюються дві молекули вітаміну А:

При окислювальному розпаді б- і г-каротинів утворюється тільки по одній молекулі вітаміну А, оскільки ці провітаміни містять по одному іононовому кільцю.

4. Вітамін Д піддається першому гідроксилювання на шляху отримання гормону кальцитріолу; у печінці здійснюється гідроксилювання у 25-му положенні. Ферменти, що каталізують ці реакції, називаються гідроксилазами або монооксигеназами. У реакціях гідроксилювання використовується молекулярний кисень.

5. Окислився вітамін С відновлюється в аскорбінову кислоту;

6. Вітаміни РР, В 2 пантотенова кислота включаються у відповідні нуклеотиди (НАД + , НАД + Ф, ФМН, ФАД, КоА-SH);

7. Вітамін К окислюється, щоб у вигляді свого пероксиду служити коферментом дозрівання (посттрансляційної модифікації) білкових факторів згортання крові.

У печінці синтезуються білки, що виконують транспортні функції стосовно вітамінів. Наприклад, ретинолзв'язуючий білок (його вміст зменшується при пухлинах), вітамін Е-зв'язуючий білок і т.д. Частина вітамінів, насамперед жиророзчинних, а також продуктів їх перетворень, виділяється з організму в складі жовчі.

1.1.5 Участь печінки у водно-мінеральному обміні

Участь печінки у водно-мінеральному обміні полягає в тому, що вона доповнює діяльність нирок у підтримці водно-сольової рівноваги і є внутрішнім фільтром організму. Печінка затримує іони Na ​​+ , К + , Сl - , Ca 2+ та воду і виділяє їх у кров. Крім того, печінка депонує макро- (К, Na, Ca, Mg, Fe) та мікро- (Cu, Mn, Zn, Cо, As, Cd, Pb, Se) елементи та бере участь у їх розподілі за іншими тканинами за допомогою транспортних білків.

Для накопичення заліза гепатоцити синтезують спеціальний білок – феритин. У ретикулоендотеліоцитах печінки та селезінки реєструється водонерозчинний залізовмісний протеїновий комплекс - гемосидерін. У гепатоцитах синтезується церулоплазмін, який крім вищезгаданих функцій виконує роль транспортного білка для іонів міді. Трансферин, що має як і церулоплазмін, поліфункціональність, також утворюється в печінці і використовується для перенесення в плазмі крові тільки іонів заліза. Цей білок необхідний для ембріонального росту клітин під час формування печінки. У печінці іон Zn включається до алкогольдегідрогенази, необхідної для біотрансформації етанолу. З'єднання селену, що надійшли в гепатоцити, перетворюються в Se-містять амінокислоти і за допомогою специфічної т-РНК включаються в різні Se-протеїни: глутатіонпероксидазу (ГПО), 1-йодтиронін-5' - дейодиназу, Se-протеїн Р. Останній вважають основним транспортером цього мікроелемента. Дейодиназа, виявлена ​​у печінці, забезпечує конверсію прогормону тироксину в активну форму - трийодтиронин. Як відомо, глутатіонпероксидаза – ключовий фермент антирадикального захисту. У печінці сірка, включена до амінокислот, окислюється до сульфатів, які у вигляді ФАФС (фосфоаденозилфосфосульфатів) використовуються в реакціях сульфування ГАГів, ліпідів, а також у процесах біотрансформації ксенобіотиків та деяких ендогенних речовин (приклади продуктів инок). Печінка здатна служити тимчасовим депо води, особливо при набряках (кількість Н 2 Про може становити до 80% маси органа) .

1.1.6 Участь печінки у пігментному обміні

Участь печінки в обміні пігментів проявляється в перетворенні хромопротеїдів до білірубіну в клітинах РЕМ, що є в печінці, кон'югації білірубіну в самих печінкових клітинах і розкладанні в них уробіліногену, що всмоктується з кишечника, до непігментних продуктів.

Гемохромогенні пігменти, що утворюються в організмі при розпаді гемоглобіну (у значно меншій мірі при розпаді міоглобіну, цитохромів та ін.).

Початковим етапом розпаду гемоглобіну (у клітинах макрофагів, зокрема у зірчастих ретикулоендотеліоцитах, а також у гістіоцитах сполучної тканини будь-якого органу) є розрив одного метинового містка з утворенням вердоглобіну. Надалі від молекули вердоглобіну відщеплюються атом заліза та білок глобін. В результаті утворюється білівердин, який є ланцюжком з чотирьох пірольних кілець, пов'язаних метановими містками. Потім білівердин, відновлюючись, перетворюється на білірубін - пігмент, що виділяється з жовчю і тому званий жовчним пігментом. Білірубін, що утворився, називається непрямим (некон'югованим) білірубіном. Він нерозчинний у питній воді, дає непряму реакцію з диазореактивом, тобто. реакція протікає лише після попередньої обробки спиртом. У печінці білірубін з'єднується (кон'югує) із глюкуроновою кислотою. Ця реакція каталізується ферментом УДФ-глюкуронілтрансферазою, у своїй глюкуронова кислота входить у реакцію активної формі, тобто. у вигляді УДФГК. Глюкуронід білірубіну, що утворюється, отримав назву прямого білірубіну (кон'югований білірубін). Він розчинний у воді та дає пряму реакцію з діазореактивом. Більшість білірубіну з'єднується з двома молекулами глюкуронової кислоти, утворюючи диглюкуронід білірубіну. Прямий білірубін, що утворився в печінці, разом з дуже невеликою частиною непрямого білірубіну виводиться з жовчю в тонку кишку. Тут від прямого білірубіну відщеплюється глюкуронова кислота і відбувається його відновлення з послідовним утворенням мезобілірубіну та мезобіліногену (уробіліногену). З тонкої кишки частина мезобіліногену (уробіліногену), що утворився, резорбується через кишкову стінку, потрапляє у ворітну вену і струмом крові переноситься в печінку, де розщеплюється повністю до ді- і трипірролів. Таким чином, у нормі до загального кола кровообігу та сечі мезобіліноген не потрапляє. Основна кількість мезобіліногену з тонкої кишки надходить у товсту і тут відновлюється до стеркобіліногену за участю анаеробної мікрофлори. Стеркобіліноген, що утворився в нижніх відділах товстої кишки (в основному в прямій кишці) окислюється до стеркобіліну і виділяється з калом. Лише невелика частина стеркобіліногену всмоктується в систему нижньої порожнистої вени (попадає спочатку в гемороїдальні вени) і надалі виводиться із сечею (додаток 18).

У більшості випадків захворювань печінки клінічні тести уточнюють характер ураження, ґрунтуючись на принципах синдромальної діагностики. Основні патологічні процеси поєднують у лабораторні синдроми з урахуванням індикаторних тестів: 1) цитоліз; 2) холестазу (внутрішньо-і позапечінкового); 3) гепатодепресії (печінково-клітинної недостатності, малої недостатності печінки, недостатності синтетичних процесів); 4) запалення; 5) шунтування печінки; 6) регенерації та пухлинного росту.

При підозрі на конкретну патологію враховуються основні біохімічні синдроми, характерні для захворювання. За основу береться стандартна програма функціонального обстеження, але в кожному випадку досліджується щонайменше двох тестів .

2.2.1 Синдром цитолізу

Виникає при пошкодженні клітин печінки та протікає на тлі вираженого порушення цілісності мембран гепатоцитів та їх органел, що призводять до виділення складових частин клітин у міжклітинний простір та кров. Клітка, що піддається цитолізу, частіше зберігає свою життєздатність, якщо ж вона гине, то говорять про некроз.

При патології гепатоцитів ферменти, що їх звільняються, швидко опиняються в плазмі крові, оскільки клітини печінки мають прямий контакт з інтерстиціальним і внутрішньосудинним простором, крім того, проникність стінок капілярів у цьому органі висока.

Головні біохімічні зрушення відзначаються у загальних шляхах катаболізму. Страждає окисне фосфорилювання, в результаті падає рівень АТФ, змінюється концентрація електролітів. Дисбаланс останніх відбивається на рівні проникності клітинних мембран. Тривале пригнічення синтезу АТФ призводить до дефіциту енергії, пошкодження синтезу білка, сечовини та гіппурової кислоти, спостерігаються зміни у ліпідному та вуглеводному обмінах.

Важливу роль у прогресуванні цього стану відіграють лізосоми, які руйнуються через розпад мембранних структур, і в цитозоль виходять гідролітичні ферменти.

Даний лабораторний синдром частіше зустрічається при гострому вірусному гепатиті та інших гострих пошкодженнях печінки (лікарських, токсичних), хронічних активних гепатитах, цирозах, при швидко розвивається і тривалій підпечінковій жовтяниці.

2.2.2 Синдром холестазу

Обумовлений зрушеннями в жовчовидільній функції печінкових клітин з порушенням утворення жовчної міцели та ураженням найдрібніших жовчних ходів при внутрішньопечінковому холестазі. Позапечінковий холестаз пов'язаний з механічними перешкодами для нормального відтоку жовчі у позапечінкових жовчних шляхах.

При синдромі холестазу підвищується активність екскреторних ферментів, спостерігається гіперхолестеринемія, збільшується вміст фосфоліпідів, ліпопротеїдів низької щільності (ЛПНЩ), солей жовчних кислот. Можлива гіпербілірубінемія за рахунок пов'язаної фракції, зменшується концентрації альбумінів та збільшується вміст б, в- та г-глобулінів у сироватці крові.

При синдромі холестазу важливе діагностичне значення має визначення активності лужної фосфатази , яка відщеплює залишок фосфорної кислоти від її органічних ефірів. Це гетерогенний фермент, який представлений різними ізомерами, тому що при синдромі відзначається максимальне зростання лужної фосфатази. Визначення активності лейцинамінопептидази (ЛАП), що гідролізує N-кінцеві залишки амінокислот у білках, так само важливо при холестазі. При вірусному гепатиті активність ЛАП, як і амінотрансфераз, посилена (і у 100 разів може перевищувати верхню межу фізіологічного рівня).

У хворих на холестатичні форми пошкодження печінки реєструються зрушення пігментного обміну. Зокрема, відзначається гіпербілірубінемія, обумовлена ​​пов'язаною його формою. Білірубін рахунок своєї гідрофільності з'являється в сечі, надаючи їй темне забарвлення. З іншого боку, у сечі відсутня уробілін. Характерною діагностичною ознакою є наявність солей жовчних кислот у сечі, які надають їй пінистості.

2.2.3 Синдром гепатодепресії (малої недостатності печінки)

Здебільшого характеризується порушенням синтетичної функції. При синдромі спостерігається зниження активності холінестерази в сироватці крові, кількісні зрушення рівня глюкози крові, зменшення вмісту загального білка, особливо альбумінів, гіпохолестеринемія, падіння значень II, V, VII факторів згортання крові, гіпербілірубінемія за рахунок зростання вкладу вільної фракції бромсульфалеїнової по Розенталю-Уайту, індоціанової-вофавердинової, уевердинової, антипірінової, галактозної, кофеїнової).

За діагностичною цінністю гепатодепресивний синдром значно поступається цитолітичному. Однак біохімічні індикатори цього страждання відіграють важливу роль для визначення тяжкості захворювання та виявлення тяжкої печінково-клітинної недостатності, характерної для блискавичних форм. Найбільш чутливими критеріями є антипіринова проба, вміст проконвертину в сироватці крові (у нормі 80-120%), які у більшості хворих із синдромом гепатодепресії із середнім ступенем тяжкості знижено. У повсякденній практиці поки що широко використовуються тести середньої чутливості - протромбіновий індекс та активність холінестерази (ХЕ) у сироватці крові. В організмі людини визначають два види ХЕ: справжню ацетилхолінестеразу та псевдохолінестеразу. Перша гідролізує ацетилхолін, і на неї багаті нервова тканина та еритроцити, друга синтезується в основному в гепатоцитах і розщеплює як холінові, так і нехолінові ефіри. Активність ХЕ є важливим лабораторно-діагностичним параметром, що характеризує функціональний стан печінки. При цьому синдромі активність ХЕ пригнічується. До тестів цієї групи примикає визначення вмісту глюкози . Встановлено, що чим важчий перебіг гострого гепатиту, тим частіше спостерігається гіпоглікемія. . При гострій печінковій недостатності зниження рівня цього моносахариду у крові розвивається у кожного четвертого пацієнта.

Дисбаланс білкового спектру сироватки крові характеризується гіпоальбумінемією та підвищенням величин глобулінів за рахунок г-фракції. При легкій формі гепатиту кількість протеїнів не змінено, при більш важких – відзначається гіперпротеїнемія на фоні зниження цифр альбумінів. Вторинна гіпоальбумінемія при хронічних ураженнях печінки (тяжкому тривалому вірусному гепатиті, ЦП) є несприятливою прогностичною ознакою. Вона може призвести до падіння онкотичного тиску плазми крові, розвитку набряків та згодом до асциту.

Порушення ліпідного обміну, а саме гіпохолестеринемія особливо для ефірозв'язаної фракції, відзначаються при гострому вірусному гепатиті, злоякісних пухлинах печінки. Найбільше діагностичне значення має визначення фракційного складу холестерину та окремих ліпопротеїнів (насамперед ЛПВЩ) плазми крові.

Зміни пігментного обміну за порушення функції частини печінкових клітин характеризуються гипербилирубинемией рахунок вільного білірубіну. Залежно від рівня метаболічного блоку виділяють ушкодження на наступних етапах: в активному транспорті вільної фракції з крові до клітин печінки та утворенні білірубінглюкуронідів у гепатоцитах.

2.2.4 Синдром запалення

Зумовлений сенсибілізацією клітин імунокомпетентної тканини та активацією ретикулогістіоцитарної системи. Гістологічним виразом цього синдрому є лімфо-макрофагальна інфільтрація портальних трактів та внутрішньодолькової строми, тобто імунне запалення. Будь-яка імунологічна реакція розгортається при взаємодії Т-і В-лімфоцитів, макрофагів, нейтрофілів. При алкогольних ураженнях печінки до процесу залучаються еозинофіли. Для синдрому запалення характерно: гіперпротеїнемія за рахунок зростання в основному частки г-глобулінів, підвищення величин імуноглобулінів, особливо IgG, IgM, IgA, зміна білково-осадових проб (тимолової, сулемової, Вельтмана), поява неспецифічних антитіл до дезоксирибо-нук , мітохондріям, мікросомам. У клініко-діагностичних лабораторіях знаходять широке застосування проби на колоїдну стійкість (тимолова, проба Вельтмана, цинк-сульфатна). Позитивний результат цих тестів обумовлений кількісними змінами вмісту окремих фракцій (б-, в-, г-глобулінів) або зниженням співвідношення альбуміни/глобуліни. Найбільшого поширення набула проба Маклагана (тимолова), яка чітко реєструється в 90% випадків гострого вірусного гепатиту ще в переджовтяничній стадії захворювання, а також і при безжовтяничній його формі.

Реєструється за рахунок розвитку потужних венозних колатералей з наступним надходженням до загального кровообігу великої кількості речовин, які в нормі повинні були трансформуватися в печінці. До цих сполук належать солі амонію, феноли, амінокислоти (тирозин, фенілаланін, триптофан, метіонін), жирні кислоти з коротким ланцюгом, що містять 4-8 атомів вуглецю (масляна, валеріанова, капронова та каприлова кислоти) та меркаптани . Накопичуючись у крові у великих концентраціях, вони стають токсичними для центральної нервової системи та загрожують виникненням печінкової енцефалопатії. До речовин цієї групи відносять також ендотоксини-ліпополісахариди грамнегативних кишкових мікробів.

При захворюваннях печінки, особливо при цирозі, порушено процеси дезамінування амінокислот, синтезу сечовини. Амінний азот крові не здатний знешкоджуватися в печінці (за рахунок перетворення на сечовину) і спрямовується в загальне коло кровообігу, де його висока концентрація викликає токсичний ефект. «Аміачна» інтоксикація – один з найважливіших симптомів, що стимулюють розвиток «печінкової» коми та енцефалопатії.

2.2.6 Синдром регенерації та пухлинного росту печінки

Його індикатором є виявлення у сироватці крові великих кількостей б-фетопротеїну (у 8 разів більше порівняно з нормою). Малі підвищення рівня цього глікопротеїну (в 1,5-4 рази) частіше зустрічаються при посиленні регенерації, зокрема, при активному цирозі печінки. Взагалі перехід синдрому в хронічний гепатит, далі в цироз і рак можна розглядати як єдиний патологічний процес.

Висновок

Печінка є одним з найбільш важливих органів, що підтримують життєдіяльність організму, оскільки біохімічні функції, що включають різні обмінні реакції, що протікають у печінці, - основа та сполучне ядро ​​загального метаболізму речовин. Крім того, печінка виконує специфічні функції, наприклад, бере участь у травленні, секретуючи жовч; фільтрує кров з утворенням кінцевих продуктів обміну речовин, які надалі виводяться з організму; частково забезпечує імунітет, синтезуючи білки плазми.

Загалом усі функції печінки ведуть до підтримки гомеостазу та порушення хоча б однієї з них може спричинити зміни у всьому організмі, це означає, що захворювання печінки впливають на стан інших органів та організму загалом. Тому в курсовій роботі було розглянуто нормальний та патологічний стан печінки та були порушені основи лабораторної діагностики, оскільки знання навичок визначення синдромів ураження печінки дозволяє надалі точно поставити діагноз та визначити причину захворювання, що дуже важливо на ранній стадії та дає можливість призначити відповідне лікування.

Список літератури

1. Анохін, П.К. Нейрофізіологічна теорія голоду, апетиту та насичення [Електронний ресурс] / Анохін П. К., Судаков К.В. – 1971. – т. 2, № 1. – с. 3. - режим доступу: http://www.curemed.ru/medarticle/articles/14248.htm.

2. Березов, Т.Т. Біологічна хімія [Текст]: підручник / Т. Т. Березов, Б. Ф. Коровкін. - 3-тє вид., Перераб і доп. - М: Медицина, 1998. - 704 с.: іл. - (Навчальний літ. Для студентів медичних вузів). - ISBN 5-225-02709-1.

3. Біохімія [Текст]: підручник для вузів/за ред. чл.-кор. РАН, проф. Є. С. Северіна. - 2-ге вид., Випр. - М: ГЕОТАР-МЕД, 2004. - 748 с.: іл. - (Серія «XXI століття»). - ISBN 5-9231-0390-7.

4. Клінічна біохімія [Текст]/за ред. чл. кор. РАН, акад РАМН В. А. Ткачука. - 2-ге вид., Випр і доп. - М: ГЕОТАР-МЕД, 2004. - 512 с. – (Класичний університетський підручник). - ISBN 5-9231-0420-2.

5. Маррі, Р. Біохімія людини [Текст]: у 2-х томах / Р. Маррі, Д. Греннер, П. Мейєс, В. Родуелл. - пров. з англ. В. В. Борисова, Є. В. Дайниченка; за ред. Л.М. Гінодман. - М: Мир, 1993. - іл. - ISBN 5-03-001774-7.

6. Нікітіна, Л.П. Біохімія печінки в нормі та при патології [Текст]: навчальний посібник для викладачів та студентів медичних вузів, лікарів, інтернів, клінічних ординаторів / Л.П.Нікітіна, Н.В.Соловйова,

П.Б.Цідендамбаєв. – Чита: ГОУ ЧДМА, 2004. – 52 с.

7. Ніколаєв, А.Я. Біологічна хімія [Текст]/А.Я. Миколаїв. - 4-те вид., перероб. та дод. - М.: Медичне інформаційне агентство. – 2004. – 556 с.: іл. - ISBN 5-89481-219-4.

8. Страйєр, Л. Біохімія [Текст]: у 3-х томах / Л. Страйєр. - пров. з англ. М. Д. Гроздової; за ред. С.Є. Северина. - М: Мир, 1984. - іл.

Тварин, рослин, грибів, вірусів, бактерій. Чисельність представників кожного царства настільки велика, що залишається тільки дивуватися, як ми всі поміщаємось на Землі. Але, незважаючи на таке різноманіття, все живе на планеті поєднує кілька основних особливостей.

Спільність всього живого

Докази складаються з кількох основних особливостей живих організмів:

• необхідності в харчуванні (споживання енергії та перетворення її всередині організму);
• потреби у диханні;
• здатність до розмноження;
• зростанні та розвитку протягом життєвого циклу.

Кожен із перелічених процесів представлений в організмі масою хімічних реакцій. Щомиті всередині будь-якої живої істоти, а тим більше людини, відбуваються сотні реакцій синтезу та розпаду органічних молекул. Структура, особливості хімічного впливу, взаємодія один з одним, синтез, розпад та побудова нових структур молекул органічної та неорганічної будови – все це предмет вивчення великої, цікавої та різноманітної науки. Біохімія - це молода прогресивна галузь знання, що вивчає все, що відбувається всередині живих істот.

Об'єкт

Об'єктом вивчення біохімії є тільки живі організми і всі процеси життєдіяльності, що відбуваються в них. А саме - хімічні реакції, що відбуваються при поглинанні їжі, виділення продуктів життєдіяльності, зростанні та розвитку. Так, основи біохімії складає вивчення:

1. Неклітинні форми життя - віруси.
2. Прокаріотичні клітини бактерій.
3. Вищих та нижчих рослин.
4. Тварин усіх відомих класів.
5. організму людини.

При цьому сама біохімія - це наука досить молода, що виникла лише з накопиченням достатньої кількості знань про внутрішні процеси живих істот. Її виникнення та відокремлення датується другою половиною ХІХ століття.

Сучасні розділи біохімії

На сучасному етапі розвитку біохімія включає кілька основних розділів, які представлені в таблиці.

Розділ	Визначення	Об'єкт вивчення
Динамічна біохімія	Вивчає хімічні реакції, що лежать в основі взаємоперетворення молекул усередині організму	Метаболіти - прості молекули та їх похідні, що утворюються внаслідок обміну енергії; моносахариди, жирні кислоти, нуклеотиди, амінокислоти
Статична біохімія	Вивчає хімічний склад усередині організмів та структуру молекул	Вітаміни, білки, вуглеводи, нуклеїнові кислоти, амінокислоти, нуклеотиди, ліпіди, гормони
Біоенергетика	Займається вивченням поглинання, накопичення та перетворення енергії в живих біологічних системах	Один із розділів динамічної біохімії
Функціональна біохімія	Вивчає подробиці всіх фізіологічних процесів організму	Харчування та травлення, кислотно-лужного балансу, м'язові скорочення, проведення нервового імпульсу, регуляція печінки та нирок, дія імунної та лімфатичної систем тощо
Медична біохімія (біохімія людини)	Вивчає процеси метаболізму в організмі людей (у здорових організмах та при захворюваннях)	Експерименти на тваринах дозволяють вивести патогенних бактерій, що викликають захворювання у людей, і знайти способи боротьби з ними

Таким чином, можна сказати, що біохімія - це цілий комплекс дрібних наук, які охоплюють все різноманіття найскладніших внутрішніх процесів живих систем.

Дочірні науки

З часом накопичилося настільки багато різних знань і сформувалося стільки наукових навичок обробки результатів досліджень, виведення бактеріальних колоній, і РНК, вбудовування свідомо відомих ділянок геному із заданими властивостями і так далі, що виникла потреба в додаткових науках, які є дочірніми для біохімії. Це такі науки, як:

• молекулярна біологія;
• генна інженерія;
• генна хірургія;
• молекулярна генетика;
• ензимологія;
• імунологія;
• молекулярна біофізика.

Кожна з перерахованих областей знань має масу досягнень у вивченні біопроцесів у живих біологічних системах, тому є дуже важливою. Усі вони належать до наук ХХ століття.

Причини інтенсивного розвитку біохімії та дочірніх наук

У 1958 р. Корану відкрив ген та його структуру, після чого у 1961 р. було розшифровано генетичний код. Потім було встановлено будову молекули ДНК - дволанцюжкова структура, здатна до редуплікації (самовостворення). Були описані всі тонкощі процесів метаболізму (анаболізм та катаболізм), вивчена третинна та четвертинна структура білкової молекули. І це далеко не повний список грандіозних за значимістю відкриттів XX століття, які й становлять основу біохімії. Всі ці відкриття належать біохімікам та самій науці як такій. Тому передумов для її розвитку є безліч. Можна виділити кілька сучасних причин її динамічності та інтенсивності у становленні.

1. Виявлено основи більшості хімічних процесів, що відбуваються у живих організмах.
2. Сформульовано принцип єдності у більшості фізіологічних та енергетичних процесів для всіх живих істот (наприклад, вони однакові у бактерій та людини).
3. Медична біохімія дозволяє отримати ключ до лікування маси різних складних та небезпечних захворювань.
4. За допомогою біохімії стало можливим підібратися до вирішення найбільш глобальних питань біології та медицини.

Звідси висновок: біохімія - це прогресивна, важлива і дуже широко спектральна наука, що дозволяє знайти відповіді багато питань людства.

Біохімія у Росії

У нашій країні біохімія є такою ж прогресивною та важливою наукою, як і в цілому світі. На території Росії діють Інститут біохімії ім. О. М. Баха РАН, Інститут біохімії та фізіології мікроорганізмів ім. Г. К. Скрябіна РАН, НДІ біохімії СО РАН. Нашим вченим належить велика роль та безліч заслуг в історії розвитку науки. Так, наприклад, було відкрито метод імуноелектрофарезу, механізми гліколізу, сформульовано принцип комплементарності нуклеотидів у структурі молекули ДНК та зроблено низку інших важливих відкриттів. Наприкінці XIX та на початку XX ст. в основному були сформовані не цілі інститути, а кафедра біохімії у деяких вузах. Проте невдовзі виникла необхідність розширити простір вивчення цієї науки у зв'язку з її інтенсивним розвитком.

Біохімічні процеси рослин

Біохімія рослин нерозривно пов'язана із фізіологічними процесами. В цілому, предметом вивчення біохімії та фізіології рослин є:

• життєдіяльність рослинної клітини;
• фотосинтез;
• дихання;
• водний режим рослин;
• мінеральне харчування;
• якість урожаю та фізіологія його формування;
• стійкість рослин до шкідників та несприятливих умов навколишнього середовища.

Значення для сільського господарства

Знання глибинних процесів біохімії в рослинних клітинах і тканинах дозволяють підвищувати якість та кількість врожаю культурних сільськогосподарських рослин, які є масовими виробниками важливих продуктів для всього людства. Крім того, фізіологія та біохімія рослин дозволяють знаходити шляхи вирішення проблем зараження шкідниками, стійкості рослин до несприятливих умов середовища, дають можливість підвищити якість продукції рослинництва.

Спробуємо пояснити, що є функціональна біохімія. Ви всі чули вирази: "Ми те, що ми їмо!". Це багато в чому правда, але ще й дихаємо, і вбираємо зі шкірою… Організм як велике виробництво, в якому протікають якісь технологічні процеси: фізичні, хімічні, електричні… Уся ця сукупність називається метаболізмомабо обміном речовин, або біохімічними реакціями. Завдяки обміну речовин ми живемо, він забезпечує роботу всіх органів і систем, їх взаємодію між собою та із зовнішнім середовищем.

У науці є поняття «in vitro» та «in vivo». Хто не знайомий з термінологією, пояснимо: "in vitro" - це те, що відбувається в пробірці, в лабораторії, в умовах експерименту, а "in vivo" - це те, що відбувається в живій тканині, в організмі, в природному середовищі. Ці процеси не рівнозначні! Є такі біохімічні реакції, які неможливо відтворити ні в умовах лабораторії, ні в НДІ (науково-дослідному інституті), ні деінде, одним словом! А в живому організмі ця реакція відбувається дуже просто і невимушено! Це і є прояв життя! Завдання функціональної біохімії – з'ясувати особливості обміну речовин у кожному даному випадку. Тобто зрозуміти особливості взаємодії як із зовнішнім середовищем, так і особливості перебігу біохімічних процесів усередині самого організму.

Обмін речовин визначається набором ферментів. Набір ферментів визначається набором генів. Такою є офіційна точка зору науки. Кожна жива істота має «базовий» набір генів (основний), який забезпечує життєздатність. І поломка цих генів створює великі проблеми у житті. А є «опції» (додатковий набір генів), який забезпечую нашу індивідуальність: колір шкіри, колір очей та інше. Ці гени частково визначають особливості взаємодії живого організму із зовнішнім середовищем. І це реалізується через наш імунітет. Все, що контактує з нашим тілом, вдихається, вбирається, вживається всередину - все це в першу чергу оцінюється нашою імунною системою. І з її «дозвіл» вступає у взаємодію Космосу з внутрішнім середовищем, може брати участь в обміні речовин і так далі.

Живий організм - це відкрита система, тобто для забезпечення своєї життєдіяльності він повинен взаємодіяти із зовнішнім середовищем. Ця властивість забезпечує виживання індивідуума та еволюцію виду. Якщо все ідеально, то людина добре пристосовується до умов, що змінюються, може споживати будь-які продукти, будь-яку їжу, тваринного або рослинного походження. Якщо ні, то людина погано переносить зміни навколишнього середовища та частина їжі для організму ставати токсином.

І функціональний підхід у вивченні обміну речовин конкретної людини дозволяє скоригувати «недоліки» взаємодії із зовнішнім середовищем, а також «труднощі» внутрішніх обмінних процесів. Потрібно розуміти, що імунна система тут відіграє ключову роль. Речовини, що не розпізнаються як джерело харчування (їди), сприймаються імунною системою як чужорідний агент. В результаті розвивається так звана , яка може виявитися одним або декількома видами імунологічних реакцій. Якщо йдеться про вроджену властивість організму (який визначається геномом), то нам залишається лише пристосуватися до цього. Також часом живої тканини не вистачає будь-яких речовин, компонентів для повноцінного існування та забезпечення всіх функцій в організмі. Ці стани в медицині називають. Крім цього, є сполуки та речовини, які у більшості випадків надають на живу тканину. І їхня присутність вкрай небажана для організму. Сюди можна віднести токсичні метали, сполуки промислового або сільськогосподарського походження, токсини, що виробляються організмами, що живуть у нас.

Для діагностики цих станів використовують переважно лабораторні методи, які дозволяють виявити грубі порушення. Деякі з цих методів дослідження нині заперечуються. Наприклад, аналіз крові не відображає дійсний рівень вітамінів та елементів у тканинах та в організмі в цілому (за винятком вітаміну А). Ми у своїй роботі для діагностики використовуємо стандартизовані методи прикладної кінезіології. Цей метод дозволяє виявляти досить тонкі та незначні порушення на метаболічному (хімічному) рівні, підібрати коригуючу речовину та її дозу. За нашими даними у 91% випадків необхідна та чи інша корекція хімічних процесів, на додаток до інших методів (остеопатичних, медикаментозних…).