С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ

С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
I.3 ЛЕКЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС
По дисциплине – биохимия, ОЗ Bioh 2202
Для специальности – 05110200 – «Общественное здраоохранение»
Кафедра – биологической химии
Составители:
Доцент, к.м.н.
Доцент, к.х.н.
И.о. доцента, к.х.н
Булыгин К.А.
Есимжан А.Е.
Берганаева Г.Е.
Алматы, 2012
Страница 1 из 14
С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
Краткий курс лекций разработан в соответствии с Рабочей программой.
Обсужден и утвержден на заседании кафедры биологической химии от «___»_______2008
Протокол № _______
Заведующий кафедрой, профессор
Плешкова С.М.
______________________
Страница 2 из 14
С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
ЛЕКЦИЯ № 1
ТЕМА: Введение в биохимию. Введение в обмен веществ. Стадии энергетического обмена
ЦЕЛЬ: Познакомить студентов с понятиями по обмену веществ и стадиями энергетического
обмена; научить применять полученные знания для дальнейшего изучения метаболизма
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1. Понятие о биохимии
2. Характеристика стадий энергетического обмена
3. Понятие об обмене веществ, краткая характеристика стадий
ТЕЗИСЫ ЛЕКЦИИ
Понятие о биохимии
Биохимия – это наука, изучающая химический состав живых организмов и химические
процессы, лежащие в основе их жизнедеятельности. Биохимия дает врачу сведения, с помощью
которых можно разбираться в химизме процессов, протекающих в здоровом и больном организме.
Она позволяет управлять этими процессами, рационально использовать химиотерапию
Характеристика стадий энергетического обмена
Высшие животные используют энергию, заключенную в углеводах и др. питательных
веществах, сжигая их в присутствии О2, который поступает при дыхании.
При этом большая часть выделяемой энергии (52-60%) рассеивается в виде тепла, а часть
запасается в виде АТФ и используется организмом. Таким образом, энергия, необходимая для
организма, поступает с пищей и представляет собой энергию солнца.
В энергообмене различают 4 этапа:
1 – специфические пути распада основных питательных веществ с образованием активной
уксусной кислоты;
2 – цикл трикарбоновых кислот;
3 – биологическое окисление, или тканевое дыхание;
4 – окислительное фосфорилирование
1 этап – специфические пути распада основных питательных веществ. Этот этап начинается в
желудочно-кишечном тракте без участия кислорода и освобождает около 1% всей энергии
субстратов. Эта энергия полностью рассеивается. Белки, углеводы и липиды распадаются каждый
своим путем. В результате распада основных питательных веществ в клетке образуется активная
уксусная кислота (АУК), которая связывает 1-ый и 2 этапы энергообмена.
2 этап - Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), или цикл лимонной кислоты (цикл Кребса)
АУК окисляется в ЦТК. ЦТК является общим «катаболическим котлом» для всех органических
соединений, реакции ЦТК протекают в митохондриях.
Суммарное уравнение ЦТК: АУК АТФ + 3НАДН2 + ФПН2 + 2СО2
Роль ЦТК:
1) это единственный процесс, где окисляется АУК
2) в ЦТК сходятся все метаболические процессы
3) ряд промежуточных продуктов ЦТК используется для синтеза различных веществ, т.е.
пластическая роль ЦТК. Так, альфа-кетоглутаровая кислота является предшественником
Страница 3 из 14
С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
глутаминовой кислоты и глутамина; АЯК необходима для синтеза порфиринов; щавелевоуксусная
кислота (ЩУК) - ключевой продукт глюконеогенеза
4) ЦТК - источник восстановленных дегидрогеназ для БО
3 этап энергообмена – БО
БО представляет собой совокупность реакций окисления, протекающих в митохондриях всех
живых клеток. Основной функцией БО является выделение энергии и образование эндогенной
воды. Особенность БО в том, что оно протекает постепенно, через многочисленные
промежуточные стадии и сопровождается многократной передачей протонов и электронов от
одной ферментативной системы к другой. При этом на каждом этапе выделяется порциями
энергия.
4 этап энергообмена – ОФ
Это процесс образования АТФ из АДФ и неорганического фосфата за счет энергии БО, ускоряется
АТФ-синтетазой
АДФ + Н3РО4 + WБО  АТФ + Н2О
Понятие об обмене веществ, краткая характеристика стадий
Обмен веществ – это совокупность тесно взаимосвязанных между собой противоположных
процессов – ассимиляции (анаболизма) и диссимиляции (катаболизма).
Обмен веществ состоит из 4 этапов:
1 – переваривание – это механическое и ферментативное расщепление сложных веществ, которое
происходит в желудочно-кишечном тракте
2 – всасывание – это поступление продуктов переваривания из просвета кишечника во
внутреннюю среду организма
3 – промежуточный обмен веществ – это превращения всосавшихся веществ в клетках
4 – выделение – это характер и способы выведения конечных продуктов обмена веществ
ИЛЛЮСТРАТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ
Презентация (слайды)
ЛИТЕРАТУРА:
Основная:
1) Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. «Биологическая химия», Москва, 2002 – С. 305-313
2) Шарманов Т.Ш., Плешкова С.М. «Метаболические основы питания с курсом общей
биохимии» - Алматы, 1998 – С. 211-224
3) Аблаев Н.Р. Биохимия в схемах и рисунках - Алматы, 2005 – С. 85-94
Дополнительная:
1) Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. «Основы патохимии», Санкт-Петербург, 2000 – С.8-29
2) Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. «Биохимия для врача», Екатеринбург, 1994 – С.54-64
3) Биохимия человека (пер с англ.) Р.Марри, Д.Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл – Москва, 1993 –
том 1, С. 111-139; 172-180
4) Сеитов З.С. «Биохимия», Алматы, 2000 – С. 424-450
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Перечислите стадии энергетического обмена и укажите связь между ними
Страница 4 из 14
С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
2. Суммарное уравнение и значение цикла трикарбоновых кислот
3. Перечислите стадии обмена веществ и дайте им краткую характеристику
ЛЕКЦИЯ № 2
ТЕМА: Обмен углеводов. Глюкостатическая функция печени
ЦЕЛЬ: Познакомить студентов с основными понятиями обмена углеводов, глюкостатической
функцией печени; научить применять полученные знания для рассмотрения патогенеза нарушений
обмена углеводов, включая изменение уровня глюкозы в крови
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1. Краткая характеристика стадий обмена углеводов
2. Всасывание моносахаридов в кишечнике
3. Превращения глюкозы в тканях (обзор)
4. Глюкостатическая функция печени: гликогеногенез, гликогенолиз, глюконеогенез
ТЕЗИСЫ ЛЕКЦИИ
Краткая характеристика стадий обмена углеводов
Как и любой обмен веществ обмен углеводов включает в себя 4 стадии:
1 – переваривание: с пищей поступают поли-, олиго- и моносахариды, а также сложные вещества,
в составе которых имеются углеводы. Полисахариды и олигосахариды перевариваются в
желудочно-кишечном тракте при участии гликозидаз до моносахаридов
2 – всасывание: моносахариды всасываются из кишечника и попадают сначала в воротную вену,
по ней в печень
3 – промежуточный обмен: всосавшиеся моносахариды в печени превращаются в глюкозу и в
большой круг кровообращения выходит только глюкоза. В тканях глюкоза используется как
энергетический источник, служит для образования других углеводов
4 – выделение: конечными продуктами обмена углеводов являются воды и углекислый газ
Всасывание моносахаридов в кишечнике
Моносахариды всасываются микроворсинками эпителия тонкого кишечника с различной
скоростью. Первой всасывается галактоза, затем глюкоза, фруктоза и пентозы. Различие в
скорости всасывания зависит от типа всасывания. Галактоза и глюкоза всасываются путем
активного транспорта.
Энергия, необходимая для активного транспорта, образуется за счет гидролиза АТФ в
результате работы натрий-калиевой АТФ-азы (натрий-калиевого насоса). Фруктоза всасывается
пассивно путем облегченной диффузии с помощью белка-переносчика из семейства GLUT.
Из кишечной клетки галактоза, глюкоза и фруктоза транспортируются в воротную вену
путем облегченной диффузии с помощью белка-переносчика из семейства GLUT.
Пентозы всасываются путем простой диффузии (пассивно).
Превращения глюкозы в тканях (обзор)
Особенно интенсивно используют глюкозу следующие клетки и ткани: 1) нервная ткань; 2)
мышцы; 3) стенка кишечника; 4) почки; 5) надпочечники; 6) эритроциты; 7) жировая ткань; 8)
молочная железа, особенно в период лактации.
Страница 5 из 14
С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
В тканях около 65% глюкозы окисляется, 30% идет на липонеогенез, 5% на гликогеногенез
Глюкостатическая функция печени: гликогеногенез, гликогенолиз, глюконеогенез.
Глюкостатическая функция печени обеспечивается тремя процессами: 1) гликогеногенезом,
2) гликогенолизом, 3) глюконеогенезом (синтез глюкозы из промежуточных продуктов распада
белков, липидов, углеводов).
Клетки печени, в отличие от других клеток способны пропускать глюкозу в обоих
направлениях в зависимости от концентрации глюкозы в межклеточном веществе и крови. Т.о.,
печень выполняет глюкостатическую функцию, поддерживая постоянство содержания глюкозы в
крови, которое равно 3,4-6,1 мМ/л. При увеличении глюкозы в крови ее избыток используется на
образование гликогена (гликогеногенез). При уменьшении содержания глюкозы в крови
усиливается гликогенолиз (распад гликогена) и глюконеогенез.
ИЛЛЮСТРАТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ
Презентация (слайды)
ЛИТЕРАТУРА:
Основная:
1) Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. «Биологическая химия», Москва, 2002 – С. 319-326; 338-342
2) Шарманов Т.Ш., Плешкова С.М. «Метаболические основы питания с курсом общей
биохимии» - Алматы, 1998 – С. 225-235
3) Аблаев Н.Р. Биохимия в схемах и рисунках - Алматы, 2005 – С. 117-137
Дополнительная:
1) Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. «Основы патохимии», Санкт-Петербург, 2000 – С. 220-240
2) Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. «Биохимия для врача», Екатеринбург, 1994 – С. 76-86; 8890
3) Биохимия человека (пер с англ.) Р.Марри, Д.Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл – Москва, 1993
– том 1, С. 189-204
4) Сеитов З.С. «Биохимия», Алматы, 2000 – С. 483-495
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Перечислите и кратко охарактеризуйте стадии обмена углеводов
2. Какие моносахариды всасываются активным транспортом? Охарактеризуйте этот механизм
транспорта. Какие моносахариды всасываются пассивно? Охарактеризуйте пассивное
всасывание моносахаридов
3. Что включает в себя понятие «глюкостатическая функция печени»? Как она
осуществляется?
4. Дать понятие гликогеногенез и гликогенолиз. При каком уровне глюкозы в крови
интенсивность этих процессов изменяется и как?
5. Где в основном протекает глюконеогенез. Какие три специфические реакции вовлечены в
этот процесс? Роль глюконеогенеза
Страница 6 из 14
С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
ЛЕКЦИЯ № 3
ТЕМА: Обмен липидов. Роль органов и тканей в обмене липидов. Превращения глицерина и
свободных жирных кислот в клетках
ЦЕЛЬ: Познакомить студентов с основными понятиями обмена липидов, ролью кишечника,
печени и легких в обмене липидов; с путями использования глицерина и свободных жирных
кислот в организме и научить применять полученные знания для рассмотрения патогенеза
нарушений обмена липидов
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1. Роль кишечника, легких, печени и жировой ткани в обмене липидов
2. Липогенез
3. Окисление глицерина и его энергетический баланс
4. Бета-окисление свободных жирных кислот и его энергетический баланс
ТЕЗИСЫ ЛЕКЦИИ
Роль кишечника, легких, печени и жировой ткани в обмене липидов
В обмене липидов участвуют все клетки организма, но особое значение имеют 3 органа и 1
ткань – стенка кишечника, легкие, печень, жировая ткань.
В стенке кишечника происходят следующие процессы обмена липидов:
1) распад мицеллы;
2) бета-МАГ используются для липогенеза - ресинтеза триглицеридов (ТАГ);
3) -МАГ подвергаются липолизу до СЖК и глицерина под действием липазы кишечных клеток;
4) образование хиломикронов (ХМ);
5) липонеогенез;
6) образование фосфолипидов (ФЛ);
7) незначительное образование эфиров холестерина (ЭХ).
Роль легких в обмене липидов
1. Легкие – это барьер на пути ХМ. В них ХМ могут откладываться в запас (барьерная и
депонирующая функция)
2. ТАГ, входящие в состав ХМ в легких могут подвергаться гидролизу, а продукты гидролиза –
глицерин и свободные жирные кислоты (СЖК) могут окисляться. Энергия, выделяющаяся при
этом, используется для обогрева вдыхаемого воздуха и работы легких
3. В легких осуществляется синтез СЖК
Роль печени в обмене липидов
В печень поступают продукты переваривания липидов пищи и 30% негидролизованных
пищевых жиров по 2-м системам – 90% по артериальной (через печеночную артерию) и 10% по
воротной вене (азотсодержащие вещества (АСВ), Н3РО4, глицерин, СЖК с числом углеродных
атомов меньше 10). В печени происходят следующие процессы:
1) анаболические – липогенез (образование ТАГ и ФЛ), который осуществляется
фосфатидным путем,
1. синтез ХС,
Страница 7 из 14
С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
2. преимущественно в печени идет образование ЭХ и только в печени они депонируются;
3. синтез кетоновых тел
4. синтез липопротеинов (ЛП)
5. синтез СЖК
6. липонеогенез
II. катаболические процессы липолиз
бета-окисление СЖК
окисление глицерина
окисление ХС до желчных кислот (ЖеК)
Роль жировой ткани в обмене липидов
Жировая ткань – главное место депонирования ТАГ. В этой ткани протекает липогенез,
липонеогенез и липолиз.
Липогенез
Процесс образования липидов называется липогенезом. Во многих тканях, особенно в печени,
синтез ТАГ и ФЛ осуществляется через фосфатидную кислоту (ФК). Процесс образования ТАГ и
ФЛ через ФК протекает конкурентно - при недостатке АСВ и полиненасыщенных жирных кислот
(ПНЖК) преобладает синтез ТАГ. Образование ФЛ является более выгодным процессом,
особенно для печени, т.к. ФЛ обладают липотропным действием, т.е. предохраняют печень от
ожирения.
Окисление глицерина и его энергетический баланс
При полном окислении глицерина в чистом виде запасается 20 или 22 АТФ:
1) в гликолизе – 2 АТФ;
2) в окислительном декарбоксилировании пирувата – 3 АТФ;
3) активная уксусная кислота (АУК) идет в цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), энергобаланс
которого 12 АТФ;
4) в цитоплазме образуются 2 молекулы цитозольных НАДН2, которые окисляются с
использованием челночных механизмов, при использовании глицерофосфатного механизма
образуется 4 АТФ, при использовании малатного механизма образуется 6 АТФ. Всего образуется
21 или 23 АТФ, одна АТФ затрачивается на фосфорилирование глицерина, значит в чистом виде
запасается 20 или 22 АТФ.
Бета-окисление свободных жирных кислот и его энергетический баланс
Этому процессу подвергаются насыщенные жирные кислоты.
Принцип бета-окисления заключается в том, что жирная кислота за 1 цикл укорачивается на 2
углеродных атома в виде АУК и при этом восстанавливается флавопротеид (ФПН2) и НАДН2.
Число циклов и АУК (а в сумме количество АТФ) можно определить по следующей формуле:
(Кол-во «С» жирной кислоты/2) – 1; кол-во АУК можно определить по формуле : кол-во «С»
жирной кислоты/2.
ИЛЛЮСТРАТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ
Презентация (слайды)
Страница 8 из 14
С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
ЛИТЕРАТУРА:
Основная:
1) Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. «Биологическая химия», Москва, 2002 – С. 370-379, 392-398
2) Шарманов Т.Ш., Плешкова С.М. «Метаболические основы питания с курсом общей
биохимии» - Алматы, 1998 – С. 254-265
3) Аблаев Н.Р. Биохимия в схемах и рисунках - Алматы, 2005 – С. 138-180
Дополнительная:
1) Сеитов З.С. «Биохимия», Алматы, 2000 – С. 538-541, 552-558
2)Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. «Основы патохимии», Санкт-Петербург, 2000 – С. 183-200
3) Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. «Биохимия для врача», Екатеринбург, 1994 – С. 96, 98
4) Биохимия человека (пер с англ.) Р.Марри, Д.Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл – Москва, 1993
– том 1, С. 225-237, 247-256, 268-273
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Состав, превращение и транспорт хиломикронов. Внутрисосудистый липолиз.
2. Назовите анаболические и катаболические процессы обмена липидов, происходящие в
печени. Какие процессы обмена липидов характерны только для печени?
3. Основные стадии липогенеза по фосфатидному пути – образование ТАГ и ФЛ. В каком
случае синтез ТАГ преобладает над синтезом ФЛ? К чему это может привести? Какое
значение имеет липогенез по фосфатидному пути для печени?
4. Напишите реакции или покажите схематически процесс полного окисления глицерина до
СО2 и Н2О
5. Схематически покажите процесс бета-окисления пальмитиновой (стеариновой) кислот
ЛЕКЦИЯ № 4
ТЕМА: Гормональная регуляция метаболизма. Механизмы действия гормонов
ЦЕЛЬ: Познакомить студентов с основными понятиями, связанными с изучением механизма
действия гормонов и научить применять полученные знания для рассмотрения биохимических
эффектов отдельных гормонов
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1. I механизм действия гормонов через цАМФ
2. I механизм действия гормонов через цГМФ
3. I механизм действия гормонов через ионы кальция, диацилглицерин и фосфоинозитол
4. II механизм действия гормонов
5. III механизм действия гормонов
ТЕЗИСЫ ЛЕКЦИИ
I механизм действия гормонов через цАМФ
При передаче гормонального сигнала внутрь клетки гормон образует с узнающей частью
рецептора комплекс, который воздействует на G-белок и способствует его связыванию с ГТФ. В
присутствии ионов магния аденилатциклаза расщепляет АТФ на ц-АМФ и пирофосфат.
Страница 9 из 14
С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
ц.АМФ активирует протеинкиназу А. Этот фермент фосфорилирует ряд внутриклеточных
ферментов и белков. Под действием гормонов, действующих через ц-АМФ, ускоряется
гликогенолиз, липолиз, синтез белков, транспорт ионов, секреция эндокринных и экзокринных
желез. Есть некоторые гормоны, которые снижают уровень цАМФ, они тормозят активность
аденилатциклазы, например, соматостатин, простагландин Е, ацетилхолин, опиоиды, ангиотензин
II.
I механизм действия гормонов через цГМФ
Гуанилатциклаза имеет мембраносвязанную и растворимую (цитозольную) формы.
Мембраносвязанная форма фермента активируется через соответствующие рецепторы
короткими внеклеточными пептидами, например, предсердным натрий-уретическим фактором.
Натрий-уретический фактор синтезируется в предсердии в ответ на повышение объема
циркулирующей крови, поступает в почки, активирует в них гуанилатциклазу, что приводит к
повышению экскреции натрия и воды. Гладкие мышечные клетки содержат аналогичную
гуанилатциклазную систему, через которую осуществляется их расслабление. В эпителиальных
клетках кишечника активатором гуанилатциклазы может служить бактериальный эндотоксин,
который приводит к замедлению всасывания воды и развитию диареи.
В регуляции активности растворимой формы гуанилатциклазы принимают участие
нитровазодилататоры, активные формы кислорода (например, оксид азота), продукты перекисного
окисления липидов (ПОЛ), эндотелиальный фактор релаксации.
I механизм действия гормонов через ионы кальция, диацилглицерин и фосфоинозитол
Действие гормонов через ионы кальция часто сочетается с использованием в качестве
посредника производных фосфатидилинозитола. Рецептор в таких случаях находится в комплексе
с G-белком и при взаимодействии рецептора с гормоном (например, тиреотропин, пролактин,
гормон роста) происходит активация мембраносвязанного фермента - фосфолипазы С, которая
ускоряет реакцию распада фосфатидилинозитол-4,5-бифосфата с образованием ДАГ и инозитол1,4,5-трифосфата.
ДАГ и инозитолтрифосфат являются вторичными посредниками в действии
соответствующих гормонов. ДАГ вызывает активацию протеинкиназы С (ПКС), которая, в свою
очередь, вызывает фосфорилирование белков ядер, тем самым, усиливается пролиферация клетокмишеней.
Под действием инозитолтрифосфата усиливается выход кальция из внутриклеточных депо
(эндоплазматического ретикулума)
Для гормонов, действующих по первому механизму, характерны быстрота, мощность и
кратковременность действия – это гормоны стресса
II механизм действия гормонов
Этот механизм действия характерен для гормонов, которые могут легко проникать через
мембрану (стероидные и тироидные). Рецепторы этих гормонов находятся внутри клеток
(цитоплазме или ядре). Гормон, попав в цитоплазму, связывается с рецептором. Гормонрецепторный комплекс поступает в ядро. Возможно проникновение гормона сразу в ядро
(стероидные гормоны), где и образуется гормон-рецепторный комплекс. В ядре стероидрецепторный комплекс связывается с регуляторными белками хроматина, регулируя, таким
образом, транскрипцию.
Гормоны, действующие по II механизму, называются гормонами адаптации. Действие их
проявляется через значительный латентный период
Страница 10 из 14
С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
III механизм действия гормонов
Этот механизм является особым, т.к. гормоны, действующие по этому механизму, влияют на
активность внутриклеточных ферментов (подобно гормонам, действующим по первому
механизму); усиливают синтез белков и ферментов (подобно гормонам, действующим по второму
механизму). Кроме этого третий механизм имеет специфичную черту, связанную с увеличением
проницаемости клеточных мембран. Рецепторы данных гормонов находятся на плазматической
мембране и связаны преимущественно с тирозинкиназно-фосфатазной системой вторичных
посредников
Рекомендации
При подготовке к лекции обратите внимание на связь данной темы с медициной и биологией.
Эндокринная система изучается в курсе анатомии, гистологии и нормальной физиологии.
Поэтому в нашей лекции мы остановимся только на механизмах действия гормонов.
При рассмотрении первого вопроса выделите 3 группы гормонов в зависимости от
механизма действия. Дайте им краткую характеристику.
При рассмотрении второго вопроса обратите внимание на строение рецептора для гормонов,
действующих через вторичные мессенджерные системы и последовательность (каскад) реакций в
клетке-мишени при действии гормона на нее. При этом используйте основную и дополнительную
литературу, чтобы написать реакции образования цАМФ, цГМФ, инозитолтрифосфата и
диглицерида. Отметьте строение протеинкиназ различных видов. Обратите внимание на
биохимические эффекты действия гормонов по первому механизму, а также как снимается сигнал
гормона
При изучении второго вопроса повторите из курса биологии репрессорный механизм
регуляции биосинтеза белков, так как он лежит в основе действия гормонов по этому механизму.
С помощью основной и дополнительной литературы подробнее рассмотрите третий
механизм действия гормонов
При подготовке к этой лекции и соответствующему занятию постарайтесь сделать выводы
по каждому механизму действия и обязательно ориентируйтесь в примерах, то есть какие гормоны
действуют по какому механизму.
В процессе изучения материала составьте конспект и ответьте на контрольные вопросы
ИЛЛЮСТРАТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ
Презентация (слайды)
ЛИТЕРАТУРА:
Основная:
1) Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. «Биологическая химия», Москва, 2002 – С. 289-296
2) Шарманов Т.Ш., Плешкова С.М. «Метаболические основы питания с курсом общей
биохимии» - Алматы, 1998 – 458-469
3) Плешква С.М., Абитаева С.А., Булыгин К.А. «Биохимические основы действия витаминов и
гормонов», учебное пособие - Алматы, 2004, С. 60-67
4) Аблаев Н.Р. Биохимия в схемах и рисунках - Алматы, 2005 – С. 199-261
Дополнительная:
1) Сеитов З.С. «Биохимия», Алматы, 2000 – С. 369-375
2) Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. «Основы патохимии», Санкт-Петербург, 2000 – С. 438-458
Страница 11 из 14
С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
3) Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. «Биохимия для врача», Екатеринбург, 1994 – С. 144-159,
345-354
4) Биохимия человека (пер с англ.) Р.Марри, Д.Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл – Москва, 1993
– том 2, С. 158-169
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Биохимические эффекты действия гормонов через цАМФ
2. Биохимические эффекты действия гормонов через цГМФ
3. Биохимические эффекты действия гормонов через ионы кальция, инозитолтрифосфат и
диацилглицерин
4. Охарактеризуйте второй механизм действия гормонов. Какие гормоны действуют по
нему?
5. Дайте понятие третьему механизму действия гормонов, приведите пример
ЛЕКЦИЯ № 5
ТЕМА: Биохимические критерии оценки влияния факторов окружающей и производственной
среды на организм человека
ЦЕЛЬ: Познакомить студентов с основными понятиями экологической биохимии и научить
применять полученные знания для оценки влияния факторов окружающей и производственной
среды на организм человека
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
1. Общие биохимические критерии оценки воздействия вредных факторов окружающей среды
2. Специальные исследования микроэлементного, радионуклидного и нитратного воздействия на
организм человека
3. Механизмы защиты организма от влияния вредных факторов окружающей среды
ТЕЗИСЫ ЛЕКЦИИ
Общие биохимические критерии оценки воздействия вредных факторов окружающей среды
Многие химические вещества окружающей среды (ОС) влияют на эритроциты, вызывая
образование патологических производных гемоглобина.
1.
Карбоксигемоглобин (НbCO) - образуется при соединении гемоглобина с угарным газом
(CО). Карбоксигемоглобин - это прочное соединение, слабо диссоциирующее, не способное
присоединить кислород. Кроме этого в присутствии карбоксигемоглобина затрудняется
деоксигенация оксигемоглобина (эффект Холдена). При концентрации угарного газа во
вдыхаемом воздухе около 0,1% 50% гемоглобина связывается с ним за 1/130 секунды
(гемоглобин имеет более высокое сродство к угарному газу, чем к кислороду). Возможно
хроническое отравление угарным газом. Если примерно 70% гемоглобина связано с угарным
газом, наступает гибель организма от гипоксии.
2.
Метгемоглобин (НbОН) В большом количестве метгемоглобин образуется под
воздействием сильных окислителей (бертолетова соль, красная кровяная соль, нитробензол,
анилин, многие органические растворители и др.). При этом железо гемоглобина окисляется
в трехвалентное. К третьей валентности прочно присоединяется атомарный кислород и
Страница 12 из 14
С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
образуется гидроксильная группа. Такой гемоглобин теряет способность переносить
кислород, в организме наступает кислородное голодание.
Воздействие вредных факторов ОС вызывает усиление перекисного окисления липидов
(ПОЛ). Показано, что выхлопные газы усиливают ПОЛ, снижают сократительную способность
миокарда, увеличивают метгемоглобино- и карбоксигемоглобинообразование.
Специальные исследования микроэлементного, радионуклидного и нитратного воздействия
на организм человека
Загрязнение ОС представляет серьезную опасность для здоровья. Известно, что по соседству
со многими промышленными предприятиями образуются постоянно расширяющиеся техногенные
биогеохимические провинции с повышенным содержанием в биосфере свинца, мышьяка, фтора,
ртути, кадмия, марганца, никеля и других элементов. Однако не только вблизи с промышленными
предприятиями определяются элементные загрязнения, но и на значительном отдалении,
возникающие в результате трансгрессии загрязнителей воздушными и водными потоками.
Перенос элементов может быть эпизодическим, например, в результате природных или
техногенных катастроф, либо явиться следствием систематического загрязнения атмо- и
гидросферы отходами производства. Типичным примером трансгрессии являются кислотные
дожди.
Специальными исследованиями влияния вредных факторов на организм можно
считать следующие:
1)
исследование сыворотки крови на содержание отдельных токсических микроэлементов,
например, токсическая концентрация лития в плазме крови равна 3-4 мМ/л, летальная – 45мМ/л
2)
исследование мочи на содержание токсических микроэлементов. Здесь имеет значение
знание путей выделения микроэлементов, например, с мочой выделяется бор, бром, литий,
кремний, мышьяк, алюминий, ванадий, барий
3)
исследование кала на содержание токсических микроэлементов. С калом выделяются никель,
ртуть, кадмий, свинец, бериллий, барий
4)
специфические внешние признаки отравления (интоксикации), например, бериллиоз кожи,
плюмбизм (сатурнизм – отравление свинцом), бородавчатый гиперкератоз ладоней и подошв
(болезнь черных ног – при отравлении мышьяком), болезнь итаи-итаи (отравление кадмием –
остеомаляция), болезнь минамата (отравление ртутью), фторная прогерия (преждевременное
старение при отравлении фтором)
Механизмы защиты организма от влияния вредных факторов окружающей среды
Различают следующие механизмы защиты от ксенобиотиков:
1) система барьеров, препятствующих проникновению ксенобиотиков во внутреннюю среду
организма, а также защищающих особо важные органы – мозг, половые и железы внутренней
секреции;
2) транспортные механизмы для выведения ксенобиотиков из организма;
3) ферментные системы, превращающие ксенобиотики в соединения менее токсичные и легче
удаляемые из организма;
4) тканевые депо, где накапливаются в неактивной форме ксенобиотики.
ИЛЛЮСТРАТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ
Презентация (слайды)
Страница 13 из 14
С.Ж.АСФЕНДИЯРОВ АТЫНДАҒЫ
ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ МЕДИЦИНА УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
КАФЕДРА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО БИОХИМИИ
МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, II КУРС
ЛИТЕРАТУРА:
Основная:
1) Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. «Биологическая химия», Москва, 2002 – С. 314-316, 591-596
2) Булыгин К.А. «Селективные лекции по биохимии для студентов санитарно-гигиенического
факультета», учебное пособие - Алматы, 2004, С. 6-31
Дополнительная:
1. Авцын А.П. и соавт. «Микроэлементозы человека – этиология, классификация,
органопатология» - М., Медицина, 1990 – С. 245-325
2. Бреслер В.М. «Организм защищается от загрязнений» - Интернет, file://A:\Ксенобиотик
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Перечислите патологические производные гемоглобина, причины их образования,
определение
2. Перечислите промежуточные и конечные продукты перекисного окисления липидов
3. Назвать ферменты и витамины антиоксидантной системы организма
4. Назовите 4 группы специальных исследований воздействия вредных факторов ОС и
производственной среды на организм, приведите примеры
5. Охарактеризуйте механизмы защиты организма от влияния вредных факторов ОС
Страница 14 из 14