- •Глава 1. Структурная организация и принципы функционирования белков Основные проявления жизни - результат функционирования белков
- •Аминокислоты - главные составные части белков
- •Свойства аминокислот - основа свойств белков
- •Спектроскопические свойства аминокислот
- •Химические реакции
- •Методы разделения аминокислот
- •Аминокислота, полипептид, белок
- •Свойства белков определяются свойствами аминокислот
- •Знание иэт важно для разделения белков методом электрофореза
- •Гель-электрофорез
- •Белки выполняют роль буферных систем
- •Белки в воде образуют растворы с особыми свойствами
- •В пространственой структуре белков выделяют четыре уровня организации
- •Исследование первичной структуры белков и пептидов
- •Искусственный синтез белков и пептидов
- •Пространственная структура белковой молекулы
- •Вторичная структура белков
- •Третичная структура белков
- •Четвертичная структура белков
- •Белки чувствительны к внешним воздействиям
- •Для определения количества белков используют разные подходы
- •Белки классифицируются разными способами
- •Простые белки построены только из аминокислот
- •Сложные белки содержат небелковые компоненты
- •Глава 2. Ферменты Клинико-лабораторное значение
- •Немного истории
- •В основе классификации ферментов - тип катализируемой реакции
- •Элементы химической логики
- •В основе химических реакций лежит образование и разрыв химических связей
- •У химической реакции есть скорость и порядок
- •На пути к пониманию механизма действия фермента
- •Ферменты – биологические катализаторы белковой природы
- •Методы выделения и очистки ферментов - это методы выделения и очистки белков.
- •Пример вычисления активности фермента:
- •Для работы некоторых ферментов необходимы дополнительные небелковые соединения
- •Белковая природа определяет многие свойства ферментов
- •Повышение температуры неоднозначно влияет на активность фермента
- •Ферменты характеризуются высокой специфичностью
- •Активность фермента зависит от концентрации субстратов.
- •Важной качественной характеристикой фермента является константа Михаэлиса
- •Уравнение Михаэлиса и Ментен графически – прямоугольная гипербола
- •Примеры использования данных кинетических исследований ферментов в медицине
- •Кинетика мультисубстратных реакций
- •Скорость реакции зависит от концентрации фермента
- •Химические реакции протекают медленно
- •Ферменты превосходят другие катализаторы своей молекулярной активностью. Почему?
- •Группы активного центра фермента используют обычные химические принципы катализа
- •Реакции, катализируемые ферментами – основной объект, на который направлено действие регуляторов процессов жизнедеятельности
- •Активность ферментов можно тормозить (ингибировать)
- •Ингибиторы бывают разные: обратимые и необратимые
- •Обратимые ингибиторы могут быть конкурентными и неконкурентными
- •Конкурентные ингибиторы не всегда структурно подобны субстрату.
- •Конкурентные ингибиторы не влияют на Vmax, они понижают Км.
- •Принципы конкурентного торможения находят применение в медицинской практике.
- •Смешанные неконкурентные ингибиторы
- •Кинетика смешанных неконкурентных ингибиторов
- •Неконкурентные ингибиторы не могут связаться со свободным ферментом.
- •Неконкурентных ингибиторы неактивны при низких концентрациях субстрата.
- •Торможение продуктом реакции- пример конкурентного торможения.
- •Субстрат может быть ингибитором фермента
- •Кинетика многих ферментов не подчиняется принципам кинетики Михаэлиса и Ментен
- •У аллостерических ферментов особые свойства
- •Две модели объясняют механизмы аллостерии.
- •В основе связывания субстрата - индуцированное взаимодействие.
- •Изменение конформации одной субъединицы индуцирует изменения структуры другой
- •Какая гипотеза является правильной?
- •Ферменты неравномерно распределены внутри клеток
- •Доступность субстрата или кофактора - важный элемент регуляции активности ферментов
- •Нарушение функции фермента вызывает болезнь.
- •Энзимопатии следствие ошибок в синтезе белков.
- •Исследование активности ферментов помогает врачу в диагностике болезней.
- •Некоторые примеры использования измерения активности ферментов в диагностике
- •Определение концентрации субстратов возможно при помощи ферментов.
- •Ферменты можно использовать как лекарственные препараты.
- •Рибозимы –исключение , подтверждающее правило.
- •Методы молекулярной инженерии позволяют конструировать новые ферменты
- •Глава 3. Витамины
- •Классификация витаминов
- •Нарушение баланса витаминов в организме
- •Потребность организма человека в витаминах.
- •Причины дисбаланса витаминов в организме.
- •Межвитаминные взаимоотношения
- •Витамин в1 (Tиамин. Антиневритный витамин)
- •Витамин в2(Рибофлавин).
- •Пантотеновая кислота (витамин в3).
- •Витамин рр (Витамин в5 , никотиновая кислота, никотинамид, ниацин). Антипеллагрический витамин.
- •Гомоцис- Серин Цистатионин α-кетобутират Цистеин
- •Фолиевая кислота (Фолацин. Витамин в9. Витамин вс).
- •Фолиевая кислота
- •Метилен-тгфк- Метилен-тгфк-
- •Биотин (витамин н).
- •Пропионил-КоА метилмалонил-КоА
- •Метилмалонил-КоА пируват пропионил-КоА оксалацетат
- •Витамин с (аскорбиновая кислота), антицинготный
- •Остаток глутаминовой кислоты Остаток γ-карбоксиглутаминовой кислоты
- •Рибосомы на мембране эндо-
- •Сигнальный пептид
- •Витаминоподобные соединения Витамин f (эссенциальные жирные кислоты)
- •Инозит(Витамин в8)
- •Карнитин
- •Липоевая кислота (витамин n)
- •Пара-Аминобензойная кислота.
- •Витамин u
- •Холин (витамин в4).
- •Ацетилхолинэстераза н2о
- •Глава 4. Введение в термодинамику Биомедицинское значение.
- •Биоэнергетика- составная часть термодинамики
- •Функции состояния системы.
- •Первый закон термодинамики утверждает энергия вселенной не исчезает
- •Второй закон термодинамики указывает на вероятность и направление процесса
- •Свободная энергия и концентрация. Стандартное состояние в биологических реакциях.
- •Изменение свободной энергии и константа равновесия.
- •Примеры вычисления констант равновесия и изменений свободной энергии
- •Сопряженные реакции лежат в основе многих химических процессов в клетке.
- •«Энергетической валютой» клетки является атф
Потребность организма человека в витаминах.
Согласно данным Института питания РАМН, рацион овременного человека, вполне достаточный и даже избыточный по калорийности, не в состоянии обеспечить организм необходимым количеством витаминов, следствием чего и является широкое распространение гиповитаминозов. По результатам клинико-биохимических обследований нескольких тысяч человек в различных регионах России (РАМН) сделано заключение, что гиповитаминозом С страдает 80-90% обследуемых лиц, у 40-80% недостаточна обеспеченность витаминами В1, В2, В6 и фолиевой кислотой, 40-55% людей испытывает недостаток каротина. Сочетанный недостаток витаминов С, группы В и железа привело к распространению железо-дефицитных анемий, особенно среди женщин и детей.
В отличие от далёких предков, у современного человека энергозатраты резко снижены. Это, в свою очередь, ведёт к необходимости уменьшения объёма потребляемой пищи. Однако чтобы получить требуемое суточное количество витаминов, этот объём должен быть значительным. Например, для удовлетворения суточной потребности организма в тиамине надо съедать более 1 кг чёрного хлеба в день. Отрицательное влияние на витаминную обеспеченность организма имеет снижение доли растительных продуктов в питании человека и повышение доли рафинированных, высококалорийных, почти лишенных витаминов. Проблемой является и то, что в продуктах питания содержание витаминов снижается из-за длительного хранения, применения консервантов, тепловой обработки. Например, при изготовлении муки высших сортов теряется с отрубями до 80-90% всех витаминов. При экстрагировании, дезодорировании и осветлении растительных масел разрушаются жирорастворимые витамины, то же происходит при хранении масла на свету. Легко разрушаются на свету и при нагревании аскорбиновая кислота, отчасти поэтому гиповитаминоз С встречается так часто. Витамины А, Е, К и каротин достаточно устойчивы к нагреванию при варке пищи, но очень чувствительны к свету и кислороду воздуха.
Изложенные причины объясняют, почему дефицит витаминов стал массовым явлением. К этому следует добавить невысокий прожиточный минимум значительной части населения страны, когда возникают финансовые проблемы при покупке свежих фруктов, овощей, мяса.
Причины дисбаланса витаминов в организме.
Причиной гипервитаминозов А и Д является избыточное потребление этих витаминов составе препаратов (чаще всего – спиртового раствора витамина Д) либо с экзотической пищей (печень акулы и белого медведя).
Причины гиповитаминозов многообразны:
1. Недостаточное питание. Расчёты показывают, что для получения суточной дозы витаминов общий объём пищи должен превышать энергетические затраты организма, что неизбежно ведёт к ожирению. Следовательно, необходимо либо витаминизировать продукты питания, либо принимать витамины дополнительно в виде препаратов. К недостаточной обеспеченности витаминами приводит увеличение доли рафинированных и консервированных продуктов питания. Установлено, что витаминные препараты усваиваются не хуже, а некоторые витамины даже лучше, чем в составе натуральных продуктов. Так, при преобладании в диете кукурузы пеллагра развивается не потому, что в ней мало витамина РР, а потому, что он находится в кукурузе в связанной форме, которую организм не может усваивать. Фолиевая кислота, содержащаяся в пищевых продуктах также в связанном состоянии, всасывается почти в 2 раза хуже, чем чистый препарат того витамина. Биологическая усваиваемость витамина В6 в продуктах растительного происхождения составляет (в зависимости от вида продукта) от 5 до 75%. К недостаточной обеспеченности витаминами приводит увеличение доли рафинированных и консервированных продуктов питания.
2. Заболевания желудочно-кишечного тракта и изменение состава нормальной кишечной микрофлоры (дисбактериоз).
3. Антивитамины.Антивитамином следует считать отнюдь не каждое вещество, разрушающее витамин либо препятствующее его действию (например, аскорбатоксидаза или тиаминаза, разрушающие соответствующие витамины, не являются истинными антивитаминами, равно как и овидин - белок, связывающий биотин и прекращающий его всасывание).Антивитаминами называют аналоги витаминов, действующие как антикоферменты.Обычно это производные витаминов, но они не способны выполнять их функции в ферментативных реакциях. Специфическое антикоферментное действие антивитаминов позволило широко использовать их в лечебной практике: *противотуберкулёзные препараты– гидразиды изоникотиновой кислоты – включаются вместо витамина РР в структуру НАД и НАДФ, при этом коферменты теряют свою способность участвовать в метаболизме тех клеток, в которые способен проникать антивитамин (в туберкулёзную палочку, например); *антидепрессанты– аминазин в частности – подавляют утилизацию витамина В2, нарушая синтез его коферментной формы; *противораковые препараты– аминоптерин, метотрексат – вытесняют фолиевую кислоту из фолатзависимых ферментов, блокируя тем самым синтез нуклеиновых кислот и размножение клеток; *сульфаниламидывключаются вместо ПАБК в структуру фолиевой кислоты и нарушают функцию последней; *кумарины– дикумарол, тромексан – замещают витамин К в реакциях превращения неактивных факторов свёртывания крови в активные, благодаря этим свойствам кумарины применяются для лечения гиперкоагуляционных и претромботических состояний;
4. Увеличение потребности в витаминах при физических нагрузках, умственном напряжении, беременности, у растущего организма, при старении (из-за худшего их усвоения). Некоторые профессиональные вредности, воздействие ионизирующего излучения, хронические заболевания, применение диуретиков также увеличивают потребность в витаминах.
5. Дефицит одного витамина может оказывать существенное влияние на утилизацию других витаминов.