Попробуем объяснить, что собой представляет функциональная биохимия. Вы все слышали выражения: «Мы то, что мы едим!». Это во многом правда, но еще и дышим, и впитываем с кожей… Организм как большое производство, в котором протекают какие-то технологические процессы: физические, химические, электрические… Вся эта совокупность называется метаболизмом или обменом веществ , или биохимическими реакциями . Благодаря обмену веществ мы живем, он обеспечивает работу всех органов и систем, их взаимодействие между собой и с внешней средой.

В науке есть понятия «in vitro» и «in vivo». Кто не знаком с терминологией, объясним: «in vitro» — это, то что происходит в пробирке, в лаборатории, в условиях эксперимента, а «in vivo» — это то, что происходит в живой ткани, в организме, в естественной среде. Эти процессы не равнозначны! Есть такие биохимические реакции, которые не возможно воспроизвести ни в условиях лаборатории, ни в НИИ (научно-исследовательском институте), ни где-либо, одним словом! А в живом организме эта реакция происходит очень просто и непринужденно!!! Это и есть проявление жизни ! Задача функциональной биохимии – выяснить особенности обмена веществ в каждом конкретном случае. То есть, понять особенности взаимодействия как с внешней средой, так и особенности протекания биохимических процессов внутри самого организма.

Обмен веществ определяется набором ферментов . Набор ферментов определяется набором генов . Такова официальная точка зрения науки. У каждого живого существа есть «базовый» набор генов (основной), который обеспечивает жизнеспособность. И поломка этих генов создает большие трудности в реализации жизни. А есть «опции» (дополнительный набор генов), который обеспечиваю нашу индивидуальность: цвет кожи, цвет глаз и прочее. Эти гены отчасти определяют особенности взаимодействия живого организма с внешней средой. И реализуется это через наш иммунитет. Все что контактирует с нашим телом, вдыхается, впитывается, употребляется во внутрь – все это в первую очередь оценивается нашей иммунной системой. И с её «разрешения» вступает во взаимодействие с внутренней средой, может участвовать в обмене веществ и так далее.

Живой организм – это открытая система, то есть для обеспечения своей жизнедеятельности он должен взаимодействовать с внешней средой. Это свойство обеспечивает выживаемость индивидуума и эволюцию вида. Если все идеально, то человек хорошо приспосабливается к изменяющимся условиям, может потреблять любые продукты, любую пищу, животного или растительного происхождения. Если нет, то человек плохо переносит изменения окружающей среды и часть еды для организма становиться токсином.

И функциональный подход в изучении обмена веществ конкретного человека позволяет скорректировать «недостатки» взаимодействия с внешней средой, а также «трудности» внутренних обменных процессов. Надо понимать, что иммунная система здесь играет ключевую роль. Вещества, которые не распознаются как источник питания (еды), воспринимаются иммунной системой как чужеродный агент. В результате развивается так называемая , которая может проявиться одним или несколькими видами иммунологических реакций. Если речь идет о врожденном свойстве организма (определяемый геномом), то нам остается лишь приспособиться к этому. Также, порой живой ткани не хватает каких-либо веществ, компонентов для полноценного существования и обеспечения всех функций в организме. Эти состояния в медицине называют . Помимо этого, есть соединения и вещества, которые в большинстве случаях оказывают на живую ткань. И их присутствие крайне нежелательно для организма. Сюда можно отнести токсические металлы, соединения промышленного или сельскохозяйственного происхождения, токсины вырабатываемые живущими внутри нас организмами.

Для диагностики этих состояний используются преимущественно лабораторные методы, которые позволяют выявить грубые нарушения. Некоторые из этих методов исследования в настоящее время оспариваются. Например, анализ крови не отражает действительный уровень витаминов и элементов в тканях и в организме в целом (за исключением витамина А). Мы в своей работе для диагностики используем стандартизированные методы прикладной кинезиологии. Этот метод позволяет выявлять достаточно тонкие и незначительные нарушения на метаболическом (химическом) уровне, подобрать корректирующее вещество и его дозу. По нашим данным в 91 % случаев необходима та или иная коррекция химических процессов, в дополнении к другим методам (остеопатическим, медикаментозным…).

Животных, растений, грибов, вирусов, бактерий. Численность представителей каждого царства настолько велика, что остается только удивляться, как мы все помещаемся на Земле. Но, несмотря на такое многообразие, все живое на планете объединяет несколько основных особенностей.

Общность всего живого

Доказательства складываются из нескольких основных особенностей живых организмов:

необходимости в питании (потреблении энергии и преобразовании ее внутри организма);
потребности в дыхании ;
способности к размножению;
росте и развитии в течение жизненного цикла.

Любой из перечисленных процессов представлен в организме массой химических реакций. Ежесекундно внутри любого живого существа, а тем более человека, происходят сотни реакций синтеза и распада органических молекул. Структура, особенности химического воздействия, взаимодействие друг с другом, синтез, распад и построение новых структур молекул органического и неорганического строения - все это предмет изучения большой, интересной и разнообразной науки. Биохимия - это молодая прогрессивная область знания, изучающая все происходящие внутри живых существ.

Объект

Объектом изучения биохимии являются только живые организмы и все происходящие в них процессы жизнедеятельности. А конкретно - химические реакции, происходящие при поглощении пищи, выделении продуктов жизнедеятельности, росте и развитии. Так, основы биохимии составляет изучение:

Неклеточных форм жизни - вирусов.
Прокариотических клеток бактерий.
Высших и низших растений.
Животных всех известных классов.
Организма человека.

При этом сама биохимия - это наука достаточно молодая, возникшая только с накоплением достаточного количества знаний о внутренних процессах в живых существах. Ее возникновение и обособление датируется второй половиной XIX века.

Современные разделы биохимии

На современном этапе развития биохимия включает в себя несколько основных разделов, которые представлены в таблице.

Раздел	Определение	Объект изучения
Динамическая биохимия	Изучает химические реакции, лежащие в основе взаимопревращения молекул внутри организма	Метаболиты - простые молекулы и их производные, образующиеся в результате обмена энергии; моносахариды, жирные кислоты, нуклеотиды, аминокислоты
Статическая биохимия	Изучает химический состав внутри организмов и структуру молекул	Витамины, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, нуклеотиды, липиды, гормоны
Биоэнергетика	Занимается изучением поглощения, накопления и преобразования энергии в живых биологических системах	Один из разделов динамической биохимии
Функциональная биохимия	Изучает подробности всех физиологических процессов организма	Питание и пищеварение, кислотно-щелочного баланса, мышечные сокращения, проведение нервного импульса, регуляция печени и почек, действие иммунной и лимфатической систем и так далее
Медицинская биохимия (биохимия человека)	Изучает процессы метаболизма в организме людей (в здоровых организмах и при заболеваниях)	Эксперименты на животных позволяют вывести патогенных бактерий, вызывающих заболевания у людей, и найти способы борьбы с ними

Таким образом, можно сказать, что биохимия - это целый комплекс маленьких наук, которые охватывают все многообразие сложнейших внутренних процессов живых систем.

Дочерние науки

С течением времени накопилось настолько много различных знаний и сформировалось столько научных навыков обработки результатов исследований, выведения бактериальных колоний, и РНК, встраивания заведомо известных участков генома с заданными свойствами и так далее, что появилась необходимость в дополнительных науках, которые являются дочерними для биохимии. Это такие науки, как:

молекулярная биология;
генная инженерия;
генная хирургия;
молекулярная генетика;
энзимология;
иммунология;
молекулярная биофизика.

Каждая из перечисленных областей знаний имеет массу достижений в изучении биопроцессов в живых биологических системах, поэтому является очень важной. Все они относятся к наукам XX века.

Причины интенсивного развития биохимии и дочерних наук

В 1958 г. Корана открыл ген и его структуру, после чего в 1961 г. был расшифрован генетический код. Затем было установлено строение молекулы ДНК - двухцепочечная структура, способная к редупликации (самовоспроизведению). Были описаны все тонкости процессов метаболизма (анаболизм и катаболизм), изучена третичная и четвертичная структура белковой молекулы. И это далеко не полный список грандиозных по значимости открытий XX века, которые и составляют основу биохимии. Все эти открытия принадлежат биохимикам и самой науке как таковой. Поэтому предпосылок для ее развития множество. Можно выделить несколько современных причин ее динамичности и интенсивности в становлении.

Выявлены основы большинства химических процессов, происходящих в живых организмах.
Сформулирован принцип единства в большинстве физиологических и энергетических процессов для всех живых существ (например, они одинаковы у бактерий и человека).
Медицинская биохимия позволяет получить ключ к лечению массы различных сложных и опасных заболеваний.
При помощи биохимии стало возможным подобраться к решению самых глобальных вопросов биологии и медицины.

Отсюда вывод: биохимия - это прогрессивная, важная и очень широко спектральная наука, позволяющая найти ответы на многие вопросы человечества.

Биохимия в России

В нашей стране биохимия является такой же прогрессивной и важной наукой, как и в целом мире. На территории России действуют Институт биохимии им. А. Н. Баха РАН, Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г. К. Скрябина РАН, НИИ биохимии СО РАН. Нашим ученым принадлежит большая роль и множество заслуг в истории развития науки. Так, например, был открыт метод иммуноэлектрофареза, механизмы гликолиза, сформулирован принцип комплементарности нуклеотидов в структуре молекулы ДНК и сделан ряд других важных открытий. В конце XIX и начале XX в. в основном были сформированы не целые институты, а кафедра биохимии в некоторых из вузов. Однако вскоре появилась необходимость расширить пространство для изучения данной науки в связи с ее интенсивным развитием.

Биохимические процессы растений

Биохимия растений неразрывно связана с физиологическими процессами. В целом, предметом изучения биохимии и физиологии растений является:

жизнедеятельность растительной клетки;
фотосинтез;
дыхание;
водный режим растений;
минеральное питание;
качество урожая и физиология его формирования;
устойчивость растений к вредителям и неблагоприятным условиям окружающей среды.

Значение для сельского хозяйства

Знание глубинных процессов биохимии в растительных клетках и тканях позволяют повышать качество и количество урожая культурных сельскохозяйственных растений, являющихся массовыми производителями важных продуктов питания для всего человечества. Кроме того, физиология и биохимия растений позволяют находить пути решения проблем заражения вредителями, устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды, дают возможность повысить качество продукции растениеводства.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БИОХИМИЯ
Для выполнения всех необходимых жизненных функций организм человека содержит более 200 типов специализированных клеток. Комплекс морфологически однотипных клеток, выполняющих определенные функции, называется тканью. Ткани морфологически оформляются в органы - образования с определенными функциями в сложной биологической системе, какой является организм.

Функциональная биохимия выясняет связи между строением химических соединений и процессами их взаимоизменения с одной стороны , и функцией субклеточных частиц,специализированных клеток, тканей или органов, включающих в свой состав упомянутые вещества - с другой.

Молекулярные дефекты приводят к биохимическим сдвигам, клинически проявляющимися как заболевания, при которых изменяются нормальные биохимические показатели, имеющие диагностическое значение. Знание основ биохимии естественных процессов жизнедеятельности отдельных органов необходимо медику для выявления нарушений химических процессов, с последующим их устранением или исправлением.

БИОХИМИЯ ПЕЧЕНИ

Печень - центральная биохимическая лаборатория организма, в которой протекают разнообразные метаболические превращения веществ. Она также включается во все процессы обмена, происходящие и в периферических тканях. Химический состав печени: вода - 70%, белки - 12-24, липиды – 2-6, углеводы - 2-8, холестерин- 0,3-0,5, железо - 0,02% и другие минеральные вещества. У взрослого здорового человека масса печени составляет в среднем 1- 1,5 кг. Клеточный состав печени:

1) гепатоциты - 80%, расположены в два слоя и контактируют с одной стороны с желчью, а с другой- с кровью;

2) эндотелиальные клетки-15%;

3) клетки соединительной ткани - 5%.

Особенность кровоснабжения печени состоит в том, что в ней по синусоидам (расширенным капиллярам) циркулирует смешанная кровь (венозно-артериальная). 70- 80% общего объема крови поступает в нее по воротной вене (венозная кровь) от кишечника, а вместе с этой кровью поступают и продукты расщепления белков, липидов, полисахаридов и нуклеиновых кислот: глюкоза, аминокислоты, азотистые основания, хиломикроны и др. 30% крови доставляет в печень печеночная артерия (артериальная кровь), а вместе с ней доставляются метаболиты периферических тканей и органов: аланин, лактат, глутамин, ЛВП (зрелые), глицерин, кислород в виде калиевой соли оксигемоглобина и др. Печеночная вена выносит из печени в общий кровоток глюкозу, аминокислоты, белки плазмы крови , ферменты, кетоновые тела, ЛОНП, ЛВП-предшественники, мочевину и ряд других веществ.

Функции печени многочисленны и сложны, но наиболее важные из них биосинтетическая, регуляторно-гомеостатическая, гемостатическая, мочевинообразовательная и желчеобразоватильная, выделительная, катаболическая, детоксикационная.

Важнейшей функцией печени является биосинтетическая. В печени синтезируются следующие вещества: кетоновые тела, глюкоза, холестерин, эфиры холестерина, белки плазмы, белки свертывающей и антисвертывающей систем, заменимые аминокислоты, ВЖК, ФЛ, ТАГ (2-й ресинтез), ЛОНП, ЛВП-предшественники, биологически активные пептиды, ферменты глюконеогенеза, ферменты орнитинового цикла, ЛХАТ, гем, холин, креатин.

Часть метаболитов, образовавшихся в печени (глюкоза, холестерин, кетоновые тела, белки плазмы и др.) транспортируются далее в клетки других органов и тканей (т.е. «на экспорт»), где используются для энергетических и структурных целей, а часть откладывается в запас (например, гликоген, железо, жирорастворимые витамины) или выделяются из организма в случае неиспользования. Одной из функций печени является выделительная. В просвет ЖКТ печень выделяет холестерин, желчные кислоты, желчные пигменты, железо, другие вещества. В поддержании постоянства внутренней среды организма (гомеостатическая функция) роль печени уникальная, так как она является центром регуляции основных путей метаболизма: белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот и нуклеотидов, витаминов, воды и электролитов.

Особенности обмена аминокислот, белков и других азотсодержащих веществ в печени

Печень играет центральную роль в поддержании азотистого баланса в организме, так как регулирует процессы утилизации азотистых веществ и выделение их метаболитов из организма. В печени протекают основные анаболические и катаболические процессы аминокислот (переаминирование, дезаминирование, декарбоксилирование). Только в печени синтезируются белки свертывающей (протромбин, фибриноген, проконвертин, проакцелерин) и антисвертывающей системы (кроме плазминогена). Печень , церулоплазмина, трансферрина, ангиотензиногена. Печень обеспечивает через кровь другие органы сбалансированной смесью незаменимых и заменимых аминокислот, необходимых для биосинтеза их собственных белков. В печени синтезируются многие азотсодержащие вещества небелковой природы (креатин, холин, мочевая кислота, индикан, гем и др.), биологически активные пептиды (глутатион, карнозин, анзерин), а также происходит биосинтез и распад пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований. Только в печени происходит образование мочевины - основной путь обезвреживания аммиака в организме.

Особенности обмена углеводов в печени

В печени протекают следующие метаболические процессы обмена углеводов: биосинтез и распад гликогена, необходимый для поддержания постоянства концентрации глюкозы в крови: глюконеогенез, аэробный гликолиз, пентозофосфаткый путь, обмен фруктозы и галактозы, цикл Кори, превращение глюкозы в ВЖК, биосинтез гетерополисахаридов. Печень является основным органом, поставляющим свободную глюкозу в кровь, так как вгепатоцитах печени имеется фермент глюкозо-6-фосфатаза, расщепляющий глюкозо-6-фосфат до свободной глюкозы.

Особенности обмена липидов в печени

Обмен липидов в печени наиболее интенсивно протекает по следующим метаболическим путям:

1) β - окисление ВЖК;

2) распад ТАГ, ФЛ, ХС, ЛВП-зрелых;

3) биосинтез транспортных форм липидов (ЛОНП, ЛВП-предшественни-ков);

4) биосинтез специфических ВЖК, ТАГ, ФЛ, холестерина, эфиров холестерина, кетоновых тел (ацетил-КоА →CH 3 COCH 2 COOH и

CH 3 -CHOH-CH 2 COOH).

Печень участвует в поддержании постоянного уровня жирных кислот в крови, если их количество увеличивается, то печень поглощает их и превращает в ТАГ, ФЛ, ЭХС, ЛОНП. Уменьшение биосинтеза фосфолипидов, уменьшение образования ЛОНП привод к увеличению биосинтеза ТАГ и накоплению их в гепатоцитах, что сопровождается жировой дегенерацией печени. Кетоновые тела (ацетоацетат, ацетон, β - гидроксибутират) синтезируются только в гепатоцитах печени из ацетил-КоА в ходе так называемого β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА пути. При голодании, при пониженном содержании углеводов в пище , сахарном диабете возрастает скорость синтеза кетоновых тел (кетогенез). Из печени кетоновые тела током крови переносятся в периферические ткани и органы (мышцы, почки, мозг и т. д.), где они превращаются в ацетил-КоА и в цикле лимонной кислоты и ЦПЭ дают энергию. Печень играет важную роль в обмене стероидов, в частности холестерина (ХС). Общий путь ХС в печени составляет:

1. ХС, синтезируемый заново в печени из ацетил-КоА (эндогенный ХС);

2. ХС, образующийся из эфиров холестерина;

3. ХС, поступающий с артериальной кровью в составе зрелых ЛВП;

4. ХС, образовавшийся из деградированных форм ХМ и ЛОНП.

В печени ХС (80%) расходится на образование первичных желчных кислот (холевой и хенодезоксихолевой), для построения биомембран гепатоцитов, на формирование ЛОНП и ЛВП-предшественников, синтез эфиров ХС.

Кроме многочисленных функций в промежуточном обмене, печень играет важную в пищеварении, так как в ней образуется желчь.

Желчь - это жидкий секрет желтовато-коричневого цвета, который состоит из воды (97%), свободных и коньюгированных желчных кислот и солей (1%), билирубина и ХС, минеральных солей, фосфолипидов, ВЖК.

Различают печеночную желчь и пузырную, в которой образуются простые мицеллы, состоящие из фосфолипидов, холестерина и желчных кислот (2,5: 1: 12,5). Нерастворимый в воде холестерин удерживается в желчи в растворенном состоянии благодаря присутствию в ней солей желчных кислот и фосфатидилхолина. При недостатке желчных кислот в желчи холестерин выпадает в осадок, способствуя образованию камней. При нарушении желчеобразования или оттока желчи нарушаются переваривание липидов в ЖКТ, что приводит к стеаторее.

Печень играет важную роль в детоксикации чужеродных веществ или ксенобиотиков. Это имеет существенное значение для сохранения жизни организма. Чужеродные вещества попадают в организм с пищей, через кожу или с вдыхаемым воздухом и могут быть продуктами хозяйственной деятельности человека, веществами бытовой химии , лекарственным препаратами, этанолом. В печени инактивируются и токсические метаболиты распада азотсодержащих веществ: билирубина, продуктов распада аминокислот, биогенных аминов, аммиака, гормонов.

Гидрофильные ксенобиотики выводятся с мочой. Для удаления гидрофобных в процессе эволюции выработались механизмы, представляющие собой две фазы детоксикации: модификация и конъюгация. Возможные модификации: гидроксилирование (RH→ROH), сульфоокисление (R-S-R′→R-SO-R′), окислительное дезаминирование (RNH 2 →R=O+NH 3) и т.д.

В печени наиболее активно микросомальное окисление (монооксигеназная система), отвечающее за обезвреживание ксенобиотиков (чужеродных веществ).

Гидроксилирование - чаще всего результат химической модификации токсичных веществ, происходящий в I - й фазе обезвреживания. Во II - фазе происходит реакция коньюгации, в результате обеих фаз образующиеся продукты, как правило, хорошо растворимы и легко удаляются из организма.

Основные ферменты, участвующие в окислительной системе: цитохром Р 450 -редуктаза – флавопротеин (кофермент ФАДН 2 или ФМНН 2), цитохром Р 450 , связывающий в активном центре липофильное вещество RH и молекулу кислорода. Один атом О 2 присоединяет 2ē и переходит в форму О 2- . Донором электронов и протонов является НАДФН+Н + , который окисляется цитохром – Р 450 – редуктазой, О 2- взаимодействует с протонами: О 2- +2Н + →Н 2 О. Второй атом молекулы кислорода включается в гидроксильную группу вещества RH с образованием R-OH, в роли конъюгантов могут выступать глицин (при обезвреживании бензойной кислоты с образованием гиппуровой кислоты) ФАФС – донор остатка серной кислоты, УДФ – глюкуронид – донор остатка глюкуроновой кислоты. Последние два конъюганта используются при обезвреживании собственных метаболитов (индол через индоксил конъюгируется с ФАФС, давая животный индикан), а также лекарственных препаратов (аспирин после гидролитического отщепления ацетата конъюгируется с УДФ – глюкуронидом, образуя гидрофильный салицилглюкуронид, выносимый из организма с мочой).

Некоторые ксенобиотики (полициклические ароматические углеводороды, ароматические амины, афлатоксины) подвергаясь в печени изменениям ферментами монооксигеназной системы, превращаются в канцерогены. Они могут повреждать ДНК генов, мутации в которых способствуют превращению нормальной клетки в опухолевую. Экспрессия таких онкогенов приводит к неконтролируемой пролиферации, т.е. к развитию опухоли.

Так, образовавшийся в результате гидроксилирования бензанитрацена, эпоксид, ковалентно связывает гуанин, разрывая водородные связи в паре Г≡Ц, чем нарушает взаимодействие ДНК с белками.

Нитрозамины, образующиеся из азотистой кислоты и вторичных аминов (HNO 2 +R 2 NH→R 2 N-N=O) превращают цитозин в урацил , Г≡Ц становится ГУ. В комплементарной цепи уже будет СА, которая в результате мутаций может превратиться в ИА и комплементарная ей пара будет АТ, т.е. полностью изменился кодовый смысл ДНК.

Печень играет важную роль и в обезвреживании билирубина, который образуется в клетках РЭС в результате распада гемоглобина, миоглобина, каталазы, цитохромов и других гемопротеинов. Образовавшийся при этом билирубин нерастворим в воде, переносится с кровью в виде комплекса с альбумином и называется «непрямым» билирубином. В печени 1/4 часть непрямого билирубина вступает в реакцию коньюгации с УДФ-глюкуроновой кислотой, образуя диглюкуронид билирубина, называемого «прямым» билирубином.

«Прямой» билирубин выводится из печени с желчью в тонкий кишечник, где происходит отщепление глюкуроновой кислоты под влиянием глюкуронидазы микробов кишечника с образованием свободного билирубина, который далее превращается с последующим образованием желчных пигментов: стеркобилиногена, стеркобилина, уробилиногена, уробилина. Показателем нарушения пигментного обмена в печени является содержание в крови «непрямого», «прямого» и общего билирубина. Повышение содержания билирубина в крови ведет к отложению его в тканях и вызывает желтухи различной этиологии. Основными причинами гипербилирубинемии являются: увеличение гемолиза эритроцитов, дефицит и дефект фермента глюкуронилтрансферазы, закупорка желчных протоков, нарушение равновесия между образованием и выведением билирубина, повреждение гепатоцитов (вирусами, токсическими гепатотропными веществами), гепатиты, цирроз печени и др.

В зависимости от причин гипербилирубинемии различают следующие основные виды желтухи: гемолитическую, паренхиматозную, обтурационную, наследственную, желтуху новорожденных и др.

Диагностическим тестом для определения происхождения желтухи являются следующие нормальные показатели:

1) «прямой» и «непрямой» билирубин в крови;

2) желчные пигменты в моче и кале.

1) в крови содержится общего билирубина от 8 до 20 мкмолъ/л, при этом 25% (

5 мкмоль/л) от общего билирубина приходится на «прямой» билирубин;

2) в моче - билирубина нет, уробилина - 1-4 мг/сутки;

3) в кале в сутки выделяется до 300 мг стеркобилина (окрашивает кал в коричневый цвет).

При гемолитической желтухе гипербилирубинемия возникает в основном вследствие усиленного гемолиза эритроцитов, в результате чего увеличивается:

1) в крови количество непрямого» (свободного) билирубина;

2) в моче количество уробилина (моча темная);

3) в кале количество стеркобилина (кал темный).

Кожа и слизистые окрашены в желтый цвет. При паренхиматозной (печеночно-клеточной) желтухе повреждаются клетки печени, вследствие чего увеличивается их проницаемость. Поэтому при паренхиматозной желтухе:

1) в крови увеличивается количество как «непрямого», так и «прямого» билирубина (желчь поступает прямо в кровь);

2) в моче уменьшается количество уробилина и обнаруживается «прямой» билирубин;

3) в кале уменьшается содержание стеркобилина.

При обтурационной (механической) желтухе нарушен отток желчи (закупорка общего желчного протока), что приводит:

1) в крови - к увеличению «прямого» билирубина;

2) в моче - к увеличению «прямого» билирубина и отсутствию уробилина;

3) в кале - к отсутствию желчных пигментов, кал обесцвечен.

Известно несколько заболеваний , при которых желтуха вызвана наследственными нарушениями метаболизма билирубина. Примерно у 5% населения диагностируют желтуху, вызванную генетическими нарушениями в структуре белков и ферментов, ответственных за захват непрямого билирубина в печень (синдром Жильбера), за его конъюгацию с глюкуроновой кислотой, обусловленной нарушением реакции глюкуронирования в печени (синдром Краглера-Найяра I и II типов), нарушением активного транспорта образованных в печени билирубинглюкуронидов в желчь (синдром Дабина-Ротора-Джонсона).

Дифференциальная диагностика наследственных желтух

Синдром	Дефект	Клинические проявления
Неконьюгированная гипербилируинемия
Криглера-Найяра-I-го типа* (врожденная негемолитическая желтуха)	Отсутствие активности, билирубин – УДФ - глюкуронилтрансферазы (не поддается лечению фенобарбиталом – индуктором гена УДФ-глюкуронилтрансферазы)	В крови о.б., н.б., к.б.↓, в моче у↓, к.б.↓, в кале с↓.
Криглера-Найяра-II-го типа	Нарушен синтез УДФ глюкуронилтрансферазы, катализирующей присоединение второй глюкуронильной группы (поддается лечению фенобарбиталом и фототерапией)
Жильбера	Гепатоциты не поглощают билирубин, снижена коньюгация	В крови о.б., н.б., к.б.N↓, в моче к.б.↓, у.↓, в кале с↓.
Коньюгированная гипербилирубинемия
Дабина-Ротора-Джонсона	Коньюгированный билирубин не поступает в желчь	В крови о.б., н.б., к.б., в моче к.б.↓, у↓, в кале с↓.

о.б. – общий билирубин,

н.б. – неконьюгированный билирубин,

к.б. -. коньюированный билирубин,

с – стеркобилин,

у – уробилин.

* - дети умирают в раннем возрасте из-за развития билирубиновой энцефалопатии.

Семейная гипербилирубинемия новорожденных связана с наличием конкурентных ингибиторов коньюгации билирубина (эстрогена, свободных жирных кислот) в материнском молоке. При грудном вскармливании эти ингибиторы приводят к гипербилирубинемии (транзиторная гипербилирубинемия), которая исчезает при переводе на искусственное вскармливание.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ ПО БИОХИМИИ ПЕЧЕНИ

Цель занятия:

1. Знать основные функции печени, особенности путей обезвреживания ксенобиотиков и метаболитов в печени, образование и обезвреживание билирубина.

2. Уметь количественно определять концентрацию прямого и непрямого билирубина в сыворотке крови и желчных пигментов в моче для диагностики основных видов желтух.

3. Ознакомиться с видами наследственных желтух.

Принцип метода . Билирубин дает розовое окрашивание с диазореактивом Эрлиха. По интенсивности окрашивания судят о концентрации билирубина. Прямой билирубин (синонимы: билирубин-глюкуронид, коньюгированный билирубин, связанный билирубин) определяют цветной реакцией Эрлиха в отсутствии органических растворителей. Общий (прямой, непрямой) билирубин определяют в присутствии спирта, обеспечивающего взаимодействие всех форм билирубина с диазореактивом Эрлиха. Непрямой билирубин (синонимы: свободный билирубин , неконьюгированный билирубин) определяют по разнице между общим и прямым.

1. Выберите наиболее точный ответ: печень выполняет важную роль в обмене желчных пигментов, которые образуются в результате распада:

2. Цитохромов

3. Витаминов

2. В печени 1/4 часть билирубина связывается с УДФ-глюкуроновой кислотой и называется:

1. Прямой билирубин

2. Диглюкуронид билирубина

3. Непрямой билирубин

4. Гаптоглобин

5. Свободный билирубин

3. Все вещества первичной мочи делят на:

1. Пороговые

2. Беспороговые

3. Проникающие

4. Непроникающие

4. Какими способами трансмембранного транспорта происходит реабсорбция в почках:

1. Простая диффузия

2. Облегченная диффузия

3. Активный транспорт

4. Везикулярный транспорт

5. Укажите неправильное утверждение. В дистальных канальцах почек:

1. Ионы натрия реабсорбируются независимо от воды

2. В обмен на поступающий в эпителий дистальных канальцев натрий в мочу секретируются анионы

3. Реабсорбция ионов натрия регулируется альдостероном

6. Для определения клиренса вводят вещество:

1. Которое фильтруется в клубочках, и не реабсорбируется и не секретируется канальцами нефронов

2. Которое фильтруется в клубочках и реабсорбируется и секретируется канальцами нефронов

3. Которое не фильтруется в клубочках и не реабсорбируется и не секретируется канальцами нефронов

7. При ацидозе количество бикарбонатов в моче:

1. Повышается

2. Снижается

3. Не изменяется

8. Источниками сульфатов мочи являются:

1. Асп, глу

2. Лиз, арг, гис

3. Цис, мет

9. Суточное выделение креатинина зависит от:

1. Характера питания

2. Мышечной массы

3. Интенсивности липолиза

10. В норме креатин в моче присутствует у:

1. Взрослых

3. Стариков

11. Альдостерон:

1. Стимулирует реабсорбцию в почках ионов калия

2. Стимулирует реабсорбцию в почках ионов натрия

12. Повышенное выделение мочевины с мочой наблюдается при:

1. Поражении печени

2. Поражении сердца

3. Голодании, ожогах

13. Глюкозурия наблюдается при повышении содержания глюкозы крови выше:

1. 5, 55 - 6,0 ммоль/л

2. 8,3 - 8,8 ммоль/л

3. 6,1-8,0 ммоль/л

14. Укажите нормальную активность альфа-амилазы в моче

1. 16-30 г/(ч. л.)

2. 28-160 г/(ч. л.)

3. 3,3 - 5,5 ммоль/л

15. Какие камни образуются в кислой моче:

1. Оксалатные

2. Фосфатные

3. Уратные

4. Карбонатные

16. В основе количественного определения белка в моче по методу Робертса-Стольникова -Брандберга лежит:

1. Проба кипячением

2. Проба Геллера

3. Биуретовая реакция

17. Ложная протеинурия наблюдается при патологии:

2. Надпочечников

3. Мочевыводящих путей

18. Ультрафильтрат первичной мочи не содержит белки, молекулярная масса которых выше:

19. Укажите основной источник энергии для работы головного мозга в норме?

1. Кетоновые тела

2. Глюкоза

3. Жирные кислоты

20. Укажите медиаторы ЦНС тормозного типа действия:

3. Глицин

21. Медиатором холинергических синапсов является:

1. Ацетилхолин

2. Фосфатидилхолин

22. Какие аминокислоты преобладают в составе коллагена?

1. Глицин

2. Пролин

3. Аргинин

4. Цистеин

23. Прочность коллагеновых волокон определяется:

24. Соединительная ткань характеризуется наличием:

1. Липопротеинов

2. Протеогликанов

3. Хромопротеинов

25. Прочность коллагеновых волокон определяется:

1. Образованием двойной спирали из полипептидных цепей

2. Образованием тройной спирали из полипептидных цепей

3. Ковалентными связями между молекулами тропоколлагена

4. Гидрофобными взаимодействиями между молекулами тропоколлагена

26. Соединительная ткань характеризуется наличием:

1. Липопротеинов

2. Протеогликанов

3. Хромопротеинов

27. Белок коллаген отличается своим аминокислотным составом. Какие аминокислоты наиболее часто повторяются в полипептидных цепях коллагена?

1. Гли-сер-вал

2. Гли-арг-тир

3. ФГн-гли-цис

4. гли-про-ала

28. Какой компонент соединительной ткани составляет основу рубца?

1. Фибронектин

2. Гликозаминогликаны

3. Коллаген

4. Эластин

29. Какой витамин способствует образованию рубца в заживающей ране?

30. Какой из перечисленных белков осуществляет взаимосвязь клеток, волокон и компонентов основного вещества соединительной ткани в единое целое?

1. Коллаген

2. Эластин

3. Фибронектин

31. Первой фазой биотрансформации ксенобиотиков является:

1. Конъюгация

2. Ферментативная модификация

32. Второй фазой биотрансформации ксенобиотиков является:

1. Конъюгация

2. Ферментативная модификация

3. Стабилизация в липидном бислое мембран

33. Донором ацетильных групп в реакциях конъюгации является:

3. Ацетил-КоА

4. Ацил-КоА

34. Активной формой серной кислоты в реакциях конъюгации является:

1. УДФ-глюкуроновая кислота

2. УДФ-галактоза

35. Источником глюкуроновой кислоты в реакциях конъюгации является:

1. УДФ-глюкуроновая кислота

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БИОХИМИЯ

Для выполнения всех необходимых жизненных функций организм человека содержит более 200 типов специализированных клеток. Комплекс морфологически однотипных клеток, выполняющих определенные функции, называется тканью. Ткани морфологически оформляются в органы - образования с определенными функциями в сложной биологической системе, какой является организм.

Функциональная биохимия выясняет связи между строением химических соединений и процессами их взаимоизменения с одной стороны, и функцией субклеточных частиц, специализированных клеток, тканей или органов, включающих в свой состав упомянутые вещества - с другой.

Биохимия печени

1) гепатоциты - 80%, расположены в два слоя и контактируют с одной стороны с желчью, а с другой- с кровью;

2) эндотелиальные клетки-15%;

3) клетки соединительной ткани - 5%.

Особенность кровоснабжения печени состоит в том, что в ней по синусоидам (расширенным капиллярам) циркулирует смешанная кровь (венозно-артериальная). 70- 80% общего объема крови поступает в нее по воротной вене (венозная кровь) от кишечника, а вместе с этой кровью поступают и продукты расщепления белков, липидов, полисахаридов и нуклеиновых кислот: глюкоза, аминокислоты, азотистые основания, хиломикроны и др. 30% крови доставляет в печень печеночная артерия (артериальная кровь), а вместе с ней доставляются метаболиты периферических тканей и органов: аланин, лактат, глутамин, ЛВП (зрелые), глицерин, кислород в виде калиевой соли оксигемоглобина и др. Печеночная вена выносит из печени в общий кровоток глюкозу, аминокислоты, белки плазмы крови, ферменты, кетоновые тела, ЛОНП, ЛВП-предшественники, мочевину и ряд других веществ.

Особенности обмена аминокислот, белков и других азотсодержащих веществ в печени

Печень играет центральную роль в поддержании азотистого баланса в организме, так как регулирует процессы утилизации азотистых веществ и выделение их метаболитов из организма. В печени протекают основные анаболические и катаболические процессы аминокислот (переаминирование, дезаминирование, декарбоксилирование). Только в печени синтезируются белки свертывающей (протромбин, фибриноген, проконвертин, проакцелерин) и антисвертывающей системы (кроме плазминогена). Печень является единственным органом синтеза альбуминов, церулоплазмина, трансферрина, ангиотензиногена. Печень обеспечивает через кровь другие органы сбалансированной смесью незаменимых и заменимых аминокислот, необходимых для биосинтеза их собственных белков. В печени синтезируются многие азотсодержащие вещества небелковой природы (креатин, холин, мочевая кислота, индикан, гем и др.), биологически активные пептиды (глутатион, карнозин, анзерин), а также происходит биосинтез и распад пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований. Только в печени происходит образование мочевины - основной путь обезвреживания аммиака в организме.