АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

ЛЕКЦИЯ № 4 Химическая основа метаболизма

Брюшная стенка снабжается кровью из пристеночных ветвей наружной и внутренней подвздошных артерий. Отток венозной крови совершается по одноименным венам системы нижней и верхней полых вен.

Лимфатические сосуды верхней половины передней брюшной стенки несут лимфу в подмышечные лимфатические узлы, а нижней половины - в паховые узлы. Из глубоких сло­ев надчревной области лимфа поступает в межреберье, из чревной - в поясничные, из подчревной — в подвздошные лимфатические узлы.

Массаж живота можно разделить на мас­саж передней брюшной стенки, органов брюш­ной полости и чревного (солнечного) сплете­ния.

Массаж передней брюшной стенки. Поло­жение массируемого - на спине с приподня­той головой, под коленями валик. Приемы: поглаживание - нежное круговое, плоскост­ное, начиная с области пупка и затем всей поверхности живота по часовой стрелке; расти­рание - пиление, штрихование, пересекание (перетирание); разминание - продольное, по-

перечное, валяние, накатывание - по пока­заниям, приемы вибрации.

Избирательный массаж прямых мышц жи­вота. Производятся поглаживание щипцеобразное, глажение, разминание сверху вниз и снизу вверх, сотрясение завершают процедуру нежным поглаживанием.

Массаж желудка - положение массиру­емого - на спине, а затем на правом боку. Массировать без избирательного воздействия. После расслабления мышц живота воздейст­вуют на желудок. Дно желудка достигает по левой среднеключичной линии V ребра, а ниж­няя граница - в области передней брюшной стенки на 1 -2 см выше пупка у женщин и на 3 - 4 см - у мужчин.

Приемы: вибрация прерывистая - граблеобразно поставленными пальцами в над­чревной области слева и снаружи, и внутри, со­трясение. Приемы рефлекторного влияния.

Массаж тонкой кишки. Осуществляется рефлекторно поглаживанием пальцами, пре­рывистой вибрацией концами согнутых паль­цев и надавливанием ладонью или подушеч­ками пальцев справа налево по ходу часовой стрелки всей поверхности живота.

Массаж толстой кишки. Массажное движе­ниеследует начинать в правой подвздошной области, вести к правому подреберью, обходя его, спускаясь к левой подвздошной области. Сначала производят поглаживание, затем круговое или спиралевидное растирание с отя­гощением, прерывистое надавливание, встря­хивание. Заканчивают круговым поглаживанием, вибрацией. Можно применять аппарат­ный массаж.

Массаж печени. Массажные движения проводят снизу слева и направо вверх. Концы пальцев проникают под правый реберный край и производят спиралевидное растирание, вибрацию, сотрясение.

Массаж желчного пузыря (находитсянанижней поверхности правой доли печени). Массируют его по показаниям, легким, пло­скостным поглаживанием, полукружным рас­тиранием и непрерывистой вибрацией.

Массаж почек. Положение массируемого - на спине. Массируют правой рукой в области проекции правой почки, а левая рука произ­водит тот же прием со стороны правой пояс­ничной области. То же слева. Направление движения - спереди назад, применяют круго­вое растирание, подталкивание, сотрясение, поглаживание.

Массаж надчревного (солнечного) сплете­ния. Его проекция находится на линии между мечевидным отростком и пупком. Массируют одной рукой пальцами, совершая кругообраз­ное поглаживание, растирание, прерывистую вибрацию.

Методические указания. Мас­саж живота производят после опроса больного и при отсутствии противопоказаний спустя 30 мин после легкого завтрака и 1 — 1 ½ ч после обеда. Длительность первых процедур не более 8 - 10 мин, отдых после массажа - 20 - 30 мин. Массаж следует проводить дифференци­рованно, с учетом показаний.

Количество условных единиц на выполнение массажных процедур*

* Приложение к приказу Минздрава СССР № 817 от 18 июня 1987 г.

Примечания. I. За одну условную массажную единицу принята массажная процедура (непо­средственное проведение массажа), на выполнение которой требуется 10 мин.

2. Время переходов (переездов) для выполнения массажных процедур вне кабинета учитывается в условных массажных единицах по фактическим затратам. 3. Указанные нормы не могут служить основанием для установле­ния штатов и расчетов по заработной плате, кроме случаев, специально оговоренных в действующих штатных нормативах и условиях оплаты труда медсестер по массажу.

ЛЕКЦИЯ № 4 Химическая основа метаболизма

Основные понятия

Метаболизм, химизм, биополимеры, пластический обмен, энергетический обмен.

План лекционного занятия

1. Отбор химизма для метаболизма

2. Химизм жизни

3. Особенности процесса метаболизма

4. Пластический обмен

5. Энергетический обмен

Литература

1. Химический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1983.

2. Игамбердиев А.У. Закономерности метаболических трансформаций и порождение пространственно - временной организации биосистем // Журнал общей биологии. -1992. - Т.53, N4. - С.521 -541.

3. Цебржинский О.И. Избранные лекции по антропологии. - Харьков: АСМИ, 2003.

4. Зайчик А.Ш., Чурилов А.П. Основы общей патологии. - Т.1. -СПб: ЭЛБИ -СПб, 1999; Основы патохимии. - Т.2. -СПб: ЭЛБИ -СПб, 2000.

5. Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Л. Молекулярная биология. -М.: МИА, 2003.

6. Цебржинский О.И. Избранные лекции по антропологии. - Харьков: АСМИ,

2003.

7. Дайсон Ф.Д. Сделайте мне слонопотама / / Химия и жизнь. -2007. - № 1. -

С.13 -15.

Отбор химизма для метаболизма. С точки зрения химии жизнь представляет собой особо организованную группу реакций, преимущественно органических веществ (метаболизм), в основе которой находятся соединения углерода и водорода. Эти элементы принципиально отличаются от всех других тем, что в их атомах количество валентных электронов равно числу валентных ячеек (для С = 2s1, 2Р3, для Н = lsl), т.е. максимальное число отданных и принятых электронов равно (+4 и -4 для С, +1 и -1 для Н). Связь С-Н - малополярна, полярность привносят другие элементы. Реакции последних могут быть радикальными (в них участвуют частицы с неспаренными электронами) и ионными (участвуют электрофилы - катионы и нуклеофилы - анионы). Подавляющее большинство реакций метаболизма каталитические (преобладает кислотно - основной катализ, фактически и гомогенный и гетерогенный). Ионы представлены в ионных и комплексных органических соединениях. Водород состоит из электрона и протона; транспорт электронов является окислительно - восстановительным процессом, транспорт протона - кислотно - основным. Углерод легко образует гомоцепи (персоединения), δ - и π -связи в трех состояниях гибридизации валентных электронов - sp3, sp2, sp, циклы, ароматические системы, гетероциклы. Из трех возможных малодиссоциированных полярных растворителей (2NH₃ = NH₄ ⁺ + NH₂ -; 2Н₂0 = Н₃О ⁺ + ОН ^-; 2HF = H₂F ⁺ + F ^-) на Земле отбор прошла вода (прочная цепь молекул связанных водородной связью в жидкую форму в термодинамических условиях поверхности планеты). Производные N, О, S, F, Н могут быть лигандами для Са, Mg, Zn, Fe, Ni, Co (и, редкий случай, для иона кобальта может быть лигандом - СН3), Cu, Mo, W, Mn и других катионов.

Указанные эти особенности редко, но присутствуют в других элементов (гомоцепи до 10 атомов О, S, N, Si; ароматический гетероцикл боразол B₃N₃; полимеры mА1₂0₃ • nSi0₂, неорганические катализаторы), хотя неорганика известна пока земная. Более 100 химических элементов могут дать разнообразие свойств, пригодных для живого: ведь сама электронная структура атома кодирует и определяет его свойства и возможности образования определенных по свойствам и составу химических веществ. Так, С в sp3 - aбo sp 2 - гибридизации, Si0₂, металлы образуют различные типы кристаллов [ 1]. Если И. Шкловский в первых изданиях книги «Вселенная. Жизнь. Разум»писал о возможности других форм жизни и разума и встречи с ними, то в последнем издании отрицал все это.

Уже с химизма мономеров происходил отбор конформеров (поворотных изомеров), изомеров, симметрии. Поляризованный атмосферой свет мог влиять на предпочтения определенного оптического изомера. Следует отметить, что большинство мономеров являются соединениями со смешанными функциями (аминокислоты - амфотерный через карбоксильной кислой и аминной щелочной групп моносахара является оксополиоксисоединениями, мелатонин - амфифильным веществом из-за наличия полярной и гидрофобной частей в молекуле), причем преобладают соединения, где углерод находится не в крайних степенях окисления, то есть более восстановлен, чем в С0₂.

Химизм жизни основан на биополимерах - нуклеиновых кислотах, белках, углеводах и липидах [ 2, 3 ]. Многообразие функций амфифильных и амфотерных белков (ферментативная, структурная, транспортная, сократительная, гормональная, рецепторная, адгезивная, иммунозащитная, токсическая), основанные на их способности обратимо связываться с различными метаболитами [ 4 ], определило их роль в теоретической биологии с XIX по конец XX веков (см. дефиницию жизни Ф.Энгельса - жизнь есть форма существования белковых тел...). Дело в том, что комбинации (10ⁿ) различных по типу радикалов аминокислот (20 видов) в цепи белка могут дать возможности комплементарности (взаимное соответствие молекул биополимеров или их фрагментов) с различными веществами. Меньше функций у нуклеиновых кислот (хранение, перенос, реализация наследственной информации), углеводов и липидов (энергетическая, структурная, регуляторная). Отметим, что у человека многие гены находятся в определенном полиморфном состоянии, причем каждому гену соответствует около 3 белков благодаря посттрансляционной модификации; в свою очередь обычно каждый белок имеет несколько функций. Если белки малоустойчивы соединения, то ДНК более стабильные [ 5 ]. Видимо, вирусы - это обрывки информационного материала и его транспортеры, клеточные паразиты, регулирующие численность организмов, но сами ими не являются (отсутствие собственных систем энергетического обмена и синтеза белка). Своим химизмом живое адаптирует под себя среду (образование почвы, осадочных пород, буферная регуляция стабильности концентрации 0₂ в атмосфере).

Процессы метаболизма имеют следующие существенные особенности: а) химические реакции катализируются очень активно и специфически (по типу реакции и к субстрату) белковыми катализаторами - ферментами, хотя первые ферменты были по природе рибонуклеиновой кислоты (рибозимы), б) в каждом блоке метаболизма из нескольких реакций строго регулируются гормонами ферменты 1-2 реакций (ключевые ферменты синтеза гема, холестерина, желчных кислот, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов), продуктами по типу обратной отрицательной связи, в) все реакции четко локализованы в определенных структурах (мембранные образования, цитоскелет; органы, ткани; популяции видов), причем эти структуры являются заторможенными, застывшими процессами; метаболические процессы объединяются в циклы, пути, каскады. То есть пластический (создание структур) и энергетический (извлечение и запасания энергии света или окисления в макроэргических соединениях и мембранном потенциале для транспорта синтеза биополимеров) обмены строго регулируемых, что снижает в живом прирост энтропии.

Пластический обмен - это синтез для мембран и цитоскелета в эндоплазматической сети липидов, полисахаридов, белков их обновления заменой, образования в аппарате Гольджи из них между собой комплексов с адресными указателями в определенный органоид клетки. У растений энергия света трансформируется в мембранный потенциал, а затем в АТФ и НАДФН(Никотинамидадениндинуклеотидфосфа́т — широко распространённый в природе коферментнекоторых дегидрогеназ — ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции в живых клетках). для фиксации С0₂ (ключевой фермент - рибулезо -1,5 - дифосфаткарбоксилаза / оксигеназы) в фотосинтезе с образованием углеводов. Синтез холестерина, желчных кислот и детоксикация жирорастворимых токсинов (легко проходят мембраны) связаны с микросомальным окислением, где функционирует цепь: НАДФН -> ФАД -> цитохром b5 -> цитохром Р450; последний проводит реакцию (RH + 0₂ + НАДФН + Н + = ROH + Н₂0 + НАДФ⁺), затем трансферазы образуют водорастворимое вещество, которое не имеет активного трансмембранного переноса и получается фильтрацией с мочой (ROH + НХ = ROX + Н₂0, где НХ - серная или глюкуроновая кислоты, глицин или таурин, глютатион).

Энергетический обмен связан с мембранным потенциалом, синтезом макроэргов (прежде всего АТФ и ее распадом). Есть фотосинтетическое фосфорилирование, субстратное; больше АТФ образуется при окислительном фосфорилировании в митохондриях животных. Сначала происходит распад биополимеров на мономеры, затем из них образуется уксусная кислота, которая сгорает в митохондриальной цикле трикарбоновых кислот до С0₂ и НАДН. Последний дает водород в электронно - транспортную цепь внутренней митохондриальной мембраны: НАДН -> ФМН (ФАД) -> KoQ -> цитохромы b1 и b -> цитохромы с1 и с -> цитохромоксидазы (цитохромы а и а3). К KoQ передается Н, но отсюда электроны (е -) идут по цепи дальше, а протоны (Н ⁺) выталкиваются из мембраны. Цитохромоксидазы (цитохромы а и а3 и два иона меди) соединяет четирехэлектронним переносом Н + и е - ​​с 0₂, образуя воду (4Н⁺ + 4е - + 0₂ = 2Н₂0 + Е). Энергия (Е) этого окисления (электрический потенциал транспорта электронной и потенциал рН - транспорт Н ⁺) образует мембранный потенциал. На участках между НАДН и ФАД (FeS - белки), цитохромами b и b1, в цитохромоксидазах (цитохромы а и а3) величина мембранного потенциала достаточна для образования АТФ (АДФ + Н_ЗР0₄ + Е = АТФ + Н₂0), здесь локализован Н ⁺ - АТФ -аза (мембранный канал для протона и каталической субъединицы), которая и проводит реакцию. В 1978 г. П.Митчелл получил Нобелевскую премию за хемиоосмотическую теорию сообщения мембранного потенциала и фосфорилирования (работа приложено одновременно с докладами об открытии структуры ДНК Дж.Уотсона и Ф. Криком в 1961 г. на Международном съезде биохимиков в Москве) [ 6 ].

Таким образом, в основе метаболизма живого лежат общие центральные звенья - циклы (трикарбоновых кислот, орнитиновый, Кори, пентозофосфатный, глиоксалатний, этапы β - окисления или биосинтеза жирных кислот, использования мономеров в пластическом обмене, круговорот биоэлементов в биосфере), пути (обычно фрагменты циклов - синтез или распад гликогена), каскады (с увеличением числа молекул в каждом звене, обычные в регуляторных процессах). Необходимость заставляет биохимическую композицию образовывать некоторые экзотические соединения, так, например, при наличии в питательной среде вместо аминокислоты триптофана 4 фтортриптофана у бактерий возникает генетическое кодирование последнего, у высших эукариот возник генетический код для селеноцистеина, в некоторых тропических растений образуется фторацетат из неорганического фторида, простейшие усваивают кремний, при ферментативном распаде гема и кверцетина образуется токсичный CO, используются активные радикальные формы кислорода и NO.

Гетеротрофность (неспособность организмов синтезировать органические вещества) и автотрофность (способность организмов синтезировать органические вещества из углекислого газа и нитратов (или аммониевых соединений), используя для этого внешний источник энергии), анаэробные и аэробные определяют критерии классификации типов метаболизма - пластического и энергетического обменов. Весьма существенным в метаболизме представляется роль неферментативного процесса, от которых живое пыталось избавиться, превращая их в регулируемые. К таким процессам относятся некоторые прооксидантные и антиоксидантные, преобразования пирувата с энольной формой в кетоновы, реакция Майярда (альдегидов с аминами) и другие.

Холистический подход к живому как целостной системе сейчас оказался в интерактомике по Трею Айдекеру (интерактомика – это синтез биологии, информатики и инженерии. В данной области используются экспериментальные методы, позволяющие получить большой объем данных для определения взаимодействий на молекулярном и клеточном уровнях). Последняя представляет процессуальный подход к метаболизму как единства взаимодействий генов, белков, метаболитов [ 7 ].

Дата добавления: 2014-05-16 | Просмотры: 842 | Нарушение авторских прав