Биохимия

ЦТК.Обмен углеводов в организме человека представляет собой сложный процесс, осуществляемый с помощью различных биохимических реакций. Углеводы, такие как глюкоза, фруктоза и галактоза, являются основным источником энергии для клеток организма.Вначале углеводы, поступающие с пищей, перевариваются в желудке и кишечнике. Затем они преобразуются в мономеры - молекулы глюкозы, фруктозы и галактозы, которые могут быть легко усвоены клетками организма.Глюкоза является основным и наиболее распространенным углеводом в организме человека. Она может быть использована непосредственно клетками в процессе гликолиза, который происходит в цитоплазме клетки. Гликолиз - это серия реакций, в результате которых одна молекула глюкозы разлагается на две молекулы пирувата. В процессе гликолиза образуется небольшое количество АТФ и НАДН.Пируват, полученный в результате гликолиза, может быть дальше окислен в митохондриях клеток. В процессе окисления пирувата образуется ацетил-КоА и молекулы НАДН. Ацетил-КоА может быть использован в цикле Кребса, который является основным путем окисления углеводов. В цикле Кребса ацетил-КоА окисляется до СО2, при этом образуется НАДН и ФАДНН2, которые будут использованы позже в дыхательной цепи для синтеза АТФ. [2]Цикл трикарбоновых кислот, также известный как цикл Кребса или цикл карбоксилирования, является важным биохимическим процессом, который происходит в митохондриях клеток организма человека. Он играет ключевую роль в окислении углеводов, жиров и белков, а также в поставке энергии для клеточных процессов.Цикл Кребса начинается с ацетил-КоА, который образуется при окислении пирувата, полученного в результате гликолиза или других метаболических путей. Ацетил-КоА присоединяется к оксалоацетату, образуя цитрат. Этот шаг катализируется ферментом цитратсинтазой.Цитрат затем подвергается серии реакций, в результате которых образуются другие трикарбоновые кислоты: изоцитрат, α-кетоглутарат, сукцинат, фумарат и оксалоацетат. В каждой из этих реакций происходит окисление трикарбоновой кислоты с одновременным образованием НАДН и ФАДНН2, которые являются важными переносчиками электронов.Оксидация трикарбоновых кислот в цикле Кребса осуществляется с помощью ферментов, таких как изоцитратдегидрогеназа, α-кетоглутаратдегидрогеназа, сукцинатдегидрогеназа и малатдегидрогеназа. В каждой из этих реакций происходит отщепление углекислого газа и передача электронов на НАД+ или ФАД. [3]Образовавшиеся НАДН и ФАДНН2 затем поступают в дыхательную цепь, где они передают свои электроны на молекулярный кислород с образованием воды и синтезом АТФ. Этот процесс называется окислительным фосфорилированием.Оксалоацетат, который образуется в конце цикла Кребса, может быть использован повторно для начала нового цикла. Таким образом, цикл Кребса является замкнутым кругом, который позволяет эффективно окислять ацетил-КоА и обеспечивать клетки организма энергией.Цикл Кребса также играет важную роль в метаболических путях, связанных с синтезом других биохимических соединений. Например, некоторые промежуточные продукты цикла Кребса могут быть использованы для синтеза аминокислот, липидов и нуклеотидов.Дыхательная цепь - это процесс передачи электронов от НАДН и ФАДНН2 к молекулярному кислороду с образованием воды и синтезом АТФ. В процессе дыхательной цепи происходит создание разницы в концентрации протонов через митохондриальную мембрану, что позволяет АТФ-синтазе синтезировать АТФ. [2]Кроме использования углеводов для получения энергии, они также могут быть преобразованы в гликоген и сохранены в печени и мышцах в качестве запаса энергии. Гликоген может быть разложен обратно в глюкозу при необходимости.Таким образом, обмен углеводов в организме человека является сложным процессом, который включает ряд биохимических реакций для получения энергии и создания запасов энергии для будущего использования.9. Обмен липидов.Липидный обмен включает в себя следующие процессы:Расщепление, переваривание и всасывание липидоввпищеварительном тракте, поступающих вместе с пищей.Транспорт жиров из кишечникаспомощьюхиломикронов.Обмен триацилглицеролов.Обмен фосфолипидов.Обмен холестерола.Взаимопревращения жирных кислоти кетоновых тел.Липогенез.Катаболизм липидов — липолиз.Катаболизм жирных кислот.Биологические функции липидов определяются прежде всего тем, что они являются источниками энергии. Эту функцию выполняют жирные кислоты, освобождающиеся после распада жиров. Фосфолипиды, гликолипиды и холестерин участвуют в образовании клеточных мембран. Производные некоторых полиненасыщенных жирных кислот (простагландины) выполняют регуляторную функцию, эти жирные кислоты представляют собой незаменимые пищевые факторы. Холестерин является структурным компонентом мембран, а также предшественником желчных кислот и стероидных гормонов.Расщепление липидов в желудочно—кишечном трактеРасщепление липидов происходит в 12—перстной кишке, куда поступают липаза с соком поджелудочной железы и конъюгированные желчные кислоты в составе желчи. Эмульгирование жира — обязательное условие для переваривания, так как делает гидрофобный субстрат более доступным для действия гидролитических ферментов — липаз. Эмульгирование происходит при участии желчных кислот, которые из—за своей амфифильности, окружают каплю жира и снижают поверхностное натяжение, что приводит к дроблению капли. [3]Гидролиз жира осуществляется при участии панкреатической липазы, которая, сорбируясь на поверхности капель жира, расщепляет эфирные связи в триацилглицеринах (ТАГ). Жирные кислоты отщепляются прежде всего из a —положения. В результате образуется — диацилглицерин, затем b —моноацилглицерин, который является основным продуктом гидролиза:Всасывание происходит также при участии желчных кислот, которые образуют вместе с моноацилглицеринами, холестерином и жирными кислотами смешанные мицеллы — растворимые комплексы, обеспечивающие переход продуктов гидролиза в клетки слизистой кишечника. Желчные кислоты с током крови доставляются в печень, затем снова секретируются желчью в кишечник, то есть повторно используются, циркулируя по кругу: печень — кишечник — печень. Ресинтезтриацилглицеринов из продуктов расщепления происходит в клетках слизистой кишечника:Транспорт ресинтезированного жира через лимфатическую систему и кровоток возможен только после включения его в состав липопротеинов.В кишечнике образуются два типа липопротеинов: хиломикроны — ХМ и в небольшом количестве липопротеины очень низкой плотности — ЛОНП. В составе хиломикронов экзогенные жиры доставляются в органы и ткани.Липопротеинлипаза (ЛП—липаза) — фермент, обеспечивающий потребление экзогенных жиров тканями. ЛП—липаза, располагающаяся в эндотелии сосудов, взаимодействует с хиломикронами кровотока и гидролизуеттриацилглирины на глицерин и жирные кислоты, которые поступают в клетку. По мере извлечения ТАГ из хиломикронов последние превращаются в остаточные хиломикроны и затем поступают в печень. Потребность в жирах составляет 50—100 г. в сутки — в зависимости от характера питания и энергетических затрат. [1]Жиры, как и гликоген, являются формами депонирования энергетического материала. Причем жиры — наиболее долговременные и более эффективные источники энергии . При голодании запасы жира у человека истощаются за 5—7 недель, тогда как гликоген полностью расходуется примерно за сутки. Если поступление жира превышает потребности организма в энергии , то жир депонируется в адипоцитах — специализированных клетках жировой ткани. Кроме того, если количество поступающих углеводов больше, чем надо для депонирования в виде гликогена, то часть глюкозы также превращается в жиры. Таким образом, жиры в жировой ткани накапливаются в результате трех процессов:поступают из хиломикронов, которые приносят экзогенные жиры из кишечникапоступают из ЛОНП, которые транспортируют эндогенные жиры, синтезированные в печени из глюкозыобразуются из глюкозы в самих клетках жировой ткани.Мобилизацию (липолиз) депонированных ТАГ катализирует тканевая липаза. В результате жиры распадаются на глицерин и свободные жирные кислоты. [5]10. Азотистый обмен. Обмен нуклеиновых кислот.Азотистый обмен в организме человека является сложным биохимическим процессом, который включает в себя синтез, разрушение и транспорт азотсодержащих молекул. Азотистые соединения играют важную роль в организме, так как они являются строительными блоками белков, гормонов, нуклеиновых кислот и других важных молекул.Синтез азотистых соединений происходит в различных тканях организма, включая печень, мышцы и почки. Один из основных путей синтеза азотистых соединений - это процесс, называемый аминогенезом. В ходе аминогенеза аминокислоты, полученные из пищи или разрушения белков, превращаются в различные азотистые соединения, такие как аммиак, глютамат и аспартат. Эти соединения затем используются для синтеза новых белков или для образования других важных молекул.Разрушение азотистых соединений происходит в процессе деградации белков, которая происходит в различных тканях организма. В ходе деградации белков аминокислоты разрушаются до аммиака и других азотистых соединений. Аммиак является токсичным веществом и должен быть немедленно превращен в менее токсичные соединения, такие как мочевина или глютамат. Этот процесс называется аммиакотелезой и происходит в печени. [1]Транспорт азотистых соединений в организме осуществляется с помощью различных молекул и ферментов. Например, аминокислоты переносятся через клеточные мембраны с помощью специальных переносчиков, таких как аминокислотные транспортеры. Аммиак и другие азотистые соединения могут быть связаны с другими молекулами, такими как глютамат или глутамин, для их безопасного транспорта и обработки.Обмен азотистых соединений также связан с множеством биохимических реакций, таких как синтез белков и нуклеиновых кислот, а также образование энергии в процессе гликолиза и цикла Кребса. Например, аминокислоты используются для синтеза новых белков, которые являются строительными блоками клеток и участвуют во многих биологических процессах.Обмен нуклеиновых кислот в организме человека является сложным биохимическим процессом, который включает в себя синтез, разрушение и транспорт ДНК и РНК. Нуклеиновые кислоты играют ключевую роль в передаче и хранении генетической информации, а также в регуляции биологических процессов в клетках. [4]Синтез нуклеиновых кислот происходит в ядре клеток и начинается с образования нуклеотидов, которые являются строительными блоками ДНК и РНК. Нуклеотиды состоят из трех основных компонентов: азотистой базы, сахара (деоксирибоза для ДНК и рибоза для РНК) и фосфатной группы. Азотистые базы включают аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г), цитозин (С) и урацил (У). Синтез нуклеотидов осуществляется через последовательные химические реакции, которые включают добавление фосфатной группы к сахару и связывание азотистой базы с сахаром.Далее, нуклеотиды объединяются в цепочки, образуя полинуклеотиды. В случае ДНК, полинуклеотиды связываются между собой через гидрогенные связи между азотистыми базами, образуя двухцепочечную спиральную структуру. В случае РНК, полинуклеотиды образуют одноцепочечную структуру. Синтез нуклеиновых кислот контролируется различными ферментами и регуляторными белками, которые обеспечивают точность и эффективность процесса.Разрушение нуклеиновых кислот происходит в организме в результате деградации ДНК и РНК. Этот процесс осуществляется с помощью ферментов, таких как нуклеазы, которые разрушают связи между нуклеотидами и разбивают нуклеиновые кислоты на отдельные компоненты. Разрушение нуклеиновых кислот является естественным процессом, который происходит в организме для удаления старых или поврежденных молекул ДНК и РНК.Транспорт нуклеиновых кислот в организме осуществляется с помощью различных молекул и структур. Например, РНК может перемещаться из ядра клетки в цитоплазму с помощью специальных белков, называемых транспортными белками РНК. Также существуют механизмы транспорта нуклеиновых кислот через клеточные мембраны для обмена информацией между клетками. [5]В целом, азотистый обмен в организме человека является сложным и регулируемым процессом, который играет важную роль в поддержании структуры и функционирования клеток. Понимание биохимических аспектов азотистого обмена помогает в изучении и разработке новых методов лечения и профилактики связанных с ними заболеваний, таких как нарушения обмена аминокислот или нарушения функции почек.ЗаключениеВ заключение, биохимия является важной наукой, изучающей химические процессы, происходящие в живых организмах. Она позволяет нам понять структуру и функцию биомолекул, метаболические пути и биохимические реакции, а также генетическую информацию. Знания в области биохимии играют ключевую роль в разработке новых методов диагностики и лечения различных заболеваний.Одним из основных аспектов биохимии является изучение структуры и функции биомолекул. Белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы выполняют различные функции в организме, такие как катализ химических реакций, передача генетической информации, хранение энергии и структурная поддержка клеток. Понимание структуры и функции этих биомолекул позволяет нам лучше понять жизнедеятельность организмов и разрабатывать новые методы диагностики и лечения заболеваний.Метаболические пути также являются важным аспектом биохимии. Они включают различные химические реакции, которые происходят в организме для получения энергии и строительных компонентов. Например, гликолиз, цикл Кребса и окислительное фосфорилирование являются ключевыми метаболическими путями, которые обеспечивают организм энергией. Понимание этих путей помогает нам лучше понять нарушения метаболизма, которые могут быть связаны с различными заболеваниями, и разработать новые методы лечения.Биохимические реакции и механизмы катализа также играют важную роль в жизнедеятельности организмов. Ферменты и другие катализаторы ускоряют химические реакции, позволяя им происходить при низких температурах и в условиях, оптимальных для организма. Понимание этих реакций и механизмов катализа позволяет нам разрабатывать новые методы диагностики и лечения заболеваний, связанных с нарушением биохимических процессов.Генетическая информация также является важным аспектом биохимии. Нуклеиновые кислоты, такие как ДНК и РНК, хранят и передают генетическую информацию, которая определяет структуру и функцию организма. Процессы репликации ДНК, транскрипции и трансляции генов являются основными механизмами передачи и экспрессии генетической информации. Понимание этих процессов позволяет нам лучше понять нарушения в генетической информации, которые могут привести к различным заболеваниям, и разрабатывать новые методы диагностики и лечения.Важно отметить, что биохимия имеет прямое практическое применение в медицине и биологии. Знания в области биохимии помогают нам разрабатывать новые методы диагностики, такие как биохимические анализы крови, и лечения, такие как лекарственные препараты, направленные на специфическую модуляцию биологических процессов. Биохимия также играет важную роль в изучении механизмов развития и прогрессии различных заболеваний, что позволяет нам разрабатывать новые методы и стратегии для их предотвращения и лечения.В целом, биохимия является ключевой наукой, которая позволяет нам лучше понять жизнедеятельность организмов и разработать новые методы диагностики и лечения заболеваний. Знания в области биохимии имеют прямое практическое применение в медицине и биологии, и играют важную роль в улучшении здоровья и качества жизни людей.Список использованной литературы:Биохимия : учебник / ред. Е. С. Северин. — 5-е изд., испр. и доп. — Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2020. 768Нельсон, Д. Основы биохимии Ленинджера в 3 т. Т. 1: Основы биохимии, строение и катализ / Д. Нельсон, М. Кокс. – Издательство "Лаборатория знаний", 2015. – 751 с. Нельсон, Д. Основы биохимии Ленинджера в 3 т. Т. 2: Биоэнергетика и метаболизм / Д. Нельсон, М. Кокс. – Издательство "Лаборатория знаний", 2015. – 693 с. Нельсон, Д. Основы биохимии Ленинджера в 3 т. Т. 3: Пути передачи информации/ Д. Нельсон, М. Кокс. – Издательство "Лаборатория знаний", 2015. – 455 с.Биохимические основы жизнедеятельности человека: учеб. пособие для студентов ВУЗов / Ю.Б. Филиппович, А.С. Коничев, Г.А. Севастьянова, Н.М. Кутузова. – М.: ВЛАДОС, 2005 – 407с.Биохимия : [учеб. пособие] / В. В. Емельянов, Н. Е. Максимова, Н. Н. Мочульская ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2016. – 132 с.