Биологическая химия Биохимия это биологическая наука

Биологическая химия • Биохимия — это биологическая наука, изучающая химическую природу веществ, входящих в состав живых организмов, их превращения и связь этих превращений с деятельностью органов и тканей.

Наночастицы размерами от 1 до 100 нанометров

Размеры некоторых биологических объектов

Вирус иммунодефицита (ВИЧ)

Структурная организация биологических систем

е принципы химической логики живого состояния 1. Живая клетка - это способная к самосборке и саморегуляции изотермическая система органических молекул, извлекающая свободную энергию и сырьевые ресурсы из окружающей среды 2. В клетке осуществляется множество последовательно протекающих биохимических реакций, ускоряемых катализаторами (ферментами), которые производит сама клетка 3. Клетка сама себя поддерживает в стационарном динамическом состоянии, далеком от равновесия с окружающей средой. Она функционирует по принципу максимальной экономии компонентов и процессов 4. Способность клетки к почти точному самовоспроизведению

Биологическая химия • Условно биохимию можно подразделить на несколько отделов. • Химия белков, углеводов и липидов. • Ферменты, витамины, гормоны. • • Обмен веществ (Тканевое дыхание, обмен углеводов, липидов, белков, связь между обменом белков, жиров и углеводов, вводно-солевой обмен). • Биохимия тканей и биологических жидкостей (Нервная ткань, мышечная ткань, кровь, молочная железа и молоко, почки и моча, печень, эндокринные железы и др. ).

Биологические функции белков • • • Ферментативный катализ Транспорт и накопление Координированное движение Структурные белки Иммунная защита Генерирование и передача нервных импульсов • Регуляция роста и дифференцировки • Белки теплового шока (hsp 60, hsp 70, hsp 90) – шапероны • Белки со свойствами антифриза

Биологические функции углеводов 1. Участие в химических процессах, сопряженных с генерацией макроэргических связей /АТФ и др. /, в синтезе химических соединений, необхо-димых для синтеза нуклеиновых кислот, жирных кислот, процессов детоксикации /пентозы, НАДФН/. 2. Выполнение функции структурных и опорных элементов клеточных стенок /полисахариды/, депонирования /гликоген, крахмал/, смазки суставов, функции межклеточного узнавания /гликопротеины, гликолипиды плазматических мембран/.

Биологические функции липидов 1. Макроэргические вещества 2. Структурные блоки 3. Изолирующий материал 4. Сигнальные функции /стероиды, эйкозаноиды и некоторые метаболиты фосфолипидов/ 5. Трансмембранный перенос электронов

Биологические функции ферментов, витаминов, гормонов 1. Ускорение течения биохимических процессов /биокатализаторы/ 2. Участие в обмене веществ /предшественники коферментов/ 3. Регуляция обмена веществ, роста клеток и тканей, ритма сердца, кровяного давления, работы почек и репродуктивной системы

Приставки и множители Международной системы единиц

Величины и единицы

Производные величины

Молекулярные веса и массы (дальтоны) • Массы атомов и молекул выражаются в единицах массы изотопа углерода 12 С, атомный вес которого принят равным 12. Масса одного атома углерода 12 С равна в точности 12 дальтонам, а 1 дальтон равен 1, 661× 10– 24 г. Массы молекул выражают в дальтонах, численно они равны молекулярному весу. Однако под молекулярным весом понимают молярную массу (граммы на моль), и потому употреблять дальтон в качестве единицы молекулярного не корректно. В то же время дальтоны очень удобно использовать в случае таких структур, как хромосомы, рибосомы, митохондрии, вирусы и целые клетки, к которым не применим термин «молекулярный вес» .

Направление реакций в биохимических системах • Метаболизм – обмен веществ • Анаболизм – совокупность процессов биосинтеза • Катаболизм – совокупность процессов деградации • Амфиболизм – процесс использования промежуточных продуктов распада для биосинтеза и разрушения молекул Meta - превращение, ana – вверх, kata – вниз, bollein – бросать, amfi - двойной

Основные метаболические пути

Субклеточные структуры число на клетку, доля от объёма клетки/ /

Структура клетки

Выделение клеточных органелл

1. Концентрация ионов водорода • -р. Н цельной крови – 7, 35 -7, 40 • -р. Н бедренной или плечевой артерии у взрослых – 7, 42 (7, 37 -7, 45) • -р. Н внутренней яремной вены – (7, 32 -7, 40) • -р. Н крови мужчины – 7, 39 (7, 36 -7, 42) • -р. Н крови женщины – 7, 39 (7. 37 -7, 42) • -р. Н эритроцитов – 7, 24 (7, 21 -7, 26) • -р. Н крови детей (плазма) - 7, 38 -7, 4 • -р. Н плазмы крови (пределы вариации): - взрослый - 7, 42 (7, 38 -7, 44) - ребёнок - 7, 43 (7, 36 -7, 50) • -р. Н новорождённого (до первого вдоха) - 7, 32 (7, 23 -7, 41) (пупочная вена) • -р. Н лимфы – 9, 0 (у человека-1200 -1500 мл лимфы) • -РН спинномозговой жидкости – 7, 48 (7, 35 -7, 70)

2. Концентрация ионов водорода • -р. Н слюны - 6, 75 (5, 6 -7, 6) • -р. Н желудочного сока – 1, 49 -1, 8 • -р. Н желудочного содержимого (чз 1 час после пробного завтрака по Боас-Эввальду) - 1, 5 -3 • -р. Н панкреатического сока (собран из фистулы поджелудочной железы) – 8, 6 -9, 0 • -р. Н дуоденального содержимого – 4, 7 -7, 5 • -р. Н желчи: -пузырная - 5, 6 -8, 0 - печёночная – 6, 2 -8, 5 • -р. Н сока тонкого кишечника – 6, 51 (5, 07 -7, 07) • -р. Н сока толстого кишечника: верхний отдел - 6, 1 средний отдел - 7, 05 (6, 77 -7, 21) нижний отдел – 7, 23 (7, 16 -7, 31) • -р. Н фекальных масс – 7, 0 -7, 5 • -р. Н мочи в пределах - 5, 0 -7, 0 максимально до 7, 8 • -р. Н пота – 3, 8 -6, 5 • -р. Н слёзной жидкости – 7, 4 -8, 4

3. Концентрация ионов водорода • -р. Н жидкости передней камеры глаза – 7, 26 • -р. Н серозной жидкости: транссудата – 7, 45 -7, 68 плевральной жидкости – 7, 64 (7, 6 -7, 68) перитонеальной жидкости -7, 4 (6, 8 -9, 8) • -р. Н синовиальной жидкости – 7, 39 (7, 29 -7, 45) • -р. Н амниотической жидкости – 7, 43 (+_0, 60) • -р. Н секрета предстательной железы и семенной жидкости – 6, 5 (6, 3 -6, 6)

Пищеварение

Калорийность пищевых продуктов • • 1 г чистой глюкозы 1 г углеводов 1 г белка 1 г жира - 3, 75 ккал 4, 1 ккал 9, 3 ккал

Гидролиз и всасывание пищевых продуктов

Промежуточный метаболизм

Гликолиз

Цикл трикарбоновых кислот

Митохондрии

Митохондрия

Митохондрии

Дыхательная цепь

Окислительно-восстановительная система дыхательной цепи

Синтез АТФ

Окислительное фосфорилирование

Показатели окислительного фосфорилирования • 1. • 2. • 3. • 4. • 5. V 2 V 3 V 4 - субстратное дыхание - ADP – стимулируемое - дыхание контролируемое дыхание Vднф – разобщенное дыхание Vф – скорость фосфорилирования • 6. ADP/O - коэффициент фосфорилирования • 7. V 3/V 4 - коэффициент дыхательного контроля

Метаболические нарушения • Нарушения обмена белков • Нарушения углеводного обмена • Нарушения липидного обмена • Нарушения азотистого обмена • Нарушения минерального обмена • Авитаминозы • Наследственные нарушения

Нарушение обмена углеводов, липидов, белков Диабет сахарный – заболевание, обусловленное абсолютной или относительной недостаточностью инсулина характеризующееся грубым нарушением обмена углеводов с гипергликемией и глюкозурией, а также другими нарушениями веществ, снижением образования и усилением распада жиров, с увеличением в крови содержания ацетоуксусной, бета-оксимасляной кислот и ацетона, неполноценным синтезом белка, в том числе и антител. Осложнения – нефропатия с нарушением функции почек, нейропатия, ангиопатия сосудов кожи, мышц, атеросклеротические изменения в крупных сосудах, поражение сосудов сетчатки глаза, тромбоз капилляров, диабетическая кома

Нарушение азотистого обмена • Подагра –хроническое заболевание, вызываемое нарушением обмена веществ /избыточное образование мочевой кислоты/ и недостаточным выделением из организма мочекислых солей • Характеризуется острыми приступами болей и воспалительными явлениями в суставах.

Жирорастворимые витамины, их влияние на обменные процессы

Водорастворимые витамины, их влияние на обменные процессы

Эритроциты и лейкоциты /норма/

Эритроцит /серповидноклеточная анемия/

Серповидноклеточная анемия • Гемоглобин S состоит из двух нормальных альфа – цепей и двух мутантных бета – цепей. • В бета – цепи вместо глутамата стоит валин. • Следствие – понижение растворимости дезоксигемоглбина S, образование волокнистого осадка, деформация эритроцитов, быстрое их разрушение, что приводит к хронической гемолитической анемии.