Обмен веществ

Государственный медицинский  университет г.Семей

 

Обмен веществ

 

Семей 2011

 

Подготовила: Аскарбекова  А.

Проверила: Прозор И. И.

План:

 

• Введение
• Методы изучения обмена веществ
• Исследования на целостном организме, органах, срезах тканей
• Изотопные методы
• Заключение
• Использованная литература

Обмен веществ или метаболизм

 

• набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Метаболизм обычно делят на две стадии: в ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых; в процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды и нуклеиновые кислоты.

Методы изучения обмена веществ

 

• Для изучения обменных процессов в организме используются различные методические подходы на разных уровнях организации живого: целостного организма, изолированных органов, тканевых срезов, гомогенатов, экстрактов, субклеточных структур, биожидкостей и др.В целом применяют два подхода: исследования на целом организме (эксперименты in vivo) и исследования на изолированных частях организма – дезинтегрирующие методы (эксперименты in vitro, т.е. вне организма, в пробирке или других лабораторных сосудах)При этом используются современные физико-химические и биохимические методы выделения, разделения, идентификации и количественного определения веществ:

 

• 1) балансовые - на целостном организме определяются общие количественные сдвиги веществ с их поглощением и выделением конечных продуктов обмена (расчет баланса прихода-расхода);
• 2) манометрические - для изучения общих обменных процессов в специальных аппаратах;
• 3) хроматографические - для определения наличия и количественных сдвигов тех или иных молекул;
• 4) авторадиографические - с использованием меченых атомов для установки на целостном организме распределения, биосинтеза и распада тех или иных веществ в органах и тканях;

 

• 5) гистохимические - для установления наличия тех или иных молекул в клетках различных органов и тканей; 
• 6) спектрофотометрические - для определения количественных сдвигов по спектру поглощения;
• 7) электрофорез - для разделения, идентификации и количественного определения веществ;
• 8) ферментативные методы - по специфичности действия ферментов и др..

 

• Чаще всего при изучении обмена веществ применяется одновременно несколько подходов. Информация, полученная с помощью различных методов, затем интегрируется, что и дает возможность ответить на вопрос, какие изменения в обмене веществ происходят в норме и при различных патологических состояний. Балансовые методы. Определение содержания введенной в организм вещества и продуктов его распада, выведенных из организма (с мочой, калом, потом и выдыхаемым воздухом), дает возможность расчета баланса, т.е. разницы между поступлением и расходом данного вещества. На основе определения баланса можно сделать важные выводы относительно потребности организма в том или ином веществе.

• Так, для изучения состояния обмена белков большое значение имеет определение азотистого баланса - разницы между количеством азота, поступившего в организм с пищей, и количеством азота, выводимого из организма в виде конечных азотистых продуктов обмена. Определение азотистого баланса важно при установлении нормы белков в питании.

 
С6Н12О6 + 6О2-> 6СО2 + 6Н2О 
Отсюда CO2/O2 = 6/6 = 1. 
Для жиров дыхательный коэффициент равен 0,7 

 

• Аналогичным путем изучается газовый обмен - поступление через легкие в организм кислорода и выделение диоксида углерода. При этом определяется дыхательный коэффициент - соотношение объема выделенного за определенный промежуток времени диоксида углерода и объема поглощенного за это же время кислорода (CO2/O2). Установлено, что дыхательный коэффициент имеет разную величину в зависимости от того, какие вещества в организме окисляются во время измерения. Для углеводов он равен единице, что следует из уравнения окисления углерода (гексозы):

• Манометрические методы. Для изучения обмена веществ в различных тканях и мельчайших организмах, микроорганизмах и т.п. используют аппарат, предложенный немецким ученым Варбурга. Принцип метода заключается в том, что срезы тканей или другие объекты помещают в особые сосудах, соединенные с манометрами, с помощью которых можно измерить поглощение или выделение газа за изменением давления в системе с постоянной температурой и постоянным объемом.

Исследования на целом организме

 

• Исследования на целом организме проводил Кнооп. Для этого Кнооп скармливал собакам различные жирные кислоты с четным(I) и нечетным (II) числом атомов углерода, в которых один атом водорода в метильной группе был замещен на фенильный радикал С6Н5:

 

I

 

II

• В первом случае с мочой собак всегда выводилась фенилуксусная кислота С6Н5-СН2-СООН, а во втором – бензойная кислота С6Н5-СООН. На основании этих результатов Кнооп сделал вывод, что распад жирных кислот в организме происходит путем последовательного отщепления двууглеродных фрагментов, начиная с карбоксильного конца:

      СН3-СН2—СН2-СН2—СН2-СН2—СН2-СН2—СН2-СООН

• В исследованиях на целых организмах изучают и потребности организма в пищевых веществах: если устранение из рациона какого – либо вещества приводит к нарушению роста и развития или физиологических функций организма, значит, это вещество является незаменимым пищевым фактором. 

Дезинтегрирующие методы

 

• Объекты исследования – изолированные части организма – отдельные органы, срезы тканей, субклеточные фракции, вплоть до очень простых биохимических систем. Дезинтеграция – разрушение клеток микроорганизмов путем разрыва оболочек.

Изолированные органы 

 

• Если в артерию изолированного аппарата вводить раствор какого – либо вещества и анализировать вещества в жидкости, вытекающей из вены, то можно установить, каким превращениям подвергается это вещество в органе. Например, таким путем было найдено, что в печени за счет азота аминокислот образуется мочевина.

Срезы тканей

 

• Срезы – это тонкие кусочки тканей, которые изготавливаются с помощью микротома или просто бритвенного лезвия. Срезы инкубируют в растворе, содержащем питательные вещества и вещество, превращения которого в клетках данного типа хотят выяснить. После инкубации анализируют продукты метаболизма исследуемого вещества в инкубационной жидкости. Применение срезов ограничивается тем, что клеточные мембраны непроницаемы для многих веществ.

Фракционирование гомогенатов

 

• Гомогенат – однородная масса из измельченных тканей животных и растений. Из гомогената можно выделить субклеточные частицы как надмолекулярные (клеточные органеллы), так и отдельные соединения(ферменты, нуклеиновые кислоты и др.). Например, с помощью дифференциального центрифугирования можно получить фракции ядер, митохондрий, микросом. После осаждения микросом в надосадочной жидкости остаются растворимые компоненты клетки – растворимые белки, метаболиты. Каждую из этих фракций можно разными методами фракционировать дальше, выделяя составляющие их компоненты. Из выделенных компонентов можно реконструировать биохимические системы, например простую систему “фермент+субстрат” и такие же сложные формы.

Изотопные методы

 

• Методы диагностики, основанные на регистрации излучения радиоактивных изотопов и меченых соединений, введенных в организм больного, принято называть изотопными. После введения меченого вещества" оно распределяется по телу человека в зависимости от функционирования его органов и систем. Регистрируя распределение, перемещение, превращение и выведение из организма радиоактивных индикаторов, врач получает возможность судить об участии соответствующих элементов в биохимических и физиологических процессах. Современная аппаратура позволяет зарегистрировать ионизирующее излучение крайне малого количества радиоактивных соединений, которые практически безвредны для организма исследуемого.

Заключение:

 

• Подавляющую часть знаний о биохимии человека получают таким путем: исходя из известных биохимических процессов у других животных, строят гипотезу о наиболее вероятном варианте данного процесса в организме человека, а затем проверяют гипотезу прямыми исследованиями клеток и тканей человека. Такой подход позволяет проводить исследования на небольшом количестве биологического материала, получаемого от человека. Чаще всего используют ткани, удаляемые при хирургических операциях, клетки крови, а также клетки тканей человека, выращиваемые в культуре in vitro.

Использованная литература:

 

• Биологическая химия, А. Я. Николаев, 1989
• www/google/med.com/ru
• ‘’Медицинская и клиническая биохимия’’  С,О. Тапбергенов и Т.С. Тапбергенов