الإعلان على البوابة

العناصر البيوكيميائية. الثوابت والعناصر البيوكيميائية. نهج مختلف لنفس المشكلة

الكيمياء الحيوية للأغذية

الببتيدات

تحتوي على ما بين ثلاث إلى عدة عشرات من بقايا الأحماض الأمينية. تعمل فقط في الأجزاء العليا من الجهاز العصبي.

هذه الببتيدات ، مثل الكاتيكولامينات ، لا تعمل فقط كناقلات عصبية ، ولكن أيضًا كهرمونات. ينقلون المعلومات من خلية إلى أخرى من خلال نظام الدوران. وتشمل هذه:

أ) هرمونات النخاع العصبي (فازوبريسين ، ليبرين ، الستاتين). هذه المواد هي هرمونات وسطاء في نفس الوقت.

ب) الببتيدات المعدية المعوية (الجاسترين ، كوليسيستوكينين). يسبب الجاسترين الجوع ، ويحفز الكوليسيستوكينين الشبع ، كما أنه يحفز تقلص المرارة ووظيفة البنكرياس.

ج) الببتيدات الشبيهة بالأفيون (أو الببتيدات لتخفيف الآلام). يتكون من تفاعلات تحلل البروتين المحدود للبروتين السلائف proopiocortin. يتفاعلون مع نفس المستقبلات مثل المواد الأفيونية (مثل المورفين) ، وبالتالي يقلدون تأثيرهم. الاسم الشائع - الإندورفين - يسبب تخفيف الآلام. يتم تدميرها بسهولة بواسطة البروتينات ، لذلك فإن تأثيرها الدوائي ضئيل.

د) ببتيدات النوم. لم يتم تحديد طبيعتها الجزيئية. من المعروف فقط أن إدارتها للحيوانات تحث على النوم.

ه) ببتيدات الذاكرة (scotophobin). يتراكم في أدمغة الفئران أثناء تدريب تجنب الظلام.

و) الببتيدات - مكونات نظام RAAS. لقد ثبت أن إدخال أنجيوتنسين 2 في مركز العطش بالدماغ يتسبب في ظهور هذا الإحساس ويحفز إفراز الهرمون المضاد لإدرار البول.

يحدث تكوين الببتيدات نتيجة تفاعلات تحلل البروتين المحدود ، كما يتم تدميرها من خلال عمل البروتينات.

يجب أن يحتوي النظام الغذائي الجيد على:

1. مصادر الطاقة (الكربوهيدرات ، الدهون ، البروتينات).

2. الأحماض الأمينية غير القابلة للاستبدال.

3. الأحماض الدهنية غير البديلة.

4. الفيتامينات.

5. أحماض غير عضوية (معدنية).

6. ألياف

مصادر الطاقة.

تعتبر الكربوهيدرات والدهون والبروتينات من المغذيات الكبيرة المقدار. يعتمد استهلاكها على طول الشخص وعمره وجنسه ويتم تحديده بالجرام.

الكربوهيدراتتشكل المصدر الرئيسي للطاقة في تغذية الإنسان - أرخص غذاء. في البلدان المتقدمة ، يأتي حوالي 40٪ من استهلاك الكربوهيدرات من السكريات المكررة ، و 60٪ من النشا. في البلدان الأقل نموا ، نسبة النشا آخذ في الازدياد. بسبب الكربوهيدرات ، يتم تكوين الجزء الأكبر من الطاقة في جسم الإنسان.

الدهونهو أحد المصادر الرئيسية للطاقة. يتم هضمها في الجهاز الهضمي (الجهاز الهضمي) بشكل أبطأ بكثير من الكربوهيدرات ، لذلك فهي تساهم بشكل أفضل في الشعور بالشبع. الدهون الثلاثية من أصل نباتي ليست فقط مصدرًا للطاقة ، ولكنها أيضًا الأحماض الدهنية الأساسية: اللينوليك واللينولينيك.


السناجب- وظيفة الطاقة ليست هي الوظيفة الرئيسية بالنسبة لهم. البروتينات هي مصادر للأحماض الأمينية الأساسية وغير الأساسية ، بالإضافة إلى سلائف المواد النشطة بيولوجيًا في الجسم. ومع ذلك ، عندما تتأكسد الأحماض الأمينية ، يتم توليد الطاقة. على الرغم من صغر حجمها ، إلا أنها تشكل جزءًا من نظام الطاقة الغذائي.

جدول محتويات موضوع "المفصليات. الحبليات.":









دراسة كيمياء الكائنات الحية أي. الكيمياء الحيوية، يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالتطور السريع العام لعلم الأحياء في القرن العشرين. أهمية الكيمياء الحيويةهو أنه يوفر فهماً أساسياً لعلم وظائف الأعضاء ، وبعبارة أخرى ، فهمًا لكيفية عمل الأنظمة البيولوجية.

وهذا بدوره يجد تطبيقًا في الزراعة (إنشاء مبيدات الآفات ومبيدات الأعشاب وما إلى ذلك) ؛ في الطب (بما في ذلك صناعة الأدوية بأكملها) ؛ في العديد من مصانع التخمير التي تزودنا بمجموعة واسعة من المنتجات ، بما في ذلك منتجات المخابز ؛ أخيرًا ، في كل ما يتعلق بالغذاء والتغذية ، أي في علم التغذية وتكنولوجيا إنتاج الغذاء وفي علم تخزينها. مع الكيمياء الحيويةيرتبط أيضًا ظهور عدد من الاتجاهات الجديدة الواعدة في علم الأحياء ، مثل الهندسة الوراثية أو التكنولوجيا الحيوية أو النهج الجزيئي لدراسة الأمراض الوراثية.

الكيمياء الحيويةيلعب أيضًا دورًا مهمًا في توحيد علم الأحياء. عند التفكير في الكائنات الحية على المستوى البيوكيميائي ، فإن الاختلافات بينها ليست هي الأكثر إثارة للإعجاب من أوجه التشابه بينها.

العناصر الموجودة في الكائنات الحية

العناصر الموجودة في الكائنات الحية

يوجد في القشرة الأرضية حوالي 100 العناصر الكيميائيةلكن 16 منهم فقط ضرورية للحياة. الأكثر شيوعًا في الكائنات الحية (بترتيب تناقص عدد الذرات) هي أربعة عناصر: الهيدروجين والكربون والأكسجين والنيتروجين.

إنها تمثل أكثر من 90٪ من الكتلة وعدد الذرات التي تشكل جميع الكائنات الحية. ومع ذلك ، في الأرض أولا أربعة أماكن في الانتشاريحتلها الأكسجين والسيليكون والألمنيوم والصوديوم. الأهمية البيولوجيةيرتبط الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكربون بشكل أساسي بتكافؤهم ، والذي يساوي 1 و 2 و 3 و 4 على التوالي ، بالإضافة إلى قدرتهم على تكوين روابط تساهمية أقوى من العناصر الأخرى من نفس التكافؤ.

نظم العناصر البيولوجية (البيوكيميائية)

من المعروف أن بناء وتشغيل أجهزة المعلومات المعقدة يعتمد على استخدام العقد والعناصر الموحدة القياسية. على سبيل المثال ، تعتمد جميع عمليات المعلومات في التكنولوجيا الرقمية على استخدام عناصر منطقية نموذجية متنوعة تؤدي وظائف منطقية أولية وأبسط العمليات لتحويل المعلومات الثنائية. تُستخدم العناصر المنطقية لبناء الدوائر الإلكترونية ومعالجة المعلومات الثنائية. أ اساس نظرىفي تحليل دوائر التبديل هي قوانين ومبادئ الجبر المنطقي. في الجبر المنطقي ، تعتبر المتغيرات التي يمكن أن تأخذ قيمتين فقط: 1 و 0. يتم وضع أساس الهياكل النموذجية للدوائر المتكاملة المنطقية ، كقاعدة عامة ، بواسطة العناصر التي تؤدي عمليات - AND ، OR ، AND-NOT ، OR- ليس. جميع الأجهزة الرقمية المعقدة بشكل تعسفي لتكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة مبنية على أساس العناصر المنطقية التي تنفذ أبسط العمليات المنطقية ووظائف الحساب الثنائي. العناصر الأساسية هي نوع من وحدات البناء والوظائف وتستخدم في تصميم وبناء أنظمة المعلومات الرقمية. إنهم ينفذون مجموعة كاملة وظيفيًا من العمليات المنطقية ، لذلك عند استخدامها ، يمكنك الحصول على وظيفة منطقية لأي تعقيد. علاوة على ذلك ، يتم عمل كل دائرة منطقية نموذجية لعنصر ما على أساس مكونات مادية منفصلة منفصلة - ترانزستورات ومقاومات ومكثفات وثنائيات.

والمثير للدهشة أن الأنماط نفسها تُلاحظ عند التفكير في الأنظمة الجزيئية الحية. تمتلك الأنظمة الجزيئية الحية أيضًا قاعدة عناصر بيولوجية (كيميائية حيوية) موحدة خاصة بها. لذلك ، من الممكن هنا أيضًا اتباع نهج عام يعتمد على استخدام الجزيئات العضوية البسيطة (المونومرات) ، والتي تلعب دور العناصر المكونة للجزيئات والهياكل البيولوجية المختلفة. والأساس "النظري والتكنولوجي" لتطبيق القاعدة الجزيئية هو قوانينها ومبادئها العامة ، والتي ، على سبيل المقارنة ، يمكن أن تُنسب إلى قوانين "المنطق الكيميائي الحيوي الجزيئي". يوفر المنطق الكيميائي الحيوي أيضًا مفهومًا مثل "العنصر البيولوجي الجزيئي". تذكرنا هذه الحقيقة مرة أخرى بأن أي خلية حية هي نظام معلومات. لذلك ، من أجل فهم قوانين عملها ، أولاً وقبل كل شيء ، يجب على المرء أن يفهم أساس عنصر الشكل الحي للمادة ومبادئ وقواعد استخدامه. هذا هو الموضوع الرئيسي لهذه المقالة.

من المعروف أن جميع الكائنات الحية تتكون من نفس لبنات البناء الجزيئية - مجموعة قياسية من أكثر من ثلاثين عنصرًا كيميائيًا حيويًا (بيولوجيًا) نموذجيًا: النيوكليوتيدات والأحماض الأمينية والسكريات البسيطة والأحماض الدهنية وما إلى ذلك. عدد هذه المونومرات صغير ، ولها نفس التركيب في جميع أنواع الكائنات الحية. علاوة على ذلك ، يمثل كل عنصر على حدة أيضًا أبسط مخطط ، يمكن أن تكون مكوناته الهيكلية عدة عناصر كيميائية - الهيدروجين والأكسجين والكربون والنيتروجين والفوسفور والكبريت.

كما أن وجود مجموعات ذرية وظيفية نموذجية معينة ومجموعات جانبية وذرات في تكوين كل عنصر يجعل من الممكن التنبؤ ليس فقط بسلوكه في التفاعلات الكيميائية ، ولكن أيضًا للتنبؤ بالدور الهيكلي والمعلوماتي الذي سيلعبه العنصر في التكوين من الجزيء الضخم.

وهكذا ، فإن الأنظمة الحية في بناء الجزيئات والتركيبات البيولوجية المختلفة تستخدم عناصرها الجزيئية الخاصة والمحددة تمامًا. تنفذ هذه العناصر (كجزء من المادة الحية) مجموعة كاملة وظيفيًا من الوظائف والعمليات الكيميائية الحيوية الأولية ، وبالتالي ، عند استخدامها ، يمكن للطبيعة الحية الحصول على وظيفة بيولوجية من أي تعقيد. في هذه الحالة ، بالطبع ، هناك تشابه واختلافات كبيرة بين قواعد العناصر التقنية والبيولوجية وتقنيات تطبيقها.

على سبيل المثال ، يمكن أن تتكون الدوائر الدقيقة للأجهزة التقنية من مئات أو آلاف أو أكثر من العناصر المنطقية من عدة أنواع ، مترابطة بطريقة مناسبة. يمكن أن تتكون الجزيئات البيولوجية أيضًا من مئات أو آلاف أو أكثر من العناصر الكيميائية الحيوية من عدة أنواع ، والتي ترتبط تساهميًا مع بعضها البعض وتقع في سلاسل الجزيئات الحيوية في شكل تسلسل موضعي خطي. يكمن الاختلاف أيضًا في حقيقة أن الأنظمة الحية تستخدم مبادئها الخاصة وطرق ترميز المعلومات ونقلها وتنفيذها ، وتختلف عن الأنظمة التقنية ليس فقط في وسط الركيزة ، ولكن أيضًا في طرق تقديم المعلومات.

علاوة على ذلك ، إذا كان العنصر المنطقي في التكنولوجيا الرقمية هو أبسط محول للمعلومات الثنائية ، فإن كل عنصر منطقي بيولوجي في النظام الحي نفسه يلعب دور الوحدة الهيكلية الأساسية والوحدة الوظيفية للمعلومات. في النظم التقنية والبيولوجية ، يتم تنفيذ الرسائل الإعلامية في أشكال مختلفة. في الأجهزة التقنية ، يتم استخدام الإشارات الأولية 1 و 0 من الكود الثنائي. بمعنى ، يتم استخدام حرفين رقميين فقط لنقل رسائل المعلومات. عادةً ما يتوافق الرمز 1 مع الإمكانات مستوى عال، الرمز 0 - منخفض. تُستخدم الرموز الثنائية على نطاق واسع بشكل أساسي بسبب تنفيذ الأجهزة البسيط نسبيًا للعمليات المنطقية والعمليات الحسابية ، فضلاً عن الأجهزة الخاصة بنقل الرسائل وتخزينها. هنا ، يخدم كل عنصر منطقي أبسط عمليات تحويل المعلومات الثنائية ، أي لتحويل الرموز الثنائية. وبالتالي ، في الأجهزة التقنية ، يتم استخدام طريقة الأجهزة لتحويل المعلومات.

ومع ذلك، في النظم البيولوجية، - إلى جانب طريقة الأجهزة لتحويل المعلومات ، يتم أيضًا استخدام طريقة المعلومات لإنشاء وتحويل الأجهزة نفسها. هذه سمة فريدة لعمليات المعلومات في الأنظمة الجزيئية الحية.

علاوة على ذلك ، فإن وحدة المعلومات هي العنصر البيوكيميائي نفسه ، وهو حرف أو رمز المعلومات. لذلك ، بمساعدة الحروف والرموز الكيميائية (العناصر) ، يتم بناء نظام الأجهزة للخلية ، وفي نفس الوقت ، يتم كتابة معلومات البرنامج في هيكلها. أي ، في المرحلة الأولى ، يتم إرسال الرسائل الإعلامية بواسطة تسلسل موضعي ثابت لترتيب الحروف أو الرموز في السلاسل "الخطية" للجزيئات البيولوجية. هذا يعني أنه إذا تم استخدام طريقة الأجهزة لتحويل المعلومات فقط في نظام تقني ، فعندئذ في النظام البيولوجي الجزيئي ، بمساعدة المعلومات الوراثية وقاعدة عنصر ، يتم أولاً إنشاء وتحويل الجزيئات الحيوية المختلفة والهياكل ، وبعد ذلك فقط الوسائل يمكن أن تشارك في عمليات المعلومات المختلفة. في هذا الصدد ، يصبح جزء الأجهزة في الخلية هو الناقل والمنفذ للبرنامج المقابل والمعلومات البيولوجية الجزيئية.

اتضح أنه إذا كان الجهاز في نظام تقني عبارة عن محول لرموز المعلومات ، فعندئذٍ في الخلية الحية ، على العكس من ذلك ، - الأحرف والرموز الجزيئية ، المنظمة في تسلسلات جزيئية مختلفة لرسائل المعلومات ، تعمل بدورها كمحولات للأجهزة . علاوة على ذلك ، يتم تحديد وظائف الجزيئات الحيوية تمامًا من خلال الوظائف الأولية للعناصر البيولوجية المكونة لها (الحروف أو الرموز) ، أي المعلومات. ويتفاعل كل عنصر في تكوين الجزيء الحيوي دائمًا مع العناصر الأخرى أو جزيئات الماء وفقًا لمبادئ وقواعد خاصة ، والتي يمكن أن تسمى انتظام المنطق الكيميائي الحيوي الجزيئي. لذلك السيرة الذاتية العناصر الكيميائيةهنا ، على ما يبدو ، تصبح أيضًا عناصر البرنامج تلك بمساعدة خوارزميات للسلوك الوظيفي للجزيئات والهياكل البيولوجية المختلفة. وبالتالي ، من أجل تغيير الاتجاه الوظيفي لنشاط الخلية ، إلى حد ما ، بمساعدة رسائل المعلومات الجديدة ، من الضروري تغيير نظام أجهزتها جزئيًا. يرتبط التغيير في نظام الأجهزة بشكل طبيعي بتوليف الجزيئات الحيوية الجديدة وتدمير الجزيئات القديمة التي قضت وقتها وأتمت مهمتها. لذلك ، بعد أداء وظائفه ، يتم تقسيم كل جزيء حيوي إلى وحدات هيكلية وإعلامية أولية ، والتي يمكن أن تشارك مرة أخرى في عمليات المعلومات. المعلومات المستخدمة ، كما كانت ، تم محوها وإزالتها ، وتتفكك أحرفها أو رموزها الفردية ، أي "الخط البيولوجي الجزيئي" ، من أجل استخدامها مرة أخرى في رسائل المعلومات الجديدة أو العمليات الخلوية الأخرى. هذه هي السمة المميزة الرئيسية لنقل المعلومات في الأنظمة البيولوجية الجزيئية.

الخلية الحية مقتصد في كل شيء. إذا تذكرنا أن الأحرف والرموز الكيميائية (العناصر) مبنية على أساس الذرات الفردية والمجموعات الذرية ، فيمكن للمرء أن يتخيل الكمية الهائلة من المعلومات المخزنة في الذاكرة الجينية وتدور في خلية حية ، وأبعادها هي في بعض الأحيان مئات المليمتر في الطول. على سبيل المثال ، تحتوي البيضة الملقحة على جميع المعلومات اللازمة لتطوير كائن حي متكامل.

لتغيير إجراءات التحكم ، تحتاج الخلية باستمرار إلى تحديث رسائل المعلومات ، مما يؤدي ، وفقًا لذلك ، إلى تجديد أجهزة الخلية. لذلك ، في الخلية الحية هناك حركة مستمرة للمعلومات والمادة. من ناحية ، هناك عملية معالجة وتحديث معلومات التحكم ، مما يعني الإنزيمات وجزيئات البروتين الأخرى ، من ناحية أخرى ، يؤدي هذا إلى تغيير في العمليات الخاضعة للرقابة الكيميائية التي تقوم بها الإنزيمات.

إذا لزم الأمر ، يتم دعم هذه العمليات عن طريق تداول جرعة من الطاقة الكيميائية في شكل ATP.

يمكن ملاحظة أن الخلية الحية تستخدم أنظمة مختلفة (أبجدية) من العناصر الكيميائية الحيوية لبناء فئات مختلفة من المركبات ذات الوزن الجزيئي العالي ، مثل الأحماض النووية أو البروتينات أو السكريات أو الدهون. لاحظ أنه من وجهة نظر إعلامية ، فإن هذه الفئات من الجزيئات البيولوجية ليست أكثر من أنواع وأشكال مختلفة من المعلومات الجزيئية. لذلك ، لتمثيل المعلومات الجزيئية بأنواعها وأشكالها المختلفة في الأنظمة الحية ، هناك أنظمة من العناصر البيولوجية من أنواع مختلفة:

  • 1) النيوكليوتيدات ، - نظام من العناصر الكيميائية الحيوية الهيكلية والوظيفية والمعلوماتية للحمض النووي والحمض النووي الريبي (الأبجدية) احماض نووية);
  • 2) الأحماض الأمينية - نظام من العناصر الهيكلية والوظيفية والمعلوماتية للبروتينات (أبجدية جزيئات البروتين) ، والتي يوجد لها رمز وراثي في ​​شكل ثلاثي من النيوكليوتيدات ؛
  • 3) السكريات البسيطة - العناصر الهيكلية والوظيفية ورموز المعلومات (الأبجدية) للسكريات ؛
  • 4) الأحماض الدهنية ، - العناصر الهيكلية والوظيفية ورموز المعلومات (الأبجدية) للدهون ، إلخ.

يجب التعامل مع تحديد وتصنيف العناصر البيولوجية بشكل أوضح ، في جميع الاحتمالات ، من خلال تخصص منفصل ، مثل "المعلوماتية البيولوجية الجزيئية".

إن وجود أنظمة العناصر الكيميائية الحيوية الجزيئية (المونومرات) في الخلية الحية يبسط بشكل كبير عمليات بناء فئات مختلفة من الجزيئات الكبيرة والمكونات الهيكلية ، ويزيد من قابلية تصنيعها ، وفي نفس الوقت يوسع قدراتها الوظيفية والمعلوماتية.

كما نرى ، يتم تنظيم كل مجموعة قياسية في نظامها الخاص من العناصر ، والذي له خصائص كيميائية حيوية وتركيبية وتكنولوجية مشتركة ، ويشكل نفس النوع من التوصيلات بين العناصر ، المتوافقة مع معاييرها الفيزيائية والكيميائية. بشكل أساسي ، يتم بناء جميع المكونات الهيكلية والوظيفية للخلية الحية من هذه العناصر الجزيئية في تركيبات وتكوين وتسلسل مختلف. وتجدر الإشارة إلى أن كل نظام من العناصر البيوكيميائية في الخلية هو أبجدية منفصلة ويتميز بطريقته في الترميز ، وكذلك نوع وشكل عرض المعلومات البيولوجية الجزيئية. هذا ، وفقًا لذلك ، هو السبب الرئيسي لظهور فئات مختلفة ومجموعة كبيرة ومتنوعة من الجزيئات البيولوجية في الأنظمة الحية.

من المثير للدهشة أن حقيقة أن كل أشكال الحياة على الأرض ، من بكتيريا غير مهمة إلى إنسان ، تتكون من نفس لبنات البناء - مجموعة قياسية من أكثر من ثلاثين عنصرًا بيولوجيًا وظيفيًا نموذجيًا (كيميائيًا حيويًا).

تتضمن هذه المجموعة الفريدة:

  • 1) ثمانية نيوكليوتيدات - "أربعة منها تلعب دور وحدات ترميز الحمض النووي ، والأربعة الأخرى تستخدم لكتابة المعلومات في بنية الحمض النووي الريبي" ؛
  • 2) عشرين نوعًا من الأحماض الأمينية القياسية المختلفة ، والتي تم ترميزها في DNA وتعمل في بناء المصفوفة لجزيئات البروتين ؛
  • 3) العديد من الأحماض الدهنية - عدد صغير نسبيًا من الجزيئات العضوية المعيارية البسيطة التي تعمل على بناء الدهون ؛

4) مؤسسو معظم السكريات هم عدة سكريات بسيطة (السكريات الأحادية).

تم اختيار كل هذه العناصر في عملية التطور ، بسبب ملاءمتها الفريدة لأداء وظائف مختلفة - كيميائية وحيوية وجزيئية وإعلامية وغيرها من الوظائف البيولوجية في الخلايا الحية.

كما نرى ، يعتمد كل نظام على عناصره البيولوجية الجزيئية (البيوكيميائية) الفردية. وفي القاعدة أنظمة مختلفةالعناصر البيولوجية - الأبجديات الجزيئية ، والجزيئات الكبيرة المختلفة للخلية - DNA ، RNA ، البروتينات ، السكريات المتعددة والدهون - يمكن "تكوينها". لذلك ، تمثل القاعدة الأولية أنظمة العناصر الكيميائية الحيوية ، والتي باستخدامها تكون الخلية الحية قادرة على بناء جزيئات وهياكل بيولوجية مختلفة بطريقة إعلامية ، ثم استخدام هذه الوسائل لتنفيذ أي وظائف بيولوجيةوالتحولات الكيميائية.

تم النظر في "المخططات الهيكلية" للعناصر الجزيئية الأساسية وخصائصها الطبيعية وخصائصها بوضوح تام وعرضها في كتب مدرسية مختلفة عن الكيمياء الحيوية. مهمتنا هي إيلاء المزيد من الاهتمام لجوانب المعلومات لاستخدام مثل هذه الوحدات البيوكيميائية.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

تم النشر على http://www.allbest.ru

ملخص عن الموضوع:

"المكونات البيوكيميائية للحياة"

مقدمة

الكيمياء الحديثة هي مجموعة واسعة من العلوم ، والتي تشكلت تدريجياً في سياق تطورها التاريخي الطويل. تعود معرفة الشخص العملية بالعمليات الكيميائية إلى العصور القديمة. لقرون عديدة ، كان التفسير النظري للعمليات الكيميائية قائمًا على العقيدة الفلسفية الطبيعية لصفات العناصر. في شكل معدل ، كان بمثابة الأساس للكيمياء ، التي نشأت حول القرنين الثالث والرابع. ميلادي والسعي لحل مشكلة تحويل معادن الأساس إلى معادن نبيلة. لم ينجح الكيميائيون في حل هذه المشكلة ، ومع ذلك ، فقد طوروا عددًا من الأساليب لدراسة المواد ، واكتشفوا بعض المركبات الكيميائية ، والتي ساهمت إلى حد ما في ظهور الكيمياء العلمية.

نظرة كيميائية على الطبيعة والأصول والحالة الحالية

تتكامل الكيمياء بنشاط مع العلوم الأخرى ، مما أدى إلى ظهور الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية والكيمياء الكونية والكيمياء الجيولوجية والكيمياء الحيوية. الأول يدرس العمليات الكيميائية في الكائنات الحية ، الجيوكيمياء - القوانين التي تحكم سلوك العناصر الكيميائية في قشرة الأرض. الكيمياء الحيوية الحيوية هي علم عمليات الحركة والتوزيع والتشتت وتركيز العناصر الكيميائية في المحيط الحيوي بمشاركة الكائنات الحية. مؤسس الكيمياء الحيوية هو في. فيرنادسكي. تدرس الكيمياء الكونية التركيب الكيميائي للمادة في الكون ، ووفرة وتوزيعها بين الأجسام الكونية الفردية.

حدث تقوية حادة للعلاقة بين الكيمياء والبيولوجيا نتيجة لإنشاء A.M.

نظرية باتليروف للتركيب الكيميائي للمركبات العضوية. بناءً على هذه النظرية ، دخل الكيميائيون العضويون في منافسة مع الطبيعة. أظهرت الأجيال اللاحقة من الكيميائيين براعة كبيرة وعمل وخيال وبحثًا إبداعيًا عن التوليف الموجه للمادة.

أدى التطور التدريجي للعلم في القرن التاسع عشر ، والذي أدى إلى الكشف عن بنية الذرة والمعرفة التفصيلية لهيكل الخلية وتكوينها ، إلى فتح إمكانيات عملية للكيميائيين وعلماء الأحياء للعمل معًا على حل المشكلات الكيميائية للخلية. نظرية الخلية حول أسئلة حول طبيعة العمليات الكيميائية في الأنسجة الحية ، وشرطية الوظائف البيولوجية ، التفاعلات الكيميائية.

إذا نظرت إلى التمثيل الغذائي في الجسم من وجهة نظر كيميائية بحتة ، فإن A.I. Oparin ، سنرى مجموعة من عدد كبير من التفاعلات الكيميائية البسيطة نسبيًا والرتيبة التي يتم دمجها بين dobey في الوقت المناسب ، لا تحدث عن طريق الصدفة ، ولكن في تسلسل صارم ، ونتيجة لذلك يتم تشكيل سلاسل طويلة من التفاعلات. وهذا النظام موجه بشكل طبيعي نحو الحفاظ الدائم على الذات والتكاثر الذاتي للنظام الحي بأكمله ككل في الظروف البيئية المعينة.

باختصار ، ترتبط الخصائص المحددة للكائنات الحية مثل النمو والتكاثر والتنقل والإثارة والقدرة على الاستجابة للتغيرات في البيئة الخارجية بمجمعات معينة من التحولات الكيميائية.

إن أهمية الكيمياء بين العلوم التي تدرس الحياة عظيمة للغاية. كانت الكيمياء هي التي كشفت عن أهم دور للكلوروفيل كأساس كيميائي لعملية التمثيل الضوئي ، والهيموجلوبين كأساس لعملية التنفس ، وأثبتت الطبيعة الكيميائية لانتقال الإثارة العصبية ، وحددت بنية الأحماض النووية ، إلخ. لكن الشيء الرئيسي هو أن أساس العمليات البيولوجية ، ووظائف الكائنات الحية ، بشكل موضوعي ، هي آليات كيميائية. جميع الوظائف والعمليات التي تحدث في كائن حي ، اتضح أنه من الممكن التعبير عنها بلغة الكيمياء ، في شكل عمليات كيميائية محددة.

بالطبع ، سيكون من الخطأ اختزال ظاهرة الحياة إلى عمليات كيميائية. سيكون هذا التبسيط الميكانيكي الإجمالي المفرط. والدليل الواضح على ذلك هو خصوصية العمليات الكيميائية في النظم الحية بالمقارنة مع غير الحية. تكشف دراسة هذه الخصوصية عن وحدة وترابط الأشكال الكيميائية والبيولوجية لحركة المادة. العلوم الأخرى التي نشأت عند تقاطع علم الأحياء والكيمياء والفيزياء تتحدث أيضًا عن هذا: الكيمياء الحيوية هي علم التمثيل الغذائي والعمليات الكيميائية في الكائنات الحية. الكيمياء الحيوية العضوية - علم التركيب والوظائف وطرق تخليق المركبات التي تتكون منها الكائنات الحية ؛ البيولوجيا الفيزيائية والكيميائية كعلم لعمل الأنظمة المعقدة لنقل المعلومات وتنظيم العمليات البيولوجية على المستوى الجزيئي ، وكذلك الفيزياء الحيوية والكيمياء الفيزيائية الحيوية والبيولوجيا الإشعاعية.

كانت الإنجازات الرئيسية لهذه العملية هي تحديد المنتجات الكيميائية لعملية التمثيل الغذائي الخلوي (التمثيل الغذائي في النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة) ، وإنشاء المسارات البيولوجية ودورات التخليق الحيوي لهذه المنتجات ؛ تم تحقيق تركيبها الاصطناعي ، واكتشاف الأسس المادية للآلية الجزيئية التنظيمية والوراثية ، وتم توضيح أهمية العمليات الكيميائية إلى حد كبير في علم الطاقة لعمليات الخلايا والكائنات الحية بشكل عام.

الآن بالنسبة للكيمياء ، أصبح من المهم بشكل خاص تطبيق المبادئ البيولوجية ، والتي تركز على تجربة تكييف الكائنات الحية مع ظروف الأرض لملايين السنين ، وتجربة إنشاء الآليات والعمليات الأكثر كمالًا. هناك بالفعل إنجازات معينة على هذا المسار.

منذ أكثر من قرن من الزمان ، أدرك العلماء أن التحفيز الحيوي كان أساس الكفاءة الاستثنائية للعمليات البيولوجية. لذلك ، حدد الكيميائيون لأنفسهم هدف إنشاء كيمياء جديدة تعتمد على التجربة التحفيزية للطبيعة الحية. ستظهر فيه إدارة جديدة للعمليات الكيميائية ، حيث سيبدأ تطبيق مبادئ تخليق الجزيئات المماثلة ، وسيتم إنشاء محفزات بمثل هذه الصفات المتنوعة على مبدأ الإنزيمات التي ستتجاوز بكثير تلك الموجودة في صناعتنا.

على الرغم من حقيقة أن الإنزيمات لها خصائص مشتركة متأصلة في جميع المحفزات ، إلا أنها ليست متطابقة مع الأخيرة ، لأنها تعمل داخل الأنظمة الحية. لذلك ، فإن جميع المحاولات لاستخدام تجربة الطبيعة الحية لتسريع العمليات الكيميائية في العالم غير العضوي تواجه قيودًا خطيرة. حتى الآن ، لا يمكننا الحديث إلا عن نمذجة بعض وظائف الإنزيمات واستخدام هذه النماذج للتحليل النظري لنشاط الأنظمة الحية ، وكذلك التطبيق العملي جزئيًا للإنزيمات المعزولة لتسريع بعض التفاعلات الكيميائية.

هنا ، من الواضح أن الاتجاه الواعد هو البحث الذي يركز على تطبيق مبادئ التحفيز الحيوي في الكيمياء و التكنولوجيا الكيميائية، والتي من الضروري دراسة التجربة التحفيزية الكاملة للطبيعة الحية ، بما في ذلك تجربة تكوين الإنزيم نفسه والخلية وحتى الكائن الحي.

طرح نظرية التطوير الذاتي للأنظمة التحفيزية المفتوحة الأولية ، في أكثر أشكالها عمومية ، من قبل الأستاذ بجامعة موسكو الحكومية A.P. Rudenko في عام 1964 ، هي نظرية عامة للتطور الكيميائي والتكوين الحيوي. انها تحل الأسئلة حول القوى الدافعةوآليات العملية التطورية ، أي حول قوانين التطور الكيميائي ، حول اختيار العناصر والهياكل وأسبابها ، حول ذروة التنظيم الكيميائي والتسلسل الهرمي أنظمة كيميائيةنتيجة التطور.

الجوهر النظري لهذه النظرية هو الاقتراح القائل بأن التطور الكيميائي هو التطور الذاتي للأنظمة التحفيزية ، وبالتالي ، فإن المحفزات هي المادة المتطورة. في سياق التفاعل ، هناك اختيار طبيعي لتلك المواقع المحفزة التي لها أكبر نشاط. يحدث التطور الذاتي والتنظيم الذاتي والتعقيد الذاتي للأنظمة التحفيزية بسبب التدفق المستمر للطاقة القابلة للتحويل. ونظرًا لأن المصدر الرئيسي للطاقة هو التفاعل الأساسي ، يتم الحصول على المزايا التطورية القصوى من خلال تطوير الأنظمة التحفيزية على أساس التفاعلات الطاردة للحرارة. ومن ثم ، فإن التفاعل الأساسي ليس فقط مصدرًا للطاقة ، ولكنه أيضًا أداة لاختيار التغييرات التطورية الأكثر تقدمًا في المحفزات.

تطوير هذه الآراء ، أ. صاغ Rudenko القانون الأساسي للتطور الكيميائي ، والذي بموجبه تتشكل مسارات التغيرات التطورية في المحفز بأكبر سرعة واحتمال ، حيث يوجد زيادة قصوى في نشاطه المطلق.

النتيجة العملية لنظرية التطوير الذاتي للأنظمة التحفيزية المفتوحة هي ما يسمى ب "التكنولوجيا غير الثابتة" ، أي التكنولوجيا مع ظروف التفاعل المتغيرة. توصل الباحثون اليوم إلى استنتاج مفاده أن النظام الثابت ، الذي يبدو أن استقراره الموثوق به هو مفتاح الكفاءة العالية للعملية الصناعية ، ليس سوى حالة خاصة من النظام غير الثابت. في الوقت نفسه ، تم اكتشاف العديد من الأنظمة غير الثابتة التي تساهم في تكثيف رد الفعل.

في الوقت الحاضر ، أصبحت آفاق ظهور وتطوير كيمياء جديدة مرئية بالفعل ، والتي سيتم على أساسها إنشاء تقنيات صناعية منخفضة النفايات وخالية من النفايات وموفرة للطاقة.

توصل الكيميائيون اليوم إلى استنتاج مفاده أنه باستخدام نفس المبادئ التي بنيت عليها كيمياء الكائنات الحية ، في المستقبل (دون تكرار الطبيعة بالضبط) سيكون من الممكن بناء كيمياء جديدة بشكل أساسي ، والتحكم الجديد في العمليات الكيميائية ، حيث سيبدأ تطبيق مبادئ تخليق الجزيئات المتشابهة. من المتصور إنشاء محولات تستخدم ضوء الشمس بكفاءة عالية ، وتحويلها إلى طاقة كيميائية وكهربائية ، وكذلك طاقة كيميائية إلى ضوء عالي الكثافة.

من أجل تطوير التجربة التحفيزية للحياة البرية وتنفيذ المعرفة المكتسبة في الإنتاج الصناعي ، حدد الكيميائيون عددًا من الطرق الواعدة.

أولا - تطوير البحث في مجال الحفز المركب المعدني مع التركيز على الكائنات المقابلة للحياة الفطرية. يتم إثراء هذا الحفز بالطرق المستخدمة من قبل الكائنات الحية في التفاعلات الأنزيمية ، وكذلك بطرق التحفيز الكلاسيكي غير المتجانس.

الطريقة الثانية يتكون في نمذجة المحفزات الحيوية. في الوقت الحاضر ، بسبب الانتقاء الاصطناعي للهياكل ، كان من الممكن بناء نماذج من العديد من الإنزيمات التي تتميز بالنشاط العالي والانتقائية ، وأحيانًا "تشبه تلك الموجودة في الأصول الأصلية تقريبًا ، أو بساطة هيكل أكبر.

ومع ذلك ، حتى الآن النماذج التي تم الحصول عليها ليست قادرة على استبدال المحفزات الحيوية الطبيعية للأنظمة الحية. في هذه المرحلة من تطوير المعرفة الكيميائية ، من الصعب للغاية حل هذه المشكلة. يتم إطلاق الإنزيم من النظام الحي ، ويتم تحديد هيكله ، ويتم إدخاله في التفاعل للقيام بالوظائف التحفيزية. لكنها تعمل لفترة قصيرة وتنهار بسرعة ، لأنها معزولة عن الكل ، عن الخلية. الخلية الكاملة بكل أجهزتها الأنزيمية هي شيء أكثر أهمية من قطعة واحدة معزولة عنها.

الطريق الثالث يرتبط إتقان آليات مختبر الطبيعة الحية بإنجازات كيمياء الأنظمة المعطلة. يتمثل جوهر التثبيت في تثبيت الإنزيمات المعزولة من كائن حي على سطح صلب عن طريق الامتزاز ، مما يحولها إلى محفز غير متجانس ويضمن استقرارها وعملها المستمر.

الطريق الرابع في تطوير البحث الذي يركز على تطبيق مبادئ التحفيز الحيوي في الكيمياء والتكنولوجيا الكيميائية ، يتميز بصياغة المهمة الأوسع - دراسة وتطوير التجربة التحفيزية الكاملة للطبيعة الحية ، بما في ذلك تكوين إنزيم وخلية وحتى كائن حي. هذه هي المرحلة التي تكون فيها أسس الكيمياء التطورية كعلم فعال بوظائفه العملية. يجادل العلماء بأن هذه هي حركة العلوم الكيميائية نحو تقنية كيميائية جديدة بشكل أساسي مع احتمال إنشاء نظائر للأنظمة الحية. سيأخذ حل هذه المشكلة مكانًا مهمًا في إنشاء كيمياء المستقبل.

العناصر الكيميائية في جسم الإنسان

عنصر تحفيز بيولوجي كيميائي

جميع الكائنات الحية على الأرض ، بما في ذلك البشر ، على اتصال وثيق معها بيئة... يساهم الطعام ومياه الشرب في امتصاص الجسم لجميع العناصر الكيميائية تقريبًا. يتم إدخالهم وإخراجهم من الجسم بشكل يومي. أظهرت التحليلات أن كمية العناصر الكيميائية الفردية ونسبتها في الجسم السليم لأشخاص مختلفين متساوية تقريبًا.

الرأي القائل بأن جميع عناصر النظام الدوري لـ D.I. مندليف ، أصبح معتادًا. ومع ذلك ، فإن افتراضات العلماء تذهب إلى أبعد من ذلك - في الكائن الحي ، ليس فقط جميع العناصر الكيميائية موجودة ، ولكن كل منها يؤدي نوعًا من الوظيفة البيولوجية. من المحتمل جدًا ألا يتم تأكيد هذه الفرضية. ومع ذلك ، مع تطور البحث في هذا الاتجاه ، يتم الكشف عن الدور البيولوجي لعدد متزايد من العناصر الكيميائية. ولا شك أن وقت العلماء وعملهم سيلقي الضوء على هذا السؤال.

النشاط الحيوي للعناصر الكيميائية الفردية. ثبت تجريبيا أن المعادن في جسم الإنسان تمثل حوالي 3٪ (بالوزن). هذا كثير. إذا أخذنا كتلة شخص ما على أنها 70 كجم ، فإن نصيب المعادن هو 2.1 كجم. بالنسبة للمعادن الفردية ، يتم توزيع الكتلة على النحو التالي: الكالسيوم (1700) ، البوتاسيوم (250 جم) ، الصوديوم (70 جم) ، المغنيسيوم (42 جم) ، الحديد (5 جم) ، الزنك (3 جم). الباقي للعناصر النزرة. إذا تجاوز تركيز عنصر ما في الجسم 10 2٪ ، فإنه يعتبر من العناصر الغذائية الكبيرة المقدار. تم العثور على العناصر النزرة في الجسم بتركيزات 10 3-10 5٪ . إذا كان تركيز عنصر ما أقل من 10 5٪ ، فإنه يعتبر عنصرًا شديد الصغر. المواد غير العضوية في الكائن الحي هي في أشكال مختلفة. تشكل معظم أيونات المعادن مركبات بأجسام بيولوجية. لقد ثبت بالفعل أن العديد من الإنزيمات (المحفزات البيولوجية) تحتوي على أيونات معدنية. على سبيل المثال ، المنغنيز هو جزء من 12 إنزيمًا مختلفًا ، والحديد - 70 ، والنحاس - 30 ، والزنك - أكثر من 100. وبطبيعة الحال ، يجب أن يؤثر نقص هذه العناصر على محتوى الإنزيمات المقابلة ، وبالتالي على الأداء الطبيعي للإنزيم. هيئة. وبالتالي ، فإن الأملاح المعدنية ضرورية للتشغيل الطبيعي للكائنات الحية. تم تأكيد ذلك أيضًا من خلال التجارب على نظام غذائي خالٍ من الملح ، والذي تم استخدامه لإطعام حيوانات التجارب. لهذا الغرض ، تمت إزالة الملح من الطعام عن طريق الغسيل المتكرر بالماء. واتضح أن تناول مثل هذا الطعام أدى إلى موت الحيوانات.

ستة عناصر ذراتها جزء من البروتينات والأحماض النووية: الكربون ، الهيدروجين ، النيتروجين ، الأكسجين ، الفوسفور ، الكبريت. علاوة على ذلك ، يجب التمييز بين اثني عشر عنصرًا ، يُعرف دورها وأهميتها بالنسبة للنشاط الحيوي للكائنات: الكلور ، واليود ، والصوديوم ، والبوتاسيوم ، والمغنيسيوم ، والكالسيوم ، والمنغنيز ، والحديد ، والكوبالت ، والنحاس ، والزنك ، والموليبدينوم. توجد في الأدبيات مؤشرات على ظهور النشاط البيولوجي بواسطة الفاناديوم والكروم والنيكل والكادميوم.

هناك عدد كبير من العناصر التي تعتبر سمومًا لكائن حي ، على سبيل المثال ، الزئبق ، والثاليوم ، والخنازير ، وما إلى ذلك ، ولها تأثير بيولوجي غير موات ، ولكن بدونها يمكن للجسم أن يعمل. هناك رأي مفاده أن سبب عمل هذه السموم يرتبط بحجب مجموعات معينة في جزيئات البروتين أو إزاحة النحاس والزنك من بعض الإنزيمات. هناك عناصر نسبيًا كميات كبيرةهي سموم ، وبتركيزات منخفضة لها تأثير مفيد على الجسم. على سبيل المثال ، يعتبر الزرنيخ سمًا قويًا يعطل نظام القلب والأوعية الدموية ويضر الكبد والكلى ، ولكن في جرعات صغيرة يصفه الأطباء لتحسين شهية الشخص. يعتقد العلماء أن الجرعات الدقيقة من الزرنيخ تزيد من مقاومة الجسم لعمل الميكروبات الضارة. مادة الخردل السامة القوية معروفة على نطاق واسع. S (CH 2 CH 2 C1) 2 ... ومع ذلك ، في هلام البترول المخفف 20000 ألف مرة تحت اسم "Psoriazina" يتم استخدامه ضد الحزاز المتقشر. لا يزال العلاج الدوائي الحديث غير قادر على الاستغناء عن عدد كبير من الأدوية التي تحتوي على معادن سامة. كيف لا نتذكر القول هنا أن بكميات صغيرة يداوي ، وبكميات كبيرة - معاقون.

ومن المثير للاهتمام أن كلوريد الصوديوم (ملح الطعام) يزيد بمقدار عشرة أضعاف في الجسم مقارنة بالمحتوى الطبيعي وهو مادة سامة. للأكسجين ، الضروري للتنفس ، بتركيز عالٍ وخاصة تحت الضغط ، تأثير سام. تظهر هذه الأمثلة أن تركيز عنصر في الجسم يلعب أحيانًا أهمية كبيرة ، وأحيانًا كارثية.

الحديد هو جزء من الهيموجلوبين في الدم ، أو بالأحرى صبغات الدم الحمراء التي تربط الأكسجين الجزيئي بشكل عكسي. لدى الشخص البالغ حوالي 2.6 غرام من الحديد في الدم. في عملية الحياة في الجسم ، هناك انهيار وتخليق مستمر للهيموجلوبين. لاستعادة الحديد المفقود مع انهيار الهيموجلوبين ، يحتاج الشخص إلى جرعة يومية تبلغ حوالي 25 مجم. نقص الحديد في الجسم يؤدي إلى مرض - فقر الدم. ومع ذلك ، فإن الحديد الزائد في الجسم ضار أيضًا. وهو مرتبط بتسمم العين والرئتين - وهو مرض يسببه ترسب مركبات الحديد في أنسجة هذه الأعضاء. يؤدي نقص النحاس في الجسم إلى تدمير الأوعية الدموية. بالإضافة إلى ذلك ، يعتقد أن نقصه هو سبب السرطان. في بعض الحالات ، يربط الأطباء بين سرطان الرئة لدى كبار السن وانخفاض النحاس في الجسم المرتبط بالعمر. ومع ذلك ، يؤدي تناول النحاس الزائد إلى اضطرابات نفسية وشلل بعض الأعضاء (مرض ويلسون). الكميات الكبيرة فقط من مركبات النحاس ضارة بالإنسان. في الجرعات الصغيرة ، يتم استخدامها في الطب كوسيلة قابضة ومضادة للجراثيم (تمنع نمو البكتيريا وتكاثرها). لذلك ، على سبيل المثال ، كبريتات النحاس (II) CuSO 4 يستخدم في علاج التهاب الملتحمة على شكل قطرات للعين (0.25٪ محلول) ، وكذلك للكي في التراخوما على شكل أقلام للعين (سبيكة من كبريتات النحاس (II) ، نترات البوتاسيوم ، الشب والكافور). في حالة الحروق الجلدية بالفوسفور ، يتم ترطيبها بكثرة بمحلول 5٪ من كبريتات النحاس (II).

لوحظ منذ فترة طويلة خاصية مبيد الجراثيم (التي تسبب موت أنواع مختلفة من البكتيريا) في الفضة وأملاحها. على سبيل المثال ، في الطب ، يتم استخدام محلول الفضة الغروية (طوقجول) لغسل الجروح القيحية ، مثانةمع التهاب المثانة المزمن والتهاب الإحليل ، وكذلك في شكل قطرات للعين مع التهاب الملتحمة القيحي والسيلان. نترات الفضة AgNO 3 في شكل أقلام الرصاص تستخدم في كي الثآليل ، التحبيب ، إلخ. في المحاليل المخففة (0.1-0.25٪) ، يتم استخدامه كعامل قابض ومضاد للميكروبات للمستحضرات ، وكذلك قطرات العين. يعتقد العلماء أن تأثير الكي لنترات الفضة يرتبط بتفاعلها مع بروتينات الأنسجة ، مما يؤدي إلى تكوين أملاح بروتين الفضة - الألبومين.

في الوقت الحاضر ، مما لا شك فيه ، ثبت أن جميع الكائنات الحية متأصلة في ظاهرة عدم التناسق الأيوني - التوزيع غير المتكافئ للأيونات داخل وخارج الخلية. على سبيل المثال ، داخل خلايا ألياف العضلات والقلب والكبد والكلى ، هناك محتوى متزايد من أيونات البوتاسيوم مقارنة بالخلايا خارج الخلية. على العكس من ذلك ، فإن تركيز أيونات الصوديوم أعلى خارج الخلية منه بداخلها. إن وجود تدرج تركيز البوتاسيوم والصوديوم حقيقة مثبتة تجريبياً. يخشى الباحثون من طبيعة مضخة الصوديوم والبوتاسيوم وكيفية عملها. تهدف جهود العديد من فرق العلماء ، سواء في بلدنا أو في الخارج ، إلى حل هذه المشكلة. ومن المثير للاهتمام ، مع تقدم الجسم في العمر ، يتناقص تدرج تركيز أيونات البوتاسيوم والصوديوم عند حدود الخلية. عند حدوث الوفاة ، يتم على الفور معادلة تركيز البوتاسيوم والصوديوم داخل الخلية وخارجها.

لم تتضح بعد الوظيفة البيولوجية لأيونات الليثيوم والروبيديوم في الجسم السليم. ومع ذلك ، هناك أدلة على أنه من خلال إدخالها في الجسم يمكن علاج أحد أشكال الذهان الهوسي الاكتئابي.

يدرك علماء الأحياء والأطباء جيدًا أن الجليكوزيدات تلعب دورًا مهمًا في جسم الإنسان. تعمل بعض الجليكوسيدات الطبيعية (المستخرجة من النباتات) بنشاط على عضلة القلب ، وتعزز وظائف الانقباض وتبطئ معدل ضربات القلب. إذا دخلت كمية كبيرة من جليكوسيد القلب الجسم ، فقد تحدث سكتة قلبية كاملة. تؤثر أيونات معدنية معينة على عمل الجليكوسيدات. على سبيل المثال ، عندما يتم إدخال أيونات المغنيسيوم في الدم ، يضعف تأثير الجليكوسيدات على عضلة القلب.على العكس من ذلك ، تعزز أيونات الكالسيوم من تأثير جليكوسيدات القلب.

بعض مركبات الزئبق شديدة السمية. من المعروف أن أيونات الزئبق (II) قادرة على الارتباط بقوة بالبروتينات. التأثير السام لكلوريد الزئبق (II) HgCl 2 (كلوريد الزئبق) يتجلى في المقام الأول في نخر (نخر) الكلى والغشاء المخاطي المعوي. نتيجة للتسمم بالزئبق ، تفقد الكلى قدرتها على إخراج الفضلات من الدم.

ومن المثير للاهتمام أن كلوريد الزئبق (1) زئبق 2 Cl 2 (الاسم القديم للكالوميل) غير ضار لجسم الإنسان. ربما يرجع ذلك إلى قابلية ذوبان الملح المنخفضة للغاية ، ونتيجة لذلك لا تدخل أيونات الزئبق إلى الجسم بكميات ملحوظة.

سيانيد البوتاسيوم (مثل سيانيد البوتاسيوم) KCN- ملح حامض الهيدروسيانيك HCN... كلا المركبين سريع المفعول وسموم قوية.

في حالات التسمم الحاد بحمض الهيدروسيانيك وأملاحه يفقد الوعي ويحدث شلل في التنفس والقلب. في المرحلة الأولى من التسمم ، يعاني الشخص من الدوار ، والشعور بالضغط في الجبهة ، والصداع الحاد ، والتنفس السريع ، والخفقان. الإسعافات الأولية للتسمم بحمض الهيدروسيانيك وأملاحه - الهواء النقي ، تنفس الأكسجين ، الدفء. نتريت الصوديوم هو الترياق. نانو 2 ومركبات النيترو العضوية: النتريت الأميل ج 5 ح 11 ONOونتريت البروبيل ج 3 ح 7 ONO... يُعتقد أن تأثير نتريت الصوديوم ينخفض ​​إلى تحويل الهيموغلوبين إلى ميتا هيموغلوبين. هذا الأخير يربط بشدة أيونات السيانيد بالسيانميثيموغلوبين. بهذه الطريقة ، يتم تحرير إنزيمات الجهاز التنفسي من أيونات السيانيد ، مما يؤدي إلى استعادة وظيفة الجهاز التنفسي للخلايا والأنسجة.

تستخدم المركبات المحتوية على الكبريت على نطاق واسع كمضادات لحمض الهيدروسيانيك: الكبريت الغروي ، ثيوسلفات الصوديوم نا 2 س 2 ا 3 ، رباعي راثيونات الصوديوم نا 2 س 4 ا 6 ، وكذلك المركبات العضوية المحتوية على الكبريت ، على وجه الخصوص ، الأحماض الأمينية - الجلوتاثيون ، السيستين ، السيستين. يتم تحويل حمض الهيدروسيانيك وأملاحه عند التفاعل مع الكبريت إلى ثيوسيانات وفقًا للمعادلة

HCN + S> HNCS

الثيوسيانات غير مؤذية تمامًا لجسم الإنسان.

لفترة طويلة ، عندما كان هناك خطر التسمم بالسيانيد ، يوصى بوضع قطعة من السكر على الخد. في عام 1915 ، أظهر الكيميائيون الألمان Rupp و Golze أن الجلوكوز يتفاعل مع حمض الهيدروسيانيك وبعض السيانيد لتكوين مركب غير سام للجلوكوز cyanohydrin:

أوه أوه أوه أوه أوه أوه أوه أوه أوه أوه أوه أوه

| | | | | | | | | | | |

CH 2 -CH-CH-CH-CH-C = O + HCN> CH 2 -CH-CH-CH-CH-C-OH

الجلوكوز سيانوهيدرين الجلوكوز

الرصاص ومركباته سموم قوية جدا. في جسم الإنسان ، يتراكم الرصاص في العظام والكبد والكلى.

تعتبر مركبات الثاليوم العنصر الكيميائي ، والتي تعتبر نادرة ، شديدة السمية.

وتجدر الإشارة إلى أن جميع المعادن غير الحديدية وخاصة الثقيلة (الموجودة في نهاية النظام الدوري) بكميات أعلى من المستويات المسموح بها سامة.

يوجد ثاني أكسيد الكربون بكميات كبيرة في جسم الإنسان وبالتالي لا يمكن أن يكون سامًا. لمدة ساعة واحدة ، يزفر شخص بالغ حوالي 20 لترًا (حوالي 40 جم) من هذا الغاز. أثناء العمل البدني ، تزداد كمية ثاني أكسيد الكربون الزفير إلى 35 لترًا. يتكون نتيجة احتراق الكربوهيدرات والدهون في الجسم. ومع ذلك ، مع محتوى كبير كو 2 يحدث الاختناق في الهواء بسبب نقص الأكسجين. المدة القصوى للمكوث في غرفة مع التركيز كو 2 ما يصل إلى 20٪ (بالحجم) يجب ألا يتجاوز ساعتين .. يوجد في إيطاليا كهف مشهور ("كهف الكلب") ، حيث يمكن لأي شخص الوقوف لفترة طويلة ، ويختنق كلب يركض هناك ويموت. الحقيقة هي أن الكهف مليء بثاني أكسيد الكربون الثقيل (مقارنة بالنيتروجين والأكسجين). بما أن رأس الإنسان في طبقة الهواء فلا يشعر بأي إزعاج. الكلب ، أثناء نموه ، يجد نفسه في جو من ثاني أكسيد الكربون وبالتالي يخنق.

أثبت الأطباء وعلماء الأحياء أنه عندما تتأكسد الكربوهيدرات في الجسم إلى ماء وثاني أكسيد الكربون ، يتم إطلاق جزيء واحد لكل جزيء أكسجين يتم استهلاكه كو 2 ... وهكذا تكون نسبة المختار كو 2 لامتصاصه ا 2 (قيمة المعامل التنفسي) تساوي واحد. في حالة أكسدة الدهون ، يكون حاصل الجهاز التنفسي 0.7 تقريبًا. لذلك ، من خلال تحديد قيمة معامل التنفس ، يمكن للمرء أن يحكم على المواد التي يتم حرقها في الغالب في الجسم. لقد ثبت تجريبياً أنه مع الأحمال العضلية قصيرة المدى ولكن الشديدة ، يتم الحصول على الطاقة بسبب أكسدة الكربوهيدرات ، وعلى المدى الطويل - بشكل أساسي بسبب احتراق الدهون. يُعتقد أن تحول الجسم إلى أكسدة الدهون يرتبط باستنفاد احتياطي الكربوهيدرات ، والذي يتم ملاحظته عادة بعد 5-20 دقيقة من بدء عمل العضلات المكثف.

الترياق

مضادات السموم هي مواد تقضي على تأثيرات السموم على الهياكل البيولوجية وتعطيل السموم عن طريق المواد الكيميائية.

ملح الدم الأصفر ك 4 تشكل مركبات ضعيفة الذوبان مع أيونات من العديد من المعادن الثقيلة. تستخدم هذه الخاصية في الممارسة العملية لعلاج التسمم بأملاح المعادن الثقيلة.

Unithiol هو ترياق جيد للتسمم بمركبات الزرنيخ والزئبق والرصاص والكادميوم والنيكل والكروم والكوبالت والمعادن الأخرى:

CH 2 -CH-CH 2 وبالتالي 3 نا ح 2 ا

الحليب هو ترياق عالمي.

استنتاج

يتم تمثيل الكيمياء الحيوية الحديثة بالعديد من الاتجاهات المختلفة في تطوير المعرفة حول طبيعة المادة وطرق تحويلها. في الوقت نفسه ، الكيمياء ليست مجرد مجموع من المعرفة حول المواد ، ولكنها نظام معرفة عالي التنظيم ومتطور باستمرار ، والذي يحتل مكانه بين العلوم الطبيعية الأخرى.

تدرس الكيمياء التنوع النوعي لحاملات المواد للظواهر الكيميائية ، الشكل الكيميائي لحركة المادة.

من أهم الأسس الموضوعية لفصل الكيمياء كنظام علم طبيعي مستقل هو الاعتراف بخصوصية كيمياء العلاقة بين المواد ، والتي تتجلى ، أولاً وقبل كل شيء ، في مجموعة من القوى وأنواع مختلفة من التفاعلات التي تحدد وجود المركبات ثنائية ومتعددة الذرات. عادة ما يتم وصف هذا المجمع بأنه رابطة كيميائيةالذي ينشأ أو ينفصل في سياق تفاعل جسيمات المستوى الذري لتنظيم المادة. يتميز حدوث الرابطة الكيميائية بإعادة توزيع كبيرة لكثافة الإلكترون مقارنة بالموضع البسيط لكثافة الإلكترون للذرات غير المنضمة أو الشظايا الذرية المجمعة معًا على مسافة رابطة. تفصل هذه الميزة بدقة أكبر الرابطة الكيميائية عن مختلف مظاهر التفاعلات بين الجزيئات.

إن الزيادة المطردة المستمرة في دور الكيمياء الحيوية كعلم في العلوم الطبيعية مصحوبة بالتطور السريع للبحوث الأساسية والمعقدة والتطبيقية ، والتطوير المتسارع للمواد الجديدة ذات الخصائص المرغوبة والعمليات الجديدة في مجال التكنولوجيا لإنتاج و معالجة المواد.

فهرس

1. قاموس موسوعي كبير. كيمياء. م ، 2001.

2. Grushevitskaya T.T.، Sadokhin A.P. مفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة. م ، 1998.

3. Kuznetsov V.I. ، Idlis GM. ، Gutina V.N. علم الطبيعة. م ، 1996.

4. الكيمياء // القاموس الموسوعي الكيميائي. م ، 1983.

5. http://n-t.ru/ri/kk/hm16.htm

6. http://www.alhimik.ru/kunst/man"s_elem.html

تم النشر في Allbest.ru

وثائق مماثلة

    نظرة كيميائية للطبيعة والأصول والحالة الحالية. موضوع المعرفة بالعلوم الكيميائية وهيكلها. العلاقة بين الكيمياء والفيزياء. العلاقة بين الكيمياء والبيولوجيا. تدرس الكيمياء التنوع النوعي لحاملات المواد للظواهر الكيميائية.

    الملخص ، تمت الإضافة في 03/15/2004

    عرض الكيمياء. الأنظمة الحية هي عناصر كيميائية موجودة فيها. الاتصال الوثيق للأنظمة الحية ، وكذلك البشر ، بالبيئة. تكوين جسم الإنسان. اضطرابات التمثيل الغذائي للمعادن في جسم الإنسان. الظروف المرضية.

    تمت إضافة العرض بتاريخ 12/24/2008

    الملخص ، أضيف بتاريخ 10/11/2011

    العناصر الكيميائية الرئيسية الشائعة في جسم الإنسان ، العلامات المميزة وأعراض نقص بعضها. وصف عام لخصائص اليود واكتشافه وأهميته في الجسم. إجراءات تحديد النقص وآلية تجديده.

    تمت إضافة العرض بتاريخ 12/27/2010

    الدور الفسيولوجي للبريليوم في جسم الإنسان ، العوامل المؤازرة والمناهضة. دور المغنيسيوم في جسم الإنسان لضمان سير العمليات الحياتية المختلفة. معادلة الحموضة الزائدة في الجسم. قيمة السترونتيوم للبشر.

    تمت إضافة الملخص بتاريخ 05/09/2014

    الخواص الفيزيائية والكيميائية للثاليوم وحالة التجميع وضغط البخار المشبع وحرارة التبخر في ظل الظروف العادية والحساسية للتدفئة. طرق الاختراق والتحول في الجسم. مصادر الإطلاق في البيئة.

    الاختبار ، تمت إضافة 10/24/2014

    الخواص الكيميائية للمعادن ووجودها في جسم الإنسان. دور في الجسم من العناصر الكبيرة (البوتاسيوم ، الصوديوم ، الكالسيوم ، المغنيسيوم) والعناصر الدقيقة. محتوى الكلي والعناصر الدقيقة في الغذاء. عواقب عدم توازن بعض العناصر.

    تمت إضافة العرض التقديمي في 03/13/2013

    مفهوم، الخصائص العامةوالغرض من عملية الإصلاح التحفيزي. القواعد الكيميائية لعملية الإصلاح: تحويل الألكانات ، الألكانات الحلقيّة ، الأرينات. المحفزات والحركية الكلية للعملية. مصانع العمليات التحفيزية.

    ورقة المصطلح ، تمت إضافة 10/13/2011

    تحديد الكتلة المكافئة للمعدن والملح بطريقة إزاحة الهيدروجين. مسار التجربة وبياناتها وخصائص الأجهزة. استخدام المغنيسيوم كمعدن ، خصائصه الكيميائية الرئيسية. حساب الأخطاء المطلقة والنسبية للتجربة.

    العمل المخبري ، تمت الإضافة 05/05/2013

    مركبات عضوية منخفضة الوزن الجزيئي مختلفة الطبيعة الكيميائيةضروري لتنفيذ العمليات في كائن حي. فيتامينات قابلة للذوبان في الماء وقابلة للذوبان في الدهون. حاجة الانسان اليومية للفيتامينات ووظائفها الرئيسية.

الموضوع: "الكيمياء الحيوية في الدم. بلازما الدم: مكوناتها ووظائفها. استقلاب كرات الدم الحمراء. أهمية التحليل الكيميائي للدم في العيادة "


1. بروتينات البلازما: دور بيولوجي. محتوى الكسور البروتينية في البلازما. التغييرات في تكوين البروتين في البلازما في الحالات المرضية (فرط بروتين الدم ، نقص بروتين الدم ، خلل بروتين الدم ، بروتينات الدم).
2. بروتينات المرحلة الحادة من الالتهاب: دور بيولوجي ، أمثلة على البروتينات.
3. أجزاء البروتين الدهني لبلازما الدم: السمات التركيبية ، الدور في الجسم.
4. الغلوبولينات المناعية لبلازما الدم: الفئات الرئيسية ، مخطط الهيكل ، الوظائف البيولوجية. الإنترفيرون: الدور البيولوجي ، آلية العمل (مخطط).
5. إنزيمات بلازما الدم (إفرازية ، إفرازية ، مؤشر): القيمة التشخيصية لدراسة نشاط ناقلات الأمين (ALT و AST) ، الفوسفاتيز القلوي ، الأميليز ، الليباز ، التربسين ، أنزيمات اللاكتات ديهيدروجينيز ، الكرياتين كيناز.
6. مكونات الدم غير المحتوية على النيتروجين (اليوريا ، الأحماض الأمينية ، حمض البوليك ، الكرياتينين ، الإنديكان ، البيليروبين المباشر وغير المباشر): التركيب ، الدور البيولوجي ، القيمة التشخيصية لتحديدها في الدم. مفهوم ازوتيميا.
7. خالية من النيتروجين المكونات العضويةالدم (الجلوكوز ، الكولسترول ، الأحماض الدهنية الحرة ، أجسام الكيتون ، البيروفات ، اللاكتات) ، القيمة التشخيصية لتقديرها في الدم.
8. ملامح هيكل ووظيفة الهيموجلوبين. منظمات تقارب الهيموجلوبين لـ O2. الأشكال الجزيئية للهيموجلوبين. مشتقات الهيموجلوبين. القيمة السريرية والتشخيصية لتحديد الهيموجلوبين في الدم.
9. استقلاب كرات الدم الحمراء: دور تحلل السكر ومسار فوسفات البنتوز في كريات الدم الحمراء الناضجة. الجلوتاثيون: دور في خلايا الدم الحمراء. تشارك أنظمة الإنزيم في إزالة السموم من أنواع الأكسجين التفاعلية.
10. تخثر الدم كسلسلة من تنشيط الإنزيم. مسارات التخثر الداخلية والخارجية. المسار العام لتخثر الدم: تنشيط البروثرومبين ، تحويل الفيبرينوجين إلى الفيبرين ، تكوين الفيبرين بوليمر.
11. مشاركة فيتامين ك في التعديل اللاحق لعوامل تخثر الدم. ديكومارول كمضاد لفيتامين ك.

30.1. تكوين ووظيفة الدم.

دم- نسيج سائل متنقل ، يدور في نظام مغلق من الأوعية الدموية ، وينقل مواد كيميائية مختلفة إلى الأعضاء والأنسجة ، ويدمج عمليات التمثيل الغذائي في الخلايا المختلفة.

يتكون الدم من بلازما و عناصر على شكل (كريات الدم الحمراء ، الكريات البيض والصفائح الدموية). مصل الدم يختلف عن البلازما في حالة عدم وجود الفيبرينوجين. 90٪ من بلازما الدم عبارة عن ماء ، و 10٪ عبارة عن بقايا جافة تشمل البروتينات والمكونات النيتروجينية غير البروتينية (النيتروجين المتبقي) والمكونات العضوية الخالية من النيتروجين والمعادن.

30.2. بروتينات البلازما.

تحتوي بلازما الدم على مزيج معقد متعدد المكونات (أكثر من 100) من البروتينات التي تختلف في الأصل والوظيفة. يتم تصنيع معظم بروتينات البلازما في الكبد. الغلوبولين المناعي وعدد من البروتينات الواقية الأخرى بواسطة الخلايا ذات الكفاءة المناعية.

30.2.1. كسور البروتين.عن طريق تمليح بروتينات البلازما ، يمكن عزل الألبومين وكسور الجلوبيولين. عادةً ما تكون نسبة هذه الكسور 1.5 - 2.5. يتيح لك استخدام طريقة الرحلان الكهربائي على الورق تحديد 5 أجزاء بروتينية (بترتيب تنازلي لمعدل الهجرة): الألبومين ، α1 - ، α2 - ، β- و-globulins. عند استخدام طرق تجزئة دقيقة في كل جزء ، بالإضافة إلى الألبومين ، من الممكن عزل عدد من البروتينات (محتوى وتكوين أجزاء البروتين في مصل الدم ، انظر الشكل 1).

الصورة 1.مخطط كهربية لبروتينات مصل الدم وتكوين أجزاء البروتين.

الزلال- البروتينات ذات الوزن الجزيئي الغراميحوالي 70000 نعم. بسبب محبتها للماء ومحتواها العالي من البلازما ، فإنها تلعب دورًا مهمًا في الحفاظ على ضغط الدم الغرواني التناضحي (الأورام) وتنظيم تبادل السوائل بين الدم والأنسجة. القيام بوظيفة النقل: إجراء نقل الأحماض الدهنية الحرة ، والأصباغ الصفراوية ، وهرمونات الستيرويد ، وأيونات الكالسيوم ، والعديد من الأدوية. يعمل الألبومين أيضًا كمخزون غني وسريع النمو من الأحماض الأمينية.

α 1-الجلوبيولين:

  • حامض α 1-بروتين سكري (أوروسوموكويد) - يحتوي على ما يصل إلى 40٪ من الكربوهيدرات ، ونقطة تساوي الكهرباء في بيئة حمضية (2،7). وظيفة هذا البروتين ليست مفهومة تمامًا ؛ من المعروف أنه في المراحل الأولى من العملية الالتهابية ، يشجع أوروسوموكويد على تكوين ألياف الكولاجين في بؤرة الالتهاب (Y. Musil ، 1985).
  • α 1-انتيتريبسين - مثبط لعدد من البروتياز (التربسين ، كيموتريبسين ، كاليكرين ، بلازمين). قد يكون النقص الخلقي في محتوى α1 -antitrypsin في الدم عاملاً من عوامل الاستعداد لأمراض القصبات الرئوية ، لأن الألياف المرنة في أنسجة الرئة حساسة بشكل خاص لعمل الإنزيمات المحللة للبروتين.
  • بروتين رابط الريتينول ينقل فيتامين أ القابل للذوبان في الدهون.
  • بروتين ملزمة لهرمون الثيروكسين - يربط وينقل هرمونات الغدة الدرقية المحتوية على اليود.
  • ترانسكورتين - يربط وينقل هرمونات القشرانيات السكرية (الكورتيزول ، الكورتيكوستيرون).

α 2-الجلوبيولين:

  • هابتوغلوبينات (25٪ α2-globulins) - تشكل مركبًا ثابتًا مع الهيموجلوبين ، والذي يظهر في البلازما نتيجة لانحلال الدم داخل الأوعية الدموية في كريات الدم الحمراء. يتم امتصاص مركبات هابتوغلوبين - هيموغلوبين بواسطة خلايا RES ، حيث تتحلل سلاسل الهيم والبروتين ، ويعاد استخدام الحديد لتخليق الهيموغلوبين. هذا يمنع فقدان الجسم للحديد وتلف الكلى عن طريق الهيموجلوبين.
  • سيرولوبلازمين - بروتين يحتوي على أيونات النحاس (يحتوي جزيء سيرولوبلازمين واحد على 6-8 Cu2 + أيونات) ، مما يعطيه اللون الأزرق. إنه شكل من أشكال نقل أيونات النحاس في الجسم. له نشاط أوكسيديز: فهو يؤكسد Fe2 + إلى Fe3 + ، مما يضمن ارتباط الحديد عن طريق الترانسفيرين. قادرة على أكسدة الأمينات العطرية ، وتشارك في تبادل الأدرينالين ، والنورادرينالين ، والسيروتونين.

β- الجلوبيولين:

  • ترانسفيرين - البروتين الرئيسي لجزء β-globulin ، يشارك في ربط ونقل الحديد الحديديك إلى الأنسجة المختلفة ، وخاصة تلك المكونة للدم. ينظم الترانسفرين محتوى Fe3 + في الدم ، ويمنع التراكم الزائد وفقدان البول.
  • الهيموبكسين - يربط الهيم ويمنع فقدانه عن طريق الكلى. يتم التقاط مركب الهيموبكسين من الدم عن طريق الكبد.
  • بروتين سي التفاعلي (CRP) - بروتين قادر على الترسيب (في وجود Ca2 +) C- عديد السكاريد لجدار خلية المكورات الرئوية. الدور البيولوجييتم تحديده من خلال القدرة على تنشيط البلعمة وتمنع عملية تراكم الصفائح الدموية. في الأشخاص الأصحاء ، يكون تركيز CRP في البلازما ضئيلًا ولا يمكن تحديده بالطرق القياسية. في العملية الالتهابية الحادة ، يزيد أكثر من 20 مرة ؛ في هذه الحالة ، يوجد بروتين سي التفاعلي CRP في الدم. تتميز دراسة CRP عن العلامات الأخرى للعملية الالتهابية: تحديد ESR وحساب عدد الكريات البيض. هذا المؤشر أكثر حساسية ، وتحدث زيادته في وقت مبكر وبعد الشفاء ، يعود بسرعة إلى طبيعته.

γ- الجلوبيولين:

  • الغلوبولين المناعي (IgA ، IgG ، IgM ، IgD ، IgE) هي أجسام مضادة ينتجها الجسم استجابة لإدخال مواد غريبة ذات نشاط مستضدي. لمزيد من المعلومات حول هذه البروتينات ، انظر 1.2.5.

30.2.2. التغيرات الكمية والنوعية في تكوين بروتين بلازما الدم.في مختلف الحالات المرضية ، قد يتغير تكوين البروتين في بلازما الدم. الأنواع الرئيسية للتغييرات هي:

  • فرط بروتين الدم - زيادة في محتوى بروتين البلازما الكلي. الأسباب: فقدان كمية كبيرة من الماء (قيء ، إسهال ، حروق واسعة النطاق) ، أمراض معدية (بسبب زيادة كمية بيتا الجلوبيولين).
  • نقص بروتينات الدم - انخفاض في محتوى البروتين الكلي في البلازما. لوحظ في أمراض الكبد (بسبب انتهاك تخليق البروتين) ، في أمراض الكلى (بسبب فقدان البروتينات في البول) ، أثناء الصيام (بسبب نقص الأحماض الأمينية لتخليق البروتين).
  • عسر بروتين الدم - تغير في النسبة المئوية لأجزاء البروتين ذات المحتوى الطبيعي للبروتين الكلي في بلازما الدم ، على سبيل المثال ، انخفاض في محتوى الألبومين وزيادة في محتوى جزء أو أكثر من أجزاء الجلوبيولين في الأمراض الالتهابية المختلفة.
  • بارابروتين الدم - ظهور الغلوبولين المناعي المرضي في بلازما الدم - بروتينات تختلف عن البروتينات الطبيعية في الخواص الفيزيائية والكيميائية والنشاط البيولوجي. تشمل هذه البروتينات ، على سبيل المثال ، كريو جلوبولين، وتشكيل رواسب مع بعضها البعض عند درجات حرارة أقل من 37 درجة مئوية ، توجد البروتينات البارابروتينات في الدم مع غلوبولين الدم في والدنستروم ، مع المايلوما (في الحالة الأخيرة ، يمكن أن تتغلب على الحاجز الكلوي وتوجد في البول مثل بروتينات بنس جونز). عادة ما يصاحب بروتينات الدم فرط بروتين الدم.

30.2.3. كسور البروتينات الدهنية في بلازما الدم.البروتينات الدهنية هي مركبات معقدة تنقل الدهون في الدم. يشملوا: قلب مسعور ،تحتوي على ثلاثي الجلسرين وأسترات الكوليسترول ، و قذيفة برمائية ،تتكون من الدهون الفوسفاتية والكوليسترول والبروتينات البروتينية الحرة (الشكل 2). تحتوي بلازما الدم البشري على أجزاء البروتين الدهني التالية:
الشكل 2.رسم تخطيطي لتركيب البروتين الدهني في بلازما الدم.

  • البروتينات الدهنية عالية الكثافة أو α- البروتينات الدهنية ، لأنها أثناء الرحلان الكهربائي على الورق ، تتحرك مع α-globulins. تحتوي على العديد من البروتينات والفوسفوليبيدات ، وتنقل الكوليسترول من الأنسجة المحيطية إلى الكبد.
  • البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة أو β- البروتينات الدهنية ، لأنها أثناء الرحلان الكهربائي على الورق ، تتحرك مع β-globulins. غني بالكوليسترول نقله من الكبد إلى الأنسجة المحيطية.
  • البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة أو البروتينات الدهنية الأولية (على الرسم البياني الكهربائي تقع بين α- و β-globulins). تعمل كشكل من أشكال النقل من ثلاثي الجلسرين الداخلي ، وهي سلائف للبروتينات الدهنية منخفضة الكثافة.
  • الكيلومكرونات - غير متحرك كهربائيًا ؛ في الدم المأخوذ على معدة فارغة غائب. إنها شكل نقل من ثلاثي الجلسرين (الغذاء) الخارجي.

30.2.4. بروتينات المرحلة الحادة من الالتهاب.هذه هي البروتينات التي يزيد محتواها في بلازما الدم أثناء عملية الالتهاب الحادة. وتشمل ، على سبيل المثال ، البروتينات التالية:

  1. هابتوغلوبين ;
  2. سيرولوبلازمين ;
  3. بروتين سي التفاعلي ;
  4. α 1-أنتيتريبسين ;
  5. الفبرينوجين (أحد مكونات جهاز تخثر الدم ؛ انظر 30.7.2).

يزداد معدل تخليق هذه البروتينات بشكل أساسي بسبب انخفاض تكوين الألبومين ، الترانسفيرين والألبومين (جزء صغير من بروتينات البلازما التي تتمتع بأكبر قدر من الحركة أثناء الرحلان الكهربائي للقرص ، والتي تتوافق مع النطاق الموجود على الرسم البياني الكهربائي قبل الألبومين) ، الذي ينخفض ​​تركيزه أثناء الالتهاب الحاد.

الدور البيولوجي لبروتينات المرحلة الحادة: أ) جميع هذه البروتينات هي مثبطات للإنزيمات التي يتم إطلاقها أثناء تدمير الخلايا وتمنع تلف الأنسجة الثانوي ؛ ب) هذه البروتينات لها تأثير مثبط للمناعة (V.L. Dotsenko ، 1985).

30.2.5. بروتينات واقية من بلازما الدم.تشمل البروتينات التي تؤدي وظيفة الحماية الغلوبولين المناعي والإنترفيرون.

المناعية (الأجسام المضادة) - مجموعة من البروتينات يتم إنتاجها استجابة لدخول بنى غريبة (مستضدات) إلى الجسم. يتم تصنيعها في الغدد الليمفاوية والطحال بواسطة الخلايا الليمفاوية ب.هناك 5 فئات المناعية- IgA، IgG، IgM، IgD، IgE.


الشكل 3.مخطط بنية الغلوبولين المناعي (المنطقة المتغيرة تظهر باللون الرمادي ، المنطقة الثابتة غير مظللة).

تحتوي جزيئات الغلوبولين المناعي على خطة هيكلية واحدة. تتكون الوحدة الهيكلية للغلوبولين المناعي (مونومر) من أربع سلاسل متعددة الببتيد مترابطة بواسطة روابط ثاني كبريتيد: اثنتان ثقيلتان (سلاسل H) واثنتان خفيفتان (سلاسل L) (انظر الشكل 3). IgG و IgD و IgE في هيكلها ، كقاعدة عامة ، هي مونومرات ، جزيئات IgM مبنية من خمسة مونومرات ، IgA يتكون من اثنين أو أكثر الوحدات الهيكلية، أو مونومرات.

يمكن تقسيم سلاسل البروتين التي تتكون منها الجلوبولينات المناعية بشكل مشروط إلى مجالات محددة ، أو مناطق لها ميزات هيكلية ووظيفية معينة.

تسمى المناطق الطرفية N لكل من السلسلتين L و H بالمنطقة المتغيرة (V) ، حيث يتميز هيكلها باختلافات كبيرة بين فئات مختلفة من الأجسام المضادة. ضمن المجال المتغير ، هناك 3 مناطق متغيرة للغاية مع أكبر تنوع في تسلسل الأحماض الأمينية. إنها المنطقة المتغيرة للأجسام المضادة المسؤولة عن ارتباط مولد الضد وفقًا لمبدأ التكامل ؛ يحدد الهيكل الأساسي لسلاسل البروتين في هذه المنطقة خصوصية الأجسام المضادة.

النطاقات الطرفية C في السلاسل H و L لها بنية أولية ثابتة نسبيًا داخل كل فئة من الأجسام المضادة وتسمى المنطقة الثابتة (C). تحدد المنطقة الثابتة خصائص فئات مختلفة من الغلوبولين المناعي ، وتوزيعها في الجسم ، ويمكن أن تشارك في إطلاق الآليات التي تسبب تدمير المستضدات.

الإنترفيرون - عائلة بروتينات تصنعها خلايا الجسم استجابة لعدوى فيروسية ولها تأثير مضاد للفيروسات. هناك عدة أنواع من الإنترفيرون مع طيف معين من التأثير: الكريات البيض (ألفا إنترفيرون) والأرومة الليفية (بيتا إنترفيرون) والمناعة (بيتا إنترفيرون). يتم تصنيع وإفراز الإنترفيرون من قبل بعض الخلايا وتظهر تأثيرها من خلال العمل على الخلايا الأخرى ، في هذا الصدد فهي تشبه الهرمونات. تظهر آلية عمل الإنترفيرون في الشكل 4.


الشكل 4.آلية عمل الإنترفيرون (Yu.A. Ovchinnikov ، 1987).

من خلال الارتباط بالمستقبلات الخلوية ، تحفز الإنترفيرون تخليق إنزيمين - 2 "، 5" -وليغوادينيلات سينثيتاز وبروتين كيناز ، ربما بسبب بدء نسخ الجينات المقابلة. يُظهر كلا الإنزيمات الناتجة نشاطهما في وجود RNAs مزدوج الشريطة ، أي أن RNAs هي نتاج تكاثر العديد من الفيروسات أو محتواة في فيروساتها. يصنع الإنزيم الأول 2 "، 5" -oligoadenylates (من ATP) ، والذي ينشط الريبونوكلياز الخلوي I ؛ الإنزيم الثاني فسفوريلات عامل بدء الترجمة IF2. النتيجة النهائية لهذه العمليات هي تثبيط التخليق الحيوي للبروتين وتكاثر الفيروس في خلية مصابة (Yu.A. Ovchinnikov ، 1987).

30.2.6. إنزيمات البلازما.يمكن تقسيم جميع الإنزيمات الموجودة في بلازما الدم إلى ثلاث مجموعات:

  1. الانزيمات الافرازية - يتم تصنيعها في الكبد ، وتطلق في الدم ، حيث تؤدي وظيفتها (على سبيل المثال ، عوامل تخثر الدم) ؛
  2. الانزيمات مطرح - يتم تصنيعها في الكبد ، وتفرز عادة في الصفراء (على سبيل المثال ، الفوسفاتيز القلوي) ، ويزداد محتواها ونشاطها في بلازما الدم عندما يضعف تدفق الصفراء ؛
  3. إنزيمات المؤشر - يتم تصنيعها في أنسجة مختلفة وتدخل مجرى الدم عند تدمير خلايا هذه الأنسجة. تسود الإنزيمات المختلفة في الخلايا المختلفة ، لذلك عندما يتلف العضو ، تظهر إنزيماته المميزة في الدم. يمكن استخدام هذا في تشخيص الأمراض.

على سبيل المثال ، في حالة تلف خلايا الكبد ( التهاب الكبد) في الدم ، يزيد نشاط alanine aminotransferase (ALT) ، aspartate aminotransferase (ACT) ، isoenzyme of lactate dehydrogenase LDH5 ، glutamate dehydrogenase ، ornithinecarbamoyltransferase.

في حالة تلف خلايا عضلة القلب ( نوبة قلبية) في الدم ، يزيد نشاط أسبارتاتي أمينوترانسفيراز (ACT) ، ومتساوي إنزيم لاكتات ديهيدروجينيز LDH1 ، وأنزيم إنزيم الكرياتين كيناز MB.

في حالة تلف خلايا البنكرياس ( التهاب البنكرياس) في الدم ، يزيد نشاط التربسين ، ألفا أميليز ، الليباز.

30.3. المكونات النيتروجينية غير البروتينية في الدم (النيتروجين المتبقي).

تشمل هذه المجموعة من المواد: اليوريا ، وحمض البوليك ، والأحماض الأمينية ، والكرياتين ، والكرياتينين ، والأمونيا ، والإنديكان ، والبيليروبين ، ومركبات أخرى (انظر الشكل 5). محتوى النيتروجين المتبقي في بلازما الدم للأشخاص الأصحاء هو 15-25 مليمول / لتر. يسمى زيادة في محتوى النيتروجين المتبقي في الدم آزوتيميا ... اعتمادًا على السبب ، تنقسم أزوتيميا إلى احتباس وإنتاج.

آزوتيميا الاحتفاظ يحدث عندما يكون هناك انتهاك لإفراز منتجات التمثيل الغذائي للنيتروجين (اليوريا في المقام الأول) في البول ويكون من خصائص الفشل الكلوي. في هذه الحالة ، يسقط ما يصل إلى 90٪ من النيتروجين غير البروتيني في الدم على نيتروجين اليوريا بدلاً من 50٪ في المعتاد.

آزوتيميا الإنتاج يتطور مع الإفراط في تناول المواد النيتروجينية في الدم بسبب زيادة تحلل بروتينات الأنسجة (الصيام لفترات طويلة ، داء السكري ، الجروح الشديدة والحروق ، الأمراض المعدية).

يتم تحديد النيتروجين المتبقي في مرشح مصل الدم الخالي من البروتين. نتيجة تمعدن المرشح الخالي من البروتين عند تسخينه باستخدام H2 SO4 المركز ، يتحول نيتروجين جميع المركبات غير البروتينية إلى شكل (NH4) 2 SO4. يتم تحديد أيونات NH4 + باستخدام كاشف نيسلر.

  • اليوريا -المنتج النهائي الرئيسي لعملية التمثيل الغذائي للبروتين في جسم الإنسان. تشكلت نتيجة لتحييد الأمونيا في الكبد ، وتفرز من الجسم عن طريق الكلى. لذلك ينخفض ​​محتوى اليوريا في الدم عند الإصابة بأمراض الكبد ويزيد في حالات الفشل الكلوي.
  • أحماض أمينية- يدخل إلى مجرى الدم أثناء الامتصاص من القناة الهضمية أو نتاج تحلل بروتينات الأنسجة. في دم الأشخاص الأصحاء ، يسود الألانين والجلوتامين بين الأحماض الأمينية ، والتي تعد ، إلى جانب المشاركة في التخليق الحيوي للبروتينات ، أشكالًا لنقل الأمونيا.
  • حمض اليوريك- المنتج النهائي لتقويض نيوكليوتيدات البيورين. يزيد محتواه في الدم مع النقرس (نتيجة لزيادة التثقيف) ومع اختلال وظائف الكلى (بسبب عدم كفاية الإخراج).
  • الكرياتين- يتم تصنيعه في الكلى والكبد ، وفي العضلات يتحول إلى فوسفات الكرياتين - وهو مصدر للطاقة لعمليات تقلص العضلات. مع أمراض الجهاز العضلي ، يزداد محتوى الكرياتين في الدم بشكل ملحوظ.
  • الكرياتينين- المنتج النهائي لعملية التمثيل الغذائي للنيتروجين ، والذي يتكون نتيجة نزع الفسفرة من فوسفات الكرياتين في العضلات ، يفرز من الجسم عن طريق الكلى. محتوى الكرياتينين في الدم ينخفض ​​في أمراض الجهاز العضلي ، ويزيد من الفشل الكلوي.
  • إنديكان -منتج تحييد الإندول ، المتكون في الكبد ، تفرز عن طريق الكلى. يتناقص محتواه في الدم مع أمراض الكبد ، ويزيد - مع تكثيف عمليات تسوس البروتينات في الأمعاء ، مع أمراض الكلى.
  • البيليروبين (مباشر وغير مباشر)- منتجات هدم الهيموجلوبين. يزيد محتوى البيليروبين في الدم مع اليرقان: الانحلالي (بسبب البيليروبين غير المباشر) ، الانسدادي (بسبب البيليروبين المباشر) ، متني (بسبب كلا الجزئين).


الشكل 5.المركبات النيتروجينية غير البروتينية لبلازما الدم.

30.4. مكونات الدم العضوية الخالية من النيتروجين.

تشمل هذه المجموعة من المواد العناصر الغذائية (الكربوهيدرات والدهون) ومنتجات التمثيل الغذائي (الأحماض العضوية). أعلى قيمةفي العيادة يتم تحديد نسبة الجلوكوز في الدم والكوليسترول والأحماض الدهنية الحرة وأجسام الكيتون وحمض اللبنيك. تظهر صيغ هذه المواد في الشكل 6.

  • الجلوكوز- الركيزة الأساسية للطاقة في الجسم. محتواه في الأشخاص الأصحاء في الدم على معدة فارغة هو 3.3 - 5.5 مليمول / لتر. زيادة نسبة السكر في الدم (ارتفاع السكر في الدم)لوحظ بعد تناول الطعام ، مع الإجهاد العاطفي ، في مرضى السكري ، وفرط نشاط الغدة الدرقية ، ومرض Itsenko-Cushing. انخفاض نسبة السكر في الدم (نقص سكر الدم)لوحظ أثناء الصيام ، مجهود بدني مكثف ، تسمم كحولي حاد ، جرعة زائدة من الأنسولين.
  • الكوليسترول- مكون دهني أساسي للأغشية البيولوجية ، وهو مقدمة لهرمونات الستيرويد ، وفيتامين D3 ، والأحماض الصفراوية. محتواه في بلازما دم الأصحاء 3.9 - 6.5 مليمول / لتر. زيادة نسبة الكوليسترول في الدم ( ارتفاع الكولسترول) في تصلب الشرايين ، مرض السكري ، الوذمة المخاطية ، تحص صفراوي. خفض مستويات الكوليسترول في الدم ( نقص كوليسترول الدم) موجود في فرط نشاط الغدة الدرقية ، تليف الكبد ، أمراض الأمعاء ، الجوع ، عند تناول الأدوية الصفراوية.
  • الأحماض الدهنية الحرة (FFA)الأنسجة والأعضاء كمادة حيوية. يزيد محتوى FFA في الدم أثناء الصيام ، داء السكري ، بعد تناول الأدرينالين والقشرانيات السكرية ؛ ينخفض ​​في قصور الغدة الدرقية ، بعد إدخال الأنسولين.
  • أجسام خلونية.تشمل أجسام الكيتون أسيتو أسيتات ، بيتا هيدروكسي بوتيرات ، أسيتون- منتجات أكسدة غير مكتملة للأحماض الدهنية. يزيد محتوى أجسام الكيتون في الدم ( فرط كيتون الدم) أثناء الصيام والحمى والسكري.
  • حمض اللاكتيك (اللاكتات)- المنتج النهائي للأكسدة اللاهوائية للكربوهيدرات. يزيد محتواه في الدم مع نقص الأكسجة (النشاط البدني ، أمراض الرئتين ، القلب ، الدم).
  • حمض بيروفيك (بيروفات)- منتج وسيط لتقويض الكربوهيدرات وبعض الأحماض الأمينية. لوحظت الزيادة الأكثر دراماتيكية في محتوى حمض البيروفيك في الدم أثناء العمل العضلي ونقص فيتامين ب 1.


الشكل 6.المواد العضوية الخالية من النيتروجين في بلازما الدم.

30.5. المكونات المعدنية لبلازما الدم.

المعادن مكونات أساسية لبلازما الدم. ومن أهم الكاتيونات أيونات الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم. الأنيونات تتوافق معها: الكلوريدات ، البيكربونات ، الفوسفات ، الكبريتات. ترتبط بعض الكاتيونات الموجودة في بلازما الدم بالأنيونات العضوية والبروتينات. مجموع الكاتيونات يساوي مجموع الأنيونات ، لأن بلازما الدم متعادلة كهربائيًا.

  • صوديوم- الكاتيون الرئيسي للسائل خارج الخلية. محتواه في بلازما الدم 135 - 150 مليمول / لتر. تشارك أيونات الصوديوم في الحفاظ على الضغط الاسموزي للسائل خارج الخلية. لوحظ فرط صوديوم الدم مع فرط نشاط قشرة الغدة الكظرية ، مع إدخال محلول مفرط التوتر من كلوريد الصوديوم عن طريق الحقن. يمكن أن يحدث نقص صوديوم الدم بسبب اتباع نظام غذائي خالٍ من الملح أو قصور الغدة الكظرية أو الحماض السكري.
  • البوتاسيومهو الكاتيون الرئيسي داخل الخلايا. في بلازما الدم ، يوجد في كمية 3.9 مليمول / لتر ، وفي كريات الدم الحمراء - 73.5 - 112 مليمول / لتر. مثل الصوديوم ، يحافظ البوتاسيوم على التوازن التناضحي و الحمضي القاعدي في الخلية. لوحظ فرط بوتاسيوم الدم مع زيادة تدمير الخلايا (فقر الدم الانحلالي ، متلازمة السحق لفترات طويلة) ، مع ضعف إفراز الكلى للبوتاسيوم ، والجفاف. لوحظ نقص بوتاسيوم الدم مع فرط نشاط قشرة الغدة الكظرية ، مع الحماض السكري.
  • الكالسيومفي بلازما الدم واردة في الشكل. أداء وظائف مختلفة: يرتبط بالبروتينات (0.9 مليمول / لتر) ، المتأين (1.25 مليمول / لتر) وغير المتأين (0.35 مليمول / لتر). فقط الكالسيوم المتأين هو النشط بيولوجيا. لوحظ فرط كالسيوم الدم في فرط نشاط جارات الدرقية ، فرط الفيتامين D ، متلازمة Itsenko-Cushing ، العمليات المدمرة في أنسجة العظام. يحدث نقص كالسيوم الدم في الكساح وقُصورُ الدُّرَيْقات وأمراض الكلى.
  • كلوريداتموجودة في بلازما الدم بكمية 95-110 مليمول / لتر ، وتشارك في الحفاظ على الضغط الأسموزي ، الحالة الحمضية القاعدية للسائل خارج الخلية. لوحظ فرط كلور الدم مع قصور القلب ، ارتفاع ضغط الدم الشرياني ، نقص كلور الدم - مع القيء ، أمراض الكلى.
  • الفوسفاتفي بلازما الدم هي مكونات النظام العازل ، تركيزها هو 1 - 1.5 مليمول / لتر. لوحظ فرط فوسفات الدم في أمراض الكلى ، قصور جارات الدرقية ، فرط الفيتامين D. لوحظ نقص فوسفات الدم في فرط نشاط جارات الدرق ، الوذمة المخاطية ، الكساح.

0.6. الحالة الحمضية القاعدية وتنظيمها.

الحالة الحمضية القاعدية (CBS) - نسبة تركيز أيونات الهيدروجين (H +) وهيدروكسيل (OH-) في سوائل الجسم. يتميز الشخص السليم بالثبات النسبي لمؤشرات CBS ، بسبب العمل المشترك أنظمة عازلةالدم والتحكم الفسيولوجي (الجهاز التنفسي والإخراج).

30.6.1. نظم الدم العازلة.تتكون أنظمة الجسم العازلة من أحماض ضعيفة وأملاحها ذات القواعد القوية. يتميز كل نظام عازلة بمؤشرين:

  • عازلة الأس الهيدروجيني(يعتمد على نسبة مكونات المخزن المؤقت) ؛
  • خزان عازل، أي كمية القاعدة القوية أو الحمض الذي يجب إضافته إلى محلول المخزن المؤقت لتغيير الرقم الهيدروجيني بوحدة واحدة (يعتمد على التركيزات المطلقة لمكونات المخزن المؤقت).

تتميز أنظمة عازلة الدم التالية:

  • بيكربونات(H2 CO3 / NaHCO3) ؛
  • فوسفات(NaH2 PO4 / Na2 HPO4) ؛
  • الهيموغلوبين(deoxyhemoglobin باعتباره حمض ضعيف / ملح بوتاسيوم من أوكسي هيموغلوبين) ؛
  • بروتين(عملها يرجع إلى مذبذبة البروتينات). تشكل البيكربونات والأنظمة العازلة للهيموجلوبين ذات الصلة الوثيقة معًا أكثر من 80٪ من السعة العازلة للدم.

30.6.2. تنظيم الجهاز التنفسي KOSيتم إجراؤها عن طريق تغيير شدة التنفس الخارجي. مع تراكم ثاني أكسيد الكربون و H + في الدم ، يتم تحسين التهوية الرئوية ، مما يؤدي إلى تطبيع تكوين الغاز في الدم. يؤدي انخفاض تركيز ثاني أكسيد الكربون و H + إلى انخفاض التهوية الرئوية وتطبيع هذه المؤشرات.

30.6.3. تنظيم الكلى كوستتم بشكل رئيسي من خلال ثلاث آليات:

  • إعادة امتصاص البيكربونات (في خلايا الأنابيب الكلوية من H2O و CO2 ، يتشكل حمض الكربونيك H2CO3 ؛ يتفكك ، H + يتم إطلاقه في البول ، يتم إعادة امتصاص HCO3 في الدم) ؛
  • إعادة امتصاص Na من المرشح الكبيبي مقابل H + (في هذه الحالة ، يتحول Na2 HPO4 في المرشح إلى NaH2 PO4 ويزيد حموضة البول) ;
  • إفراز NH 4 + (أثناء التحلل المائي للجلوتامين في خلايا الأنابيب ، يتكون NH3 ؛ يتفاعل مع H + ، يتم تكوين NH4 + أيونات ، والتي تفرز في البول.

30.6.4. المؤشرات المعملية لتعداد الدم.تُستخدم المؤشرات التالية لتوصيف محطة معالجة مياه الصرف الصحي:

  • درجة الحموضة في الدم
  • الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون) الدم ؛
  • الضغط الجزئي O2 (pO2) الدم ؛
  • محتوى البيكربونات في الدم عند درجة الحموضة و pCO2 المعطاة ( البيكربونات الفعلية أو الحقيقية ، AB );
  • محتوى البيكربونات في دم المريض في ظل ظروف معيارية ، أي. عند ثاني أكسيد الكربون = 40 ملم زئبق ( البيكربونات القياسية ، SB );
  • مجموع الأسباب جميع أنظمة الدم العازلة ( BB );
  • إفراط أو عدم وجود أسباب الدم مقارنة بالمعدل الطبيعي لمؤشر مريض معين ( يكون من اللغة الإنجليزية. فائض القاعدة).

يتم تحديد المؤشرات الثلاثة الأولى مباشرة في الدم باستخدام أقطاب كهربائية خاصة ، بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها ، ويتم حساب المؤشرات المتبقية باستخدام المخططات أو الصيغ.

30.6.5. انتهاكات CBS للدم.هناك أربعة أشكال رئيسية لاضطرابات القاعدة الحمضية:

  • الحماض الأيضي - يحدث مع داء السكري والمجاعة (بسبب تراكم أجسام الكيتون في الدم) ، مع نقص الأكسجة (بسبب تراكم اللاكتات). مع هذا الانتهاك ، ينخفض ​​pCO2 و [HCO3] في الدم ، ويزيد إفراز NH4 في البول ؛
  • الحماض التنفسي - يحدث مع التهاب الشعب الهوائية والالتهاب الرئوي والربو القصبي (نتيجة احتباس ثاني أكسيد الكربون في الدم). مع هذا الانتهاك ، يرتفع ثاني أكسيد الكربون والدم ، ويزيد إفراز NH4 في البول ؛
  • قلاء استقلابي - يتطور مع فقدان الأحماض ، على سبيل المثال ، مع القيء الذي لا يقهر. مع هذا الانتهاك ، يزيد pCO2 والدم ، ويزيد إفراز HCO3 - مع البول ، وتنخفض حموضة البول.
  • قلاء تنفسي - لوحظ مع تحسين تهوية الرئتين ، على سبيل المثال ، بين المتسلقين على ارتفاعات عالية. مع هذا الانتهاك ، ينخفض ​​ثاني أكسيد الكربون و [HCO3] في الدم ، وتنخفض حموضة البول.

لعلاج الحماض الأيضي ، يتم استخدام محلول بيكربونات الصوديوم. لعلاج القلاء الاستقلابي - إدخال محلول حمض الجلوتاميك.

30.7. بعض الآليات الجزيئية لتخثر الدم.

30.7.1. جلطة دموية أو خثرة- مجموعة من العمليات الجزيئية التي تؤدي إلى وقف النزيف من وعاء تالف نتيجة تكوين جلطة دموية (خثرة). يظهر المخطط العام لعملية تخثر الدم في الشكل 7.


الشكل 7.المخطط العام لتجلط الدم.

توجد معظم عوامل التخثر في الدم على شكل سلائف غير نشطة - إنزيمات ، يتم تفعيلها بواسطة التحلل الجزئي للبروتين... يعتمد عدد من عوامل تخثر الدم على فيتامين K: البروثرومبين (العامل الثاني) ، البروكونفيرتين (العامل السابع) ، عوامل الكريسماس (التاسع) وستيوارت براور (X). يتم تحديد دور فيتامين K من خلال مشاركته في الكربوكسيل لبقايا الجلوتامات في المنطقة الطرفية N لهذه البروتينات مع تكوين γ-carboxyglutamate.

تجلط الدم هو سلسلة من التفاعلات التي يحفز فيها الشكل المنشط لعامل تخثر واحد تنشيط العامل التالي حتى يتم تنشيط العامل الأخير ، وهو الأساس الهيكلي للخثرة.

ملامح آلية الشلالهم كالآتي:

1) في حالة عدم وجود عامل يبدأ عملية تكوين الجلطة ، لا يمكن أن يحدث التفاعل. لذلك ، فإن عملية تخثر الدم ستقتصر فقط على ذلك الجزء من مجرى الدم حيث يظهر هذا البادئ ؛

2) العوامل التي تعمل في المراحل الأولى من تخثر الدم مطلوبة بكميات صغيرة جدًا. في كل رابط من السلسلة ، يتم مضاعفة تأثيرها ( تضخيم) ، والذي يوفر في النهاية استجابة سريعة للضرر.

في ظل الظروف العادية ، هناك مسارات تخثر الدم الداخلية والخارجية. المسار الداخلي يبدأ بالتلامس مع سطح غير نمطي ، مما يؤدي إلى تنشيط العوامل الموجودة أصلاً في الدم. المسار الخارجي يبدأ التخثر بمركبات لا توجد عادة في الدم ولكنها تدخل هناك نتيجة لتلف الأنسجة. كلتا الآليتين ضروريتان للمسار الطبيعي لعملية تخثر الدم ؛ تختلف فقط في المراحل الأولية ، ثم تتحد في طريق مشترك مما يؤدي إلى تكوين جلطة الفيبرين.

30.7.2. آلية تنشيط البروثرومبين.سلائف الثرومبين الخاملة - البروثرومبين - مركب في الكبد. يدخل فيتامين K في تركيبته ، ويحتوي البروثرومبين على بقايا حمض أميني نادر - γ-carboxyglutamate ، والمختصر باسم Gla). في عملية تنشيط البروثرومبين ، تشارك فوسفوليبيدات الصفائح الدموية وأيونات الكالسيوم وعوامل التخثر Va و Xa. يتم عرض آلية التنشيط على النحو التالي (الشكل 8).

الشكل 8.مخطط تنشيط البروثرومبين على الصفائح الدموية (R. Murri et al. ، 1993).

يؤدي تلف الأوعية الدموية إلى تفاعل الصفائح الدموية مع ألياف الكولاجين في جدار الأوعية الدموية. يؤدي هذا إلى تدمير الصفائح الدموية ويسهل إطلاق جزيئات الفسفوليبيد سالبة الشحنة من الجانب الداخلي لغشاء البلازما الصفائح الدموية إلى الخارج. تربط مجموعات الفسفوليبيد المشحونة سلبًا أيونات الكالسيوم. تتفاعل أيونات Ca2 + بدورها مع بقايا γ-carboxyglutamate في جزيء البروثرومبين. يتم تثبيت هذا الجزيء على غشاء الصفائح الدموية في الاتجاه المطلوب.

يحتوي غشاء الصفائح الدموية أيضًا على مستقبلات للعامل Va. يرتبط هذا العامل بالغشاء ويربط العامل Xa. العامل Xa هو بروتياز. يكسر جزيء البروثرومبين في أماكن معينة ، ونتيجة لذلك يتشكل الثرومبين النشط.

30.7.3. تحويل الفبرينوجين إلى الفبرين.الفيبرينوجين (العامل الأول) هو بروتين سكري في البلازما قابل للذوبان ويبلغ وزنه الجزيئي حوالي 340.000 ، ويتم تصنيعه في الكبد. يتكون جزيء الفيبرينوجين من ستة سلاسل متعددة البيبتيد: سلسلتان A α ، وسلاسل B β ، وسلاسل (انظر الشكل 9). نهايات سلاسل عديد الببتيد الفيبرينوجين مشحونة سلبًا. ويرجع ذلك إلى وجود كمية كبيرة من بقايا الغلوتامات والأسبارتات في المناطق الطرفية N من سلاسل Aa و Bb. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي المناطق B في سلاسل Bb على بقايا الحمض الأميني النادر التيروزين- O- كبريتات ، وهو أيضًا سالب الشحنة:

هذا يعزز قابلية ذوبان البروتين في الماء ويمنع تراكم جزيئاته.

الشكل 9.مخطط هيكل الفيبرينوجين. تظهر الأسهم الروابط المتحللة بالماء بواسطة الثرومبين. ر.موري وآخرون ، 1993).

تحويل الفيبرينوجين إلى الفبرين المحفزات الثرومبين (العامل IIa). يحلل الثرومبين أربعة روابط ببتيدية في الفيبرينوجين: رابطان في سلاسل A α واثنان من السلاسل B. يتم شق الفيبرينوببتيدات A و B من جزيء الفيبرينوجين ويتكون مونومر الفيبرين (تكوينه هو α2 β2 γ2). مونومرات الفيبرين غير قابلة للذوبان في الماء وتتحد بسهولة مع بعضها البعض لتشكيل جلطة الفيبرين.

يحدث استقرار جلطة الفيبرين تحت تأثير إنزيم ترانسجلوتاميناز (العامل الثالث عشر أ). يتم تنشيط هذا العامل أيضًا بواسطة الثرومبين. الروابط المتصالبة Transglutaminase بين مونومرات الفيبرين باستخدام روابط isopeptide التساهمية.

30.8. ملامح استقلاب كرات الدم الحمراء.

30.8.1. كريات الدم الحمراء - خلايا عالية التخصص ، وظيفتها الأساسية نقل الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة. يبلغ متوسط ​​عمر كريات الدم الحمراء 120 يومًا ؛ يحدث تدميرها في خلايا الجهاز الشبكي البطاني. على عكس معظم الخلايا في الجسم ، تفتقر كريات الدم الحمراء إلى نواة الخلية والريبوسومات والميتوكوندريا.

30.8.2. تبادل الطاقة.الركيزة الأساسية للطاقة في كريات الدم الحمراء هي الجلوكوز ، الذي يأتي من بلازما الدم من خلال الانتشار الميسر. يتعرض حوالي 90٪ من الجلوكوز الذي تستخدمه كريات الدم الحمراء تحلل السكر(الأكسدة اللاهوائية) مع تكوين المنتج النهائي - حمض اللاكتيك (اللاكتات). تذكر الوظائف التي يؤديها تحلل السكر في كريات الدم الحمراء الناضجة:

1) في تفاعلات تحلل الجلوكوز ATFالطريقة الفسفرة الركيزة ... الاتجاه الرئيسي لاستخدام ATP في كريات الدم الحمراء هو ضمان عمل Na +، K + -ATPase. ينقل هذا الإنزيم أيونات الصوديوم من كريات الدم الحمراء إلى بلازما الدم ، ويمنع تراكم الصوديوم في كريات الدم الحمراء ويساعد في الحفاظ على الشكل الهندسي لخلايا الدم هذه (قرص ثنائي التجويف).

2) في تفاعل نزع الهيدروجين جليسيرالديهيد -3 فوسفاتتشكلت في تحلل السكر NADH... هذا الإنزيم هو عامل مساعد إنزيم اختزال الميثيموغلوبين المشاركة في استعادة الميثيموغلوبين إلى الهيموغلوبين وفقًا للمخطط التالي:

يمنع هذا التفاعل تراكم الميثيموغلوبين في خلايا الدم الحمراء.

3) مستقلب تحلل السكر 1, 3-ثنائي فسفوغليسيراتقادرة على مشاركة انزيم طفرة ثنائي فسفوغليسيرات في وجود 3-فوسفوجليسيرات تتحول إلى 2, 3-ثنائي فسفوغليسيرات:

يشارك 2،3-Diphosphoglycerate في تنظيم تقارب الهيموغلوبين للأكسجين. يزيد محتواه في كريات الدم الحمراء بنقص الأكسجة. يتم تحفيز التحلل المائي لـ 2،3-diphosphoglycerate بواسطة الإنزيم ثنائي فسفوغليسيرات الفوسفاتيز.

يتم استخدام ما يقرب من 10٪ من الجلوكوز الذي تستهلكه كريات الدم الحمراء في مسار أكسدة فوسفات البنتوز. تفاعلات هذا المسار هي المصدر الرئيسي لـ NADPH في كريات الدم الحمراء. هذا الإنزيم ضروري لتحويل الجلوتاثيون المؤكسد (انظر 30.8.3) إلى شكله المختزل. نقص الإنزيم الرئيسي لمسار فوسفات البنتوز - نازعة هيدروجين الجلوكوز 6 فوسفات - يرافقه انخفاض في نسبة NADPH / NADP + في كريات الدم الحمراء ، زيادة في محتوى الشكل المؤكسد من الجلوتاثيون وانخفاض مقاومة الخلايا (فقر الدم الانحلالي).

30.8.3. آليات تحييد أنواع الأكسجين التفاعلية في كريات الدم الحمراء.يمكن تحويل الأكسجين الجزيئي في ظل ظروف معينة إلى أشكال نشطة ، والتي تشمل أنيون فوق أكسيد О2 - ، وبيروكسيد الهيدروجين Н2 О2 ، وجذر الهيدروكسيل ОН. والأكسجين القمري 1 2. هذه الأشكال من الأكسجين شديدة التفاعل ، ويمكن أن يكون لها تأثير ضار على البروتينات والدهون في الأغشية البيولوجية ، وتسبب تدمير الخلايا. كلما زاد محتوى O2 ، زادت أشكاله النشطة. لذلك ، تحتوي كريات الدم الحمراء ، التي تتفاعل باستمرار مع الأكسجين ، على أنظمة فعالة مضادة للأكسدة قادرة على تحييد مستقلبات الأكسجين النشطة.

عنصر مهم في أنظمة مضادات الأكسدة هو ثلاثي الببتيد الجلوتاثيون ،تكونت في كريات الدم الحمراء نتيجة تفاعل γ-glutamylcysteine ​​و glycine:

يشارك الشكل المختزل من الجلوتاثيون (التسمية المختصرة G-SH) في معادلة بيروكسيد الهيدروجين والأكسيدات الفوقية العضوية (R-O-OH). ينتج عن هذا الماء والجلوتاثيون المؤكسد (التسمية المختصرة G-S-S-G).

يؤدي تحويل الجلوتاثيون المؤكسد إلى الجلوتاثيون المختزل إلى تحفيز الإنزيم اختزال الجلوتاثيون. مصدر الهيدروجين - NADPH (من مسار فوسفات البنتوز ، انظر 30.8.2):

تحتوي كريات الدم الحمراء أيضًا على إنزيمات ديسموتاز فوق أكسيد و الكاتلاز إجراء التحولات التالية:


أنظمة مضادات الأكسدة لها أهمية خاصة بالنسبة لكريات الدم الحمراء ، حيث لا يتم تجديد البروتينات عن طريق التوليف في كريات الدم الحمراء.