კვების ბიოქიმია

პეპტიდები

ისინი შეიცავს სამიდან რამდენიმე ათეულ ამინომჟავის ნარჩენებს. ისინი ფუნქციონირებენ მხოლოდ ნერვული სისტემის მაღალ ნაწილებში.

ეს პეპტიდები, კატექოლამინების მსგავსად, ასრულებენ არა მხოლოდ ნეიროტრანსმიტერების, არამედ ჰორმონების ფუნქციასაც. ისინი გადასცემენ ინფორმაციას უჯრედიდან უჯრედში ცირკულაციის სისტემის მეშვეობით. Ესენი მოიცავს:

ა) ნეიროჰიპოფიზური ჰორმონები (ვაზოპრესინი, ლიბერინები, სტატინები). ეს ნივთიერებები არის როგორც ჰორმონები, ასევე შუამავლები.

ბ) კუჭ-ნაწლავის პეპტიდები (გასტრინი, ქოლეცისტოკინინი). გასტრინი იწვევს შიმშილს, ქოლეცისტოკინინი იწვევს გაჯერებას და ასევე ასტიმულირებს ნაღვლის ბუშტის შეკუმშვას და პანკრეასის ფუნქციას.

გ) ოპიატის მსგავსი პეპტიდები (ან ტკივილგამაყუჩებელი პეპტიდები). წარმოიქმნება პროოპიოკორტინის წინამორბედი ცილის შეზღუდული პროტეოლიზის რეაქციებით. ურთიერთქმედება იმავე რეცეპტორებთან, როგორც ოპიატები (მაგალითად, მორფინი), რითაც ხდება მათი მოქმედების იმიტაცია. საერთო სახელი - ენდორფინები - იწვევს ტკივილს. ისინი ადვილად ნადგურდებიან პროტეინაზებით, ამიტომ მათი ფარმაკოლოგიური ეფექტი უმნიშვნელოა.

დ) ძილის პეპტიდები. მათი მოლეკულური ბუნება არ არის დადგენილი. ცნობილია მხოლოდ ის, რომ ცხოველებში მათი შეყვანა იწვევს ძილს.

ე) მეხსიერების პეპტიდები (სკოტოფობინი). გროვდება ვირთხების ტვინში ვარჯიშის დროს, სიბნელის თავიდან ასაცილებლად.

ვ) პეპტიდები RAAS სისტემის კომპონენტებია. ნაჩვენებია, რომ ანგიოტენზინ-II-ის შეყვანა თავის ტვინის წყურვილის ცენტრში იწვევს ამ შეგრძნებას და ასტიმულირებს ანტიდიურეზული ჰორმონის სეკრეციას.

პეპტიდების წარმოქმნა ხდება შეზღუდული პროტეოლიზის რეაქციების შედეგად, ისინი ასევე ნადგურდებიან პროტეინაზების მოქმედებით.

სრული კვება უნდა შეიცავდეს:

1. ენერგიის წყაროები (ნახშირწყლები, ცხიმები, ცილები).

2. არსებითი ამინომჟავები.

3. არსებითი ცხიმოვანი მჟავები.

4. ვიტამინები.

5. არაორგანული (მინერალური) მჟავები.

6. ბოჭკოვანი

ᲔᲜᲔᲠᲒᲘᲘᲡ ᲬᲧᲐᲠᲝ.

ნახშირწყლები, ცხიმები და ცილები მაკროელემენტებია. მათი მოხმარება დამოკიდებულია პირის სიმაღლეზე, ასაკზე და სქესზე და განისაზღვრება გრამებით.

ნახშირწყლებიწარმოადგენენ ენერგიის ძირითად წყაროს ადამიანის კვებაში - ყველაზე იაფ საკვებს. განვითარებულ ქვეყნებში ნახშირწყლების დაახლოებით 40% მოდის რაფინირებულ შაქარზე, ხოლო 60% სახამებელია. ნაკლებად განვითარებულ ქვეყნებში სახამებლის წილი იზრდება. ნახშირწყლები ქმნიან ადამიანის ორგანიზმში ენერგიის ძირითად ნაწილს.

ცხიმებიენერგიის ერთ-ერთი მთავარი წყაროა. ისინი კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში (GIT) უფრო ნელა შეიწოვება, ვიდრე ნახშირწყლები, ამიტომ ისინი უკეთესად უწყობს ხელს გაჯერების შეგრძნებას. მცენარეული წარმოშობის ტრიგლიცერიდები არა მხოლოდ ენერგიის წყაროა, არამედ აუცილებელი ცხიმოვანი მჟავები: ლინოლეური და ლინოლენური.

ციყვები- მათთვის ენერგეტიკული ფუნქცია არ არის მთავარი. პროტეინები არის არსებითი და არაარსებითი ამინომჟავების წყარო, ასევე ორგანიზმში ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებების წინამორბედები. თუმცა, როდესაც ამინომჟავები იჟანგება, ენერგია წარმოიქმნება. მიუხედავად იმისა, რომ ის მცირეა, ენერგეტიკული დიეტის გარკვეულ ნაწილს შეადგენს.

სარჩევი თემაზე "ფეხსახსრიანები. აკორდები.":

ცოცხალი ორგანიზმების ქიმიის შესწავლა, ე.ი. ბიოქიმია, მჭიდრო კავშირშია მე-20 საუკუნის ბიოლოგიის ზოგად სწრაფ განვითარებასთან. ბიოქიმიის მნიშვნელობაარის ის, რომ ის უზრუნველყოფს ფიზიოლოგიის ფუნდამენტურ გაგებას, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, იმის გაგებას, თუ როგორ მუშაობს ბიოლოგიური სისტემები.

ეს, თავის მხრივ, პოულობს გამოყენებას სოფლის მეურნეობაში (პესტიციდების, ჰერბიციდების და ა.შ. შექმნა); მედიცინაში (მთელი ფარმაცევტული ინდუსტრიის ჩათვლით); სხვადასხვა ფერმენტაციის მრეწველობაში, რომლებიც გვამარაგებენ პროდუქციის ფართო ასორტიმენტს, მათ შორის პურის პროდუქტებს; და ბოლოს, ყველაფერში, რაც დაკავშირებულია საკვებთან და კვებასთან, ანუ დიეტოლოგიაში, საკვების წარმოების ტექნოლოგიაში და მათი შენახვის მეცნიერებაში. ბიოქიმიითდაკავშირებულია ბიოლოგიაში რიგი ახალი პერსპექტიული სფეროების გაჩენასთან, როგორიცაა გენეტიკური ინჟინერია, ბიოტექნოლოგია ან გენეტიკური დაავადებების შესწავლის მოლეკულური მიდგომა.

ბიოქიმიაასევე მნიშვნელოვან გამაერთიანებელ როლს ასრულებს ბიოლოგიაში. ცოცხალი ორგანიზმების ბიოქიმიურ დონეზე განხილვისას, ყველაზე თვალშისაცემია არა იმდენად მათ შორის განსხვავებები, არამედ მათი მსგავსება.

ცოცხალ ორგანიზმებში ნაპოვნი ელემენტები

ცოცხალ ორგანიზმებში ნაპოვნი ელემენტები

დაახლოებით 100 გვხვდება დედამიწის ქერქში. ქიმიური ელემენტები, მაგრამ მათგან მხოლოდ 16 არის საჭირო სიცოცხლისთვის. ცოცხალ ორგანიზმებში (ატომების რაოდენობის კლებადობით) ყველაზე გავრცელებულია ოთხი ელემენტი: წყალბადი, ნახშირბადი, ჟანგბადი და აზოტი.

ისინი შეადგენენ როგორც მასის, ისე ატომების რაოდენობის 90%-ზე მეტს, რომლებიც ქმნიან ყველა ცოცხალ ორგანიზმს. თუმცა მიწიერ პირველში გავრცელების ოთხი ადგილიიკავებს ჟანგბადს, სილიციუმს, ალუმინს და ნატრიუმს. ბიოლოგიური მნიშვნელობაწყალბადი, ჟანგბადი, აზოტი და ნახშირბადი ძირითადად განპირობებულია მათი ვალენტობით, შესაბამისად, 1, 2, 3 და 4, ისევე როგორც მათი უნარი შექმნან უფრო ძლიერი კოვალენტური ბმები, ვიდრე იმავე ვალენტობის სხვა ელემენტებს.

ბიოლოგიური (ბიოქიმიური) ელემენტების სისტემები

ცნობილია, რომ რთული საინფორმაციო მოწყობილობების მშენებლობა და ექსპლუატაცია ეფუძნება ტიპიური ერთიანი ერთეულებისა და ელემენტების გამოყენებას. მაგალითად, ციფრულ ტექნოლოგიაში ყველა საინფორმაციო პროცესი ემყარება სხვადასხვა სტანდარტული ლოგიკური ელემენტების გამოყენებას, რომლებიც ასრულებენ ელემენტარულ ლოგიკურ ფუნქციებს და უმარტივეს მოქმედებებს ბინარული ინფორმაციის კონვერტაციისთვის. ლოგიკური ელემენტები გამოიყენება როგორც ელექტრონული სქემების შესაქმნელად, ასევე ბინარული ინფორმაციის დასამუშავებლად. მაგრამ თეორიული საფუძველიგადართვის სქემების ანალიზში არის ლოგიკის ალგებრის კანონები და პრინციპები. ლოგიკის ალგებრაში განიხილება ცვლადები, რომლებსაც შეუძლიათ მიიღონ მხოლოდ ორი მნიშვნელობა: 1 და 0. ლოგიკური ინტეგრირებული სქემების ტიპიური სტრუქტურები, როგორც წესი, ეფუძნება ელემენტებს, რომლებიც ასრულებენ ოპერაციებს - AND, OR, AND-NOT, OR-. არა. მიკროელექტრონული ტექნოლოგიის ყველა თვითნებურად რთული ციფრული მოწყობილობა აგებულია ლოგიკური ელემენტების საფუძველზე, რომლებიც ახორციელებენ ბინარული არითმეტიკის უმარტივეს ლოგიკურ ოპერაციებსა და ფუნქციებს. ძირითადი ელემენტები არის ერთგვარი შენობა და ფუნქციური ერთეული და გამოიყენება როგორც ციფრული საინფორმაციო სისტემების დიზაინში, ასევე მშენებლობაში. ისინი ახორციელებენ ლოგიკური ოპერაციების ფუნქციურად სრულ კომპლექტს, ასე რომ მათი გამოყენებისას შეგიძლიათ მიიღოთ ნებისმიერი სირთულის ლოგიკური ფუნქცია. უფრო მეტიც, ელემენტის თითოეული ტიპიური ლოგიკური წრე მზადდება ცალკეული დისკრეტული ფიზიკური კომპონენტების - ტრანზისტორების, რეზისტორების, კონდენსატორებისა და დიოდების საფუძველზე.

გასაკვირია, რომ იგივე ნიმუშები შეინიშნება ცოცხალი მოლეკულური სისტემების განხილვისას. ცოცხალ მოლეკულურ სისტემებს ასევე აქვთ საკუთარი ერთიანი ბიოლოგიური (ბიოქიმიური) ელემენტის ბაზა. აქედან გამომდინარე, აქაც შესაძლებელია განზოგადებული მიდგომა, მარტივი ორგანული მოლეკულების (მონომერების) გამოყენებაზე დაყრდნობით, რომლებიც ასრულებენ სხვადასხვა ბიოლოგიური მოლეკულების და სტრუქტურების შემადგენელი ელემენტების როლს. და მოლეკულური ბაზის გამოყენების "თეორიული და ტექნოლოგიური" საფუძველი არის მისი უნივერსალური კანონები და პრინციპები, რომლებიც, შესაბამისი ანალოგიით, შეიძლება მივაკუთვნოთ "მოლეკულური ბიოქიმიური ლოგიკის" კანონებს. ბიოქიმიური ლოგიკა ასევე ითვალისწინებს ისეთ კონცეფციას, როგორიცაა "მოლეკულური ბიოლოგიური ელემენტი". ეს ფაქტი კიდევ ერთხელ გვახსენებს, რომ ნებისმიერი ცოცხალი უჯრედი არის საინფორმაციო სისტემა. მაშასადამე, იმისათვის, რომ გავიგოთ მისი ფუნქციონირების ნიმუშები, პირველ რიგში უნდა გვესმოდეს მატერიის ცოცხალი ფორმის ელემენტარული საფუძველი და მისი გამოყენების პრინციპები და წესები. ეს არის ამ სტატიის მთავარი თემა.

ცნობილია, რომ ყველა ცოცხალი ორგანიზმი შედგება ერთიდაიგივე მოლეკულური სამშენებლო ბლოკისგან - სამ ათეულზე მეტი ტიპიური ბიოქიმიური (ბიოლოგიური) ელემენტების სტანდარტული ნაკრები: ნუკლეოტიდები, ამინომჟავები, მარტივი შაქარი, ცხიმოვანი მჟავები და ა.შ. ამ მონომერების რაოდენობა მცირეა. და მათ აქვთ იგივე სტრუქტურა ყველა ტიპის ორგანიზმში. უფრო მეტიც, თითოეული ელემენტი ცალკე ასევე წარმოადგენს უმარტივეს სქემას, რომლის სტრუქტურული კომპონენტები შეიძლება იყოს რამდენიმე ქიმიური ელემენტი - წყალბადი, ჟანგბადი, ნახშირბადი, აზოტი, ფოსფორი და გოგირდი.

და თითოეული ელემენტის შემადგენლობაში გარკვეული ტიპიური ფუნქციური ატომური ჯგუფების, გვერდითი ჯგუფებისა და ატომების არსებობა შესაძლებელს ხდის არა მხოლოდ მისი ქცევის პროგნოზირებას ქიმიურ რეაქციებში, არამედ განჭვრეტა სტრუქტურული და ინფორმაციული როლი, რომელსაც ელემენტი შეასრულებს შემადგენლობაში. მაკრომოლეკულის.

ამრიგად, ცოცხალი სისტემები სხვადასხვა ბიოლოგიური მოლეკულებისა და სტრუქტურების მშენებლობაში იყენებენ საკუთარ სპეციალურ, მაღალ სპეციფიკურ მოლეკულურ ელემენტებს. ეს ელემენტები (როგორც ცოცხალი მატერიის ნაწილი) ახორციელებენ ელემენტარული ბიოქიმიური ფუნქციების და ოპერაციების ფუნქციურად სრულ კომპლექტს, ამიტომ მათი გამოყენებისას ველურ ბუნებას შეუძლია მიიღოს ნებისმიერი სირთულის ბიოლოგიური ფუნქცია. ამავდროულად, რა თქმა უნდა, არსებობს როგორც ანალოგია, ასევე მნიშვნელოვანი განსხვავებები ტექნიკურ და ბიოლოგიურ ელემენტარულ ბაზებსა და ტექნოლოგიებს შორის მათი გამოყენებისათვის.

მაგალითად, ტექნიკური მოწყობილობების მიკროჩიპები შეიძლება შედგებოდეს რამდენიმე ტიპის ასობით, ათასობით ან მეტი ლოგიკური ელემენტისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული შესაბამისი გზით. ბიოლოგიური მაკრომოლეკულები ასევე შეიძლება შედგებოდეს რამდენიმე ტიპის ასობით, ათასობით ან მეტი ბიოქიმიური ელემენტისგან, რომლებიც კოვალენტურად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან და მოთავსებულია ბიომოლეკულების ჯაჭვებში წრფივი პოზიციური მიმდევრობის სახით. განსხვავება ასევე მდგომარეობს იმაში, რომ ცოცხალი სისტემები იყენებენ საკუთარ პრინციპებსა და მეთოდებს ინფორმაციის კოდირებისთვის, გადაცემისა და განხორციელებისთვის და განსხვავდება ტექნიკური სისტემებისგან არა მხოლოდ სუბსტრატის მატარებლით, არამედ ინფორმაციის წარმოდგენის მეთოდებითაც.

უფრო მეტიც, თუ ციფრულ ტექნოლოგიაში ლოგიკური ელემენტი არის ბინარული ინფორმაციის უმარტივესი გადამყვანი, მაშინ ცოცხალი სისტემის თითოეული ბიოლოგიური ელემენტი თავად ასრულებს ელემენტარული სტრუქტურული და ინფორმაციულ-ფუნქციური ერთეულის როლს. ტექნიკურ და ბიოლოგიურ სისტემებში საინფორმაციო შეტყობინებები სხვადასხვა ფორმით ხორციელდება. ტექნიკურ მოწყობილობებში გამოიყენება ბინარული კოდის ელემენტარული სიგნალები 1 და 0. ანუ, მხოლოდ ორი ციფრული სიმბოლო გამოიყენება საინფორმაციო შეტყობინებების გადასაცემად. ჩვეულებრივ სიმბოლო 1 შეესაბამება პოტენციალს მაღალი დონე, სიმბოლო 0 - დაბალი. ორობითი კოდები ფართოდ გამოიყენება ძირითადად ლოგიკური ოპერაციების და არითმეტიკული ოპერაციების შედარებით მარტივი ტექნიკის განხორციელების გამო, აგრეთვე შეტყობინებების გადაცემისა და შენახვის მოწყობილობების გამო. აქ თითოეული ლოგიკური ელემენტი ემსახურება ბინარული ინფორმაციის უმარტივეს გარდაქმნებს, ანუ ბინარული სიმბოლოების ტრანსფორმაციას. ამრიგად, ტექნიკურ მოწყობილობებში გამოიყენება ინფორმაციის კონვერტაციის აპარატურის მეთოდი.

თუმცა, in ბიოლოგიური სისტემები, - ინფორმაციის კონვერტაციის აპარატურულ მეთოდთან ერთად გამოიყენება თავად ტექნიკის აგების და კონვერტაციის საინფორმაციო მეთოდიც. ეს არის ცოცხალ მოლეკულურ სისტემებში საინფორმაციო პროცესების უნიკალური თვისება.

უფრო მეტიც, ინფორმაციის ერთეული არის თავად ბიოქიმიური ელემენტი, რომელიც არის ინფორმაციის ასო ან სიმბოლო. ამიტომ ქიმიური ასოებისა და სიმბოლოების (ელემენტების) დახმარებით შენდება უჯრედის აპარატურული სისტემა და, ამავე დროს, პროგრამის ინფორმაცია იწერება მის სტრუქტურებში. ანუ, პირველ ეტაპზე, საინფორმაციო შეტყობინებები გადაიცემა ასოების ან სიმბოლოების ფიქსირებული პოზიციური თანმიმდევრობით ბიოლოგიური მოლეკულების "წრფივი" ჯაჭვებში. ეს ნიშნავს, რომ თუ ტექნიკურ სისტემაში გამოიყენება ინფორმაციის ტრანსფორმაციის მხოლოდ აპარატურის მეთოდი, მაშინ მოლეკულურ ბიოლოგიურ სისტემაში, გენეტიკური ინფორმაციისა და ელემენტარული ბაზის დახმარებით, ჯერ შენდება და გარდაიქმნება სხვადასხვა ბიომოლეკულები და სტრუქტურები და მხოლოდ ამის შემდეგ საშუალებებს შეუძლიათ მონაწილეობა მიიღონ სხვადასხვა საინფორმაციო პროცესში. ამ მხრივ, უჯრედის აპარატურის ნაწილი ხდება შესაბამისი პროგრამული და მოლეკულური ბიოლოგიური ინფორმაციის მატარებელი და განმახორციელებელი.

გამოდის, რომ თუ ტექნიკურ სისტემაში მოწყობილობა არის ინფორმაციის სიმბოლოების გადამყვანი, მაშინ ცოცხალ უჯრედში, პირიქით, მოლეკულური ასოები და სიმბოლოები, რომლებიც ორგანიზებულია ინფორმაციის შეტყობინებების სხვადასხვა მოლეკულურ თანმიმდევრობაში, თავად მოქმედებენ როგორც აპარატურის გადამყვანები. უფრო მეტიც, ბიომოლეკულების ფუნქციები მთლიანად განისაზღვრება მათი შემადგენელი ბიოლოგიური ელემენტების ელემენტარული ფუნქციებით (ასოები ან სიმბოლოები), ანუ ინფორმაცია. და ბიომოლეკულის შემადგენლობის თითოეული ელემენტი ყოველთვის ურთიერთქმედებს სხვა ელემენტებთან ან წყლის მოლეკულებთან სპეციალური პრინციპებისა და წესების მიხედვით, რასაც შეიძლება ეწოდოს მოლეკულური ბიოქიმიური ლოგიკის კანონები. ამიტომ ბიო ქიმიური ელემენტებიაქ, როგორც ჩანს, ისინი ასევე გახდებიან პროგრამის ელემენტები, რომელთა დახმარებით აგებულია სხვადასხვა ბიოლოგიური მოლეკულების და სტრუქტურების ფუნქციური ქცევის ალგორითმები. ამრიგად, უჯრედის აქტივობის ფუნქციური ორიენტაციის შესაცვლელად - გარკვეულწილად, ახალი საინფორმაციო შეტყობინებების დახმარებით, საჭიროა მისი ტექნიკური სისტემის ნაწილობრივი შეცვლა. ტექნიკის სისტემის ცვლილება, რა თქმა უნდა, დაკავშირებულია ახალი ბიომოლეკულების სინთეზთან და ძველის განადგურებასთან, რომლებმაც დრო დადეს და დაასრულეს თავიანთი დავალება. ამიტომ თითოეული ბიომოლეკულა თავისი ფუნქციების შესრულების შემდეგ იყოფა ელემენტარულ სტრუქტურულ-ინფორმაციულ ერთეულებად, რომლებიც კვლავ შეიძლება ჩაერთონ საინფორმაციო პროცესებში. გამოყენებული ინფორმაცია, როგორც იქნა, წაშლილია და აღმოიფხვრება, ხოლო ცალკეული ასოები ან სიმბოლოები, რომლებიც მას ქმნიან, ანუ „მოლეკულური ბიოლოგიური შრიფტი“ იშლება, რათა ხელახლა გამოიყენონ ახალ საინფორმაციო შეტყობინებებში ან სხვა ფიჭურ პროცესებში. ეს არის ინფორმაციის გადაცემის მთავარი განმასხვავებელი თვისება მოლეკულურ ბიოლოგიურ სისტემებში.

ცოცხალი უჯრედი ყველაფერში ეკონომიურია. თუ გავიხსენებთ, რომ ქიმიური ასოები და სიმბოლოები (ელემენტები) აგებულია ცალკეული ატომებისა და ატომური ჯგუფების საფუძველზე, მაშინ წარმოიდგინეთ, რა უზარმაზარი ინფორმაცია ინახება გენეტიკურ მეხსიერებაში და ცირკულირებს ცოცხალ უჯრედში, რომლის ზომებია. ხანდახან არის მილიმეტრის მეასედი სიგრძის. მაგალითად, ზიგოტა შეიცავს მთელ ორგანიზმის განვითარებისთვის საჭირო ყველა ინფორმაციას.

საკონტროლო მოქმედებების შესაცვლელად, უჯრედს მუდმივად სჭირდება საინფორმაციო შეტყობინებების განახლება, რაც, შესაბამისად, იწვევს უჯრედის აპარატურის განახლებას. ამიტომ, ცოცხალ უჯრედში არის ინფორმაციისა და მატერიის მუდმივი მოძრაობა. ერთის მხრივ, მიმდინარეობს საკონტროლო ინფორმაციის და, შესაბამისად, ფერმენტების და სხვა ცილის მოლეკულების დამუშავებისა და განახლების პროცესი, მეორეს მხრივ, ეს იწვევს ფერმენტების მიერ წარმოებული ქიმიური კონტროლირებადი პროცესების ცვლილებას.

საჭიროების შემთხვევაში, ამ პროცესებს მხარს უჭერს ქიმიური ენერგიის დოზის მიმოქცევა ატფ-ის სახით.

ჩანს, რომ მაკრომოლეკულური ნაერთების სხვადასხვა კლასის შესაქმნელად, როგორიცაა ნუკლეინის მჟავები, ცილები, პოლისაქარიდები ან ლიპიდები, ცოცხალი უჯრედი იყენებს ბიოქიმიური ელემენტების სხვადასხვა სისტემებს (ანბანებს). გაითვალისწინეთ, რომ ინფორმაციული თვალსაზრისით, ბიოლოგიური მოლეკულების ეს კლასები სხვა არაფერია, თუ არა მოლეკულური ინფორმაციის სხვადასხვა ტიპები და ფორმები. მაშასადამე, ცოცხალ სისტემებში მოლეკულური ინფორმაციის სხვადასხვა ტიპებისა და ფორმების წარმოსაჩენად, არსებობს სხვადასხვა ტიპის ბიოლოგიური ელემენტების სისტემები:

• 1) ნუკლეოტიდები - დნმ-ისა და რნმ-ის სტრუქტურული, ფუნქციური და ინფორმაციული ბიოქიმიური ელემენტების სისტემა (ანბანი ნუკლეინის მჟავა);
• 2) ამინომჟავები, - ცილების სტრუქტურული, ფუნქციური და ინფორმაციული ელემენტების სისტემა (ცილის მოლეკულების ანბანი), რომლისთვისაც არსებობს გენეტიკური კოდი ნუკლეოტიდების ტრიოს სახით;
• 3) მარტივი შაქარი - პოლისაქარიდების სტრუქტურული და ფუნქციური ელემენტები და საინფორმაციო სიმბოლოები (ანბანი);
• 4) ცხიმოვანი მჟავები, - ლიპიდების სტრუქტურული და ფუნქციური ელემენტები და საინფორმაციო სიმბოლოები (ანბანი) და სხვ.

ბიოლოგიური ელემენტების უფრო მკაფიო იდენტიფიკაცია და კლასიფიკაცია, დიდი ალბათობით, უნდა განიხილებოდეს ცალკეულ დისციპლინაში, როგორიცაა „მოლეკულური ბიოლოგიური ინფორმატიკა“.

ცოცხალ უჯრედში მოლეკულური ბიოქიმიური ელემენტების (მონომერების) სისტემების არსებობა მნიშვნელოვნად ამარტივებს მაკრომოლეკულების და სტრუქტურული კომპონენტების სხვადასხვა კლასის აგების პროცესებს, ზრდის მათი წარმოების დამუშავებას და, ამავე დროს, აფართოებს მათ ფუნქციურ და ინფორმაციულ შესაძლებლობებს.

როგორც ვხედავთ, თითოეული ტიპის ნაკრები ორგანიზებულია ელემენტების საკუთარ სისტემაში, რომელსაც აქვს საერთო ბიოქიმიური, სტრუქტურული და ტექნოლოგიური მახასიათებლები, აყალიბებს იმავე ტიპის ობლიგაციებს ელემენტებს შორის, რომლებიც თავსებადია მათ ფიზიკურ-ქიმიურ პარამეტრებში. ძირითადად, ცოცხალი უჯრედის ყველა სტრუქტურული და ფუნქციური კომპონენტი აგებულია ამ მოლეკულური ელემენტებისაგან სხვადასხვა კომბინაციით, შემადგენლობითა და თანმიმდევრობით. უნდა აღინიშნოს, რომ უჯრედში ბიოქიმიური ელემენტების თითოეული სისტემა ცალკე ანბანია და ხასიათდება საკუთარი კოდირების მეთოდით, ასევე მოლეკულური ბიოლოგიური ინფორმაციის წარმოდგენის ტიპითა და ფორმით. ეს, შესაბამისად, არის ცოცხალ სისტემებში სხვადასხვა კლასის და ბიოლოგიური მოლეკულების მრავალფეროვნების გაჩენის ძირითადი მიზეზი.

გასაკვირია, რომ ფაქტია - დედამიწაზე მთელი სიცოცხლე, უმნიშვნელო ბაქტერიიდან ადამიანამდე, შედგება ერთი და იგივე სამშენებლო ბლოკებისაგან - სამი ათზე მეტი ტიპიური ფუნქციური ბიოლოგიური (ბიოქიმიური) ელემენტების სტანდარტული ნაკრები.

ეს უნიკალური ნაკრები მოიცავს:

• 1) რვა ნუკლეოტიდი, - „მათგან ოთხი ასრულებს დნმ-ის კოდირების ერთეულების როლს, ხოლო დანარჩენი ოთხი გამოიყენება რნმ-ის სტრუქტურაში ინფორმაციის ჩასაწერად“;
• 2) ოცი განსხვავებული სტანდარტული ამინომჟავა, რომლებიც კოდირებულია დნმ-ში და ემსახურება ცილის მოლეკულების მატრიცულ კონსტრუქციას;
• 3) რამდენიმე ცხიმოვანი მჟავა - მარტივი სტანდარტული ორგანული მოლეკულების შედარებით მცირე რაოდენობა, რომლებიც ემსახურება ლიპიდების აგებას;

4) პოლისაქარიდების უმეტესობის წინაპრები არიან რამდენიმე მარტივი შაქარი (მონოსაქარიდები).

ყველა ეს ელემენტი შეირჩა ევოლუციის პროცესში მათი უნიკალური ვარგისიანობის გამო ცოცხალ უჯრედებში სხვადასხვა ქიმიური, ენერგეტიკული, მოლეკულური, ინფორმაციული და სხვა ბიოლოგიური ფუნქციების შესასრულებლად.

როგორც ვხედავთ, თითოეული სისტემის საფუძველი მისი ინდივიდუალური მოლეკულური ბიოლოგიური (ბიოქიმიური) ელემენტებია. და ბაზაზე სხვადასხვა სისტემებიბიოლოგიური ელემენტები, - მოლეკულური ანბანები, სხვადასხვა უჯრედის მაკრომოლეკულები - დნმ, რნმ, ცილები, პოლისაქარიდები და ლიპიდები შეიძლება იყოს "შემუშავებული". მაშასადამე, ელემენტარული ბაზა არის ბიოქიმიური ელემენტების ის სისტემები, რომელთა გამოყენებით ცოცხალ უჯრედს შეუძლია ინფორმაციის საშუალებით ააგოს სხვადასხვა ბიოლოგიური მოლეკულები და სტრუქტურები და შემდეგ ამ საშუალებების გამოყენებით განახორციელოს ნებისმიერი. ბიოლოგიური ფუნქციებიდა ქიმიური გარდაქმნები.

ძირითადი მოლეკულური ელემენტების „სტრუქტურული სქემები“, მათი ბუნებრივი თვისებები და მახასიათებლები საკმაოდ მკაფიოდ არის გათვალისწინებული და წარმოდგენილი ბიოქიმიის სხვადასხვა სახელმძღვანელოში. ჩვენი ამოცანაა, მეტი ყურადღება მივაქციოთ ასეთი ბიოქიმიური ერთეულების გამოყენების ინფორმაციულ ასპექტებს.

თქვენი კარგი სამუშაოს გაგზავნა ცოდნის ბაზაში მარტივია. გამოიყენეთ ქვემოთ მოცემული ფორმა

სტუდენტები, კურსდამთავრებულები, ახალგაზრდა მეცნიერები, რომლებიც იყენებენ ცოდნის ბაზას სწავლასა და მუშაობაში, ძალიან მადლობლები იქნებიან თქვენი.

მასპინძლობს http://www.allbest.ru

რეზიუმე თემაზე:

"სიცოცხლის ბიოქიმიური კომპონენტები"

შესავალი

თანამედროვე ქიმია არის მეცნიერებათა ფართო კომპლექსი, რომელიც თანდათან ჩამოყალიბდა მისი ხანგრძლივი ისტორიული განვითარების პროცესში. ადამიანის პრაქტიკული გაცნობა ქიმიურ პროცესებთან უძველესი დროიდან იღებს სათავეს. მრავალი საუკუნის განმავლობაში ქიმიური პროცესების თეორიული ახსნა ემყარებოდა ელემენტის თვისებების ბუნებრივ ფილოსოფიას. შეცვლილი ფორმით, იგი საფუძვლად დაედო ალქიმიას, რომელიც წარმოიშვა მე-3-მე-4 საუკუნეებში. ახ.წ და ცდილობს გადაჭრას ძირითადი ლითონების კეთილშობილებად გადაქცევის პრობლემა. არ მიაღწიეს წარმატებას ამ პრობლემის გადაჭრაში, ალქიმიკოსებმა, მიუხედავად ამისა, შეიმუშავეს ნივთიერებების შესწავლის მრავალი მეთოდი, აღმოაჩინეს რამდენიმე ქიმიური ნაერთი, რამაც გარკვეულწილად ხელი შეუწყო სამეცნიერო ქიმიის გაჩენას.

ქიმიური შეხედულება ბუნების, წარმოშობისა და არსებული მდგომარეობის შესახებ

ქიმია აქტიურად არის ინტეგრირებული სხვა მეცნიერებებთან, რის შედეგადაც გაჩნდა ბიოქიმია, მოლეკულური ბიოლოგია, კოსმოქიმია, გეოქიმია, ბიოგეოქიმია. პირველები სწავლობენ ქიმიურ პროცესებს ცოცხალ ორგანიზმებში, გეოქიმია - დედამიწის ქერქში ქიმიური ელემენტების ქცევის ნიმუშებს. ბიოგეოქიმია არის მეცნიერება ბიოსფეროში ქიმიური ელემენტების გადაადგილების, განაწილების, დისპერსიისა და კონცენტრაციის პროცესების შესახებ ორგანიზმების მონაწილეობით. ბიოგეოქიმიის ფუძემდებელია ვ.ი. ვერნადსკი. კოსმოქიმია სწავლობს მატერიის ქიმიურ შემადგენლობას სამყაროში, მის სიმრავლესა და განაწილებას ცალკეულ კოსმოსურ სხეულებს შორის.

ქიმიასა და ბიოლოგიას შორის ურთიერთობის მკვეთრი გამყარება მოხდა A.M.-ის შექმნის შედეგად.

ბუტლეროვის თეორია ორგანული ნაერთების ქიმიური სტრუქტურის შესახებ. ამ თეორიით ხელმძღვანელობდნენ ორგანული ქიმიკოსები ბუნებასთან კონკურენციაში. ქიმიკოსთა შემდგომმა თაობებმა გამოავლინეს დიდი გამომგონებლობა, შრომა, წარმოსახვა და შემოქმედებითი ძიება მატერიის მიმართული სინთეზისთვის.

მე-19 საუკუნეში მეცნიერების პროგრესულმა განვითარებამ, რამაც გამოიწვია ატომის სტრუქტურის აღმოჩენა და უჯრედის სტრუქტურისა და შემადგენლობის დეტალური ცოდნა, გაუხსნა პრაქტიკული შესაძლებლობები ქიმიკოსებისა და ბიოლოგებისთვის, რომ ერთად ემუშავათ ქიმიურ პრობლემებზე. მოძღვრება უჯრედის შესახებ, ცოცხალ ქსოვილებში ქიმიური პროცესების ბუნების შესახებ, ბიოლოგიური ფუნქციების პირობითობის შესახებ.ქიმიური რეაქციები.

თუ ორგანიზმში მეტაბოლიზმს წმინდა ქიმიური თვალსაზრისით შეხედავთ, როგორც A.I. ოპარინ, ჩვენ დავინახავთ შედარებით მარტივი და ერთგვაროვანი ქიმიური რეაქციების დიდი რაოდენობით ერთობლიობას, რომლებიც დროთა განმავლობაში ერწყმის დობეს, მიმდინარეობს არა შემთხვევით, არამედ მკაცრი თანმიმდევრობით, რის შედეგადაც წარმოიქმნება რეაქციების გრძელი ჯაჭვები. და ეს წესრიგი ბუნებრივად მიმართულია მთელი ცოცხალი სისტემის მუდმივი თვითგადარჩენისა და თვითრეპროდუქციისკენ, როგორც მთლიანობაში მოცემულ გარემო პირობებში.

ერთი სიტყვით, ცოცხალი არსების ისეთი სპეციფიკური თვისებები, როგორიცაა ზრდა, გამრავლება, მობილურობა, აგზნებადობა, გარე გარემოში ცვლილებებზე რეაგირების უნარი, დაკავშირებულია ქიმიური გარდაქმნების გარკვეულ კომპლექსებთან.

ქიმიის მნიშვნელობა იმ მეცნიერებებს შორის, რომლებიც სწავლობენ ცხოვრებას, განსაკუთრებით დიდია. სწორედ ქიმიამ გამოავლინა ქლოროფილის უმნიშვნელოვანესი როლი, როგორც ფოტოსინთეზის ქიმიური საფუძველი, ჰემოგლობინი, როგორც სუნთქვის პროცესის საფუძველი, დადგინდა ნერვული აგზნების გადაცემის ქიმიური ბუნება, განისაზღვრა ნუკლეინის მჟავების სტრუქტურა და ა.შ. მაგრამ მთავარი ის არის, რომ, ობიექტურად, ქიმიური მექანიზმები დევს ბიოლოგიური პროცესების, ცოცხალი არსების ფუნქციების საფუძველში. ცოცხალ ორგანიზმში მიმდინარე ყველა ფუნქცია და პროცესი შეიძლება გამოიხატოს ქიმიის ენაზე, კონკრეტული ქიმიური პროცესების სახით.

რა თქმა უნდა, არასწორი იქნებოდა სიცოცხლის ფენომენების ქიმიურ პროცესებზე დაყვანა. ეს იქნება უხეში მექანიკური გამარტივება. და ამის ნათელი დასტურია ცოცხალ სისტემებში ქიმიური პროცესების სპეციფიკა არაცოცხალთან შედარებით. ამ სპეციფიკის შესწავლისას ვლინდება ნივთიერების მოძრაობის ქიმიური და ბიოლოგიური ფორმების ერთიანობა და ურთიერთმიმართება. სხვა მეცნიერებები, რომლებიც წარმოიშვა ბიოლოგიის, ქიმიისა და ფიზიკის კვეთაზე, ამაზე საუბრობენ: ბიოქიმია არის მეცნიერება ცოცხალ ორგანიზმებში ნივთიერებათა ცვლისა და ქიმიურ პროცესებზე; ბიოორგანული ქიმია - მეცნიერება ცოცხალი ორგანიზმების შემადგენელი ნაერთების სტრუქტურის, ფუნქციების და სინთეზის გზების შესახებ; ფიზიკური და ქიმიური ბიოლოგია, როგორც მეცნიერება ინფორმაციის გადაცემის რთული სისტემების ფუნქციონირებისა და ბიოლოგიური პროცესების მოლეკულურ დონეზე რეგულირების, აგრეთვე ბიოფიზიკის, ბიოფიზიკური ქიმიისა და რადიაციული ბიოლოგიის შესახებ.

ამ პროცესის მთავარი მიღწევა იყო უჯრედული მეტაბოლიზმის ქიმიური პროდუქტების (მეტაბოლიზმი მცენარეებში, ცხოველებში, მიკროორგანიზმებში) იდენტიფიცირება, ამ პროდუქტების ბიოლოგიური გზებისა და ბიოსინთეზის ციკლების დადგენა; განხორციელდა მათი ხელოვნური სინთეზი, მარეგულირებელი და მემკვიდრეობითი მოლეკულური მექანიზმის მატერიალური საფუძვლების აღმოჩენა და ქიმიური პროცესების, უჯრედის და ზოგადად ცოცხალი ორგანიზმების ენერგეტიკული პროცესების მნიშვნელობა, დიდწილად დაზუსტდა.

ახლა, ქიმიისთვის, განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი ხდება ბიოლოგიური პრინციპების გამოყენება, რომელშიც კონცენტრირებულია მრავალი მილიონი წლის განმავლობაში ცოცხალი ორგანიზმების დედამიწის პირობებთან ადაპტაციის გამოცდილება, ყველაზე მოწინავე მექანიზმებისა და პროცესების შექმნის გამოცდილება. ამ გზაზე უკვე არის გარკვეული მიღწევები.

საუკუნეზე მეტი ხნის წინ მეცნიერებმა გააცნობიერეს, რომ ბიოლოგიური პროცესების განსაკუთრებული ეფექტურობის საფუძველია ბიოკატალიზი. მაშასადამე, ქიმიკოსებმა მიზნად დაისახეთ ახალი ქიმიის შექმნა ცოცხალი ბუნების კატალიზური გამოცდილების საფუძველზე. მასში გამოჩნდება ქიმიური პროცესების ახალი კონტროლი, სადაც გამოყენებული იქნება მსგავსი მოლეკულების სინთეზის პრინციპები, შეიქმნება კატალიზატორები ფერმენტების პრინციპით ისეთი მრავალფეროვანი თვისებებით, რომლებიც ბევრად აღემატება ჩვენს ინდუსტრიაში არსებულს.

მიუხედავად იმისა, რომ ფერმენტებს აქვთ საერთო თვისებები, რომლებიც თან ახლავს ყველა კატალიზატორს, თუმცა, ისინი არ არიან ამ უკანასკნელის იდენტური, რადგან ისინი მოქმედებენ ცოცხალ სისტემებში. ამიტომ, ყველა მცდელობა გამოიყენოს ცოცხალი ბუნების გამოცდილება არაორგანულ სამყაროში ქიმიური პროცესების დასაჩქარებლად, სერიოზული შეზღუდვების წინაშე დგას. ჯერჯერობით, ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ მხოლოდ ფერმენტების ზოგიერთი ფუნქციის მოდელირებაზე და ამ მოდელების გამოყენებაზე ცოცხალი სისტემების აქტივობის თეორიული ანალიზისთვის, აგრეთვე იზოლირებული ფერმენტების ნაწილობრივ პრაქტიკულ გამოყენებაზე ზოგიერთი ქიმიური რეაქციის დასაჩქარებლად.

აქ ყველაზე პერსპექტიული მიმართულება, ცხადია, არის კვლევა, რომელიც ორიენტირებულია ბიოკატალიზის პრინციპების გამოყენებაზე ქიმიაში და ქიმიური ტექნოლოგია, რისთვისაც აუცილებელია ცოცხალი ბუნების მთელი კატალიზური გამოცდილების შესწავლა, მათ შორის თავად ფერმენტის, უჯრედისა და ორგანიზმის წარმოქმნის გამოცდილების ჩათვლით.

ელემენტარული ღია კატალიზური სისტემების თვითგანვითარების თეორია, რომელიც ყველაზე ზოგადი ფორმით წამოაყენა პროფესორ ა.პ. რუდენკო 1964 წელს არის ქიმიური ევოლუციისა და ბიოგენეზის ზოგადი თეორია. ის წყვეტს კითხვებს მამოძრავებელი ძალებიდა ევოლუციური პროცესის მექანიზმები, ანუ ქიმიური ევოლუციის კანონები, ელემენტებისა და სტრუქტურების შერჩევა და მათი გამომწვევი მიზეზები, ქიმიური ორგანიზაციის სიმაღლე და იერარქია. ქიმიური სისტემებიევოლუციის შედეგად.

ამ თეორიის თეორიული ბირთვი არის პოზიცია, რომ ქიმიური ევოლუცია არის კატალიზური სისტემების თვითგანვითარება და, შესაბამისად, კატალიზატორები არის განვითარებადი ნივთიერება. რეაქციის დროს ხდება იმ კატალიზური ცენტრების ბუნებრივი შერჩევა, რომლებსაც აქვთ უდიდესი აქტივობა. კატალიზური სისტემების თვითგანვითარება, თვითორგანიზება და თვითგართულება ხდება ტრანსფორმირებადი ენერგიის მუდმივი შემოდინების გამო. და რადგან ენერგიის მთავარი წყარო არის ძირითადი რეაქცია, ეგზოთერმული რეაქციების საფუძველზე განვითარებული კატალიზური სისტემები იღებენ მაქსიმალურ ევოლუციურ უპირატესობას. აქედან გამომდინარე, ძირითადი რეაქცია არა მხოლოდ ენერგიის წყაროა, არამედ ინსტრუმენტი კატალიზატორების ყველაზე პროგრესული ევოლუციური ცვლილებების შერჩევისთვის.

ამ შეხედულებების შემუშავებისას A.P. რუდენკომ ჩამოაყალიბა ქიმიური ევოლუციის ძირითადი კანონი, რომლის მიხედვითაც კატალიზატორის ევოლუციური ცვლილებების ის ბილიკები იქმნება უდიდესი სიჩქარით და ალბათობით, რომელზედაც ხდება მისი აბსოლუტური აქტივობის მაქსიმალური ზრდა.

ღია კატალიზური სისტემების თვითგანვითარების თეორიის პრაქტიკული შედეგია ეგრეთ წოდებული „არასტაციონარული ტექნოლოგია“, ანუ ტექნოლოგია ცვალებადი რეაქციის პირობებით. დღეს მკვლევარები მიდიან დასკვნამდე, რომ სტაციონარული რეჟიმი, რომლის საიმედო სტაბილიზაცია თითქოსდა სამრეწველო პროცესის მაღალი ეფექტურობის გასაღები იყო, არასტაციონარული რეჟიმის მხოლოდ განსაკუთრებული შემთხვევაა. ამავდროულად, აღმოჩნდა მრავალი არასტაციონარული რეჟიმი, რომელიც ხელს უწყობს რეაქციის გაძლიერებას.

დღეისათვის უკვე თვალსაჩინოა ახალი ქიმიის გაჩენისა და განვითარების პერსპექტივები, რის საფუძველზეც შეიქმნება დაბალნარჩენი, უნაყოფო და ენერგოდამზოგავი სამრეწველო ტექნოლოგიები.

დღეს ქიმიკოსები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ იგივე პრინციპების გამოყენებით, რომლებზეც აგებულია ორგანიზმების ქიმია, მომავალში (ბუნების ზუსტად გამეორების გარეშე) შესაძლებელი იქნება ფუნდამენტურად ახალი ქიმიის აგება, ქიმიური პროცესების ახალი კონტროლი, სადაც გამოყენებული იქნება მსგავსი მოლეკულების სინთეზის პრინციპები. გათვალისწინებულია გადამყვანების შექმნა, რომლებიც გამოიყენებენ მზის სინათლეს მაღალი ეფექტურობით, გარდაქმნის მას ქიმიურ და ელექტრო ენერგიად, ასევე ქიმიურ ენერგიას დიდი ინტენსივობის შუქად.

ცოცხალი ბუნების კატალიზური გამოცდილების დასაუფლებლად და სამრეწველო წარმოებაში მიღებული ცოდნის განსახორციელებლად, ქიმიკოსებმა არაერთი პერსპექტიული გზა გამოკვეთეს.

Პირველი - კვლევის განვითარება ლითონის კომპლექსების კატალიზის სფეროში, ველური ბუნების შესაბამის ობიექტებზე ფოკუსირებით. ეს კატალიზი გამდიდრებულია როგორც ცოცხალი ორგანიზმების მიერ ფერმენტულ რეაქციებში გამოყენებული მეთოდებით, ასევე კლასიკური ჰეტეროგენული კატალიზის მეთოდებით.

მეორე გზა არის ბიოკატალიზატორების მოდელირება. ამჟამად, სტრუქტურების ხელოვნური შერჩევის გამო, შესაძლებელი გახდა მრავალი ფერმენტის მოდელების აგება, რომლებიც ხასიათდება მაღალი აქტივობითა და სელექციურობით, ზოგჯერ თითქმის იგივე, რაც ორიგინალებს, ან სტრუქტურის უფრო სიმარტივით.

თუმცა, აქამდე მოპოვებულ მოდელებს არ შეუძლია შეცვალოს ცოცხალი სისტემების ბუნებრივი ბიოკატალიზატორები. ქიმიური ცოდნის განვითარების ამ ეტაპზე ამ პრობლემის გადაჭრა უკიდურესად რთულია. ფერმენტი იზოლირებულია ცოცხალი სისტემიდან, განისაზღვრება მისი სტრუქტურა, შეჰყავთ რეაქციაში კატალიზური ფუნქციების შესასრულებლად. მაგრამ ის მუშაობს მოკლე დროში და სწრაფად იშლება, რადგან იზოლირებულია მთლიანისაგან, უჯრედისგან. მთელი უჯრედი მთელი თავისი ფერმენტული აპარატით უფრო მნიშვნელოვანი ობიექტია, ვიდრე მისგან გამოყოფილი ერთი დეტალი.

მესამე გზა ცოცხალი ბუნების ლაბორატორიის მექანიზმების განვითარება დაკავშირებულია იმობილიზებული სისტემების ქიმიის მიღწევებთან. იმობილიზაციის არსი არის ცოცხალი ორგანიზმიდან გამოყოფილი ფერმენტების ადსორბციით მყარ ზედაპირზე ფიქსაცია, რაც მათ ჰეტეროგენულ კატალიზატორად აქცევს და უზრუნველყოფს მის სტაბილურობას და უწყვეტ მუშაობას.

მეოთხე გზა ქიმიასა და ქიმიურ ტექნოლოგიაში ბიოკატალიზის პრინციპების გამოყენებაზე ორიენტირებული კვლევის შემუშავებაში, ხასიათდება ყველაზე ფართო ამოცანის დაყენებით - ცოცხალი ბუნების მთელი კატალიზური გამოცდილების შესწავლა და განვითარება, ფერმენტის წარმოქმნის ჩათვლით, უჯრედი და ორგანიზმიც კი. ეს ის ეტაპია, სადაც ემყარება ევოლუციური ქიმიის, როგორც ეფექტური მეცნიერების საფუძვლებს თავისი სამუშაო ფუნქციებით. მეცნიერები ამტკიცებენ, რომ ეს არის ქიმიური მეცნიერების მოძრაობა ფუნდამენტურად ახალი ქიმიური ტექნოლოგიისკენ, ცოცხალი სისტემების ანალოგების შექმნის პერსპექტივით. ამ პრობლემის გადაწყვეტა ყველაზე მნიშვნელოვან ადგილს დაიკავებს მომავლის ქიმიის შექმნაში.

ქიმიური ელემენტები ადამიანის ორგანიზმში

ქიმიური ბიოკატალიზის კატალიზური ელემენტი

დედამიწაზე ყველა ცოცხალი ორგანიზმი, მათ შორის ადამიანები, მჭიდრო კავშირშია გარემო. საკვები და სასმელი წყალი ხელს უწყობს ორგანიზმში თითქმის ყველა ქიმიური ელემენტის შეყვანას. ისინი ყოველდღიურად შეჰყავთ ორგანიზმში და გამოიყოფა მისგან. ანალიზებმა აჩვენა, რომ ცალკეული ქიმიური ელემენტების რაოდენობა და მათი თანაფარდობა სხვადასხვა ადამიანის ჯანმრთელ სხეულში დაახლოებით ერთნაირია.

მოსაზრება, რომ D.I.-ს პერიოდული სისტემის თითქმის ყველა ელემენტი. მენდელეევი იცნობს. თუმცა, მეცნიერთა ვარაუდები უფრო შორს მიდის - ცოცხალ ორგანიზმში არა მხოლოდ ყველა ქიმიური ელემენტია, არამედ თითოეული მათგანი ასრულებს გარკვეულ ბიოლოგიურ ფუნქციას. შესაძლებელია, რომ ეს ჰიპოთეზა არ დადასტურდეს. თუმცა, ამ მიმართულებით კვლევების განვითარებასთან ერთად ვლინდება ქიმიური ელემენტების მზარდი რაოდენობის ბიოლოგიური როლი. უდავოა, ამ საკითხს ნათელს მოჰფენს მეცნიერთა დრო და შრომა.

ცალკეული ქიმიური ელემენტების ბიოაქტიურობა. ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ ლითონები ადამიანის ორგანიზმში დაახლოებით 3%-ს (მასობრივად) შეადგენს. ეს ბევრია. თუ ადამიანის მასას ავიღებთ 70 კგ, მაშინ ლითონების წილი არის 2,1 კგ. ცალკეული ლითონებისთვის მასა ნაწილდება შემდეგნაირად: კალციუმი (1700), კალიუმი (250 გ), ნატრიუმი (70 გ), მაგნიუმი (42 გ), რკინა (5 გ), თუთია (3 გ). დანარჩენი კვალი ელემენტებია. თუ ელემენტის კონცენტრაცია ორგანიზმში აღემატება 102%-ს, მაშინ იგი ითვლება მაკროელემენტად. მიკროელემენტები სხეულში გვხვდება 10 3 -10 5% კონცენტრაციით. . თუ ელემენტის კონცენტრაცია 105%-ზე დაბალია, მაშინ იგი ითვლება ულტრამიკროელემენტად. ცოცხალ ორგანიზმში არაორგანული ნივთიერებები სხვადასხვა ფორმითაა. ლითონის იონების უმეტესობა ქმნის ნაერთებს ბიოლოგიურ ობიექტებთან. დღეს უკვე დადგენილია, რომ ბევრი ფერმენტი (ბიოლოგიური კატალიზატორი) შეიცავს ლითონის იონებს. მაგალითად, მანგანუმი არის 12 სხვადასხვა ფერმენტის ნაწილი, რკინა - 70, სპილენძი - 30 და თუთია - 100-ზე მეტი. ბუნებრივია, ამ ელემენტების ნაკლებობამ უნდა იმოქმედოს შესაბამისი ფერმენტების შემცველობაზე და, შესაბამისად, სხეულის ნორმალურ ფუნქციონირებაზე. . ამრიგად, ლითონის მარილები აბსოლუტურად აუცილებელია ცოცხალი ორგანიზმების ნორმალური ფუნქციონირებისთვის. ეს ასევე დადასტურდა უმარილო დიეტაზე ჩატარებულმა ცდებმაც, რომელიც გამოიყენებოდა საცდელი ცხოველების გამოსაკვებად. ამ მიზნით საკვებიდან მარილები ამოიღეს წყლით განმეორებითი რეცხვით. აღმოჩნდა, რომ ასეთი საკვების მიღებამ გამოიწვია ცხოველების სიკვდილი

ექვსი ელემენტი, რომელთა ატომები ცილების და ნუკლეინის მჟავების ნაწილია: ნახშირბადი, წყალბადი, აზოტი, ჟანგბადი, ფოსფორი, გოგირდი. შემდეგი, უნდა განვასხვავოთ თორმეტი ელემენტი, რომელთა როლი და მნიშვნელობა ორგანიზმების სიცოცხლისთვის ცნობილია: ქლორი, იოდი, ნატრიუმი, კალიუმი, მაგნიუმი, კალციუმი, მანგანუმი, რკინა, კობალტი, სპილენძი, თუთია, მოლიბდენი. ლიტერატურაში მითითებულია ვანადიუმის, ქრომის, ნიკელის და კადმიუმის ბიოლოგიური აქტივობის გამოვლინების ჩვენებები.

არსებობს ცოცხალი ორგანიზმისთვის მომწამვლელი ელემენტების დიდი რაოდენობა, როგორიცაა ვერცხლისწყალი, ტალიუმი, ღორი და ა.შ. მათ აქვთ უარყოფითი ბიოლოგიური ეფექტი, მაგრამ ორგანიზმს მათ გარეშე შეუძლია ფუნქციონირება. არსებობს მოსაზრება, რომ ამ შხამების მოქმედების მიზეზი დაკავშირებულია ცილის მოლეკულებში გარკვეული ჯგუფების ბლოკირებით ან გარკვეული ფერმენტებიდან სპილენძისა და თუთიის გადაადგილებასთან. არის ელემენტები, რომლებიც შედარებით დიდი რაოდენობითშხამიანია და დაბალი კონცენტრაციით დადებითად მოქმედებს ორგანიზმზე. მაგალითად, დარიშხანი ძლიერი შხამია, რომელიც არღვევს გულ-სისხლძარღვთა სისტემას და აზიანებს ღვიძლსა და თირკმელებს, მაგრამ მცირე დოზებით მას ექიმები უნიშნავენ ადამიანის მადის გასაუმჯობესებლად. მეცნიერები თვლიან, რომ დარიშხანის მიკროდოზები ზრდის ორგანიზმის წინააღმდეგობას მავნე მიკრობების მოქმედების მიმართ. მდოგვის გაზი ცნობილი მომწამვლელი ნივთიერებაა. S(CH 2 CH 2 C1) 2 . თუმცა, 20000-ჯერ განზავებულ ვაზელინში, სახელწოდებით "ფსორიაზინი" გამოიყენება ქერცლიანი ლიქენის წინააღმდეგ. თანამედროვე ფარმაკოთერაპია ჯერ კიდევ არ არის მნიშვნელოვანი წამლების გარეშე, რომლებიც მოიცავს ტოქსიკურ ლითონებს. როგორ შეიძლება არ გავიხსენოთ აქ გამონათქვამი, რომ მცირე რაოდენობით კურნავს, მაგრამ დიდი რაოდენობით აბრკოლებს.

საინტერესოა, რომ ნატრიუმის ქლორიდი (სუფრის მარილი) ორგანიზმში ნორმალურ შემცველობასთან შედარებით ათჯერ მეტი რაოდენობით არის შხამი. ჟანგბადი, რომელიც აუცილებელია ადამიანის სუნთქვისთვის, მაღალი კონცენტრაციით და განსაკუთრებით წნევის ქვეშ, აქვს ტოქსიკური ეფექტი. ამ მაგალითებიდან ჩანს, რომ სხეულში ელემენტის კონცენტრაცია ზოგჯერ ძალიან მნიშვნელოვან, ზოგჯერ კი კატასტროფულ მნიშვნელობას ასრულებს.

რკინა არის სისხლის ჰემოგლობინის ნაწილი, უფრო სწორად, სისხლის წითელი პიგმენტები, რომლებიც შექცევადად აკავშირებენ მოლეკულურ ჟანგბადს. მოზრდილებში სისხლი შეიცავს დაახლოებით 2,6 გ რკინას. ორგანიზმში სიცოცხლის პროცესში ხდება ჰემოგლობინის მუდმივი დაშლა და სინთეზი. ჰემოგლობინის დაშლის შედეგად დაკარგული რკინის აღსადგენად ადამიანს სჭირდება დღიური მიღება დაახლოებით 25 მგ. ორგანიზმში რკინის ნაკლებობა იწვევს დაავადებას - ანემიას. თუმცა ორგანიზმში ჭარბი რკინაც საზიანოა. მას უკავშირდება თვალებისა და ფილტვების სიდეროზი - დაავადება, რომელიც გამოწვეულია ამ ორგანოების ქსოვილებში რკინის ნაერთების დალექვით. ორგანიზმში სპილენძის ნაკლებობა იწვევს სისხლძარღვების განადგურებას. გარდა ამისა, ითვლება, რომ მისი დეფიციტი იწვევს კიბოს. ზოგიერთ შემთხვევაში, ხანდაზმულ ადამიანებში ფილტვის კიბო ასოცირდება ორგანიზმში სპილენძის შემცველობის ასაკთან დაკავშირებულ შემცირებასთან. თუმცა, სპილენძის სიჭარბე იწვევს ფსიქიკურ აშლილობას და ზოგიერთი ორგანოს დამბლას (ვილსონის დაავადება). ადამიანებისთვის ზიანს აყენებს მხოლოდ დიდი რაოდენობით სპილენძის ნაერთები. მცირე დოზებით, ისინი გამოიყენება მედიცინაში, როგორც შემკვრელი და ბაქტერიოსტატიკური (ბაქტერიების ზრდისა და გამრავლების დამამუხრუჭებელი) საშუალება. მაგალითად, სპილენძის სულფატი (II) CuSO 4 გამოიყენება კონიუნქტივიტის სამკურნალოდ თვალის წვეთების სახით (0,25% ხსნარი), აგრეთვე ტრაქომაში კაუტერიზაციისთვის თვალის ფანქრების სახით (სპილენძის სულფატის შენადნობი (II), კალიუმის ნიტრატი, ალუმი და კამფორა). ფოსფორით კანის დამწვრობისას მას უხვად ატენიანებენ სპილენძის (II) სულფატის 5%-იანი ხსნარით.

ვერცხლის და მისი მარილების ბაქტერიციდული (სხვადასხვა ბაქტერიების სიკვდილის გამომწვევი) თვისება დიდი ხანია შეინიშნება. მაგალითად, მედიცინაში კოლოიდური ვერცხლის ხსნარი (საყელო) გამოიყენება ჩირქოვანი ჭრილობების დასაბანად, შარდის ბუშტიქრონიკული ცისტიტით და ურეთრიტით, ასევე თვალის წვეთების სახით ჩირქოვანი კონიუნქტივიტით და ბლენორეით. ვერცხლის ნიტრატი AgNO 3 ფანქრების სახით გამოიყენება მეჭეჭების, გრანულაციების და ა.შ. განზავებულ ხსნარებში (0,1-0,25%) გამოიყენება როგორც შემკვრელი და ანტიმიკრობული საშუალება ლოსიონებისთვის, ასევე თვალის წვეთებისთვის. მეცნიერები თვლიან, რომ ვერცხლის ნიტრატის გამომწვევი ეფექტი დაკავშირებულია მის ურთიერთქმედებასთან ქსოვილის ცილებთან, რაც იწვევს ვერცხლის ცილის მარილების - ალბუმინატების წარმოქმნას.

დღეისათვის უდავოდ დადგენილია, რომ იონური ასიმეტრიის ფენომენი თანდაყოლილია ყველა ცოცხალ ორგანიზმში - იონების არათანაბარი განაწილება უჯრედის შიგნით და გარეთ. მაგალითად, კუნთოვანი ბოჭკოების, გულის, ღვიძლის, თირკმელების უჯრედების შიგნით არის კალიუმის იონების გაზრდილი შემცველობა უჯრედგარეთან შედარებით. ნატრიუმის იონების კონცენტრაცია, პირიქით, უფრო მაღალია უჯრედის გარეთ, ვიდრე შიგნით. კალიუმის და ნატრიუმის კონცენტრაციის გრადიენტის არსებობა ექსპერიმენტულად დადგენილი ფაქტია. მკვლევარები შეშფოთებულნი არიან კალიუმ-ნატრიუმის ტუმბოს ბუნებისა და მისი ფუნქციონირების საიდუმლოებით. მეცნიერთა მრავალი გუნდის ძალისხმევა, როგორც ჩვენს ქვეყანაში, ასევე მის ფარგლებს გარეთ, მიმართულია ამ საკითხის გადაჭრაზე. საინტერესოა, რომ ორგანიზმის ასაკთან ერთად მცირდება კალიუმის და ნატრიუმის იონების კონცენტრაციის გრადიენტი უჯრედის საზღვარზე. როდესაც სიკვდილი ხდება, კალიუმის და ნატრიუმის კონცენტრაცია უჯრედის შიგნით და გარეთ მაშინვე უთანაბრდება.

ლითიუმის და რუბიდიუმის იონების ბიოლოგიური ფუნქცია ჯანსაღ სხეულში ჯერ კიდევ არ არის ნათელი. თუმცა, არსებობს მტკიცებულება, რომ მათი ორგანიზმში შეყვანით შესაძლებელია მანიაკალურ-დეპრესიული ფსიქოზის ერთ-ერთი ფორმის მკურნალობა.

ბიოლოგებმა და ექიმებმა კარგად იციან, რომ გლიკოზიდები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ადამიანის ორგანიზმში. ზოგიერთი ბუნებრივი გლიკოზიდი (მცენარეებიდან მოპოვებული) აქტიურად მოქმედებს გულის კუნთზე, აძლიერებს შეკუმშვის ფუნქციებს და ანელებს გულისცემას. თუ დიდი რაოდენობით საგულე გლიკოზიდი შედის სხეულში, შეიძლება მოხდეს გულის სრული გაჩერება. ზოგიერთი ლითონის იონები გავლენას ახდენენ გლიკოზიდების მოქმედებაზე. მაგალითად, სისხლში მაგნიუმის იონების შეყვანისას, გლიკოზიდების მოქმედება გულის კუნთზე სუსტდება, კალციუმის იონები კი პირიქით, აძლიერებენ საგულე გლიკოზიდების მოქმედებას.

ვერცხლისწყლის ზოგიერთი ნაერთი ასევე ძალიან ტოქსიკურია. ცნობილია, რომ ვერცხლისწყლის (II) იონებს შეუძლიათ ცილებთან ძლიერად შეკავშირება. ვერცხლისწყლის (II) ქლორიდის ტოქსიკური მოქმედება HgCl 2 (ვერცხლისწყლის ქლორიდი) ვლინდება ძირითადად თირკმელებისა და ნაწლავის ლორწოვანი გარსის ნეკროზით (ნეკროზით). ვერცხლისწყლით მოწამვლის შედეგად თირკმელები კარგავენ სისხლიდან ნარჩენი პროდუქტების გამოდევნის უნარს.

საინტერესოა ვერცხლისწყლის(I) ქლორიდი ჰგ 2 კლ 2 (კალომელის უძველესი სახელი) უვნებელია ადამიანის ორგანიზმისთვის. ეს, ალბათ, მარილის უკიდურესად დაბალი ხსნადობით არის განპირობებული, რის შედეგადაც ვერცხლისწყლის იონები ორგანიზმში შესამჩნევი რაოდენობით არ შედიან.

კალიუმის ციანიდი (კალიუმის ციანიდი) KCN- ჰიდროციანმჟავას მარილი HCN. ორივე ნაერთი არის სწრაფი მოქმედების და ძლიერი შხამი.

ჰიდროციანმჟავით და მისი მარილებით მწვავე მოწამვლისას იკარგება ცნობიერება, ხდება სუნთქვისა და გულის დამბლა. მოწამვლის საწყის სტადიაზე ადამიანს უჩნდება თავბრუსხვევა, წნევის შეგრძნება შუბლზე, მწვავე თავის ტკივილი, აჩქარებული სუნთქვა და გულისცემა. პირველადი დახმარება ჰიდროციანმჟავით და მისი მარილებით მოწამვლისას - სუფთა ჰაერი, ჟანგბადის სუნთქვა, სითბო. ანტიდოტი არის ნატრიუმის ნიტრიტი NaNO 2 და ორგანული ნიტრო ნაერთები: ამილის ნიტრიტი C 5 ჰ 11 ონოდა პროპილ ნიტრიტი C 3 ჰ 7 ონო. ითვლება, რომ ნატრიუმის ნიტრიტის მოქმედება მცირდება ჰემოგლობინის მეტაჰემოგლობინად გარდაქმნამდე. ეს უკანასკნელი მტკიცედ აკავშირებს ციანიდის იონებს ციანმეტემოგლობინთან. ამ გზით ციანიდის იონებიდან გამოიყოფა რესპირატორული ფერმენტები, რაც იწვევს უჯრედებისა და ქსოვილების რესპირატორული ფუნქციის აღდგენას.

გოგირდის შემცველი ნაერთები ფართოდ გამოიყენება ჰიდროციანმჟავას ანტიდოტად: კოლოიდური გოგირდი, ნატრიუმის თიოსულფატი. ნა 2 ს 2 ო 3 ნატრიუმის ტეტრათიონატი ნა 2 ს 4 ო 6 , ასევე გოგირდის შემცველი ორგანული ნაერთებიკერძოდ, ამინომჟავები - გლუტათიონი, ცისტეინი, ცისტინი. ჰიდროციანმჟავა და მისი მარილები გოგირდთან ურთიერთობისას გარდაიქმნება თიოციანატებად განტოლების შესაბამისად.

HCN+S > HNCS

თიოციანატები სრულიად უვნებელია ადამიანის ორგანიზმისთვის.

დიდი ხნის განმავლობაში ციანიდით მოწამვლის საშიშროების შემთხვევაში რეკომენდებული იყო შაქრის ნაჭერი ლოყის უკან დაჭერა. 1915 წელს გერმანელმა ქიმიკოსებმა რუპმა და გოლზემ აჩვენეს, რომ გლუკოზა რეაგირებს ჰიდროციანმჟავასთან და ზოგიერთ ციანიდთან და წარმოქმნის არატოქსიკურ ნაერთს გლუკოზა ციანოჰიდრინს:

OH OH OH OH N OH OH OH OH OH

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

CH 2 -CH-CH-CH-CH-C \u003d O + HCN\u003e CH 2 -CH-CH-CH-CH-C-OH

გლუკოზა ციანოჰიდრინი გლუკოზა

ტყვია და მისი ნაერთები საკმაოდ ძლიერი შხამებია. ადამიანის ორგანიზმში ტყვია გროვდება ძვლებში, ღვიძლში და თირკმელებში.

ქიმიური ელემენტის ტალიუმის ნაერთები, რომლებიც იშვიათად ითვლება, ძალიან ტოქსიკურია.

უნდა აღინიშნოს, რომ ყველა ფერადი და განსაკუთრებით მძიმე (მდებარეობს პერიოდული ცხრილის ბოლოს) ლითონი შხამიანია დასაშვებზე მეტი რაოდენობით.

ნახშირორჟანგი დიდი რაოდენობით გვხვდება ადამიანის ორგანიზმში და ამიტომ არ შეიძლება იყოს შხამიანი. 1 საათის განმავლობაში ზრდასრული ადამიანი ამოისუნთქავს დაახლოებით 20 ლიტრს (დაახლოებით 40 გ) ამ გაზს. ფიზიკური მუშაობის დროს ამოსუნთქული ნახშირორჟანგის რაოდენობა იზრდება 35 ლიტრამდე. იგი წარმოიქმნება ორგანიზმში ნახშირწყლებისა და ცხიმების წვის შედეგად. თუმცა მაღალი შემცველობით ᲘᲡᲔ 2 დახრჩობა ხდება ჰაერში ჟანგბადის ნაკლებობის გამო. ადამიანის კონცენტრაციის მქონე ოთახში ყოფნის მაქსიმალური ხანგრძლივობა ᲘᲡᲔ 2 20%-მდე (მოცულობით) არ უნდა აღემატებოდეს 2 საათს იტალიაში არის ცნობილი გამოქვაბული („ძაღლის მღვიმე“), რომელშიც ადამიანს შეუძლია დიდხანს დგომა, იქ გაშვებული ძაღლი კი ახრჩობს და. კვდება. ფაქტია, რომ ადამიანის დაახლოებით წელისკენ გამოქვაბული სავსეა მძიმე (აზოტთან და ჟანგბადთან შედარებით) ნახშირორჟანგით. ვინაიდან ადამიანის თავი ჰაერის ფენაშია, ის არანაირ დისკომფორტს არ გრძნობს. ძაღლი, როგორც ის იზრდება, აღმოჩნდება ნახშირორჟანგის ატმოსფეროში და ამიტომ იხრჩობა.

ექიმებმა და ბიოლოგებმა დაადგინეს, რომ როდესაც ნახშირწყლები ორგანიზმში იჟანგება წყალში და ნახშირორჟანგად, ჟანგბადის ერთი მოლეკულა გამოიყოფა მოხმარებული ჟანგბადის მოლეკულაზე. ᲘᲡᲔ 2 . ამდენად, თანაფარდობა გამოყოფილი ᲘᲡᲔ 2 შთანთქმისკენ შესახებ 2 (რესპირატორული კოეფიციენტის მნიშვნელობა) უდრის ერთს. ცხიმის დაჟანგვის შემთხვევაში, სუნთქვის კოეფიციენტი არის დაახლოებით 0,7. ამიტომ, რესპირატორული კოეფიციენტის მნიშვნელობის დადგენით, შეიძლება ვიმსჯელოთ, რომელი ნივთიერებები იწვება უპირატესად ორგანიზმში. ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ კუნთების მოკლევადიანი, მაგრამ ინტენსიური დატვირთვების დროს ენერგია მიიღება ნახშირწყლების დაჟანგვის გამო, ხოლო ხანგრძლივობისას - ძირითადად ცხიმების წვის გამო. ითვლება, რომ ორგანიზმის გადასვლა ცხიმის დაჟანგვაზე დაკავშირებულია ნახშირწყლების რეზერვის ამოწურვასთან, რაც ჩვეულებრივ ფიქსირდება კუნთების ინტენსიური მუშაობის დაწყებიდან 5-20 წუთის შემდეგ.

ანტიდოტები

ანტიდოტები - ნივთიერებები, რომლებიც აღმოფხვრის შხამების ზემოქმედებას ბიოლოგიურ სტრუქტურებზე და აძლიერებს შხამებს ქიმიური საშუალებით.

ყვითელი სისხლის მარილი კ 4 ქმნის ცუდად ხსნად ნაერთებს მრავალი მძიმე მეტალის იონებთან. ეს თვისება პრაქტიკაში გამოიყენება მძიმე ლითონების მარილებით მოწამვლის სამკურნალოდ.

დარიშხანის, ვერცხლისწყლის, ტყვიის, კადმიუმის, ნიკელის, ქრომის, კობალტის და სხვა ლითონების ნაერთებით მოწამვლის კარგი ანტიდოტია უნიტოლი:

CH 2 -CH-CH 2 ᲘᲡᲔ 3 ნა ჰ 2 შესახებ

რძე უნივერსალური ანტიდოტია.

დასკვნა

თანამედროვე ბიოქიმია წარმოდგენილია მრავალი განსხვავებული მიმართულებით მატერიის ბუნებისა და მისი ტრანსფორმაციის მეთოდების შესახებ ცოდნის შემუშავებაში. ამავდროულად, ქიმია არ არის მხოლოდ ნივთიერებების შესახებ ცოდნის ჯამი, არამედ ცოდნის უაღრესად მოწესრიგებული, მუდმივად განვითარებადი სისტემა, რომელსაც თავისი ადგილი უკავია სხვა საბუნებისმეტყველო მეცნიერებებში.

ქიმია სწავლობს ქიმიური ფენომენების მატერიალური მატარებლების ხარისხობრივ მრავალფეროვნებას, მატერიის მოძრაობის ქიმიურ ფორმას.

ქიმიის, როგორც დამოუკიდებელი საბუნებისმეტყველო დისციპლინის გამოყოფის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ობიექტური საფუძველი არის ნივთიერებების ურთიერთობის ქიმიის სპეციფიკის აღიარება, რაც, პირველ რიგში, გამოიხატება ძალების კომპლექსში და სხვადასხვა სახის ურთიერთქმედებებში, რომლებიც განსაზღვრავს არსებობას. ორ- და პოლიატომური ნაერთებისგან. ეს კომპლექსი ჩვეულებრივ ხასიათდება როგორც ქიმიური ბმა, წარმოიქმნება ან იშლება მატერიის ორგანიზაციის ატომური დონის ნაწილაკების ურთიერთქმედების დროს. ქიმიური ბმის გარეგნობა ხასიათდება ელექტრონის სიმკვრივის მნიშვნელოვანი გადანაწილებით შეუზღუდავი ატომების ან ატომური ფრაგმენტების ელექტრონული სიმკვრივის მარტივ პოზიციასთან შედარებით, რომლებიც ახლოსაა ბმის მანძილზე. ეს თვისება ყველაზე ზუსტად განასხვავებს ქიმიურ კავშირს მოლეკულური ურთიერთქმედების სხვადასხვა გამოვლინებისგან.

ბიოქიმიის, როგორც მეცნიერების როლის მუდმივ ზრდას საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ფარგლებში თან ახლავს ფუნდამენტური, რთული და გამოყენებითი კვლევების სწრაფი განვითარება, სასურველი თვისებების მქონე ახალი მასალების დაჩქარებული განვითარება და ახალი პროცესები ტექნოლოგიის სფეროში. ნივთიერებების წარმოება და გადამუშავება.

ბიბლიოგრაფია

1. დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი. Ქიმია. მ., 2001 წ.

2. გრუშევიცკაია ტ.ტ., სადოხინი ა.პ. თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ცნებები. მ., 1998 წ.

3. კუზნეცოვი ვ.ი., იდლის გ.მ., გუტინა ვ.ნ. ბუნებისმეტყველება. მ., 1996 წ.

4. ქიმია // ქიმიური ენციკლოპედიური ლექსიკონი. მ., 1983 წ.

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

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

მასპინძლობს Allbest.ru-ზე

მსგავსი დოკუმენტები

ქიმიური შეხედულება ბუნების, წარმოშობისა და არსებული მდგომარეობის შესახებ. ქიმიური მეცნიერების ცოდნის საგანი და მისი აგებულება. ქიმიისა და ფიზიკის კავშირი. ქიმიისა და ბიოლოგიის კავშირი. ქიმია სწავლობს ქიმიური ფენომენების მატერიალური მატარებლების ხარისხობრივ მრავალფეროვნებას.

რეზიუმე, დამატებულია 03/15/2004


ქიმიის პრეზენტაცია. ცოცხალი სისტემები მათში ნაპოვნი ქიმიური ელემენტებია. ცოცხალი სისტემების, ისევე როგორც ადამიანის მჭიდრო კონტაქტი გარემოსთან. ადამიანის სხეულის შემადგენლობა. ადამიანის ორგანიზმში მინერალური მეტაბოლიზმის დარღვევა. პათოლოგიური პირობები.

პრეზენტაცია, დამატებულია 24/12/2008


რეზიუმე, დამატებულია 10/11/2011


ადამიანის ორგანიზმში გავრცელებული ძირითადი ქიმიური ელემენტები, ზოგიერთი მათგანის ნაკლებობის დამახასიათებელი ნიშნები და სიმპტომები. იოდის თვისებების ზოგადი აღწერა, მისი აღმოჩენა და მნიშვნელობა ორგანიზმში. მისი დეფიციტის დადგენის პროცედურა და შევსების მექანიზმი.

პრეზენტაცია, დამატებულია 27/12/2010


ბერილიუმის ფიზიოლოგიური როლი ადამიანის ორგანიზმში, მის სინერგიულ და ანტაგონისტებში. მაგნიუმის როლი ადამიანის ორგანიზმში სხვადასხვა სასიცოცხლო პროცესების ნაკადის უზრუნველსაყოფად. სხეულის ჭარბი მჟავიანობის ნეიტრალიზაცია. სტრონციუმის ღირებულება ადამიანისთვის.

რეზიუმე, დამატებულია 05/09/2014


ტალიუმის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, აგრეგაციის მდგომარეობა, გაჯერებული ორთქლის წნევა, აორთქლების სითბო ნორმალურ პირობებში და მგრძნობელობა სითბოს მიმართ. ორგანიზმში შეღწევისა და ტრანსფორმაციის გზები. გარემოში გამოყოფის წყაროები.

ტესტი, დამატებულია 10/24/2014


ლითონების ქიმიური თვისებები, მათი არსებობა ადამიანის სხეულში. მაკროელემენტების (კალიუმი, ნატრიუმი, კალციუმი, მაგნიუმი) და მიკროელემენტების როლი ორგანიზმში. მაკრო და მიკროელემენტების შემცველობა საკვებ პროდუქტებში. გარკვეული ელემენტების დისბალანსის შედეგები.

პრეზენტაცია, დამატებულია 03/13/2013


შინაარსი, ზოგადი მახასიათებლებიდა კატალიზური რეფორმირების პროცესის მიზანი. რეფორმირების პროცესის ქიმიური საფუძვლები: ალკანების, ციკლოალკანების, არენების ტრანსფორმაცია. პროცესის კატალიზატორები და მაკროკინეტიკა. კატალიზური პროცესის სამრეწველო დანადგარები.

საკურსო ნაშრომი, დამატებულია 13/10/2011


ლითონისა და მარილის ეკვივალენტური მასის განსაზღვრა წყალბადის გადაადგილების მეთოდით. ექსპერიმენტის მიმდინარეობა და მონაცემები, ინსტრუმენტების მახასიათებლები. მაგნიუმის, როგორც ლითონის გამოყენება, მისი ძირითადი ქიმიური თვისებები. გამოცდილების აბსოლუტური და ფარდობითი შეცდომების გამოთვლა.

ლაბორატორიული სამუშაო, დამატებულია 05/05/2013


სხვადასხვა დაბალი მოლეკულური ორგანული ნაერთები ქიმიური ბუნებააუცილებელია ცოცხალ ორგანიზმში მიმდინარე პროცესების განსახორციელებლად. წყალში ხსნადი და ცხიმში ხსნადი ვიტამინები. ადამიანის ყოველდღიური მოთხოვნილება ვიტამინებზე და მათი ძირითადი ფუნქციები.

თემა: „სისხლის ბიოქიმია. სისხლის პლაზმა: კომპონენტები და მათი ფუნქციები. ერითროციტების მეტაბოლიზმი. ბიოქიმიური სისხლის ტესტირების მნიშვნელობა კლინიკაში»

1. სისხლის პლაზმის ცილები: ბიოლოგიური როლი. ცილის ფრაქციების შემცველობა პლაზმაში. პლაზმის ცილის შემადგენლობის ცვლილებები პათოლოგიურ პირობებში (ჰიპერპროტეინემია, ჰიპოპროტეინემია, დისპროტეინემია, პარაპროტეინემია).
2. ანთების მწვავე ფაზის ცილები: ბიოლოგიური როლი, ცილების მაგალითები.
3. სისხლის პლაზმის ლიპოპროტეინული ფრაქციები: შემადგენლობის თავისებურებები, როლი ორგანიზმში.
4. პლაზმის იმუნოგლობულინები: ძირითადი კლასები, სტრუქტურის სქემა, ბიოლოგიური ფუნქციები. ინტერფერონები: ბიოლოგიური როლი, მოქმედების მექანიზმი (სქემა).
5. სისხლის პლაზმის ფერმენტები (სეკრეტორული, ექსკრეციული, ინდიკატორი): ამინოტრანსფერაზების (ALT და AST), ტუტე ფოსფატაზას, ამილაზას, ლიპაზას, ტრიპსინს, ლაქტატდეჰიდროგენაზას, კრეატინკინაზას იზოფერმენტების აქტივობის შესწავლის დიაგნოსტიკური მნიშვნელობა.
6. არაცილოვანი აზოტის შემცველი სისხლის კომპონენტები (შარდოვანა, ამინომჟავები, შარდმჟავა, კრეატინინი, ინდიკანი, პირდაპირი და არაპირდაპირი ბილირუბინი): სტრუქტურა, ბიოლოგიური როლი, მათი განსაზღვრის დიაგნოსტიკური მნიშვნელობა სისხლში. აზოტემიის კონცეფცია.
7. აზოტის გარეშე ორგანული კომპონენტებისისხლი (გლუკოზა, ქოლესტერინი, თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავები, კეტონური სხეულები, პირუვატი, ლაქტატი), მათი განსაზღვრის დიაგნოსტიკური მნიშვნელობა სისხლში.
8. ჰემოგლობინის აგებულებისა და ფუნქციის თავისებურებები. ჰემოგლობინის აფინურობის რეგულატორები O2-სთვის. ჰემოგლობინის მოლეკულური ფორმები. ჰემოგლობინის წარმოებულები. სისხლში ჰემოგლობინის განსაზღვრის კლინიკური და დიაგნოსტიკური მნიშვნელობა.
9. ერითროციტების მეტაბოლიზმი: გლიკოლიზის და პენტოზაფოსფატის გზის როლი მომწიფებულ ერითროციტებში. გლუტათიონი: როლი ერითროციტებში. ფერმენტული სისტემები, რომლებიც მონაწილეობენ რეაქტიული ჟანგბადის სახეობების ნეიტრალიზაციაში.
10. სისხლის კოაგულაცია, როგორც პროენზიმის აქტივაციის კასკადი. კოაგულაციის შიდა და გარე გზები. სისხლის კოაგულაციის საერთო გზა: პროთრომბინის გააქტიურება, ფიბრინოგენის ფიბრინად გადაქცევა, ფიბრინის პოლიმერის წარმოქმნა.
11. K ვიტამინის მონაწილეობა სისხლის კოაგულაციის ფაქტორების პოსტტრანსლაციურ მოდიფიკაციაში. დიკუმაროლი, როგორც ანტივიტამინი K.

30.1. სისხლის შემადგენლობა და ფუნქციები.

სისხლი- თხევადი მობილური ქსოვილი, რომელიც ცირკულირებს სისხლძარღვების დახურულ სისტემაში, გადააქვს სხვადასხვა ქიმიკატები ორგანოებსა და ქსოვილებში და აერთიანებს სხვადასხვა უჯრედებში მიმდინარე მეტაბოლურ პროცესებს.

სისხლი შედგება პლაზმა და ფორმის ელემენტები (ერითროციტები, ლეიკოციტები და თრომბოციტები). შრატი განსხვავდება პლაზმისგან ფიბრინოგენის არარსებობით. სისხლის პლაზმის 90% არის წყალი, 10% არის მშრალი ნარჩენი, რომელიც მოიცავს ცილებს, არაცილოვან აზოტოვან კომპონენტებს (ნარჩენი აზოტი), აზოტისგან თავისუფალი ორგანული კომპონენტები და მინერალები.

30.2. სისხლის პლაზმის ცილები.

სისხლის პლაზმა შეიცავს ცილების კომპლექსურ მრავალკომპონენტიან (100-ზე მეტი) ნარევს, რომლებიც განსხვავდება წარმოშობისა და ფუნქციით. პლაზმის ცილების უმეტესობა ღვიძლში სინთეზირდება. იმუნოგლობულინები და რიგი სხვა დამცავი ცილები იმუნოკომპეტენტური უჯრედებით.

30.2.1. ცილის ფრაქციები.პლაზმის ცილების მარილის გამოყოფით შესაძლებელია ალბუმინის და გლობულინის ფრაქციების იზოლირება. ჩვეულებრივ, ამ ფრაქციების შეფარდება არის 1,5 - 2,5. ქაღალდზე ელექტროფორეზის მეთოდის გამოყენება საშუალებას გაძლევთ ამოიცნოთ 5 ცილოვანი ფრაქცია (მიგრაციის სიჩქარის კლებადობით): ალბუმინები, α1 -, α2 -, β- და γ-გლობულინები. თითოეულ ფრაქციაში ფრაქციების უფრო დახვეწილი მეთოდების გამოყენებისას, გარდა ალბუმინისა, შესაძლებელია რამდენიმე ცილის იზოლირება (სისხლის შრატის ცილოვანი ფრაქციების შემცველობა და შემადგენლობა, იხილეთ სურათი 1).

სურათი 1.სისხლის შრატის ცილების ელექტროფეროგრამა და ცილის ფრაქციების შემადგენლობა.

ალბუმინები- პროტეინებთან ერთად მოლეკულური წონადაახლოებით 70000 დიახ. ჰიდროფილურობისა და პლაზმაში მაღალი შემცველობის გამო, ისინი მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ კოლოიდური-ოსმოსური (ონკოზური) არტერიული წნევის შენარჩუნებასა და სისხლსა და ქსოვილებს შორის სითხეების გაცვლის რეგულირებაში. ისინი ასრულებენ სატრანსპორტო ფუნქციას: ახორციელებენ თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების, ნაღვლის პიგმენტების, სტეროიდული ჰორმონების, Ca2 + იონების და მრავალი წამლის გადაცემას. ალბუმინები ასევე ემსახურება როგორც ამინომჟავების მდიდარ და სწრაფად გაყიდულ რეზერვს.

α 1-გლობულინები:

• მჟავე α 1-გლიკოპროტეინი (ოროსომუკოიდი) - შეიცავს 40%-მდე ნახშირწყლებს, მისი იზოელექტრული წერტილი მჟავე გარემოშია (2.7). ამ ცილის ფუნქცია ბოლომდე დადგენილი არ არის; ცნობილია, რომ ანთებითი პროცესის ადრეულ სტადიაზე ოროსომუკოიდი ხელს უწყობს კოლაგენური ბოჭკოების წარმოქმნას ანთების ფოკუსში (J. Musil, 1985).
• α 1 - ანტიტრიფსინი - რიგი პროტეაზას (ტრიფსინი, ქიმოტრიფსინი, კალიკრეინი, პლაზმინი) ინჰიბიტორი. სისხლში α1-ანტიტრიფსინის შემცველობის თანდაყოლილი შემცირება შეიძლება იყოს ბრონქოფილტვის დაავადებებისადმი მიდრეკილების ფაქტორი, ვინაიდან ფილტვის ქსოვილის ელასტიური ბოჭკოები განსაკუთრებით მგრძნობიარეა პროტეოლიზური ფერმენტების მოქმედების მიმართ.
• რეტინოლის დამაკავშირებელი ცილა გადააქვს ცხიმში ხსნადი ვიტამინი A.
• თიროქსინის დამაკავშირებელი ცილა - აკავშირებს და ატარებს იოდის შემცველ ფარისებრი ჯირკვლის ჰორმონებს.
• ტრანსკორტინი - აკავშირებს და ატარებს გლუკოკორტიკოიდულ ჰორმონებს (კორტიზოლი, კორტიკოსტერონი).

α 2-გლობულინები:

• ჰაპტოგლობინები (25% α2-გლობულინები) - ქმნის სტაბილურ კომპლექსს ჰემოგლობინთან, რომელიც ჩნდება პლაზმაში ერითროციტების ინტრავასკულარული ჰემოლიზის შედეგად. ჰაპტოგლობინ-ჰემოგლობინის კომპლექსები ითვისება RES უჯრედების მიერ, სადაც ჰემის და ცილოვანი ჯაჭვები იშლება და რკინა ხელახლა გამოიყენება ჰემოგლობინის სინთეზისთვის. ეს ხელს უშლის ორგანიზმის მიერ რკინის დაკარგვას და ჰემოგლობინის მიერ თირკმელების დაზიანებას.
• ცერულოპლაზმინი - სპილენძის იონების შემცველი ცილა (ცერულოპლაზმინის ერთი მოლეკულა შეიცავს 6-8 Cu2+ იონს), რაც მას ლურჯ ფერს აძლევს. ეს არის ორგანიზმში სპილენძის იონების სატრანსპორტო ფორმა. მას აქვს ოქსიდაზას აქტივობა: ის აჟანგებს Fe2+-ს Fe3+-მდე, რაც უზრუნველყოფს ტრანსფერინის მიერ რკინის შეკავშირებას. შეუძლია არომატული ამინების დაჟანგვა, მონაწილეობს ადრენალინის, ნორეპინეფრინის, სეროტონინის გაცვლაში.

β-გლობულინები:

• ტრანსფერინი - β-გლობულინის ფრაქციის მთავარი ცილა, მონაწილეობს რკინის შებოჭვასა და ტრანსპორტირებაში სხვადასხვა ქსოვილებში, განსაკუთრებით ჰემატოპოეტურ ქსოვილებში. ტრანსფერინი არეგულირებს სისხლში Fe3+ შემცველობას, ხელს უშლის შარდში ჭარბ დაგროვებას და დაკარგვას.
• ჰემოპექსინი - აკავშირებს ჰემს და ხელს უშლის მის დაკარგვას თირკმელების მიერ. ჰემე-ჰემოპექსინის კომპლექსს სისხლიდან იღებს ღვიძლი.
• C-რეაქტიული ცილა (C-RP) - ცილა, რომელსაც შეუძლია მოახდინოს პნევმოკოკის უჯრედის კედლის C-პოლისაქარიდის დალექვა (Ca2 + თანდასწრებით). ბიოლოგიური როლიიგი განისაზღვრება ფაგოციტოზის გააქტიურების და თრომბოციტების აგრეგაციის პროცესის დათრგუნვის უნარით. ჯანმრთელ ადამიანებში C-RP-ს კონცენტრაცია პლაზმაში უმნიშვნელოა და მისი დადგენა შეუძლებელია სტანდარტული მეთოდებით. მწვავე ანთებითი პროცესის დროს ის 20-ჯერ იზრდება, ამ შემთხვევაში სისხლში C-RP გვხვდება. C-RP-ის შესწავლას უპირატესობა აქვს ანთებითი პროცესის სხვა მარკერებთან შედარებით: ESR-ის განსაზღვრა და ლეიკოციტების რაოდენობის დათვლა. ეს მაჩვენებელი უფრო მგრძნობიარეა, მისი ზრდა უფრო ადრე ხდება და აღდგენის შემდეგ სწრაფად უბრუნდება ნორმალურ მდგომარეობას.

γ-გლობულინები:

• იმუნოგლობულინები (IgA, IgG, IgM, IgD, IgE) არის ანტისხეულები, რომლებიც წარმოიქმნება ორგანიზმის მიერ ანტიგენური აქტივობის მქონე უცხო ნივთიერებების შეყვანის საპასუხოდ. იხილეთ 1.2.5 ამ ცილების შესახებ დეტალებისთვის.

30.2.2. სისხლის პლაზმის ცილის შემადგენლობის რაოდენობრივი და ხარისხობრივი ცვლილებები.სხვადასხვა პათოლოგიურ პირობებში, სისხლის პლაზმის ცილის შემადგენლობა შეიძლება შეიცვალოს. ცვლილებების ძირითადი ტიპებია:

• ჰიპერპროტეინემია - პლაზმის მთლიანი ცილის შემცველობის ზრდა. მიზეზები: დიდი რაოდენობით წყლის დაკარგვა (ღებინება, დიარეა, ვრცელი დამწვრობა), ინფექციური დაავადებები (γ-გლობულინების რაოდენობის გაზრდის გამო).
• ჰიპოპროტეინემია - პლაზმაში მთლიანი ცილის შემცველობის დაქვეითება. აღინიშნება ღვიძლის დაავადებების დროს (ცილის სინთეზის დარღვევის გამო), თირკმელების დაავადებებში (შარდში ცილების დაკარგვის გამო), შიმშილის დროს (ცილის სინთეზისთვის ამინომჟავების ნაკლებობის გამო).
• დისპროტეინემია - ცილის ფრაქციების პროცენტული ცვლილება სისხლის პლაზმაში მთლიანი ცილის ნორმალური შემცველობით, მაგალითად, ალბუმინების შემცველობის დაქვეითება და ერთი ან მეტი გლობულინის ფრაქციების შემცველობის ზრდა სხვადასხვა ანთებითი დაავადებების დროს.
• პარაპროტეინემია - სისხლის პლაზმაში პათოლოგიური იმუნოგლობულინების - პარაპროტეინების გამოჩენა, რომლებიც განსხვავდება ნორმალური ცილებისგან ფიზიკოქიმიური თვისებებით და ბიოლოგიური აქტივობით. ასეთი ცილები მოიცავს, მაგალითად, კრიოგლობულინები, წარმოქმნიან ნალექებს ერთმანეთთან 37°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე. პარაპროტეინები გვხვდება სისხლში ვალდენსტრომის მაკროგლობულინემიით, მრავლობითი მიელომით (ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, მათ შეუძლიათ გადალახონ თირკმლის ბარიერი და შარდში აღმოჩნდნენ ბენს-ჯონსის ცილების სახით) . პარაპროტეინემიას ჩვეულებრივ თან ახლავს ჰიპერპროტეინემია.

30.2.3. სისხლის პლაზმის ლიპოპროტეინების ფრაქციები.ლიპოპროტეინები რთული ნაერთებია, რომლებიც სისხლში ლიპიდებს გადააქვთ. Ისინი შეიცავენ: ჰიდროფობიური ბირთვი,შეიცავს ტრიაცილგლიცეროლებს და ქოლესტერინის ეთერებს და ამფიფილური გარსი,წარმოიქმნება ფოსფოლიპიდების, თავისუფალი ქოლესტერინის და აპოპროტეინის ცილების მიერ (სურათი 2). ადამიანის პლაზმა შეიცავს ლიპოპროტეინების შემდეგ ფრაქციებს:

სურათი 2.სისხლის პლაზმის ლიპოპროტეინების სტრუქტურის დიაგრამა.

• მაღალი სიმკვრივის ლიპოპროტეინები ან α-ლიპოპროტეინები , ვინაიდან ქაღალდზე ელექტროფორეზის დროს ისინი მოძრაობენ α-გლობულინებთან ერთად. ისინი შეიცავს ბევრ ცილას და ფოსფოლიპიდს, გადააქვს ქოლესტერინი პერიფერიული ქსოვილებიდან ღვიძლში.
• დაბალი სიმკვრივის ლიპოპროტეინები ან β-ლიპოპროტეინები , ვინაიდან ქაღალდზე ელექტროფორეზის დროს ისინი მოძრაობენ β-გლობულინებთან ერთად. მდიდარია ქოლესტერინით; მისი ტრანსპორტირება ღვიძლიდან პერიფერიულ ქსოვილებში.
• ძალიან დაბალი სიმკვრივის ლიპოპროტეინები ან პრე-β-ლიპოპროტეინები (მდებარეობს α- და β-გლობულინებს შორის ელექტროფორეგრამაზე). ემსახურება როგორც ენდოგენური ტრიაცილგლიცეროლების სატრანსპორტო ფორმას, არის დაბალი სიმკვრივის ლიპოპროტეინების წინამორბედები.
• ქილომიკრონები - ელექტროფორეტულად უმოძრაო; ცარიელ კუჭზე აღებულ სისხლში არ არის. ისინი წარმოადგენენ ეგზოგენური (საკვები) ტრიაცილგლიცეროლების სატრანსპორტო ფორმას.

30.2.4. ანთების მწვავე ფაზის პროტეინები.ეს არის ცილები, რომელთა შემცველობა იზრდება სისხლის პლაზმაში მწვავე ანთებითი პროცესის დროს. ეს მოიცავს, მაგალითად, შემდეგ ცილებს:

1. ჰაპტოგლობინი ;
2. ცერულოპლაზმინი ;
3. C-რეაქტიული ცილა ;
4. α 1-ანტიტრიფსინი ;
5. ფიბრინოგენი (სისხლის კოაგულაციის სისტემის კომპონენტი; იხ. 30.7.2).

ამ ცილების სინთეზის სიჩქარე პირველ რიგში იზრდება ალბუმინების, ტრანსფერინის და ალბუმინების წარმოქმნის შემცირების გამო (პლაზმის ცილების მცირე ნაწილი ყველაზე მაღალი მობილურობით დისკის ელექტროფორეზის დროს და რომელიც შეესაბამება ელექტროფორეგრამის ზოლს ალბუმინების წინ. ), რომლის კონცენტრაცია მცირდება მწვავე ანთების დროს.

მწვავე ფაზის ცილების ბიოლოგიური როლი: ა) ყველა ეს ცილა წარმოადგენს უჯრედების განადგურების დროს გამოთავისუფლებული ფერმენტების ინჰიბიტორებს და ხელს უშლის ქსოვილის მეორად დაზიანებას; ბ) ამ ცილებს აქვთ იმუნოსუპრესიული ეფექტი (V.L. Dotsenko, 1985).

30.2.5. პლაზმის დამცავი ცილები.დამცავი ცილები მოიცავს იმუნოგლობულინებს და ინტერფერონებს.

იმუნოგლობულინები (ანტისხეულები) - ცილების ჯგუფი, რომლებიც წარმოიქმნება ორგანიზმში უცხო სტრუქტურების (ანტიგენების) შეღწევის საპასუხოდ. ისინი სინთეზირდება ლიმფურ კვანძებში და ელენთაში B ლიმფოციტების მიერ. გამოყოფენ 5 კლასს. იმუნოგლობულინები- IgA, IgG, IgM, IgD, IgE.

სურათი 3იმუნოგლობულინების სტრუქტურის სქემა (ცვლადი რეგიონი ნაჩვენებია ნაცრისფერში, მუდმივი რეგიონი არ არის დაჩრდილული).

იმუნოგლობულინების მოლეკულებს აქვთ ერთიანი სტრუქტურული გეგმა. იმუნოგლობულინის (მონომერის) სტრუქტურული ერთეული იქმნება ოთხი პოლიპეპტიდური ჯაჭვით, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული დისულფიდური ბმებით: ორი მძიმე (H ჯაჭვი) და ორი მსუბუქი (L ჯაჭვი) (იხ. სურათი 3). IgG, IgD და IgE ჩვეულებრივ მონომერებია მათი სტრუქტურით, IgM მოლეკულები აგებულია ხუთი მონომერისგან, IgA შედგება ორი ან მეტისგან. სტრუქტურული ერთეულები, ან მონომერები არიან.

ცილის ჯაჭვები, რომლებიც ქმნიან იმუნოგლობულინებს, პირობითად შეიძლება დაიყოს კონკრეტულ დომენებად, ან რეგიონებად, რომლებსაც აქვთ გარკვეული სტრუქტურული და ფუნქციური მახასიათებლები.

ორივე L- და H- ჯაჭვების N-ტერმინალურ რეგიონებს უწოდებენ ცვლადი რეგიონს (V), რადგან მათი სტრუქტურა ხასიათდება მნიშვნელოვანი განსხვავებებით სხვადასხვა კლასის ანტისხეულებში. ცვლადი დომენის შიგნით არის 3 ჰიპერცვლადი რეგიონი ამინომჟავების თანმიმდევრობით ყველაზე დიდი მრავალფეროვნებით. ეს არის ანტისხეულების ცვლადი რეგიონი, რომელიც პასუხისმგებელია ანტიგენების შეკავშირებაზე კომპლემენტარობის პრინციპის მიხედვით; ამ რეგიონში ცილოვანი ჯაჭვების პირველადი სტრუქტურა განსაზღვრავს ანტისხეულების სპეციფიკას.

H და L ჯაჭვების C-ტერმინალურ დომენებს აქვთ შედარებით მუდმივი პირველადი სტრუქტურა ანტისხეულების თითოეულ კლასში და მოიხსენიება როგორც მუდმივი რეგიონი (C). მუდმივი რეგიონი განსაზღვრავს სხვადასხვა კლასის იმუნოგლობულინების თვისებებს, მათ განაწილებას სხეულში და შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს მექანიზმების გაშვებაში, რომლებიც იწვევენ ანტიგენების განადგურებას.

ინტერფერონები - ცილების ოჯახი, რომელიც სინთეზირებულია სხეულის უჯრედების მიერ ვირუსული ინფექციის საპასუხოდ და აქვს ანტივირუსული ეფექტი. არსებობს ინტერფერონის რამდენიმე ტიპი მოქმედების სპეციფიკური სპექტრით: ლეიკოციტები (α-ინტერფერონი), ფიბრობლასტი (β-ინტერფერონი) და იმუნური (γ-ინტერფერონი). ინტერფერონები სინთეზირდება და გამოიყოფა ზოგიერთი უჯრედის მიერ და ავლენს თავის ეფექტს სხვა უჯრედებზე მოქმედებით, ამ მხრივ ისინი ჰგავს ჰორმონებს. ინტერფერონების მოქმედების მექანიზმი ნაჩვენებია სურათზე 4.

სურათი 4ინტერფერონების მოქმედების მექანიზმი (Yu.A. Ovchinnikov, 1987).

უჯრედულ რეცეპტორებთან შეკავშირებით, ინტერფერონები იწვევენ ორი ფერმენტის სინთეზს, 2", 5"-ოლიგოადენილატ სინთეტაზას და პროტეინ კინაზას, სავარაუდოდ შესაბამისი გენების ტრანსკრიფციის დაწყების გამო. ორივე მიღებული ფერმენტი აჩვენებს თავის აქტივობას ორჯაჭვიანი რნმ-ების არსებობისას, კერძოდ, ასეთი რნმ არის მრავალი ვირუსის რეპლიკაციის პროდუქტი ან შეიცავს მათ ვირიონებში. პირველი ფერმენტი ასინთეზირებს 2",5"-ოლიგოადენილატებს (ატფ-დან), რომლებიც ააქტიურებენ უჯრედულ რიბონუკლეაზა I-ს; მეორე ფერმენტი ფოსფორილირებს ტრანსლაციის დაწყების ფაქტორს IF2. ამ პროცესების საბოლოო შედეგი არის ცილის ბიოსინთეზის და ვირუსის რეპროდუქციის დათრგუნვა ინფიცირებულ უჯრედში (Yu.A. Ovchinnikov, 1987).

30.2.6. ფერმენტები სისხლის პლაზმაში.სისხლის პლაზმაში შემავალი ყველა ფერმენტი შეიძლება დაიყოს სამ ჯგუფად:

1. სეკრეტორული ფერმენტები - სინთეზირდება ღვიძლში, გამოიყოფა სისხლში, სადაც ისინი ასრულებენ თავიანთ ფუნქციას (მაგალითად, სისხლის კოაგულაციის ფაქტორები);
2. ექსკრეტორული ფერმენტები - ღვიძლში სინთეზირებული, ჩვეულებრივ გამოიყოფა ნაღველთან ერთად (მაგალითად, ტუტე ფოსფატაზა), მათი შემცველობა და აქტივობა სისხლის პლაზმაში იზრდება ნაღვლის გადინების დარღვევისას;
3. ინდიკატორი ფერმენტები - სინთეზირდება სხვადასხვა ქსოვილებში და ხვდება სისხლში ამ ქსოვილების უჯრედების განადგურებისას. სხვადასხვა უჯრედში ჭარბობს სხვადასხვა ფერმენტი, ამიტომ ორგანოს დაზიანებისას სისხლში ჩნდება მისთვის დამახასიათებელი ფერმენტები. ეს შეიძლება გამოყენებულ იქნას დაავადების დიაგნოსტიკაში.

მაგალითად, თუ ღვიძლის უჯრედები დაზიანებულია ( ჰეპატიტისისხლში იზრდება ალანინ ამინოტრანსფერაზას (ALT), ასპარტატ ამინოტრანსფერაზას (ACT), ლაქტატდეჰიდროგენაზას LDH5 იზოენზიმის, გლუტამატდეჰიდროგენაზას, ორნიტინ კარბამოილ ტრანსფერაზას აქტივობა.

როდესაც მიოკარდიუმის უჯრედები დაზიანებულია ( გულის შეტევა) სისხლში იზრდება ასპარტატამინოტრანსფერაზას (ACT), ლაქტატდეჰიდროგენაზას LDH1, კრეატინ კინაზა MB იზოფერმენტის აქტივობა.

პანკრეასის უჯრედების დაზიანება პანკრეატიტი) სისხლში ზრდის ტრიფსინის, α-ამილაზას, ლიპაზის აქტივობას.

30.3. სისხლის არაცილოვანი აზოტოვანი კომპონენტები (ნარჩენი აზოტი).

ნივთიერებების ამ ჯგუფში შედის: შარდოვანა, შარდმჟავა, ამინომჟავები, კრეატინი, კრეატინინი, ამიაკი, ინდიკანი, ბილირუბინი და სხვა ნაერთები (იხ. სურათი 5). ჯანმრთელი ადამიანების სისხლის პლაზმაში ნარჩენი აზოტის შემცველობა შეადგენს 15-25 მმოლ/ლ. სისხლში ნარჩენი აზოტის მომატებას ე.წ აზოტემია . გამომწვევი მიზეზიდან გამომდინარე, აზოტემია იყოფა შეკავებასა და წარმოქმნად.

შეკავების აზოტემია ხდება შარდში აზოტის მეტაბოლიზმის პროდუქტების (პირველ რიგში შარდოვანას) გამოყოფის დარღვევისას და დამახასიათებელია თირკმლის უკმარისობისთვის. ამ შემთხვევაში სისხლში არაცილოვანი აზოტის 90%-მდე მოდის შარდოვანას აზოტზე ნორმაში 50%-ის ნაცვლად.

წარმოების აზოტემია ვითარდება სისხლში აზოტოვანი ნივთიერებების ჭარბი შეყვანისას ქსოვილის ცილების გაზრდილი დაშლის გამო (ხანგრძლივი შიმშილი, შაქრიანი დიაბეტი, მძიმე დაზიანებები და დამწვრობა, ინფექციური დაავადებები).

ნარჩენი აზოტის განსაზღვრა ხდება სისხლის შრატის ცილებისგან თავისუფალ ფილტრატში. ცილებისგან თავისუფალი ფილტრატის მინერალიზაციის შედეგად კონცენტრირებული H2SO4-ით გაცხელებისას ყველა არაცილოვანი ნაერთების აზოტი გარდაიქმნება (NH4)2SO4 ფორმაში. NH4 + იონები განისაზღვრება ნესლერის რეაგენტის გამოყენებით.

• შარდოვანა -ადამიანის ორგანიზმში ცილის მეტაბოლიზმის მთავარი საბოლოო პროდუქტი. იგი წარმოიქმნება ღვიძლში ამიაკის ნეიტრალიზაციის შედეგად, რომელიც გამოიყოფა ორგანიზმიდან თირკმელებით. ამიტომ, შარდოვანას შემცველობა სისხლში მცირდება ღვიძლის დაავადებების დროს და იზრდება თირკმლის უკმარისობით.
• Ამინომჟავების- შედიან სისხლში კუჭ-ნაწლავის ტრაქტიდან შეწოვისას ან ქსოვილის ცილების დაშლის პროდუქტებია. ჯანმრთელი ადამიანების სისხლში ამინომჟავებში დომინირებს ალანინი და გლუტამინი, რომლებიც ცილის ბიოსინთეზში მონაწილეობასთან ერთად წარმოადგენენ ამიაკის სატრანსპორტო ფორმებს.
• შარდმჟავაარის პურინის ნუკლეოტიდის კატაბოლიზმის საბოლოო პროდუქტი. სისხლში მისი შემცველობა იზრდება პოდაგრით (გაზრდილი განათლების შედეგად) და თირკმლის ფუნქციის დარღვევით (არასაკმარისი გამოყოფის გამო).
• კრეატინი- სინთეზირდება თირკმელებში და ღვიძლში, კუნთებში იქცევა კრეატინ ფოსფატად - ენერგიის წყარო კუნთების შეკუმშვის პროცესებისთვის. კუნთოვანი სისტემის დაავადებებით, სისხლში კრეატინის შემცველობა მნიშვნელოვნად იზრდება.
• კრეატინინი- აზოტის მეტაბოლიზმის საბოლოო პროდუქტი, რომელიც წარმოიქმნება კუნთებში კრეატინ ფოსფატის დეფოსფორილირების შედეგად, გამოიყოფა ორგანიზმიდან თირკმელებით. კრეატინინის შემცველობა სისხლში მცირდება კუნთოვანი სისტემის დაავადებებით, იზრდება თირკმლის უკმარისობით.
• მიუთითებს -ინდოლის დეტოქსიკაციის პროდუქტი, წარმოიქმნება ღვიძლში, გამოიყოფა თირკმელებით. მისი შემცველობა სისხლში მცირდება ღვიძლის დაავადებების დროს, მატულობს - ნაწლავში ცილის დაშლის პროცესების გაზრდით, თირკმელების დაავადებებით.
• ბილირუბინი (პირდაპირი და არაპირდაპირი)ჰემოგლობინის კატაბოლიზმის პროდუქტებია. სიყვითლის დროს სისხლში ბილირუბინის შემცველობა იზრდება: ჰემოლიზური (არაპირდაპირი ბილირუბინის გამო), ობსტრუქციული (პირდაპირი ბილირუბინის გამო), პარენქიმული (ორივე ფრაქციის გამო).

სურათი 5სისხლის პლაზმის არაცილოვანი აზოტოვანი ნაერთები.

30.4. სისხლის აზოტისგან თავისუფალი ორგანული კომპონენტები.

ნივთიერებების ამ ჯგუფში შედის საკვები ნივთიერებები (ნახშირწყლები, ლიპიდები) და მათი მეტაბოლური პროდუქტები (ორგანული მჟავები). უმაღლესი ღირებულებაკლინიკაში ხდება სისხლში გლუკოზის, ქოლესტერინის, თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავების, კეტონური სხეულების და რძემჟავას შემცველობის განსაზღვრა. ამ ნივთიერებების ფორმულები ნაჩვენებია სურათზე 6.

• გლუკოზა- სხეულის მთავარი ენერგეტიკული სუბსტრატი. ჯანმრთელ ადამიანებში მისი შემცველობა სისხლში უზმოზე არის 3,3 - 5,5 მმოლ/ლ. სისხლში გლუკოზის მომატება (ჰიპერგლიკემია)შეინიშნება ჭამის შემდეგ, ემოციური სტრესით, შაქრიანი დიაბეტის, ჰიპერთირეოზის, იცენკო-კუშინგის დაავადების მქონე პაციენტებში. სისხლში გლუკოზის დაქვეითება (ჰიპოგლიკემია)შეინიშნება შიმშილის, ინტენსიური ფიზიკური დატვირთვის, ალკოჰოლის მწვავე მოწამვლის, ინსულინის ჭარბი დოზის დროს.
• ქოლესტერინი- ბიოლოგიური მემბრანების სავალდებულო ლიპიდური კომპონენტი, სტეროიდული ჰორმონების წინამორბედი, ვიტამინი D3, ნაღვლის მჟავები. მისი შემცველობა ჯანმრთელი ადამიანების სისხლის პლაზმაში შეადგენს 3,9 - 6,5 მმოლ/ლ. სისხლში ქოლესტერინის დონის მატება ჰიპერქოლესტერინემია) აღინიშნება ათეროსკლეროზის, შაქრიანი დიაბეტის, მიქსედემის, ქოლელითიაზიის დროს. სისხლში ქოლესტერინის დონის დაქვეითება ( ჰიპოქოლესტერინემია) გვხვდება ჰიპერთირეოზის, ღვიძლის ციროზის, ნაწლავის დაავადებების, შიმშილის, ქოლეტური პრეპარატების მიღებისას.
• თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავები (FFA)გამოიყენება ქსოვილებისა და ორგანოების მიერ, როგორც ენერგეტიკული მასალა. სისხლში FFA-ს შემცველობა იზრდება უზმოზე, შაქრიანი დიაბეტის დროს, ადრენალინის და გლუკოკორტიკოიდების მიღების შემდეგ; მცირდება ჰიპოთირეოზის დროს, ინსულინის შეყვანის შემდეგ.
• კეტონის სხეულები.კეტონის სხეულები არის აცეტოაცეტატი, β-ჰიდროქსიბუტირატი, აცეტონი- ცხიმოვანი მჟავების არასრული დაჟანგვის პროდუქტები. სისხლში კეტონის სხეულების შემცველობა იზრდება ( ჰიპერკეტონემია) მარხვის, ცხელების, დიაბეტის დროს.
• რძემჟავა (ლაქტატი)არის ნახშირწყლების ანაერობული დაჟანგვის საბოლოო პროდუქტი. მისი შემცველობა სისხლში იმატებს ჰიპოქსიის დროს (ფიზიკური აქტივობა, ფილტვების, გულის, სისხლის დაავადებები).
• პირუვიტის მჟავა (პირუვატი)- ნახშირწყლებისა და ზოგიერთი ამინომჟავების კატაბოლიზმის შუალედური პროდუქტი. სისხლში პირუვინის მჟავას შემცველობის ყველაზე მკვეთრი მატება შეინიშნება კუნთოვანი მუშაობისა და ვიტამინის B1 დეფიციტის დროს.

სურათი 6სისხლის პლაზმის აზოტისგან თავისუფალი ორგანული ნივთიერებები.

30.5. სისხლის პლაზმის მინერალური კომპონენტები.

მინერალები სისხლის პლაზმის აუცილებელი კომპონენტებია. ყველაზე მნიშვნელოვანი კათიონებია ნატრიუმის, კალიუმის, კალციუმის და მაგნიუმის იონები. მათ შეესაბამება ანიონები: ქლორიდები, ბიკარბონატები, ფოსფატები, სულფატები. სისხლის პლაზმაში კათიონების ნაწილი დაკავშირებულია ორგანულ ანიონებთან და პროტეინებთან. ყველა კატიონის ჯამი უდრის ანიონთა ჯამს, რადგან სისხლის პლაზმა ელექტრული ნეიტრალურია.

• ნატრიუმიარის უჯრედგარე სითხის მთავარი კატიონი. მისი შემცველობა სისხლის პლაზმაში შეადგენს 135 - 150 მმოლ/ლ. ნატრიუმის იონები მონაწილეობენ უჯრედგარე სითხის ოსმოსური წნევის შენარჩუნებაში. ჰიპერნატრემია აღინიშნება თირკმელზედა ჯირკვლის ქერქის ჰიპერფუნქციით, ნატრიუმის ქლორიდის ჰიპერტონული ხსნარის პარენტერალურად შეყვანით. ჰიპონატრიემია შეიძლება გამოწვეული იყოს უმარილო დიეტით, თირკმელზედა ჯირკვლის უკმარისობით, დიაბეტური აციდოზით.
• კალიუმიარის მთავარი უჯრედშიდა კატიონი. სისხლის პლაზმაში ის შეიცავს 3,9 მმოლ/ლ ოდენობით, ხოლო ერითროციტებში - 73,5-112 მმოლ/ლ. ნატრიუმის მსგავსად, კალიუმიც ინარჩუნებს ოსმოსურ და მჟავა-ტუტოვანი ჰომეოსტაზს უჯრედში. ჰიპერკალიემია აღინიშნება უჯრედების გაზრდილი დესტრუქციის (ჰემოლიზური ანემია, გახანგრძლივებული კრახის სინდრომი), თირკმელებით კალიუმის ექსკრეციის დარღვევით, ორგანიზმის გაუწყლოებით. ჰიპოკალიემია აღინიშნება თირკმელზედა ჯირკვლის ქერქის ჰიპერფუნქციით, დიაბეტური აციდოზით.
• კალციუმისისხლის პლაზმაში შედის ფორმების სახით. სხვადასხვა ფუნქციების შესრულება: ასოცირებული ცილებთან (0,9 მმოლ/ლ), იონიზირებული (1,25 მმოლ/ლ) და არაიონიზირებული (0,35 მმოლ/ლ). ბიოლოგიურად აქტიურია მხოლოდ იონიზებული კალციუმი. ჰიპერკალციემია შეინიშნება ჰიპერპარათირეოზის, ჰიპერვიტამინოზის D, იცენკო-კუშინგის სინდრომის, დესტრუქციული პროცესების დროს ძვლოვან ქსოვილში. ჰიპოკალციემია ხდება რაქიტის, ჰიპოპარათირეოზის, თირკმლის დაავადების დროს.
• ქლორიდებიშეიცავს სისხლის პლაზმაში 95-110 მმოლ/ლ ოდენობით, მონაწილეობს ოსმოსური წნევის შენარჩუნებაში, უჯრედგარე სითხის მჟავა-ტუტოვანი მდგომარეობის შენარჩუნებაში. ჰიპერქლორემია აღინიშნება გულის უკმარისობით, არტერიული ჰიპერტენზია, ჰიპოქლორემია - ღებინება, თირკმლის დაავადება.
• ფოსფატებისისხლის პლაზმაში არის ბუფერული სისტემის კომპონენტები, მათი კონცენტრაცია არის 1-1,5 მმოლ/ლ. ჰიპერფოსფატემია აღინიშნება თირკმელების დაავადებების, ჰიპოპარათირეოზის, D ჰიპერვიტამინოზის დროს. ჰიპოფოსფატემია აღინიშნება ჰიპერპარათირეოზის, მიქსედემის, რაქიტის დროს.

0.6. მჟავა-ტუტოვანი მდგომარეობა და მისი რეგულაცია.

მჟავა-ტუტოვანი მდგომარეობა (CBS) - წყალბადის (H+) და ჰიდროქსილის (OH-) იონების კონცენტრაციის თანაფარდობა სხეულის სითხეებში. ჯანსაღი ადამიანი ხასიათდება CBS ინდიკატორების შედარებითი მუდმივობით, ერთობლივი მოქმედების გამო ბუფერული სისტემებისისხლის და ფიზიოლოგიური კონტროლი (რესპირატორული და ექსკრეციული).

30.6.1. სისხლის ბუფერული სისტემები.სხეულის ბუფერული სისტემები შედგება სუსტი მჟავებისა და მათი მარილებისგან ძლიერი ფუძეებით. თითოეული ბუფერული სისტემა ხასიათდება ორი ინდიკატორით:

• ბუფერული pH(დამოკიდებულია ბუფერული კომპონენტების თანაფარდობაზე);
• ბუფერული ავზი, ანუ ძლიერი ფუძის ან მჟავის რაოდენობა, რომელიც უნდა დაემატოს ბუფერულ ხსნარს pH ერთით შესაცვლელად (დამოკიდებულია ბუფერული კომპონენტების აბსოლუტურ კონცენტრაციაზე).

გამოირჩევა შემდეგი სისხლის ბუფერული სისტემები:

• ბიკარბონატი(H2CO3 /NaHCO3);
• ფოსფატი(NaH2PO4 /Na2HPO4);
• ჰემოგლობინი(დეოქსიჰემოგლობინი, როგორც ოქსიჰემოგლობინის სუსტი მჟავა/კალიუმის მარილი);
• ცილის(მისი მოქმედება განპირობებულია ცილების ამფოტერული ბუნებით). ბიკარბონატი და მჭიდროდ დაკავშირებული ჰემოგლობინის ბუფერული სისტემები ერთად შეადგენს სისხლის ბუფერული სიმძლავრის 80%-ზე მეტს.

30.6.2. CBS-ის რესპირატორული რეგულირებახორციელდება გარე სუნთქვის ინტენსივობის შეცვლით. სისხლში CO2 და H+ დაგროვებით იზრდება ფილტვის ვენტილაცია, რაც იწვევს სისხლის გაზის შემადგენლობის ნორმალიზებას. ნახშირორჟანგის და H + კონცენტრაციის დაქვეითება იწვევს ფილტვის ვენტილაციის დაქვეითებას და ამ მაჩვენებლების ნორმალიზებას.

30.6.3. თირკმლის რეგულირება KOSიგი ძირითადად ხორციელდება სამი მექანიზმით:

• ბიკარბონატების რეაბსორბცია (თირკმლის მილაკების უჯრედებში ნახშირბადის მჟავა H2CO3 წარმოიქმნება H2O-დან და CO2-დან; იგი იშლება, H+ გამოიყოფა შარდში, HCO3 ხელახლა შეიწოვება სისხლში);
• Na + გლომერულური ფილტრატის რეაბსორბცია H+-ის სანაცვლოდ (ამ შემთხვევაში ფილტრატში Na2HPO4 გადაიქცევა NaH2PO4-ად და შარდის მჟავიანობა იზრდება) ;
• NH სეკრეცია 4 + (მილაკების უჯრედებში გლუტამინის ჰიდროლიზის დროს წარმოიქმნება NH3; ის ურთიერთქმედებს H +-თან, წარმოიქმნება NH4 + იონები, რომლებიც გამოიყოფა შარდში.

30.6.4. სისხლის CBS-ის ლაბორატორიული მაჩვენებლები. CBS-ის დასახასიათებლად გამოიყენება შემდეგი ინდიკატორები:

• სისხლის pH;
• CO2-ის ნაწილობრივი წნევა (pCO2) სისხლი;
• O2-ის ნაწილობრივი წნევა (pO2) სისხლი;
• ბიკარბონატების შემცველობა სისხლში pH და pCO2 მოცემული მნიშვნელობებით ( ფაქტობრივი ან ნამდვილი ბიკარბონატი, AB );
• ბიკარბონატების შემცველობა პაციენტის სისხლში სტანდარტულ პირობებში, ე.ი. рСО2 =40 მმ Hg-ზე. ( სტანდარტული ბიკარბონატი, სბ );
• საფუძვლების ჯამი სისხლის ყველა ბუფერული სისტემა ( BB );
• ჭარბი ან ბაზის დეფიციტი სისხლი ამ პაციენტის ნორმასთან შედარებით ( BE , ინგლისურიდან. ბაზის ჭარბი).

პირველი სამი ინდიკატორი განისაზღვრება უშუალოდ სისხლში სპეციალური ელექტროდების გამოყენებით, მიღებული მონაცემების საფუძველზე, დანარჩენი მაჩვენებლები გამოითვლება ნომოგრამების ან ფორმულების გამოყენებით.

30.6.5. სისხლის COS-ის დარღვევა.არსებობს მჟავა-ტუტოვანი დარღვევების ოთხი ძირითადი ფორმა:

• მეტაბოლური აციდოზი - გვხვდება შაქრიანი დიაბეტით და შიმშილით (სისხლში კეტონური სხეულების დაგროვების გამო), ჰიპოქსიით (ლაქტატის დაგროვების გამო). ამ დარღვევით მცირდება სისხლის pCO2 და [HCO3 -], იზრდება NH4+-ის გამოყოფა შარდთან ერთად;
• რესპირატორული აციდოზი - ხდება ბრონქიტის, პნევმონიის, ბრონქული ასთმის დროს (სისხლში ნახშირორჟანგის შეკავების შედეგად). ამ დარღვევით იზრდება pCO2 და სისხლი, იზრდება NH4+-ის ექსკრეცია შარდთან ერთად;
• მეტაბოლური ალკალოზი - ვითარდება მჟავების დაკარგვით, მაგალითად, დაუოკებელი ღებინებით. ამ დარღვევით იზრდება pCO2 და სისხლი, იზრდება HCO3 გამოყოფა - შარდთან ერთად შარდის მჟავიანობა მცირდება.
• რესპირატორული ალკალოზი - შეინიშნება ფილტვების გაზრდილი ვენტილაციის დროს, მაგალითად, მთამსვლელებში მაღალ სიმაღლეზე. ამ დარღვევით მცირდება სისხლის pCO2 და [HCO3 -], ხოლო შარდის მჟავიანობა მცირდება.

მეტაბოლური აციდოზის სამკურნალოდ გამოიყენება ნატრიუმის ბიკარბონატის ხსნარის შეყვანა; მეტაბოლური ალკალოზის სამკურნალოდ - გლუტამინის მჟავას ხსნარის შეყვანა.

30.7. სისხლის კოაგულაციის ზოგიერთი მოლეკულური მექანიზმი.

30.7.1. სისხლის შედედება- მოლეკულური პროცესების ერთობლიობა, რომელიც იწვევს დაზიანებული გემიდან სისხლდენის შეწყვეტას თრომბის (თრომბის) წარმოქმნის შედეგად. სისხლის კოაგულაციის პროცესის ზოგადი სქემა ნაჩვენებია სურათზე 7.

სურათი 7სისხლის კოაგულაციის ზოგადი სქემა.

კოაგულაციური ფაქტორების უმეტესობა სისხლში არის არააქტიური წინამორბედების - პროენზიმების სახით, რომელთა გააქტიურება ხორციელდება ნაწილობრივი პროტეოლიზი. სისხლის კოაგულაციის რიგი ფაქტორები არის ვიტამინი K-ზე დამოკიდებული: პროთრომბინი (II ფაქტორი), პროკონვერტინი (VII ფაქტორი), საშობაო ფაქტორები (IX) და სტიუარტ-პროვერი (X). K ვიტამინის როლი განისაზღვრება გლუტამატის ნარჩენების კარბოქსილირებაში მონაწილეობით ამ ცილების N-ტერმინალურ რეგიონში γ-კარბოქსიგლუტამატის წარმოქმნით.

სისხლის კოაგულაცია არის რეაქციების კასკადი, რომლის დროსაც ერთი კოაგულაციური ფაქტორის გააქტიურებული ფორმა კატალიზებს ააქტიურებს მომდევნო ფაქტორს, სანამ არ გააქტიურდება საბოლოო ფაქტორი, რომელიც წარმოადგენს თრომბის სტრუქტურულ საფუძველს.

კასკადის მექანიზმის მახასიათებლებიარის შემდეგი:

1) თრომბის წარმოქმნის პროცესის გამომწვევი ფაქტორის არარსებობის შემთხვევაში, რეაქცია არ შეიძლება მოხდეს. ამიტომ, სისხლის კოაგულაციის პროცესი შემოიფარგლება მხოლოდ სისხლის ნაკადის იმ ნაწილით, სადაც ჩნდება ასეთი ინიციატორი;

2) სისხლის კოაგულაციის საწყის ეტაპებზე მოქმედი ფაქტორები საჭიროა ძალიან მცირე რაოდენობით. კასკადის თითოეულ რგოლზე მათი ეფექტი მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია ( გაძლიერებულია), რაც იწვევს სწრაფ რეაგირებას დაზიანებაზე.

ნორმალურ პირობებში არსებობს სისხლის შედედების შიდა და გარე გზები. შიდა გზა იწყება ატიპიურ ზედაპირთან შეხებით, რაც იწვევს სისხლში თავდაპირველად არსებული ფაქტორების გააქტიურებას. გარე გზა კოაგულაცია იწყება ნაერთებით, რომლებიც ჩვეულებრივ არ არის სისხლში, მაგრამ შედიან იქ ქსოვილის დაზიანების შედეგად. ორივე ეს მექანიზმი აუცილებელია სისხლის კოაგულაციის პროცესის ნორმალური მიმდინარეობისათვის; ისინი განსხვავდებიან მხოლოდ საწყის ეტაპებზე, შემდეგ კი გაერთიანდებიან საერთო გზა იწვევს ფიბრინის შედედების წარმოქმნას.

30.7.2. პროთრომბინის გააქტიურების მექანიზმი.არააქტიური თრომბინის წინამორბედი - პროთრომბინი - სინთეზირდება ღვიძლში. მის სინთეზში მონაწილეობს ვიტამინი K. პროთრომბინი შეიცავს იშვიათი ამინომჟავის - γ-კარბოქსიგლუტამატის (შემოკლებით აღნიშვნა - Gla) ნარჩენებს. პროთრომბინის აქტივაციის პროცესში ჩართულია თრომბოციტების ფოსფოლიპიდები, Ca2+ იონები და კოაგულაციის ფაქტორები Va და Xa. აქტივაციის მექანიზმი წარმოდგენილია შემდეგნაირად (სურათი 8).

Ფიგურა 8თრომბოციტებზე პროთრომბინის აქტივაციის სქემა (R. Murray et al., 1993).

სისხლძარღვის დაზიანება იწვევს სისხლის თრომბოციტების ურთიერთქმედებას სისხლძარღვის კედლის კოლაგენურ ბოჭკოებთან. ეს იწვევს თრომბოციტების განადგურებას და ხელს უწყობს უარყოფითად დამუხტული ფოსფოლიპიდური მოლეკულების განთავისუფლებას თრომბოციტების პლაზმური მემბრანის შიდა მხრიდან. ფოსფოლიპიდების უარყოფითად დამუხტული ჯგუფები აკავშირებენ Ca2+ იონებს. Ca2+ იონები, თავის მხრივ, ურთიერთქმედებენ γ-კარბოქსიგლუტამატის ნარჩენებთან პროთრომბინის მოლეკულაში. ეს მოლეკულა ფიქსირდება თრომბოციტების მემბრანაზე სასურველი ორიენტაციით.

თრომბოციტების მემბრანა ასევე შეიცავს რეცეპტორებს ვა ფაქტორისთვის. ეს ფაქტორი უკავშირდება მემბრანას და ამაგრებს Xa ფაქტორს. ფაქტორი Xa არის პროტეაზა; ის წყვეტს პროთრომბინის მოლეკულას გარკვეულ ადგილებში, რის შედეგადაც წარმოიქმნება აქტიური თრომბინი.

30.7.3. ფიბრინოგენის ფიბრინად გადაქცევა.ფიბრინოგენი (I ფაქტორი) არის პლაზმის ხსნადი გლიკოპროტეინი, რომლის მოლეკულური წონაა დაახლოებით 340 000. ის სინთეზირდება ღვიძლში. ფიბრინოგენის მოლეკულა შედგება ექვსი პოლიპეპტიდური ჯაჭვისგან: ორი A α ჯაჭვი, ორი B β ჯაჭვი და ორი γ ჯაჭვი (იხ. სურათი 9). ფიბრინოგენის პოლიპეპტიდური ჯაჭვების ბოლოები ატარებენ უარყოფით მუხტს. ეს განპირობებულია დიდი რაოდენობით გლუტამატისა და ასპარტატის ნარჩენების არსებობით Aa და Bb ჯაჭვების N-ტერმინალურ რეგიონებში. გარდა ამისა, Bb ჯაჭვების B- რეგიონები შეიცავს იშვიათი ამინომჟავის ტიროზინ-O-სულფატის ნარჩენებს, რომლებიც ასევე უარყოფითად არის დამუხტული:

ეს ხელს უწყობს ცილის წყალში ხსნადობას და ხელს უშლის მისი მოლეკულების აგრეგაციას.

სურათი 9ფიბრინოგენის სტრუქტურის სქემა; ისრებში ნაჩვენებია თრომბინის მიერ ჰიდროლიზებული ბმები. R. Murray et al., 1993).

ფიბრინოგენის ფიბრინად გარდაქმნა კატალიზებს თრომბინი (ფაქტორი IIa). თრომბინი ჰიდროლიზებს ოთხ პეპტიდურ კავშირს ფიბრინოგენში: ორ ბმას A α ჯაჭვებში და ორ ბმას B β ჯაჭვებში. ფიბრინოპეპტიდები A და B იხსნება ფიბრინოგენის მოლეკულისგან და წარმოიქმნება ფიბრინის მონომერი (მისი შემადგენლობაა α2 β2 γ2). ფიბრინის მონომერები წყალში უხსნადია და ადვილად ერწყმის ერთმანეთს, ქმნიან ფიბრინის შედედებას.

ფიბრინის შედედების სტაბილიზაცია ხდება ფერმენტის მოქმედებით ტრანსგლუტამინაზა (ფაქტორი XIIIa). ამ ფაქტორს ასევე ააქტიურებს თრომბინი. ტრანსგლუტამინაზა აყალიბებს ჯვარედინი კავშირებს ფიბრინის მონომერებს შორის კოვალენტური იზოპეპტიდური ბმების გამოყენებით.

30.8. ერითროციტების მეტაბოლიზმის თავისებურებები.

30.8.1. სისხლის წითელი უჯრედები - მაღალ სპეციალიზებული უჯრედები, რომელთა ძირითადი ფუნქციაა ჟანგბადის ტრანსპორტირება ფილტვებიდან ქსოვილებში. ერითროციტების სიცოცხლის ხანგრძლივობა საშუალოდ 120 დღეა; მათი განადგურება ხდება რეტიკულოენდოთელური სისტემის უჯრედებში. სხეულის უჯრედების უმეტესობისგან განსხვავებით, ერითროციტს აკლია უჯრედის ბირთვი, რიბოსომები და მიტოქონდრია.

30.8.2. ენერგიის გაცვლა.ერითროციტების ძირითადი ენერგეტიკული სუბსტრატი არის გლუკოზა, რომელიც გამოდის სისხლის პლაზმიდან გაადვილებული დიფუზიით. ერითროციტების მიერ გამოყენებული გლუკოზის დაახლოებით 90% ექვემდებარება გლიკოლიზი(ანაერობული დაჟანგვა) საბოლოო პროდუქტის - რძემჟავას (ლაქტატის) წარმოქმნით. დაიმახსოვრე ფუნქციები, რომლებსაც გლიკოლიზი ასრულებს მომწიფებულ სისხლის წითელ უჯრედებში:

1) გლიკოლიზის რეაქციებში იქმნება ATPმეშვეობით სუბსტრატის ფოსფორილირება . ერითროციტებში ატფ-ის გამოყენების ძირითადი მიმართულებაა Na +, K + -ATPase-ს მუშაობის უზრუნველყოფა. ეს ფერმენტი გადააქვს Na+ იონებს ერითროციტებიდან სისხლის პლაზმაში, ხელს უშლის Na+ ერითროციტებში დაგროვებას და ხელს უწყობს ამ სისხლის უჯრედების გეომეტრიული ფორმის შენარჩუნებას (ბიკონკავე დისკი).

2) დეჰიდროგენაციის რეაქციაში გლიცერალდეჰიდი-3-ფოსფატიწარმოიქმნება გლიკოლიზის დროს NADH. ეს კოენზიმი არის ფერმენტის კოფაქტორი მეტემოგლობინის რედუქტაზა მონაწილეობს მეტემოგლობინის ჰემოგლობინის აღდგენაში შემდეგი სქემის მიხედვით:

ეს რეაქცია ხელს უშლის მეტემოგლობინის დაგროვებას ერითროციტებში.

3) გლიკოლიზის მეტაბოლიტი 1, 3-დიფოსფოგლიცერატიშეუძლია ფერმენტის მონაწილეობით დიფოსფოგლიცერატი მუტაზა 3-ფოსფოგლიცერატის თანდასწრებით გარდაიქმნება 2, 3-დიფოსფოგლიცერატი:

2,3-დიფოსფოგლიცერატი მონაწილეობს ჟანგბადთან ჰემოგლობინის მიდრეკილების რეგულირებაში. მისი შემცველობა ერითროციტებში იმატებს ჰიპოქსიის დროს. 2,3-დიფოსფოგლიცერატის ჰიდროლიზი ახდენს ფერმენტის კატალიზებას დიფოსფოგლიცერატ ფოსფატაზა.

ერითროციტების მიერ მოხმარებული გლუკოზის დაახლოებით 10% გამოიყენება პენტოზაფოსფატის დაჟანგვის გზაზე. ამ გზის რეაქციები ემსახურება NADPH-ის ძირითად წყაროს ერითროციტებისთვის. ეს კოენზიმი საჭიროა დაჟანგული გლუტათიონის (იხ. 30.8.3) შემცირებულ ფორმაში გადასაყვანად. პენტოზა ფოსფატის გზის ძირითადი ფერმენტის დეფიციტი - გლუკოზა-6-ფოსფატდეჰიდროგენაზა - თან ახლავს ერითროციტებში NADPH / NADP + თანაფარდობის დაქვეითება, გლუტათიონის დაჟანგული ფორმის შემცველობის ზრდა და უჯრედების წინააღმდეგობის დაქვეითება (ჰემოლიზური ანემია).

30.8.3. ერითროციტებში რეაქტიული ჟანგბადის სახეობების ნეიტრალიზაციის მექანიზმები.მოლეკულური ჟანგბადი გარკვეულ პირობებში შეიძლება გარდაიქმნას აქტიურ ფორმებად, რომელშიც შედის სუპეროქსიდის ანიონი O2 -, წყალბადის ზეჟანგი H2 O2, OH ჰიდროქსილის რადიკალი. და ერთჯერადი ჟანგბადი 1 O2. ჟანგბადის ეს ფორმები ძალიან რეაქტიულია, შეიძლება ჰქონდეს საზიანო გავლენა ბიოლოგიური მემბრანების ცილებსა და ლიპიდებზე და გამოიწვიოს უჯრედების განადგურება. რაც უფრო მაღალია O2-ის შემცველობა, მით უფრო მეტად ყალიბდება მისი აქტიური ფორმები. ამრიგად, ერითროციტები, რომლებიც მუდმივად ურთიერთობენ ჟანგბადთან, შეიცავს ეფექტურ ანტიოქსიდანტურ სისტემებს, რომლებსაც შეუძლიათ აქტიური ჟანგბადის მეტაბოლიტების განეიტრალება.

ანტიოქსიდანტური სისტემების მნიშვნელოვანი კომპონენტია ტრიპეპტიდი გლუტათიონი,წარმოიქმნება ერითროციტებში γ-გლუტამილცისტეინისა და გლიცინის ურთიერთქმედების შედეგად:

გლუტათიონის შემცირებული ფორმა (შემოკლებით G-SH) მონაწილეობს წყალბადის ზეჟანგის და ორგანული პეროქსიდების (R-O-OH) ნეიტრალიზაციაში. ეს წარმოქმნის წყალს და დაჟანგულ გლუტათიონს (შემოკლებით G-S-S-G).

დაჟანგული გლუტათიონის გარდაქმნა შემცირებულ გლუტათიონად კატალიზებულია ფერმენტის მიერ გლუტათიონის რედუქტაზა. წყალბადის წყარო - NADPH (პენტოზა ფოსფატის გზიდან, იხ. 30.8.2):

სისხლის წითელი უჯრედები ასევე შეიცავს ფერმენტებს სუპეროქსიდის დისმუტაზა და კატალაზა ასრულებს შემდეგ გარდაქმნებს:

ანტიოქსიდანტურ სისტემებს განსაკუთრებული მნიშვნელობა ენიჭება ერითროციტებისთვის, ვინაიდან ერითროციტები არ განაახლებს ცილებს სინთეზით.