Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

Tanfolyami munka

a témában:

« Biokémiai utak a mentális és idegrendszeri betegségek mechanizmusainak vizsgálatában»

BEVEZETÉS

A központi idegrendszer kóros állapotai számosak, változatosak, előfordulási és fejlődési mechanizmusukat tekintve rendkívül összetettek. Ez a munka csak azt mutatja be, hogy a biokémikusok milyen módon értek el bizonyos sikereket a kóros folyamatok egyes elemeinek megértésében, amelyek számos központi idegrendszeri betegség és betegségi állapot hátterében állnak.

1. A BELSŐ MEGERŐSÍTÉS KÉMIAI TÉNYEZŐIKábítószer-függőségben

A primitív szervezetekben a központi idegrendszer reakciói láncolatának, amely egy vagy másik motiváció hatására kezdődik, például éhség, szaporodási ösztön stb., minimális számú köztes láncszem van, és a közvetlen láncolattal végződik. a cél elérése vagy elmulasztása. A végső cél elérése a legegyszerűbb megerősítés, a jutalmazó tényező. A viszonylag magasan fejlett szervezetekben a cél elérésének folyamata több szakaszra osztható. A köztes szakasz teljesítését nem jutalmazza a végeredmény, és mint megállapítottuk, létezik egy ún. belső megerősítés. Például egy bizonyos munka elvégzése, modern ember, általában nem kap élelmiszerjutalmat annak befejezése után, hanem pénzt kap, miközben bizonyos elégedettséget és bizalmat tapasztal abban, hogy a pénz segítségével elérheti az élelmiszerszerzés és -fogyasztás célját. A központi idegrendszerben az elégedettség érzését számos humorális tényező adhatja, amelyek között elsősorban a neuropeptidek – az opioidok egy része, a neurotenzin stb.

A legegyszerűbb kísérlet, amely lehetővé teszi ezeknek a humorális tényezőknek az állatkísérletekben való feltárását, az az, hogy lehetőséget biztosítanak számukra olyan anyagok kiválasztására, amelyek az agykamrába önmagukban beadva kellemes érzéseket keltenek. Például egy fehér patkány, akinek az agyba beültetett kanülje van, és amely képes egyik vagy másik pedál megnyomásával befecskendezni magának a vizsgált anyagok egyikének oldatát, meglehetősen gyorsan átmegy a véletlenszerűen különböző pedálok lenyomásáról a nyilvánvalóan előnyös ön- anyagok meglehetősen szűk körének beadása. Vannak bonyolultabb formái is az ilyen kísérleteknek.

Ennek eredményeként az opioid neuropeptidek egy része most az előnyben részesített anyagok – valószínűleg belső erősítők – kategóriába tartozik. - eidorfinÉs eike falins, és neurotenzin. Ugyanakkor az ellenkező hatású neuropeptideket is kimutatják: vazopresszinés láthatóan melanostatinÉs tiroliberin.

A jutalom neuropeptidek kívülről történő bevezetésével az állat eltekint a természetes körülmények között szükséges normális mechanizmustól, hogy biztosítsa a célhoz vezető utat, melynek teljesítését egy belső kémiai jel - egy belső elégedettségi tényező - kialakulásával jutalmazza. .

Sok kutató ezeket a kísérleteket a kábítószer-függőség modelljének tekinti. Ebből a szempontból a kábítószer-függőség lényege abban áll, hogy a természetes belső kémiai jutalmat egy külső vegyi anyaggal helyettesítik. Az ilyen helyettesítés, a belső tényező kémiai megfelelőjének rendelkezésre állása mellett, nem igényel céltudatos munkát és számos egyéb folyamatot az elégedettség, az élvezet stb. Exogén opiátok - morfinés analógjai - belső opioidok ekvivalensei, amelyek az opioid neuropeptidekkel azonos osztályú agyi receptorokkal lépnek kölcsönhatásba. Jellemző, hogy a kábítószer-függők elvonási tüneteinek enyhítésére a leginkább bevált eszköz az opiátreceptorok specifikus blokkolója - naloxon, valamint analógjai.

Az ópiátok okozta függőség mechanizmusai tehát olyan értelmezést találnak, amely meglehetősen megalapozott hipotézisek közé sorolható. Számos más gyógyszer esetében bonyolultabb a helyzet - kokain, kaniabinoidok, LSD, mezkalinok A fentiekhez hasonló hipotéziseket veszünk figyelembe néhányukkal kapcsolatban. Különösen, catejo l aminok, különösen noradrenalin,És szerotonin, az agy bizonyos területein részt vesznek a belső megerősítés folyamataiban. Ezt bizonyítja a katecholaminerg és szerotonerg pályák mentén elhelyezkedő zónák jelenléte, amelyek irritációja elégedettség, örömérzetet stb. A fent említett narkotinok közül sokról ismert, hogy zavarja a katekolaminerg és szerotonerg neurotranszmissziót. Ezért, bár kisebb bizonyítékkal, mint az opiát drogok esetében, a kábítószer-függőség hipotézise, ​​mint a belső megerősítő faktorok helyettesítője, sok nem opiát vegyületre is érvényes. Szem előtt kell tartani azt is, hogy a mechanizmusok ill kémiai tényezők belső megerősítések csak részben ismertek.

A felállított hipotézis keretében az alkoholizmus mechanizmusaira vonatkozóan igyekeztek adatokat levonni. Összetett összefüggések vannak az alkoholizmus kialakulása, az opioid peptidek szintje, a nem peptid faktorok, mint az opiátok, a katekolaminok, a szerotonin és más humorális szabályozók között. Ezeknek az összefüggéseknek a bonyolultsága olyannyira, hogy a belső megerősítő tényezők szerepének kizárása nélkül, célszerű számos, különösen az alkoholizmus mechanizmusaira vonatkozó adatot figyelembe venni.

2. ACETALDEHID, NEM PEPTID ÉS PEPTID OPIOIDOK ÉS ALKOHOLIZMUS

A biokémiai mechanizmusok korai tanulmányai alkoholizmus három fontos tény megállapításához vezetett. Először is, az etanol membránzáró szer, és mérgezést okozó koncentrációban megváltoztathatja a receptorok állapotát és számos, a membránba beépült enzimet. Másodszor, széles körben képviselve a szervezetben, különösen a májban, az enzim - alkohol-dehidrogenáz, részt vesz számos szabályozó vegyület anyagcseréjében, kapcsolatba kerül a kívülről érkező etanollal, és mintegy elvonja a figyelmet számos normál funkciótól, ami viszont számos szabályozó szintézisének eltéréséhez vezet. Harmadszor, és végül, az alkohol-dehidrogenáz gyorsan átalakítja a bejövő etanol egy részét acetaldehiddé; ez utóbbi számos bioaktív tényező kialakulásának forrása lehet, ráadásul az agyra gyakorolt ​​közvetlen hatása kellemetlen érzéseket okoz - másnaposság szindrómát; majd az acetaldehidet a mitokondriális fokozatosan oxidálja acetaldehid-dehidrogenázés a kapott acetát felhasználható zsírsavak és hasonlók szintézisére. Az acetaldehid okozta érzések kiindulópontként szolgáltak számos olyan alkoholellenes gyógyszer megalkotásához, amelyek elnyomják az acetaldehid-dehidrogenázt, ezáltal növelve az acetaldehid szintjét, és ennek következtében felgyorsítva a súlyos állapot kialakulását akár kis adagok bevétele után is. alkohol. Különösen ennek az enzimnek egy olyan inhibitora, mint pl teturam, amelyek szisztematikus bevezetése némi haszonnal jár az alkoholizmus kezelésében. Különösen ígéretesek voltak azok a hatások, amelyek lehetővé teszik hosszú idő megváltoztatja az etanol metabolizmus két fő enzimének aktivitását. Alkoholos patkányokon végzett kísérletekben az ezen enzimekhez kötődő autoantitestek indukciója hatékonynak bizonyult.

és kölcsönhatásba lép a szerotoninnal, metil-tetrahidro--carbo-lin:

Ezek a vegyületek szerkezetileg hasonlóak a morfinhoz.

Az adetaldehid a dopamin katabolizmusának egyik szakaszát - oxidatív dezaminációját - is képes gátolni, így egy köztes termék felhalmozódik - 3,4 - dioxi-fenil-acetaldehid. Ez utóbbi, ismét kölcsönhatásba lépve a dopaminnal, kialakul tetrahidropapaverolin, viszont képesek olyan vegyületekké alakulni, amelyek szerkezete egyre inkább a morfiumhoz közelít, beleértve: normorfin:

BAN BEN utóbbi évek nyomon követhető anyagcsere-útvonalak, amelyek az emlősök szervezetében, még a kodein és a morfium képződéséhez vezetnek, bár nagyon kis mennyiségben. Sőt, ma már feltételezhető, hogy ennek a sorozatnak számos vegyülete folyamatosan mikrokoncentrációban van jelen az agyban. Az etanol kívülről történő bevezetése és az abból történő acetaldehid képződése azonban jelentősen megnöveli a morfinszerű vegyületek szintjét.

Megállapították, hogy a salsolinol és más endogén morfin analógok, amelyek acetaldehid részvételével képződnek, a koncentrációtól és egyéb körülményektől függően opioid receptorok agonistáiként és blokkolóiként is szolgálhatnak. Egy ilyen interakció következménye lehet egyrészt az endogén jutalomfaktorok helyettesítése, másrészt, ha az alkoholista szervezetében a szalsolinol koncentrációja folyamatosan növekszik, akkor a receptorok blokkolása a saját endogén, a legtöbb esetben. megfelelő, jutalmazó tényezők állandó elégedetlenség érzést válthatnak ki és drogkeresésre ösztönözhetnek.

Bár nehéz e lehetőségek közül valamelyiket előnyben részesíteni, de a salssolinol és hasonló, nem peptid jellegű morfin-szerű vegyületek alkoholizmusban való képződése az opioid rendszer valószínű kapcsolatát jelzi az alkoholizmus mechanizmusával. Ugyanezt a gondolatot vezeti az a tény, hogy az opiátreceptorok klasszikus blokkolója - naloxon alkoholizmus kezelésében is hasznos.

Végül jelzésértékű, hogy a morfinszerű vegyületek elleni antitestek szintje a legtöbb alkoholistában megnő. Ezért az a ragaszkodás, amellyel a modern kutatók az opioid peptidek felfedezése után összefüggéseket keresnek ez utóbbiak szintje, valamint az opioid receptorok állapota, valamint az alkoholizmus mélysége és fázisa között, másrészt érthető. A most talált összefüggések, amelyek megerősítik az opioid rendszer többé-kevésbé jelentős részvételét az alkoholizmus mechanizmusaiban, meglehetősen összetett, esetenként ellentmondásos kapcsolatokra utalnak. Például kevesebb tartalom jelenik meg methenkefalin alkoholra hajlamos állatok agyában és alacsonyabb koncentrációban a hipotalamuszban p -endorfin fejlett alkoholizmusban szenvedő és örökletes alkoholizmusra hajlamos állatoknál.

Azt is megállapították, bár nem minden kísérleti modellben, hogy az etanol ilyen állatokba történő bevezetése növeli a methenkefalin és a p-endorfin szintjét.

Megpróbálhatjuk ezeket az adatokat úgy értelmezni, hogy az agyban az endogén opioidok csökkent szintje felelős az etanol utáni sóvárgásért, mint olyan tényezőért, amely az agyban opioidok képződését okozza, azaz az agyban. a humorális jutalmazási rendszerek normalizálására. Ez összhangban van az elvonás jelenségével és az alkohol utáni sóvárgás enyhe csökkenésével az opioid neuropeptidek kívülről történő bejuttatásával, valamint az opioid peptidek proteolitikus lebomlását a szervezetben egyes gátlókkal. Számos kísérleti adat azonban nehezen érthető egy ilyen értelmezéssel. Tehát a methenkefalinnal ellentétben az alkoholizmusra hajlamos állatok agyában megnő a leuenkefalin tartalma.

A plazmában és a cerebrospinális folyadékban a p-endorfin szintjének változására vonatkozó adatok az etanol bevezetésével ellentmondásosak. A félreértés forrása az is, hogy az alkoholizmusban az etanol említett membranotrópiája miatt nem csak az endogén opioidok szintjében, hanem receptoraik állapotában is lehetséges, és számos műben regisztráltak. Bizonyított, hogy az enkefalinok receptoraikhoz való affinitása etanol hatására csökken. Ezért az endogén opioidok alkoholizmusban betöltött szerepének szigorú figyelembevétele érdekében szükséges az opioidok szintjére és receptoraik állapotára vonatkozó adatok együttes mérlegelése. Az ilyen adatok még nem elegendőek.

Gazdag, bár ismét kétértelmű kísérleti anyagot gyűjtöttek össze a katekolaminok és a szerotonin szerepéről az alkoholizmus kialakulásában. Az etanol hatásának egyértelmű függése a színpadtól, az alkoholizmus kialakulásának fázisától.

Egyetlen adag etanol kezdetben a katekolaminok - dopamin és noradrenalin - fokozott felszabadulását okozza, valószínűleg az alkohol preszinaptikus receptorokra gyakorolt ​​membranotróp hatása miatt. A szekretált katekolaminok az eufórikus állapotot okozó belső jutalmazási tényezők közé tartoznak. A katekolaminok felszabadulása után beindul a fordított szabályozó rendszer, amely nemcsak normalizálja a rendszer állapotát, hanem átmeneti katekolamin-hiányt hoz létre a szinaptikus hasadékban és a testnedvekben. Talán ez az egyik motiváló tényező az etanol bevitelének megismétlésére.

A krónikus alkoholizmus kialakulásával a katekolaminok csökkent termelése, fokozott lebomlása és megnövekedett újrafelvétele rögzülni látszik, és a vélekedések szerint egy állandó mechanizmust hoz létre, amely az etanol gyakori bevitelét ösztönzi e rendellenességek átmeneti korrekciójára. Az alkoholfogyasztás teljes leállítása a kialakult krónikus alkoholizmus stádiumában a szinaptikus hasadékban a katekolaminok szintézisére, felszabadulására és megőrzésére szolgáló összes meglévő mechanizmus vészhelyzeti mobilizálásához vezet. Az előző szakaszokban deregulált rendszer úgy működik, hogy nem a katekolaminok szintje normalizálódik, hanem koncentrációjuk, különösen a dopamin túlzott mértékben megnő. Részt vesznek az absztinencia kialakulásában.

Általában hasonló a szerotonin kibocsátásának és átalakulásának változásainak dinamikája. A felszabadulás perverziói eufóriával és hallucinációkkal járhatnak. A szerotonerg rendszer szerepe azonban még mindig kétértelmű - Tehát egyrészt a szerotonin szintézisének és felszabadulásának számos stimulátora, újrafelvétel-blokkolók és sok agonista elnyomja az etanol utáni vágyat. Ugyanakkor a szelektív 5HT3 receptor antagonisták és a szerotonin szintézis gátlói, mint például a p-klórfenilalanin, szintén visszaszorítják az etanolfogyasztást. Az állatok szerotonin elleni aktív immunizálása csökkenti a szerotonin szintjét a vérplazmában és az agyban, valamint elnyomja az alkohol utáni vágyat a kísérleti állatokban. Nyilvánvalóan a szerotoninerg rendszer részvétele az alkohol utáni vágy mechanizmusában nagyon szorosan összefügg a szerotonin receptorok típusával, valamint mindkét receptor lokalizációjával és e mediátor szintézisének helyeivel.

Az agy fő gátlórendszere, a GABAerg rendszer is részt vesz a kábítószer-függőség és az alkoholizmus mechanizmusaiban. Ennek a rendszernek az elnyomása lehetővé teszi a kóros vágyak stabilitásának megértését.

Jellemző, hogy számos neuropeptid alkoholsóvárgásra gyakorolt ​​hatása többé-kevésbé korrelál a stresszes állapotok kialakulásában vagy elnyomásában való részvételükkel. Általánosan ismert, hogy a stressz maga serkenti az alkohol iránti vágyat. A deltaszna peptid, amelyről kiderült, hogy erős stresszoldó szer, szisztematikus bevezetésével jelentősen csökkenti a kísérleti állatok etanolfogyasztását. Az alkoholra hajlamos fehér patkányoknál a vérplazmában és a striatumban csökken annak tartalma.

Általánosságban elmondható, hogy az alkoholizmus neurokémiai mechanizmusaival foglalkozó tanulmányok bemutatott eredményei még nem alkotnak egységes képet, hanem a kialakulás időpontjának viszonylagos közelségét jelzik.

3. FÉLELEM, FÓBIÁK,R-KARBOLINOK, ENDOSEPINEK ÉS KOLECISZTOKININ_4

Viszonylag régen a farmakológusok létrehozták a nyugtatók új osztályát - benzodiazepinek, ma már bekerült az elterjedt orvosi gyakorlatba. Ezeknek a vegyületeknek a receptorait ezután azonosították az agyban. Mivel ezeknek a receptoroknak a belső ligandumait nem ismerték, ezeket diazepámreceptoroknak nevezték el. Továbbá kiderült, hogy ezek a receptorok a gamma-amino-vajsav receptorok részét képezik, vagy egy független receptor, amely szorosan kapcsolódik a GABA receptorhoz. Végül sikerült izolálni ezeknek a receptoroknak néhány endogén ligandumát: először is egy nagy peptidet - eudozepin, mintegy száz aminosavból áll, aktív fragmensei kisméretű, 18 és 6 tagú peptidek, másodsorban pedig nem peptid vegyületek - származékaiúgynevezett - karbolinok. Ez utóbbira példa az metil-tetrahidro- karbolin. Az endozepinek aktív fragmensei a következő szerkezettel rendelkeznek: QATVGDVNTDRPGLLDLK és GLLDLK.

Ezek a vegyületek a GABA és analógjai hatásával ellentétes hatással vannak az állatok viselkedésére. Szorongást okoznak, a félelem megnyilvánulásait és a rágcsálókon végzett kísérletek során konfliktusbarát magatartást váltanak ki. Az Egyesült Államokban dokumentálták az akut szorongást, az olyan emberek pánikállapotát, akiket a β-karbolin egyik származékával injekcióztak.

Ami a nyugtatókat - a benzodiazepineket illeti, amelyekkel ez a vizsgálatsorozat elkezdődött, kiderült, hogy blokkolják az endozepin receptorokat, elnyomják kölcsönhatásukat a félelem, a szorongás és a konfliktusbarát viselkedés endogén tényezőivel.

Az elmúlt években a neurokémikusok és pszichiáterek figyelmét egy másik peptid is felkeltette, amely szorongást, félelmet és pánikrohamot okoz mind az emberekben, mind az állatokban – az agyban található kolecisztokinin C-kúp fragmentumai közül a legkisebb – a CCK_4. Viselkedésre gyakorolt ​​hatását a dopaminerg rendszer egyes részeinek stimulálása közvetíti speciális CCK B receptorokon keresztül.. Már szintetizáltak CCK_4 antagonistákat, amelyek segítségével csökkenthető a szorongás és pánikreakció mértéke mind állatkísérletekben, mind pedig az első klinikai vizsgálatokban.

Számos mentális rendellenesség biokémiai mechanizmusának megértéséhez ezeknek a felfedezéseknek a jelentősége igen nagy. Sok mentális zavarhoz rögeszmés félelmek, fóbiák, rendkívül nyugtalan és konfliktusos viselkedés társul. Különösen jellemzőek az alkoholizmus késői szakaszaira, a skizofrénia egyes megnyilvánulásaira stb.

4. DOPAMIN ÉS PARKINSONIZMUS

A mögöttes biokémiai folyamatok feltárása Parkinson kór- a sztereotípia mélyreható megsértése motoros tevékenység, annak koordinálása és kezdeményezése,- a patológiás neurokémia egyik első szembetűnő vívmánya lett.

A betegség szindrómáját állatokon végzett kísérletekben reprodukálták, bevezetve őket 6 _Oxidopamin. Ez a dopamin analóg behatol a vezikulákba idegvégződések, amelyet a katekolaminok felhalmozódására és felszabadítására terveztek, versenyez ez utóbbival a hólyagokba való bekerülésért, és végső soron gátolja a katekolamin átvitelt. Ezt a folyamatot néha ún kémiai deszimpatizáció, szem előtt tartva a katekolaminok különleges szerepét a szimpatikus idegrendszerben. Ez az elnevezés azonban pontatlan, mivel a katekolaminok széles körben elterjedtek, és az idegrendszer számos más részében működnek.

A striatum dopaminerg neuronjai, a nucleus caudatus részei, és különösen a substantia nigra, amelyek a sztereotip motoros aktivitás fő központi szervezői, rendkívül érzékenyek a 6_oxidopamin ezen hatására. Ennek eredményeként először sikerült egy bizonyos biokémiai hatásirányú anyag bejuttatásával olyan specifikus betegséget előidézni, mint a parkinsonizmus.

Az elmúlt években lehetővé vált még pontosabban meghatározni azokat a neuronokat, amelyek károsodása elegendő a parkinsonizmus kialakulásához. Szintetikus neurotoxin - metilfeniltetrapedropiridin szelektíven kötődik a substantia nigra melanintartalmú neuronjaihoz, depigmentációjukat és parkinsonizmust okozva. A feketeanyag-tartalom jelentős csökkenése is megfigyelhető volt. metenkefalnaÉs kolecisztokininés végül felfedezték a trópusi funkciókat ellátó gliafehérjék egyikének hiányát a glutamint szintetizáló neuronokkal kapcsolatban.

A dopaminerg rendszerek szerepe a parkinson szindrómában azt sugallja, hogy a szindróma enyhíthető dopamin bejuttatásával az agyba. Mivel a dopamin nem jut át ​​a vér-agy gáton, a legközelebbi elődjét használták a betegeknek dihidroxi-fenilalanin. Jelentősen enyhíti a parkinsonosok állapotát. Hangsúlyozni kell azonban, hogy a betegeknek nagy dózisú dihidroxifenilalanin hosszú távú beadása, amely jelentősen fokozza a dopamin szintézisét az agy minden részében, egy másik mentális betegséghez hasonló tünetek megjelenéséhez vezethet - a skizofrénia, az egyik melynek élettani és biokémiai megnyilvánulása éppen a dopaminerg rendszer hiperaktivitása.

A parkinsonizmus kezelésének legújabb módja az, hogy az emberi magzatok mesencephalonjából egészséges agysejteket vagy szöveteket ültetnek át a páciens agyának bizonyos területeire, amelyek képesek dopamin termelésére. Meg kell jegyezni, hogy az agy immunológiai állapotának sajátosságai nagyban megkönnyítik az ilyen transzplantációkat. Az ilyen átültetések első sorozatának eredményei biztatóak. Az ilyen műtétek következményeinek hosszú távú megfigyelésének tapasztalatai most gyűlnek, és a mesencephalon sejttenyészeteket fejlesztik annak érdekében, hogy elhagyják az abortuszok során nyert anyagok használatát.

5. Skizofrénia, katekolaminok és belső neuroleptikumok

Az erőszakos elmebetegek osztályainak a modern pszichiátria általi szinte teljes elutasítása két, külsőre eltérő, de lényegében hasonló okra vezethető vissza. Az első a sebészeti beavatkozásból áll - a frontális kéregbe vezető katekol-aminerg utak elvágása a talamuszból, retikuláris képződés, fekete anyag és néhány más agyrész. Meglehetősen hatékony a skizofrénia agresszív megnyilvánulásainak megszüntetésére, azonban ez a gyógymód a szellemi képességek bizonyos leépülésével jár, és mára átadta helyét a farmakológiai hatásoknak. Ez utóbbi a katekolaminok, különösen a dopamin felvételének és/vagy szekréciójának gátlása olyan vegyületek által, mint pl. haloperidol, triciklikus antipszichotikumok Szigorúan véve ezek a szerek nem annyira a skizofrén betegek kezelésére szolgálnak, mint inkább elnyomják annak megnyilvánulásait: agresszív viselkedés, hallucinációk, sztereotip motoros aktivitás stb.

Ezeknek a gyógyszereknek a hatékonysága közelebb visz a betegség mechanizmusainak megértéséhez, beleértve a mély perverziót és a skizofrén betegek katekolaminerg agyának bizonyos részein, különösen a dofalban bekövetkező patológiás fokozódást. inergikus, átvitel. 4-5-szörösére nőtt a dopamin D 4 receptorok sűrűsége. Lényeges, hogy az egyik legjobb antipszichotikus gyógyszer - a klozapin - a legnagyobb affinitással rendelkezik a D 4 receptorokhoz. Szignifikánsan megemelkedett a dopamin szintje az agy halántéklebenyében is, különösen a bal amygdalában. Ugyanezen osztályokon számos morfológiai változást is megfigyeltek - az oldalsó kamrák térfogatának növekedését, a parahippocampalis kéreg elvékonyodását stb.

Ellentmondóak a dopamintartalom rendszeres változásaival szemben a skizofrén betegek agyának különböző részein található noradrenalintartalomra vonatkozó adatok. Viszonylag reprodukálható adatok csak a noradrenalin szintjének növekedéséről a cerebrospinális folyadékban.

Különösen figyelemre méltóak a skizofrénia egyéni megnyilvánulásainak szaporodásáról szóló jelentések olyan szerek hatására, amelyek valamilyen módon befolyásolják a katekolaminerg és szerotonerg rendszer állapotát. Tehát a dopamin analógja egy növényi alkaloid mezcalin hallucinációkat okoz, beleértve a színes hallucinációkat is, amelyek hasonló elemeket tartalmaznak a skizofrénekhez.

Nagy dózisban részesülő állatok fenamin, egy izgalom időszaka után monoton, sztereotip motoros aktivitást mutatnak, ami a skizofrénekre emlékeztet.

Hallucinációs jelenségek, amelyeket például a szerotonin bizonyos analógjainak beadásakor figyeltek meg lizergsav-dietilamid Figyelmet érdemelnek a skizofréniában nemcsak a katecholaminerg, hanem a szerotonerg transzmisszió perverzióinak lehetséges szerepe szempontjából is.

A skizofréniában az agy bizonyos területein a katekolaminerg és esetleg szerotonerg rendszerek kóros, kiegyensúlyozatlan növekedésének képe szintén jól egyezik az idegvégződés elhagyása után a megfelelő neurotranszmittereket hasító monoamin-oxidázok halmazának és aktivitásának változásaira vonatkozó adatokkal. Az emberi agyban található MAO négy formája közül - I., II., II. és III. - a skizofrén betegeknél hiányzik a III, és a jelentősen módosított II.

Végül egy másik neurotranszmitter rendszer, a glutamáterg, részt vesz a skizofrénia mechanizmusaiban. Megfigyelték a frontális kéreg jelentős gyengülését. Emlékezzünk vissza, hogy a sorozat magasabb funkciókat agy. A glutamát antagonista penciklidin utánozza a skizofrénia néhány tünetét állatokban. Jelenleg vizsgálják a glutamáterg receptor agonisták skizofrénia kezelésére való alkalmazásának lehetőségét.

Eddig kevesebb adat halmozódott fel a skizofrénia peptidszabályozásának változásairól.

Az idegvégződésekben általában előfordul, hogy a klasszikus neurotranszmitterek és a neuropeptidek ilyen vagy olyan társulásai vannak. Különösen a dopaminerg végződések különösen gyakran tartalmaznak kolecisztokinin _8, vazoaktív intestinalis peptidés ritkábban szomatosztatinÉs R anyag. A norad-renerg végződésekben a noradrenalin gyakori társai neuropeptidekYÉs enkefalinok. A kolecisztokinin_8 és kisebb bizonyossággal a szomatosztatin is ismert, hogy gátolják a dopaminerg transzmissziót. Hasonló adatok állnak rendelkezésre az enkefalinoknak a noradrenerg transzmisszióra gyakorolt ​​hatásáról. A noradrenerg aktivátora

transzmissziója az Y neuropeptid, a dopaminerg pedig – ismét kisebb bizonyossággal – a vazoaktív intestinalis peptid. Ezért a skizofrén betegek agyának hippokampuszában és amygdalájában a kolecisztokinin_8 tartalmának csökkenésére vonatkozó adatok jelentős jelentőséggel bírnak. A hippocampusban a szomatosztatin tartalma is csökken, az amygdalában - methenkefalin és P anyag, azonban az amygdalában a vazoaktív intestinalis peptid koncentrációja nő.

Ez az egész adatcsoport a kolecisztokinin_8 és a kapcsolódó peptid neuroleptikus hatásával kapcsolatos információkhoz kapcsolódik - cerulein, valamint néhány endorfinok. Megnyilvánul a neuroleptikumok kiválasztására egy időben kidolgozott tesztekben: katalepsziát okozó képességben, agresszív viselkedésre gyakorolt ​​hatásban, fenamin hatásának elnyomásában stb. A dopaminerg transzmisszió csökkenését is kimutatták ezek által sejtszintű kísérletekben. Mindez alapul szolgált a cholecystokinin_8, valamint a detirozil- és dezenkefalin-endorfinok endogén antipszichotikumokká minősítéséhez. Sajnos a kísérletek arra, hogy terápiás szerként használják őket a skizofrén szindróma enyhítésére emberekben, még nem jártak kézzelfogható eredményekkel. Egyelőre csak pozitív tendenciákról beszélhetünk, különösen a kolecisztokinin vagy cerulein hagyományos antipszichotikumokkal való kombinált alkalmazásának kilátásairól.

Ígéretesebbek azok a tanulmányok, amelyek a kolecisztokinin rövid terminális tetrapeptidjének, a CCK_4-nek a szorongásos, félelmetes és pánikot okozó képességére vonatkozó adatokon alapulnak. A CCK_4 hatása ismét a dopaminerg rendszer egy részének aktiválódásával függ össze. Ezért a CCK_4 antagonisták szintézisével és tesztelésével kapcsolatos remények egy új gyógyszerosztály létrehozásán alapulnak a skizofrénia bizonyos formáinak kezelésére.

6. KATECHOLAMINOK, NEUROPEPTIDEK ÉS DEPRESSZIÓK

A katecholaminerg és szerotonerg rendszerek elnyomása depressziós állapothoz kapcsolódik. A katekolamin transzmisszió elnyomásának mintázata azonban depresszióban nem egyszerű fellebbezés amit például a skizofrénia agresszív formáinál figyelnek meg, és a depresszió mechanizmusai nem korlátozódnak a klasszikus mediátorrendszerek megsértésére.

Sok adat halmozódott fel a noradrenerg transzmisszió jelentős csökkenésével kapcsolatban depresszióban. Kisebb mértékben a szerotonerg rendszer aktivitása csökken. Még kevesebb eltolódás a dopaminerg átvitelben. Más klasszikus neurotranszmitter rendszerekben nincs jelentős változás. Ezekkel az adatokkal összhangban van a depresszió enyhítésének hatékonysága a gyógyszerek nagy csoportjával - imipramin, amitrigiline, inkazanés még sok más, amelyek hatása vagy a noradrenalin és szerotonin újrafelvételének gátlása, vagy a monoamin-oxidázok általi lebontásuk gátlása. Csak azt jegyezzük meg, hogy ez az antidepresszánsok hatásmechanizmusa csak a használat kezdeti szakaszában. Hosszú távú adminisztrációjukkal a mediátorok fogadásának komplex változásai is benne vannak. Ha az embereknek olyan anyagokat adnak, amelyek csökkentik a katekolamin szintjét, depresszió léphet fel. Ilyen anyag volt reszerpin, magas vérnyomás kezelésére használják.

Így a katecholaminerg rendszer aktivitásának csökkenésének jelentősége a depresszió kialakulásában nyilvánvaló; ez a csökkenés azonban nem egyszerűen az ellenkezője a skizofrénia esetében leírt változásoknak. Skizofrénia esetén a dopaminerg transzmisszió domináns növekedése, depresszióban a noradrenerg és szerotonerg transzmisszió túlnyomóan gátlása. Azt is feltételezik, hogy a serkentő glutamáterg és a gátló GABAerg rendszerek közötti egyensúlyhiány, amely depresszióban és skizofréniában is megfigyelhető, szintén szerepet játszik a depresszióra jellemző mentális és motoros aktivitás elnyomásában. Végül a depressziós betegek agyában jelentős változásokat találtak az opiátreceptorok sűrűségében. Ez a „belső jutalom” rendszer lehetséges eltéréseit jelzi.

7. görcsös állapotok, epilepszia,GLUTAMÁTRECEPTOROK ÉS ANTAGONISTÁK

A görcsös állapotok, és különösen az olyan betegségek, mint az epilepszia biokémiai mechanizmusai alapvetően különböznek a skizofrénia, a depresszió, a kábítószer-függőség és az alkoholizmus esetében leírtaktól. Fontos szerep az epilepszia szindróma kiváltásában a glutaminerg rendszerhez tartozik. A GABAerg és az endozepamergiás rendszerek jelentősége szintén nyilvánvaló.

A glutaminerg transzmisszióhoz nem csak a görcsös állapotok kiváltásának lehetősége áll szorosan összefüggésben, hanem a központi idegrendszer számos magasabb funkciója is, mint például a memória. Ez az egyik oka annak, hogy az epilepszia nem korlátozódik a görcsös szindrómára, és számos összetett mentális változáshoz kapcsolódik.

A glutaminsav receptorok összetett és heterogén képződmények. Jellemző, hogy szerkezetük és sokféleségük felfedezését felgyorsította az olykor serkentő neurotoxinoknak nevezett anyagok felfedezése. Ezek tartalmazzák káinsav, quisqualic savés számos más vegyület, amelyek közül sok a glutamáttal közös szerkezeti elemekkel rendelkezik. Önmagában a glutamát, ha intracerebrálisan adják be az agy bizonyos területeire, görcsrohamokat okozhat. A kainát és a quisqualate azonban különösen erős rohamindukálónak bizonyult, ráadásul olyan szereknek, amelyek képesek specifikusan elpusztítani a glutamátreceptorokat hordozó neuronokat.

A glutamát receptorokon található kötőhelyek barbiturátok- olyan szerek, amelyek gátolják működésüket, és ennek megfelelően görcsoldó hatásúak. Az egyik legerősebb és legspecifikusabb NMDA_glutamát receptor blokkoló - 2 _Amino_7_foszfonoheptánsav- megelőzi az epilepsziás rohamokat kísérleti állatoknál. Mindez arra késztet bennünket, hogy a glutaminerg transzmisszió változásait az epileptimorf görcsös állapotok patogenezisében az egyik kulcsnak tekintsük.

Ezt a hipotézist támasztja alá, hogy az epilepsziások vérplazmájában a glutamátreceptor-fehérjék elleni antitestek szignifikánsan emelkedett szintjét fedezték fel. Ezt az epilepszia látens formáinak diagnosztizálására és a betegség súlyosságának felmérésére használják. Ez a jelenség nyilvánvalóan a vér-agy gát funkcióinak csökkenését tükrözi az epilepszia kialakulása során, amit bizonyos mennyiségű receptorfehérjék és azok fragmenseinek a perifériás véráramba való felszabadulása, valamint az ellenük irányuló antitestek képződése kísér. Lehetséges, hogy maga az epilepszia patogenezise hasonló az autoimmun agyi betegségek patogeneziséhez, amelyekben az agyfehérjék elleni autoantitestek a fő károsító tényező. Az utóbbi hipotézis érvényességét egyrészt megerősítik azok az adatok, amelyek az epilepsziások vérplazmájában nemcsak a glutamátreceptor-fehérjék, hanem az agy szinaptikus membránjainak egyéb fehérjéi és lipidjei elleni antitestek megnövekedett szintjére vonatkoznak. például az S_100 fehérjére, valamint az agy különböző fehérje- és lipidfrakcióival szemben nyert antitestek agyba juttatásával kapcsolatos kísérletek eredményei. Epileptiform folyamatok fordultak elő, különösen a gangliozidok bizonyos frakcióival szembeni antitestek injektálásával.

Egy másik rendszer amelynek összefüggése a görcsös állapotokkal és az epilepsziával nagyon valószínű, - GABAergic.

Fékfunkciók A GABAerg rendszerek univerzálisabbak, kevésbé specifikusak, mint a serkentő neurotranszmitter rendszerek funkciói. Ez különösen azt a tényt tükrözi, hogy a GABAerg terminálisok aránya az agyban a legnagyobb. A görcsös készenlét csökkenését és a görcsös állapotok enyhítését a GABA központi adagolásával, valamint a vér-agy gáton áthatoló analógjainak perifériás adagolásával állapították meg. Ez ugyanaz a hatás, mint a bomlást gátló, a GABA szintézisét és újrafelvételét serkentő vegyületek: nátrium-valproát, és progabida, nál nél -acetilén-TAMK satöbbi.

A GABA receptorokon barbiturátkötő helyet találtak. Ebben az esetben a glutamátreceptorok hasonló helyétől eltérően a barbiturátok fokozzák a fő neurotranszmitter hatását.

Így a barbiturátok görcsoldó hatást fejtenek ki azáltal, hogy megváltoztatják a receptorok két kategóriájának állapotát: a glutamát, amely elnyomja ligandumaik serkentő hatását, és a GABAd receptorok, serkentve azok gátló hatását.

Még inkább megerősíti a GABAerg rendszer szerepének gondolatát a görcsös állapotok megelőzésében és enyhítésében az a tény, hogy a GABA szintézis elnyomása éppen ellenkezőleg, görcsöket vált ki. Feltűnő példa a görcsök a B 6 vitaminózisban szenvedőknél. A B6-vitamin a piridoxal_5_foszfát prekurzoraként szolgál, amely viszont egy kofaktor glutamát dekarboxiláz, katalizálja a GABA szintézis utolsó lépését. Görcsök kiváltása és ennek az enzimnek az inhibitorai, mint pl allilglicin, hidrazidokés mások.A görcsös rohamokat a gombák egyik mérge is okozza - Pikrotoxin, GABA receptorokhoz is kötődik, és elnyomja azok aktivitását. Az endozepinek, az izgalmat, félelmet és konfliktusbarát viselkedést okozó peptidek kötőhelyei a GABA receptorokhoz kapcsolódnak. Csökkentik a GABA receptorok aktivitását. Érthető tehát, hogy az endozepin receptor blokkolók - benzodiazepin nyugtatók - epilepsziás folyamatokat enyhítő szereknek bizonyultak.

Ezzel kapcsolatban, bár a bemutatott anyag az epilepszia és az epilepsziás rohamok természetére vonatkozik, a mérgek által okozott rohamok patogenezisére vonatkozó adatok, mint pl. sztrichninÉs tetanusz toxin. A sztrichnin blokkolja a glicin receptorokat, ami a GABA után a második legfontosabb gátló mediátor központi idegrendszer, amely elsősorban a gerincvelőben működik. A tetanusztoxin hatása elsősorban a GABA felszabadulásának blokkolására irányul az agy idegvégződéseiből, ami a motoros neuronok gátló hatásának blokkolásához vezet. Ezek az adatok ismét hangsúlyozzák a zavarok szerepét a gátló neurotranszmitter rendszerekben.

Hibás kísérlet lenne azonban az epilepszia és számos egyéb görcsös állapot patogenezisét csak a glutaminerg rendszerben vagy a GABAerg rendszerrel való egyensúlyban bekövetkező változásokra csökkenteni. A probléma összetettségét és a hipotézisek elhamarkodott felállításának megengedhetetlenségét jól szemlélteti például az opioid peptid, a methenkefalin azon képességére vonatkozó adatok, hogy az agy bizonyos területein alkalmazva görcsöket okoznak – kívülről. azok a zónák, ahol az opioidokra jellemző analitikus hatást fejt ki. Ezek az adatok szolgáltak alapjául annak a feltételezésnek is, hogy az epilepsziás roham az enkefalin túlzottan magas felszabadulása az opioiderg terminálisokból, és az agy olyan területeire terjed, ahol képes görcsöket kiváltani. Az epilepszia előtti állapotot - az aurát - ebben az esetben az opioid eufórikus hatásaként értelmezték. Sajnos az epilepszia mechanizmusaira vonatkozó összes ismert adathalmaz nem teszi lehetővé egy ilyen egyszerű értelmezés elfogadását. Itt különösen fontos az epilepszia biokémiai és élettani mechanizmusainak kombinált vizsgálata.

Különösen figyelemre méltóak a peptiderg rendszerek epilepsziában betöltött szerepéről és a glutamát receptorok endogén peptid ligandumainak létezéséről szóló legújabb adatok.

A görcsös állapotok és az epilepszia patogenezise sok más mentális betegségtől eltérően szorosan összefügg az idegsejtek energiafolyamatainak változásaival, illetve a kóros epileptogén gócokba tartozó neuronokban.

Megfigyelték a neuronok és mitokondriumaik metabolikus szerkezetében bekövetkezett változásokat: a K + és Na + membránpermeabilitásának növekedését, ami összefüggésben áll a membránfehérjék proteinázokkal szembeni érzékenységének növekedésével, az ATP szintézis csökkenésével stb. Rendellenes lokális változások. K + és Na +, valamint NH 4 + koncentrációban, amely az epilepsziás roham során a fokozott deamidinációs reakciók következtében felszabadul, a posztszinaptikus zónák depolarizációját okozhatja vagy elősegítheti, csökkentheti az ingerlékenységi küszöböt és rohamot válthat ki.

Az Aj adenozinreceptorok rendszere szorosan összefügg az agy energiaállapotának fenntartásával. Ezek a receptorok számos gátló energiatakarékos funkciót látnak el, nyugtató és görcsoldó hatást okozva. Beépítésüket az adenozin és az adenozin-monofoszfát végzi, amelyek a makroergek, például az ATP és az AMP hasznosításának végtermékei. Bemutatják ezen vegyületek szintjének változását epilepsziában, és tanulmányozzák ennek alapján új antiepileptikumok létrehozásának lehetőségét.

Most nehéz véglegesen megoldani azt a kérdést, hogy az epilepszia patogenezisében a mediátor, a receptor vagy az energiarendszerek zavarai elsődlegesek. Kétségtelenül azonban kölcsönhatásuk. Erre utalnak az energiarendszerek mély lokális elváltozásai a káinsav befecskendezése során pontosan az „epilepsziás” agy kórosan megváltozott területein.

8. AZ AGY KOLINERG RENDSZEREI, R -AMILOID, NEUROPEPTID ÉS SENIL DEMENTIA

A szenilis demencia egyik formája, az ún Alzheimer-típusú szenilis demencia, elsősorban nagyszámú kéreg alatti neuron degenerációjával jár, amelyek kolinerg terminálisai széles körben elterjedtek az agyban. Ezenkívül a kéreg és a hippocampus m-kolinerg rendszerében degeneratív folyamatok fordulnak elő, amelyeket az acetilkolin szintéziséhez szükséges kulcsenzim szintjének csökkenése kísér. kolin-acetil-transzferázés jellegzetes morfológiai változások: nagyméretű piramis neuronok hiánya, fehérje felhalmozódások megjelenése - részt vesz az interneuronális érintkezésekben és 2) specifikus proteázok hatására részlegesen felhasadva nagy N-terminális fragmentumot képez, amely az agy extracelluláris környezetébe kerül és részt vesz a a memória konszolidáció folyamatai. Alzheimer-kórban a prekurzor fehérje proteolízise torzul, és a középső részéből egy kis, 41 aminosavból álló fragmens – maga a p-amiloid – kilökődik, amely az idegsejtek felszínén rakódik le. A fent említett nagy töredék, amely serkenti a memória konszolidációját, szintén megszűnik. Ennek eredményeként a betegek memorizálási képessége súlyosan romlik.

Az m-kolinerg rendszerbe tartozó neuronok nagy csoportjainak degenerációja számos neuropeptid rendszerben is mélyreható változásokkal jár. Sajnos még nem lehet megmondani, hogy ezek közül melyik az elsődleges és melyik a másodlagos, de igen jelentős mértékben csökkent a corticoliberin szintje az occipitalis kéregben és a nucleus caudatusban, valamint a szomatosztatin szintje a temporális és frontális kéregben, nyilvánvaló. Ezzel párhuzamosan az úgynevezett névtelen anyagban az Y neuropeptid szintje nő.

Számos más mentális betegséggel ellentétben még mindig kevés információ áll rendelkezésre a szenilis demenciát enyhítő gyógyszerekről, ezért kevés további közvetett utalás áll rendelkezésre a betegség biokémiai mechanizmusairól. Csak a betegséget rövid időre enyhítő és a kolinerg átvitelt fokozó gyógyszerekre vonatkozó egyenlőtlen adatok állnak rendelkezésre, ami mindenesetre nem mond ellent a fentebb vázolt elképzeléseknek.

Annak szemléltetésére, hogy mennyire káros a tudományos hipotézisek felállításának kapkodása, meg kell említeni azt a feltételezést, hogy az Alzheimer-kór oka az alumínium mérgező hatása. A hipotézis szerzői azokból a beszámolókból indultak ki, amelyek szerint az Alzheimer-kórban szenvedő emberek hippocampusának idegsejtjeiben és néhány más agyrészben magas alumíniumtartalom található. Ezt a tényt összehasonlították az alumínium edények és az alumíniumot tartalmazó élelmiszer-adalékanyagok széles körben elterjedt használatával. történelmi korszak. A legújabb kutatások szerint azonban az alumíniumtartalom változásai, ha vannak, nem olyan mértékűek, mint korábban látszott, és okkal feltételezhető, hogy az agyba való behatolás és az alumínium neuronok általi megkötése másodlagos folyamat. a vér-agy gát védő funkciójának megsértése miatt,

9 . MIELIN KATION FEHÉRJE, AGYI IMMUNOLÓGIAI AUTONÓMIA ZAVAROK, ALLERGIÁS ENCEPHALOMYELITIS ÉS SKLEROZIS MUTT.

A neurokémia és neuroimmunológia jelentős vívmánya, hogy feltárja számos betegség vezető mechanizmusát, amelyek a folyamaton alapulnak. az axonok mielinhüvelyének károsodása és részleges reszorpciója, beleértve az agyat is. Ez a folyamat olyan betegségekre jellemző, mint az allergiás agyvelőgyulladás és a sclerosis multiplex, és kíséri mélyreható jogsértések központi idegrendszeri funkciók, különösen anorexia, ataxia és bénulás; az esetek jelentős részében halálosan végződik.

A kulcskísérlet annak felfedezése volt, hogy különféle kísérleti állatokban allergiás agyvelőgyulladást okozhatnak, ha perifériásan adják be őket saját magukkal. mielin kationos fehérje immunstimulátorral - Freund-féle adjuváns.

Az MBM a mielinfehérjék körülbelül egyharmadát teszi ki. és egy nagy peptid, köztük 160-190 a.a, amelyek között különösen magas a bázikus aminosavak aránya - lizin, argininÉs hisztidin- összesen körülbelül 25%. Ennek a fehérjének a 0,1 mg/kg-nál kisebb dózisban történő egyszeri beadása immunstimulánsokkal együtt 2-4 hét alatt allergiás agyvelőgyulladás kialakulásához vezetett a legtöbb állatban. Ezenkívül számos KBM-régiót azonosítottak, amelyek felelősek ezért a hatásért. Az FSWGAEGQR és a GSLPQKAQRPQDEN minimális méretűnek bizonyult, amelyek encephalitogenitása megközelíti, sőt meghaladja a kezdeti KBM-et.

Végső soron az a gondolat született, hogy az állatoknak szisztémásan beadott kationos mielinfehérjét vagy fragmenseit az agyból a vér-agy gát károsodása következtében az általános véráramba kerülve az extracerebrális immunrendszer idegenként érzékelheti. ha egyidejűleg immunstimulálva vannak. A központi idegrendszer specifikus fehérjéinek idegenként való észlelésének lehetősége az agy részleges immunológiai autonómiájának a következménye, amely már az embriogenezisben fellép. Ezért a kationos mielin fehérje vagy fragmenseinek bevitele az immunstimuláció hátterében immunválasz kialakulásához vezet ellenük. Különösen a T-limfociták specifikus aktivációja van; a folyamat a mielint károsító makrofágok toborzásával és aktiválásával ér véget.

Az allergiás agyvelőgyulladás immunmechanizmusaira vonatkozó hipotézist alátámasztják azok az adatok, amelyek a kationos mielinfehérje azonos fragmenseinek nagy dózisú, de immunstimulánsok nélkül történő bevezetésével megelőzhetők. Noha a kialakuló tolerancia mechanizmusának kielégítő magyarázata nehéz feladat, a jelenség sajátossága nyilvánvaló, mert számos, bázikus aminosav-tartalmában közel álló peptid és fehérje nem ad preventív hatást.

Az allergiás agyvelőgyulladás és a rokon betegségek - a sclerosis multiplex és az esetenként a veszettség vírus elleni védőoltás után fellépő encephalitis - immunkémiai alapjainak nyilvánosságra hozatala arra készteti a kutatókat, hogy fokozott figyelmet fordítsanak az egyéb pszichoneurológiai betegségek immunkémiai folyamataira vonatkozó adatokra. Ezeknek a folyamatoknak az epilepszia patogenezisében betöltött lehetséges szerepére vonatkozó feltételezéseket már fentebb említettük. Az agyspecifikus fehérjékkel szembeni antitestek széles spektrumát és az immunkompetens sejtekben bekövetkező változásokat rögzítik skizofrénia, depresszió stb. esetén. Nyilvánvalónak tűnik az adatok felhalmozásának és általánosításának fontossága a neurokémia és a neuroimmunológia metszéspontjában.

BAN BENKÖVETKEZTETÉSEK

1. A kábítószer-függőség és az alkoholizmus egyik mechanizmusa abban áll, hogy kábítószerrel, etanollal vagy ezek metabolitjaival utánozzák az endogén vegyületek funkcióit, amelyek általában a „belső megerősítés”, a „jutalmazás” stb. Az oktatásukra és a befogadásukra gyakorolt ​​hatás ígéretes módja az elzárkózás és a függőség állapotának leküzdésének.

2. Az etanol metabolizmusának fő enzimjei az alkohol-dehidrogenáz és az acetaldehid-dehidrogenáz. Tevékenységük modulálása hatással van az alkoholfüggőség kialakulására és fenntartására.

3. A Parkinson-kór fő neurokémiai mechanizmusa a dopamin szintézis elnyomása az agy substantia nigra sejtjei által.

4. A skizofrénia neurokémiai mechanizmusainak fontos elemei: fokozott dopaminszintézis a temporális és néhány más agyterületen, megnövekedett és perverz katecholaminerg impulzusok a középagy számos struktúrájától a frontális kéreg felé, rendszerek perverziója a monoaminok eltávolítására és oxidatív hasítására, a peptiderg transzmisszió változásaira. E folyamatok közül az első kettőt elnyomó tényezők átmenetileg megállítják a skizofrénia megnyilvánulásait.

5. A depressziós állapotok a katecholaminerg transzmisszió csökkenésén alapulnak. A szerotonerg rendszer perverziója is szerepet játszik. A katekolaminok újrafelvételét és lebomlását gátló tényezők megakadályozzák a depresszió megnyilvánulását.

6. A szorongás, a kóros félelem és a konfliktuspárti viselkedés mechanizmusának fontos eleme lehet az endozepineket és béta-karbolin származékokat generáló és receptorozó rendszerek aktiválása.

7. jellemző tulajdonság Az epilepszia és számos egyéb görcsös állapot patogenezise a glutaminerg transzmisszió hatékonyságának növekedése és perverziója, valamint a GABAerg rendszer zavarai. Azok a tényezők, amelyek elnyomják az első rendszert, és különösen aktiválják a másodikat, képesek megállítani a görcsös szindrómákat és az epilepszia néhány más megnyilvánulását.

8. Számos szenilis pszichózis megnyilvánulásának alapja a kolinerg transzmisszió megsértése. Ezenkívül a központi idegrendszer egyik fehérje - a béta-amiloid - szintézisének perverziójához és kóros felhalmozódásához kapcsolódnak.

9. Számos agyi betegség immunkémiai folyamatokkal jár, beleértve az agy károsodott immunrendszerű autonómiáját. A demyelinizációs betegségeket - allergiás agyvelőgyulladást, sclerosis multiplexet stb. - a kationos mielinfehérje elleni immunizálás okozhatja. Epilepszia, skizofrénia és néhány más mentális betegség esetén bizonyos neurospecifikus fehérjék elleni antitestek találhatók a vérben.

Hasonló dokumentumok

A sclerosis multiplex lényege, következményei, nevének eredete. A jogsértés következtében fellépő betegség immunrendszer; tanulmányozásának története és a kialakulásához hozzájáruló tényezők. A sclerosis multiplex leggyakoribb tünetei.

bemutató, hozzáadva: 2012.12.03


A sclerosis multiplex leírása. Az előfordulás jellemzői és okai, a plakkok megjelenése a gerincvelőben és az agyban. örökletes hajlam. Klinikai tünetek. ataktikus szindróma. Az érzékenység megsértése. A sclerosis multiplex lefolyásának típusai.

bemutató, hozzáadva 2017.03.21


A mákléből izolált gyógyszercsoport fájdalomcsillapítás céljából (opioidok). Endogén opioidok, perioperatív időszakban, regionális érzéstelenítésre. A gerinc opioidok mellékhatása. Az opioid agonisták kardiovaszkuláris hatásai.

teszt, hozzáadva: 2009.08.04


Az agy idegrostjainak sémájának ábrázolása és gerincvelő. Az asszociatív, komisszurális (commisszurális) és projekciós pályák jellemzői. Az idegrostok osztályozása különféle kritériumok szerint. Koponya- és gerincvelői idegek.

bemutató, hozzáadva 2013.08.27


Általános jellemzők magasabb mentális funkciók agyi mechanizmusai, lokalizációjuk szisztémás reprezentációjának jellemzői. A lokalizációellenesek fő módszertani rendelkezései. A magasabb mentális funkciók zavarainak szindróma elemzése, tényezői.

teszt, hozzáadva: 2010.11.26


absztrakt, hozzáadva: 2013.07.21


A patogenetikai terápia különleges jelentősége az idegbetegségek klinikájában. Tipikus kóros folyamatok az idegrendszerben. Az idegi trofizmus megsértése. Kórosan fokozott gerjesztés generátorai. A neuronális károsodás mechanizmusa agyi ischaemiában.

előadás, hozzáadva 2009.04.13


A mentális betegségek kezelésére használt gyógyszerek hatása az érzéstelenítés megválasztására. Az érzéstelenítés és a szövődmények sajátossága krónikus alkoholizmusban, kábítószer-függőségben, akut mérgezés stádiumában, dohányzásban.

absztrakt, hozzáadva: 2010.03.13


Örökletes és szerzett anyagcserezavarok. Metabolikus encephalopathiák, mint a központi idegrendszer különböző részeinek rendellenességei. Agyi vérkeringési zavarok, mielin, mozgásszabályozás idegi mechanizmusai és mozgászavarok kisagy károsodása esetén.

absztrakt, hozzáadva: 2009.04.13


A skizofrénia és formái. Szkizoaffektív rendellenesség. Oneiroid katatónia. Kisgyermekkori skizofrénia, tünetei. A gyermekkori skizofrénia kockázati tényezői. A skizofrénia klinikai jellemzői, lefolyási lehetőségek, az alapbetegségek természete, lehetséges kimenetelek.

Bevezetés az anyagcserébe (biokémia)

Az anyagcsere vagy anyagcsere a szervezetben zajló kémiai reakciók összessége, amelyek az élethez szükséges anyagokkal és energiával látják el. Az anyagcsere folyamatát, amelyet az összetett vegyületekből egyszerűbb vegyületek képződése kísér, katabolizmusnak nevezik. Az a folyamat, amely az ellenkező irányba megy, és végül egy összetett termék kialakulásához vezet a viszonylag egyszerűbbekből, az anabolizmus. Az anabolikus folyamatokat energiafogyasztás, katabolikus - felszabadulás kíséri.

Az anabolizmus és a katabolizmus nem egyszerű reakciók megfordítása. Az anabolikus útvonalaknak el kell térniük legalább az egyik enzimreakció katabolizmusának útvonalától ahhoz, hogy önállóan szabályozhatóak legyenek, és ezen enzimek aktivitásának szabályozásával szabályozható az anyagok bomlási és szintézisének általános sebessége. Azokat az enzimeket, amelyek az egész folyamat sebességét meghatározzák, kulcsnak nevezzük.

Sőt, az az út, amelyen egy adott molekula katabolizmusa halad, energia okokból alkalmatlan lehet a szintézisére. Például a glükóz piruváttá bomlása a májban 11 egymást követő szakaszból álló folyamat, amelyet specifikus enzimek katalizálnak. Úgy tűnik, hogy a glükóz piruvátból történő szintézise a lebontásának ezen enzimatikus lépéseinek egyszerű megfordítása. Első pillantásra ez a módszer tűnik a legtermészetesebbnek és a leggazdaságosabbnak is. A valóságban azonban a glükóz bioszintézise (glukoneogenezis) a májban eltérően megy végbe. A lebontásában szerepet játszó 11 enzimatikus lépésből csak 8-at tartalmaz, a 3 hiányzó lépést pedig egy teljesen más enzimreakcióhalmaz helyettesíti, amelyek csak erre a bioszintetikus útra jellemzőek. Ezenkívül a katabolizmus és az anabolizmus reakcióit gyakran membránok választják el egymástól, és különböző sejtkompartmentekben fordulnak elő.

8.1. táblázat. Egyes metabolikus útvonalak kompartmentalizációja a hepatocitákban

Rekesz	anyagcsere utak
Citoszol	Glikolízis, glükoneogenezis számos reakciója, aminosav aktiválás, zsírsav szintézis
plazma membrán	Energiafüggő közlekedési rendszerek
	DNS replikáció, különböző típusú RNS szintézise
Riboszómák	protein szintézis
Lizoszómák	Hidrolitikus enzimek izolálása
Golgi komplexus	A plazmamembrán és a szekréciós vezikulák kialakulása
Mikroszómák	A kataláz és az aminosav-oxidázok lokalizációja
Endoplazmatikus retikulum	Lipid szintézis
Mitokondriumok	Trikarbonsav ciklus, szöveti légzési lánc, zsírsavoxidáció, oxidatív foszforiláció

Az anyagcsere 4 funkciót lát el:

1. a szervezet ellátása az energiadús élelmiszer-anyagok lebontásából nyert kémiai energiával;

2. a tápanyagok építőelemekké alakítása, amelyeket a sejtben makromolekulák bioszintéziséhez használnak fel;

3. élő szervezet makromolekuláris (biopolimerek) és szupramolekuláris szerkezeteinek összeállítása, szerkezetének plasztikus és energetikai fenntartása;

4. azon biomolekulák szintézise és elpusztítása, amelyek a sejt és a szervezet meghatározott funkcióinak ellátásához szükségesek.

A metabolikus útvonal egy bizonyos anyag kémiai átalakulásának sorozata a szervezetben. Az átalakulási folyamat során keletkező köztes termékeket metabolitoknak nevezzük, és az anyagcsereút utolsó vegyülete a végtermék. Egy anyagcsereútra példa a glikolízis, a koleszterin szintézise.

A metabolikus ciklus egy olyan anyagcsereút, amelynek egyik végterméke azonos a folyamatban részt vevő vegyületek valamelyikével. Az emberi szervezetben a legfontosabb anyagcsere-ciklusok a trikarbonsavciklus (Krebs-ciklus) és az ornitin-karbamid ciklus.

Szinte minden metabolikus reakció összefügg egymással, mivel az egyik enzimreakció terméke szubsztrátként szolgál egy másikhoz, amely ebben a folyamatban a következő lépés szerepét tölti be. Így az anyagcsere az enzimatikus reakciók rendkívül összetett hálózataként ábrázolható. Ha ennek a hálózatnak valamelyik részén a tápanyagok áramlása lecsökken vagy megszakad, akkor a hálózat egy másik részében változások következhetnek be annak érdekében, hogy ez az első változás valahogy kiegyensúlyozott vagy kompenzált legyen. Sőt, mind a katabolikus, mind az anabolikus reakciók úgy vannak beállítva, hogy a leggazdaságosabb módon, azaz a legkevesebb energia- és anyagráfordítással menjenek végbe. Például a tápanyagok oxidációja egy sejtben éppen olyan sebességgel megy végbe, amely éppen elegendő az aktuális energiaszükséglet kielégítéséhez.

A katabolizmus specifikus és általános útjai

A katabolizmusnak három szakasza van:

1. A polimerek monomerekké alakulnak (a fehérjék aminosavakká, a szénhidrátok monoszacharidokká, a lipidek glicerinné és zsírsavakká). A kémiai energia hő formájában disszipálódik.

2. A monomerek szokásos termékekké, túlnyomó többségük acetil-CoA-vá alakulnak. A kémiai energia részben hő formájában disszipálódik, részben redukált koenzim formák (NADH, FADH2) formájában halmozódik fel, részben az ATP makroerg kötéseiben raktározódik (szubsztrát foszforiláció).

A katabolizmus 1. és 2. szakasza a fehérjék, lipidek és szénhidrátok metabolizmusának egyedi folyamataira utal.

3. A katabolizmus végső szakasza az acetil-CoA CO 2 -dá és H 2 O-vá történő oxidációjáig redukálódik a trikarbonsavciklus (Krebs-ciklus) reakcióiban - ez a katabolizmus általános útja. A katabolizmus általános útjának oxidatív reakciói a szöveti légzés láncolatához kapcsolódnak. Ugyanakkor az energia (40-45%) ATP (oxidatív foszforiláció) formájában raktározódik.

A katabolizmus sajátos és általános pályáinak eredményeként a biopolimerek (fehérjék, szénhidrátok, lipidek) CO 2 -, H 2 O és NH 3 -dá bomlanak, amelyek a katabolizmus fő végtermékei.

Metabolitok normál és kóros állapotokban

Minden másodpercben több száz metabolit képződik egy élő sejtben. Koncentrációjuk azonban ezen a szinten marad bizonyos szint, amely egy adott biokémiai állandó vagy referenciaérték. Betegségekben a metabolitok koncentrációjának változása következik be, ami a biokémiai laboratóriumi diagnosztika alapja. A normál metabolitok közé tartozik a glükóz, karbamid, koleszterin, teljes szérumfehérje és számos más. Ezen anyagok koncentrációjának a fiziológiai normák határain túli kimenete (növekedés vagy csökkenés) a szervezet anyagcseréjének megsértését jelzi. Sőt, számos anyag a szervezetben egészséges ember anyagcseréjük sajátosságai miatt csak bizonyos biológiai folyadékokban találhatók meg. Például a szérumfehérjék általában nem jutnak át a veseszűrőn, ezért nem találhatók meg a vizeletben. De a vesegyulladás (glomerulonephritis) esetén a fehérjék (elsősorban az albuminok) behatolnak a glomeruláris kapszulába, megjelennek a vizeletben - proteinuria, és a vizelet patológiás összetevőiként értelmezik.

A kóros metabolitok a mielóma fehérjék (Bence-Jones proteinek), a Waldenström-féle makroglobulinémiában a paraproteinek, a glikogenózisban abnormális glikogén felhalmozódása, a szfingolipidózisokban a komplex lipidek különböző frakciói stb. Csak betegségekben találhatók meg, és nem jellemzőek az egészséges szervezetre.

Az anyagcsere tanulmányozásának szintjei

Az anyagcsere tanulmányozásának szintjei:

1. Az egész szervezet.

2. Izolált szervek (perfundált).

3. Szövetmetszetek.

4. Sejttenyészetek.

5. A szövetek homogenizálása.

6. Izolált sejtszervecskék.

7. Molekuláris szint (tisztított enzimek, receptorok stb.).

Elég gyakran radioaktív izotópokat (3 H, 32 P, 14 C, 35 S, 18 O) használnak az anyagcsere vizsgálatára, amelyek a szervezetbe juttatott anyagokat jelölik. Ezután követheti ezeknek az anyagoknak a sejtes lokalizációját, meghatározhatja a felezési időt és anyagcsereútjaikat.

Rizs. 8.1. A katabolizmus specifikus és általános útvonalainak diagramja

9. fejezet

A sejt biológiai rendszer, amely a sejtet a külső környezettől elválasztó, kompartmenteket (kompartmenteket) kialakító membránszerkezeteken alapul, valamint biztosítja a metabolitok felvételét és eltávolítását, a jelek érzékelését és továbbítását, anyagcsereutak szerkezeti szervezői.

A membránrendszerek – receptorok, enzimek, transzportmechanizmusok – összehangolt működése segít fenntartani a sejt homeosztázisát, és egyben gyorsan reagál a külső környezet változásaira.

A membránok nem kovalens szupramolekuláris struktúrák. A bennük lévő fehérjéket és lipideket különféle nem kovalens kölcsönhatások tartják össze (kooperatív jellegűek).

A membránok fő funkciói a következők:

1. a sejt elválasztása a környezettől és intracelluláris kompartmentek (kompartmentek) kialakítása;

2. nagyon sokféle anyag membránon keresztüli szállításának szabályozása és szabályozása (szelektív permeabilitás);

3. részvétel az intercelluláris interakciók biztosításában;

4. érzékelés és jelátvitel a sejten belül (vétel);

5. az enzimek lokalizációja;

6. energia-átalakító funkció.

A membránok szerkezeti és funkcionális szempontból aszimmetrikusak (a szénhidrátok mindig a membránon kívül helyezkednek el, és nincsenek a membrán belsejében). Ezek dinamikus struktúrák: az őket alkotó fehérjék és lipidek a membrán síkjában mozoghatnak (oldalirányú diffúzió). Ugyanakkor a fehérjék és lipidek átmenete is a membrán egyik oldaláról a másikra történik (transzverzális diffúzió, flip-flop), ami rendkívül lassan megy végbe. A membránok mobilitása és folyékonysága összetételétől függ: a telített és telítetlen zsírsavak arányától, valamint a koleszterintől. Minél alacsonyabb a membrán folyékonysága, annál nagyobb a zsírsavak telítettsége a foszfolipidekben és annál magasabb a koleszterintartalom. Ezenkívül a membránokat az önszerelődés jellemzi.

Általános tulajdonságok sejtmembránok:

1. könnyen átereszti a vizet és a semleges lipofil vegyületeket;

2. kevésbé áteresztő poláris anyagokra (cukrok, amidok);

3. kis ionok (Na +, Cl - stb.) számára rosszul áteresztő;

4. jellemzően magas elektromos ellenállás;

5. aszimmetria;

6. képes spontán helyreállítani az integritást;

7. likviditás.

A membránok kémiai összetétele.

A membránok lipid- és fehérjemolekulákból állnak, amelyek relatív mennyisége a különböző membránokban igen eltérő. A szénhidrátok glikoproteinek, glikolipidek formájában találhatók, és a membránanyagok 0,5-10%-át teszik ki. A membránszerkezet fluidmozaikos modellje szerint (Sanger és Nicholson, 1972) a membrán alapja egy lipid kettős réteg, melynek kialakításában foszfolipidek és glikolipidek vesznek részt. A lipid kettős réteget két lipidsor alkotja, amelyek hidrofób gyökei belül rejtőznek, a hidrofil csoportok pedig kifelé fordulnak és érintkeznek vízi környezet. A fehérjemolekulák mintegy feloldódnak a lipid kettős rétegben, és viszonylag szabadon "lebegnek a lipidtengerben jéghegyek formájában, amelyeken glikokalix fák nőnek".

membrán lipidek.

A membránlipidek amfifil molekulák, azaz. a molekula egyaránt tartalmaz hidrofil csoportokat (poláris fejek) és alifás gyököket (hidrofób farok), amelyek spontán módon kettős réteget alkotnak, amelyben a lipidfarok egymással szemben áll. Egy lipidréteg vastagsága 2,5 nm, ebből 1 nm a fejre, 1,5 nm a farokra esik. A membránokban a lipidek három fő típusa van: foszfolipidek, glikolipidek és koleszterin. Az átlagos koleszterin/foszfolipid mólarány 0,3-0,4, de a plazmamembránban ez az arány jóval magasabb (0,8-0,9). A koleszterin jelenléte a membránokban csökkenti a zsírsavak mobilitását, csökkenti a lipidek és fehérjék oldalirányú diffúzióját.

A foszfolipidek glicerofoszfolipidekre és szfingofoszfolipidekre oszthatók. A leggyakoribb membránglicerofoszfolipidek a foszfatidil-kolinok és a foszfatidil-etanol-aminok. Mindegyik glicerofoszfolipidet, például a foszfatidilkolint több tucat foszfatidilkolin képviseli, amelyek a zsírsavmaradékok szerkezetében különböznek egymástól.

A glicerofoszfolipidek az összes membránfoszfolipidek 2-8%-át teszik ki. A leggyakoribbak a foszfatidil-inozitolok.

A belső mitokondriális membrán specifikus foszfolipidei, a kardiolipinek (difoszfatid-glicerinek), amelyek glicerinből és két foszfatidsav-maradékból épülnek fel, az összes mitokondriális membrán foszfolipidjének mintegy 22%-át teszik ki.

mielinhüvelyben idegsejtek jelentős mennyiségben tartalmazzák a szfingomielint.

A membránglikolipideket cerebrozidok és gangliozidok képviselik, amelyekben a hidrofób részt a ceramid képviseli. A hidrofil csoport - egy szénhidrátmaradék - glikozidos kötéssel kapcsolódik a ceramid első szénatomjának hidroxilcsoportjához. Jelentős mennyiségben glikolipidek találhatók az agysejtek membránjában, a hámban és az eritrocitákban. A különböző egyének eritrocitáinak gangliozidjai különböznek az oligoszacharid láncok szerkezetében, és antigén tulajdonságokat mutatnak.

A koleszterin az állati sejtek minden membránjában jelen van. Molekulája egy merev hidrofób magból és egy rugalmas szénhidrogénláncból áll, az egyetlen hidroxilcsoport a poláris fej.

A membránlipidek funkciói.

A membránok foszfo- és glikolipidei amellett, hogy részt vesznek a lipid kettősréteg kialakításában, számos más funkciót is ellátnak. A membránlipidek környezetet alkotnak a membránfehérjék működéséhez, amelyek natív konformációt vesznek fel benne.

Egyes membránlipidek másodlagos hírvivők előanyagai a hormonális jelek átvitelében. Így a foszfatidil-inozitol-difoszfát a foszfolipáz C hatására diacilglicerinné és inozitol-trifoszfáttá hidrolizálódik, amelyek a hormonok második hírvivői.

Számos lipid vesz részt a lehorgonyzott fehérjék rögzítésében. A lehorgonyzott fehérje például az acetilkolinészteráz, amely a posztszinaptikus membránon foszfatitil-inozitolhoz van rögzítve.

Membránfehérjék.

A membránfehérjék felelősek a membránok funkcionális aktivitásáért, és ezek 30-70%-át teszik ki. A membránfehérjék a membránban elfoglalt helyükben különböznek. Mélyen behatolhatnak a lipid kettős rétegbe, vagy akár behatolhatnak - integrált fehérjék, különböző utak a membránhoz kötődnek - felszíni fehérjék, vagy kovalensen érintkeznek vele - lehorgonyzott fehérjék. A felszíni fehérjék szinte mindig glikoziláltak. Az oligoszacharid-maradékok megvédik a fehérjét a proteolízistől, és részt vesznek a ligandum felismerésében és adhéziójában.

A membránban lokalizált fehérjék szerkezeti és specifikus funkciókat látnak el:

1. szállítás;

2. enzimatikus;

3. receptor;

4. antigén.

Az anyagok membrántranszportjának mechanizmusai

Számos módja van az anyagoknak a membránon keresztül történő szállításának:

1. Egyszerű diffúzió- ez kis semleges molekulák átvitele a koncentráció gradiens mentén energia- és hordozók ráfordítása nélkül. A lipidmembránon egyszerű diffúzióval a legkönnyebben kis nem poláris molekulák, például O 2, szteroidok, pajzsmirigyhormonok juthatnak át. Kis poláris töltetlen molekulák - CO 2, NH 3, H 2 O, etanol és karbamid - szintén megfelelő sebességgel diffundálnak. A glicerin diffúziója sokkal lassabb, és a glükóz gyakorlatilag nem képes önmagában átjutni a membránon. Minden töltött molekula esetében, mérettől függetlenül, a lipidmembrán át nem eresztő.

2. Könnyített diffúzió- anyag átvitele koncentrációgradiens mentén energiafelhasználás nélkül, de hordozóval. vízben oldódó anyagokra jellemző. A könnyített diffúzió nagyobb átviteli sebességben és telítési képességében különbözik az egyszerű diffúziótól. A könnyített diffúziónak két típusa van:

Szállítás a transzmembrán fehérjékben kialakított speciális csatornákon keresztül (például kation-szelektív csatornákon);

A specifikus ligandumokkal kölcsönhatásba lépő transzlokáz fehérjék segítségével biztosítják annak diffúzióját egy koncentrációgradiens (ping-pong) mentén (glükóz átvitele az eritrocitákba a GLUT-1 hordozófehérje segítségével).

Kinetikailag az anyagok könnyített diffúzióval történő átvitele enzimatikus reakcióhoz hasonlít. A transzlokázok esetében a ligandum telítő koncentrációja van, amelynél a fehérje ligandumhoz való összes kötőhelye elfoglalt, és a fehérjék maximális sebességgel dolgoznak. Ezért az anyagok megkönnyített diffúzióval történő szállításának sebessége nem csak a szállított anyag koncentráció-gradiensétől függ, hanem a membránban lévő hordozó hátak számától is.

Az egyszerű és megkönnyített diffúzió utal passzív szállítás, mivel ez energiafelhasználás nélkül történik.

3. Aktív szállítás- anyag szállítása koncentrációgradiens (töltés nélküli részecskék) vagy elektrokémiai gradiens (töltött részecskék esetén) ellen, energiát, leggyakrabban ATP-t igényel. Két típusa van: az elsődleges aktív transzport az ATP vagy redoxpotenciál energiáját használja fel, és transzport ATPázok segítségével valósul meg. Az emberi sejtek plazmamembránjában a leggyakoribb a Na +, K + -ATP-áz, Ca 2+ -ATP-áz, H + -ATP-áz.

A másodlagos aktív transzportban ion gradienst használnak, amely az elsődleges aktív transzportrendszer működése miatt jön létre a membránon (glükóz felszívódása a bélsejtekből és a glükóz és aminosavak reabszorpciója a primer vizeletből a vesesejtek által, amikor Na + az ionok a koncentrációgradiens mentén mozognak).

A makromolekulák átvitele a membránon keresztül. A transzportfehérjék kis, poláris molekulákat szállítanak át a sejtmembránon, de nem tudnak makromolekulákat, például fehérjéket, nukleinsavakat, poliszacharidokat vagy egyedi részecskéket szállítani.

Azok a mechanizmusok, amelyekkel a sejtek ilyen anyagokat felvehetnek vagy eltávolíthatnak a sejtből, különböznek az ionok és poláris vegyületek szállítási mechanizmusaitól.

1. Endocitózis. Ez egy anyag átvitele a környezetből a sejtbe a plazmamembrán egy részével együtt. Az endocitózis (fagocitózis) révén a sejtek nagy részecskéket, például vírusokat, baktériumokat vagy sejtfragmenseket képesek elnyelni. A folyadék és a benne oldott anyagok kis buborékok segítségével történő felszívódását pinocitózisnak nevezzük.

2. Exocitózis. A makromolekulák, például plazmafehérjék, peptidhormonok, emésztőenzimek szintetizálódnak a sejtekben, majd kiválasztódnak az extracelluláris térbe vagy a vérbe. De a membrán nem permeábilis az ilyen makromolekulák vagy komplexek számára, szekréciójuk exocitózissal megy végbe. A szervezetben szabályozott és szabályozatlan exocitózisút is van. A szabályozatlan szekréciót a szekretált fehérjék folyamatos szintézise jellemzi. Példa erre a fibroblasztok kollagén szintézise és szekréciója az extracelluláris mátrix kialakítása érdekében.

A szabályozott szekréciót az exportra előkészített molekulák szállítási vezikulákban való tárolása jellemzi. A szabályozott szekréció segítségével az emésztőenzimek felszabadulása, valamint a hormonok és neurotranszmitterek szekréciója.

10. fejezet biológiai oxidáció

A termodinamika szempontjából az élő szervezetek nyitott rendszerek. a rendszer között és környezet energiacsere lehetséges, ami a termodinamika törvényeinek megfelelően történik. Minden egyes szerves összetevő, bejutva a szervezetbe, bizonyos mennyiségű energiával (E) rendelkezik. Ennek az energiának egy része hasznos munkára fordítható. Az ilyen energiát szabad energiának (G) nevezzük. A kémiai reakció irányát a DG érték határozza meg. Ha ez az érték negatív, akkor a reakció spontán módon megy végbe. Az ilyen reakciókat exergonikusnak nevezzük. Ha a DG pozitív, akkor a reakció csak akkor megy végbe, ha szabad energia kívülről érkezik - ezek endergonikus reakciók. Biológiai rendszerekben a termodinamikailag kedvezőtlen endergonikus reakciók csak az exergonikus reakciók energiájának rovására mehet végbe. Az ilyen reakciókat energetikailag kapcsoltnak nevezzük.

Számos biológiai membrán legfontosabb funkciója az egyik energiaforma átalakítása a másikba. Az ilyen funkciójú membránokat energiaátalakítónak nevezzük. Bármilyen membrán, amely teljesít energia funkció, képes az oxidálható szubsztrátok vagy az ATP kémiai energiáját elektromos energiává alakítani, nevezetesen transzmembrán elektromos potenciálkülönbséggé (DY) vagy a membránnal elválasztott oldatokban lévő anyagok koncentrációjának különbségének energiájává, és fordítva. . Az energiaátalakító membránok közül, amelyek legmagasabb érték, nevezhetjük a mitokondriumok belső membránját, a külső citoplazmatikus membránt, a lizoszómák membránjait és a Golgi komplexet, a szarkoplazmatikus retikuluumot. A mitokondriumok külső membránja és a nukleáris membrán nem képes egyik energiaformát a másikra átalakítani.

Az élő sejt energiaátalakítását a következő általános séma írja le:

Energiaforrások → ΔμI → munka

ahol ΔμI az I. ion elektrokémiai potenciáljainak transzmembrán különbsége. Következésképpen a ΔμI képződése és felhasználása révén az energiafelhasználás és a munkavégzés folyamatai ennek köszönhetőek. Ezért ezt az iont konjugált ionnak nevezhetjük. Az eukarióta sejtben a fő konjugáló ion a H +, ennek megfelelően a ΔμH + az energiatárolás fő konvertálható formája. A második legfontosabb konjugált ion a Na + (ΔμNa +). Míg a Ca 2+ , K + és Cl - nem használható semmilyen munkára.

A biológiai oxidáció egy szubsztrátum dehidrogénezési folyamata köztes hidrogénhordozók és végső akceptor segítségével. Ha az oxigén végső akceptorként működik, a folyamatot aerob oxidációnak vagy szöveti légzésnek nevezik, ha a végső akceptor nem oxigén - anaerob oxidációnak. Az anaerob oxidációnak korlátozott jelentősége van az emberi szervezetben. A biológiai oxidáció fő funkciója a sejt energiaellátása elérhető formában.

A szöveti légzés a hidrogén oxidációjának folyamata oxigénnel vízzé a szöveti légzési lánc enzimei által. A következő séma szerint halad:

Egy anyag akkor oxidálódik, ha elektronokat ad, vagy egyidejűleg elektronokat és protonokat (hidrogénatomokat) ad át, vagy oxigént köt. Egy molekula azon képességét, hogy elektronokat adjon át egy másik molekulának, a redoxpotenciál (redoxpotenciál) határozza meg. Bármely vegyület csak nagyobb redoxpotenciállal rendelkező anyagnak tud elektront adni. Egy oxidálószer és egy redukálószer mindig konjugált párt alkot.

Kétféle oxidálható szubsztrátum létezik:

1. Piridinfüggő - alkohol vagy aldehid - izocitrát, α-ketoglutarát, piruvát, malát, glutamát, β-hidroxiacil-CoA, β-hidroxibutirát - NAD-függő dehidrogenázok vesznek részt dehidrogénezésükben.

2. flavinfüggő - szénhidrogének származékai - szukcinát, acil-CoA, glicerin-3-foszfát, kolin - dehidrogénezéskor hidrogént adnak át FAD-függő dehidrogenázoknak.

A szöveti légzési lánc hidrogén-protonok (H+) és elektronok hordozóinak sorozata egy oxidált szubsztrátból az oxigénig, a mitokondriumok belső membránján lokalizálva.

Rizs. 10.1. A CTD sémája

CTD összetevők:

1. A NAD-függő dehidrogenázok dehidratálják a piridinfüggő szubsztrátokat, és elfogadnak 2ē-t és egy H + -ot.

2. A FAD (FMN) - függő dehidrogenázok 2 hidrogénatomot fogadnak el (2H + és 2ē). Az FMN-függő dehidrogenáz csak a NADH-t dehidratálja, míg a FAD-dehidrogenázok oxidálják a flavin-függő szubsztrátokat.

3. Zsírban oldódó hordozó ubikinon (koenzim Q, CoQ) - szabadon mozog a mitokondriális membrán mentén és két hidrogénatomot fogad be, és CoQH 2 -vé alakul (redukált forma - ubiquinol).

4. Citokróm rendszer - csak elektronokat ad át. A citokrómok vastartalmú fehérjék, amelyek protéziscsoportja szerkezetében a hemhez hasonlít. A hemben a vasatom a citokrómban reverzibilisen átválthat kettőről háromértékű állapotba (Fe 3+ + ē → Fe 2+). Ez biztosítja a citokróm részvételét az elektrontranszportban. A citokrómok redoxpotenciáljuk növekvő sorrendjében hatnak, és a légzési láncban a következőképpen helyezkednek el: b-c 1 -c-a-a 3. Az utolsó kettő együtt működik, mint egy enzim, a citokróm-oxidáz aa3. A citokróm-oxidáz 6 alegységből áll (2 - citokróm a és 4 - citokróm a 3). A citokróm a 3-ban a vason kívül rézatomok is találhatók, és az elektronokat közvetlenül oxigénnek ad át. Ebben az esetben az oxigénatom negatív töltésűvé válik, és képessé válik a protonokkal való kölcsönhatásra, hogy metabolikus vizet képezzen.

A vas-kén fehérjék (FeS) nem-hem vasat tartalmaznak, és részt vesznek az egyelektronos mechanizmussal lezajló redox folyamatokban, valamint flavoproteinekhez és citokróm b-hez kapcsolódnak.

A szöveti légzési lánc szerkezeti szerveződése

Alkatrészek légzőlánc a mikokondriumok belső membránjában komplexeket alkotnak:

1. I. komplex (NADH-CoQH 2 -reduktáz) - elektronokat fogad a mitokondriális NADH-ból és szállítja a CoQ-ba. A protonok a membránközi térbe kerülnek. Az FMN és a vas-kén fehérjék köztes akceptorok és protonok és elektronok hordozói. Az I. komplex az elektronok és a protonok áramlását választja el egymástól.

2. Komplex II - szukcinát - KoQ - reduktáz - FAD-függő dehidrogenázokat és vas-kén fehérjéket tartalmaz. Elektronokat és protonokat szállít a flavin-függő szubsztrátumokról az ubikinonra, közbenső FADH 2 képződésével.

Az ubikinon könnyen áthalad a membránon, és elektronokat ad át a III-as komplexhez.

3. Complex III - CoQH 2 - citokróm c - reduktáz - citokróm b és c 1, valamint vas-kén fehérjéket tartalmaz. A CoQ III-as komplexszel való működése a protonok és az elektronok áramlásának szétválásához vezet: a mátrixból származó protonok a mitokondriumok membránközi terébe pumpálódnak, az elektronok pedig a CTD mentén továbbszállnak.

4. A IV-es komplex - citokróm a - citokróm-oxidáz - citokróm-oxidázt tartalmaz, és elektronokat szállít az oxigénhez a citokróm c közbenső hordozójától, amely a lánc mobil komponense.

A CTD-nek két típusa van:

1. Teljes lánc - piridin-függő szubsztrátok lépnek be, és hidrogénatomokat árulnak el a NAD-függő dehidrogenázoknak

2. Nem teljes (rövidített vagy redukált) CTD, amelyben a hidrogénatomok FAD-függő szubsztrátumokról kerülnek át az első komplex megkerülésével.

Az ATP oxidatív foszforilációja

Az oxidatív foszforiláció az ATP képződésének folyamata, amely a szöveti légzési lánc mentén az oxidált szubsztráttól az oxigénig terjedő elektronok transzportjával párosul. Az elektronok mindig hajlamosak az elektronegatív rendszerekről az elektropozitív rendszerekre mozogni, így szállításuk a CTD-n keresztül a szabadenergia csökkenésével jár. A légzési láncban minden szakaszban lépésenként történik a szabadenergia csökkenése. Ebben az esetben három olyan szakasz különíthető el, amelyekben az elektrontranszfert a szabadenergia viszonylag nagy csökkenése kíséri. Ezek a lépések képesek energiát biztosítani az ATP szintéziséhez, mivel a felszabaduló szabad energia mennyisége megközelítőleg megegyezik az ATP ADP-ből és foszfátból történő szintéziséhez szükséges energiával.

A légzés és a foszforiláció konjugációjának mechanizmusának magyarázatára számos hipotézist állítottak fel.

Mechanokémiai vagy konformációs (Green-Boyer).

A protonok és elektronok átvitele során az enzimfehérjék konformációja megváltozik. Új, energiában gazdag konformációs állapotba kerülnek, majd amikor visszatérnek eredeti konformációjukhoz, energiát adnak az ATP szintéziséhez.

A kémiai konjugáció hipotézise (Lipman).

A "kapcsoló" anyagok részt vesznek a légzés és a foszforiláció konjugációjában. Protonokat és elektronokat fogadnak el, és kölcsönhatásba lépnek a H 3 RO 4 -gyel. A protonok és elektronok adományozása pillanatában a foszfáttal való kötés makroergikussá válik, és a foszfátcsoport az ADP-be kerül át ATP képződésével a szubsztrát foszforilációjával. A hipotézis logikus, de a "csatoló" anyagokat még nem izolálták.

Peter Mitchell kemiozmotikus hipotézise (1961)

Ennek az elméletnek a fő posztulátumai:

1. a mitokondriumok belső membránja a H + és OH - ionok számára átjárhatatlan;

2. a légzési lánc I., III. és IV. komplexein keresztül történő elektrontranszport energiája miatt a protonok kiszivattyúzódnak a mátrixból;

3. a membránon fellépő elektrokémiai potenciál az energiatárolás köztes formája;

4. A protonoknak a mitokondriális mátrixba való visszatérése az ATP szintáz protoncsatornáján keresztül az ATP szintézis energiaszolgáltatója a séma szerint

ADP + H 3 RO 4 → ATP + H 2 O

A kemoozmotikus elmélet bizonyítékai:

1. a belső membránon H + gradiens van és ez mérhető;

2. a H + gradiens létrejötte a mitokondriumokban az ATP szintézisével jár együtt;

3. ionoforok (uncouplerek), amelyek lebontják a proton gradienst és gátolják az ATP szintézisét;

4. az ATP szintézis protoncsatornáin keresztül a protonok transzportját gátló inhibitorok gátolják az ATP szintézisét.

Az ATP szintáz szerkezete

Az ATP-szintáz a mitokondriumok belső membránjának szerves fehérje. A légzési lánc közvetlen közelében található, és V komplexnek nevezik. Az ATP-szintáz 2 alegységből áll, amelyeket F 0 és F 1 -nek neveznek. A hidrofób F0 komplex a belső mitokondriális membránba merül, és több protomerből áll, amelyek egy csatornát képeznek, amelyen keresztül a protonok a mátrixba kerülnek. Az F 1 alegység benyúlik a mitokondriális mátrixba és 9 protomerből áll. Sőt, közülük három megköti az F 0 és F 1 alegységeket, egyfajta lábat képezve, és érzékenyek az oligomicinre.

A kemoozmotikus elmélet lényege: a CTD mentén az elektrontranszfer energiája miatt a protonok a belső mitokondriális membránon keresztül a membránközi térbe jutnak, ahol elektrokémiai potenciál (ΔμH +) jön létre, ami az ATP konformációs átrendeződéséhez vezet. szintáz aktív központja, melynek eredményeként lehetővé válik a protonok fordított transzportja az ATP szintáz protoncsatornáin keresztül. Amikor a protonok visszatérnek, az elektrokémiai potenciál átalakul az ATP makroerg kötésének energiájává. A keletkező ATP a transzlokáz hordozó fehérje segítségével a sejt citoszoljába kerül, és cserébe az ADP és az Fn a mátrixba kerül.

A foszforilációs együttható (P/O) az ATP-molekulákban található szervetlen foszfátatomok száma, az elnyelt oxigén egy atomjára számítva.

A foszforilációs helyek olyan helyek a légzési láncban, ahol az elektrontranszport energiáját protongradiens generálására használják fel, majd a foszforiláció során ATP formájában tárolják:

1. 1 pont - a piridin-dependens és a flavin-függő dehidrogenázok között; 2 pont - a citokróm b és c 1 között; 3 pont - a citokróm a és a 3 között.

2. Következésképpen a NAD-függő szubsztrátok oxidációja során a P/O együttható 3, mivel a NADH-ból származó elektronok az összes CTD komplex részvételével transzportálódnak. A FAD-függő szubsztrátok oxidációja megkerüli a légzési lánc I komplexét, és a P/O értéke 2.

Energia-anyagcsere zavarok

Minden élő sejtnek folyamatosan szüksége van ATP-re különféle tevékenységekhez. Az anyagcsere bármely szakaszának megsértése, amely az ATP-szintézis leállásához vezet, végzetes a sejt számára. A nagy energiaigényű szövetek (a központi idegrendszer, a szívizom, a vesék, a vázizmok és a máj) a legsérülékenyebbek. Azokat a körülményeket, amelyekben az ATP szintézis csökken, a „hipoenergetikus” kifejezéssel kombinálják. Ezen állapotok okai két csoportra oszthatók:

Táplálkozás - éhezés és B2 és PP hipovitaminózis - megsérti az oxidálható szubsztrátok ellátását a CTD-ben vagy a koenzimek szintézisét.

Hipoxiás - akkor fordul elő, ha megsértik az oxigén szállítását vagy felhasználását a sejtben.

CTD szabályozás.

Légzésszabályozás segítségével történik.

A légzésszabályozás az elektrontranszfer sebességének szabályozása a légzési lánc mentén az ATP/ADP arányával. Minél alacsonyabb ez az arány, annál intenzívebb a légzés, és annál aktívabban szintetizálódik az ATP. Ha az ATP-t nem használjuk, és koncentrációja a sejtben megnő, akkor az elektronok oxigénhez való áramlása leáll. Az ADP felhalmozódása növeli a szubsztrát oxidációját és az oxigénfelvételt. A légzésszabályozás mechanizmusát nagy precizitás jellemzi és fontos, hiszen hatásának eredményeként az ATP szintézis sebessége megfelel a sejt energiaszükségletének. A sejtben nincsenek ATP-tartalékok. Az ATP/ADP relatív koncentrációja a szövetekben szűk határok között változik, míg egy sejt energiafogyasztása akár több tucatszor is változhat.

D. Chance amerikai biokémikus a mitokondriumok 5 olyan állapotának figyelembevételét javasolta, amelyekben légzésük sebességét bizonyos tényezők korlátozzák:

1. SH 2 és ADP hiánya - a légzés sebessége nagyon alacsony.

2. SH 2 hiánya ADP jelenlétében - a sebesség korlátozott.

3. Van SH 2 és ADP - a légzés nagyon aktív (csak az ionok membránon keresztüli szállításának sebessége korlátozza).

4. ADP hiánya SH 2 jelenlétében - a légzés gátolt (légzéskontroll állapot).

5. Oxigénhiány, SH 2 és ADP jelenlétében - anaerobiózis állapota.

A nyugalmi sejtben a mitokondriumok 4-es állapotban vannak, amelyben a légzés sebességét az ADP mennyisége határozza meg. Intenzív munkavégzés során 3-as (a légzési lánc lehetőségei kimerültek) vagy 5-ös (oxigénhiány) - hipoxiás állapotban lehetnek.

A CTD-gátlók azok gyógyszereket, amelyek blokkolják az elektronok átvitelét a CTD-n keresztül. Ezek a következők: barbiturátok (amitál), amelyek blokkolják az elektronok transzportját a légzési lánc I komplexén keresztül, az antibiotikum antimycin blokkolja a citokróm b oxidációját; a szén-monoxid és a cianidok gátolják a citokróm-oxidázt és blokkolják az elektronok oxigénhez való szállítását.

Az oxidatív foszforiláció gátlói (oligomicin) olyan anyagok, amelyek blokkolják a H + transzportját az ATP-szintáz protoncsatornáján keresztül.

Az oxidatív foszforiláció szétkapcsolói (ionoforok) olyan anyagok, amelyek elnyomják az oxidatív foszforilációt anélkül, hogy befolyásolnák a CTD-n keresztüli elektrontranszfer folyamatát. Az uncouplerek hatásmechanizmusa, hogy zsírban oldódó (lipofil) anyagok, és képesek protonokat megkötni és a belső mitokondriális membránon keresztül a mátrixba juttatni, megkerülve az ATP-szintáz protoncsatornáját. Az ebben a folyamatban felszabaduló energia hő formájában disszipálódik.

Mesterséges szétkapcsolók - dinitrofenol, K-vitamin származékok (dicumarol), néhány antibiotikum (valinomycin).

A természetes leválasztók lipid-peroxidáció, hosszú szénláncú zsírsavak, nagy dózisú jódtartalmú pajzsmirigyhormonok, termogenin fehérjék termékei.

A szöveti légzés hőszabályozó funkciója a légzés és a foszforiláció szétválasztásán alapul. A barna zsírszövet mitokondriumai több hőt termelnek, mivel a bennük lévő termogenin fehérje szétválasztja az oxidációt és a foszforilációt. Elengedhetetlen az újszülöttek testhőmérsékletének fenntartásához.

A szénhidrátok, fehérjék és zsírok a szervezetben hidrolizálódnak, és a keletkező hidrolízistermékek - monoszacharidok, aminosavak, zsírsavak és glicerin átalakuláson mennek keresztül, amelyek során egy részük oxidálódik. szén-dioxidés víz, amelyek a szén és a hidrogén oxidációjának termékei. Ha egy olyan rendszernek, amelyben a biopolimer hidrolízis termékeinek mindegyike, amely a későbbi oxidáció szubsztrátja, saját metabolikus útvonala lenne, akkor egy ilyen rendszer nagyon nehézkes és megbízhatatlan lenne. A Természet azonban úgy oldotta meg az anyagcsere utak egyesítésének problémáját, hogy a katabolikus folyamatokat úgy szervezte meg, hogy e folyamatok köztes szakaszaiban minimális számú azonos metabolit keletkezik, amelyek a különböző anyagok oxidációja során keletkeznek. És valóban, amint az a sémából látható, a legtöbb oxidációs szubsztrát piroszőlősavvá - piruváttá (C3), majd acetil-CoA-vá (C2) alakul át, és ez utóbbi a piruvát oxidációja során is képződhet. . Az acetil-CoA teljesen oxidálódik a trikarbonsav ciklusban (CTC – más néven Krebs-ciklus vagy citrátciklus). A Krebs-ciklus a szénhidrátok, fehérjék és zsírok általános katabolizmusának útja. A katabolikus reakciók során felszabaduló energia részben hő formájában disszipálódik, míg nagy része anabolikus reakciókban költ el. Az energiaátadás intermedierek segítségével történik, amelyek közül a fő az ATP. Az endergon folyamatok az adenozin-trifoszfát (ATP) szintézise adenozin-difoszfátból (ADP) és szervetlen foszfátból, valamint egyéb makroerg kötésekkel rendelkező anyagok szintézise. Ez a folyamat az energia és a katabolikus reakciók konjugációja miatt megy végbe. Az exergonikus folyamat az ATP, valamint más trifoszfátok hidrolízise. A hidrolízis biztosítja a bioszintézishez szükséges energiát.

Az alábbiakban az anabolikus és katabolikus folyamatok konjugációjának diagramja látható:

S 1 oxidált szubsztrát, ΔG< 0

ADP + ATP-foszfát + H 2 O, ΔG< 0

Párosítás

ATP + H 2 O → ADP + foszfát, ΔG< 0

S 2 bioszintetikus termék, ΔG > 0

A szervezetben található ATP nagy része innen származik oxidatív foszforiláció, amely az elektrontranszfer láncban (ETC) fordul elő. Ennek a folyamatnak a fő szubsztrátjai a NAD*H és a FAD*H 2 , amelyek főleg a TCA ciklusban képződnek, így a katabolizmus egyik fő feladata az ATP szintézise, ​​amely egyfajta energiaakkumulátor, amely a későbbi anabolikus reakciókhoz szükséges. A legtöbb bioszintézis reduktív jellegű, mivel a bioszintézis termékei kevésbé oxidálódnak a kiindulási anyagokhoz képest. Az ilyen folyamatokban a redukálószer szerepét a NAD*H tölti be. Így korlátozott számú vegyület játszik kulcsszerepet az anyagcserében. Ezek a piruvát és az acetil-CoA, olyan anyagok, amelyek lezárják a specifikus katabolizmust; ATP, hidrolízis termékek, amelyek energiát kapnak az anabolikus folyamatokhoz; A NAD * H és a FAD * H 2 koenzimek, amelyek oxidációja során az ATP fő része a szervezetben képződik.

Szénhidrát katabolizmus

A szénhidrát-anyagcsere folyamatai az emberben a szájüregben kezdődnek, mivel a nyál amiláz enzimet tartalmaz, amely képes a keményítőt és a glikogént diszachariddá - maltózzá bontani, amely utóbbit a maltáz enzimmel glükózzá bontja. A glükóz bejutása a különböző szervek sejtjeibe az inzulin hormontól függ, amely szabályozza a glükóz sejtmembránokon keresztüli transzfer sebességét. hordozó fehérjék.

A glükóz cseréje a sejtben a foszforilációjával kezdődik:

Glükóz + ATP glükóz-6-foszfát + ADP

ATP → + ADP

A szabad glükóztól eltérően a glükóz-6-foszfát nem képes átjutni sejtmembránok, ezért a foszforilált glükóz mintegy „zárva” van a sejtben, és ott glikogén – állati keményítő – formájában tárolódik, amelyet glükóz-6-foszfát molekulákból szintetizálnak.

A glükóz katabolizmusa egy sejtben három fő irányba mehet, amelyek a molekula szénvázának változásaiban különböznek egymástól:

1. Dichotóm útvonal, amelyben hasadás történik C-C csatlakozások a harmadik és a negyedik szénatom között, és egy hexózmolekulából két trióz keletkezik (C 6 → 2C 3).

2. Apotómikus út (pentóz-foszfát), amelyben a hexóz pentózzá (C 6 → C 5) alakul az oxidáció és egy (első) szénatom eliminációja következtében.

3. Glükuronút, amikor a hatodik szénatom oxidálódik és lehasad

A glükóz lebontásának fő útja, amely az energia felszabadulásához vezet, a dichotóm útvonal, és ebben az útvonalban a glükóz oxidálható és energiája kétféle módon nyerhető:

1.Független anaerob bomlás glükóz tejsavvá glikolízis.

glükóz →2-laktát + 134 kJ

Ennek az energiának egy részét két ATP-molekula kialakítására fordítják, a többi pedig hő formájában eloszlik.

2.Aerob (oxigénfüggő) a glükóz lebontása szén-dioxiddá és vízzé

Ez a fotoszintézis fordított folyamata:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 ↔ 6CO 2 + 6H 2 O + 2850 kJ

Ennek az energiának a 60%-a ATP makroerg kötései formájában tárolódik, azaz biológiailag elérhető formában. Amint az a fenti egyenletekből látható, az aerob út kétségtelenül előnyösebb, mint a glikolízis, mivel hússzor több ATP-t termel azonos mennyiségű glükózból. Az aerob lebontást a test legtöbb szövete végzi, a vörösvértestek kivételével. A glikolízis a rosszindulatú sejtek fő energiaforrása. Az izmok nagy terhelés esetén alkalmazzák a glikolízist, amikor nehéz az oxigén hozzáférés, majd tejsav képződik a megfeszült izmokban.

A glükóz glikolízis reakciólánca tizenegy reakciót foglal magában, amelyek közül az első tíz gyakori aerob lebontással, a tizenegyedik pedig a tejsav szintézise piroszőlősavból (PVA) NAD*H segítségével. Tekintsük egymás után a reakciókat a glükóz aerob lebontása során:

1 reakció a glükóz foszforilációja, aktiválása.

A második reakció az izomerizáció, a glükóz-6-foszfát fruktóz-6-foszfáttá alakul.

3 reakció - a fruktóz-6-foszfát foszforilálódik fruktóz-1,6-difoszfáttá.

Az első három reakció az úgynevezett előkészítő szakaszt jelenti, ebben a szakaszban az ATP energiát még a foszforilációs reakciókra fordítják:

1

Glükóz-6-foszfát

2- izomerizáció

ATP

fruktóz-6-foszfát 7 9 3-foszfoglicerát 10

2-foszfoglicerát közös útvonal

9 H 2 O ATP

A következő lépés a reakciók. glikolitikus oxidoredukció, amelyben a hat szénatomos váz két három szénatomosra bomlik és piruváttá oxidálódik.

4 reakció - a fruktóz-1,6-difoszfát nyitott aciklusos formájában az aldoláz enzim segítségével két három szénatomos fragmensre bomlik: glicerinaldehid-foszfátra és dihidroxi-aceton-foszfátra.

5 reakció - izomerizáció, dihidroxi-aceton-foszfát átalakítása gliceraldehid-foszfáttá.

A további katabolizmus csak a glicerinaldehid-foszfáton keresztül megy végbe, melynek két molekuláját a 6. reakcióban a NAD + 1,3-difoszfogliceráttá oxidálja, és az ilyenkor felszabaduló energia ATP formájában raktározódik. Ebben az esetben az aldehid oxidációja szerves és foszforsav anhidridjéhez vezet. A hidrolízis során két 1,3-difoszfoglicerát molekula 3-foszfogliceráttá alakul, majd a 8. reakcióban a foszfátcsoport a 3-as pozícióból a 2-es pozícióba kerül.

9 reakció - a víz eltávolítása foszfoenolpiruváttá, majd keto-enol átalakulás következik be, hidrolízissel párosulva, amikor egy molekula foszforsav lehasad a dihidroxi-aceton-foszfátból, és az enol forma keto formává alakul.

LIPID KATABOLIZUS

Magasabbrendű állatokban és emberekben a lipidek bejutnak a gyomorba, és szinte érintetlenül hagyják azt a savas környezettől. BAN BEN lúgos környezet A vékonybélben a lipideket lipázok hidrolizálják. A hidrolizált lipidek felszívódnak a véráramba, és különféle szervekbe szállítják a további anyagcserét.

Glicerin, zsírsavak, mono- és digliceridek a bélfalon keresztül jutnak a vérbe. A vérben a zsírsavakat a glicerin ismét észterezi, amely a vérfehérjékhez kötődik, és átkerül a zsírszövetbe vagy a májba, ahol lerakódik. A májban a hidrolízis zsírsavak képződésével megy végbe, amelyek CO 2 -vé és H 2 O-vá oxidálódnak. Az oxidáció során nagy mennyiségű energia szabadul fel.

Az FA oxidációs folyamata több szakaszból áll. Az FA megsemmisül (szintetizálódik). fragmensek C-C(a természetes zsírsavak páros számú szénatomból állnak). A katabolizmus során a zsírsavak először koenzim A-val tioészterekké alakulnak, ATP felszabadulásával, majd telítetlen savakká oxidálódnak, a FAD oxidálószerként szolgál.

C 15 H 31 COOH - palmitinsav

A HCoA-ról A FAD-ról

CH 3 (CH 2) 12 CH 2 CH 2 C OH CH 3 (CH 2) 2 CH 2 CH 2 C SCoA

CH2(CH2)12CH=SNS SCoA

A fehérjekatabolizmus útja a hidrolízissel (proteolízissel) kezdődik, proteáz és peptidáz enzimek hatására.

A fehérjék hidrolízise a gyomorban kezdődik a pepszin enzim hatására, ezt elősegíti a gyomornedv pH = 1-2 savas környezete, amely a gyomorsejtek sósav felszabadulásának köszönhető.

A vékonybélben pH=7,8-8,4 mellett a fehérjelebontást a tripszin és a kimitripzin hasnyálmirigy enzimek katalizálják.

Az AA - a gasztrointesztinális traktusból származó fehérje hidrolízis terméke, fontos alapja a sejtek és szövetek aminosav-utánpótlásának. Az egyik esszenciális AA kívülről történő korlátozott bevitele a szövet saját fehérjéinek éles lebomlását okozza, az AA-kat saját fehérjeik, nukleotidjaik, porfirinek stb. szintézisében használják fel.

Egy felnőttnek napi 100 g fehérjére van szüksége. A fehérjék lehetnek teljesek – minden lényeges AA elérhető és hibás – nem minden esszenciális AA áll rendelkezésre. A nap folyamán 400 g fehérje bomlik le és szintetizálódik. Minden fehérje 35 nap alatt megújul.

A fehérjeanyagcsere állapotát a nitrogén egyensúly alapján lehet megítélni. Mivel a szervi fehérjék szigorú faj- és szövetspecifitásban különböznek egymástól, az élő szervezet a bevitt fehérjét csak hidrolizált állapotban tudja felhasználni.

Az AA felszívódása a vékonybél membránján keresztül a glutation hatására megy végbe. Az AA bejut a portális véna véráramba, majd a májba, ahol egy sor átalakuláson megy keresztül.

A szövetek anyagcseréjének természetét nagymértékben meghatározza a táplálkozás. Emberben és számos más emlősben az élelmiszerekben található szénhidrátok, lipidek és fehérjék emésztése után felszívódó termékek metabolikus átalakuláson mennek keresztül. Ezek főként glükóz, triacilglicerin és aminosavak. Kérődzőkben (és kisebb mértékben más növényevőkben) a cellulózt szimbiotikus mikroorganizmusok emésztik meg, szerves savak (ecetsav, propionsav, vajsav) alacsonyabb homológjainak képződésével; ezekben az állatokban a szöveti anyagcsere az alacsonyabb zsírsavak fő szubsztrátként történő felhasználásához igazodik.

Szénhidrát anyagcsere (16.2. ábra)

Minden emlősben a sejtekben lévő glükóz piruváttá és laktáttá alakul a glikolízis nevű metabolikus úton. Ez az út előzetes foszforilációt igényel. A glikolízis végbemenhet oxigén hiányában (anaerob módon), ha a végtermék a laktát. Az oxigént fogyasztó szövetek (aerob körülmények) képesek a piruvátot acetil-CoA-vá alakítani, amely aztán beléphet a citromsav körforgásába; ebben a ciklusban az acetil-CoA teljesen oxidálódik, amíg a folyamat potenciális szabad energiájának nagy része az oxidatív foszforiláció eredményeként ATP formájában raktározódik (17.2. ábra). Így a glükóz számos szövet fő üzemanyaga, de (és metabolitjai) más folyamatokban is részt vesz. 1. A glükóz polimer glikogénné alakul, amely

Rizs. 16.2. A szénhidrát-anyagcsere általános diagramja, amely bemutatja a főbb végtermékeket.

számos szövetben raktározódnak, különösen a vázizomzatban és a májban. 2. A pentóz-foszfát út szubsztrátja a glikolízis egyik köztes terméke. Ez az út a bioszintetikus folyamatokban, például a zsírsav-bioszintézisben használt redukáló ekvivalensek forrásaként szolgál; emellett ribózforrás, szükséges a nukleotidok szintéziséhez és nukleinsavak. 3. A glikolízis egyik szakaszában képződő trnozofoszfát az acilglicerinek (zsírok) szintézisében használt glicerin forrása. 4. A piruvát és számos citromsavciklus köztiterméke az aminosavak szintézisében használt szénvázak forrása, az acetil-CoA pedig a hosszú szénláncú zsírsavak és a koleszterin szintézisének fő építőköve, minden anyag előfutára. a szervezet által termelt szteroidok.

Lipid anyagcsere (16.3. ábra)

A hosszú szénláncú zsírsavak forrása az acetil-CoA-ból (amely viszont szénhidrátokból képződik) és az étrendi lipidekből de novo szintézis. A szövetekben a zsírsavak vagy acetil-CoA-vá (P-oxidálva) oxidálódhatnak, vagy acilglicerolokká észterezhetők (a triacilglicerin a szervezet fő energiatartaléka). -oxidáció során keletkezik, számos fontos folyamatban vesz részt.

1. Az acetil-CoA teljesen oxidálható a citromsav ciklusban. A zsírsavak jelentős energiaforrást (szöveti tüzelőanyagot) jelentenek, ha a P-oxidáció folyamatában, majd a citromsavciklus reakcióiban hasznosulnak.

2. Az acetil-CoA a koleszterin szénatomjainak forrásaként szolgál.

3. A májban acetoacetát képződik belőle - az eredeti ketontest. A ketontestek egy alternatív, vízben oldódó szöveti tüzelőanyag, amely bizonyos körülmények között azzá válhat fontos forrás energia (például böjt közben).

Az aminosavak metabolizmusa (16.4. ábra)

Az aminosavak nélkülözhetetlenek a fehérjeszintézishez. Egy részüket élelmiszerrel kell ellátni ( esszenciális aminosavak), mivel a szövetek nem képesek ezeket szintetizálni. A fennmaradó aminosavak (nem esszenciálisak) szintén táplálékból származnak, de létrejöhetnek közbenső metabolitokból is transzaminációval, azaz aminocsoportok átvitelével más aminosavakból, amelyek feleslegben vannak jelen. Dezaminálás után a felesleges amin-nitrogént eltávolítják a karbamid összetételéből; a transzamináció után visszamaradt szénváz vagy oxidálódik a citromsavciklusba, vagy glükózzá (glukoneogenezis) vagy ketontestekké alakul.

Rizs. 16.3. A lipidanyagcsere általános sémája, a fő végtermékek feltüntetésével. A ketontestek közé tartozik az acetoacetát, a 3-hidroxi-butirát és az aceton.

Rizs. 16.4. Az aminosav-anyagcsere általános sémája, a fő végtermékek feltüntetésével.

A fehérjeszintézisben való felhasználásuk mellett az aminosavak számos fontos vegyület – purinok, pirimidinek, hormonok (például adrenalin és tiroxin) – prekurzoraiként szolgálnak.

Az izomerőn általában azt a képességet értjük, amely a külső ellenállás leküzdésére, vagy annak izomfeszüléssel történő ellensúlyozására vonatkozik.

A sebesség-erő tulajdonságok főként a dolgozó izmok energiaellátásától, valamint szerkezeti és morfológiai jellemzőiktől függenek, amelyek nagyrészt genetikailag előre meghatározottak.

Az erő és a sebesség megnyilvánulása a maximális és szubmaximális teljesítmény zónájában végzett fizikai terhelésekre jellemző. Következésképpen a sebesség-erő minőségek energiaellátása főként az ATP újraszintézis anaerob pályáit - kreatin-foszfátot és glikolitikust - foglalja magában.

Az ATP újraszintézis a kreatin-foszfát-reakció miatt megy végbe a leggyorsabban. Maximumát a munka megkezdése után 1-2 másodpercen belül éri el. Ennek az ATP-képzési módszernek a maximális ereje 1,5-szeresen, illetve 3-szor haladja meg az ATP-szintézis glikolitikus és aerob útvonalának sebességét. Az ATP újraszintézis kreatin-foszfát útvonalának köszönhető, hogy az izomterhelés a legnagyobb erővel és sebességgel történik. A kreatin-foszfát reakció maximális sebessége viszont az izomsejtek kreatin-foszfát-tartalmától és a kreatin-kináz enzim aktivitásától függ. A kreatin-foszfát-tartalékok és a kreatin-kináz-aktivitás növelhető fizikai gyakorlatok használatával, ami a kreatin-foszfát gyors kimerüléséhez vezet az izmokban.

Erre a célra a maximális erővel végzett rövid távú gyakorlatokat alkalmazzák. Jó hatás az intervallum edzési módszer alkalmazása, amely ilyen gyakorlatok sorozatából áll. A sportolónak 4-5 gyakorlatból álló, 8-10 másodpercig tartó maximális teljesítményű gyakorlatot ajánlanak fel. A gyakorlatok közötti pihenő minden sorozatban 20-30 másodperc. A sorozatok közötti pihenőidő 5-6 perc.

A szubmaximális teljesítmény zónájában a nagy sebességű és teljesítményterhelések teljesítését elsősorban az ATP glikolitikus újraszintézisének köszönheti az energia. Ennek az ATP-szerzési módszernek a lehetőségei az intramuszkuláris glikogénraktárakból, az e folyamatban részt vevő enzimek aktivitásából, valamint a szervezet glikogénből képződött tejsavval szembeni ellenállásából adódnak. Ezért a glikolitikus energiaellátáson alapuló gyorsasági-erő képességek fejlesztésére olyan edzést alkalmaznak, amely megfelel az alábbi követelményeknek. Először is, az edzésnek az izom glikogéntartalmának éles csökkenéséhez kell vezetnie, majd annak szuperkompenzációjához. Másodszor, az edzés során a tejsavnak fel kell halmozódnia az izmokban és a vérben, hogy a szervezet később ellenálljon.

Mind az egyes gyakorlatok, sem a gyakorlatsorok közötti pihenőidő egyértelműen nem elegendő a glikogénraktárak helyreállításához, ennek eredményeként az edzés során az izom glikogéntartalma fokozatosan nagyon alacsony értékekre csökken, ami előfeltétele a kifejezett szuperkompenzáció kialakulásának.

Az izmok szerkezeti és morfológiai jellemzői, amelyek meghatározzák az erő és a sebesség megnyilvánulásának lehetőségeit, mind az egyes izomrostok, mind az izom egészének szerkezetére vonatkoznak. Egy-egy izomrost sebesség-erőssége a kontraktilis elemek - myofibrillumok - számától és a kalciumionokat tartalmazó szarkoplazmatikus retikulum fejlődésétől függ. A szarkoplazmatikus retikulum az idegimpulzusok vezetésében is részt vesz az izomsejten belül. A miofibrillumok tartalma és a szarkoplazmatikus retikulum fejlettsége nem azonos a különböző típusú izomrostokban. Az ATP-képzés egyes módszereinek túlsúlyától, a kémiai összetételtől és a mikroszkopikus szerkezettől függően az izomrostok három fő típusát különböztetjük meg: tónusos, fázisos és átmeneti. Az ilyen típusú rostok ingerlékenységükben, idejükben, összehúzódási sebességükben és erősségükben, működésük időtartamában is különböznek egymástól.

A tónusos rostok viszonylag sok mitokondriumot tartalmaznak, sok mioglobint tartalmaznak, de kevés összehúzó elemet - myofibrillumot. Az ilyen izomrostok ATP-reszintézisének fő mechanizmusa aerob. Ezért lassan összehúzódnak, kevés erőt fejlesztenek, de hosszú ideig összehúzódhatnak.

A fázisrostok sok myofibrillummal, jól fejlett szarkoplazmatikus retikulummal rendelkeznek, és sok idegvégződés közelíti meg őket. Jól fejlett kollagénrostjaik vannak, ami hozzájárul gyors ellazulásukhoz. Szarkoplazmájukban jelentős a kreatin-foszfát és a glikogén koncentrációja, magas a kreatin-kináz és a glikolízis enzimek aktivitása. A fehér rostokban sokkal kisebb a mitokondriumok relatív száma, alacsony a mioglobin tartalma, ezért halvány színűek. A fehér izomrostok energiaellátása a kreatin-foszfát reakció és a glikolízis következtében történik. Az anaerob ATP újraszintézis utak nagyszámú myofibrillával való kombinációja lehetővé teszi, hogy az ilyen típusú rostok nagy sebességet és összehúzódási erőt fejlesszenek ki. A kreatin-foszfát és glikogén tartalékainak gyors kimerülése miatt azonban ezen rostok működési ideje korlátozott.

Az átmeneti izomrostok szerkezetükben és tulajdonságaikban a tónusos és a fázisos köztes helyzetet foglalják el.

Még az izomrostok típusai közötti különbségek ilyen rövid felsorolásából is az következik, hogy az erő és a sebesség megnyilvánulásához a fehér rostok és a szerkezetükben hozzájuk közel álló átmeneti rostok előnyösebbek. Ezért a kifejezettebb sebesség-erő tulajdonságok, ceteris paribus azok az izmok, amelyekben az izomrostok aránya a fehérek felé tolódik el.

A különböző típusú rostok aránya a vázizmokban nem azonos. Így az alkar izmai, a váll bicepszei, a fej izmai és mások túlnyomórészt fizikai rostokat tartalmaznak. A törzs izmai, a rectus abdominis, a rectus femoris főleg tónusos rostokat tartalmaznak. Innentől könnyen érthető, hogy ezek az izomcsoportok miért különböznek egymástól jelentősen olyan tulajdonságokban, mint az ingerlékenység, sebesség, erő, állóképesség.

A különböző típusú izomsejtek aránya minden emberben genetikailag előre meghatározott. Egy bizonyos természetű fizikai aktivitással azonban lehetőség van az izomrostok spektrumának szándékos megváltoztatására. Az alkalmazáson keresztül erősítő gyakorlatok ez a spektrum eltolódik a fehér rostok túlsúlya felé, amelyek nagyobb átmérőjűek, mint a vörös és átmeneti rostok, ami végső soron az edzett izmok hipertrófiájához vezet. A hipertrófia fő oka ebben az esetben az izomsejtek összehúzódási elemeinek - myofibrillák - tartalmának növekedése. Ezért az erőterhelés okozta izomhipertrófia a myofibrilláris típusba tartozik.

A myofibrilláris típusú izomhipertrófia kialakulásához használt fizikai terhelések biokémiai szinten a miofibrillumok károsodásához, majd azok szuperkompenzációjához vezetnek. Erre a célra különféle súlyzós gyakorlatokat alkalmaznak.

Az erő fejlesztésére gyakran használják az ismételt gyakorlatok módszerét a maximális erő 80-90% -os feszültségével. A leghatékonyabb súlyozás a maximális szilárdság 85%-a. Ebben az esetben a "kudarcig" ismétlések száma általában 7-8. Minden gyakorlatot sorozatban hajtanak végre, amelyek száma 5 és 10 között van, néhány perces pihenőidővel. A gyakorlatok sebességét az edzés célja határozza meg. Az izomtömeg túlnyomó növekedése érdekében a gyakorlatokat lassú vagy mérsékelt ütemben végezzük. Az erő és a sebesség egyidejű fejlesztése érdekében a gyakorlatokat kirobbanóan sima üzemmódban végezzük: a mozgás kezdeti szakaszát nagy sebességgel hajtják végre, és a lehető legsimábban ér véget. Ezért a gyorsasági-erős sportokban a sportolóknak az erősítő edzés időszakában fel kell hagyniuk az erőgyakorlatok lassú végrehajtásával, mivel ebben az esetben az izmok gyors összehúzódási képessége elveszik.

A gyorsasági-erős edzés utáni felépülési idő 2-3 nap. Az izomcsoportok megváltoztatásával azonban, amelyekre a terhelés irányul, az edzések rövidebb pihenőidőközökkel is végezhetők.

A hatékony erősítő edzés előfeltétele a teljes, fehérjében gazdag étrend, mivel a myofibrillumok kizárólag fehérjékből állnak. Bizonyíték van arra, hogy az ultraibolya besugárzás hozzájárul az izomhipertrófia kialakulásához. Feltételezhető, hogy az ultraibolya sugárzás hatására nő a férfi nemi hormonok képződése, serkentve a fehérjék szintézisét a szervezetben.