Лекция №2. Обмен веществ — основные понятия и термины. 
Патобиохимия белкового обмена. 
Клинико-диагностическое значение показателей, характеризующих белковый и углеводный обмены обмен у животных

План:

• 2.1 Основные понятия обмена веществ. Основы патобиохимии обмена веществ
• 2.2 Биохимические показатели, характеризующие белковый обмен у животных
• 2.3 Виды нарушений белкового обмена
• 2.3.1 Нарушения композиции белков плазмы
• 2.3.2 Изменения остаточного азота в крови
• 2.3.3 Нарушение количественного поступления белка в организм (белковая недостаточность и белковый перекорм)
• 2.4 Нарушения обмена гемоглобина

Основные понятия обмена веществ. Основы патобиохимии обмена веществ

Обмен веществ (метаболизм) — сложная система химических реакций, связанных между собой общими метаболитами, регуляторами и целями. Целями этих реакций являются извлечение энергии, синтез компонентов восстановителей, структурных блоков и синтез полимеров, строение которых соответствует индивидуальной генетической программе организма (анаболизм), а также инактивация отработавших метаболитов собственного синтеза и метаболитов чужеродного происхождения (ксенобиотиков).

Принципиально основной обмен, т. е. обмен, направленный на производство энергии и строительных блоков (энергетический и пластический, который отождествляется с обменом белков, углеводов и липидов) можно подразделить на общие стадии:

• — деполимеризация, происходящая в ЖКТ (это способ поддержания гомеостаза и зашиты от чужеродной генетической информации).
• — поступление метаболитов в кровь, транспортировка по организму и трансмембранный перенос в клетки, посредством 3 видов транспорта (диффузии, облегченной диффузии и активного транспорта).

III — тканевой метаболизм (а) синтез, б) окислительно-восстановительный распад (образование единого С₂— фрагмента, образование конечных продуктов обмена).

На второй стадии тканевого метаболизма происходит продукция энергии в виде АТФ. АТФ — не накапливается в организме. А энергия запасается в виде накопления углеводов (1 г = 17 кДж), жиров (1 г = 39 кДж) и белков (1 г = 17 кДж). Основные энергетические метаболиты — глюкоза (универсальный), жирные кислоты (не приникают в ЦНС, но более энергоёмкие и кетоновые тела.

Для регуляции обмена веществ эволюционно сформировались различные механизмы, влияющие на инструменты метаболизма — то есть на каталитическую активность энзимов. Особенности химических реакций метаболизма в том, что они все регулируются. Не регулируемые реакции опасны для организма.

Биохимическая схема обмена веществ включает цепи, каскады и циклы химических превращений, связанные метаболическими путями. Под метаболическим путем понимают характер и последовательность превращения определенного вещества в организме. Различают метаболические пути центральные, специальные и резервные. Кроме того, различают частные метаболические пути (строго специфические для данного вещества) и общие для нескольких сходных веществ. Некоторые вещества до какого-то метаболита могут иметь специфические метаболические пути, а затем превращаться одинаково.

Как разнонаправленная равновесная система процессов, обмен веществ не может быть весь изменен в каком-то одном направлении, поэтому выражения типа «обмен веществ усилился», «болезнь привела к снижению обмена веществ» являются не точными и неверными. Метаболизм процесс необратимый. Он всегда стремиться достичь своих целей (основные это извлечение энергии и построение структурных блоков), при любых условиях, с максимальным КПД и минимумом побочных продуктов. Метаболические пути взаимосвязаны и имеют общую регуляцию, поэтому изменения в одном звене обязательно приводят к изменению в других звеньях. Так, например, при ИЗСД, недостаток инсулина первичен, он приводит к снижению запасания глюкозы в виде глюкогена и усиления глюконеогенеза, при этом тормозится ЦТК, избыток А-КоА уходит на другие цели, т. е. включается в синтез трикарбоновых кислот и кетогенез, и поэтому частыми спутниками ИЗСД является ожирение и кетоацидоз. Следовательно, знание метаболических путей в организме необходимо для выбора диагностической тактики.

Основные положения метаболизма белков Белок — важнейший пластический компонент диеты, незаменимый источник биогенного азота, необходимый для роста и регенерации. В пересчёте на сухой вес белки составляют 44% массы тела. На долю протеинов приходится более половины его органических соединений. (О. Эдхольм, А. Бахаранч). В соматическом отсеке тела (скелет, скелетные мышцы, кожа) находится около 63% белка тела, остальные 37% - в висцеральном отсеке. Важность белка как пластического компонента доказывается тем, что при хронической белковой недостаточности в питании населения ряда тропических регионов рост и развитие целых народов может замедляться. Известно, что представители многих низкорослых этносов тропической Африки, Азии, Латинской Америки, переселяясь в раннем детстве в развитые страны и следуя диете с достаточной в качественном и количественном отношении поставкой белка, приобретают антропометрические показатели, сходные с таковыми у коренного населения развитых стран (Ж. де Кастро, 1950; Р. Котран и соавт., 1997).

Роль белка:

структурная;

транспортная (антитоксическая);

регуляторная (гормональная, ферментативная);

защитная.

Белки — носители чужеродной антигенной информации и должны расщепляться при переваривании, утрачивая антигенность, что и происходит в ЖКТ, под действием протеиназ до амнокислот. Через облегченную диффузию и активный транспорт (система пермиаз) аминокислоты попадают в кровяное русло.

Часть из них уходит на:

синтез белков и функциональных белков клетки;

синтез гормонов и др. регуляторных молекул;

синтез функциональных белков плазмы крови;

в реакции переаминирования, для синтеза заменимых аминокислот;

для синтеза энергии и в др. виды обмена (избыток).

В организме различают матричный синтез белка (преимущественно) и нематричный — в отдельных случаях (синтез небольших пептидов, например трипептида глютатиона) — он экономически не выгоден.

Конечным продуктом для простых белков является аммиак, который в печени переводится в менее токсичную мочевину и экскретируется через почки.

При утилизации сложных белков вначале отщепляется небелковая часть, которая утилизируется в зависимости от вида (углеводная поступает в окислительный распад, при распаде гемоглобина отщепляется гем, разрывается пирольное кольцо по следующей схеме, с образованием биллирубина; нуклеопротеиды разрушаются с образованием мочевины и мочевой кислоты).