Биохимия крови - 1

Биохимия крови - 1
Внутренняя среда организма
формируется совокупностью
биологических жидкостей (кровь,
лимфа, тканевая жидкость),
омывающих клетки и структуры тканей.
Эти жидкости функционально тесно
взаимосвязаны, они постоянно
обмениваются между собой клетками
и молекулами.
Химический состав плазмы
Функции крови




1.
2.
Дыхательная -транспорт кислорода от легких к тканям
и
CO2 от тканей к легким
Выделительная - транспорт конечных продуктов
метаболизма к органам выделения (почкам, легким,
коже, потовым железам, кишечнику) для удаления.
Защитная (иммунитет, гемостаз и др.)
Транспортная
Трофическая - транспорт субстратов (поступающих с
пищей и метаболитов), обеспечивающих основные
жизненные потребности клетки
Регуляторная (КОС, водно-электролитный баланс, t°,
метаболизма – транспорт БАВ и др.).
Химический состав крови
Большую часть этих функций выполняют компоненты плазмы
крови.
 Плазма крови состоит на 90-93% из воды и 10-7%.
сухого остатка – белки, углеводы, липиды,, органич.
метаболиты и электролиты
 Сухой остаток на 6,6-8,5% состоит из белков плазмы крови
и 1,5-3,5% - органических метаболитов (углеводы,
липиды, азотосодержащие продукты) и электролитов (Na+,
K+, Ca2+ , Cl-, HCO3- и др.).
 Водный и электролитный состав плазмы очень похож на
состав др. внеклеточных биологических жидкостей.
 Лабораторный мониторинг уровней Na+, K+, Са2+, Cl-,
HCO3- и рН крови важны для оценки состояния
метаболизма.
Характеристика белков плазмы крови
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
содержатся в плазме крови
синтезируются в печени или РЭС (реже в
специализированных тканях)
проявляют основную функцию в пределах сосудистой
системы
секретируются в кровь, а не попадают в результате
повреждения тканей
находятся в плазме в концентрации большей, чем в
других биологических жидкостях
проявляют генетический полиморфизм, имеют
вариантные формы, не связанные с тканевым
происхождением
не являются продуктами катаболизма в плазме, но
могут быть продуктами ограниченного протеолиза
имеют большее время биологического полураспада в
плазме, чем время транспорта по крови.
Состав белков плазмы крови




В плазме обнаружено более 100 разных белков
соответствующих этим критериям, содержание
которых колеблется в широких пределах
Изучение их функций, содержания, состава при
патологии — одна из важных задач клинической
биохимии.
Уровень ~10 белков составляющих 90 %, и
называемых главными достигает высоких
значений (альбумин – 40 г/л).
Остальные 10 % минорные, следовые белки.
приходится свыше 100 различных белков,
содержание которых может быть в пределах 50 –
200 мкг/л. Это
Функциональная классификация Б плазмы

Транспортные
- специфический (трансферин, транскортин)
- неспецифический – альбумин (ЖК, токсины и др.)

Регуляторные (альбумин)
- КОС (буферные свойства)
- онкотическое давление (1 гр альбумин связывает 17 мл воды)
- метаболизма и функций (связывание БАВ)

Резервные (альбумин)
- резерв АК 50% общего кол-ва альбумина
- резерв воды, электролитов, БАВ и др.

Защитные
- гемостаз
- антиинфекционная защита (Ig, комплемент, лизоцим, интерферон)
- детоксикация - связывание и транспорт токсинов (альбумин)
Электрофорез белков плазмы
Остаточный азот
Все азотсодержащие вещества плазмы
образуют общий пул азота, состоящий из:


Азота белкового – осаждаемого кислотами
Азота небелкового (остаточного) (ОА),
представленного конечными продуктами
обмена АК, ФЛ, Азот. Осн, Амины и др.
азотсодержащих в-в, которые остаются после
осаждения белков
Состав ОА






Мочевина - 50% (главный компонент)
АК - 25% (~ 10% ГЛУ и ГЛН)
Ураты - 8%
Креатинин - 2.5%
NH3 и индикан - 0.5%
билирубин, нуклеотиды, биогенные амины,
метаболиты АК, АО, холин, олигопептиды и др
Ds значение ОА
Обмен в-в
Диета
Уровень ОА зависит от:
 Интенсивности катаболизма


ОА
крови



Питания


Экскреция с мочой
Травмы (ожоги, краш-синдром)
Распад тканей (tbc, c-r, etc )
Гнойно-воспалит процессы
О радиационные травмы и др.
Кол-во белка, НК и др.
Экскреторной функции почек


ОПН, ХПН, др поражения почек
Нарушение кровообращения почек
Азотемия - повышение уровня ОА в крови
Ретенционная – задержка компонентов ОА в
организме из-за нарушения экскреторной
функции почек



Почечная азот мочевины составляет 90% ОА крови (норма
50%) (ОПН, ХПН – отравления, травмы, гломерулонефриты,
пиелонефриты и др поражения почек)
Внепочечная азотемия возникает при снижения почечного
кровотока из-за недостаточности кровообращения, снижения
АД (шок, коллапс, большая кровопотеря)
Продукционная – увеличение продукции ОА за
счет катаболизма
 Комбинированная

Общие понятия КОС
КОС – система гомеостаза рН внутри- и внеклеточной
среды организма.
Единицы измерения :рН = -lg [H+],
сдвиг рН: на 1ед соответствует 10 кратному изменению
[H+]
на 2ед соответствует 100 кратному изменению [H+]
рН внутри клеток рНi ~ 6.9 – 7.0
рН вне клеток рНО =7.40±0.04
[H+] ~ 40 ±0.5
нМ/л
+
Кислоты – доноры H
+
Основания – акцепторы H
Щелочи - доноры ОН
Буфер система состоит из слабой кислоты и ее соли,
образованной сильным основанием, стабилизирует рН,
рН – производное метаболизма
1.
2.




За сутки организм hs образует 50-100 мМ [Н+]
на 15-20л ВКЖ.
Весь метаболизм представлен преимущественно
обменом кислот (Г6Ф, ЖК, АК и др.):
Распад 100г Б дает ~ 30 мМ Н2SO4 и 100 мМ Н2РО4Распад 100 г Л дает ~ 17 мМ Н2РО4постоянно образуется ПВК, лактат, ацетат и др.
накопление оснований идет значительно меньше: ОН-,
NH3, основные АК, креатинин и др, которые вместе
с буферами стабилизируют рН
Стабильный рН - необходимое условие
метаболизма


Изменение рН приводит к изменению:
заряда и функции белков (ферментов,
каналов, рецепторов и др.), что
обуславливает:
рН зависимость всех б/х реакций и многих
физиологических процессов в организме
Наличие мощной гомеостатической системы
стабилизации рН
Оптимум рН разных ферментов
Принципы организации КОС

Изоосмолярность – осм. давление МКЖ
310 осМ/л - const
любые изменения должны поддерживать эту
константу

Электронейтральность –

Постоянство рН
равное кол-во
катионов и анионов (по 155 мМ/л)
Механизмы регуляции КОС
1.
Физико-химические – действуют в
автоматическом режиме и представлены:

разбавлением т.е. выходом Н+ или др. иона из
одного компартмента в др. (из клетки в МКЖ или
наоборот)

активность буферных систем (см типы, мех-мы
действия БС
2.
Физиологические – функция экскреторных
органов (выделение или задержка Н+ или др.
иона ) – легкие, почки, ЖКТ и др.
Классификация нарушений КОС

1.
2.
3.
4.
1.
2.
рНО =7.40±0.04
рН = 7.35 и ниже – ацидоз
рН = 7.45 и выше – алкалоз
По этиологии:
Респираторный (дыхательный, газовый)
Метаболический
Выделительный
Смешанный
По степени компенсации:
Компенсированный
Декомпенсированный (выраженное истощение
буферных систем и сдвиг значений рН)
Механизм развития респираторных
нарушений КОС
ацидоз
СО2 + Н2О
Н2СО3
Н++ НСО3-
алкалоз
Причины: изменение частоты дыхания (гипо- или
гипервентиляция)
Эритроциты у взрослых образуются (эритропоэз)
преимущественно в костном мозге при активном
участии специфического регулятора эритропоэтина. Эритропоэтин (Эпо) человека –
гликопротеин, состоящий из 166 аминокислот (ММ
34.000). Его количество в плазме определяется с
использованием радиоиммунолических методов
(РИА). Эпо синтезируется главным образом почками
и скорость его секреции в кровоток увеличивается
при гипоксических состояниях. В костном мозге. он
взаимодействует с клетками предшественниками при
участии специфического рецептора со свойствами
тирозинкиназы. Тип вторичного посредника и
специфичные гены к настоящему времени точно не
установлены. Клетками мишенями Эпо являются
КОЕ-ГЭММ и КОЕ-Э способствуя их пролиферации и
дифференцировке. Действие Эпо усиливается
другими факторами (например, интерлейкином-3 и
инсулиноподобным фактором роста). Получение
рекомбинантного Эпо позволило использовать его в
лечении анемий.
В процессе дифференцировки клетка приобретает
способность синтезировать свой главный белок –
гемоглобин, постепенно теряет ядро и другие органоиды и
превращается в эритроцит, который чаще называют
форменным элементом крови, чем клеткой. От более старых
эритроцитов, которые уже находились в циркулирующей
крови, молодые эритроциты можно отличить по
выявляемой при помощи некоторых красителей сеточки,
которая состоит из рибосомальной РНК( используемой для
синтеза гемоглобина) и других органелл, которые могут
функционировать некоторое время (48 часов) после
поступления эритроцитов в сосудистую сеть. Такие
эритроциты называют ретикулоцитами и их количество в
крови составляющее в норме около 1% эритроцитов служит
индикатором эритропоэза. Потеря митохондрий приводит к
утрате способности использовать процессы, протекающие в
них и эритроциты используют пути метаболизма,
протекающие в цитозоле (гликолиз, пентозофосфатный путь
и др).


В норме у взрослых мужчина - 4.6-6.2 миллионов эритроцитов /мкл
крови, а у женщин - 4.2-5.4 миллионов /мкл. Общее количество
эритроцитов в кровотоке около 2.5 x 1013. Нормальный уровень Hb для
мужчин - 140-180 г/л ( 14 –18 г на 100мл, 8,7-11.2 ммоль/л в
пересчете на ММ мономера), и для женщин - 12-16 г/л. Значение
гематокрита (объем упакованных эритроцитов) для мужчин и женщин
- 42-52 % и .37-47% соответственно. Продолжительность жизни
нормального эритроцита - 120 суток. Около 1 % популяции
эритроцитов кровеносного русла (200 миллиардов клеток или 2
миллиона в секунду) заменяются ежедневно. Продолжительность
жизни красной клетки крови резко сокращается при гемолитических
анемиях. В этих состояниях число ретикулоцитов заметно
увеличивается, поскольку костный мозг пытается компенсировать
потери, увеличивая количество новых, молодых эритроцитов
кровотоке.
«Стареющие» эритроциты захватываются клетками
ретикулоэндотелиальной системы ( селезенка, костный мозг и печень)
и разрушаются. Образующиеся при распаде порфириновых колец
желчные пигменты выделяются, а железо и аминокислоты глобина
используются повторно. Повышение эритроцитов в крови называют
полицетемией, снижение – анемией.
Особенности метаболизма
эритроцита
глюкоза
1,3-дифосфоглицерат
2,3-дифосфоглицератмутаза
АДФ
АТФ
3-фосфоглицерат
2-фосфоглицерат
2,3-дифосфоглицерат
дифосфоглицератфосфатаза
Глюкоза в эритроцитах используется в основном в
гликолизе и пентозофосфатном пути. Глюкоза
основной источник энергии в эритроцитах. После
поступления в клетку и фосфорилирования в
глюкозу –6-фосфат при помощи гексокиназы около
5-10% глюкозы идет на образование НАДФН+ Н+ в
пентозофосфатном пути и 90-95% окисляется по
гликолитическому пути с образованием АТФ.
Особенностью обмена в эритроцитах является
боковой путь, ответвляющийся на уровне 1.3дифосфоглицерата. Глюкоза в эритроцитах
используется в основном в гликолизе и
пентозофосфатном пути. Глюкоза основной источник
энергии в эритроцитах. После поступления в клетку и
фосфорилирования в глюкозу –6-фосфат при
помощи гексокиназы около 5-10% глюкозы идет на
образование НАДФН+ Н+ в пентозофосфатном пути и
90-95% окисляется по гликолитическому пути с
образованием АТФ. Особенностью обмена в
эритроцитах является боковой путь, ответвляющийся
на уровне 1.3-дифосфоглицерата