План лекції. Рецензент: викладач методів КЛД Бобощенко Л.І

Лекція № 1. ПРЕДМЕТ І ЗАВДАННЯ БІОХІМІЇ

Рецензент: викладач методів КЛД Бобощенко Л.І.

Курс лекцій

з дисципліни біологічна хімія з біохімічними методами дослідження

Спеціальності: 5.12010201 "Лабораторна діагностика"

6.120101 "Сестринська справа"

Автор: викладач вищої категорії Терентьєва О.А.

Розглянуто та схвалено на засіданні П(Ц)К санітарно-гігієнічних і лабораторно-діагностичних дисциплін

Протокол № ____ від ____________

Голова П(Ц)К ______О.А.Терентьєва

м.Херсон

2007 р.

1. Предмет і завдання біохімії.

2. Коротка історія розвитку біохімії як науки.

3. Принципи уніфікації клініко-біохімічних методів дослідження.

4. Особливості біохімічних досліджень у клінічних та клініко-біохімічних лабораторіях.

5. Принципи біохімічної діагностики захворювань для визначення функціонального стану організму.

1. Предмет і завдання біохімії

Біохімія - наука про хімічний склад, властивості, обмін речовин і енергії в живих організмах, а коротше кажучи наука про хімію життя.

Основними завданнями біохімії є вивчення хімічного складу організму і структури речовин, з яких він складається, послідовності і взаємозв’язку реакцій хімічних перетворень, які характерні для живого організму і відрізняються від неживого.

Біохімія тісно пов’язана з другими науками. Наприклад, анатомія вивчає загальну будову організму, гістологія і цитологія дають уявлення про структуру клітин тканин. Сучасні методи досліджень такі, як електронна мікроскопія поглиблюють наші знання про структуру субклітинних фракцій, а іноді і окремих молекул, наприклад з використанням ізотопних методів стало можливим вивчення механізмів синтезу холестерину електрофоретичні методи дозволили вивчити склад білків та їх фракцій в різних тканинах, за допомогою спектрального налізу були відкриті фракції гемоглобіну.

Найбільш тісно біохімія пов’язана з фізіологією, що вивчає функціональний стан окремих клітин органів та організму в цілому. Але завдання і методи фізіології і біохімії відрізняються. Тісно пов'язана, біохімія з хімією, являю­чись її розділом, Всі живі об’єкти складаються з неживих молекул, підлягаючи всім фізичним законам, то біохімія нерозривно пов’язана з фізикою.

2. Коротка історія розвитку біохімії як науки

Вивчення проблем, що складають сучасну біохімію почалось кінці ХVIII століття, а як самостійна наука біохімія виділилась в кінці XIX століття. Але біохімічними процесами людство користувалось з глибокої давнини. Історію формування біохімії як науки можна роз­ділити на чотири періоди.

І період - з давніх часів до епохи Відродження людство використовувало окремі біохімічні процеси (технологів виго­товлення вина, пива, сиру, хліба, тютюну).

ІІ період характеризувався бурхливим накопиченням знань по хімії взагалі і хімії живої матерії. Цей період був періодом боротьби ох поглядів, ідеалістичного і матеріалістичного.

Основи матеріалістичних поглядів на існування живої матерії були закладені М.В. Ломоносовим, що відкрив закон зберігання маси речовин. Цим законом був написаний удар по ідеалізму. В цей час Шеєле, вивчаючи хімічний склад рослинних та тваринних організмів виділив винну, молочну, щавлеву, лимонну, яблучну кислоти, гліцерин, казеїн.

Революційними стали ідеї і праці великого російського вченого-хіміка Ф.М.Бутлерова, що створив теорію будови органічних сполук, відповідно якій атоми та молекули реально існують і хімічні властивості залежать від будов цих сполук. В 50-і роки ХІХ століття відомий французький фізіолог О.Бернар виділив з тканини печінки глікоген і показав, що він є єдиним джерелом накопичення глюкози в організмі.

ІІІ період в історії біохімії почався з другої половини XIX століття. В цей період біохімія виділилась як окрема наука, поглибились біохімічні дослідження на основі революційних відкриттів у фізиці та органічній хімії. До кінця XIX століття було зареєстровано і вивчено більше ніж 1000 природних і синтезованих органічних сполук.

Берцеліус створив основи вчення про каталіз, а наш співвітчиз­ник і основоположник вітчизняної біохімії О.Я.Данилевський, досліджуючи будову білків, сформулював ряд положень про первинну структуру білка, йому належить ідея про зворотність ферментативного каталізу. Він вперше здійснив ферментативний синтез білковоподібних речовин, розробив ряд методів очистки ферментів.

Російські вчені внесли великий вклад в формування біохімії, як окремої наукової дисципліни. Величезний вплив зробили роботи І.М. Сеченова, що вивчав фізіологію та біохімію дихання, вплив на ці процеси складу їжі, фізіологічного стану організму, температури і інших факторів.

М.В.Ненцкий створив першу в країні біохімічну лабораторію при Петербурзькому університеті. М.І. Лунін відкрив вітаміни, О.М.Бах створив теорію впливу атмосферного тиску на окисні процеси в організмі і утворен­ня перекісних сполук. К.А.Тимірязєв і його співробітники вивчали реакції фотосинтезу і мінерального обміну у рослин.

Ряд важливих робіт були виконані зарубіжними вченими. Еміль Фішер сформулював основні положення поліпептидної структури білків, закладеної дослідами О.Я.Данилевського. І. Бериліус і Є.Старлінг від­крили гормони. Функ виділив вітамін В₁, Саммер одержав перший фермент з бобів сої - уреазу.

Таким чином третій період є періодом становлення і розвитку біохімії як науки.

ІV період в історії розвитку біохімії бере свій початок з 40-50 років і характеризується активним використанням фізико-хімічних методів в біохімічних дослідженнях. Насамперед, це вивчення процесів молекулярних основ зберігання і передачі спадкової інформації, механізмів біосинтезу білку, розшифровки структури окремих білків та нуклеїнових кислот. До числа найважливіших досяг­нень цього періоду слід віднести встановлення моделі подвійної спіралі ДНК і спіралі РНК, розшифровку послідовності амінокислот в молекулі інсуліну А.Сенгером.

Знання біохімічних процесів, що протікають у здоровому організмі, дозволяє зрозуміти причину захворювань (їх етіологію), чітко зрозуміти порушення, що відбуваються при цьому в організмі (патогенез) і намітили шляхи одужання шляхом використання різноманітних речовин (лікування).

Клінічна біохімія – це прикладний розділ біохімії, який вивчає біохімічні процеси в організмі людини для оцінки стану здоров’я і з’ясування механізму розвитку хвороби і є окремим розділом клінічної лабораторної діагностики.

Клінічний потенціал лабораторної діагностики має три джерела. Патобіохімія і патофізіологія надають відомості про зміни хімічного та клінічного складу, головним чином, біологічних рідин при патологічних станах організму; фізика, хімія, біологія є джерелом методичних прийомів для виявлення і кількісного визначення компонентів біологічних рідин; тісна взаємодія з клінічною медициною дає можливість перевірити на практиці реальну діагностичну і прогностичну цінність теоретичних уявлень та аналітичну якість лабораторних методів дослідження. Раціональний вибір певних методів дозволяє будувати стратегію і тактику одержання лабораторної інформації про стан організму і використовувати її з метою діагностики, контролю за ефективністю лікування хворих, а в ряді випадків - і прогнозу.

3. Принципи уніфікації клініко-біохімічних методів дослідження

Серед великої кількості сучасних методів клінічної лабораторної діагностики розрізняють наступні групи методик: хіміко-мікроскопічні методи дослідження біологічних матеріалів (сечі, калу, мокроти та ін.); методи гематологічних досліджень; методи дослідження системи гемостазу, методи клінічної мікробіології; методи клінічної імунології та методи клінічної біохімії.

Завдання клінічної біохімії полягає не лише у виявленні патобіохімічних порушень, але й у визначенні функціонального стану організму в цілому, його компенсаторно-пристосувальних можливостей, деякі питання діагностики можуть вирішуватись лише завдяки клінічній біохімії, оскільки ряд захворювань, наприклад, уроджені хвороби, а також деякі інфекційні, наприклад, епідемічний гепатит, не мають експериментальної моделі. Призначення клініко-біохімічних досліджень:

1) рання діагностика захворювань;

2) постановка диференціального діагнозу;

3) визначення тяжкості перебігу і прогнозу захворювання;

4) контроль ефективності лікування і профілактики;

5) вивчення молекулярних механізмів розвитку хвороби.

Основними об’єктами клініко-біохімічних досліджень здебільшого є біологічні рідини: кров, плазма, сироватка, лімфа, рідше - інші рідини внутрішніх середовищ організму (спинномозкова рідина, внутрішньосуглобна рідина та ін.); використовуються також екскрети, такі як сеча, жовч, слина, шлунковий та кишковий сік, кал, піт, жіноче молоко, сім’яна рідина; шматочки тканин (біоптати), взяті під час хірургічних операцій або за допомогою спеціальних пристосувань.

Найпоширенішими об'єктами біохімічних досліджень є кров і сеча, зрідка аналізуються інші рідини і екскрети, а також тканини. Основні групи біохімічних показників, які визначаються в клініці, такі:

1) вміст макромолекул, мономерів і деяких продуктів їхнього обміну;

2) активність ферментів та ізоферментів;

3) вміст вітамінів, коферментів та продуктів їхнього обміну;

4) вміст води і мінеральних речовин;

5) вміст позаклітинних регуляторів метаболізму - гормонів, гістогормонів, медіаторів та продуктів їхнього обміну.

Прагнення до освоєння нових біохімічних методів дослідження зумовило практичне використання численних методів визначення одних і тих же біохімічних показників за допомогою різних методичних прийомів або безлічі варіантів однотипних методик з різними способами.

4. Особливості біохімічних досліджень у клінічних

та клініко-біохімічних лабораторіях

У наш час у роботі біохімічних лабораторій мають місце наступні три особливості:

1. Прагнення до багатоплановості комплексного обстеження хворого з використанням декількох найбільш інформативних для первинного виду патології біохімічних показників, так званих констеляцій. Як показує досвід багатьох лабораторій, використання констеляцій упорядковує працю лікарів - біохіміків і лаборантів, є зручним для клініцистів, скорочує діагностичний період обстеження хворого.

2. Динамічне спостереження й обстеження, тобто багаторазове визначення показників.

3. Широке використання функціональних навантажувальних проб.

Останнє зумовлено тим, що завдання клінічної біохімії полягає не тільки у виявленні патобіохімічних порушень, але й у визначенні функціонального стану окремих органів і регуляторних систем, а також оцінці їхніх компесаторно-пристосувальних можливостей.

5. Принципи біохімічної діагностики захворювань

для визначення функціонального стану організму

Сучасна клінічна біохімія спрямована до комплексної, багатосторонньої і динамічної оцінки патологічного процесу на системному рівні. Це досягається завдяки визначенню багатьох показників, які характеризують обмін білків, вуглеводів, ліпідів, активність ферментів, гормонів, медіаторів та інших біологічно активних речовин.

Особливості обміну речовин у органах і тканинах дозволяють виявити вибірково їх пошкодження, використовуючи для цього комплекс найбільш специфічних і найінформативніших тестів. Серед показників, які характеризують стан білкового обміну найчастіше досліджують вміст загального білка в сироватці крові, білкові фракції, різні осадові проби. Досліджуються також низькомолекулярні азотисті речовини: сечовина, сечова кислота, креатин, амінокислоти і пептиди, індикан сечі. Як показники вуглеводного обміну досліджуються глюкоза в крові й сечі, вуглеводні компоненти глюкопротеїдів, молочна кислота, сіалові кислоти, зв’язані з білками гексози тощо.

Показниками ліпідного обміну є рівень холестерину та його ефірів, триацилгліцеринів, ліпопротеїнів, неестерифікованих жирних кислот та ін. До неорганічних компонентів, рівень яких у біорідинах досліджують клініко-біохімічні лабораторії, належать: натрій, калій, кальцій, магній, залізо, фосфор та фосфоровмісні речовини, хлор та ін. На відміну від показників, перелічених вище, для визначення яких використовується колориметрія, при визначенні рівня неорганічних елементів широкого використовуються інші фізико-хімічні методи.

Як клініко-біохімічні показники пігментного обміну досліджуються білірубін та його фракції в сироватці крові, порфірини, порфобіліноген, копропорфірин і уропорфірин у сечі.

Серед ферментів, які мають діагностичне значення, найчастіше визначаються в сироватці крові: амінотрансферази (АСТ і АЛТ), α-амілаза, глюкозо-6-фосфатдегідрогеназа, креатинкіназа, сорбітолдегідрогеназа, лужна фосфатаза. Визначення концентрації гормонів у методичному відношенні є найбільш складним розділом клінічної біохімії. Цим займаються лише спеціальні лабораторії або відділення великих клінічних лабораторій, оскільки для їх виявлення необхідні певні умови, у тому числі, використання радіонуклідів.

Використовуються також колориметричні, хроматографічні і флюориметричні методи. Відносно доступним та досить інформативним є визначення таких показників: 17-кетостероїдів і 17-оксикортикостероїдів у сечі, адреналіну, норадреналіну, ванілінмигдальної кислоти в сечі, гістаміну та серотоніну в крові.

У керівництвах, присвячених використанню біохімічних методів дослідження в клініці, поряд з описом методик, характерних тому чи іншому виду обміну, містяться данні про обмінні зміни при різних формах патології. Наприклад, біохімічні показники при захворюваннях печінки, хворобі Боткіна, гіпертонічній хворобі, атеросклерозі, інфаркті міокарду, ревматизмі, недостатності кровообігу, інфекційних захворюваннях різної етіології.

Кожне захворювання або патологічний стан організму характеризуються сукупністю біохімічних порушень які відображають різні функції органів і систем організму. Наприклад, при діагностиці цукрового діабету спочатку визначається вміст глюкози, кетонових тіл у крові та сечі, а кінцевий діагноз встановлюється за концентрацією інсуліну в крові.

Одним з раціональних шляхів діагностики, зокрема при захворюваннях печінки, може бути використання принципу синдромів, тобто сукупності біохімічних порушень, які характеризують ту чи іншу функцію печінки. Так, виділяють наступні біохімічні показники дегенерації, реактивних змін і холестазу. При дегенерації найбільш показовим є методи визначення активності трансаміназ АЛТ, АСТ. Для реактивних змін найбільш інформативними є тимолова проба, а для холестазу - білірубін, активність лужної фосфатази. Надзвичайно велике діагностичне значення має визначення в динаміці активності ферментів у крові ц при інфаркті міокарду: лактатдегідрогенази (ЛДГ), креатинфосфокензи (КФК), аспартатамінотрансферази (АСТ). Ступінь підвищення активності залежить від розмірів інфарктного осередку. Вже в перші години після інфаркту активність КФК підвищується і досягає максимум через 24 години. Дещо пізніше підвищується активність АСТ і ЛДГ.

Дата добавления: 2014-01-07