Поток энергии

Доврачебная помощь при желудочно-кишечном кровотечении.

Информация:

Жалобы на тошноту, рвоту цвета «кофейной гущи», сла­бость, потемнение в глазах, головокружение, шум в голове.

Кожа бледная, влажная или холодный пот; рвотные массы цвета «кофейной гущи», пульс слабый, частый, возможно сни­жение АД, стул черного цвета.

Тактика медицинской сестры

Действия	Обоснование
Вызвать врача	Для оказания экстренней помощи
Успокоить, уложить на спину или на бок, голову повернуть набок, подло­жить под рот лоток или салфетку	Психоэмоциональная разгрузка, для профилактики аспирации рвотных масс
Положить на эпигастральную область пузырь со льдом	С целью сужения сосудов, уменьше­ния кровотечения
Запретить пить, принимать пищу, раз­говаривать.	Уменьшить кровотечение
Измерить АД, подсчитать пульс, ЧДД	Контроль состояния
Приготовить все необходимое для определения группы крови и резус-фактора.	Для экстренного переливания крови
Срочная госпитализация на носилках	Для оказания квалифицированной помощи

Подготовить аппаратуру, инструментарий, медикаменты:

• систему для внутривенного вливания, шприцы для в/в, в/м и п/к введения препаратов, жгут.

• 10 % раствор хлорида или глюконата кальция, 5 % раствор аминокапроновой кислоты, 10 % раствор желатиноля, 12,5 % раствор дицинона (амп.), 1 % раствор викасола.

Профилактика. Первичная: исключение экзогенных факторов риска, рациональное питание, здоровый образ жизни, ранняя диагностика и лечение предязвенного состояния: хронических гастритов, функциональных расстройств желудка и двенадцатиперстной кишки Вторич­ная (диспансеризация) предупреждение обострений, прогрессирования заболевания, осложнений. С этой целью проводится обследование 2 раза в год; консультации стоматолога, рентгенологиче­ское исследование желудка или ФГДС 1 раз в год и профилакти­ческое лечение антисекреторными препаратами (омез, фамотидин), физиолечение, фитотерапия, ЛФК в течение месяца вес­ной (март) и осенью (октябрь).

Молекулы любых веществ, находясь в жидкой фазе (например водном растворе) непрерывно и беспорядочно двигаются, сталкиваются друг с другом, отскакивают и устремляются уже в иных направлениях. Рано или поздно они распределяются в пространстве более или менее равномерно. Это спонтанный процесс. Применим он и к сложноорганизованным системам. Без вмешательства в неё любая организованная система спонтанно стремится к распаду на более элементарные составляющие.

В живых организмах эта закономерност «самопроизвольного распада» продолжает действовать. Но, параллельно и в противовес этому, возникает совершенно новый процесс, объединяющий небольшие молекулы в гигантские органические соединения, формирующий из них структуры более высокого порядка – органоиды, включения, ядра, клетки, ткани и органы. Понятно, что процесс, противостоящий распаду и повышающий организацию системы, требует большой затраты энергии. Причём, эта энергия расходуется не только на формирование сложных структур и поддержание их устойчивости. Интересным и не вполне обьяснимым являктся то, что с усложнением системы она начинает выполнять какую-либо функцию. Поэтому значительный объём энергии расходуется на выполнение специфической деятельности – мышцы сокращаются, клетки желёз выделяют гормоны, фагоциты поглощают и переваривают патогенные (болезнетворные) микроорганизмы, нейроны участвуют в генерации и проведении нервного импульса, на рибосомах осуществляется синтез полипептидов и т.д. Для погашения всех этих энергетических запросов любому организма необходимо иметь мощный источник энергии. К сожалению внутренние энерго-ресурсы в организме чрезвычайно малы и абсолютно не способны обеспечить длительное автономное существование живого. В тоже время во внешней, окружающей среде находятся богатейшие, практически неисчерпаемые, энергетические запасы. Это и стало одной из причин создания в эволюции мощного потока перемещающего энергетические ресурсы внешней среды внутрь живого. В самом организме происходит обработка энергетического сырья и преобразование его в энергию, которая идёт на все нужды живого.

Жизнь на Земле устроена таким образом, что человек способен использовать в основном химический вид энергии. И это не случайно. Поскольку химическая энергия аккумулируется в химических связях между атомами, то практически любая молекула является носителем энергии. А поскольку мир бесконечен, то и окружающая нас химическая энергия неисчерпаема.

Вся сложность в использовании этих ресурсов заключается в том, чтобы получить, а затем преобразовать эту энергию из многочисленных химических связей в универсальный источник (АТФ), одинаково пригодный для снабжения синтеза в организме белков, аминокислот, пуринов, углеводов и т.д. Поэтому понятно, что в энергообеспечении животных обязательно должны иметь место два процесса – один процесс связан с получением энергии из разнообразных химических соединений внешней среду, другой с переводом этой энергии в универсальный для живого источник.

Для получения химической энергии из молекул окружающей среды связь между атомами должна быть разорвана, а атомы переведены в другое химически стационарное состояние. Иными словами энергию можно получать, переводя атомы любого вещества из максимально восстановленной, в максимально окисленную форму. Например, газ метан имеет формулу СН₄, где углерод максимально восстановлен. При окислении метана кислородом воздуха, выделяется большое количество тепла – газ горит с образованием углекислого газа – СО₂, где кислород максимально окислен. В этом случае переход атома углерода из максимально восстановленной в максимально окисленную форму сопровождается выделением тепловой энергии. Из этого простенького примера следуют два важных вывод. Первый – «ч ем больше вещество содержит атомов в восстановленной форме, тем больше в нём запасено энергии». Второй – «для получения энергии необходимо вещество окислить». А поскольку ч исло химических связей и количество восстановленных атомов в органических веществах (белках, жирах и углеводах) неизмеримо больше, чем в любом неорганическом веществе, то понятно, что использовать в качестве энергетического материала органические вещества намного выгоднее, чем неорганические. Однако, белки в качестве энергетического топлива использовать нецелесообразно, т.к. это, прежде всего, ферменты и строительный материал. В эволюции в качестве основного источника энергии для человека и других животных избрана глюкоза, несмотря на то, что её энергоёмкость по сравнению с жирами существенно меньше. Для такого выбора были веские основания. Мы не будем их перечислять, хотя о некоторых из них мы расскажем позднее. Отметим только, что в определённых ситуациях белки и особенно жиры также бывают востребованы в качестве источника энергии.

Второй, не менее важный процесс – перевод энергии, полученной в результате окисления веществ, в универсальную для организма форму, в единую химическую связь, удобную для использования в различных внутриклеточных процессах. Причём эта связь должны быть очень энергоёмкой. Для такой роли идеально подходят связи, которые образуются между фосфатными группами аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). В эти связи и переводится практически вся энергия добытая при окислении различных органических веществ. Процесс создания таких связей называется фосфорилированием.

Таким образом, процесс обеспечения животных энергией складывается из двух процессов. Прежде всего, это получение энергии из различных органических соединений внешней среды путём их окислениях. Затем перевод, запасание полученной энергии в химическую связь между фосфатными группами АТФ - фосфорилирование. Окисление и фосфорилирование – два неразрывных процесса участвующие в обеспечении энергией практически весь животный мир на Земле.

Правда, есть исключения. Например, при восстановлении некоторых повреждений ДНК (тиминовые димеры) фермент (фотолиаза), отвечающий за этот процесс, использует энергию не химических связей, а энергию фотона Солнца.

Поток химической энергии начинается с поглощения человеком пищи. В желудочно-кишечном тракте, специальные ферменты разрывают химические связи в крупных органических молекулах (жирах, белках, полисахаридах), расщепляя их на стандартные низкомолекулярные органические соединения – глицерин и жирные кислоты, аминокислоты и моносахара. Выделяемая при этом энергия превращается в тепловую, которая покидает организм, рассеиваясь в окружающей среде. Мы не будем касаться этого (теплового) потока энергии, однако отметим, что это первый, самый начальный этап преобразования энергии в организме.

Следующий этап потока энергии – расщепление образовавшихся низкомолекулярных соединений до ещё более простых. Все низкомолекулярные соединения (глицерин, жирные кислоты, аминокислоты, глюкоза) несут энергию в химических связях и поэтому являются активными участниками энергетического потока. Однако только глюкоза по целому ряду причин отобрана в эволюции в качестве основного носителя потенциальной энергии. Это означает, что только глюкоза полностью расщепляясь, является главным источником энергии. нашего организма, все другие низкомолекулярные соединения – глицерин, жирные кислоты и аминокислоты также участвуют в производстве энергии, но их роля существенно ниже. Исходя из этого в настоящем пособии рассмотрим основной поток энергии связанный с расщеплением химических связей в глюкозе. На организации других потоков информации останавливаться не будем, а отсылаем любознательных к книге «Биохимия» вышедшей в 2003 году под редакцией член-корреспондента РАН, профессора Е.С. Северина в издательстве ГЭОТАР-МЕД, Москва.

Поток энергии связанный с глюкозой очень сложный многоэтапный процесс, происходящий в различных частях клетки. Не вдаваясь в детали, рассмотрим основные принципы функционирования этого потока (рис.16 и 17).

Рис. 16. Внеклеточный поток энергии.

Сразу же отметим, что глюкоза из желудочно-кишечного тракта вначале попадает в кровь. Из крови она распределяется по двум потокам. Один поток для депонирования глюкозы, другой для потребления, т.е. расщепления и получения энергии. Оба потока доставляют глюкозу внутрь клеток. Только первый поток доставляет глюкозу для депонирования в клетки печени, а второй поток разносит глюкозу по всем клеткам нашего организма (рис. 16). В клетках печени глюкоза депонируется в виде гликогена. По мере необходимости гликоген расщепляться (см. рис. 7) до глюкозы и она вновь переходит в кровь, поступая во все клетки организма. Второй поток разносит глюкозу из кишечника по капил-

Рис. 17. Внутриклеточный поток энергии.

лярам всего организма. Из капиллярной сети глюкоза легко проникает через плазматическую мембрану в цитоплазму всех клеток (мышечных, нервных, эпителиальных клеток, клеток находящихся в соединительной ткани, почках и т.д.). Следует

отметить, что глюкоза, которая образовалась в клетках печени после расщепления гликогена, также включается во второй поток (на рисунке эта деталь не показано). Во всех клетках куда поступила глюкоза начинается её расщепление, окисление (рис. 17). Это внутриклеточный поток энергии. Таким образом поток энергии глюкозы начался в желудочно-кишечном тракте, затем поток перемещается в кровеносное русло, где подразделяется на два потока – в клетки печени для депонирования и в во все другие клетки (в том числе и клетки печени) для производства энергии путём окисления глюкозы. Необходимо помнить, что окисление глюкозы происходит в клетке не сразу, а постепенно, в три этапа. Для каждого этапа в клетке отведено особое место, где сконцентрированы специальные ферменты обслуживающие только этот этап.

На первый взгляд, наиболее рационально сразу же расщепить все химические связи в глюкозе и перевести выделившуюся энергию в химические связи АТФ. Однако, представьте, что произойдёт в клетке, если в одном месте одномоментно выделится большая порция энергии из сотен тысяч или миллиона молекул глюкозы. Такое локальное, точечное выделение колоссальной энергии в короткий промежуток времени является не чем иным, как взрывом. Поэтому расщепление глюкозы внутри клетки происходит постепенно в три этапа, с образованием ряда промежуточных продуктов. Энергия при этом выделяется не вся сразу, а небольшими порциями. Последние сразу же запасаются в АТФ и в особые специально предназначенных для этого химические контейнеры. Наиболее важный из них – НАД. Ещё раз повторим важный момент. На первых двух этапах порции энергии, образующиеся при расщеплении глюкозы, запасаются в два соединения – АТФ и НАД. Последняя при этом превращается в НАДН. Уникальность этой молекулы в том, что она обладает большой энергоёмкостью. Молекула НАД способна одномоментно поглотить из любой реакции, где образуются электроны, два электрона и протон. С восстановленного НАДН электроны могут переходить на более низкие орбиты других соединений, например на кислород, при этом выделяется значительное количество энергии, а НАДН вновь переходит в окисленную форму - НАД. Следует помнить, что электроны и протоны образуются при разложении (окислении) самых различных веществ в самых различных местах (компартментах) клетки. Поэтому одной из функций молекулы НАД в клетке является «улавливание», «сбор» элементарных частиц и доставка их на третий последний этап расщепления глюкозы - в цепь переноса электронов в митохондриях. Подчеркнём, что в наибольшем количестве электроны и протоны поставляет для НАД процесс расщепления глюкозы.Таким образом НАД является своеобразным контейнером по переносу электронов и протонов в клетке.

Есть ещё одно обстоятельство, которое возможно привело в эволюции к появлению у животных НАД. В клетке одномоментно происходит достаточно большое количество реакций при которых происходит выделение значительного количества электронов. Электроны сами по себе являются опасными для клетки соединением т.к. обладают большой химической активностью. Представленные сами себе эти реагенты могут неуправляемо соединятся с любыми веществами с которыми произошёл контакт. При этом вещество теряет свои основные, необходимые для клетки свойства. Например, ферменты теряют ферментативную активность, в ДНК образуются мутации и т..д. Всё это может нарушить внутриклеточный метаболизм и привести к гибели клетки. Молекулы НАД в этой ситуации выполняют важную роль, поглощают «бесхозные» электроны, не давая им возможности вступать в опасные для клетки реакции. Представьте, что будет в клетке при недостатке молекул НАД. Такие заболевания в настоящее время изучаются.

Попав в клетку глюкоза начинает расщепляться. Это происходит в несколько этапов. Первый этап окисления глюкозы происходит в цитоплазме и носит название – гликолиз. При гликолизе глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты (ПВК). Выделившаяся при этом порция энергии запасается в АТФ, а образующиеся при гликолизе электроны и протоны улавливаются НАД, который превращается в НАДН. Фактически при гликолизе образуются три важных для энергообеспечения клетки вещества АТФ, НАДН и ПВК. АТФ сразу же расходуется на поддержание процессов нуждающихся в энергии, ПВК переходят из цитоплазмы в митохондрии клетки., а НАДН не способная преодолеть мембрану митохондрий передаёт электроны и протоны при помощи специального механизма на внутреннюю мембрану митохондрий. в цикл переноса электронов. В митохондриях ПВК концентрируется в матриксе, а НАДН в цепи переноса электронов на внутренней мембране митохондрий .. В матриксе происходит дальнейшее расщепление ПВК, т.е. второй этап расщепления глюкозы. Этот этап обеспечивается большим количеством ферментов. Их действие приводит к разрушению ПВК до воды и углекислого газа.Совокупность всех реакций по расщеплению ПВК в матриксе митохондрий называется цикл Кребса (цикл лимонной или трикарбоновых кислот). Образовавшиеся в этом химическом цикле порции энергии, как и на первом этапе, аккумулируются в АТФ и НАДН. АТФ расходуется на обеспечение энергией внутриклеточных процессов, а протоны и электроны НАДН переходят в цепь переноса электронов. Третий этап осуществляется на внутренней мембране митохондрий. Сюда «стекаются» все электроны и протоны от НАДН образовавшиеся в цитоплазме (например при гликолизе), ядре и митохондриях (например при цикле Кребса). В цикле переноса электронов движение электронов к кислороду приводит к образованию АТФ из АДФ. Необходимо отметить, что при этом происходят две важные химические реакции – окисление НАДН когда это соединение отдаёт свои заряженные чавстицы поддерживая окислительную работу всей цепи электронов и фосфорилирование АДФ в АТФ (на рисунке не показано). Т.е. на последнем этапе происходят одновременно связанные друг с другом два процесса – окисление и фофсфорилирование т.е. окислительное фосфорилирование. Мы не зря выделили это название. Для врача важно, чтобы эти два процесса находились в равновесии и интенсивность одного не превышала возможности другого. Если равновесие двух процессов нарушено, говорят о разобщении окислительного фосфорилирования в митохондриях. Далее мы покажем, к чему это может привести.

Суммируя вышесказанное, отметим, что поток химической энергии в клетке состоит из трёх этапов – гликолиза (происходит в цитоплазме клеток), цикла Кребса (происходит в матриксе митохондрий) и окислительного фосфорилирования (происходит на внутренней мембране митохондрий). Следует отметить, что на каждом этапе происходит образование молекул АТФ, но наибольшее их количество образуется на самом последнем, третьем этапе.

Дата добавления: 2014-01-20