Обогощение твердого сырья 2 страница

Для того чтобы та или иная реакция могла служить основой для титрования, она должна удовлетворять ряду требований: 1. Реакция должна проходить количественно без побочных реакций; 2. Окончание реакции должно точно фиксироваться. 3. Реакция должна протекать е достаточной скоростью и быть практически необратимой.

Принцип титрования: к раствору анализируемого вещества неизвестной концентрации (пробе) добавляют раствор реагирующего с ним вещества известной концентрации (титранта) до тех нор, пока не будет получен сигнал индикатора, свидетельствующий о прекращении реакции (достижении конечной точки титрования). Следует различать экспериментально наблюдаемую конечную точку титрования и истинную точку эквивалентности, соответствующую стехиометрическим соотношениям реагирующих веществ. В идеальном случае обе точки совпадают, однако на практике между ними существует различие (погрешность титрования). Для большинства титримегричееккх определений допустима погрешность не более ±0,1%.

Виды титрований: Прямое титрование: пробу титруют раствором титранта. Инверсное титрование: определенное количество титрантатитруют раствором пробы до достижения точки эквивалентности. Обратное титрование: титрант добавляют к пробе в избытке и затем оттитровывают непрореагировавший титрант. Заместительное титрование: к пробе добавляют не сам титрант, а какой-либо вспомогательный реагент, взаимодействующий с определяемым веществом и дающий эквивалентное количество продукта реакции; последний оттитровывают. Косвенное титрование – анализируемое вещество предварительно переводят в другое соединение, которое и оттитровывают; по результатам титрования этого соединения рассчитывают количество определяемого вещества.

Кривые титрования в методе нейтрализации представляют собой

графическое изображение изменения рН раствора в процессе титрования в зависимости от количества добавленного титранта. В зависимости от относительной силы кислот и оснований, участвующих а реакции, различают различные случаи титрования, каждый из которых описывается собственной кривой титрования. При построении кривых титрования выделяют следующие основные области расчета рН: расчет рН до начала титрования; в процессе титрования до точки эквивалентности; в точке эквивалентности; после достижения точки эквивалентности. Особое значение имеет расчет скачка на кривой титрования. Скачок титрования - это резкое изменение рН вблизи точки эквивалентности. Начало скачка соответствует недостатку в 0,1% прибавленного титранта (т. е. добавлено 99,9 % титрата), а конец скачка – соответствует избытку добавленного титранта в количестве 0,1 %. Скачок титрования - наиболее существенная часть кривой титрования, т. к. именно по нему производят выбор индикатора.

Индикаторные ошибки (поправки) определяют при условиях, идентичных или весьма близких к условиям титрования. Индикаторные ошибки (поправки) следует устанавливать заново, если титрование производить в стаканах другого размера или если вообще изменить условия выполнения анализа. Следует также учитывать, что на величину индикаторной ошибки влияют, кроме того, концентрация и характер образующейся при титровании соли, наличие посторонних солей, органических веществ и температура раствора. Индикаторные ошибки могут иногда достигать весьма ощутимой величины. Ошибку можно приблизительно вычислить. Индикаторная ошибка может бьтть охарактеризована объемом рабочего раствора, идущим на взаимодействие с индикатором. Величина этой ошибки быстро возрастает с уменьшением объемов, так как отношение объема прибавленного индикатора к объему рабочего раствора будет больше в микрохимическом выполнении. Обычно величину индикаторной ошибки находят экспериментально, путем титрования холостого раствора с индикатором. Индикаторная ошибка пропорциональна конечному объему. Индикаторные ошибки происходят оттого, что показатель титрования (рТ) индикатора для метода нейтрализации не совпадает с рН раствора в точке эквивалентности. Таким образом, в зависимости от характера индикатора и порядка титрования немного недотитровывают или немного перетитровывают. Эги ошибки, как видно будет ниже, увеличиваются с уменьшением концентрации титрованных растворов.

Желательно, чтобы индикаторная ошибка по возможности не зависела от количества определяемого вещества и от объема раствора.

Ошибка титрования (индикаторная ошибка) зависит от чувствительности применяемого индикатора, свойств титруемого раствора, температуры и разбавления.

Своеобразным видом методической ошибки титриметрических методов анализа является индикаторная ошибка. Эта ошибка возникает в связи с тем, что индикатор вступает в реакцию взаимодействия с титрантом либо несколько раньше, либо несколько позже точки эквивалентности. Поскольку взаимодействие определяемого компонента и индикаторного вещества с титрантом подчиняется законам химического равновесия, момент вступления индикатора в реакцию определяется как прочностью обоих образующихся соединений (константой образования), так и соотношением концентраций искомого компонента и индикатора. Из всех этих величин только концентрация индикатора не является закрепленной и может варьироваться в тех или иных пределах.

Основным их недостатком нужно считать относительно большую величину индикаторной ошибки. Для ее исключения было предложено много методов безиндикаторного титрования (амперометрия, потенциометрия и др.) с применением обычных приборов и при уменьшении абсолютного объема анализируемого раствора.

Если индикатор выбран правильно, то индикаторную ошибку не принимают во внимание; если же индикатор выбран неправильно, то индикаторная ошибка превышает допустимые погрешности и может достигать очень большой величины. В случаях, требующих более точных результатов, следует учитывать индикаторные ошибки.

58. Витамины – 1) незаменимые компоненты пищи, которые, 2) присутствуя в небольших количествах в пище, 3) обеспечивают нормальное протекание биохимических и физиологических процессов путем участия в регуляции обмена веществ. Витамины не используются для пластических и энергетических нужд организма. По Мак-Коллуму (1913) витамины называют латинскими буквами A, B, C, D, H, E, K.К названию болезни, которую предупреждает или излечивает витамин, добавляетсяприставка«анти»Классификация
витаминов. 1.. Витамины, растворимые в воде (группа В, С, Н, Р) Витамины, растворимые в жирах ( A, D, E, K) Витаминоподобные вещества (холин, липоевая кислота, оротовая кислота, инозит,). Биологическое действие: Витамины, участвующие в ферментативных реакциях в качестве кофакторов ферментов (В1, В2, В6, В12, РР, фолиевая кислота, биотин, пантотеновая кислота, К); витамины-антиоксиданты (С, Е, каротиноиды); Витамины-прогормоны (А, Д). Витамин А (антиксерофтальмический, ретинол) является полиизопреновым соединением, содержащим циклогексенильное кольцо В группу витамина А входят ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота. Только ретинол обладает полной функцией витамина А. Ретиноиды включают природные и синтетические формы витамина А. Транспорт витамина А: Из кишечника в кровь транспортируется в составе хиломикронов. В печени резервируется в виде эфиров ретинола. В крови ретинол транспортируется плазменным ретинолсвязывающим протеином (ПРСП), а в клетках – клеточным (КРСП); ретиноевая кислота в крови транспортируется альбуминами. Токсическое действие витамина А проявляется при появлении свободной формы витамина А (исчерпание резервов ПРСП). Необходим для репродуктивной функции и функции эпителиальных клеток. Участие в фотохимическом акте зрения – ретиналь. Ретиналь в комплексе с белком опсином формирует зрительный пигмент родопсин, который находится в палочках (черно-белое сумеречное зрение). При попадании кванта света на молекулу родопсина, последний распадается на опсин и транс-ретиналь. Генерируется электрический сигнал, идущий в зрительный центр головного мозгаТранс-ретиналь превращается в 11-цис-ретиналь и связывается с опсином, образуя родопсин. Суточная потребность 1-2,5 мг витамина А (5000-7000 МЕ); 1 МЕ=0,344 мкг ретинолацетата; бета-каротин 2-5 мг (1 мг каротина=0,67 мг ретинола). Гипоавитаминоз Кожа – гиперкератоз (патологическое ороговение кожи, сухость, шелушение – т.н. «жабья кожа» приводит к вторичным гнойным процессам. Глаза – ороговение эпителия слезного канала (ксерофтальмия) приводит к его закупорке. Источники витамина А: содержится только в продуктах животного происхождения: рыбий жир (19 мг%). печень морских рыб (14 мг%), печень крупного рогатого скота и свиньи, почки, жирномолочные продукты (сливочное масло, сливки, сметана), желток яиц (0,6 мг%) Каротиноиды имеются в моркови, красном перце, томатах (красные овощи), в пальмовом масле (80 мг%), облепиховом масле (40 мг%) Витамин D (антирахитический, кальциферол) В растительных маслах содержится эргостерин, который при действии ультрафиолетовых лучей превращается в витамин D2 (эргокальциферол). В коже содержится 7-дегидрохолестерол, который при действии ультрафиолетовых лучей превращается в витамин D3 (холекальциферол) В кишечнике всасывается в составе мицелл; в крови транспортируется в связи со специфическим транспортным глобулином. Активная форма – кальцитриол. Кальцитриол действует как проникающий гормон и стимулирует синтез кальций-связывающего белка. Кальцитриол – единственный регулятор переноса кальция через мембрану против градиента концентрации Биологическая роль витамина D - Стимулирует всасывание ионов Ca2+ и фосфат-ионов в тонком кишечнике (главная функция) Стимулирует реабсорбцию ионов Ca2+ и фосфат-ионов в проксимальных почечных канальцах. Стимулирует выход ионов Ca2+ из костной ткани, т.к. способствует дифференцировке остеокластов и снижению синтеза коллагена. Повышаетминерализацию костного матрикса,Суточная потребность - 12-25 мкг (500-1000 МЕ), 1 мкг=40 МЕ. При пищевой недостаточности у детей, Рахит – Са2+ не усваивается в кишечнике, а в почках теряется снижается концентрация Са2+ в крови, нарушение минерализации костной ткани и, как следствие, развитие остеомаляции (размягчение кости).У взрослых – остеопороз. Витамин Е Биологическая роль витамина Е Встраивается в липидный бислой мембран и выполняет антиоксидантную функцию. Лимитирует свободно-радикальные реакции в быстро делящихся клетках – слизистые оболочки, эпителий, клетки эмбриона, Защищает витамин А от окисления, Защищает жирнокислотные остатки мембранных липидов от ПОЛ. После своего действия повторно не используется. Источники витами Е: Растительные масла (кроме оливкового)Зерновые продукты, Ягоды шиповника Салат, капуста (броколли), шпинат Суточная потребность 10-30 мг Биологическое действие витамина К Стимулирует биосинтез в печени 4-х факторов свертывания крови (II – протромбин, VII – проконвертин, IX – фактор Кристмаса, X – фактор Стюарта-Прауэра) Действует как кофактор карбоксилазы на этапе посттрансляционной модификации глутаминовых остатков протромбина) Источники: Кишечная микрофлора, Зеленые листовые овощи (шпинат),Капуста (белокачанная, цветная, броколли, брюссельская)Злаки,Фрукты (авокадо, киви, бананы)Крапива, рябина, тыква, арахисовое масло, печень) Кишечная микрофлора Условная потребность 0,1-0,3 мг. Основная причина гиповитаминоза – стерилизация кишечника антибиотиками и сульфаниламидными препаратами. Основное проявление гиповитаминоза К – нарушение свертывания крови.

Водорастворимые Витамин с - по структуре представляет собой -лактон, имеющий 2 ассиметричных атома углерода. Биологически активной является L-форма аскорбиновой кислоты Аскорбиновая кислота - сильный восстановитель с окислительно-восстановительным потенциалом +0,08 В Участвует в восстановлении молекулярного кислорода, нитратов и цитохромов а и с Пролина и лизина в гидроксипролин и гидроксилизин при «созревании» коллагена. Биологическое действие: При синтезе гиалуроновой кислоты. При синтезе гормонов надпочечников (кортикостероидов и катехоламинов) и тиреоидных гормонов.При синтезе биогенного амина – нейромедиатора серотонина. При синтезе карнитина, необходимого для окисления жирных кислот. Биосинтез желчных кислот из холестерола. Лимитирует свободно-радикальные реакции в делящихся клетках. Препятствует окислению витамина Е.. ИСТОЧНИК Свежие овощи и фрукты (по убыванию количества): шиповник, смородина, клюква, брусника, перец сладкий, укроп, капуста, земляника, клубника, апельсины, лимоны, малина. Суточная потребность: 70-120 мг. Нарушение иммунитета, общая слабость, быстрая утомляемость, похудание, одышка, боли в сердце. Снижается всасывание железа, что вызывает нарушение синтеза гема и гемоглобина и железодефицитную анемию. Уменьшается активность фолиевой кислоты – железодефицитная анемия Авитаминоз – цинга В1 (тиамин, антиневритный витамин) Основная коферментая форма – тиаминпирофосфат или тиаминдифосфат (ТПФ, ТДФ) Всасывается в тонком кишечнике в виде свободного тиамина, Витамин фосфорилируется непосредственно в клетке-мишени Примерно 50% всего В1 находится в мышцах, около 40% - в печени. Единовременно в организме содержится не более 30 суточных доз витамина. ТПФ – кофермент 3-х полиферментных комплексов, которые катализируют окислительное декарбоксилирование кетокислот: Пируватдегидрогеназный комплекс (пируват→Ацетил-КоА→ЦТК) Синтез жирных кислот, холестерола, стероидных гормонов, кетоновых тел. ИСТОЧНИК Хлеб из муки грубого помола, Оболочка семян хлебных злаков, Соя, фасоль, горох, дрожжи, Печень, нежирная свинина, почки, мозг, яичный желток, Суточная потребность – 2-3 мг Гипоавитоминоз. Слабость, снижение аппетита, тошнота, нарушением периферической чувствительности, онемением пальцев, ощущением ползанья «мурашек», болями по ходу нервов. При авитаминозе развивается заболевание бери-бери, что в переводе с индийского означает овца, так как походка больного человека напоминает поступь овцы) Витамин В2 хорошо растворим в воде, устойчив в кислой среде, но легко разрушается в нейтральной и щелочной, а также под действием видимого и УФ-светЕ, Витамин В2 входит в состав флавиновых коферментов – ФМН и ФАД Биологическая роль: Простые дыхательные системы – это прямое окисление субстрата с участием кислорода, перенос на него атомов водорода с образованием Н2О2 и выделением энергии в виде тепла: оксидазы L- и D-аминокислот, ксантиноксидаза (разрушение пуриновых азотистых оснований), Источник. Печень, почки, мясные продукты, желток куриного яйца, молочные продукты, дрожжи. В растительных продуктах витамина В2 мало (исключение – миндальные орехи). Частично дефицит рибофлавина восполняется кишечной микрофлорой. Суточная потребность - 2-3 мг Гиповитаминоз (причины) Пищевая недостаточность, Хранение пищевых продуктов на свету, Фототерапия, Алкоголизм, Нарушения ЖКТ Сухость ротовой полости, губ и роговицы; хейлоз, т.е. трещины в уголках рта и на губах («заеды»), Повышенное шелушение эпителия кожи, особенно на лице, ушах, шее, конъюнктивит Суточная потребность - 15-25 мг. РР Никотиновая кислота и никотинамид используются для синтеза коферментых форм – НАД+ и НАДФ+Часть никотинамидных коферментов синтезируется в организме из триптофана. НАД+ входит в состав дегидрогеназ, катализирующих окисительно-востановительные превращения пирувата, изоцитрата, 2-оксоглутарата, малата и др. Витамин В6 (пиридоксин, пиридоксол, антидерматитный витамин) Витамин В6 включает три природных производных пиридина, обладающих одинаковой витаминной активностью: пиридоксина, пиридоксаля, пиридоксамина, отличающихся друг от друга наличием соответственно спиртовой, альдегидной или аминогруппы Регуляция белкового, углеводного и липидного обмена. Кофермент аминотрансфераз, катализирующих трансаминирование, декарбоксилаз аминокислот, отщепляющих карбоксильную группу аминокислот, что приводит к образованию биогенных аминов., ферментов, осуществляющих неокислительное дезаминирование серина, треонина, триптофана, серусодержащих аминокислот. синтез гема, сфинголипидов Бобовые, зерновые культуры, мясные продукты, рыба, картофель. Синтезируется кишечной микрофлорой, частично покрывая потребность организма в этом витамине. Суточная потребность - 2-3 мг гипоавитаминоз Гипохромная анемия и судороги, Сухой себорейный дерматит, стоматит и глоссит. Структура витамина В12 отличается от строения всех других витаминов наличием в молекуле иона металла – кобальта. Витамин В12, содержащийся в пище, называют внешним фактором Кастла. Всасывается витамин в тонком кишечнике в комплексе с внутренним фактором Кастла (гликопротеин, секретируемый париетальными клетками желудка). В пище витамин В12 находится в комплексе с белками. В желудке под действием соляной кислоты и пепсина витамин В12 высвобождается из комплекса с белками и связывается с кобалофилином – белком, секретируемым слюной. В 12-перстной кишке комплекс распадается, кобалофилин гидролизуется панкреатическими протеазами, витамин В12 связывается с внутренним фактором Кастла. Витамин В12 участвует в 2-х типах реакций – реакции изомеризации и метилирования. Основным источником витамина являются микроорганизмы. В растительной пище витамин В12 отсутствует. В небольших количествах витамин образуется бактериями на поверхности фруктов.

Значительное количество витамина содержится в печени, дрожжах, молоке, яичном желтке.Суточная потребность - 2-5 мкг

55. Ферменты – биологические катализаторы белковой природы (от греч. enzyme – в дрожжах или от лат. fermentatio – брожение). Сходства между ферментами и химическими катализаторами: 1. Не расходуются и не образуются в процессе реакции.2. Катализируют только энергетически возможные реакции.3. Не изменяют свободную энергию субстратов и продуктов реакции.4. Не смещают равновесия реакции, а ускоряют его наступление.2.1. Различия между ферментами и химическими катализаторами:1. Ферменты являются белками и поэтому катализируют реакции в «мягких» условиях (давление 1 атм, температура 37 С и нейтральное значение рН).2. Ферменты обладают физико-химическими свойствами, характерными для белков: высокой молекулярной массой, амфотерностью, не способны к диализу, подвергаются высаливанию и денатурации.3. Для ферментов характерна более высокая эффективность.4. Активность фермента регулируется и контролируется на генетическом уровне и посредством низкомолекулярных соединений (субстратов, продуктов реакции и других низкомолекулярных эффекторов).5. Ферменты обладают специфичностью. Различают 4 вида специфичности ферментов:5.1. Абсолютная специфичность – фермент катализирует превращение только одного субстрата. 5.2. Относительная специфичность – фермент расщепляет определенный тип связи. 3. Классификация и номенклатура ферментов3.1. Ферменты называются добавлением суффикса –аза к названию субстрата, на который данный фермент действует. Например, уреаза катализирует гидролиз мочевины; ферменты, гидролизующие крахмал (амилон), были названы амилазами; 3.2. Используются названия для групп ферментов, катализирующих сходные по механизму реакции. Их название строится по принципу – «субстрат-тип реакции». (глюкокиназа катализирует перенос остатка глюкозы от АТФ на глюкозу). 3.3. Тривиальные названия не показывают механизма действия, но они широко используются. Например, пепсин, трипсин и др. 3.4. классификацию ферментов по типу и механизму катализируемой реакции. Реакции и ферменты их катализирующие делят на 6 классов, каждый из которых состоит из 4-13 подклассов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы (синтетазы).1. Оксидоредуктазы. К классу оксидоредуктаз относятся ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции с участием двух субстратов А и В: 2. Трансферазы. К классу трансфераз относятся ферменты, катализирующие реакции межмолекулярного переноса групп Х (отличной от атома водорода) с субстрата А на субстрат В: 3. Гидролазы катализируют гидролиз эфирных, сложноэфирных, пептидных и гликозидных связей, кислородных ангидридов, связей С-С, С-галоген и Р-N, 4. Лиазы (синтазы) - это ферменты, отщепляющие группы от субстратов по негидролитическому (без участия воды) механизму, с образованием двойных связей. Ферменты действуют на связи С-С, С-О, С-N, С-S и С-галоген .5. Изомеразы катализируют различные типы оптических, геометричеких и позиционных изомеров). 6. Лигазы (синтетазы) катализируют соединения двух молекул, сопряженное с разрывом пирофосфатной связи АТФ или другого макроэргического соединения.3.5. Каждый фермент имеет специальный шифр, состоящий из 4-х кодовых чисел, разделенных точками; первая цифра характеризует класс реакции, вторая – подкласс, третья – подподкласс, четвертая указывает порядковый номер фермента в его подподклассе. 4. Структурная организация ферментов По строению ферменты делятся на простые (однокомпонентные) и сложные (двухкомпонентные) белки. Простые белки-ферменты состоят из аминокислот. Сложные белки-ферменты состоят из белковой части – апофермента и небелковой части – кофактора. Кофактор, прочно связанный с апоферментом, называется простетической группой. Комплекс апофермента и прочно связанного кофактора называется холоферментом. Кофактор, который связан с апоферментом нековалентными связями и легко отделяется при диализе, называется коферментом. Кофермент присоединяется во время реакции к молекуле фермента подобно субстрату, химически изменяется и затем снова освобождается.Роль коферментов выполняют 2 группы веществ: витамины и их производные и вещества невитаминной природы. Кофактором могут быть неорганические ионы, например, Mg2+. Кофакторы ферментов должны поступать с пищей, а апофермент синтезируется в организме. Апофермент определяет специфичность фермента. Функциональная организация ферментов Вещества, вступающие в ферментативную реакцию, называются субстратами. В результате ферментативных превращений получаются продукты реакции.В молекуле фермента выделяют активный центр, т. е. участок с которым связывается субстрат и протекает каталитическая реакция. В активном центре выделяют контактный (якорный) участок, связывающий субстрат и каталитический участок, где происходит превращение субстрата. Взаимодействие между ферментом и активным центром является необходимым для формирования переходного состояния. Взаимодействие субстратов и активного центра ферментов требует их сближения (для реализации слабых взаимодействий) и наличия комплементарных функциональных групп. Субстраты связываются с активным центром с образованием фермент-субстратного комплекса. Продукт высвобождается и фермент снова используется для реакции.Кроме активного центра у ряда ферментов имеется регуляторный, или аллостерический центр, который в молекуле фермента, пространственно отделен от активного центра. К аллостерическому центру присоединяются вещества – эффекторы, которые делятся на активаторы и ингибиторы. Ферменты, имеющие аллостерический центр,называются аллостерическими. Механизм действия ферментов Ферменты ускоряют реакцию путем снижения энергии активации за счет увеличения числа активизированных молекул, которые становятся реакционноспособными на более низком энергетическом уровне. Ферментативный катализ идет в 3 стадии: I стадия – присоединение молекулы субстрата к молекуле фермента и образование фермент-субстратного комплекса: E + S  Кроме того, связывание субстрата в активном центре приводит к удалению гидратной оболочки субстрата. 1. В соответствии с теорией Э.Фишера (1890), фермент и субстрат подходят друг другу как ключ к замку. при присоединении субстрата. Кроме того, в процессе присоединения происходит перестройка молекул субстрата.II стадия – преобразование фермент-субстратного комплекса в один или несколько последовательных (переходных) комплексов с образованием на поверхности фермента конечного продукта реакции:ES  EZ EP Вторая стадия лимитирует скорость всего катализа. На этой стадии возможно разделение реакции на 2-3 этапа, каждый из которых требует меньшей энергии активации, чем, если бы процесс осуществлялся в один этапIII стадия – отделение продукта реакции от фермента: EP  E+P. Стадия непродолжительна и определяется скоростью диффузии продуктов реакции в окружающую среду. Фермент освобождается без изменений. 7. Кинетика ферментативных реакций Основная функция ферментов заключается в повышении скорости химических реакций в соответствии с потребностями живого организма. Для понимания функционирования ферментов изучают кинетику их действия.

59. Термин «гормон» предложен Э.Старлингом в 1905 г. применительно к секретину, образующемуся в клетках двенадцатиперстной кишки и воздействующему на функции поджелудочной железы. Гормоны – вещества органической природы, которые вырабатываются в специализированных клетках желез внутренней секреции, поступают в кровь или лимфу и взаимодействуют с клетками-мишенями, оказывая влияние на обмен веществ и физиологические функции. Гормоны участвуют в поддержании гомеостаза внутренней среды организма, занимают промежуточное положение между нервной системой и действием ферментов, которые непосредственно регулируют скорость метаболизма. Гормоны вызывают либо быструю (срочную) ответную реакцию, повышая активность имеющихся ферментов, либо медленную реакцию. Гормоны классифицируются в зависимости от места их природного синтеза – гормоны гипоталамуса, гипофиза, щитовидной железы, надпочечников, поджелудочной железы, половых желез и др. Гормоны могут быть классифицированы по месту синтеза и месту действия на 3 группы:1) эндокринные гормоны – синтезируются эндокринными железами и транспортируются кровью к клеткам-мишеням;2) паракринные гормоны – синтезируются вблизи места их действия;3) аутокринные гормоны – действуют на те же клетки, которые их синтезируют. По химической структуре гормоны классифицируются на:1) пептиды и белки, которые синтезируются в виде больших предшественников и затем подвергаются процессингу и секреции; 2) производные аминокислот (катехоламины и тиреоидные гормоны – производные тирозина, мелатонин – производное триптофана);3) стероидные гормоны (кортикостероиды и половые гормоны, которые являются производными холестерина);4) производные жирных кислот (эйкозаноиды). По растворимости гормоны классифицируются на: 1) гидрофильные (пептиды, белки, катехоламины);2) липофильные (стероиды и тиреодные гормоны). По механизму действия гормоны классифицируются на 3 группы: 1) гормоны, не проникающие в клетку и имеющие рецепторы на поверхности мембран. Действие этих гормонов на клетку осуществляется через вторичных посредников, образующихся в клетке после связывание гормона с рецептором. К этим гормонам относятся гидрофильные гормоны – белково-пептидной природы и катехоламины. 2)гормоны, проникающие в клетку (липофильные гормоны). Свободный гормон легко проходит сквозь плазматическую мембрану любой клетки и, попадая в клетку-мишень, связывается с рецепторами, локализоваными в цитоплазме или ядре клетки. Комплекс лиганд -рецептор рассматривается как внутриклеточный посредник действия гормонов этой группы. К этой группе гормонов относят стероидные и тиреоидные гормоны.3)гормоны смешанного действия. Рецепторы расположены на поверхности клеток. После связывание гормоны с рецептором, комплекс проникает внутрь клетки и оказывает эффект. К этой группе гормонов относится инсулин. Механизм действия гормонов, проникающих в клетку Л ипофильные гормоны диффундируют через плазматическую мембрану и связываются со специфическими рецепторами, расположенными в цитозоле клеток. В результате этой реакции, зависящей от температуры и присутствия солей, меняется величина, конформация и поверхностный заряд гормон-рецепторного комплекса и он приобретает способность связываться с хроматином. Гормон-рецепторный комплекс связывается со специфической областью ДНК – гормон-чувствительным элементом (hormone response element) и активирует или инактивирует специфические гены. Избирательно влияя на транскрипцию генов и продукцию соответствующих мРНК, изменяется количество специфических белков и скорость метаболических процессов (первичный ответ генов). В некоторых случаях продукты первичных генов могут активировать другие гены – вторичный ответ генов. Механизм действия гормонов, не проникающих в клетку. Передача гормонального сигнала в клетку гормонов этой группы осуществляется через мембранные рецепторы. Рецепторы для гормонов этой группы – интегральные мембранные белки, которые связывают сигнальные вещества на внешней стороне мембраны и за счет изменения пространственной структуры генерирует сигнал на внутренней стороне мембраны. Различают три типа рецепторов. 1) Рецепторы первого типа являются белками, имеющими одну трансмембранную полипептидную цепь. Внеклеточный домен этого рецептора связывается с гормоном. Внутриклеточный домен обладает ферментативной активностью, который активируется, когда гормон связывается с внеклеточным доменом. Вначале рецептор аутофосфорилируется, а затем фосфорилирует остатки тирозина других белков. К такому типу рецепторов принадлежат рецепторы инсулина, ростовых факторов и цитокинов. 2) Ионные каналы являются олигомерными белками, образующими лиганд-активируемый ионный канал. Связывание лиганда ведет к открытию канала для ионов Na+, K+, Cl-. По такому механизму осуществляется действие нейромедиаторов, таких как ацетилхолин и -аминомасляная кислота. 3) Рецепторы третьего типа, сопряженные с ГТФ-связывающими белками. Такие рецепторы передают сигнал с помощью G-белков на белки-эффекторы, которые являются ферментами или ионными каналами. Название этот белок получил, поскольку обладает способностью связывать гуаниловые нуклеотиды – ГТФ или ГДФ. G-белок состоит из 3-х субъединиц - ,  и . Различают Gs (стимулирующий) и Gi (ингибирующий)-белки. При связывании гормона с рецептором конформация последнего изменяется таким образом, что комплекс приобретает способность связывать G-белок. Гормональная регуляция энергетического обмена Основным источником энергии в организме является глюкоза. Концентрация глюкозы в крови строго контролируется. Глюкоза необходима, прежде всего, как источник энергии для мозга. Одна из основных функций печени состоит в поддержании концентрации глюкозы в крови на уровне около 4,5 ммоль. Если уровень глюкозы в крови снижается, развиваются нарушения метаболизма в центральной нервной системе, которые могут приводить к коме, судорогам и при выраженной гипогликемии – к смерти. В поддержании уровня глюкозы в крови принимают участие инсулин, глюкагон, адреналин и глюкокортикоиды, которые регулируют метаболизм во многих тканях, но особенно в печени, мышцах и жировой ткани. Инсулин Основное биологическое значение инсулина – превращение избытка глюкозы крови в две резервные формы – гликоген (печень и мышцы) и триацилглицеролы (жировая ткань). Регуляция анаболических процессов, связанных с ростом и морфогенезомК этой группе гормонов относят соматотропин, тироидные гормоны и половые гормоны. Соматотропин (гормон роста) синтезируется в ацидофильных клетках гипофиза. По химической структуре – полипептид, состоящий из 191 аминокислоты. Обладает видовой специфичностью. Регуляция синтеза ГР осуществляется соматолиберином и соматостатином гипоталамуса. На секрецию ГР влияет ряд стимулов (сон, стресс). Секреция ГР, как и многих гипофизарных гормонов, носит эпизодический, пульсирующий характер. В течение нескольких минут уровень ГР в плазме может изменяться в 10 раз. Один из самых больших пиков отмечается вскоре после засыпания.К другим стимулам секреции относят стресс (боль, холод, тревога, хирургическое вмешательство), физические упражнения, острая гипогликемия или голодание, белковая пища или аминокислота аргинин. Реакции на стресс могут быть опосредованы катехоламинами, действующими через гипоталамус. ГР необходим для постнатального роста и для нормализации углеводного, липидного, азотного и минерального обменов. Различают прямое действие ГР (через образование цАМФ) и опосредованное через стимуляцию выработки IGF-1 и IGF-2. Ростовые эффекты ГР опосредуются главным образом через инсулиноподобные факторы роста (IGF-1, IGF-2), которые синтезируются в печени. Тироидные гормоны Тироидные гормоны синтезируются в щитовидной железе. Отличительная особенность тироидных гормонов состоит в том, что для их биологической активности требуется микроэлемент йод. 1. Синтез тироидных гормонов происходит в фолликулах щитовидной железы. Для синтеза гормонов необходим белок тироглобулин, который синтезируется в эпителиальных клетках щитовидной железы и хранится во внеклеточном коллоиде. 2. Для синтеза тироидных гормонов необходим йод. Йод поступает в щитовидную железу против высокого электрохимического градиента. 3. В фолликулярной клетке происходит окисление йода в иодиниум (I- → I+) с помощью фермента йодпероксидазы с использованием перекиси водорода как кофактора. Щитовидная железа – единственная ткань, способная окислять йод. 4.Окисленный йод реагирует с тирозильными остатками тироглобулина.В регуляции водно-минерального обмена принимают участие 3 системы: ренин-ангиотензин-альдостероновая система, вазопрессин и атриальный натрийуретический фактор. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система Снижение артериального давления, объема циркулирующей крови или концентрации ионов Na+ приводит к активации клеток юкстагломерулярного аппарата (ЮГА), локализованных в области приносящей артериолы почек.. Альдостерон – проникающий в клетку гормон. Клетками-мишенями являются дистальные канальцы и собирательные трубочки почек, где альдостерон усиливает реабсорбцию Na+. Гормон-рецепторный комплекс связывается с хроматином и регулирует транскрипцию специфических генов. Альдостерон способствует выделению из организма ионов К+ и NH4+. Задержка Na+ имеет 2 следствия: 1) увеличивается осмотическое давление, что вызывает продукцию вазопрессина. Это приводит к задержке воды. В результате восстанавливается объем крови. 2) повышенная концентрация натрия придает мышечным стенкам большую чувствительность к вазоактивным веществам. Это приводит вместе с прямым действием ангиотензина II на сосуды к восстановлению артериального давления до стабильного уровня. Вазопрессин (антидиуретический гормон) Синтезируется в гипоталамусе и поступает в гипофиз, а оттуда – в кровь. Секрецию вазопрессина стимулируют: 1) повышение осмотического давления крови, которое воспринимается осморецепторами мозга; 2) уменьшение объема крови, которое воспринимается барорецепторами кровеносных сосудов; 3) боль, возбуждение. АДГ влияет на клетки трех типов: 1) клетки почечных канальцев; 2) гладкомышечные клетки сосудов; 3) клетки печени. В клетках почечных канальцев под действием вазопрессина увеличивается концентрация цАМФ, активируется протеинкиназа и фосфорилируются белки мембраны клеток дистальной части извитых канальцев и собирательных трубок. Мембрана становится проницаема для воды. Вода поступает из первичной мочи в клетку, а затем в кровь, увеличивая объем жидкости и уменьшая осмотическое давление. В настоящее время показано, что белками, которые участвуют в транспорте воды и на которые действует вазопрессин являются аквапорины. Реакция сосудов заключается в сокращении гладкомышечного слоя, сужению сосудов и опосредуется увеличением концентрации Ca2+ в цитозоле. В печени АДГ стимулирует гликогенолиз и глюконеогенез. Эти эффекты связаны с увеличением концентрации Са2+. Является физиологическим антагонистом ангиотензина II. Расширяет сосуды и стимулирует потерю натрия.

Дата добавления: 2015-06-28