Слайд 1БИОХИМИЯ МИОКАРДА,
МОЗГА
ЛЕКЦИЯ
Слайд 2ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Основные биохимические
процессы в миокарде
2. Биохимические особенности
энергообеспечения миокарда
3. Основные биохимические
особенности нервной системы
4. Биохимические особенности
метаболизма в нервной ткани
5. Биохимия синаптической передачи
Слайд 3ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ в МИОКАРДЕ:
1. ВОЗБУЖДЕНИЕ
2. СОПРЯЖЕНИЕ
возбуждения с
сокращением
3.
СОКРАЩЕНИЕ
4. СТРУКТУРНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ
5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Деполяризация мембраны (Na+, K+)
Кальций, как сопрягающий ион
Взаимодействие актина и миозина
Синтез белка и нуклеиновых кислот
Синтез АТФ
Слайд 4ЭНЕРГООБРАЗОВАНИЕ
в миокарде
ОБРАЗОВАНИЕ АТФ в
миокарде:
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
ГЛИКОЛИЗ
КРЕАТИНФОСФАТ
МИОАДЕНИЛАТКИНАЗНАЯ РЕАКЦИЯ
Слайд 5ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
СУБСТРАТЫ:
- в
аэробных условиях:
Жирные кислоты – 67% энергии,
Молочная кислота – 16,5% энергии,
Углеводы – 8% энергии,
Аминокислоты, ПВК, кетоновые тела –
около 10% энергии
- в анаэробных условиях или
при физической нагрузке:
МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА – 65-90% энергии
Слайд 6ВЫСОКАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ МИОКАРДА К НЕДОСТАТКУ КИСЛОРОДА:
МИОКАРДИАЛЬНАЯ ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗА (ЛДГ-1,2) – работает
только в аэробных
условиях и в направлении:
ЛАКТАТ → ПВК → АцетилКоА → ЦТК
ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ– основной субстрат энергообмена, потребляющие 60-70% кислорода на окисление
Слайд 7ГЛИКОЛИЗ
Как система транспорта АТФ к месту использования (насосы, сокращение),
Энергообеспечение ионного
транспорта
(обеспечение АТФ процессов возбудимости, проводимости, сократимости миокарда)
Слайд 8КРЕАТИНФОСФАТ
Образуется в период расслабления мышцы
Поставляет макроэргический фосфат для ресинтеза АТФ
из АДФ
ОБРАЗУЕТСЯ:
ПЕЧЕНЬ: глицин + аргинин + метионин → креатин
СЕРДЦЕ: КРЕАТИН + АТФ → креатинфосфат
креатинфосфокиназа (КФК)
Слайд 9МИОАДЕНИЛАТКИНАЗНАЯ РЕАКЦИЯ
Катализирует образование АТФ в реакции:
АДФ
+ АДФ → АТФ + АМФ
миоаденилаткиназа
Слайд 10ЭНЕРГООБМЕН МИОКАРДА
ОБРАЗОВАНИЕ АТФ
АЭРОБНЫЙ
СИНТЕЗ АТФ – 85%
АНАЭРОБНЫЙ СИНТЕЗ АТФ – 15%
РАСХОД АТФ
СОКРАЩЕНИЕ – 70%
ИОННЫЙ ТРАНСПОРТ – 20%
СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ – 10%
Слайд 11ТРАНСПОРТ АТФ из МИТОХОНДРИЙ
АТФ переносится из матрикса АТФ-АДФ-транслоказой на КРЕАТИНКИНАЗУ
в межмембранное пространство: (КК+АТФ)
В межмембранном
пространстве образуется комплекс:
«КК+АТФ + КРЕАТИН» → креатинфосфат + АДФ
образовавшийся КРЕАТИНФОСФАТ (КФ) выходит в цитоплазму, где: КФ + АДФ = АТФ + креатин
Слайд 12НАРУШЕНИЯ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ МИОКАРДА ПРИ ИШЕМИИ
ПОДАВЛЕНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ:
а) нарушение
синтеза АТФ
б) нарушение транспорта АТФ
в) нарушение утилизации
АТФ
ПОВРЕЖДЕНИЕ МЕМБРАННЫХ СТРУКТУР
- активация ПОЛ
- активация фосфолиполиза
- дисбаланс ионов и жидкости в клетке
Слайд 13а) Нарушение синтеза АТФ
Накопление в митохондриях ВЖК
- ингибируется
ацилирование ВЖК,
- нарушается метаболизм Ацил-КоА,
- дефицит
окисленных форм НАД+
2. Изменяется активность ГЛИКОЛИЗА
- активация на начальном этапе,
- подавление на терминальном этапе
Слайд 14б) НАРУШЕНИЕ ТРАНСПОРТА АТФ
Накопление продуктов метаболизма:
- НАДН, лактата
Ингибирование ферментов транспорта АТФ:
- АТФ-АДФ-транслоказы
- креатинфосфокиназы
Слайд 15в) НАРУШЕНИЕ УТИЛИЗАЦИИ АТФ
НАРУШЕНИЕ ГИДРОЛИЗА АТФ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИНГИБИРОВАНИЯ:
АТФ-азы
миозина
Na-K-АТФазы,
АТФаз митохондрий
Слайд 16АКТИВАЦИЯ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ (ПОЛ)
ИЗБЫТОК СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ -ОКИСЛИТЕЛЕЙ:
-
супероксидный анион-радикал – О2-
- гидроксильный радикал –
НО-
- гидроперекись – Н2О2
СУБСТРАТЫ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО
ОКИСЛЕНИЯ – Ненасыщенные ЖК
Слайд 17БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
НЕЙРОН – основная структурно-функциональная единица нервной ткани.
СИНАПС
– способ передачи и модуляции сигнала с помощью электрохимических и
химических механизмов.
КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИЯ метаболизма – разобщенность разнонаправленных метаболических процессов в клетке.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ мозга – отличается от других тканей.
Слайд 18ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА МОЗГА
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН МОЗГА
Окислительное фосфорилирование – основной
источник образования АТФ и КФ,
Глюкоза - основной субстрат для мозга
(85-90% энергии образуется из глюкозы)
70% свободной глюкозы потребляет
из артериальной крови),
Высокая интенсивность метаболизма:
(мозг потребляет 20-25% всего кислорода)
Слайд 19АТФ в МОЗГЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:
На передачу нервных импульсов,
На хранение и
переработку поступающей информации,
На обеспечение интегративной деятельности мозга: (память, мыш-ление, внимание,
запоминание).
Слайд 20УГЛЕВОДНЫЙ ОБМЕН
90% ГЛЮКОЗЫ – энергетический обмен (гликолитический путь и окисление
в ЦТК)
10% глюкозы включается в аминокислоты, белки, липиды, нуклеиновые кислоты
мозга
ИНСУЛИННЕЗАВИСИМЫЙ ТРАНСПОРТ ГЛЮКОЗЫ В МОЗГ
ГЕКСОКИНАЗА – активность выше в 20 раз,
ФОСФОФРУКТОКИНАЗА – регулирует утилизацию глюкозы мозгом:
- ингибируется Фр-1,6-дФ, АТФ, цитратом,
- активируется Гл-6-Ф, АДФ, АМФ.
Слайд 21УГЛЕВОДНЫЙ ОБМЕН
ПЕНТОЗНЫЙ ЦИКЛ - генерирует НАДФН для синтеза холестерина, ВЖК
в мозге
ГЛИКОГЕН – распадается фосфоролитическим путем с участием аденилатциклазного механизма
запас гликогена – на 20 мин работы мозга
ГЛИКОЛИЗ – не может заменить тканевое дыхание
ВЫСОКАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ МОЗГА:
1. к ГИПОГЛИКЕМИИ
2. к ГИПОКСИИ
Слайд 22ОСОБЕННОСТИ ГЛИКОЛИЗА В МОЗГЕ
ГЕКСОКИНАЗНАЯ реакция– основной путь ввода субстратов в
гликолиз,
СИНХРОННОЕ протекание гексокиназной и фосфофруктокиназной реакций и их аллотерическое регулировние
соотношением АТФ/АДФ
ЛДГ локализована в цитоплазме и митохондриях нейронов (это обеспечивает полную утилизацию ЛАКТАТА и ПИРУВАТА в митохондриях нервных клеток)
Слайд 23ОСОБЕННОСТИ ЦТК В МОЗГЕ
ПИРУВАТДЕГИДРОГЕНАЗНАЯ реакция – основной путь пополнения метаболитов
ЦТК,
ВЫСОКАЯ АКТИВНОСТЬ цитратсинтазы и НАД-изоцитратдегидрогеназы в мозге,
СИНХРОННАЯ работа цитратсинтазы и
НАД-изоцитратдегидрогеназы и их аллосте-рическое регулировние соотношением АТФ/АДФ,
НАЛИЧИЕ ГАМК-шунта в ЦТК на этапе α-кето-глютарат-сукцинат с образованием нейромедиато-ра - гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК).
Слайд 24ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ В МОЗГЕ
ОСОБЕННОСТИ ТРАНСПОРТА АМИНОКИСЛОТ в МОЗГ
КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ
АМИНОКИСЛОТНОГО СОСТАВА
КАЧЕСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА АМИНОКИСЛОТ
Слайд 25ТРАНСПОРТ АМИНОКИСЛОТ
Активный (энергозависимый) перенос АК против градиента концентрации,
Связан с мембранным
транспортом Na
Зависим от рН и температуры,
Чувствителен к недостатку кислорода и
ферментным ядам
Конкуренция аминокислот за транспортные системы друг с другом
Слайд 26КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ
СВЯЗАНЫ С НАЛИЧИЕМ ГЕМАТОЭНЦЕФАЛИЧЕСКОГО БАРЬЕРА:
- В мозге в
8 раз больше АК, чем в плазме,
- Заменимые АК синтезируются
с участием ГЛЮКОЗЫ,
- Аминокислоты крови обмениваются со свободными АК мозга.
Слайд 27КАЧЕСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ
75% свободных АК мозга составляют:
Глутаминовая кислота
Глутамин
Аспарагиновая кислота
N-ацетиласпарагиновая
кислота
Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК)
таурин, глицин
Слайд 28ЗНАЧЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ ГЛУТАМИНОВОЙ ГРУППЫ
Используются для синтеза белков, пептидов, БАВ мозга,
Выполняют
энергетическую функцию,
Участвуют в образование и обезвреживание АММИАКА
Играют ключевую роль в
метаболизме и обмене нейромедиаторов
Слайд 29ГАМК-ШУНТ
1. ГЛУТАМИНОВАЯ кислота → ГАМК
(глутаматдекарбоксилаза)
2. ГАМК + альфа-КЕТОГЛЮТАРАТ → янтарный полуальдегид + глутамат
(ГАМК-трансаминаза)
3. ЯНТАРНЫЙ ПОЛУАЛЬДЕГИД → СУКЦИНАТ (дегидрогеназа янтарного полуальдегида)
Метаболизм 10-20% альфа-кетоглутарата
Слайд 30БИОХИМИЯ СИНАПТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ
Синтез медиатора
Депонирование медиатора в пресинаптическом окончании
Высвобождение медиатора в
синаптическую щель и взаимодействие с рецептором
Инактивация медиатора (разрушение, захват тканями)
Слайд 31ХОЛИНЕРГИЧЕСКИЙ СИНАПС
Медиатор - АЦЕТИЛХОЛИН
СИНТЕЗ: из холина и Ацетил-КоА:
СН3-СО-S-КоА + НО-СН2-СН2N(СН3)3
= СН3-СО-О-СН2-СН2-N(СН3)3 + НS-КоА
фермент холинацетилтрансфераза
Депонирование: везикула
ИНАКТИВАЦИЯ: гидролиз ферментом
ацетилхолинэстеразой
Слайд 32АДРЕНЕРГИЧЕСКИЙ СИНАПС
МЕДИАТОРЫ: дофамин, адреналин,
норадреналин - (катехоламины)
СИНТЕЗ: из аминокислоты ТИРОЗИН
1. Тирозин →
трозингидроксилаза → ДОФА
2. ДОФА → декарбоксилаза → Дофамин
3. Дофамин → в-гидроксилаза→ Норадреналин
4. НА → N-метилтрансфераза → Адреналин
Слайд 33АДРЕНЕРГИЧЕСКИЙ СИНАПС
ДЕПОНИРОВАНИЕ: гранулы –
медиатор +
АТФ-Mg + Са + ДБГ +
хромогранин А
ИНАКТИВАЦИЯ:
Обратный захват
Дезаминирование моноаминооксидазой (МАО)
Метилирование КОМТ (катехол-О-метил-трансфераза)
Слайд 34ГАМК-ЕРГИЧЕСКИЙ СИНАПС
МЕДИАТОР: ГАМК (y-аминомасляная кислота)
СИНТЕЗ:
глутамат - глутаматдекарбоксилаза - ГАМК
ДЕПОНИРОВАНИЕ:
везикула
ИНАКТИВАЦИЯ:
Обратный захват
деградация ГАМК-трансаминазой
