Ферменты, гормоны, витамины и лекарства

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Ферменты

Ферменты, или энзимы обычно белковые молекулы или молекулы РНК (рибозимы) или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах. Реагенты в реакции, катализируемой ферментами, называются субстратами, а получающиеся вещества -- продуктами. Ферменты специфичны к субстратам. Ферментативная активность может регулироваться активаторами и ингибиторами. Белковые ферменты синтезируются на рибосомах, а РНК -- в ядре. Термины «фермент» и «энзим» давно используют как синонимы. Наука о ферментах называется энзимологией. Активность ферментов зависит от условий в клетке или организме -- давления, кислотности среды, температуры, концентрации растворенных солей Ферменты широко используются в народном хозяйстве -- пищевой, текстильной промышленности, в фармакологии. Ещё шире область использования ферментов в научных исследованиях и в медицине.

Функции ферментов. Ферменты присутствуют во всех живых клетках и способствуют превращению одних веществ (субстратов) в другие (продукты). Ферменты выступают в роли катализаторов практически во всех биохимических реакциях, протекающих в живых организмах -- ими катализируется более 4000 разных биохимических реакций. Ферменты играют важнейшую роль во всех процессах жизнедеятельности, направляя и регулируя обмен веществ организма. Подобно всем катализаторам, ферменты ускоряют как прямую, так и обратную реакцию, понижая энергию активации процесса. Химическое равновесие при этом не смещается ни в прямую, ни в обратную сторону. Отличительной особенностью ферментов по сравнению с небелковыми катализаторами является их высокая специфичность -- константа связывания некоторых субстратов с белком может достигать 10?10 моль/л и менее. Каждая молекула фермента способна выполнять от нескольких тысяч до нескольких миллионов «операций» в секунду. Например, одна молекула фермента ренина, содержащегося в слизистой оболочке желудка теленка, створаживает около 106 молекул казеиногена молока за 10 мин при температуре 37 °C. При этом эффективность ферментов значительно выше эффективности небелковых катализаторов -- ферменты ускоряют реакцию в миллионы и миллиарды раз, небелковые катализаторы -- в сотни и тысячи раз.

Классификация ферментов. По типу катализируемых реакций ферменты подразделяются на 6 классов

1: Оксидоредуктазы, катализирующие окисление или восстановление. Пример: каталаза, алкогольдегидрогеназа

2: Трансферазы, катализирующие перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую. Среди трансфераз особо выделяют киназы, переносящие фосфатную группу, как правило, с молекулы АТФ.

3: Гидролазы, катализирующие гидролиз химических связей. Пример: эстеразы, пепсин, трипсин, амилаза, липопротеинлипаза

4: Лиазы, катализирующие разрыв химических связей без гидролиза с образованием двойной связи в одном из продуктов.

5: Изомеразы, катализирующие структурные или геометрические изменения в молекуле субстрата.

6: Лигазы, катализирующие образование химических связей между субстратами за счет гидролиза АТФ. Пример: ДНК-полимераза

Будучи катализаторами, ферменты ускоряют как прямую, так и обратную реакции, поэтому, например, лиазы способны катализировать и обратную реакцию -- присоединение по двойным связям.

2. Гормоны

Гормоны - биологически активные сигнальные химические вещества, выделяемые эндокринными железами непосредственно в организме и оказывающие дистанционное сложное и многогранное воздействие на организм в целом либо на определённые органы и ткани-мишени. Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах и системах. Существуют и другие определения, согласно которым трактовка понятия гормон более широка: «сигнальные химические вещества, вырабатываемые клетками тела и влияющие на клетки других частей тела».

Это определение представляется предпочтительным, так как охватывает многие традиционно причисляемые к гормонам вещества: гормоны животных, которые лишены кровеносной системы (например, экдизоны круглых червей и др.), гормоны позвоночных, которые вырабатываются не в эндокринных железах (простагландины, эритропоэтин и др.), а также гормоны растений используются в организме для поддержания его гомеостаза, а также для регуляции многих функций. Открыты в 1902 году Старлингом и Бейлиссом. Все гормоны реализуют своё воздействие на организм или на отдельные органы и системы при помощи специальных рецепторов к этим гормонам. Рецепторы к гормонам делятся на 3 основных класса:

рецепторы, связанные с ионными каналами в клетке (ионотропные рецепторы)

рецепторы, являющиеся ферментами или связанные с белками-передатчиками сигнала с ферментативной функцией (метаботропные рецепторы, например, GPCR)

рецепторы ретиноевой кислоты, стероидных и тиреоидных гормонов, которые связываются с ДНК и регулируют работу генов. По химическому строению известные гормоны позвоночных делят на основные классы:

3. Витамины

Витамины -- группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи. Витамины содержатся в пище в очень малых количествах, и поэтому относятся к микронутриентам.

Наука на стыке биохимии, гигиены питания, фармакологии и некоторых других медико-биологических наук, изучающая структуру и механизмы действия витаминов, а также их применение в лечебных и профилактических целях, называется витаминологией.

Витамины участвуют во множестве биохимических реакций, выполняя каталитическую функцию в составе активных центров большого количества разнообразных ферментов либо выступая информационными регуляторными посредниками, выполняя сигнальные функции экзогенных прогормонов и гормонов. Витамины не являются для организма поставщиком энергии и не имеют существенного пластического значения. Однако витаминам отводится важнейшая роль в обмене веществ. Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики, но при недостаточном поступлении витаминов в организм наступают характерные и опасные патологические изменения. Большинство витаминов не синтезируются в организме человека.

Поэтому они должны регулярно и в достаточном количестве поступать в организм с пищей или в виде витаминно-минеральных комплексов и пищевых добавок. Исключения составляют витамин К, достаточное количество которого в норме синтезируется в толстом кишечнике человека за счёт деятельности бактерий, и витамин В3, синтезируемый бактериями кишечника из аминокислоты триптофана.

С нарушением поступления витаминов в организм связаны 3 принципиальных патологических состояния: недостаток витамина -- гиповитаминоз, отсутствие витамина -- авитаминоз, и избыток витамина -- гипервитаминоз.

Известно около полутора десятков витаминов. Исходя из растворимости, витамины делят на жирорастворимые -- A, D, E, F, K и водорастворимые -- все остальные (B, C и др.). Жирорастворимые витамины накапливаются в организме, причём их депо являются жировая ткань и печень. Водорастворимые витамины в существенных количествах не депонируются (не накапливаются), и при избытке выводятся с водой. Это объясняет то, что гиповитаминозы довольно часто встречаются относительно водорастворимых витаминов, а гипервитаминозы -- чаще наблюдаются относительно жирорастворимых витаминов. Витамины отличаются от других органических пищевых веществ тем, что не включаются в структуру тканей и не используются организмом в качестве источника энергии (не обладают калорийностью).

4. Лекарства

Лекарственные средства -- вещества, или смесь веществ синтетического или природного происхождения в виде лекарственной формы (таблетки, капсулы, раствора и т.п.).

Перед употреблением в медицинской практике лекарственные средства должны проходить клинические исследования и получать разрешение к применению для профилактики, диагностики, либо лечения заболеваний. Существует несколько классификаций, основанных на различных признаках лекарственных средств: фермент гормон витамин

по химическому строению (например соединения-производные фурфурола, имидазола, пиримидина и другие)

по происхождению - природные, синтетические, минеральные

по фармакологической группе - наиболее распространенная в России классификация, основана на воздействии препарата на организм человека

нозологическая классификация - классификация по заболеваниям, для лечения которых используется лекарственный препарат

анатомо-терапевтическо-химическая классификация (ATХ) - международная классификация, в которой учитывается фармакологическая группа препарата, его химическая природа и нозология заболевания для лечения которого предназначен препарат.

Размещено на Allbest.ru