Что изучает биохимия в биологии. Что такое биохимия, и что она изучает

Биологическая химия Лелевич Владимир Валерьянович

Глава 1. Введение в биохимию

Биологическая химия – наука, изучающая химическую природу веществ, входящих в состав живых организмов, превращения этих веществ (метаболизм), а также связь этих превращений с деятельностью отдельных тканей и всего организма в целом.

Биохимия – это наука о молекулярных основах жизни. Существует несколько причин тому, что в наши дни биохимия привлекает большое внимание и быстро развивается.

1. Во-первых, биохимикам удалось выяснить химические основы ряда важнейших биохимических процессов.

2. Во-вторых, обнаружены общие пути превращения молекул и общие принципы, лежащие в основе разнообразных проявлений жизни.

3. В-третьих, биохимия оказывает все более глубокое воздействие на медицину.

4. В-четвертых, быстрое развитие биохимии в последние годы позволило исследователям приступить к изучению самых острых, коренных проблем биологии и медицины.

История развития биохимии

В истории развития биохимических знаний и биохимии как науки можно выделить 4 периода.

I период – с древних времен до эпохи Возрождения (XV век). Это период практического использования биохимических процессов без знаний их теоретических основ и первых, порой очень примитивных, биохимических исследований. В самые отдаленные времена люди уже знали технологию таких производств, основанных на биохимических процессах, как хлебопечение, сыроварение, виноделие, дубление кож. Использование растений в пищевых целях, для приготовления красок, тканей наталкивало на попытки понять свойства отдельных веществ растительного происхождения.

II период – от начала эпохи Возрождения до второй половины 19 века, когда биохимия становится самостоятельной наукой. Великий исследователь того времени, автор многих шедевров искусства, архитектор, инженер, анатом Леонардо да Винчи провел опыты и на основании их результатов сделал важный для тех лет вывод, что живой организм способен существовать только в такой атмосфере, в которой может гореть пламя.

В этот период следует выделить работы таких ученых, как Парацельс, М. В. Ломоносов, Ю. Либих, А. М. Бутлеров, Лавуазье.

III период – со второй половины 19 века до 50-х годов 20 века. Ознаменован резким увеличением интенсивности и глубины биохимических исследований, объема получаемой информации, возросшим прикладным значением – использованием достижений биохимии в промышленности, медицине, сельском хозяйстве. К этому времени относятся работы одного из основоположников отечественной биохимии А. Я. Данилевского (1838–1923), М. В. Ненцкого (1847–1901). На рубеже 19 и 20 веков работал крупнейший немецкий химик-органик и биохимик Э. Фишер (1862–1919). Им были сформулированы основные положения полипептидной теории белков, начало которой дали исследования А. Я. Данилевского. К этому времени относятся работы великого русского ученого К. А. Тимирязева (1843–1920), основателя советской биохимической школы А. Н. Баха, немецкого биохимика О. Варбурга. В 1933 г. Г. Кребс подробно изучил орнитиновый цикл образования мочевины, а 1937 г. датируется открытие им же цикла трикарбоновых кислот. В 1933 г. Д. Кейлин (Англия) выделил цитохром С и воспроизвел процесс переноса электронов по дыхательной цепи в препаратах из сердечной мышцы. В 1938 г. А. Е. Браунштейн и М. Г. Крицман впервые описали реакции трансаминирования, являющиеся ключевыми в азотистом обмене.

IV период – с начала 50-х годов 20 века по настоящее время. Характеризуется широким использованием в биохимических исследованиях физических, физико-химических, математических методов, активным и успешным изучением основных биологических процессов (биосинтез белков и нуклеиновых кислот) на молекулярном и надмолекулярном уровнях.

Вот краткая хронология основных открытий в биохимии этого периода:

1953 г. – Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили модель двойной спирали строения ДНК.

1953 г. – Ф. Сенгер впервые расшифровал аминокислотную последовательность белка инсулина.

1961 г. – М. Ниренберг расшифровал первую «букву» кода белкового синтеза – триплет ДНК, соответствующий фенилаланину.

1966 г. – П. Митчелл сформулировал хемиосмотическую теорию сопряжения дыхания и окислительного-фосфорилирования.

1969 г. – Р. Мерифильд химическим путем синтезировал фермент рибонуклеазу.

1971 г. – в совместной работе двух лабораторий, руководимых Ю. А. Овчинниковым и А. Е. Браунштейном, установлена первичная структура аспартатаминотрансферазы – белка из 412 аминокислот.

1977 г. – Ф. Сенгер впервые полностью расшифровал первичную структуру молекулы ДНК (фаг? Х 174).

Развитие медицинской биохимии в Беларуси

С момента создания в 1923 г. в Белорусском государственном университете кафедры биохимии началась профессиональная подготовка национальных биохимических кадров. В 1934 г. организована кафедра биохимии в Витебском медицинском институте, в 1959 г. – в Гродненском медицинском институте, в 1992 г. – в Гомельском медицинском институте. На заведование кафедрами приглашались и избирались известные ученые, крупные специалисты в области биохимии: А. П. Бестужев, Г. В. Дервиз, Л. Е. Таранович, Н. Е. Глушакова, В. К. Кухта, В. С. Шапот, Л. Г. Орлова, А. А. Чиркин, Ю. М. Островский, Н. К. Лукашик. На формирование научных школ в области медицинской биохимии огромное влияние оказала деятельность таких выдающихся ученых, как М. Ф. Мережинский (1906–1970), В. А. Бондарин (1909–1985), Л. С. Черкасова (1909–1998), В. С. Шапот (1909–1989), Ю. М. Островский (1925–1991), А. Т. Пикулев (1931–1993).

В 1970 г. в г. Гродно создан Отдел регуляции обмена веществ АН БССР, преобразованный в 1985 г. в Институт биохимии Национальной академии наук Беларуси. Первым заведующим отделом и директором института был академик АН БССР Ю. М. Островский. Под его руководством было начато всестороннее изучение витаминов, в частности, тиамина. Работы

Ю. М. Островского дополнены и продолжены в исследованиях его учеников: Н. К. Лукашика, А. И. Балаклеевского, А. Н. Разумовича, Р. В. Требухиной, Ф. С. Ларина, А. Г. Мойсеенка.

Наиболее важными практическими результатами деятельности научных биохимических школ явилась организация государственной лабораторной службы республики (профессор В. Г. Колб), открытие в Витебском медицинском институте Республиканского липидного лечебно-диагностического центра метаболической терапии (профессор А. А. Чиркин), создание в Гродненском медицинском институте лаборатории медико-биологических проблем наркологии (профессор В. В. Лелевич).

1. Состав и строение химических веществ живого организма – статическая биохимия.

2. Вся совокупность превращения веществ в организме (метаболизм) – динамическая биохимия.

3. Биохимические процессы, лежащие в основе различных проявлений жизнедеятельности – функциональная биохимия.

4. Структура и механизм действия ферментов – энзимология.

5. Биоэнергетика.

6. Молекулярные основы наследственности – передача генетической информации.

7. Регуляторные механизмы метаболизма.

8. Молекулярные механизмы специфических функциональных процессов.

9. Особенности метаболизма в органах и тканях.

Разделы и направления биохимии

1. Биохимия человека и животных.

2. Биохимия растений.

3. Биохимия микроорганизмов.

4. Медицинская биохимия.

5. Техническая биохимия.

6. Эволюционная биохимия.

7. Квантовая биохимия.

Объекты биохимических исследований

1. Организмы.

2. Отдельные органы и ткани.

3. Срезы органов и тканей.

4. Гомогенаты органов и тканей.

5. Биологические жидкости.

6. Клетки.

7. Дрожжи, бактерии.

8. Субклеточные компоненты и органоиды.

9. Ферменты.

10. Химические вещества (метаболиты).

Методы биохимии

1. Гомогенизация тканей.

2. Центрифугирование:

Простое

Ультрацентрифугирование

Центрифугирование в градиенте плотности.

3. Диализ.

4. Электрофорез.

5. Хроматография.

6. Изотопный метод.

7. Колориметрия.

8. Спектрофотометрия.

9. Определение ферментативной активности.

Связь биохимии с другими дисциплинами

1. Биоорганическая химия

2. Физколлоидная химия

3. Биофизическая химия

4. Молекулярная биология

5. Генетика

6. Нормальная физиология

7. Патологическая физиология

8. Клинические дисциплины

9. Фармакология

10. Клиническая биохимия

Данный текст является ознакомительным фрагментом. Из книги автора

Введение Теория Дарвина задаётся целью объяснить механически происхождение целесообразностей в организмах. Мы же считаем способность к целесообразным реакциям за основное свойство организма. Выяснять происхождение целесообразностей приходится не эволюционному

Из книги автора

Глава 8. Введение в метаболизм Обмен веществ или метаболизм – это совокупность химических реакций в организме, которые обеспечивают его веществами и энергией, необходимыми для жизнедеятельности. Процесс метаболизма, сопровождающийся образованием более простых

Из книги автора

Введение Что едят насекомые? Ну, допустим, растения, друг друга, быть может, еще кое-что. Не слишком ли простая и узкая тема, чтобы ей посвятить целую книжку?Мир насекомых бесконечно разнообразен, видов насекомых существует больше, чем всех остальных животных и растений,

Из книги автора

Глава I. Введение Посвящаю родителям и Тане С незапамятных времен человек задумывался над собственным происхождением и возникновением жизни вообще. Библия донесла до нас ответы на эти вопросы, предложенные 2500 лет тому назад. Во многом сходными были воззрения шумеров,

Из книги автора

Глава 1 Введение в проблематику биосферы 1.1. Определение биосферы Что же представляет собой биосфера?Напомним некоторые ее характерные признаки.В современной науке имеется много определений биосферы. Приведем лишь некоторые. «Биосфера – особая, охваченная жизнью

Из книги автора

Введение Биология – наука о жизни. Её название произошло от двух греческих слов: bios (жизнь) и logos (наука, слово). Слово о жизни… Какая наука имеет более глобальное название?.. Изучая биологию, человек познаёт самого себя как индивидуума и как члена определённой популяции,

Из книги автора

Введение Дарвин, останавливаясь на инстинктивной деятельности животных, указывал на естественный отбор как на направляющую причину ее возникновения и развития. Подойдя к сложному и наиболее запутанному вопросу поведения животных, Дарвин применял к нему те же

Из книги автора

Введение Один из важнейших вопросов учения о поведении животных - происхождение сложно-безусловных, инстинктивных реакций организма. Ч. Дарвин в «Происхождении видов» (1896. С. 161) в главе об инстинктах указал на естественный отбор как на фактор, направляющий развитие этой

Из книги автора

Введение Биология развития поведения как научная дисциплина начала развиваться на рубеже XIX и XX вв. Наиболее существенные исследования в этом направлении выполнены Когхиллом (Coghill, 1929), работавшим на амблистомах. Когхилл приходит к ряду принципиальных положений, важных

Из книги автора

Введение Пранаяма – это сознательное восприятие и овладение жизненной энергией, присущей психофизической системе каждого живого существа. Пранаяма – это нечто большее, нежели система контроля дыхания. Пранаяма имеет несколько аспектов – в грубом и в тонком

Из книги автора

Глава 1 ИНСТИНКТ ОВЛАДЕНИЯ МАСТЕРСТВОМ Введение в теорию о том, что язык является инстинктом человека. В основе этой теории - идеи Чарльза Дарвина, Уильяма Джеймса и Ноама Хомского Когда вы читаете эти слова, вы становитесь причастными к одному из удивительнейших

Из книги автора

Введение Вот и он, первый абзац книги о ДНК – о том, как перед нами раскрываются истории, хранившиеся в ДНК на протяжении тысяч и даже миллионов лет, о том, как ДНК помогает нам разгадать загадки о человеке, ответы на которые, казалось, давно утрачены. Ах да! Я пишу эту книгу

Читать книгу целиком на Litres
Нарушения энергетического обмена
Регуляция ЦТД.
Глава 11. Типы окисления. Антиоксидантные системы
Активные формы кислорода (свободные радикалы)
Перекисное окисление липидов (ПОЛ)
Антиоксидантные системы организма
Глава 12. Биохимия гормонов
Биороль гормонов.
Классификация гормонов
Рецепторы гормонов
Механизм передачи гормональных сигналов через мембранные рецепторы
Механизм передачи гормонального сигнала через внутриклеточные рецепторы
Передача сигналов через рецепторы, сопряженные с ионными каналами
Глава 13. Особенности действия гормонов
Гормоны гипоталамуса
Гормоны гипофиза
Гормоны щитовидной железы
Гормоны поджелудочной железы
Инсулин
Глюкагон
Регуляция обмена ионов кальция и фосфатов
Гормоны надпочечников
Гормоны мозгового вещества надпочечников
Гормоны коры надпочечников (кортикостероиды)
Глюкокортикоиды
Минералокортикоиды
Гормоны половых желез
Мужские половые гормоны
Анаболические стероиды
Нарушение андрогенной функции
Женские половые гомоны
Эйкозаноиды
Применение гормонов в медицине
Глава 14. Биохимия питания
Белки
Углеводы
Липиды
Глава 15. Основы витаминологии
Обмен витаминов
Обеспеченность организма витаминами
Применение витаминов в клинической практике
Поливитаминные препараты
Антивитамины
Глава 16. Углеводы тканей и пищи – обмен и функции
Переваривание углеводов
Всасывание моносахаридов в кишечнике
Транспорт глюкозы из крови в клетки
Нарушения переваривания и всасывания углеводов
Метаболизм фруктозы
Метаболизм галактозы
Метаболизм лактозы
Глава 17. Пути метаболизма глюкозы
Гликолиз
Пентозофосфатный путь (ПФП)
Глюконеогенез (ГНГ)
Путь глюкуроновой кислоты
Глава 18. Обмен гликогена
Синтез гликогена (гликогеногенез)
Нарушения обмена гликогена
Глава 19. Липиды тканей, переваривание и транспорт липидов
Липиды тканей человека.
Липиды пищи, их переваривание и всасывание.
Глава 20. Обмен триацилглицеролов и жирных кислот
Регуляция синтеза триацилглицеролов
Регуляция мобилизации триацилглицеролов
Ожирение
Обмен жирных кислот
Обмен кетоновых тел
Синтез жирных кислот
Регуляция синтеза жирных кислот.
Глава 21. Обмен сложных липидов
Глава 22. Метаболизм холестерола. Биохимия атеросклероза
Биохимия атеросклероза
Биохимические основы лечения атеросклероза.
Глава 23. Обмен аминокислот. Динамическое состояние белков организма
Переваривание белков в желудочно-кишечном тракте
Всасывание аминокислот.
Наследственные нарушения транспорта аминокислот
Расщепление белков в тканях
Превращение аминокислот микрофлорой кишечника
Пути обмена аминокислот в тканях
Трансаминирование аминокислот
Дезаминирование аминокислот
Окислительное дезаминирование глутамата
Непрямое дезаминирование аминокислот
Декарбоксилирование аминокислот
Биогенные амины
Пути катаболизма углеродного скелета аминокислот
Глава 24. Образование и обезвреживание NH3 в организме
Тканевое обезвреживание аммиака
Общее (конечное) обезвреживание аммиака
Вторичная (приобретенная) гипераммониемия.
Глава 25. Метаболизм отдельных аминокислот
Метаболизм метионина
Метаболизм фенилаланина и тирозина
Нарушение обмена фенилаланина и тирозина
Глава 26. Обмен нуклеотидов
Биосинтез пуриновых нуклеотидов
Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов
Распад нуклеиновых кислот в желудочно-кишечном тракте и тканях
Нарушения обмена нуклеотидов
Глава 27. Регуляция и взаимосвязь метаболизма
Взаимосвязь метаболизма
Глава 28. Биохимия печени
Роль печени в углеводном обмене
Роль печени в липидном обмене
Роль печени в обмене аминокислот и белков
Обезвреживающая функция печени
Обезвреживание ксенобиотиков
Глава 29. Водно-электролитный обмен
Глава 30. Биохимия крови
Общая характеристика
Особенности метаболизма в форменных элементах крови
Гемоглобин человека
Обмен железа
Характеристика белков сыворотки крови
Патологии системы свертывания крови.
Глава 31. Биохимия почек
Глава 32. Особенности метаболизма в нервной ткани
Гемато-энцефалический барьер (ГЭБ)
Обмен свободных аминокислот в головном мозге
Нейропептиды
Энергетический обмен в нервной ткани
Липидный обмен в нервной ткани
Роль медиаторов в передаче нервных импульсов
Нейрохимические основы памяти
Спинномозговая жидкость
Глава 33. Биохимия мышечной ткани
Белки мышечной ткани
Роль ионов кальция в регуляции мышечного сокращения
Биохимия мышечного утомления
Глава 34. Биохимия соединительной ткани
Коллаген.
Эластин
Протеогликаны и гликопротеины

Биохимия – это целая наука которая изучает, во-первых, химический состав клеток и организмов, а во-вторых, химические процессы, которые лежат в основе их жизнедеятельности. Термин был введён в научную среду в 1903 году химиком из Германии по имени Карл Нойберг.

Однако сами процессы биохимии были известны ещё с давних времён. И на основе этих процессов люди пекли хлеб и варили сыр, делали вино и выделывали кожи животных, лечили болезни при помощи трав, а потом и лекарственных средств. И в основе всего этого лежат именно биохимические процессы.

Так, например, не зная ничего о самой науке, арабский учёный и врач Авиценна, который жил в 10 веке, описал многие лекарственные вещества и их влияние на организм. А Леонардо да Винчи сделал вывод – живой организм способен жить только в той атмосфере, в которой способно гореть пламя.

Как и любая другая наука, биохимия применяет свои собственные методы исследования и изучения. И самые важные из них – это хроматография, центрифугирование и электрофорез.

Биохимия сегодня- это наука, которая сделала большой скачок в своём развитии. Так, например, стало известно, что из всех химических элементов на земле в теле человека присутствует чуть больше четверти. И большинство редких элементов, кроме йода и селена, совершенно не нужны человеку для того, чтобы поддерживать жизнь. А вот такие два распространённых элемента, как алюминий и титан в организме человека пока найдены не были. Да и найти их просто невозможно – для жизни они не нужны. И среди всех них только 6 – это те, что необходимы человеку ежедневно и именно из них состоит наш организм на 99%. Это углерод, водород, азот, кислород, кальций и фосфор.

Биохимия – это наука, которая изучает такие важные составляющие продуктов, как белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Сегодня об этих веществах мы знаем практически всё.

Некоторые путают две науки – биохимию и органическую химию. Но биохимия – это наука, которая изучает биологические процессы, которые протекают только в живом организме. А вот органическая химия – это наука, которая изучает те или иные соединения углерода, а это и спирты, и эфиры, и альдегиды и многие-многие другие соединения.

Биохимия – это ещё и наука, в состав которой входит цитология, то есть изучение живой клетки, её строение, функционирование, размножение, старение и смерть. Нередко этот раздел биохимии называют молекулярной биологией.

Однако молекулярная биология, как правило, работает с нуклеиновыми кислотами, а вот биохимикам больше интересны белки и ферменты, которые запускают те или иные биохимические реакции.

Сегодня биохимия всё чаще и чаще применяет разработки генной инженерии и биотехнологий. Однако сами по себе – это тоже разные науки, которые изучают каждый своё. Например, биотехнология изучает методы клонирования клеток, а генная инженерия пытается найти способы того, как заменить больной ген в организме человека на здоровый и тем самым избежать развития многих наследственных заболеваний.

И все эти науки тесно связаны между собой, что помогает им развиваться и работать на благо человечества.

Биохимия крови – один из самых распространенных и информативных анализов, которые назначают врачи при диагностике большинства заболеваний. Видя его результаты, можно судить о состоянии работы всех систем организма. Практически каждое заболевание находит отражение в показателях биохимического анализа крови.

Что необходимо знать

Забор крови осуществляется из вены на локтевом изгибе, реже из вен на кисти и
предплечье.

В шприц набирают около 5-10 мл крови.

Позже кровь на биохимию в специальной пробирке помещают в специализированный прибор, который обладает способностью определять необходимые показатели с высокой точностью. Следует иметь в виду, что различные приборы могут иметь несколько отличающиеся границы нормы у определенных показателей. Результаты будут готовы при экспресс-методе в течение дня.

Как готовиться

Биохимическое исследование проводят утром натощак.

Перед сдачей крови необходимо воздержаться от употребления алкоголя в течение суток.
Последний прием пищи должен быть накануне вечером, не позднее 18.00. За два часа до сдачи не курить. Также исключить интенсивные физические нагрузки и, по возможности, стрессы. Подготовка к анализу – ответственный процесс.

Что входит в состав биохимии

Различают базовую и расширенную биохимию. Нецелесообразно определять все показатели, которые только возможно. Само собой разумеется, что возрастает цена и количество необходимой крови для анализа. Есть некий условный список базовых показателей, которые назначаются практически всегда, а есть много дополнительных. Их назначает врач в зависимости от клинической симптоматики и цели исследования.

Анализ делается с помощью биохимического анализатора, в который помещают пробирки с кровью

Базовые показатели:

Общий белок.
Билирубин (прямой и непрямой).
Глюкоза.
АЛТ и АСТ.
Креатинин.
Мочевина.
Электролиты.
Холестерин.

Дополнительные показатели:

Альбумин.
Амилаза.
Щелочная фосфотаза.
ГГТП.
Триглицериды.
С-реактивный белок.
Ревматоидный фактор.
Креатининфосфокиназа.
Миоглобин.
Железо.

Список неполный, существует еще много узконаправленных показателей для диагностики обмена веществ и нарушений функций внутренних органов. Теперь рассмотрим некоторые наиболее распространенные биохимические показатели крови подробнее.

Общий белок (65-85 грамм/литр)

Отображает общее количество белка в плазме крови (как альбумина, так и глобулина).
Может быть повышен при дегидратации, вследствие потери воды при многократной рвоте, при интенсивном потоотделении, кишечной непроходимости и перитоните. Также повышается при миеломной болезни, полиартритах.

Понижается данный показатель при длительном голодании и недоедании, заболеваниях желудка и кишечника, когда нарушено поступление белка. При заболеваниях печени нарушается его синтез. Также нарушен синтез белка при некоторых наследственных заболеваниях.

Альбумин (40-50 грамм/литр)

Одна из фракций белка плазмы. При снижении альбумина развиваются отеки, вплоть до анасарки. Связано это с тем, что альбумин связывает воду. При его значительном снижении вода не держится в кровяном русле и выходит в ткани.
Альбумин снижен при тех же состояниях, что и общий белок.

Общий билирубин (5-21мкмоль/литр)

Общий билирубин включает прямой и непрямой.

Все причины повышения общего билирубина можно разделить на несколько групп.
Внепеченочные – различные анемии, обширные кровоизлияния, то есть состояния, сопровождающиеся разрушением красных кровяных клеток.

Печеночные причины связаны с деструкцией гепатоцитов (клеток печени) при онкологии, гепатите, циррозе печени.

Нарушение оттока желчи вследствие обтурации желчных протоков камнями или опухолью.

При повышенном билирубине развивается желтуха, кожа и слизистые приобретают желтушный оттенок

Норма прямого билирубина до 7.9 мкмоль/литр. Непрямой билирубин определяется разницей между общим и прямым. Чаще всего его повышение связано с распадом эритроцитов.

Креатинин (80-115 мкмоль/литр)

Один из основных показателей, характеризующий функцию почек.

Данный показатель повышается при острых и хронических заболеваниях почек. Также при повышенном разрушении мышечных тканей, например, при рабдомиолизе после сверх интенсивной физической нагрузки. Может быть повышен при заболевании эндокринных желез (гиперфункция щитовидной железы, акромегалия). Если человек употребляет в пищу большое количества мясных продуктов, повышенный креатинин также гарантирован.

Креатинин ниже нормы особого диагностического значения не имеет. Может быть снижен у вегетарианцев, у беременных в первой половине беременности.

Мочевина (2.1-8.2 ммоль/литр)

Показывает состояние белкового обмена. Характеризует работу почек и печени. Увеличение мочевины в крови может быть при нарушении функции почек, когда они не справляются с ее выведением из организма. Также при усиленном распаде белков или повышенном поступлением белка в организм с пищей.

Снижение мочевины в крови наблюдается в третьем триместре беременности, при низкобелковой диете и тяжелых заболеваниях печени.

Трансаминазы (АЛТ, АСТ, ГГТ)

Аспартатаминотрансфераза (АСТ) – фермент, синтезируемый в печени. В плазме крови его содержание не должно в норме превышать 37Ед/литр у мужчин и 31Ед/литр у женщин.

Аланинаминотрансфераза (АЛТ) – также, как и АСТ фермент, синтезируется в печени.
Норма в крови у мужчин – до 45 ед/литр, у женщин – до 34 Ед/литр.

Кроме печени, большое количество трансаминаз находится в клетках сердца, селезенки, почек, поджелудочной железы, в мышцах. Повышение его уровня связано с разрушением клеток и выходом данного фермента в кровь. Таким образом, повышение АЛТ и АСТ возможно при патологии всех выше названных органов, сопровождающейся гибелью клеток (гепатит, инфаркт миокарда, панкреатит, некроз почки и селезенки).

Гамма-Глутамилтрансфераза (ГГТ) участвует в обмене аминокислот в печени. Ее содержание в крови повышается при токсических поражениях печени, в том числе, алкоголем. Также повышен уровень при патологии желчевыводящих путей и печени. Всегда повышается при хроническом алкоголизме.

Норма данного показателя – до 32 Ед/литре для мужчин, до 49 Ед/литре для женщин.
Низкий показатель ГГТ, как правило, определяется при циррозе печени.

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) (120-240 ед/литр)

Данный фермент содержится во всех тканях организма и участвует в энергетических процессах окисления глюкозы и молочной кислоты.

Повышен при заболеваниях печени (гепатит, цирроз), сердца (инфаркт), легких (инфаркт-пневмония), почек (различные нефриты), поджелудочной железы (панкреатит).
Снижение активности ЛДГ ниже нормы диагностически незначимо.

Амилаза (3.3-8.9)

Альфа-амилаза (α-амилаза) участвует в обмене углеводов, расщепляя сложные сахара до простых.

Повышают активность фермента острый гепатит, панкреатит, паротит. Также могут влиять некоторые лекарства (глюкокортикойды, тетрациклин).
Понижена активность амилазы при дисфункции поджелудочной железы и токсикозе беременных.

Панкреатическая амилаза (п-амилаза) синтезируется в поджелудочной железе и поступает в просвет кишечника, где излишки почти полностью растворяются трипсином. В норме лишь незначительное количество попадает в кровь, где показатель в норме у взрослых – не более 50 ед/литр.

Активность ее повышена при остром панкреатите. Может быть повышена и при приеме алкоголя и некоторых медикаментов, а также при хирургической патологии, осложненной перитонитом. Снижение амилазы – неблагоприятный признак утраты поджелудочной железой своей функции.

Общий холестерол (3,6-5.2 ммоль/л)

С одной стороны, важный компонент всех клеток и составная часть многих ферментов. А с другой, он играет важную роль в развитии системного атеросклероза.

Общий холестерол включает в себя липопротеиды высокой, низкой и очень низкой плотности. Повышен холестерин при атеросклерозе, нарушении функций печени, щитовидной железы, при ожирении.

Атеросклеротическая бляшка в сосуде – последствие повышенного холестерина

Понижен холестерин при диете, исключающей жиры, при гиперфункции щитовидной железы, при инфекционных заболеваниях и сепсисе.

Глюкоза (4.1-5.9 ммоль/литр)

Важный показатель состояния углеводного обмена и состояния поджелудочной железы.
Повышенная глюкоза может быть после приема пищи, поэтому анализ берется строго натощак. Также повышается при приеме некоторых препаратов (глюкокортикостеройдов, гормонов щитовидной железы), при патологии поджелудочной железы. Постоянно повышенный сахар в крови – главный диагностический критерий сахарного диабета.
Пониженный сахар может быть при острой инфекции, голодании, передозировке сахароснижающих препаратов.

Электролиты (K, Na, Cl, Mg)

Электролиты играют важную роль в системе транспорта веществ и энергии в клетку и обратно. Особенно важно это для правильной работы сердечной мышцы.

Изменение как в сторону увеличения концентрации, так и в сторону уменьшения ведет к нарушениям сердечного ритма, вплоть до остановки сердца

Нормы электролитов:

Калий (К+) – 3.5-5.1 ммоль/литр.
Натрий (Na+) – 139-155 ммоль/литр.
Кальций (Сa++) – 1.17-1.29 ммоль/литр.
Хлор (Cl-) – 98-107 ммоль/литр.
Магний (Mg++) – 0.66-1.07 ммоль/литр.

Изменение электролитного баланса связано с алиментарными причинами (нарушение поступления в организм), нарушением функций почек, гормональными заболеваниями. Также выраженные электролитные нарушения могут быть при диарее, неукротимой рвоте, гипертермии.

За три дня до того, как сдавать кровь на биохимию с определением магния, необходимо не принимать его препараты.

Кроме этого существует большое количество показателей биохимии, которые назначаются индивидуально при конкретных заболеваниях. Перед сдачей крови ваш лечащий врач определит, какие конкретно из показателей берут в вашей ситуации. Процедурная медсестра выполнит забор крови, а врач-лаборант предоставит расшифровку анализа. Показатели нормы приведены для взрослого человека. У детей и стариков они могут несколько отличаться.

Как видите, биохимический анализ крови – очень большой помощник в диагностике, но сопоставить результаты с клинической картиной может только врач.

БИОХИМИЯ. Лекция № 1. Биохимия как наука. Структура и функции основных веществ в организме. Предмет и методы исследований в биохимии. Обзор основных классов органических веществ, их роль в гомеостазе.

Биохимия (от греч. βίος - «жизнь» и егип. kēme - «Земля», также биологическая или физиологическая химия) - наука о химическом составе организмов и их составных частей и о химических процессах, протекающих в организмах. Наука имеет дело со структурой и функцией веществ, являющихся компонентами клеток и входящих в состав организма, таких как белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и другие биомолекулы. Биохимия стремится отвечать на биологические и биохимические вопросы с помощью химических методов.

Биохимия – сравнительно молодая наука, возникшая на стыке биологии и химии в конце 19 века. Она изучает процессы развития и функционирования организмов на языке молекул, структуру и химические процессы, которые обеспечивают жизнь одно- и многоклеточных существ, населяющих Землю. Выдающиеся открытия в области учения о ферментах, биохимической генетики, молекулярной биологии и биоэнергетики превратили биохимию в фундаментальную дисциплину, позволяющую решать многие важные проблемы биологии и медицины.

Хотя существует широкий ряд различных биомолекул, многие из них являются полимерами, т.е. сложными большими молекулами, состоящими из многих подобных субъединиц, мономеров. Каждый класс полимерных биомолекул имеет собственный набор типов этих субъединиц. Например, белки являются полимерами, состоящими из аминокислот. Биохимия изучает химические свойства важных биологических молекул, таких как белки, в частности химию реакций, катализируемых ферментами.

Кроме того, большая часть исследований по биохимии имеет дело с метаболизмом клетки и его эндокринной и паракринной регуляцией. Другие области биохимии включают исследование генетического кода ДНК и РНК, биосинтез белков, транспорта через биологические мембраны и передачу сигналов.

Основы биохимии были заложены в середине 19-го века, когда такие ученые как Фридрих Вьолер и Ансельм Паен сумели впервые описать химические процессы в живых организмах и показать, что они не отличаются от обычных химических процессов. Многие работы в начале 20-го века привели к пониманию структуры белков, стало возможным проведение биохимических реакций (спиртового брожения) за пределами клетки и т. д. В тоже время начал применяться и сам термин «биохимия». Основы биохимии в Украине заложил Владимир Иванович Вернадский в 20-х годах прошлого столетия.

История

К началу 19 века существовала общая уверенность, что жизнь не подлежит физическим и химическим законам, присущим неживой природе. Считалось, что только живые организмы способны производить молекулы, характерные для них. Лишь в 1828 году Фридрих Велер опубликовал работу о синтезе мочевины, осуществленный в лабораторных условиях, доказав, что органические соединения могут быть созданы искусственно. Это открытие нанесло серьезное поражение ученым-виталистам, отрицавшим такую возможность.

К тому времени уже существовал фактический материал для первичных биохимических обобщений, который накапливался в связи с практической деятельностью людей, направленной на изготовление еды и вина, получения пряжи из растений, очистку кожи от шерсти с помощью микробов, на изучение состава и свойств мочи и других выделений здорового и больного человека. После работ Велера постепенно начали устанавливаться такие научные понятия, как дыхание, брожение, ферментация, фотосинтез. Изучение химического состава и свойств соединений, выделенных из животных и растений, становится предметом органической химии (химии органических соединений).

Рождение биохимии также ознаменовалося открытием первого фермента, диастаза (сейчас известного как амилаза) в 1833 году Ансельмом Паеном. Трудности, связанные с получением ферментов из тканей и клеток, использовались сторонниками витализма для утверждения о невозможности изучения клеточных ферментов вне живых существ. Это утверждение было опровергнуто русским врачом М. Манассеиной (1871 - 1872), которая предложила возможность наблюдать спиртовое брожение в экстрактах растертых (т.е. лишенных структурной целостности) дрожжей. В 1896 году эта возможность была подтверждена немецким ученым Эдуардом Бухнером, сумевшим экспериментально воссоздать этот процесс.

Сам термин «биохимия» был впервые предложен в 1882 году, однако, считается, широкого использования он приобрел после работ немецкого химика Карла Нойберг в 1903 году. К тому времени эта область исследований была известна как физиологическая химия. После этого времени биохимия быстро развивалась, особенно начиная с середины 20 века, прежде всего благодаря разработке новых методов, таких как хроматография, рентгеноструктурный анализ, ЯМР-спектроскопия, использование радиоизотопной метки, электронная и оптическая микроскопия и, наконец, молекулярная динамика и другие методы вычислительной биологии. Эти методы позволили открыть и провести детальный анализ многих молекул и метаболических путей клетки, таких как гликолиз и цикл Кребса.

Другим важным историческим событием в развитии биохимии стало открытие генов и их роли в передаче информации в клетке. Это открытие заложило возможность возникновения на только генетики, но и ее междисциплинар отрасли на стыке с биохимией - молекулярной биологии. В 1950-х годах Джеймс Ватсон, Фрэнсис Крик, Розалинда Франклин и Морис Уилкинс сумели расшифровать структуру ДНК и предположили ее связь с генетической передачей информации в клетке. Также в 1950-х годах Джордж Отлей и Эдвард Татум доказали, что один ген отвечает за синтез одного белка. С разработкой методов анализа ДНК, таких как генетический фингерпринтинг, в 1988 году Колин Питчфорк стал первым человеком, обвиненной в убийстве с помощью свидетельства на основе ДНК, что стало первым крупным успехом биохимической судмедэкспертизы. В 200-х годах Андрю Файр и Крег Мелло показали роль РНК-интерференции (RNAi), в подавлении экспрессии генов.

Сейчас биохимические исследования протекают в трех направлениях, сформулированных Майклом Шугар. Биохимия растений исследует биохимию преимущественно автотрофных организмов и исследует такие процессы как фотосинтез и другие. Общая биохимия включает исследование как растений, так и животных и человека, тогда как медицинская биохимия фокусируется преимущественно на биохимии человека и отклонениях биохимических процессов от нормы, в частности в результате болезней.

Биохимия (от греч. «bios» ‒ «жизнь», биологическая или физиологическая) – это наука, которая изучает химические процессы внутри клетки, влияющие на жизнедеятельность всего организма или его определенных органов. Целью науки биохимии является познание химических элементов, состава и процесса обмена веществ, способов его регуляции в клетке. По другим определениям, биохимией называется наука о химической структуре клеток и организмах живых существ.

Чтобы понять, для чего нужна биохимия, представим науки в виде элементарной таблицы.

Как видно, основой для всех наук есть анатомия, гистология и цитология, которые изучают все живое. На их основе построены биохимия, физиология и патофизиология, где познают функционирование организмов и химические процессы внутри них. Без этих наук не смогут существовать и остальные, что представлены в верхнем секторе.

Есть и другой подход, по которому науки делятся на 3 типа (уровня):

Те, что изучают клеточный, молекулярный и тканный уровень жизни (науки анатомия, гистология, биохимия, биофизика);
Изучают патологические процессы и заболевания (патофизиология, патологическая анатомия);
Диагностируют внешнюю реакцию организма на заболевания (клинические науки, такие как терапия и хирургия).

Вот так мы выяснили, какое место среди наук занимает биохимия, или, как ее еще называют, медицинская биохимия. Ведь любое ненормальное поведение организма, процесс его метаболизма повлияет на химическую структуру клеток и проявит себя во время проведения БАК.

Для чего сдают анализы? Что показывает биохимический анализ крови?

Биохимия крови – это метод диагностирования в лабораторных условиях, что показывает заболевания в различных направлениях медицины (например, терапии, гинекологии, эндокринологии) и помогает определить работу внутренних органов и качество обмена белков, липидов и углеводов, а также достаточность в организме микроэлементов.

БАК, или биохимическое исследование крови, – это анализ, с помощью которого получают самую широкую информацию касательно разнообразных заболеваний. По его результатам можно узнать функциональное состояние организма и каждого органа в отдельном случае, ведь любой недуг, атакующий человека, так или иначе проявится в результатах БАК.

Что входит в состав биохимии?

Не очень удобно, да и не нужно, проводить биохимические исследования абсолютно всех показателей, и кроме того, чем их больше, тем больше нужно крови, а также и дороже они вам обойдутся. Потому различают стандартный и комплексный БАКи. Стандартный назначается в большинстве случаев, а вот расширенный с дополнительными показателями назначает врач, если ему нужно выяснить дополнительные нюансы в зависимости от симптомов недуга и целей анализа.

Базовые показатели.

Общий белок в крови (TP, Total Protein).
Билирубин.
Глюкоза, липаза.
АлАТ (Аланинаминотрансфераза, АЛТ) и АсАТ (Аспартатаминотрансфераза, АСТ).
Креатинин.
Мочевина.
Электролиты (Калий, K/Кальций, Сa/Натрий, Na/ Хлор, Cl/Магний, Mg).
Холестерин общий.

Развернутый профиль включает в себя любые из этих дополнительных показателей (а также другие, очень специфические и узконаправленные, не обозначенные в этом перечне).

Биохимический общетерапевтический стандарт: нормы взрослых

Биохимический анализ крови	Нормы

(БАК)
Общий белок	от 63 до 85 г/литр
Билирубин (прямой, непрямой, общий)	общий до 5-21 мкмоль/литр
	прямой – до 7,9 ммоль/литр
	непрямой ‒ рассчитывается, как разница между прямым и непрямым показателями
Глюкоза	от 3,5 до 5,5 ммоль/литр
Липаза	до 490 Ед/литр
АлАТ и АсАТ	для мужчин – до 41 Ед/литр
	для женщин – до 31 Ед/литр
Креатининфосфокиназа	до 180 Ед/литр
ALKP	до 260 Ед/литр
Мочевина	от 2,1 до 8,3 ммоль/л
Амилаза	от 28 до 100 Ед/л
Креатинин	для мужчин – от 62 до 144 мкмоль/литр
	для женщин – от 44 до 97 мкмоль/литр
Билирубин	от 8,48 до 20,58 мкмоль/литр
ЛДГ	от 120-240 Ед/литр
Холестерин	от 2,97 до 8,79 ммоль/литр
Электролиты	К от 3,5 до 5,1 ммоль/литр
	Сa от 1,17 до 1,29 ммоль/литр
	Na от 139 до 155 ммоль/литр
	Cl от 98 до 107 ммоль/литр
	Mg от 0,66 до 1,07 ммоль/литр

Расшифровка биохимии

Расшифровка данных, которые были описаны выше, проводится по определенным значениям и нормам.

Общий белок – это количество всего протеина, находящегося в человеческом организме. Превышение нормы указывает на различные воспаления в организме (на проблемы печени, почек, мочеполовой системы, ожогового недуга или на рак), при дегидратации (обезвоживании) во время рвоты, потоотделении в особо больших размерах, кишечной непроходимости или миеломной болезни, недостаток – на дисбаланс в питательном рационе, длительное голодание, болезнь кишечника, печени или при нарушении синтеза в результате наследственных заболеваний.
Альбумин ‒ это содержащаяся в крови белковая фракция с высокой концентрацией. Он связывает воду, и его низкое количество приводит к развитию отеков – вода не задерживается в крови и попадает в ткани. Обычно, если снижается белок, то и количество альбумина падает.
Анализ билирубина в плазме общий (прямой и непрямой) – это диагностика пигмента, который образуется после расщепления гемоглобина (для человека он токсический). Гипербилирубинемия (превышение уровня билирубина) называется желтухой, причем выделяют клиническую желтуху надпеченочную (в том числе у новорожденных), печеночно-клеточную и подпеченочную. Она указывает на анемию, обширные кровоизлияния впоследствии гемолитической анемии, гепатит, разрушение печени, онкологию и другие заболевания. Она страшит патологией печени, но может повыситься и у человека, перенесшего удары и травмы.
Глюкоза. Ее уровень определяет углеводный обмен, то есть энергию в организме, и как работает поджелудочная железа. Если глюкозы очень много – это может быть диабет, физические нагрузки или повлиял прием гормональных препаратов, если мало – гиперфункция поджелудочной железы, болезни эндокринной системы.
Липаза – это расщепляющий жиры фермент, который играет важную роль в обмене веществ. Его повышение свидетельствует о болезни поджелудочной.
АЛТ – «печеночный маркер», по нему отслеживают патологические процессы печени. Повышенная норма информирует о проблемах в работе сердца, печении или гепатите (вирусном).
АСТ – «сердечный маркер», по нему видно качество работы сердца. Превышение нормы свидетельствует о нарушении работы сердца и гепатите.
Креатинин – дает информацию о функционировании почек. Повышен, если у человека есть острое или хроническое заболевание почек или наблюдается разрушение ткани мышечной, эндокринных нарушениях. Завышен у людей, которые употребляют много мясных продуктов. И потому креатинин понижен у вегетарианцев, а также у беременных, но очень сильно на диагностику не повлияет.
Анализ мочевины – это исследование продуктов белкового обмена, работы печени и почек. Завышение показателя происходит при нарушении в работе почек, когда они не справляются с выведением жидкости из организма, а снижение характерно для беременных, при диете и нарушениях, связанных с работой печени.
Ггт в биохимическом анализе информирует об обмене аминокислот в организме. Его высокий показатель виден при алкоголизме, а также, если поражается кровь токсинами или предполагается дисфункция печени и желчевыводящих путей. Низкий – если есть хронические заболевания печени.
Лдг в исследовании характеризует протекание энергетических процессов гликолиза и лактата. Высокий показатель указывает на негативное воздействие на печень, легкие, сердце, поджелудочную железу или почки (заболевания пневмония, инфаркт, панкреатит и прочие). Низкий показатель лактатдегидрогеназы, как и низкий креатинин, на диагностику не повлияет. Если ЛДГ повышен, причины у женщин могут быть следующие: повышенные физические нагрузки и беременность. У новорожденных тоже этот показатель слегка завышен.
Электролитный баланс указывает на нормальный процесс обмена веществ в клетку и из клетки назад, в том числе и процесс работы сердца. Алиментарные нарушения зачастую стают главной причиной дисбаланса электролитов, но также это может быть рвота, диарея, гормональный сбой или сбой в работе почек.
Холестерол (холестерин) общий – повышается, если у человека ожирение, атеросклероз, дисфункции печени, щитовидной железы, и снижается, когда человек садится на безжировую диету, при септисе или другой инфекции.
Амилаза – фермент, содержащийся в слюне и поджелудочной. Высокий уровень покажет, если имеются холецистит, признаки сахарного диабета, перитонита, паротита и панкреатита. Также повысится, если употреблять алкогольные напитки или препараты – глюкокортикоиды, также характерно для беременных во время токсикоза.

Показателей биохимии очень много и основных, и дополнительных, также проводится комплексная биохимия, в которую входят как основные, так и дополнительные показатели на усмотрение врача.

Сдать биохимию натощак или нет: как подготовиться к анализу?

Анализ крови на Бх – ответственный процесс, и готовиться к нему нужно заранее и со всей серьезностью.

Эти меры необходимы, чтобы анализ был более точным и никакие дополнительные факторы на него не повлияли. В ином случае ‒ придется пересдавать анализы, так как малейшие изменения условий значительно повлияют на процесс метаболизма.

Откуда берут и как сдавать кровь

Сдача крови на биохимию происходит путем забора шприцом крови из вены на локтевом изгибе, иногда из вены на предплечье или кисти. В среднем достаточно 5-10 мл крови для того, чтобы сделать основные показатели. Если нужен развернутый анализ биохимии – тогда берется и объем крови больше.

Норма показателей биохимии на специализированном оборудовании от разных производителей может несколько отличаться от средних границ. Экспресс-метод подразумевает получение результатов в течение одного дня.

Процедура забора крови почти безболезненна: присаживаетесь, процедурная медсестра готовит шприц, налаживает на руку жгут, обрабатывает место, где будет делаться укол, антисептиком и берет образец крови.

Полученную помещает в пробирку и отдают в лабораторию на диагностику. Врач-лаборант размещает образец плазмы в специальный прибор, который создан для определения с высокой точностью показателей биохимии. Он же проводит обработку и хранение крови, определяет дозирование и порядок проведения биохимии, диагностирует полученные результаты, в зависимости от тех показателей, которые потребовал лечащий врач, и оформляет бланк результатов биохимии и лабораторно-химический анализ.

Лабораторно-химический анализ передают в течение дня лечащему врачу, который ставит диагноз и назначает лечение.

БАК со своим множеством разнообразных показателей дает возможность увидеть обширную клиническую картину конкретного человека и конкретной болезни.