OH OGLJIKOVI HIDRATI
Ogljikovi hidrati so kemične spojine, ki vsebujejo kisikove, vodikove in ogljikove atome.
Enostavni ogljikovi hidrati se imenujejo monosaharidi (enostavni sladkorji).
V naravi jih najdemo v sadju, med ogljikovimi hidrati so najhitreje prebavljivi in dajo človeškemu telesu v kratkem času največ energije, povzročijo tudi hiter porasti inzulina.
Med monosaharide spadajo npr. glukoza, fruktoza in galaktoza.
3d model glukoze:
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=ziB-nFEEmUw[/youtube]
Kompleksni ogljikovi hidrati se delijo na:
* disaharide – ogljikovi hidrati, sestavljeni iz dveh monosaharidov, ki sta med sabo povezana z glikemično vezjo, npr. saharoza, laktoza, mlečni sladkor.
* oligosaharide – ogljikovi hidrati, sestavljeni iz od treh do devetih monosaharidov, povezanih med seboj z glikemično vezjo, npr. sladkor iz sladkorne pese ali sladkornega trsa.
* polisaharide – sestavljeni sladkorji iz več kot devetih monosaharidov, npr. škrob in celuloza.
Kompleksni ogljikovi hidrati predstavljajo dolgotrajen priliv energije telesu in zagotavljajo enakomerno porabo telesnih zalog glikogena.
Ogljikovi hidrati so nujni za ustvarjanje glikogena v mišicah ter predstavljajo osnovno hranilo za živčni sistem. Zaloge glikogena v mišicah in jetrih znašajo povprečno skupaj približno 400 gr (gramov). Pomanjkanje ogljikovih hidratov lahko vodi celo v podhranjenost, čeprav človek zaužije dovolj beljakovin, ker le-te telo veliko počasneje in težje spreminja v ogljikove hidrate. Možgani potrebujejo do 2/3 glukoze iz krvi. Z zaužitjem ogljikovih hidratov se ti kopičijo v mišicah in jetrih, presežek pa se s pomočjo insulina kopiči kot maščoba v telesu.
Energetska vrednost ogljikovih hidratov je 4 kcal (kilokalorij) ali 17 kJ (kilojoulov) na gr (gram).
– škrob = krompir
– celuloza = les
– OH v DNK = so gradniki DNA
– Hitin = oklepi rakov
FUNKCIJA OH:
– vir energije za celice
– so strukturni elementi ( vezivno tkivo, hrustanec, celuloza)
– gradniki drugih molekul ( nukleinske kisline, glikoproteini( označevalke molekul na površini celice)
POIMENOVANJE:
– so najbolj razširjeni med biomolekulami
– glavni elementi so: C, H, O, nekateri pa imajo lahko še S in P ter N
– imajo aldehidno skupino ali ketonsko skupino ter več hidroksilnih skupin
– Cšest Hdvanajst 0šest neko pravilo
DELITEV OH:
– MONOSAHARIDI
– OLIGOSAHARIDI
– POLISAHARIDI
MONOSAHARIDI:
a) poimenovanje je glede na število C atomov: – TRIOZE, -KETOZE, – PENTOZE, -HEKSOZE…
b) monosaharide z aldehidno skupino – ALDOZE in keto skupino – KETOZE.
c) Konfiguracijo D oz L določa hidroksilna skupina vezana na zadnji KIRALNI C atom je zelo pomembno, ker določeni encimi se lahko vežejo samo na D ali L stran.
d) V telesu prevladujejo D-tromere monosaharidov
e) Monosaharidi lahko celo sami reagirajo med seboj in nastane obroč
CIKLIČNE OBLIKE so stabilnejše
– petčlenski obroč – Furanoze
– šestčlenski obroč – piranoze
PROJEKCIJSKE FORMULE:
Fisherjeva formula se uporablja za predstavitev structure OH v tem sistemu je tetroedični C atom predstavljen z dvema prekrižanima črtama. Npr D glukoza.
OLIGOSAHARIDI:
Nastanejo, če se povezujejo med seboj monosaharidi vsaj 2 pa tja do deset z glikozidno vezjo.
Najpomembnejši so DISAHARIDI.
DISAHARIDI 1. saharoza ( sladkor) 2. laktoza (mlečni sladkor) 3. maltoza ( redko)
Nastanejo z GLIKOZIDNO vezjo.
POLISAHARIDI
Nastanejo, če se poveže 10 ali več monosaharidov z glikozidno vezjo.
Pomembni so kot:
– energijske zaloge ( rezervni polisaharidi )
– strukturni elementi
Rezervni polisaharidi:
GLIKOGEN (škrob), so molekule glukoze, ki so povezane z vezmi v zelo razvejane strukture.
ŠKROB je mešanica dveh vrst polimerov glukoze:
– amilaze
– amilopektina
STRUKTURNI POLISAHARIDI so torej:
– CELULOZA je razvejan glukozni polimer
– PEKTIN ( želirno sredstvo za marmalade )
– HITIN ( oklepi )
– MUKOPOLISAHARIDI ( vezivno tkivo – hrustanec, najbolj pogosta je halmonska kislina ( deluje kot mazivo v tekočini sklepov)
GLIKOPROTEINI
– Nastajajo s kovalentno vezjo, OH na proteine
– Vezani OH običajno vsebujejo do 15 monosaharidnih enot.
– Služijo kot označevalci na površini celic
– Krvne skupine se pri človeku razlikujejo zaradi različne zgradbe oligosaharidov na membrani eritrocitov.
– Tumorske celice: Ko celice postanejo maligne pride do sprememb glikoproteinov na površini celice. Te spremembe določajo posledice pomanjkanja encimov, ki omogočajo pripenjanje OH na membranske proteine. Rakave celice pa imajo spremenjeno celično površino in sporočila za prekinitev rasti ne zaznajo.
PEPTIDOGLIKANI:
So del celične stene bakterij. Na zamreženo polisaharidno strukturo so vezani peptide za razpoznavanje.
RAZGRADNJA DISAHARIDOV
– za razgradnjo so potrebni encimi
– do zmanjšane aktivnosti le teh ( pomanjkanje encimov lahko nastanejo motnje npr: LAKTOZNA INTOLERANCA)
– to ugaša tudi s starostjo, pa tudi glede na raso; Azijci in Afričani odrasli ne prebavljajo mleka.
UPORABA ABSORBIRANIH MONOSAHARIDOV:
– velik delež uporabljajo celice za svoje delo
– ostalo pa se uskladišči kot maščobe – celulit
PRESNOVA OGLJIKOVIH HIDRATOV:
Glukoza je uskladiščena v obliki glikogena ( živali) in škroba ( rastline). Prosta glukoza se lahko glikolizira do piruvata, ki se vključi v različne procese, odvisno od razmer in vrste celic.
GLIKOLIZA je glavna pot energijskega metabolizma in je oksidacija glukoze do piruvata.
Ima 10 stopenj, začne se z glukozo in konča s piruvatom.
Katalizira jo 10 encimov
Energetska bilanca glikolize je 2ATP, če se glukoza razgradi do konca dobimo 36ATP jev.
MOTNJE V PRESNOVI OH:
– sladkorna bolezen
– hormonsko neravnovesje ( nepravilno delovanje žleze, tumorji )
– prirojene presnovne motnje ( pomanjkanje ali okvara encimov, ki nastanejo pri presnovi)
POGOSTE LABORATORIJSKE PREISKAVE:
– obremenilni test z glukozo ( GTT )
– glukoza
– mikroalbiminurija ( prisotnost albuminov v urinu) To je prvi znak,da se nekaj dogaja z ledvicami.
KAJ SO HORMONI ?
– Hormoni izločajo specializirane celice oz. endocrine žleze v majhnih količinah.
– Do ciljnih celice potujejo po krvnem obtoku.
– Ko pridejo do ciljnih celic delujejo preko specifičnih receptorjev.
– Sprostijo določen fiziološki odziv
– Obstaja povezava endokrinega živčnega sistema nekatere snovi so hormone in tudi nevrotransmitorji. Npr. Dopamin, Noradrenalin.
Kako delujejo hormoni:
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=-m-m-iP4_f4[/youtube]
RAZDELITEV HORMONOV PO ZGRADBI:
1. Aminokisline in amini = noradrenalin, dopamine
2. Peptidi in proteini = glucagon, leptin, citopoetin, HCC
3. Steroidni hormone = kortizol, testesteron, estrogen, vitamin D,
ŽLEZE:
– testisi, jajčniki = spolne žleze
– nadledvične
– pankreas
– timus
– ščitnica in obščitnice
– hipofiza in kariotidna žleza
– češarika
HORMONI V KRVNEM OBTOKU:
– V h2o dobro topni sta prvi dve skupini (AK in amini; peptidi in proteini = potujejo po obtoku NEVEZANI.
– V vodi slabo topni ( STEROIDI ) se vežejo na prenašalne proteine
– Specifični proteini
– Nespecifični proteini ( albumin)
Biološko aktivna je nevezana oblika hormonov.
DELOVANJE Hormonov na CELICE
Hormoni delujejo na celice prek receptorjev:
– na površini celic vežejo hormone in prenesejo signal v celico
– receptorji v jedru celice v vodi slabo topni hormone prehajajo preko membrane v celico
RECEPTORJI NA POVRŠINI CELICE ( vodotopni )
– Hormon se veže na specifični receptor
– Signal se prenese v celico
– Aktivacija signalnih sistemov v celice: ( odpiranje ionskih kanalov, sinteza zunajceličnih glasnikov)
TK = Tirozin kinaza, G protein = prenašalci
RECEPTORJI V NOTRANJOSTI CELICE:
1) steroid ki vstopi v celico
2) vezava na receptor v citoplazmi
3) kompleks se prenese v jedro celice
4) vezava na regulatorno mesto DNA
5) nastane mRNA
6) sinteza prenašalnih proteinov
URAVNAVANJE DELOVANJA HORMONOV:
a) POVRATNE ZANKE ( Če se hormone sprosti, da se ga tudi ustavi)
b) SPECIFIČNOST RECEPTORJEV
c) KONCENTRACIJA RECEPTORJA
d) CIRKADIALNI RITMI
NEGATIVNA POVRATNA ZANKA
Hormoni zavirajo sintezo sproščajočih faktorjev v hipofizi in tudi v hipotalamusu.
Stimulacija – HIPOTALAMUS – HIPOFIZA – ENDOKRINE ŽLEZE
Če je hormonov preveč, se zategne zavora in tu se sinteza hormonov zmanjša. Hormonski tableti lahko premaknejo ves ta system.
SPECIFIČNOST in KONCENTRACIJA RECEPTORJA
– Hormon lahko deluje le na celico , ki ima receptor za ta hormone
– Če ima celica več receptorjev bo učinek hormona večji, ker se jih toliko več veže
PRIMERI DELOVANJA:
LEPTIN = je hormon, pokazatelj količine maščob, ga je seveda več, če je več maščob.
Npr. Miši z okvarjenim genom za leptin imajo zelo nizko koncentracijo leptina
Zato so ves čas lačne in se zelo redijo.
Več kot je maščob, več je leptina in večji je signal, da nam ni potrebno jesti. Če je koncentracija leptina majhna, smo lačni in veliko jemo.
Druga možnost je, da je leptina dovolj vendar je okvarjen receptor za leptin. Pri ljudeh je običajno okvarjen receptor in zato se bi z dodajanjem leptina ne bi rešili debelosti.
URAVNAVANJE KONCENTRACIJE GLUKOZE:
– za uravnavanje glukoze v krvi skrbi več hormonov: ( insulin, glukagon, adrenalin, rastni hormon ACTH, glukokortikoidi, tiroksin..
INSULIN: – v pankreasu najprej nastane proinzulin
– proinzulin se cepi v insulin in C-peptid, da se izločata v krvni obtok
– je vodotopen preko zunanjih receptorjev
– vezava na receptor aktivira TK ( tirozinkinaza, ki sproži cel niz reakcij v celici)
– posledica delovanja inzulina je manjša koncentracije glukoze v krvi
– sintezo in izločanje inzulina pospeši glukoza ( pozitivna povratna zanka) Na to vplivajo tudi maščobne kisline, ketoni in nekatere aminokisline.
Hormon inzulin:
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=kIPYVV4aThM[/youtube]
ŠČITNIČNI HORMONI:
– nastanejo iz aminokisline tirozina
– TIROZIN = Tirozin t4 ( 4je jodi ) , trijodtirozin ( 3je jodi)
Ščitnica ne dela, če ni jodov.
Ščitnični hormone so hidrofobni in so zato vezani na prenašalce proteinov.
– v celice vstopa nevezana oblika
– zvečujejo metabolno aktivnost v večini tkiv
– zelo pomembni so pri otrocih vplivajo na rast in razvoj možganov. Pri vseh novorojencih delajo presejalne teste.
ERITROPOETIN:
– nastanejo v ledvicah pod vplivom nizkega p0dva
– pospešujejo dozorevanje eritrocitov
Uporaba Eritropoetina:
– dodajanje ob pomanjkanju do ledvične okvare, anemija, zlorabe v športu
HCG = nosečniški hormon
Izločati se začne ob vgnezditvi zarodka; 6-10 dni po oploditvi
Na začetku so koncentracije visoke v laboratoriju se določi že prej v krvi
HCG se izloči tudi pri tumorjih in pri izvenmaterični nosečnosti.
HORMONI V SLINI:
– je aktualno področje, ki se hitro razvija
– nekaj testov je za domačo uporabo, več je laboratorijskih
– odvzem sline predstavlja v primerjavi z odvzemom krvi prednosti:
– pogosto vzorčenje, vzorčenje doma, postopek je neinvaziven, tveganje za osebje je manjše kot pri odvzemu krvi.
LASTNOSTI ŽELEZA:
– sodeluje v redoks reakcijah( prenašalec elektronov)
– pospešuje nastanek prostih radikalov
– Fe je taktično zelo vezan na vezalne proteine in njihove komplekse
POMEN Fe v telesu:
– prenos 0dva ( hem v hemoglobinu )
– prenos elektronov ( citokroni)
– aktivno mesto encimov, ki katalizirajo redoks reakcije
VNOS Fe:
– v telesu je dve tretjini Fe v Hemu
– dnevne potrebe ( moški 1mg, ženske 1,5-3mg)
– dnevni vnos je 10-20mg, ker se ga absorbira le 5-10%
– Fe v hemu se zelo dobro absorbira
Fe vezava je običajno v hemu in se zelo dobro resorbira, bistveno bolje kot pri rastlinah, kjer se težje.
Limona ( askorbinska kislina) pospešuje resorbcijo Fe.
KROŽENJE Fe
– dnevno kroži 20-25mg Fe
– transfuin prenaša Fe v kostni mozeg
– sintetizira se Hb
– retikulocidi se sprostijo v kri in dozorijo v Eritrocite
– Erc. Po koncu življenske dobe ( 3 mesece ) razpadejo oz. jih razgradijo makrofagi v vranici.
– Po Fagocitozi se Fe sprosti iz Hema in se vrne v obtok.
TRANSPORT IN VSTOP V CELICO:
– Fe je v krvnem obtoku vezan na transfein
– Celice imajo transfeinske receptorje
– Več receptorjev imajo tiste v katerih poteka sinteza Hb
– Transfein vsebuje le 0.1% vsega Fe v telesu
SKLADIŠČENJE:
– največ Fe je shranjenega znotraj celic v jetrih, vranici, kostnem mozgu
– večina celičnih zalog je vezana v feritinu
– molekula feritina lahko veže več kot 4000 ionov Fe na 31to.
MOTNJE V PRESNOVI Fe:
Pomanjkanje Fe = ANEMIJA ( Hipocitna, hipokromna)
Presežek Fe = HEMOKROMATOZA to je v primeru, če se ves čas delajo, lahko npr. Dodatek transfuzije.
Motnje v uporabi ( npr. Pomanjkanje eritropoetina, ki stimulira Erc. Fe je dovolj pa vendar so težave.
PREISKAVE ZA UGOTAVLJANJE STATUSA Fe:
– Fe v krvnem obtoku ( v serumu) je v bistvu brez veze
– Preiskave TRANSFERINA ( za transport )
– TIBC = celotna sposobnost vezanja Fe
– Transferinski receptorji
– Rdeča krvna slika
HEM:
S pripenjanjem stranskih skupin, nastanejo različne oblike hema
Hemoglobin prenaša 0dva za to je odgovoren Hem oz. bolj natančno Fe.
Hem je prostetična skupina hemoglobina, mioglobina. in citokronov.
PORFIRIJE:
– so posledica motenj v sintezi hema
– spremenjena je lahko aktivnost različnih encimov
MED HEMOPROTEINE sodijo:
– hemoglobin
– mioglobin
– citokroni
– encim katalaza
V molekuli hema je Fe povezana s porfinskim obročem. Pri odraslem človeku se v eni sekundi sintetizira 900 biljonov molekul hemoglobina.
RAZGRADNJA HEMA:
Ko se konča življenje eritrocita, hemoglobin se razgradi, hem se loči od njega.
MAKROFAG = najprej vzamejo ven Fe in nato razcepijo obroč. Starajoče se celice ( cca 120 dni) organizem odstrani iz krvnega obtoka in jih razgradi v vranici.
FAGOCITOZA ERC. V vranici:
Hem se pretvori v BILIVERDIN in dalje v BILIRUBIN.
Fe se ponovno uporabi
Bilirubin se prenese v jetra
Bilirubin je hidrofoben v krvnem obtoku je vezan na albumin
BILIRUBIN: nekonjugiran = indirektni, konjugirani = direktni
Bilirubin se v jetrih pretvori v vodotopno obliko z vezavo sladkornih enot ( ostanki glukagonske kisline). In se v obliki DIGLUKURONIDA preko žolča izloča v tanko črevo.
Encimi črevesnih bakterij katalizirajo dekonjugacijo bilirubina in redukcijo v brezbarvne mobilinogene.
Del le the se oksidira v mobilne, ki se izločijo iz organizma in dajejo blatu rjavo bravo. Preostanek neobilinogenov pa se v deb. Črevesu reabsorbira in vrne v jetra. Manjši delež konjugiranega bilirubina se izloči iz telesa preko ledvic z urinom.
Napake v razgradnji hema lahko vodijo do zlatenice.
ZLATENICA:
Zaradi hiperbilirubinemije se koža in beločnice obarvajo rumeno.
Koncentracija bilirubina v krvi je povišana zaradi:
– zvečanega nastajanja bilirubina ( prekomerna hemoliza )
– motnje v konjugaciji ( okvare jeter, Gilberto sindrom = dedno )
– blokade pri izločanju žolča ( žolčni kamni )
ZLATENICE NOVOROJENČKOV:
– Odstranjevanje fetalnega hemoglobina
– Pri prezgodnjem rojstvu jetra novorojencev še ne zmorejo sproti odstranjevati nastalega bilirubina = taki gredo nad lučko =)
– Je nevrotoksičen = možgani so v fazi hitrega razvoja še posebej občutljivi na toksične učinke bilirubina
– Se razgrajuje pod vplivom svetlobe ( oči se jim zaščiti )
Bilirubin je lahko toksičen lahko pa je tudi najboljši antioksidant v našem telesu.
BILIRUBIN KOT ANTIOKSIDANT:
– novorojenci so izpostavljeni večjemu oksidativnemu stresu kot odrasli
– bilirubin ponuja učinkovito zaščito
MINERALI V SLEDOVIH:
Poznanih je nekaj ducat mineralov v sledovih, ki so prehrambeno pomembnega značaja. Večinoma so to kovine, ki so bistvene komponente posameznih proteinov. Čeprav so v predpisani prehrani potrebni, je večina mineralov v sledovih strupenih v višjih dozah. Eden najpomembnejših mineralov v medicinski praksi je železo.
Železo:
Železo lahko prehaja iz dvovalentnega v trovalentno stanje ali obratno in zato lahko deluje kot redoks sistem. Železo je tudi sposobno vezati vrsto raznolikih ligandov, vključujoč cianid, ogljikov monoksid, molekularni kisik in proste elektronske pare na dušikovih atomih v organskih molekulah. Ta lastnost je izkoriščena v proteinih, kot sta hemoglobin v eritrocitih in mioglobin v mišicah.
Telo odraslega vsebuje 3 do 4 grame železa. Dve tretjini od tega sta prisotni v hemoglobinu, večina ostalega pa v feritinu in hemosiderinu, dveh intracelularnih skladiščnih proteinih, ki ju je obilno v jetrih, vranici, kostnem mozgu, črevesni sluznici, trebušni slinavki, srčni mišici in drugih tkivih.
Celice regulirajo količino prejeta železa s prilagoditvijo števila receptorjev za transferin v plazemski membrane. Ob povečani količini železa se število receptorjev za transferin zniža, ko pa so celične zaloge železa znižane ali ko je enostavno potrebna povečana količina, število receptorjev transferina naraste. Sinteza receptorjev za transferin je regulirana na mRNA nivoju, kjer igra pomembno vlogo regulatorni protein IRE-BP.
POMANJKANJE ŽELEZA:
Primankljaj železa je najbolj razširjen prehrambeni primankljaj po vsem svetu s skupno vsaj pol miljarde prizadetimi ljudmi. Kadar se s hrano ne vnaša dovolj železa, se najpraj začnejo porabljati zaloge v feritinu in hemosiderinu, še preden se vpliv razširi na hemoglobin in druge bistvene železove proteine. Pomanjkanje železa je tako redko povzročeno samo z neustrezno prehrano. Tipični vzroki so namreč naslednji:
– akutna močna krvavitev ( ne povzroči dolgotrajne anemije, ker se najprej porabijo zaloge)
– kronična krvavitev ( menstruacija, prikrite krvavitve )
– rast ( večanje volumna krvi )
– nosečnost in dojenje ( izgube krvi prek posteljice in popkovine ter prek krvavitve pri porodu )
Pomankljaj železa se sprevrže v mikrocitično hipokromično anemijo, kar pomeni majhne eritrocite in nizko vsebnost hemoglobina na celico. Bledica, slabost in utrujenost so tipični simptomi primankljaja železa. Anemija zaradi primankljaja železa se zdravi z nadomestki železa.
PRESEŽEK ŽELEZA:
Železo se lahko izloča le takoj po absorpciji in sicer prek odmrlih črevesnih sluzničnih celic. Čeprav se prvotno brez simptomov, je prekomerno kopičenje železa nevarno, kar pripomore k tvorbi uničevalnih prostih radikalov. Hemosideroza pomeni prekomerno kopičenje v feritinu in hemosiderinu. Napredna oblika tega stanja pa imenujemo hemokromatoza.
Najpogostejši simptomi so poškodba jeter, poškodba trebušne slinavke, kardiomiopatija, hiperpegmintacija kože in bolečine v sklepih. Hemokromatoza je najbolj pogosta dedna metabolična motnja pri beli populaciji.
Značilna je večinoma za moški spol, kajti pri ženskah se železo redno izloča z menstruacijo. Kaže, da tudi alcohol spodbuja večjo absorpcijo železa. Zdravi se s ponavljajočim se puščanjem krvi.
NAHAJALIŠČA ŽELEZA:
Nahaja se v mesu, sicer pa tudi v žitaricah, sadju in zelenjavi, Velik delež železa pa ne izvira iz živil, temveč iz kuhinjske posode, ki se uporablja za pripravo hrane. ( vendar z uporabo sodobnih posod vse manj).
SLIŠNO OBMOČJE:
Človek : 20 – 20.000 Hz
Pes : do 45.000 Hz
Netopir, miš: do 100.000 Hz
UPORABA ZVOKA V FIZIOLOGIJI:
Ultrazvočna kopel za čiščenje inštrumentov ( 40.50 KHz )
Ultrazvok v medicine ( nekaj MHz)
UPORABA ULTRAZVOKA V MEDICINI:
– UZ slikanje . kakšen je vpliv UZ na tkiva ?
– Fizioterapija – lajšanje bolečin, celjenje ran
– Laboratorijski postopki za čiščenje
– UZ v kirurgiji ( za drobit kamne npr. )
TEKOČINE: Viskoznost tekočin
Viskoznost je posledica privlačnih sil med molekulami tekočine. Pove kako je tekoče, s kakšno lahkoto teče oz. kako lahko se tekočina pretaka. Odvisna je od trenja med različnimi plastmi molekul, ko drsijo druga ob drugo. Pri tekočinah se viskoznost z naraščajočo temparaturo znižuje.