Содержание аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в эритроцитах здоровых дет (стр. 1 из 5)

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Биологический факультет

Кафедра биохимии и физиологии человека и животных

С.А. Костогорова

студентка 4 курса

СОДЕРЖАНИЕ АСКОРБИНОВОЙ, ДЕГИДРОАСКОРБИНОВОЙ И ДИКЕТОГУЛОНОВОЙ КИСЛОТ В ЭРИТРОЦИТАХ ЗДОРОВЫХ ДЕТЕЙ И СТРАДАЮЩИХ ИНСУЛИНЗАВИСИМЫМ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ

(курсовая работа)

Научный руководитель:

к.б.н., доц. Титова Н.М.

Красноярск, 1999

оглавление

Введение..................................................................................................... 2

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ................................................................. 3

1.1.биохимические процессы при созревании и старении эритроцитов.... 3

1.1.1. Характеристика эритроцитов.......................................................... 3

1.1.2. Энергетический обмен в эритроцитах............................................ 5

1.1.3. Антиоксидантная система эритроцитов.......................................... 6

1.2. Аскорбат как компонент АОС эритроцитов........................................ 8

1.2.1. Строение и физико-химические свойства аскорбата..................... 8

1.3. Сахарный диабет как один из распространёенных патологических процессов 9

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ....................................................... 11

2.1. Подготовка эритроцитов..................................................................... 11

2.2. Метод раздельного определения аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в эритроцитах.................................................... 11

2.3. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ......................... 13

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ....................................... 14

ВЫВОДЫ...................................................................................................... 15

литература.............................................................................................. 16

SUMMARY.................................................................................................... 19

Приложение................................................................................................... 20

Введение

Зрелые эритроциты млекопитающих – это высокоспециализированные безъядерные клетки. Основной функцией эритроцитов является транспорт кислорода от клетки к тканям и углекислоты в обратном направлении. Высокие концентрации кислорода и процессы оксигенации – деоксигенации гемоглобина обуславливают образование высокореакционных интермедиатов кислорода, вызывающих нарушение нормального функционирования клетки. Существует антиоксидантная система защиты клетки от свободнорадикального окисления. В её состав входит ряд ферментов и небелковых веществ. Важную роль в антиоксидантной системе играет вещество небелковой природы – аскорбат. Он обладает широким спектром антиоксидантных свойств, в частности, только аскорбат достаточно реакционноспособен для эффективного ингибирования инициации перекисного окисления липидов. Аскорбат блокирует поглощение кислорода и образование перекиси водорода; присутствие аскорбата в клетках оказывает защитное действие на гемоглобин, препятствуя его окислению. Аскорбат в ходе выполнения своих биохимических функций обратимо переходит в окисленную форму – ДАК и ДКГК. Основную роль в биохимических процессах играет редокс-пара – АК/ДАК. По данным литературы, это соотношение может меняться при различных патологических процессах, одним из наиболее распространённых из них является инсулинзависимый сахарный диабет. Исследования, направленные на изучение изменения содержания АК, ДАК и ДКГК в клетках могут быть одним из критериев, свидетельствующих о наличии в организме вышеуказанных процессов.

Целью данной работы явилось определение содержания АК, ДАК, ДКГК в общей эритроцитарной массе у детей, страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом. Данная работа представляет собой часть исследований, проводимых на кафедре биохимии и физиологии человека и животных КГУ по изучению метаболизма эритроцитов.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1.биохимические процессы при созревании и старении эритроцитов

1.1.1. Характеристика эритроцитов

Зрелый эритроцит человека является упрощенной клеткой по биохимической и структурной организации. Это высокоспециализированная безъядерная клетка. Эритроциты человека образуются из ядросодержащих клеток преимущественно в костном мозге. В этих предшественниках эритроцитов содержатся субклеточные структуры и ферментные системы, необходимые для деления, созревания, дифференцировки, процессов биосинтеза ДНК, РНК, белков, в том числе глобина, синтеза гема, липидов, углеводов, других соединений. На этой стадии развития эритроцита осуществляются окислительные процессы, тканевое дыхание, анаэробное расщепление углеводов (гликолиз), прямое окисление глюкозы через пентозофосфатный путь (Черняк Н.Б., 1976).

До сих пор нет достаточно чётких представлений о том, как соотносятся отдельные стадии созревания ядерных клеток с изменениями химического состава и обмена веществ. Однако известно, что в процессе развития клетки на стадии нормобласта уменьшается количество РНК, увеличивается содержание гемоглобина и утрачивается способность к синтезу ДНК, в связи с чем нарушается способность к митотическому делению.

Ретикулоциты – безъядерные клетки, образующиеся на последнем этапе созревания, предшествующем образованию эритроцитов, характеризуются схожей морфологией, в частности, содержат митохондрии, рибосомы, ЭПР. В ретикулоцитах осуществляется биосинтез глобина, гема, пуринов, пиридиннуклеотидов, фосфатидов, липидов (Фёдоров Н.А., Черняк Н.Б., 1976). РНК практически не синтезируется. Происходит фосфорилирование, сопряжённое с окислением, и гликолиз (Гинодман Л.М., 1968). В обмене веществ ретикулоцитов участвуют эндогенные и экзогенные субстраты, в том числе аминокислоты, глюкоза.

Последний этап созревания – превращение ретикулоцита в эритроцит – протекает 1-3 дня. Происходят значительные изменения в обмене веществ и морфологии клеток (Фёдоров Н.А., 1976).

В зрелых безъядерных эритроцитах нарушены биологический аппарат дыхания, системы синтеза белка, пуринов, порфиринов. Сохраняется способность к гликолизу, утилизации небольшого количества глюкозы в пентозном цикле и синтезу некоторых соединений, например, глутатиона.

В норме длительность жизни эритроцитов поддерживается в течение 120 дней специализированными ферментными системами. Выведение эритроцитов из циркуляции связано с изменениями (структурных компонентов, химического состава, источников энергии), характеризующими старение клеток. Наиболее характерными изменениями при старении эритроцитов являются:

1) уменьшение активности различных ферментов гликолиза и пентозного цикла, что понижает интенсивность данных процессов (Мортенсен, Брайн, 1974);

2) уменьшение содержания липидов, что приводит к изменению структуры эритроцитов, увеличению чувствительности к осмотическому лизису и механическим воздействиям;

3) изменения в составе катионов в результате изменения проницаемости мембраны;

4) изменение содержания АТР, что в свою очередь связывается как с одной из причин нарушения проницаемости, так и с уменьшением приживаемости эритроцитов в кровяном русле.

Одной из ведущих гипотез старения является свободнорадикальная гипотеза, предложенная Д. Хартманом. Она связывает причины возрастных изменений с накоплением молекулярных повреждений в мембранах и генетическом аппарате клетки свободными радикалами и продуктами перекисного окисления липидов. Нарушение нормального функционирования клетки обусловлено высокими скоростями образования высокореакционных интермедиатов кислорода (супероксидрадикал, пероксид водорода, гидроксильный радикал), что, в свою очередь, связано с постоянно протекающими процессами оксигенации и деоксигенации гемоглобина и наличием высоких концентраций кислорода в ходе выполнения основной функции эритроцитов – транспорта кислорода от клетки к тканям и углекислого газа в обратном направлении.

1.1.2. Энергетический обмен в эритроцитах

Для поддержания функциональной активности клеток организма необходима затрата энергии. Зрелые эритроциты, циркулирующие в кровяном русле, являются метаболически активными клетками, несмотря на отсутствие способности к синтезу белков, аэробному расщеплению глюкозы в лимоннокислом цикле Кребса (Владимиров Г.Е. по Рапопорту, 1970). Основным процессом обмена энергии в них является гликолиз. Процесс, протекающий в эритроцитах, близок к процессам в других клетках и тканях, и подробно описан (Фёдоров Н.А. по Райкеру, 1976).

К особенностям гликолиза в эритроцитах можно отнести использование, помимо глюкозы, других моносахаридов: фруктозы, маннозы, галактозы, а также инозина, сорбита при наличии соответствующих ферментов (Йошикава, 1968). В процессе гликолиза происходит образование АТР и NADH. Энергия гликолиза используется для активного транспорта катионов через клеточную мембрану и поддержания соотношения между ионами калия и натрия в эритроцитах и плазме, для сохранения целостности мембраны и двояковогнутой формы клетки. Образующийся NADH используется для восстановления пировиноградной кислоты в молочную и для восстановления метгемоглобина при участии метгемоглобинредуктазы. В составе метгемоглобина содержится трёхвалентное железо, вследствие чего он не способен к транспорту кислорода. Характерной особенностью гликолиза в эритроцитах является превращение 1,3- дифосфоглицерата не только в 3-фосфоглицерат, но и в 2,3-дифосфоглицериновую кислоту под действием дифосфоглицеромутазы. 2,3-дифосфоглицерат имеет, наряду с АТР, важное значение в регуляции сродства гемоглобина к кислороду. По мере старения эритроцита происходит уменьшение способности к восстановлению метгемоглобина в гемоглобин, т.е. нарушение функциональной активности эритроцита. Это связанно именно с уменьшением интенсивности гликолиза, в результате которого образуется NADH, необходимый для действия метгемоглобинредуктазы. Уменьшение содержания 2,3-дифосфоглицерата приводит к сдвигу диссоциационной кривой влево, ухудшению отдачи кислорода тканям.