Биоэнергетические функции митохондрий

Две главные биоэнергетические функции митохондрий

1. Окислительное фосфорилирование

2. Транспорт ионов

Строение митохондрии

Наружная мембрана, Кристы, Внутренняя мембрана, Матрикс, Участок внутренней мембраны.

Процесс сопряжения тканевого дыхания и фосфорилирования получил название окислительного фосфорилирования. Впервые в начале 30-х годов В.А. Энгельгардт высказал соображение о наличии сопряжения между фосфорилированием АДФ и аэробным дыханием. становлено, что уменьшение свободной энергии системы при переносе пары электронных эквивалентов от НАДН₂ к молекулярному кислороду составляет 220 кДж (52,7 ккал). В свою очередь величина стандартной свободной энергии образования АТФ из АДФ и Н₃Р0₄ (АДФ + Н₃Р0₄ —> АТФ+ Н₂0) находятся в пределах 30,2 кДж, или +7,3 ккал (по-видимому, в условиях in vivo эта величина около 34,5 кДж). Следовательно, уменьшение свободной энергии при переносе одной пары электронов от НАДН₂ к кислороду способно обеспечить синтез нескольких молекул АТФ из АДФ и фосфата.

Аденозинтрифосфата́зы (АТФ-азы) - группа ферментов класса гидролаз (КФ 3.6.1.3), катализирующихотщепление от аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) одного или двух остатков фосфорной кислоты сосвобождением энергии, используемой в процессах мышечного сокращения, транспорта веществ черезмембраны, биосинтеза различных соединений.^[1][2]

аиболее распространены в плазматической мембране клеток человека Nа+,К+-АТФ-аза, Са2+-АТФ-аза и Н+,К+,-АТФ-аза слизистой оболочки желудка. Na+, К+-АТФ-аза. Этот фермент-переносчик катализирует АТФ-зависимый транспорт ионов Na+ и K+ через плазматическую мембрану. Nа+, К+-АТФ-аза состоит из субъединиц α и β; α - каталитическая большая субъединица, a β - малая субъединица (гликопротеин). Активная форма транслоказы - тетрамер (αβ)2. Строение и функционирование Nа+,К+-АТФ-азы плазматической мембраны. 1 - три иона натрия связываются специфическим центром транслоказы; 2 - изменение конформации транслоказы, вызванное присоединением 3Na+, приводит к активации каталитической субъединицы и увеличению сродства активного центра к субстрату (АТФ). Протекает реакция аутофосфорилирования по карбоксильной группе аспарагиновой кислоты; 3 - аутофосфорbлирование изменяет заряд и конформацию транслоказы, она закрывается с внутренней стороны мембраны и открывается с наружной, уменьшается сродство к ионам натрия, и они диссоциируют от переносчика; 4 - Na+, К+-АТФ-аза открытая с наружной стороны мембраны имеет специфический центр связывания для 2К+; Присоединение двух ионов калия к фосфорилированной транслоказе вызывает изменение конформации и появление аутофосфатазной активности. Протекает реакция аутодефосфорилирования; 5 - дефосфорилирование изменяет заряд и конформацию транслоказы, она закрывается с наружной стороны мембраны и открывается с внутренней, уменьшается сродство к ионам калия, и они диссоциируют от Na+, К+-АТФ-азы; 6 - АТФ-аза возвращается в первоначальное состояние. Na+,К+-АТФ-аза отвечает за поддержание высокой концентрации К+ в клетке и низкой концентрации Na+. Так как Na+Д+-АТФ-аза выкачивает три положительно заряженных иона, а закачивает два, то на мембране возникает электрический потенциал с отрицательным значением на внутренней части клетки по отношению к её наружной поверхности. Са2+-АТФ-аза. В цитозоле "покоящихся" клеток концентрация Са2+ составляет ~10-7 моль/л, тогда как вне клетки она равна ~2 10-3 моль/л. Поддерживает такую разницу в концентрации система активного транспорта ионов кальция; ее основные компоненты - кальциевые насосы - Са2+-АТФ-азы и Na+, Ca2+-обменники. Са2+-АТФ-аза локализована не только в плазматической мембране, но и в мембране ЭР. Фермент состоит из десяти трансмембранных доменов, пронизывающих клеточную мембрану. Между вторым и третьим доменами находятся несколько остатков аспарагиновой кислоты, участвующих в связывании кальция. Область между четвёртым и пятым доменами имеет центр для присоединения АТФ и аутофосфорилирования по остатку аспарагиновой кислоты. Са2+-АТФ-азы плазматических мембран некоторых клеток регулируются белком кальмодулином. Каждая из Са2+-АТФ-аз плазматической мембраны и ЭР представлена несколькими изоформами.

БИЛЕТ № 7

7. Психологические резервы повышения эффективности преподавания в вузе. Повышение роли самостоятельной работы студентов в высшей школе. Виды самостоятельной работы в предметной профильной подготовке в вузе. Организация учебно-исследовательской и проектно-творческой деятельности студентов. Преподаватель, как, впрочем, и любой человек, живет в определенной системе координат, заданной предыдущими знаниями и зачастую на происходящие изменения не реагирует. А конкретная ситуация каждый раз меняется, за одними и теми же внешними проявлениями скрываются разные причины. Общеизвестно, что самыми консервативными и наиболее стойкими по отношению к новому во все времена были и остаются люди в педагогической системе. Это хорошо: они сохраняют преемственность традиций и передают апробированные временем знания и умения. С другой стороны, это тормозит и затягивает процесс адаптации молодого поколения к новым условиям, особенно в период быстрых социальных перемен. Изменения, происходящие в обществе, неравномерно отражаются на жизни людей, их работе, поэтому целесообразность перестройки и сама возможность перестраиваться осознается людьми по-разному. Каждый человек решает эту проблему по-своему, конкретно для себя. Отсюда очевидно, что преподаватели как никто другой нуждаются в информации о тех, кого обучают. Порой мы слышим, как преподаватели говорят: "Они ничего не хотят, они ничего не знают". Неправда - хотят, но не того, чего, по мнению преподавателей, должны хотеть. Знают, но не то, что они должны, опять-таки по мнению преподавателей, знать. Методы обучения – это совокупность приемов и подходов, отражающих форму взаимодействия учащихся и учителя в процессе обучения.Важным аспектом профессиональной деятельности педагога является саморегуляция – способность управлять собственными психическими состояниями и поведением, с тем чтобы оптимальным образом действовать в сложных педагогических ситуациях. Необходимость в сознательных целенаправленных усилиях по саморегуляции возникает в случаях, когда:› педагог сталкивается с трудноразрешимой, новой и необычной для него проблемой;› проблема не имеет однозначного решения: его либо нет вовсе, либо имеется несколько альтернативных вариантов, из которых трудно выбрать оптимальный;› педагог находится в состоянии повышенного эмоционального напряжения, которое побуждает его к импульсивным действиям; › решение о том, как действовать, педагогу приходится принимать не раздумывая, в условиях жесткого дефицита времени;› действия педагога оцениваются со стороны, на него обращают пристальное внимание ученики, коллеги, другие люди, а значит, речь идет о его авторитете и престиже.Психологические основы саморегуляции состоят в управлении познавательными процессами и личностью. Осуществляется саморегуляция лишь при задействовании воли и внутренней речи.Среди познавательных процессов в наибольшей мере поддаются саморегуляции восприятие, внимание, память и мышление. Саморегуляция восприятия предполагает четкую постановку задачи построения образа, получения однозначных ответов на вопросы о том, что, зачем и как наблюдать. В условиях сложной педагогической ситуации такие ответы не всегда очевидны, и учителю приходится прилагать значительные умственные и физические усилия, для того чтобы их найти. Сознательная постановка подобных вопросов и нахождение ответов на них требуют совершения выбора и следования ему, что естественным образом предполагает саморегуляцию.Управление вниманием несколько сложнее, поскольку непроизвольное и произвольное внимание в разной степени поддаются саморегуляции. Управлять непроизвольным вниманием возможно лишь косвенным образом, через регуляцию психофизиологических состояний организма, от которых оно зависит. При утомлении непроизвольное внимание становится плохо управляемым так же, как во время болезни, в состоянии чрезмерного эмоционального возбуждения, аффекта или стресса. Наиболее действенными средствами управления данным видом внимания являются отдых, лечение, аутогенная тренировка. Произвольным же вниманием можно управлять при помощи слов или стимулов, вызывающих интерес. Словесная самоинструкция или вербальная саморегуляция внимания всегда прямо или косвенно базируются на интересе. Иногда бывает достаточно заставить себя увидеть в каком-либо объекте, явлении или событии что-то интересное, чтобы надолго приковать к нему внимание.Более сложна и более необходима педагогу саморегуляция памяти. Память состоит из частных процессов: запоминания, сохранения, воспроизведения, узнавания и забывания. Запоминание и воспроизведение информации более всего поддаются саморегуляции, поскольку контролируются сознанием. Сохранением, узнаванием и забыванием управлять труднее, так как они работают на подсознательном уровне, однако ими тоже можно косвенно управлять через организацию запоминания. Саморегуляция процессов памяти основана на различных способах представления, ассоциирования, связывания в единое целое, мыслительной обработки материала. Сохранение оказывается более прочным и длительным, если запоминаемый материал удается представить зрительно, связать с какими-либо образами. Запоминание можно ускорить, искусственно вызывая в памяти уже имеющиеся в ней образы и представления, мысленно связывая их со вновь запоминаемым материалом.Сознательное управление мышлением также может сделать его более продуктивным. Основные приемы саморегуляции мышления состоят в следующем: необходимо внимательно анализировать условия решаемых деятельностных задач, соотносить требуемый результат с заданными условиями, таким образом устанавливая, чего в этих условиях не хватает для получения нужного результата. Мышление необходимо постоянно тренировать и упражнять, вырабатывая определенную его дисциплину, предполагающую последовательный поиск и достаточную проработку различных альтернативных вариантов решения. Это помогает избежать формирования ригидности (негибкости, косности) мышления, «зацикливания» в мыслительных процессах.Идеи, связанные с поиском решения задачи, следует проговаривать про себя или вслух, а лучше записывать их, как и уже выполненные действия. Это помогает осознать ход своих мыслительных процессов и таким образом контролировать их.В современном понимании обучения процесс обучения рассматривается как процесс взаимодействие между учителем и учениками (урок) с целью приобщение учащихся к определенным знаниям, навыкам, умениям и ценностям. С первых дней существования обучения и до сегодняшнего дня сложились, утвердились и получили широкое распространение в общем три формы взаимодействия учителей и учащихся. Из данных схем видно, что методы обучения можно подразделить на три обобщенные группы:Пассивные методы;Активные методы;Интерактивные методы.Каждый из них имеет свои особенности.Пассивный метод– это форма взаимодействия учащихся и учителя, в которой учитель является основным действующим лицом и управляющим ходом урока, а учащиеся выступают в роли пассивных слушателей, подчиненных директивам учителя. Связь учителя с учащимися в пассивных уроках осуществляется посредством опросов, самостоятельных, контрольных работ, тестов и т. д. Лекция - самый распространенный вид пассивного урока.Активный метод– это форма взаимодействия учащихся и учителя, при которой учитель и учащиеся взаимодействуют друг с другом в ходе урока и учащиеся здесь не пассивные слушатели, а активные участники урока. Если в пассивном уроке основным действующим лицом и менеджером урока был учитель, то здесь учитель и учащиеся находятся на равных правах. Если пассивные методы предполагали автократный стиль взаимодействия, то активные больше предполагают демократический стиль.Интерактивный метод. Интерактивный («Inter» - это взаимный, «act» - действовать) – означает взаимодействовать, находится в режиме беседы, диалога с кем-либо. Другими словами, в отличие от активных методов интерактивные ориентированы на более широкое взаимодействие учеников не только с учителем, но и друг с другом и на доминирование активности учащихся в процессе обучения. Место учителя в интерактивных уроках сводится к направлению деятельности учащихся на достижение целей урока. Важное отличие интерактивных упражнений и заданий от обычных в том, что выполняя их учащиеся не только и не столько закрепляют уже изученный материал, сколько изучают новый. Нужно ясно представлять себе: что конкретно собираетесь развивать, отказаться от старого заблуждения «Учу – значит уже развиваю». Необходимо помнить, что развитие происходит только в процессе собственной деятельности ребенка. Пути повышения эффективности обученияРассмотрим главные пути повышения эффективности обучения: 1. Создание на каждом уроке таких условий, чтобы основами изучаемого материала учащиеся овладевали на самом уроке, но усваиваться эти основы должны не механически, а осознанно. 2. Создание возможности для максимального развития каждого ученика в условиях коллективной работы. 3. Наличие определенной структуры. В данном случае имеется в виду не внешняя сторона дела (опрос, объяснение, закрепление), а его внутренняя структура, которая не заметна для учащихся, но четко продумана педагогом. 4. Увеличение доли самостоятельной работы учащихся на уроке. Это положение является продолжением предыдущего пути повышения эффективности урока. 5. Соблюдение межпредметных и внутрипредметных связей. Главное – дать учащимся не только систему определенных знаний, но и сформировать у них системность мышления, а это возможно лишь при соблюдении внутрипредметных и межпредметных связей. 6. Сокращение времени на контроль за знаниями, умениями и навыками учащихся, особенно на устный опрос. Речь, конечно, идет не о механическом сокращении времени, а о поисках качественно новых форм контроля, которые при сокращении времени повышают эффективность проверки. 7. Уровень общеинтеллектуальных навыков учащихся (прежде всего вычислительных и навыков чтения). Роль самостоятельной работы учащихся в познавательной деятельности чрезвычайно велика, поэтому не случайно ей уделяется большое внимание преподавателями вузов. Во многих статьях о самостоятельной работе учащихся является воспитание осознанного отношения самих учащихся к овладению теоретическими и практическими знаниями, привитие привычки к напряженному интеллектуальному труду. Это считается одной из важнейших задач образования. Однако важно, чтобы учащиеся не просто приобретали знания, но и овладевали способами их добывания, т. е. научить учащихся учиться часто бывает важнее, чем вооружить их конкретными предметными знаниями. Самостоятельная работа учащихся отличается от других учебных занятий тем, что учащийся сам ставит себе цель, для достижения которой выбирает себе задание и вид работы. Основные навыки и умения самостоятельной работы должны сформироваться еще в средней школе. Однако, как показывает практика, этого, как правило, не происходит. Попадая в новые условия обучения после школы, многие учащиеся не сразу адаптируются к ним, теряются в выборе приемов самостоятельной работы. Так, например, до 70 % учащихся 1-го курса не используют прием систематизации материала для его лучшего понимания. Именно поэтому одна из основных задач преподавателя — помочь учащимся в организации их самостоятельной работы. Только самостоятельная работа учащихся прививает вкус к самообразованию. При этом важно помнить, что самостоятельная работа бывает как внеаудиторной, так и аудиторной. Аудиторная самостоятельная работа может выполняться на лекциях (10–15 мин.), на практических и лабораторных занятиях. Важно предложить разнообразные виды занятий, способствующих формированию необходимых будущему специалисту навыков и умений. Так, например, при работе с текстом можно дать задание не просто прочитать и пересказать его, а разнообразить задание: выделить главные мысли, что-то обосновать, сообщить, охарактеризовать, определить, объяснить, расчленить, прокомментировать, законспектировать, выписать, сравнить, составить план, тезисы, конспект, сделать вывод. Одним словом, есть много разных видов работы с текстом, и все они развивают мышление и формируют соответствующие умения, повышают внимательность учащихся, их активность. На наш взгляд, самостоятельная работа учащихся может включать в себя: ‒ подготовку к аудиторным занятиям (лекциям, практическим, семинарским, лабораторным работам и др.) и выполнение соответствующих заданий; ‒ самостоятельную работу над отдельными темами учебных дисциплин в соответствии с учебно-тематическими планами; ‒ подготовку к практикам и выполнение предусмотренных ими заданий; ‒ выполнение письменных контрольных и курсовых работ, расчетно- графических работ; ‒ подготовку ко всем видам контрольных испытаний, в том числе цикловым и комплексным экзаменам и зачетам; ‒ подготовку к итоговой государственной аттестации, в том числе выполнение выпускной квалификационной (дипломной) работы; ‒ работу в студенческих научных обществах, кружках, семинарах и др.; ‒ участие в научных и научно-практических конференциях, семинарах, конгрессах и т. п.; ‒ другие виды деятельности, организуемой и осуществляемой вузом, факультетом или кафедрой. Информационные технологии используются студентами в самостоятельной работе для более глубокого изучения программ математических и естественных дисциплин, для написания рефератов, курсовых и дипломных работ. Значительное место среди используемых студентами в самостоятельной работе информационных технологий занимают Интернет-технологии. Среди Интернет-ресурсов, наиболее часто используемых студентами в самостоятельной работе, следует отметить электронные библиотеки, образовательные порталы, тематические сайты, библиографические базы данных, сайты периодических изданий. Для эффективного поиска в WWW студент должен знать топологию этого пространства, а также средства навигации в нем, четко определять свои информационные потребности, необходимую ретроспективу информации, круг поисковых серверов, более качественно индексирующих нужную информацию, правильно формулировать критерии поиска. Доступность огромного количества электронных статей и книг, справочной литературы, электронных учебно-методических материалов, выложенных на сайтах вузов, безусловно, позволяют расширить творческий потенциал студента, повысить его производительность труда и при этом выйти за рамки традиционной модели изучения учебной дисциплины. Приобретается в этом случае умение учиться самостоятельно. Интернет является не только пространством, где протекает процесс самостоятельного обучения студентов, но и средой обитания, так как здесь осуществляется общение людей, реализуются различные операции: банковские, покупка-продажа товара, культурные акции и т. д. На серверах WWW накапливаются огромные информационные ресурсы по различным областям теоретических и практических знаний. Однако так как не существует стандартов для отбора и организации информации, размещаемой на серверах WWW, нельзя считать их гарантированным источником достоверных знаний. Существующие программные средства Web-технологий обеспечивают поиск и накопление информации в виде глобальных общедоступных информационных ресурсов. Однако, кроме знания методов поиска информации, студентам необходимо уметь ее анализировать, определять ее внутреннюю непротиворечивость. Практика показывает, что студенты не умеют работать с Интернет-контентом, в частности, не знают методов оценки достоверности информации на основе различных признаков. Уже по внешнему виду сайта, характеру подачи информации, ее организации можно дать приблизительную оценку качества представленной информации, отделить действительно важные сведения от информационного шума. Другой важной проблемой студентов является отбор необходимой информации в сети. Часто студенты «скачивают» информацию, даже не пытаясь се преобразовать. Не всегда причиной этого является недобросовестность студентов. Преподавателям-руководителям курсовых и дипломных работ не раз приходилось сталкиваться с ситуацией: студент приносит огромное количество материалов, найденных им в Интернет, не только не зная, как ее использовать, но подчас и не понимая, нужна она ему для написания курсовой (дипломной) работы или пет. Отсюда вывод: студентов нужно учить не только методам поиска информации. Отбор необходимой информации в сети и оценка ее качества становится обязательным предметом обучения в рамках любой учебной программы. Следует отметить еще одну проблему, возникающую у студентов при поиске нужной информации в Интернет, — это «синдром информационной усталости», характеризующийся избытком информации и недостатком знаний. Часто студенты тратят много времени, пытаясь найти нужную информацию, просматривают большие массивы информации, имеющей формальное отношение к запросам, а фактически не нужной, что снижает эффективность работы студентов. На самом деле студенты ищут знания. Поиск знаний, в отличие от простого поиска информации, при котором зачастую не учитывается семантика запросов, должен предоставлять пользователю только действительно актуальную информацию, наиболее точно соответствующую его потребностям, и вместе с тем адекватную исходному запросу. Если при обычном информационном поиске пользователь в конечном итоге знает, что он может получить, то при поиске знаний он должен получить нечто до сих пор ему неизвестное и познать его. Таким образом, самая главная проблема современных коммуникаций — это извлечение действительно ценных сведений из информационных потоков, то есть получение знаний из информации. Перспективными технологиями для решения проблемы информационного хаоса являются технологии, порожденные некогда таким направлением, как контент-анализ по тематике: наука — техника и производство; физика и экономика; физика и энергетические технологии; наука и нанотехнологии; физика и электрохимические технологии и т. п. Освоение и использование этих технологических подходов смогут облегчить ориентацию студентов в постоянно расширяемом информационном поле, позволят им выделять главное в информационном потоке, находить сведения, необходимые для принятия решений. Регулярная самостоятельная работа особенно важна для студентов дистанционной формы обучения — новой технологии обучения в телекоммуникационной среде с использованием компьютерных обучающих систем и мультимедийных технологий представления знаний. Эта категория студентов должна особенно активно изучать возможности Интернета, различные службы Интернета, в том числе предназначенные для организации интерактивного общения пользователей, программные средства подготовки графических изображений для web-документов и т. д. Информационные технологии позволяют реализовать оптимальные образовательные траектории для каждого обучающегося. Таким образом, использование информационных технологий в самостоятельной работе студентов позволяет не только интенсифицировать их обучение, но и закладывает прочную основу их дальнейшего постоянного самообразования. В системе профессиональных образовательных организаций в условиях реализации ФГОС СПО необходимо развивать инновационные подходы к организации учебно-исследовательской и проектной деятельности студентов. На современном этапе развития образования, в рабочей программе профессионального модуля сформированы критерии компетентного определения ее эффективности и соответствия современным требованиям, которые предъявляются к уровню профессионально- личностного развития студентов. С целью овладения основными видами профессиональной деятельности и соответствующими профессиональными компетенциями обучающимися используются учебно-исследовательская и проектная деятельность, которые обеспечивают продуктивное личностно-профессиональное развитие и саморазвитие студента, формирует его мастерство и творчество для достижения качественных результатов и закрепляется на производстве при прохождении производственных практик. Актуальным направлением в обучении студентов является подготовка квалифицированного, компетентного, ответственного работника, готового к профессиональному самосовершенствованию, способного к эффективной работе, конкурентоспособного на рынке труда. С овременные требования к специалистам предполагают развитие у студентов стойкого познавательного интереса, развитие аналитического и творческого мышления, которые являются неотъемлемыми характеристиками гармонически и всесторонне развитой личности. Одним из направлений в образовательном процессе является создание условий для формирования у студентов личностных качеств, обеспечивающих конкурентоспособность на рынке труда, а также развитие творческой личности, умеющей адаптироваться в современных условиях. Средством достижения поставленной цели является научно-исследовательская и проектная деятельность студентов. Технология проектного обучения представляет собой развитие идей проблемного обучения, которые разрабатываются обучающимися под контролем преподавателя и имеют практическое значение. Главная цель организации проектной деятельности — развитие у обучающихся глубокого, устойчивого интереса к проектированию на основе широкой познавательной активности. В достижении этой цели можно выделить такие тактические задачи, как мотивация учебной деятельности, развитие познавательной самостоятельности, формирование и развитие творческих способностей, усвоение обобщенных и рациональных способов деятельности, формирование опыта самообразования и так далее. Основными задачами учебно-исследовательской работы студентов техникума являются: - формирование интереса к научному творчеству; - изучение методов и способов самостоятельного решения научно-исследовательских задач и навыков работы в научных коллективах; - развитие творческого мышления и самостоятельности; - углубление и закрепление полученных при обучении теоретических и практических знаний. Успех учебно-исследовательской работы студентов определяется актуальностью их работ и глубиной исследования. Во внеурочное время научно-исследовательская работа организуется индивидуально или путем участия студентов в работе предметных кружков, оформлении стендов с подключением работающего оборудования, конкурсах, олимпиадах, научно-практических конференциях, где каждый может сравнить, как его работа выглядит на общем уровне и сделать соответствующие выводы. Это является очень полезным результатом, так как, анализируя свою работу и познакомившись с работой другого, студент может увидеть недостатки своей работы и определить для себя свои сильные и слабые стороны. Каждый участник может почерпнуть новые оригинальные идеи. Включается своеобразный механизм, когда появляется много новых захватывающих идей. Научно-практические конференции предполагают не только теоретические научные доклады, но и пути решения практических задач. Таким образом, научно-исследовательская работа для обучающихся является одной из форм учебного процесса, в которой наиболее удачно сочетаются обучение и практика. В рамках научной работы студент сначала приобретает первые навыки исследовательской работы, затем начинает использовать приобретённые теоретические знания в своих проектах, так или иначе связанных с практической деятельностью. Освоив профессиональные компетенции по профессиональному модулю, и закрепив их на производственной практике, студент выступает с докладом на конференции, где освещает полученный опыт на производстве перед студентами, которые проходили производственную практику на других предприятиях и перед студентами, которые готовятся пойти на практику в будущем. Научно-исследовательская работа помогает каждому студенту среднего специального образования найти занятие по душе и участвовать в ней для наиболее гармоничного и глубокого образования.

Витамины, коферменты и другие биологически активные соединения. Роль витаминов в питании животных и человека. Витамины как компоненты ферментов. Гиповитаминозы и гипервитаминозы, причины их возникновения и предупреждение у животных.

Витамины (от лат. Vita – жизнь) – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для осуществления жизненно важных биохимических и физиологических процессов в живых организмах. Организм человека и животных не синтезирует витамины или синтезирует в недостаточном количестве, поэтому он должен получать их в готовом виде с пищей. Витамины обладают исключительно высокой биологической активностью и требуются организму в очень небольших количествах – от нескольких мкг до нескольких мг в день. Витамины, участвующие в биохимических процессах, являются предшественниками коферментов (например витамин В1) или собственно коферментами (например липоамид). Коферменты – органические природные соединения небелковой природы, необходимые для осуществления каталитического действия ферментов. Коферменты вместе с функциональными группами аминокислотных остатков фермента формируют активный центр фермента, на котором происходит связывание с субстратом и образование активированного фермент-субстратного комплекса. Некоторые витамины обеспечивают осуществление физиологических процессов, например: витамин А2 участвует в процессе зрительного восприятия; витамин А3 – в процессе дифференцировки клеток; витамин D – в процессе формирования костной ткани; витамин Е – антиоксидант. Известно более 20 соединений, которые могут быть отнесены к витаминам. Наряду с витаминами, необходимость которых для человека и животных бесспорно установлена, в пище содержатся биологически активные вещества, которые по своим функциям ближе не к витаминам, а к другим незаменимым пищевым веществам. Эти вещества называют витаминоподобными. К ним обычно относят биофлавоноиды, холин, инозит, оротовую, пангамовую и парааминобензойную кислоты, полиненасыщенные жирные кислоты и др. Соединения, которые не являются витаминами, но могут служить предшественниками их образования в организме, называются провитаминами. К ним относятся, например, каротины, расщепляющиеся в организме с образованием витамина А, и некоторые стерины (эргостерин, 7-дегидрохолестерин и др.), превращающиеся в витамин D. Некоторые аналоги и производные витаминов способны занимать место витамина в активном центре фермента, однако при этом не способны выполнять коферментную функцию, что ведет к снижению активности данного фермента и развитию соответствующей витаминной недостаточности. Такие соединения называются антивитаминами. Так, например, производные 4-гидроксикумарина (дикумарин и др.), предупреждающие возникновение тромбов, – антагонисты витамина К. Сульфаниламидные препараты, оказывающие бактериостатическое действие, 9 – антагонисты парааминобензойной кислоты; аминоптерин и метотрексат (противоопухолевые препараты) – антагонисты фолиевой кислоты. К антивитаминам относятся также вещества, связывающие или разрушающие витамины, например ферменты тиаминаза I и II, инактивирующие тиамин; белок яйца авидин, связывающий биотин. Заболевание связанное с недостатком витаминов – гипоавитоминоз. Отсутствие витаминов – авитоминоз. Избыточное поступление – гиперавитоминоз. В животноводческой практике чаще всего встречаются гипоавитоминозы. Их причины: 1. отсутствие (недостаток) в кормах; 2. нарушение усвояемости витаминов в организме, что наблюдается при заболеваниях ЖКТ и как следствие витамины выводятся из организма. Для всасывания жирорастворимых витаминов в кишечник должно поступать достаточное количество желчи. Поэтому при заболевании печени, закупорке желчных протоков, прои диффиците жиров жирорастворимые витамины плохо всасываются; 3. нарушение биосинтеза витаминов в пищеварительном тракте и тканях животных. В пищеварительном тракте синтезируются витамины группы В, витаминв Е, К; в тканях витамины С, В5 (РР), А и D3.

Биохимия пищеварения. Органная специфичность протеаз, липаз, гликозидаз. Распад белков, липидов и углеводов в процессе пищеварения. Роль желчных кислот в метаболизме липофильных соединения. Транспорт метаболитов через биологические мембраны. Понятие об активном транспорте, секреции и пиноцитозе.

Пищеварение является этапом метаболизма питательных веществ, в ходе которого происходит гидролиз пищевых компонентов ферментами пищеварительного тракта. Характер гидролиза питательных веществ определяется составом ферментов пищеварительных соков и специфичностью действия этих ферментов. Большинство пищеварительных ферментов обладает относительной субстратной специфичностью, что облегчает гидролиз разнообразных питательных веществ большой молекулярной массы до мономеров и более простых соединений. Распаду в пищеварительном тракте подвергаются углеводы, липиды, белки и некоторые простетические группы сложных белков. Остальные компоненты пищи (витамины, минеральные вещества и вода) всасываются в неизменном виде.

Переваривание происходит в трех отделах пищеварительного тракта: ротовой полости, желудке и тонком кишечнике, куда выделяются секреты желез, содержащие соответствующие гидролитические ферменты.В зависимости от расположения ферментов пищеварение может быть трех видов: полостное (гидролиз ферментами, находящимися в свободном виде), мембранное, или пристеночное (гидролиз ферментами, находящимися в составе мембран) и внутриклеточное (гидролиз ферментами, находящимися в органоидах клетки). Для пищеварительного тракта характерны первые два вида. Мембранное пищеварение происходит в ворсинках кишечника. Особенность его состоит в том, что гидролиз небольших молекул (например, дипептидов, дисахаридов) происходит на поверхности клеточной мембраны кишечного эпителия и одновременно сочетается с транспортом продуктов гидролиза внутрь клетки. Внутриклеточный гидролиз осуществляется преимущественно ферментами лизосом, являющихся своеобразным пищеварительным аппаратом клеток.

Ферменты пищеварительного тракта можно разделить на четыре группы: ферменты, участвующие в переваривании углеводов (амилолитические или глюканолитические ферменты); ферменты, участвующие в переваривании белков и пептидов (протеолитические ферменты); ферменты, участвующие в переваривании нуклеиновых кислот (нуклеазы, или нуклеинолитические ферменты) и гидролизе нуклеотидов; ферменты, участвующие в переваривании липидов (липолитические ферменты).

Переваривание углеводов начинается в ротовой полости главным образом с помощью α-амилазы слюны.. α-Амилаза состоит из одной полипептидной цепи, стабилизируется кальцием, имеет оптимум рН 7,1 и активируется ионами хлора. Фермент относится к эндоамилазам, действует на внутренние α-1,4-гликозидные связи крахмала и гликогена пищи и не способен гидролизовать α-1,6-гликозидные связи этих полисахаридов. α-Амилаза гидролизует весьма беспорядочно α-1,4-гликозидные связи полисахаридов в отличие от β- и γ-амилаз. β-Амилаза последовательно отщепляет от конца полисахарида дисахарид мальтозу, а γ-амилаза - концевой моносахарид глюкозу. Поэтому обе эти амилазы являются экзоамилазами. γ-Амилаза присутствует в ткани печени и участвует в расщеплении гликогена (β-амилазы в организме человека нет; она находится в бактериях).После действия α-амилaзы слюны полисахариды расщепляются на α-лимитдекстрин (разветвленный полисахарид меньшей молекулярной массы, чем кра