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.
Что такое биохимия? Биологическая или физиологическая биохимия - наука о химических процессах, которые лежат в основе жизнедеятельности организма и тех, что происходят внутри клетки. Цель биохимии (термин происходит от греческого слова «bios» - «жизнь») как науки - это изучение химических веществ, структуры и метаболизма клеток, природы и методов его регуляции, механизма энергетического обеспечения процессов внутри клеток.
Медицинская биохимия: суть и цели науки
Медицинская биохимия - раздел который изучает химический состав клеток человеческого организма, обмен веществ в нем (в том числе при патологических состояниях). Ведь любая болезнь, даже в бессимптомном периоде, неизбежно наложит свой отпечаток на химические процессы в клетках, свойства молекул, что отразится в результатах биохимического анализа. Без знания биохимии невозможно найти причину развития болезни и путь ее эффективного лечения.
Биохимическое исследование крови
Что такое анализ «биохимия крови»? Биохимическим исследованием крови называют один из методов лабораторной диагностики во многих областях медицины (например, эндокринология, терапия, гинекология).
Он помогает точно диагностировать болезнь и исследовать образец крови по таким параметрам:
Аланинаминотрансфераза (АлАТ, АЛТ);
Холестерин или холестерол;
Билирубин;
Мочевина;
Диастаза;
Глюкоза, липаза;
Аспартатаминотрансфераза (АСТ, АсАТ);
Гамма-глутамил транспептидаза (ГГТ), гамма ГТ (глутамилтранспептидаза);
Креатинин, белок;
Антитела к вирусу Эпштейн-Барра.
Для здоровья каждого человека важно знать, что такое биохимия крови, и понимать, что показатели ее не только дадут все данные для эффективной схемы лечения, но и помогут предупредить болезнь. Отклонения от нормальных показателей - это первый сигнал о том, что в организме что-то не так.
крови для исследования печени: значимость и цели
Кроме того, биохимическая диагностика позволит провести мониторинг динамики заболевания и результатов лечения, создать полноценную картину обмена веществ, дефицита микроэлементов работы органов. Например, обязательным анализом для людей с нарушением работы печени станет биохимия печени. Что это? Так называют биохимический анализ крови для исследования количества и качества ферментов печени. Если их синтез нарушен, то такое состояние грозит развитием болезней, воспалительных процессов.
Специфика биохимии печени
Биохимия печени - что это такое? Печень человека состоит из воды, липидов, гликогена. Ее ткани содержат минералы: медь, железо, никель, марганец, поэтому биохимическое изучение тканей печени - очень информативный и довольно эффективный анализ. Самые важные ферменты в работе печени - это глюкокиназа, гексокиназа. Наиболее чувствительны к биохимическим тестам такие ферменты печени: аланинаминотрансфераза (АЛТ), гамма-глутамил трансфераза (ГГТ), аспартатаминотрансфераза (АСТ), Как правило, при исследовании ориентируются на показатели этих веществ.
Для полноценного и успешного мониторинга состояния своего здоровья каждый должен знать, что такое «анализ биохимия».
Сферы исследования биохимии и важность правильной интерпретации результатов анализа
Что изучает биохимия? Прежде всего, процессы обмена веществ, химический состав клетки, химическую природу и функцию ферментов, витаминов, кислот. Оценить показатели крови по этим параметрам возможно только при условии правильной расшифровки анализа. Если все хорошо, то показатели крови по разным параметрам (уровень глюкозы, белок, ферменты крови) не должны отклоняться от нормы. В противном случае это следует расценивать как сигнал о нарушении работы организма.
Расшифровка биохимии
Как же расшифровать цифры в результатах анализа? Ниже приведена по основным показателям.
Глюкоза
Уровень глюкозы показывает качество процесса углеводного обмена. Граничная норма содержания не должна превышать 5,5 ммоль/л. Если уровень ниже, то это может свидетельствовать о сахарном диабете, эндокринных заболеваниях, проблемах с печенью. Повышенный уровень глюкозы может быть из-за сахарного диабета, физических нагрузок, гормональных лекарств.
Белок
Холестерин
Мочевина
Так называют конечный продукт распада белков. У здорового человека она должна полностью выводиться из организма с мочой. Если этого не происходит, и она попадает в кровь, то следует обязательно проверить работу почек.
Гемоглобин
Это белок эритроцитов, который насыщает клетки организма кислородом. Норма: для мужчин - 130-160 г/л, у девушек - 120-150 г/л. Низкий уровень гемоглобина в крови считают одним из показателей развивающейся анемии.
Биохимическое исследование крови на ферменты крови (АлАТ, АсАТ, КФК, амилаза)
Ферменты отвечают за полноценную работу печени, сердца, почек, поджелудочной железы. Без нужного их количества полноценный обмен аминокислот просто невозможен.
Уровень аспартатаминотрансферазы (АсАТ, АСТ - клеточного фермента сердца, почек, печени) не должен быть выше 41 и 31 ед./л для мужчин и женщин соответственно. В противном случае это может свидетельствовать о развитии гепатита, болезней сердца.
Липаза (фермент, что расщепляет жиры) играет важную роль в обмене веществ и не должен превышать значение 190 ед./л. Повышенный уровень сигнализирует о нарушении работы поджелудочной железы.
Тяжело переоценить значимость биохимического анализа на ферменты крови. Что такое биохимия и что она исследует, обязан знать каждый человек, заботящийся о своем здоровье.
Амилаза
Этот фермент содержится в поджелудочной железе и слюне. Он отвечает за расщепление углеводов и их усвоение. Норма - 28-100 ед./л. Его высокое содержание в крови может указывать на почечную недостаточность, холецистит, сахарный диабет, перитонит.
Результаты биохимического анализа крови записывают в специальный бланк, где указаны уровни содержания веществ. Нередко этот анализ назначают как дополнительный для уточнения предполагаемого диагноза. При расшифровке результатов биохимии крови учитывайте, что на них также влияет пол пациента, его возраст и образ жизни. Теперь вы знаете, что изучает биохимия и как правильно интерпретировать ее результаты.
Как правильно подготовится к сдаче крови на биохимию?
Острых болезней внутренних органов;
Интоксикации;
Авитаминоза;
Воспалительных процессов;
Для профилактики заболеваний, во время беременности;
Для уточнения поставленного диагноза.
Кровь для анализа берут рано утром, и перед приходом к врачу есть нельзя. В противном случае результаты анализа будут искажены. Биохимическое исследование покажет, насколько правильным является ваш обмен веществ и солей в организме. Кроме того, воздержитесь от питья сладкого чая, кофе, молока хотя бы за час-два до забора крови.
Обязательно ответьте себе на вопрос о том, что такое биохимия, перед сдачей анализа. Знание процесса и его значимости поможет вам правильно оценить состояние здоровья и быть компетентным в медицинских вопросах.
Как берут кровь на биохимию?
Процедура длится недолго и практически безболезненна. У человека в положении сидя (иногда предлагают прилечь на кушетку) медик берет предварительно наложив жгут. Место укола обязательно должно быть обработано антисептиком. Взятый образец помещают в стерильную пробирку и отправляют на анализ в лабораторию.
Контроль за качеством проведения биохимического исследования проводят в несколько этапов:
Преаналитический (подготовка пациента, взятие анализа, транспортировка в лабораторию);
Аналитический (обработка и хранения биоматериала, дозирование, проведение реакции, анализ результата);
Постаналитический (заполнение бланка с результатом, лабораторно-клинический анализ, отправка врачу).
Качество результата биохимии зависит от целесообразности выбранного метода исследования, компетентности лаборантов, точности мерок, техничной оснащенности, чистоты реактивов, соблюдения диеты.
Биохимия для волос
Что такое биохимия для волос? Биозавивка - это способ долгосрочного завивания локонов. Разница между обычной химической завивкой и биозавивкой принципиальна. В последнем случае не используют пероксид водорода, аммиак, тиогликолевую кислоту. Роль действующего вещества исполняет аналог цистина (биологический белок). Именно отсюда и произошло название метода укладки волос.
Несомненными плюсами можно назвать:
Щадящее действие на структуру волоса;
Смытую грань между отросшими и волосами, подвергавшимся биозавивке;
Процедуру можно повторять, не дожидаясь окончательного исчезновения ее эффекта.
Но перед походом к мастеру следует учитывать следующие ньансы:
Технология биозавивки сравнительно сложная, и нужно щепетильно подойти к выбору мастера;
Эффект недолгосрочен, около 1-4 месяцев (особенно на волосах, которые не подвергались завивке, окрашиванию, имеют плотную структуру);
Биозавивка стоит недешево (в среднем 1500-3500 р.).
Методы биохимии
Что такое биохимия и какие методы используются для исследования? Их выбор зависит от его цели и поставленных доктором задач. Они призваны изучить биохимическую структуру клетки, исследовать образец на возможные отклонения от нормы и таким образом помочь диагностировать болезнь, узнать динамику выздоровления и т. п.
Биохимия - один из самых эффективных анализов для уточнения, постановки диагноза, мониторинга лечения, определения успешной схемы терапии.
Биохимия - это наука, занимающаяся изучением различных молекул, химических реакций и процессов, протекающих в живых клетках и организмах. Основательное знание биохимии совершенно необходимо для успешного развития двух главных направлений биомедицинских наук: 1) решение проблем сохранения здоровья человека; 2) выяснение причин различных болезней и изыскание путей их эффективного лечения.
БИОХИМИЯ И ЗДОРОВЬЕ
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет здоровье как состояние «полного физического, духовного и социального благополучия, которое не сводится к простому отсутствию болезней и недомоганий». Со строго биохимической точки зрения организм можно считать здоровым, если многие тысячи реакций, протекающих внутри клеток и во внеклеточной среде, идут в таких условиях и с такими скоростями, которые обеспечивают максимальную жизнеспособность организма и поддерживают физиологически нормальное (не патологическое) состояние.
БИОХИМИЯ, ПИТАНИЕ, ПРОФИЛАКТИКА И ЛЕЧЕНИЕ
Одной из главных предпосылок сохранения здоровья является оптимальная диета, содержащая ряд химических веществ; главными из них являются витамины, некоторые аминокислоты, некоторые жирные кислоты, различные минеральные вещества и вода. Все эти вещества представляют тот или иной интерес как для биохимии, так и для науки о рациональном питании. Следовательно, между этими двумя науками существует тесная связь. Кроме того, можно полагать, что на фоне усилий, прилагаемых к тому, чтобы сдержать рост цен на медицинское обслуживание, все большее внимание будет уделяться сохранению здоровья и предупреждению болезней, т.е. профилактической медицине. Так, например, для предупреждения атеросклероза и рака со временем, вероятно, все большее значение будет придаваться рациональному питанию. В то же время концепция рационального питания должна основываться на знании биохимии.
БИОХИМИЯ И БОЛЕЗНИ
Все болезни представляют собой проявление каких-то изменений в свойствах молекул и нарушений хода химических реакций и процессов. Основные факторы, приводящие к развитию болезней у животных и человека, приведены в табл. 1.1. Все они оказывают влияние на одну или несколько ключевых химических реакций или на структуру и свойства функционально важных молекул.
Вклад биохимических исследований в диагностику и лечение заболеваний сводится к следующему.
Таблица 1.1. Основные факторы, приводящие к развитию болезней. Все они оказывают влияние на различные биохимические процессы, протекающие в клетке или целом организме
1. Физические факторы: механическая травма, экстремальная температура, резкие изменения атмосферного давления, радиация, электрический шок
2. Химические агенты и лекарственные препараты: некоторые токсические соединения, терапевтические препараты и т.д.
4. Кислородное голодание: потеря крови, нарушение кислородпереносящей функции, отравление окислительных ферментов
5. Генетические факторы: врожденные, молекулярные
6. Иммунологические реакции: анафилаксия, аутоиммунные заболевания
7. Нарушения пищевого баланса: недостаточное питание, избыточное питание
Благодаря этим исследованиям можно 1) выявить причину болезни; 2) предложить рациональный и эффективный путь лечения; 3) разработать методики для массового обследования населения с целью ранней диагностики; 4) следить за ходом болезни; 5) контролировать эффективность лечения. В Приложении описаны наиболее важные биохимические анализы, используемые для диагностики различных заболеваний. К этому Приложению будет полезно обращаться всякий раз, когда будет идти речь о биохимической диагностике различных болезней (например, инфаркта миокарда, острого панкреатита и др.).
Возможности биохимии в отношении предупреждения и лечения болезней кратко проиллюстрированы на трех примерах; позднее в этой же главе мы рассмотрим еще несколько примеров.
1. Хорошо известно, что для поддержания своего здоровья человек должен получать определенные сложные органические соединения - витамины. В организме витамины превращаются в более сложные молекулы (коферменты), которые играют ключевую роль во многих протекающих в клетках реакциях. Недостаток в диете какого-либо из витаминов может привести к развитию различных заболеваний, например цинги при недостатке витамина С или рахита при недостатке витамина D. Выяснение ключевой роли витаминов или их биологически активных производных стало одной из главных задач, которые решали биохимики и диетологи с начала нынешнего столетия.
2. Патологическое состояние, известное под названием фенилкетонурия (ФКУ), в отсутствие лечения может привести к тяжелой форме умственной отсталости. Биохимическая природа ФКУ известна уже около 30 лет: заболевание обусловлено недостатком или полным отсутствием активности фермента, который катализирует превращение аминокислоты фенилаланина в другую аминокислоту, тирозин. Недостаточная активность этого фермента приводит к тому, что в тканях накапливается избыток фенилаланина и некоторых его метаболитов, в частности кетонов, что неблагоприятно сказывается на развитии центральной нервной системы. После того как были выяснены биохимические основы ФКУ, удалось найти рациональный способ лечения: больным детям назначают диету с пониженным содержанием фенилаланина. Массовое обследование новорожденных на ФКУ позволяет в случае надобности начать лечение незамедлительно.
3. Кистозный фиброз - наследуемая болезнь экзокринных, и в частности потовых, желез. Причина болезни неизвестна. Кистозный фиброз является одной из наиболее распространенных генетических болезней в Северной Америке. Он характеризуется аномально вязкими секретами, которые закупоривают секреторные протоки поджелудочной железы и бронхиолы. Страдающие этой болезнью чаще всего погибают в раннем возрасте от легочной инфекции. Поскольку молекулярная основа болезни неизвестна, возможно только симптоматическое лечение. Впрочем, можно надеяться, что в недалеком будущем с помощью технологии рекомбинантных ДНК удастся выяснить молекулярную природу заболевания, что позволит найти более эффективный способ лечения.
ФОРМАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОХИМИИ
Биохимия, как следует из названия (от греческого bios-жизнь), - это химия жизни, или, более строго, наука о химических основах процессов жизнедеятельности.
Структурной единицей живых систем является клетка, поэтому можно дать и другое определение: биохимия как наука изучает химические компоненты живых клеток, а также реакции и процессы, в которых они участвуют. Согласно этому определению, биохимия охватывает широкие области клеточной биологии и всю молекулярную биологию.
ЗАДАЧИ БИОХИМИИ
Главная задача биохимии состоит в том, чтобы достичь полного понимания на молекулярном уровне природы всех химических процессов, связанных с жизнедеятельностью клеток.
Для решения этой задачи необходимо выделить из клеток многочисленные соединения, которые там находятся, определить их структуру и установить их функции. В качестве примера можно указать на многочисленные исследования, направленные на выяснение молекулярных основ мышечного сокращения и ряда сходных процессов. В результате были выделены в очищенном виде многие соединения различной степени сложности и проведены детальные структурно-функциональные исследования. В итоге удалось выяснить ряд аспектов молекулярных основ мышечного сокращения.
Еще одна задача биохимии заключается в выяснении вопроса о происхождении жизни. Наши представления об этом захватывающем процессе далеки от исчерпывающих.
ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Сфера биохимии столь же широка, как и сама жизнь. Всюду, где существует жизнь, протекают различные химические процессы. Биохимия занимается изучением химических реакций, протекающих в микроорганизмах, растениях, насекомых, рыбах, птицах, низших и высших млекопитающих, и в частности в организме человека. Для студентов, изучающих биомедицинские науки, особый интерес представляют
два последних раздела. Однако было бы недальновидно совсем не иметь представления о биохимических особенностях некоторых других форм жизни: нередко эти особенности существенны для понимания разного рода ситуаций, имеющих прямое отношение к человеку.
БИОХИМИЯ И МЕДИЦИНА
Между биохимией и медициной имеется широкая двусторонняя связь. Благодаря биохимическим исследованиям удалось ответить на многие вопросы, связанные с развитием заболеваний, а изучение причин и хода развития некоторых заболеваний привело к созданию новых областей биохимии.
Биохимические исследования, направленные на выявление причин заболеваний
В дополнение к указанным выше мы приведем еще четыре примера, иллюстрирующих широту диапазона возможных применений биохимии. 1. Анализ механизма действия токсина, продуцируемого возбудителем холеры, позволил выяснить важные моменты в отношении клинических симптомов болезни (диарея, обезвоживание). 2. У многих африканских растений содержание одной или нескольких незаменимых аминокислот весьма незначительно. Выявление этого факта позволило понять, почему те люди, для которых именно эти растения являются основным источником белка, страдают от белковой недостаточности. 3. Обнаружено, что у комаров - переносчиков возбудителей малярии - могут формироваться биохимические системы, наделяющие их невосприимчивостью к инсектицидам; это важно учитывать при разработке мер по борьбе с малярией. 4. Гренландские эскимосы в больших количествах потребляют рыбий жир, богатый некоторыми полиненасыщенными жирными кислотами; в то же время известно, что для них характерно пониженное содержание холестерола в крови, и поэтому у них гораздо реже развивается атеросклероз. Эти наблюдения навели на мысль о возможности применения полиненасыщенных жирных кислот для снижения содержания холестерола в плазме крови.
Изучение болезней способствует развитию биохимии
Наблюдения английского врача сэра Арчибальда Гаррода еще в начале 1900-х гг. за небольшой группой пациентов, страдавших врожденными нарушениями метаболизма, стимулировали исследование биохимических путей, нарушение которых происходит при такого рода состояниях. Попытки понять природу генетического заболевания под названием семейная гиперхолестеролемия, приводящего к развитию тяжелого атеросклероза в раннем возрасте, способствовали быстрому накоплению сведений о клеточных рецепторах и о механизмах поглощения холестерола клетками. Интенсивное изучение онкогенов в раковых клетках привлекло внимание к молекулярным механизмам контроля роста клеток.
Изучение низших организмов и вирусов
Ценная информация, которая оказалась весьма полезной для проведения биохимических исследований в клинике, была получена при изучении некоторых низших организмов и вирусов. Например, современные теории регуляции активности генов и ферментов сформировались на базе пионерских исследований, выполненных на плесневых грибах и на бактериях. Технология рекомбинантных ДНК зародилась в ходе исследований, проведенных на бактериях и бактериальных вирусах. Главным достоинством бактерий и вирусов как объектов биохимических исследований является высокая скорость их размножения; это существенно облегчает проведение генетического анализа и генетических манипуляций. Сведения, полученные при изучении вирусных генов, ответственных за развитие некоторых форм рака у животных (вирусных онкогенов), позволили лучше понять механизм трансформации нормальных клеток человека в раковые.
БИОХИМИЯ И ДРУГИЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Биохимия нуклеиновых кислот лежит в самой основе генетики; в свою очередь использование генетических подходов оказалось плодотворным для многих областей биохимии. Физиология, наука о функционировании организма, очень сильно перекрывается с биохимией. В иммунологии находит применение большое число биохимических методов, и в свою очередь многие иммунологические подходы широко используются биохимиками. Фармакология и фармация базируются на биохимии и физиологии; метаболизм большинства лекарств осуществляется в результате соответствующих ферментативных реакций. Яды влияют на биохимические реакции или процессы; эти вопросы составляют предмет токсикологии. Как мы уже говорили, в основе разных видов патологии лежит нарушение ряда химических процессов. Это обусловливает все более широкое использование биохимических подходов для изучения различных видов патологии (например, воспалительные процессы, повреждения клеток и рак). Многие из тех, кто занимается зоологией и ботаникой, широко используют в своей работе биохимические подходы. Эти взаимосвязи не удивительны, поскольку, как мы знаем, жизнь во всех своих проявлениях зависит от разнообразных биохимических реакций и процессов. Барьеры, существовавшие ранее между биологическими науками, фактически разрушены, и биохимия все в большей степени становится их общим языком.
Биохимический анализ – исследование широкого спектра ферментов, органических и минеральных веществ. Этот анализ обмены веществ в организме человека: углеводный, минеральный, жировой и белковый. Изменения в обменах веществ показывают, существует ли -либо патология и в каком именно органе.
Данный анализ делается в том случае, если у врача есть подозрение на скрытное заболевание. Результат анализа патологию в организме на самом начальном этапе развития, и специалист может сориентироваться с выбором лекарственных средств.
С помощью этого анализа можно выявить заболевание лейкозом на ранней стадии, когда еще симптомы не начали проявляться. В таком случае можно начать принимать необходимые препараты и остановить патологический процесс заболевания.
Процесс забора и значения показателей анализа
На анализ берется кровь из вены, примерно пять-десять миллилитров. Ее помещают в специальную пробирку. Анализ проводят на голодный желудок пациента, для более полной правдивости. Если нет никакого риска для здоровья, рекомендуется не принимать перед крови лекарственные средства.
Для трактовки результатов анализа используют самые информативные показатели:
- уровень глюкозы и сахара – повышенный показатель характеризует развитие сахарного диабета у человека, резкое его снижение представляет угрозу жизни;
- холестерин – повышенное его содержание констатирует факт наличия атеросклероза сосудов и риска сердечно-сосудистых заболеваний;
- трансаминазы – ферменты, выявляющие такие заболевания, как инфаркт миокарда, поражение печени (гепатит), или наличие какой-либо травмы;
- билирубин – его высокие показатели говорят о поражении печени, массивном разрушении эритроцитов и нарушении оттока желчи;
- мочевина и креатин – их избыток указывает на ослабление функции выделения почек и печени;
- общий белок – его показатели изменяются, когда в организме происходит тяжелое заболевание или какой-либо негативный процесс;
- амилаза – является ферментом поджелудочной железы, повышение ее уровня в крови указывает на воспаление железы – панкреатит.
Помимо вышеперечисленного, биохимический анализ крови определяет содержание в организме калия, железа, фосфора и хлора. Расшифровывать результаты анализа может только лечащий врач, который и назначит соответствующее лечение.
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.