Рекомбинация: три источника изменчивости геномов

Рекомбинационный процесс, в той или иной степени, в той или иной форме, представлен в жизненном цикле всех существующих на Земле видов. У большинства многоклеточных в жизненном цикле можно выделить три основных источника генетических рекомбинаций: 1) Кроссинговер - процесс реципрокных обменов генетической информацией в пределах хромосомы. 2) Независимая сегрегация негомологичных хромосом в мейозе - процесс, обеспечивающий перекомбинирование целых хромосом. 3) Кроссбридинг - процесс перекомбинирования имеющихся в популяции гаплоидных геномов.

Различия между тремя источниками комбинативной изменчивости непринципиальны, они связаны лишь с конкретными механизмами перекомбинирования генов и размерами перекомбинируемых фрагментов генома. Хорошей иллюстрацией феноменологического сходства между случайной сегрегацией негомологичных хромосом и кроссинговером могут служить случаи, когда на биваленте всегда образуется хиазма и она всегда локализована в одном и том же месте хромосомы. Такие крайние варианты локализованности хиазм известны для некоторых саранчовых (Высоцкая, 1987; White,1973). В этом случае гены, расположенные дистальнее и проксимальнее локализованной хиазмы, в генетическом анализе будут показывать отсутствие сцепления, как если бы они принадлежали к разным хромосомам, поскольку частота кроссинговера между ними будет равна 0.5.

 

 

Методы, используемые для выявления изменений в структуре дефектных генов. Международная исследовательская программа «Геном человека». Технология рекомбинантных ДНК, конструирование химерных молекул ДНК и их клонирование. Полимеразная цепная реакция (ЦПР) и полиморфизм длины рестрикционных фрагментов (ПДРФ) как методы изучения генома диагностики болезней. Генная терапия.

Проект по расшифровке генома человека. — международный научно-исследовательский проект, главной целью которого было определить последовательность нуклеотидов, которые составляют ДНК и идентифицировать 20–25 тыс. генов в человеческом геноме.

Проект начался в 1990 году, под руководством Джеймса Уотсона под эгидой Национальной организации здравоохранения США (англ.). В 2000 году был выпущен рабочий черновик структуры генома, полный геном — в 2003 году, однако и сегодня дополнительный анализ некоторых участков ещё не закончен.

Цели

Последовательность человеческой ДНК сохраняется в базах данных, доступных любому пользователю через Интернет. Национальный центр биотехнологической информации США (и его партнёрские организации в Европе и Японии) хранят геномные последовательности в базе данных известной как GenBank, вместе с последовательностями известных и гипотетических генов и белков. Другие организации, к примеру Калифорнийский Университет в Санта-Круз (англ.) ^[7] и Ensembl (англ.) ^[8] поддерживают дополнительные данные и аннотации а также мощные инструменты для визуализации и поиска в этих базах. Были разработаны компьютерные программы для анализа данных, потому что сами данные без таких программ интерпретировать практически невозможно.

Процесс идентификации границ генов и других мотивов в необработанных последовательностях ДНК называется аннотацией генома (англ.) и относится к области биоинформатики. Эту работу при помощи компьютеров выполняют люди, но они делают её медленно и, чтобы удовлетворять требованиями высокой пропускной способности проектов секвенирования геномов, здесь также всё шире используют специальные компьютерные программы. Лучшие на сегодняшний день технологии аннотации используют статистические модели основанные на параллелях между последовательностями ДНК и человеческим языком, пользуясь такими концепциями информатики как формальные грамматики.

Другая, часто упускаемая из виду цель проекта «Геном человека» — исследование этических, правовых и социальных последствий расшифровки генома. Важно исследовать эти вопросы и найти наиболее подходящие решения до того, как они станут почвой для разногласий и политических проблем.

Все люди имеют в той или иной степени уникальные геномные последовательности. Поэтому данные, опубликованные проектом «Геном человека», не содержат точной последовательности геномов каждого отдельного человека. Это комбинированный геном небольшого количества анонимных доноров. Полученная геномная последовательность является основой для будущей работы по идентификации разницы между индивидуумами. Основные усилия здесь сосредоточены на выявлении однонуклеотидного полиморфизма.

Почти все цели, которые ставил перед собой проект, были достигнуты быстрее, чем предполагалось. Проект по расшифровке генома человека был закончен на два года раньше, чем планировалось. Проект поставил разумную, достижимую цель секвенирования 95 % ДНК. Исследователи не только достигли её, но и превзошли собственные предсказания, и смогли секвенировать 99,99 % человеческой ДНК. Проект не только превзошёл все цели и выработанные ранее стандарты, но и продолжает улучшать уже достигнутые результаты.

 

Получение рекомбинантных ДНК

Для получения таких молекул первоначально выделяют ДНК из 2 разных источников (рис. 4-65).

Каждую из них в отдельности фрагментируют, используя одну и ту же рестриктазу, расщепляющую ДНК с образованием "липких" концов. После процедуры нагревания и медленного охлаждения (отжига) наряду с исходными

молекулами ДНК_X и ДНК_Y могут образовываться рекомбинантные молекулы, состоящие из фрагментов ДНК_X и ДНК_Y связанных между собой "липкими" концами. Ковалентное сшивание фрагментов осуществляют с помощью ДНК-лигазы в присутствии АТФ как источника энергии.

В технологии рекомбинантных ДНК, кроме фрагментов ДНК, выделенных из клеток, содержащих ядра, используют ДНК, полученную с помощью обратной транскриптазы. При добавлении в реакционную среду 4 разных дезоксирибонуклеозидтрифосфатов фермент на матрице мРНК по принципу комплементарности синтезирует ДНК-копию, или кДНК. Так как источником информации при образовании кДНК служит зрелая цитоплазматическая мРНК, то такая ДНК, в отличие от ДНК фрагментов, полученных при расщеплении геномной ДНК эукариотов, не содержит нитронов.

Рис. 4-65. Получение рекомбинантных ДНК. Два образца ДНК: ДНК_Х и ДНК_Y расщепляют одной и той же рестриктазой и получают фрагменты с "липкими" концами. При денатурации и последующем "отжиге" образуются рекомбинантные молекулы ДНК_А и ДНК_Б, первоначально соединённые друг с другом за счёт "липких" концов, затем сшиваемых ДНК-лигазой.

 

Клонирование ДНК

Для получения значительных количеств интересующего нас материала проводят клонирование ДНК, предполагающее встраивание нужного нам фрагмента ДНК в векторную молекулу ДНК (или вектор). Вектор обеспечивает проникновение этой рекомбинантной, или химерной, ДНК в бактериальные клетки. В качестве векторов используют плазмиды, фаги, ретро- и аденовирусы. Особенно часто в качестве вектора служит плазмидная ДНК.

Плазмиды - небольшие кольцевые двухце-почечные молекулы ДНК, присутствующие в бактериальных клетках в различном количестве копий. Они имеют автономную систему контроля репликации, которая поддерживает их количество в клетках на определённом уровне - от нескольких единиц до нескольких сотен копий геномов на клетку.

Используемую для клонирования плазмидную ДНК и интересующую нас ДНК расщепляют по определённому участку рестриктазой, получают рекомбинантную ДНК, возвращают гибридную плазмиду в кольцевую форму и вводят в бактериальные клетки, т.е. осуществляют трансформацию бактерий. При размножении трансформированных бактерий происходит увеличение числа копий введённого в плазмиду фрагмента ДНК, т.е. таким способом чужеродный

для бактерий генетический материал может быть получен в значительных количествах (рис. 4-66).

В качестве клонирующих векторов часто используют фаги. Если экзогенную ДНК вводят в эукариотические клетки, то эту процедуру называют трансдукцией.

Полимеразная цепная реакция

Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР), предложенный в 1983 г. Карри Муллисом (Нобелевская премия, 1993 г.), явился эпохальным

открытием XX века в области молекулярной биологии. Он позволяет подвергать специфичной амплификации в условиях in vitro (в пробирке) участки ДНК длиной от нескольких десятков до нескольких сотен пар нуклеотидов, используя в качестве матрицы любые образцы ДНК. Необходимое условие для проведения ПЦР - знание нуклеотидной последовательности амплифицируемой области. Участок исследуемой ДНК гибридизуют с двумя искусственно синтезированными праймерами - олигодезоксирибонуклеотидными последовательностями длиной от 15 до 30 пар нуклеотидов, которые комплементарны 3'-концам амплифицируемого участка на кодирующей и некодирующей нитях ДНК. Расстояние между праймерами определяет длину синтезируемых молекул. В качестве матрицы для синтеза продуктов ПЦР используют любой тип ДНК: геномную ДНК человека, различных видов про- и эукариотов, ДНК, выделенную из культур клеток, "библиотек" генов и других источников. Метод не требует больших количеств исследуемой ДНК, в принципе, достаточно даже одной молекулы, содержащейся в одном волосе на голове, одной капле крови или спермы.

Успех в разработке метода в значительной степени обусловлен использованием в качестве фермента термофильной ДНК-полимеразы, выделенной из бактерий, живущих в горячих источниках, и потому устойчивой к действию высоких температур.

Реакционная смесь для получения интересующей нас ДНК содержит исследуемую ДНК, субстраты реакции - 4 дНТФ, 2 праймера, термостабильную, или Taq-полимеразу и буфер, содержащий ионы Mg²⁺.

Один цикл полимеризации включает 3 этапа (рис. 4-67):

· плавление: на этой стадии реакционную смесь нагревают до температуры 90-97 °С. Исследуемая двуцепочечная ДНК денатурирует и переходит в однонитевую форму;

· гибридизация или отжиг ДНК с праймерами. В результате снижения температуры до 50-60 °С происходит комплементарное связывание праймеров с цепями матричной ДНК и образование двухцепочечного участка на каждой из нитей ДНК;

· элонгация, удлинение нитей ДНК, комплементарных матричной ДНК, катализирует Taq-полимераза в направлении от 5'- к 3'-концу.

Затем снова наступает этап плавления, когда за счёт повышения температуры синтез ДНК прекращается, и двунитевой участок между матричными и вновь синтезированными молекулами ДНК денатурирует. Во втором и последующих циклах праймеры гибридизируются с исходной матричной ДНК и с вновь синтезированными молекулами ДНК, количество которых нарастает в геометрической прогрессии. В последнем случае синтез ДНК заканчивается не из-за изменения температурного режима, а по достижении ДНК-полиМеразой границы амплифицированного участка, что определяет строго определённый размер продукта с точностью до одного нуклеотида.

Каждый из этапов цикла имеет продолжительность от десятков секунд до 1-3 мин, в результате полный цикл длится от одной до нескольких минут.

Описанную процедуру амплификации ДНК проводят в автоматическом режиме в приборе - циклизаторе, или термоциклере, амплификаторе ДНК. Такой прибор позволяет задавать нужное количество циклов и выбирать оптимальные временные и температурные параметры. За 25-30 циклов число синтезированных копий ДНК достигает нескольких миллионов.

С помощью ПЦР можно получить достаточное количество копий участков ДНК, в которых предполагаются присутствие мутаций, полиморфизм сайтов, можно проводить ДНК-диагностику инфицированности пациентов вирусными, бактериальными и грибковыми возбудителями болезней.

Полиморфизм длины рестрикционных
фрагментов (ПДРФ)

Мутации, возникающие в участках узнавания определённых рестриктаз, делают эти участки ДНК нечувствительными к действию ферментов. Это может быть легко обнаружено по изменению длины рестрикционных фрагментов ДНК. ПДРФ-анализ включает следующие этапы: выделение геномной ДНК, её рестрикцию специфической эндонуклеазой, электрофоретическое разделение образующихся фрагментов ДНК и идентификацию этих фрагментов путём блот-гибридизации по Саузерну. На электрофореграммах при отсутствии рестрикции в исследуемой ДНК выявляют один крупный фрагмент, соответствующий по длине последовательности ДНК между двумя соседними участками рестрикции для той же эндонуклеазы. При наличии рестрикции в полиморфном участке на электрофореграмме будет присутствовать меньший по размерам фрагмент, равный расстоянию между полиморфным участком рестрикции и одним из ближайших постоянных участков рестрикции (рис. 4-68).

ПДРФ-анализ может быть значительно упрощён в том случае, если возможна специфическая амплификация участка ДНК, содержащего полиморфный сайт рестрикции. Тестирование состояния этого локуса возможно путём проведения ПЦР и рестрикции амгошфицированного фрагмента. При отсутствии сайта узнавания в исследуемой области ДНК размеры амплифицированного фрагмента не изменятся после его обработки рестриктазой. Если участок узнавания не изменён, обработка ферментом приведёт к образованию 2 маленьких фрагментов с той же суммарной длиной, что и исходный фрагмент.

При обследовании пациентов и членов их семей на носительство патологических генов широко используют этот метод, с помощью которого:

• идентифицируют делеции в гене дистрофина, на долю которых приходится около 60% всех мутаций, вызывающих миодистрофию Дюшенна;
• диагностируют гемофилию А, некоторые та-лассемии, ретинобластому и гранулематоз;
• контролируют здоровье детей в семьях, в которых родители являются гетерозиготами по гену серповидно-клеточной анемии и другим дефектным генам.

2. Определение мутаций с помощью
аллельспецифических проб

Многие мутации, вызывающие возникновение генных болезней, не попадают в участки, ответственные за узнавание ферментов рестрикции. В этом случае, если последовательность оснований в области мутации известна, то её обнаруживают с помощью аллельспецифических олигонуклеотидов. Для этого синтезируют короткие олигонуклеотидные зонды, содержащие обычно около 19 нуклеотидов, комплементарные участку нормального и мутантного аллеля в ДНК. Область генома, содержащую исследуемый ген, амплифицируют с помощью ПЦР, и образцы полученной ДНК переносят на нитроцеллюлозные фильтры (дот- или слот-блоттинг). Пробы выдерживают с 32Р~зондами для выявления нормальной или мутантной последовательности. У гомозигот по исследуемой мутации ДНК будет гибридизоваться только с зондом, комплементарным мутантной последовательности. ДНК нормального гомозиготного индивидуума свяжется с зондом, соответствующим неизменённой нуклеотидной последовательности, тогда как с ДНК гетерозигот будут гибридизоваться оба зонда. На рисунке 4-69 представлены результаты генного зондирования 7 пациентов на носительство наиболее часто встречающейся делеции 3 нуклеотидов (ΔF508) в гене, ответственном за развитие муковисци-доза.

Олигонуклеотиды, аллельспецифичные по определённым мутациям, можно использовать в качестве праймеров в ПЦР при клиническом тестировании населения на наличие патологического гена. Если ДНК, полученная от пациента, амплифицирует с мутантным олигонулеотидом, то следовательно пациент является носителем мутации. Если нуклеотидная последовательность в исследуемом гене не изменена, то олигонуклеотид, содержащий мутацию, не свяжется с ДНК-матрицей, и ПЦР не пойдёт.

Генная терапия

Теперь, когда появилась генная терапия, удается справиться даже с такими случаями, которые раньше классифицировались, как безнадежные. Успешное применение методов этой терапии позволяет лечить более 40 различных заболеваний: например, иммунодефициты, рак, болезнисердечно-сосудистой системы, недостаточность аденозиндеманиазы.

Современная генная терапия основана на ведении фрагмента ДНК в клетки-мишени, которые обладают способностью к последующему делению. Чаще всего это – стволовые клетки костного мозга или клетки печени.

Успешное использование генной терапии началось в 1990 году, и к настоящему времени есть уже тысячи прецедентов полного излечения от наследственных заболеваний. Считается, что это – одно из самых перспективных направлений в лечении тяжелых болезней.

На сегодняшний день известны, по крайней мере, 4500 заболеваний, которые считаются генетическими. При этом эффективных способов их лечения до недавнего времени не существовало. Но с тех пор, как стала использоваться генная терапия, уже получено немало положительных практических результатов. В частности, речь идет о лечении наследственного иммунодефицита (недостаточность аденозиндезаминазы) и других считавшихся неизлечимыми заболеваний.

В настоящее время не без оснований предполагается, что генная терапия станет медициной будущего. Устраняя без помощи лекарств не последствия, а генетические причины болезни, можно добиваться большего эффекта.

Ситуации, при которых актуальна генная терапия, можно классифицировать на три вида:

1.потеря функции определенного гена;
2.подавление избыточной функции;
3.модификация генетической информации.

Для решения этих проблем в поврежденную клетку искусственно вводится новая генетическая информация. В результате полноценная работа возобновляется, и болезнь излечивается. Особые надежды по генной терапии связаны с онкологическими заболеваниями. Такой метод позволяет, не затрагивая здоровые ткани и клетки, уничтожать злокачественные опухоли.

 

 

1. Обмен веществ: питание, метаболизм и выделение продуктов метаболизма. Основные пищевые вещества: суточная потребность, переваривание, представление об их частичной взаимозаменяемости. Незаменимые компоненты пищи. Витамины.Минеральные вещества.Концентрации метаболитов. Основные конечные продукты катаболизма у человека. Понятие о метаболизме, о метаболических путях, о регуляции метаболизма. Методы изучения обмена веществ.

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ (метаболизм), совокупность хим. процессов, обеспечивающих жизнедеятельность организма. Хим. превращ. в организме осуществляются в двух противоположных направлениях-синтез сложных соед. из более простых (а н а б о л и з м, или а с с и м и л я ц и я) и расщепление сложных соед. до более простых (к а т а б о л и з м, или д и с с и м и л я ц и я).

Первонач. представления об обмене веществ возникли в связи с изучением процессов обмена между организмами и внеш. средой (т. наз. внешний, или общий, обмен веществ). Послед. исследования превращений в-в внутри организма привели к представлениям о в н у т р е н н е м, или п р о м е ж у т о ч н о м, обмене веществ.

Во внутреннем и внешнем обмене веществ принято различать структурный (пластический) и энергетический обмены. В структурном обмене рассматривают превращения разл. соед. в организме, их перенос (транспорт) внутри организма и между организмом и средой. В энергетич. обмене рассматривают превращения хим. энергии, образующейся в обмене веществ, в тепло, мышечную работу, а также механизмы ее использования в активном транспорте, биосинтезе и др.

В соответствии с природой участвующих в обмене веществ соед. различают орг. обмен (обмен углеводов, липидов, азотсодержащих соед. и др.) и минер. обмен (водно-солевой обмен и обмен микроэлементов); в физиологии выделяют также газовый обмен. Обмен веществ с участием свободного О₂ наз. а э р о б н ы м, без участия О₂-а н а э р о б н ы м. Ввиду различий обмена веществ у организмов, принадлежащих к разл. таксономич. группам, выделяют обмен веществ растений, животных, микроорганизмов, а также более мелких таксономич. единиц, напр. обмен веществ млекопитающих, злаковых, дрожжей, человека, бактерии Escherichia coli. При изучении обмена веществ учитывают половые и возрастные различия, а также отклонения в обмене веществ, вызванные влиянием внеш. среды и питания. Раздельно рассматривают обмен веществ в разл. тканях и органах. Устойчивые отклонения обмена веществ от нормы квалифицируют как болезни обмена веществ.

МЕТАБОЛИЗМ, или обмен веществ, химические превращения, протекающие от момента поступления питательных веществ в живой организм до момента, когда конечные продукты этих превращений выделяются во внешнюю среду. К метаболизму относятся все реакции, в результате которых строятся структурные элементы клеток и тканей, и процессы, в которых из содержащихся в клетках веществ извлекается энергия. Иногда для удобства рассматривают по отдельности две стороны метаболизма – анаболизм и катаболизм, т.е. процессы созидания органических веществ и процессы их разрушения. Анаболические процессы обычно связаны с затратой энергии и приводят к образованию сложных молекул из более простых, катаболические же сопровождаются высвобождением энергии и заканчиваются образованием таких конечных продуктов (отходов) метаболизма, как мочевина, диоксид углерода, аммиак и вода.

Термин «обмен веществ» вошел в повседневную жизнь с тех пор, как врачи стали связывать избыточный или недостаточный вес, чрезмерную нервозность или, наоборот, вялость больного с повышенным или пониженным обменом. Для суждения об интенсивности метаболизма ставят тест на «основной обмен». Основной обмен – это показатель способности организма вырабатывать энергию. Тест проводят натощак в состоянии покоя; измеряют поглощение кислорода (О₂) и выделение диоксида углерода (СО₂). Сопоставляя эти величины, определяют, насколько полно организм использует («сжигает») питательные вещества. На интенсивность метаболизма влияют гормоны щитовидной железы, поэтому врачи при диагностике заболеваний, связанных с нарушениями обмена, в последнее время все чаще измеряют уровень этих гормонов в крови

Модифицированная классификация основных пищевых веществ

Макронутриенты:

1) Белки

2) Жиры

3) Углеводы

Микронутриенты

1) Витамины

2) Витаминоподобные вещества

3) Макроэлементы

4) Микроэлементы

5) Микроэлементы белковой природы

— аминокислоты

— полипептиды

6) Микронутриенты липидной природы

— омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты

— гамма-линоленовая кислота

— фосфолипиды и липотропные вещества

— фитостерины

7) Микронутриенты углеводной природы

— пищевые волокна

— неусваиваемые олигосахариды (пребиотики)

— полисахаридные адъюванты

8) Живые кишечные микроорганизмы (пробиотики)

9) Пищевые ферменты растительного происхождения

10) Парафармацевтики

— гликозиды

— алкалоиды

— индолы и изотиоционаты

— орагнические полисульфиды

— фитоэстрогены

— сапонины

— фитостерины

— терпены и др. (всего около 1000 парафармацевтиков, обнаруживаемых непосредственно в пищевых продуктах)

Белки

В среднем человеку необходимо порядка 1г белка на кг собственного веса в сутки для нормального функционирования организма. В зависимости от интенсивности жизнедеятельности потребность может колебаться как в одну, так и в другую стороны.

Энергетическая ценность белков приблизительно равна 4,1 ккал на грамм, что соответствует 17 кДж/г.

Основным источником белков в рационе являются продукты животного происхождения: мясо, рыба, яйца, морепродукты, молоко.

Жиры

В среднем человеку необходимо порядка 1г жиров на кг собственного веса в сутки для нормального функционирования организма. В зависимости от интенсивности жизнедеятельности потребность может колебаться как в одну, так и в другую стороны. Важно соотношение растительных и животных жиров в рационе.

Энергетическая ценность жиров приблизительно равна 9,1 ккал на грамм, что соответствует 38 кДж/г.

Углеводы

В среднем человеку необходимо порядка 4г углеводов на кг собственного веса в сутки для нормального функционирования организма.

Энергетическая ценность углеводов приблизительно равна 4,1 ккал на грамм, что соответствует 17 кДж/г.

В наш организм должно поступать более 50 незаменимых компонентов пищи, синтезировать которые наш организм не способен. Это: 8 незаменимых аминокислот, большая часть витаминов и минеральных веществ, некоторые жирные кислоты и др.

Остальные активные микроэлементы, необходимые организму, способна синтезировать микрофлора нашего кишечника и некоторые органы. Для этого им тоже необходимы определенные условия, т.е. нужный состав пищи. Например, наши кишечные бактерии не могут существовать без грубых пищевых волокон (клетчатки, целлюлозы и пр.). А ведь именно на них, на наших микроскопических "помощниках", лежит ответственность за состояние нашего здоровья. Считается, что 80% иммунитета "находится" в кишечнике.

Незаменимые компоненты должны регулярно поступать в наш организм с пищей. Это понятно. Лучше всего, чтобы и заменимые компоненты поступали с едой, т.к. их синтез в организме сильно затрудняет работу внутренних органов и способствует развитию различного рода нарушений в их работе. Проще говоря, диетическое питание - это строго определенное соотношение в рационе питания всех его компонентов. В научной (и околонаучной) литературе можно найти множество формул такого сбалансированного питания. На мой взгляд, лучше, если такую формулу каждый выведет для себя сам. Нужно только научиться "прислушиваться" к своему организму и вдумчиво относиться к своему рациону питания.

Витами́ны — группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи. Витамины содержатся в пище в очень малых количествах, и поэтому относятся к микронутриентам.

Витамины (от лат. vita -«жизнь») — вещества, которые требуются организму для нормальной жизнедеятельности.

Жирорастворимые:

Витамин А - ретинол

Витамин Д3 - холекальциферол

Витамин Е - токоферол

Витамин К

Водорастворимые:

Витамин В1 - тиамин

Витамин В2 - рибофлавин

Витамин В6 - пиридоксина гидрохлорид

Витамин В12 - цианокобаламин

Витамин С - аскорбиновая кислота

Витамин РР - никотиновая кислота, никотинамид

Витамин Н - биотин

Витамин В5 - пантотенат кальция

Витамин В13 - оротат калия

Витамин В9, ВС - фолиевая кислота

 

 

Итак, минеральные вещества – это один из важнейших компонентов нашего питания, без них невозможно правильное протекание жизненно важных процессов в организме, они обеспечивают правильное формирование химической структуры всех тканей человека и, разумеется, мышечной, в том числе.

 

Минеральные вещества, также, обеспечивают сокращение мышц, энергетику мышц, их первую проводимость и водно-электролитный баланс. Минералы могут быть структурными единицами для формирования различных тканей, являются составляющими ферментных систем, витаминов и гормонов. Иными словами, баланс минеральных веществ чрезвычайно важен для правильного функционирования нашего организма. Разумеется, при высокоинтенсивных физических нагрузках, в частности, при занятии бодибилдингом, необходимо тщательно следить за присутствием необходимых минеральных веществ в рационе, так как от этого зависит Ваш прогресс. Не всегда удается получить минеральные вещества в достаточном количестве из обычного питания, поэтому имеет смысл разнообразить рацион пищевыми добавками и спортивным питанием, благо, сегодня это не проблема, нужно лишь владеть необходимым минимумом информации относительно того, что Вам нужно.

Все минеральные вещества, присутствующие в нашем организме, можно условно разделить на макроэлементы и микроэлементы.

Макроэлементы – минеральные вещества, содержащиеся в организме в, относительно, больших количествах, это: железо, кальций, натрий, фосфор, магний, калий, сера, хлор.

Микроэлементы – минеральные вещества, содержащиеся в организме в, относительно, малых количествах, это: цинк, марганец, медь, фтор, хром, никель, кобальт и другие.

Значение минеральных веществ

Натрий
Данное минеральное вещество чрезвычайно важно для поддержания постоянного объема жидкости в нашем организме. Он транспортирует аминокислоты и другие элементы в клетки.

Калий
Данное минеральное вещество принимает участие в регулировке сердечнососудистой и других систем. Калий важен для сократительной функции наших мышц.

Магний
Данное минеральное вещество принимает участие в образовании энергии из глюкозы, улучшает работу нервной и мышечной систем. Также магний важен для правильного обмена витамина C, кальция, фосфора, натрия, калия.

Кальций
Данное минеральное вещество является важнейшей составляющей костной ткани. Кальций необходим для сокращения мышц, активирует гормоны и ферменты, вместе с калием повышает выработку белка в мышцах. 70% кальция поступает в наш организм с молочными продуктами.

Фосфор
Данное минеральное вещество, вместе с кальцием, является важнейшей составляющей костной ткани. Фосфор чрезвычайно важен для формирования молекул АТФ в организме, без которых наши мышцы не будут работать.

Медь
Данное минеральное вещество принимает участие в окислении и выработке молекул АТФ в организме, без которых наши мышцы не будут работать. Медь необходима для образования гемоглобина, коллагена и других белков, участвует в усвоении витамина C.

Цинк
Данное минеральное вещество чрезвычайно важно для нормального роста, развития половой системы, формирования нормального обоняния и вкуса, кроветворения. Цинк принимает участие в сокращении мышц и образовании белка, является активатором некоторых гормонов. Также цинк способствует распаду жиров и является незаменимым в обмене веществ. Цинк принимает участие в регулировании уровня тестостерона.

Железо
Данное минеральное вещество является неотъемлемой составляющей крови и входит в состав гемоглобина, основная его роль – транспорт кислорода к мышцам и в организме в целом. От содержания железа напрямую зависит работоспособность человека, что особенно важно при занятии бодибилдингом. Таким образом, спортсменам требуется, минимум, в два раза больше железа, нежели обычным людям.

Марганец
Данное минеральное вещество чрезвычайно важно для нормального роста, репродуктивной функции. Марганец предотвращает отложение жиров в организме.

Кобальт
Данное минеральное вещество хорошо стимулирует кроветворение, способствует усвоению железа. Кобальт – основной источник формирования витамина B12 в организме.

Хлор
Данное минеральное вещество поддерживает кислотно-щелочной и электролитный баланс.

Бор
Данное минеральное вещество важно для роста организма. Бор влияет на обмен кальция, магния и калия.

Йод
Данное минеральное вещество чрезвычайно важно для правильного функционирования щитовидной железы. Интенсивные нагрузки в бодибилдинге и других видах спорта должны сопровождаться повышенным потреблением йода – 100-120 мг.

Фтор
Данное минеральное вещество необходимо для нормального формирования скелетной ткани.

Молибден
Данное минеральное вещество важно для правильной работы нервной системы.

Подведя итог всему вышесказанному, можно сказать, что минеральные вещества – залог Вашей нормальной жизнедеятельности, а для спортсменов – просто неотъемлемый элемент питания, поэтому не пренебрегайте им, ведь в бодибилдинге нет мелочей.

Информацию о содержании минеральных веществ в конкретных продуктах питания Вы найдете в разделе Таблицы.

В следующей статье я коротко затрону вопрос о том, что такое Вода для бодибилдера, ведь это не только основа жизни, а еще и важнейший стимулятор мышечной деятельности.

Метаболиты, вещества, образующиеся в клетках, тканях и органах растений и животных в процессе межуточного обмена (см. Метаболизм) и участвующие в последующих процессах ассимиляции и диссимиляции. В физиологии и медицине к М. обычно относят продукты внутриклеточного обмена, подлежащие окончательному распаду и удалению из организма. Поступая в кровь, большинство М. принимает участие в гуморальной регуляции функций, осуществляя специфические и неспецифические влияния на биохимические и физиологические процессы.

Основные конечные продукты катаболизма - вода, CO2 и NH3, мочевина, молочная кислота.;

Метаболи́зм (от греч. μεταβολή — «превращение, изменение»), или обмен веществ — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Метаболизм обычно делят на две стадии: в ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых; в процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды и нуклеиновые кислоты.

Метаболический путь - это характер и последовательность химических превращений конкретного вещества в организме. Промежуточные продукты, образовавшиеся в процессе метаболизма называются метаболитами, а последнее соединение метаболического пути - конечный продукт.

 

Гомеостазом называют постоянство внутренней среды организма. Так как внешняя среда, окружающая большинство организмов, постоянно меняется, для поддержания постоянных условий внутри клеток, реакции обмена веществ должны точно регулироваться.^[93][94] Регуляция метаболизма позволяет организмам отвечать на сигналы и активно взаимодействовать с окружающей средой.^[95] В случае фермента, регуляция заключается в повышении и снижении его активности в ответ на сигналы. С другой стороны, фермент оказывает некоторый контроль над метаболическим путем, который определяется как эффект от изменения активности фермента на данный метаболический путь.^[96]

Выделяют несколько уровней регуляции метаболизма. В метаболическом пути происходит саморегуляция на уровне субстрата или продукта; например, уменьшение количества продукта может компенсировано увеличить поток субстрата реакции по данному пути пути.^[97] Этот тип регулирования часто включает аллостерическое регулирование активности некоторых ферментов в метаболических путях.^[98] Внешний контроль включает клетку многоклеточного организма, изменяющую свой метаболизм в ответ на сигналы от других клеток. Эти сигналы, как правило, в виде растворимых мессенджеров, например гормоны и факторы роста, определяются специфическими рецепторами на поверхности клеток.^[99] Затем эти сигналы передаются внутрь клетки системой вторичных мессенджеров, которые зачастую связаны с фосфорилированием белков.^[100]

Хорошо изученный пример внешнего контроля — регуляция метаболизма глюкозы инсулином.^[101] Инсулин вырабатывается в ответ на повышение уровня глюкозы в крови. Гормон связывается с инсулиновым рецептором на поверхности клетки, затем активируется каскад протеинкиназ, которые обеспечивают поглощение молекул глюкозы клетками и преобразовать их в молекулы жирных кислот и гликогена.^[102] Метаболизм гликогена контролируется активностью фосфорилазы (фермента, который расщепляет гликоген) и гликогенсинтазы (фермента, который образует его). Эти ферменты взаимосвязаны; фосфорилирование ингибируется гликоге