Biochimie Medicală - Curs Introductiv

Curs introductiv de Biochimie Medicală predat de Conf. univ. dr. Brînduşa Alina PETRE.

Aspecte Moleculare ale Vieţii: Spaţiu

Spaţiul biologic cuprinde structuri microscopice și macroscopice, de la atomi până la macroscopic.
Unităţi de măsură: nanometri (nm), angstromi (Å), picometri (pm).
Relația dintre unităţile de măsură: 1 Å = 0,1 nm = 100 pm.
Legături chimice: covalente (aprox. 1 Å), electrostatice (aprox. 2,5 Å), de hidrogen (aprox. 2,5-3 Å), van der Waals (aprox. 3-4 Å).
Exemple de structuri biologice: atomi, molecule (glucoză, hemoglobină), macromolecule, organite celulare (ribozomi), celule (hematii).
Mărimi ale structurilor biologice:
- Atomi: 0,1 nm
- Molecule (glucoză): 1 nm
- Macromolecule (hemoglobină): 6,5 nm
- Organite celulare (ribozomi): ~50 nm
- Celule (hematii): ~ 10 µm
- Limita microscopului optic: 100 nm

Structura Ierarhică a Oaselor

Ierarhia structurii oaselor: molecule de colagen, fibrile de colagen, cristale de hidroxiapatită, osteocite, lamelu, canal Haversian, osteon.
Structura ultrastructurală: molecule de colagen, fibrile de colagen, cristale de hidroxiapatită micromcristaline.
Structura microstructurală: osteon, canal Haversian, osteocite în lacune, lamelu, linie cementului.

Canalul Haversian

Canalul Haversian este crucial pentru transportul nutrienților și oxigenului în os.
Localizare: În centrul fiecărui osteon.
Conținut: Vase de sânge, nervi, uneori vase limfatice pentru nutriție și inervație osoasă
Funcţie: eliminarea produșilor de metabolism; contribuie la rezistența și duritatea osului, favorizând flexibilitatea pentru a absorbi şocurile și stresurile mecanice.

Măduva Osoasă

Localizare în oasele lungi şi oasele spongioase / trabeculare.
Tipuri: hematopoietică (roșie) - producătoare de celule sanguine şi adipoasă (galbenă) - predominant grasime.

Aspecte Moleculare ale Vieţii: Timp

Diverse procese biologice se desfășoară în diferite intervale de timp, de la picosecunde (ps) până la ore.
Exemple: absorbția fotonilor în celulele cu conuri (1 ps), vibrațiile proteinelor (10 ns). despiralizarea ADN (10 microsecunde (µs), viteza reacțiilor enzimatice (1 ms), diviziunea microbiană (1 s) şi biosinteza unei proteine (10 s).

Aspecte Moleculare ale Vieţii: Energie

Ciclurile carbonului și oxigenului sunt esențiale pentru menținerea homeostaziei sistemelor vii.
Sursa primară de energie este radiația solară pentru organismele autotrofe.
Fotosinteza: conversia energiei solare în energie chimică în forma glucidelor, proteinelor și lipidelor.
Organismele heterotrofe consumă aceste substanțe organice pentru a-şi obţine energia.

Autotrof/Heterotrof

Autotrofe: organisme capabile să-și producă singure substanțele organice necesare hrănirii din substanțe anorganice (ex. CO2). Exemple: plante verzi şi unele bacterii.
Heterotrofe: organisme care se hrănesc cu substanțe organice produse de alte organisme (ex. animale, fungi, microorganisme).

Echilibrul Hidro-Electrolitic: Distributia Apei

Apa constituie componentul principal al organismului uman (75-80% la naștere, 60-65% la adult), repartizată în diferite compartimente.
Distribuția apei în diferite ţesuturi (creier, rinichi, plămâni, ochi, inimă, muşchi, sânge).
Cunoașterea distribuției apei este esențială pentru înțelegerea proceselor metabolice și a echilibrului apă-electroliți.
Compartimentele apei din corp: intracelular, extracelular (interstiţial, intravascular), paracelular/transcelular.

Organite Celulare

Prezentarea structurii şi funcţiilor organitelor celulare esențiale: mitocondrii, aparatul Golgi, lizozomi, nucleu.
Funcția principală a organitelor celulare:
- Mitocondrii: centrale energetice ale celulei produc ATP (energie)
- Aparatul Golgi: modifică, sortează și ambalează proteinele și lipidele
- Lizozomi: centre de reciclare - conțin enzime digestive pentru degradarea deșeurilor celulare
- Nucleu: controlează activitățile celulare, conține ADN-ul, important pentru sinteza proteinelor.

Volumul Plasmatic

Apa plasmatică este componenta principală a sângelui, influențând volemia.
Metode de măsurare: analiza gradului de dilutie in plasma circulanta a unui colorant macromolecular, a albuminei marcate cu iod radioactiv , analiza gradului de dilutie in plasma circulanta a unor substante neutre etc.

Limfa

Rolul limfei în organism: mijloc de transport a substanțelor între sânge și țesuturi şi a deșeurilor celulare.
Direcția limfei: din țesuturi către sânge.
Compoziție similară plasmei sanguine cu leucocite (în special limfocite).
Sistem limfatic: vase limfatice și noduri limfatice, amigdalele, timusul, splina şi măduva osoasă.

Osmolalitatea Serică

Rolul osmolarităţii serice în păstrarea echilibrului hidroelectrolitic.
Efectele osmotice ale substanţelor dizolvate în fluidele corporale.
Relaţia osmotică între compartimentele corporale.
Valori normale ale osmolarităţii plasmatice: aprox. 285-310 mmol/kg apă.
Consecuţiile dezechilibrării osmolarităţii: intoxicaţii cu substanţe toxice, condiții clinice precum deshidratarea, hipernatremie, hiperglicemie.

Presiunea Coloido-Osmotică (Oncotică)

Presiunea coloido-osmotică este factorul care determină distribuția fluidelor între spațiile intravascular și interstițial.
Rolul proteinelor, în mod special a albuminelor în menținerea presiunii oncotice.
Mecanismele prin care se realizează schimbul de substanțe prin membranele celulare și capilare sanguine.

Presiunea Hidrostatică

Presiunea hidrostatică în vasele sanguine rezultă din forța exercitată de inimă.
Forța scade de-a lungul vaselor sanguine până la capilare.
Presiunea hidrostatică la capătul arterial al capilarelor favorizează filtrarea fluidului din vasele sanguine către interstițiu.
Presiunea hidrostatică la capătul venos al capilarelor facilitează reabsorbția fluidului din interstițiu înapoi către vasele sanguine.
Rolul presiunii hidrostatice în distribuția fluidelor în organism.

Reglarea Nivelului ADH

Reglarea nivelului ADH se face: prin baroreceptori (presosenzori nervoși) din sinusul carotidian și arcul aortic și osmoreceptori din hipotalamus.
Osmoreceptorii din hipotalamus reacționează la modificările concetrației de apă din organism.
Modificările nivelului ADH: reglează reabsorția apei la nivelul rinichilor, influentează volumul de urină și presiunea osmotică sanguină.

ADH - Hormonul Antidiuretic sau Vasopresină

ADH (vasopresina): hormon peptidic, secretat de hipotalamus, cu rol crucial în regularea homeostaziei lichidelor corporale.
Rolul ADH se concentrează în principal pe reglearea reabsobției apei la nivelul rinichilor, menținând astfel un echilibru osmotic adecvat.

Funcţii ale Vasopresinei

Reglează retenția de apă: stimulează reabsorbția apei la nivelul tubilor colectori din rinichi, reducând cantitatea de urină.
Contribuie la vasoconstricție: mărește rezistența periferică arterială și tensiunea arterială.
Implicată în formarea memoriei, inclusiv a reflexelor întârziate, și în reglarea apetitului.
Rolul ADH în determinarea agresivității.
Secreție crescută (SIADH) => hiponatremie și hiperhidratare.
Secreție scăzută => deshidratare/hipernatremie.

Glanda Hipofiză

Glanda hipofiză este o glandă endocrină mică situată la baza creierului.
Partea anterioară (adenohipofiza) secreta unii hormoni de regulă: hormonul de creștere, hormonul de stimulare tiroidiană, hormonul adrenocorticotrop, hormonul de stimulare foliculară, hormonul luteinizant, prolactina (hormoni trofici/stimulatori).
Partea posterioară (neurohipofiza) stochează și eliberează alţi hormoni: vasopresina şi oxitocina.

Osmolalitatea Serică - Test Medical

Pregătirea pacientului -à jeun (pe nemâncate) sau postprandial, se evită consumul de alcool.
Specimen recoltat - sânge venos.
Prelucrare necesară după recoltare - separarea serului prin centrifugare. Volumul probei - minim 1 mL ser.
Stabilitate probă - serul păstrat în tuburi închise ermetic (la 2-8°C) este stabil timp 3 zile.
Metoda: Osmometrie cu reducerea punctului de îngheţ (freezing point depression).

Compoziția unor fluide administrate parenteral

Soluțiile administrate parenteral: ser fiziologic (NaCl 0.9%), glucoză 5%, NaHCO3 1.26% şi Soluție Ringer.
Compoziția fluidelor: concentrațiile de cationi (Na+, K+, Ca2+), anioni (Cl-, HCO3-) și glucoză.
Utilizare: înlocuirea pierderilor de lichide, în caz de acidoză severă sau intervenții chirurgicale.

Compoziția diverselor fluide biologice în principalii electroliți

Compoziții de Na+, K+, HCO3-, Cl- în diferite fluide biologice: plasma, suc gastric, suc intestinal, scaun diareic, bilă, lichid peritoneal, transpirație.
Importanța cunoașterii compoziției fluidelor biologice pentru diagnosticarea și managementul dezechilibrelor hidroelectrolitice.

Când electroliții devin dezechilibrați?

Cauze de dezechilibru hidroelectrolitic : pierderi excesive de lichide, medicamente, afecțiuni medicale.

Schimburile hidrodinamice

Schimburile hidrodinamice vizează deplasarea apei și a electroliților între compartimentele corporale (celular, interstițial, intravascular).
Difuzia este un mecanism crucial pentru deplasarea apei, dar difuzia altor substanțe este uneori restrânsă.
Osmoreglarea joacă un rol semnificativ în menținerea echilibrului fluidelor corporale.